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自动控制原理省级优秀课、校级精品课课程建设综述综述

2017年04月24日 12:53  点击:[]

自动控制原理课程是自动化专业、电气工程及其自动化专业重要的专业基础课,也是测控技术与仪表和电子信息工程专业的一门必修课。多年来,为满足新时期高等学校教学改革的需要,课程组加强了教学建设与改革工作,从教学内容、教学方法及教学手段的改革,实践教学条件的改善,辅助教学资料的建设等多方面进行了大量的探索和研究,建立了新的教学模式,并取得了一定的成绩,教学效果较好,于2006评为省级优秀课,2011年通过省级复查,2008年批准为校级精品课程。

一、教学建设与改革情况

1、教学内容、方法与手段的建设和改革

1)教学内容的建设与改革

按照应用型本科人才培养目标的要求,依据教改研究成果对课程内容进行了重新整合,按照工程应用、理论分析、仿真实现、再应用的教学理念,构建了一种新的课程体系结构,建立了新的教学模式。整个教学内容包括理论教学、仿真教学、演示教学三部分,各部分间相互融合、互相渗透、相互补充,具体如下。

·理论教学内容:针对实际工程应用领域中,过程控制系统的典型示例(液位控制系统或流量控制系统),按照从提出问题、分析问题到解决问题的思路,全面系统地讲解系统建模、系统分析和系统设计的方法,并且使该示例贯穿于课程的始终,作为本课程体系教学内容的主线,使每部分教学内容都与实际应用领域需要解决的问题相挂钩,做到有的放矢,减少学生学习的盲目性,增强学习的兴趣和积极性。对于较深的理论推导内容,只讲授推理思路,而不讲授推理过程,关键教给学生分析问题和解决问题的方法。

·仿真教学内容:针对课堂教学中理论性较强、难于理解、需要对结果加以验证的那些内容,采用Matlab仿真软件进行课堂辅助教学,使学生形象、直观地理解系统分析与设计的方法及结果。此过程可针对实际单溶水箱模型,具体分析其液位控制系统的稳定性、控制精度和动态调节性能;同时确立改善系统性能的设计方法、建立仿真模型、给出仿真结果。通过仿真教学,使学生明确自动控制源理研究的内容:系统分析(基础)和系统设计(目标)的实质,建立系统分析与设计的理念。

在课堂教学中,将理论教学与仿真教学有机结合,弥补了原有教学内容理论性强、抽象、不直观、乏味、难于理解等问题,增强了教学的针对性、实效性和应用性,提高了课堂教学效果。

·演示教学内容:针对理论教学和仿真教学的内容与结果,到实验室,教师利用过程控制实验装置构建实际单溶水箱液位控制系统,进行单溶水箱液位控制系统的分析与设计,进一步阐述自动控制原理研究的内容与目标。通过教师的演示教学,达到了理论联系实际的目的、达到了再应用的目的,真正体现了工程应用、理论分析、仿真实现、再应用和提出问题、分析问题、解决问题的教学理念,做到理论联系实际、融知识传授、能力培养、素质教育于一体,极大地提高了教学效果。

2)教学方法的改革

根据自动控制原理课程理论性强、工程应用背景广泛、涉及的知识面宽等特点,采用多种教学方法并存、相互穿插、补充和有机结合,收到较好效果。

·课堂讲授和课堂讨论相结合

教师在备课时,应根据实际情况,合理、有针对性地选择、设计部分内容,采用课堂讨论的方式教学。教师在前次上课时事先布置讨论内容及要求、讨论形式、时间要求等相关内容,在讨论后,教师要及时总结、重点讲授并给出结论,提高教学效果。

·工程案例法和任务驱动法相结合

选择工程应用实例为主线,根据实际控制任务要求,遵循提出问题、分析问题、解决问题的理念,按照工程应用、理论分析、仿真实现、再应用的模式,构建新的课程体系内容。

·理论教学和仿真教学相结合

采用Matlab仿真软件进行课堂辅助教学,使学生能形象、直观地理解系统分析与设计的方法及结果,将抽象的概念具体形象地表现出来,达到辅助分析与设计的目的。

·理论教学和演示教学相结合

通过模拟演示工程实例的控制过程,达到系统分析与系统设计的直观表现,使理论与实际有机结合,提高教学效果。

·汉语教学和专业英语教学相结合

自动控制原理课程是专业基础课,大量专业术语出自此课程,教师在上课中实时地把专业术语用英文词汇进行标注,使学生对本专业的英语词汇有较深入的了解,为阅读简单的专业文献奠定基础。

3)教学手段的改革

·采用多媒体课件进行辅助教学

多年来一直使用课程组教师自行研制的自动控制原理多媒体课件,在缩减课堂理论授课学时的趋势下,增加了课堂信息量、激发了学生学习兴趣、提高了教学效果。该课件于2005年被评为校级优秀教学成果一等奖。

·采用Matlab软件进行仿真教学

引入Matlab仿真工具,使理论教学与仿真教学有机结合,在理论教学和实践教学间架起桥梁,使学生借助现代化教学手段对所学的内容有一个更形象、更深刻、更全面的认识,从根本上提高教学效果。

·借助教学录像进行辅助教学

为了弥补学生课堂听课的缺憾,课程组借助西北工业大学-自动控制原理国家精品课网站资源-自动控制原理课堂教学录像,作为学生的课后辅助教学资料,极大地提高了教学效果。

·借助网络课程逐步开展自主学习

课程组开发制作了自动控制原理网络课程,该网络课程教学系统面向的用户对象为学生、教师和系统管理员三类。系统包括课程学习、讨论交流、在线答疑、考试系统和课程信息五部分功能模块,功能强大,便于学生自行学习、在线或离线答疑、网上出题、考试和阅卷,并能实现自行测试功能。该网络教学系统能充分有效地利用和共享教学资源,弥补课堂教学的不足,特别是在目前课时不断压缩的情况,有利于培养学生的主观能动性与创新意识,加强教师和学生之间的联系,使学生真正成为获取知识的主体,充分发挥自己的意识来主动获取知识,实现网上多媒体教学,达到教学的最佳效果。

目前,网络教学还处于初级阶段,没有真正意义上的使用,只是搭建了网络教学平台,构建了网络教学框架,题库建设工作才刚刚起步,有待于进一步完善。但为进一步建设网络教学课程、开放网络教学资源奠定了一定基础。

总之,采用现代化教育技术手段,不仅可以提高效率,而且可以有效激发学生的学习兴趣,加强学生创新意识和能力的培养,满足新时期高等教育的需要。

2、实践教学的建设与改革

1)实验教学与实验室的开放

能按照课程教学大纲要求开设相应实验,实验内容包括验证性实验、综合性或设计性实验两部分内容,共计14学时,其中综合性或设计性实验学时为4学时。实验开出率达到100%,实验内容符合人才培养方案的要求,每组人数1~2人。现正在进一步探索增加综合性或设计性实验内容。

目前实验室处于半开放阶段,按照实验室开放计划,学生可在规定的时间段内,自行参加实验。

2)实践教学及其条件

根据教学改革的需要,在自动控制原理教学大纲中,增加了两周的课程设计内容。无论从设计内容、设计方法、还是设计效果上都得到改善,根据控制目标的要求,包括理论分析计算、仿真设计、实操设计三个阶段,再次体现了工程应用、理论分析、仿真实现、再应用的教学模式,进一步拉近了理论和实际的距离,较好地提高了教学效果。

目前有两套自动控制原理实验设备,一是启动计算机厂有限公司研制的20套DVCC-ZK2自动控制原理实验系统,该产品采用模块化结构,可灵活构造出多种形式的模拟环节和系统,具有二次开发能力,采用通用的串口连接计算机;二是北京精仪达盛科技有限公司研制的10套EL-AT-III型自动控制原理实验系统,采用通用的USB口连接计算机,使用方便,但仍不能完全满足实践教学任务的需要,需要扩大实验设备的数量。

目前没有增设校外实践内容,这将是今后重点建设的目标。

3、教材及相关资料的建设与改革

1)教材选用

几年来,课程组始终坚持选用公开出版的国家规划教材或面向21世纪课程教材或受到好评的教材,实践证明教学效果较好。同时,课程组成员参与编写了一部由北京大学出版社出版的《自动控制原理》教材(21世纪全国高等院校自动化系列实用规划教材——十一五规划教材)。该教材从工程应用实例中提出问题到解决问题,作为教材研究内容的主线,贯穿于教科书的始终,针对各部分内容,通过Matlab仿真软件模拟实现其控制过程,并得出仿真控制结果,将理论分析与仿真实现相结合,反映较好。

课程组根据自动控制原理实验装置提供的现有资源,自行编写了自动控制原理实验指导书(实验教材),实验教材不仅包括全部验证性实验内容,而且包括综合性或设计性实验内容。学生在实验之前通过阅读相关内容即可完成实验准备和预习任务,对更好地完成实验内容、达到实验效果,起到决定性作用,实践证明效果较好。

2)辅助教学资料

每位任课教师都有规范的教案,教学参考书、习题集、参考课件、实验指导书等教学资料,在教学过程中得到广泛使用,倍受学生欢迎。

二、教学管理情况

1、教学质量管理

1)教学文件

该课程具有规范的理论教学大纲和实验教学大纲,内容完备,教学日历齐全。在教学当中,课程组成员始终以教学大纲为依据,认真填写教学日历,并严格执行,起到了纲领性作用。

2)各教学环节的质量标准

为保证教学质量,课程组针对教学中:课堂教学、实验教学、课程设计、批改作业及辅导答疑、试卷命题及批改几方面制定了相应的质量标准——《自动控制原理》课程主要教学环节质量标准,要求任课教师在上课时,严格按照质量标准完成各项教学任务。几年来,课程组教师严格按照质量标准从严治教,没有出现任何教学事故,教学效果较好。

2、教学环节管理

1)备课、辅导答疑和批改作业

为了更好地完成教学任务,提高教学质量和教学效果,多年来,课程组教师都能认真备课,每个人都有规范的教案,课程组成员始终坚持按时批改作业和辅导答疑工作,并认真执行辅导答疑计划,对于作业中和辅导答疑时发现的共性问题,在课堂上及时讲解。同时根据教学大纲的要求,该课程的平时作业和学习情况,在总成绩中占一定比例,比较准确地反映了学生的真实学习情况。

2)课程组教学活动

为不断提高课程教学水平和教学质量,建设一支长期稳定的年龄层次、学历层次和职称结构合理的教师队伍,课程组制定了制度化的青年教师培养措施,如对于加入本课程组不满两年的青年教师配备指导教师,帮助青年教师提高教学水平,并要求青年教师参加学校青年教师讲课比赛,鼓励青年教师积极参加学术会议,以提高青年教师科研、教研水平。课程组教师定期互相听课,定期开展教学法研究,做到及时发现问题和解决问题,为提高课程组整体教学水平和教学效果提供了保障。

3、成绩考核

1)平时考核

按照课程教学大纲的要求,对学生学习成绩的考核除了期末卷面考核外,还包括:平时学习情况的考核和实验完成情况的考核。通过这种方式不仅能督促学生重视平时的学习,尤其是实验课程的学习,使其更好地掌握该门课程的内容,而且能综合地反映学生的学习情况。

2)期末考核

课程组教师能按照教学大纲的要求进行试卷命题,命题质量、内容、题量、覆盖面及其难易程度均符合教学大纲的要求。对于每套试卷均有标准答案和严格的评分标准,并且能严格按照评分标准阅卷,阅卷的方式是每套试卷至少两个人以上批阅,成绩客观、准确,准确率接近100%。

3)试卷和成绩分析

对于试卷和考试结果,能够从命题覆盖面、难易程度、题量及学生的得分情况,进行科学、客观的成绩分析,探讨问题所在及其解决办法,以便今后教学中及时改进。而针对学生自身的问题,研究解决的办法和采取的措施。成绩分布基本符合正态分布,并且有严格规范的成绩单。

三、教学效果

几年来,课程组教师始终以饱满的热情,认真对待每一堂课,从书写教案(包括制作多媒体课件)、备课、课堂讲授到课后辅导答疑、批改作业等环节,无不渗透着教师的辛勤汗水。他们经常与学生沟通,了解学生的学习情况,尤其是针对学习中存在的困难(包括先修课程的掌握情况及存在的漏洞),教师们都能在百忙中给学生一定的知识补充,不仅为本课程的学习奠定了基础,而且增进了师生之间的感情。

通过课程组成员的不懈努力,在每个学期举办的学生座谈会和问卷调查中,绝大多数同学对课程组教师的教学水平和教学效果给与较高的评价。同时,在学校教学督导组评价中,对课程组教师的授课水平和授课态度也给予高度评价。

在近三年中,有1人获得校级教学名师荣誉称号,1人获得师德标兵荣誉称号,2人获得教学质量优秀一等奖,1人获得教学质量优秀二等奖,1人获得青年教师讲课比赛二等奖。

四、课程特色与学校支持情况

1、课程特色

1)构建新的课程体系内容

以工程应用实例为主线,根据实际控制任务要求,遵循提出问题、分析问题、解决问题的理念,按照工程应用、理论分析、仿真实现、再应用的模式,构建新的课程体系内容。

2)多种教学方法并存、相互穿插、相互补充

课堂讲授和课堂讨论相结合;工程案例法和任务驱动法相结合;理论教学和仿真教学相结合;理论教学和演示教学相结合;汉语教学和专业英语教学相结合;教书和育人相结合。

2、学校支持情况

自2006年评为省级优秀课以来,学校和分院高度重视课程建设工作,一方面资金资助,用于网络课程建设和相关资料的建设;另一方面2010年新购进了20套自动控制原理实验设备,基本满足了实验需要。同时2008年批准为校级精品建设课程。

五、存在的问题和今后努力的方向

1、针对新的教学模式,开发配套教材

以工程应用实例为主线,根据实际控制任务要求,遵循提出问题、分析问题、解决问题的理念,按照工程应用、理论分析、仿真实现、再应用的模式,构建新的课程体系内容,编写配套特色教材。

2、增加综合性、设计性实验数量,增设校外实践活动

目前只开设一个综合性设计实验,应进一步增设新的设计内容,增加综合性设计实验数量;同时应积极拓展课程实践范围,在原有校内课程设计基础上,增设校外课程实践活动内容,以提高学生综合运用理论知识的能力。

3、网络课程资源进一步充实,尽快投入使用

目前该网络课程资源内容缺乏,主要是缺少教学录像、考试系统测试题少、实验指导无动态效果等内容,应尽快建设,及早投入使用。


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