自動控制原理論文范文

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第1篇

1．1授課理論性較強授課理論性強不利于培養理論聯系實際的科學觀點，不利于提升學生對專業的學習興趣。為保證控制理論的完整性和透徹性，若教師在授課過程中把過多時間和精力集中于原理講解和公式推導上，就很難有充分的時間將理論知識與系統應用實例相結合，造成很多學生誤認為該課程是一門應用數學課程，容易產生畏難心理。另外，定單班的學生面臨畢業即就業，沒有升學再深造的壓力，他們所關心的是所學知識是否會用到將來的工作崗位中。因此，課堂上講授過多或過深的理論知識不利于提升學生對專業的學習興趣。

1．2缺少煤礦電氣背景的相關實例通過與工作后的畢業生交流，發現有一條信息非常突出:大部分畢業生很難將自動控制原理中所學的分析與設計方法應用到工程實踐中。這主要是因為所學課程大部分實例與學生所學專業相關性不強，多數學生對案例中涉及的專業背景不熟悉，導致學生對學習課程的必要性、重要性和實用性認識模糊，學習興趣不高，學習“自動控制原理”死搬硬套，應付考試的現象嚴重，缺少靈活運用和開拓創新的思路。上述這些問題直接弱化了“自動控制原理”作為專業基礎課程的作用。

2“自動控制原理”授課內容調整

為順應煤炭電氣化發展需求和人才培養定位，突出煤礦電氣特色教學目標，從課程教學內容、教學實例等方面進行研究和探索，對課程的基礎理論與實踐教學進行優化。

2．1優化授課的內容體系、深度和廣度研究各章節基本內容的聯系，調整課程授課體系，以系統建模、分析和綜合設計為主，突出煤炭行業背景，注重基礎知識的靈活運用。“自動控制原理”在傳統教學上一直沿用自動化專業的授課體系，造成“自動化類”和“非自動化類”的界限模糊。對于定單班該課程學時數少的情況，若按“自動化類”體系授課，只能加大課時信息量，造成學生對教學內容難以及時有效消化，影響教學效果。研究如何在有限學時內讓學生熟練掌握控制原理的基本理論，并突出煤炭電氣工程實踐能力培養，成為構建定單班授課體系的關鍵。參照培養定位，結合后續的相關控制理論的專業課程，從課程體系出發，以系統建模、系統分析和綜合設計為主線，調整授課知識點深度和廣度。如在講述建立數學模型基本內容時，應選取有一定煤礦工程背景的系統，給模型賦予形象的物理意義，使學生正確理解實際模型與抽象模型的區別與聯系，并從不同的角度對系統進行建模，加深對實際系統建模的理解。系統分析方法是控制系統綜合設計的基礎，這部分內容主要包括時域分析法、根軌跡法、頻域響應法，這些是控制理論教學的重點，應保留原有知識點的深度。抓住采用時域分析法、根軌跡法和頻域響應法分析系統的穩定性、快速性和準確性的特點，加深學生對不同方法的理解，這是系統分析的關鍵。對于離散系統、非線性系統和現代控制理論，由于培養計劃中后續課程相關性較小，可以降低這部分知識的深度和廣度。

2．2增加煤炭電氣控制系統實例系統設計對培養學生的分析、綜合能力及創新能力十分重要，也是教學的難點。在授課過程中，要注意研究與選取煤礦電氣工程中的典型范例，如礦井提升機控制系統、掘進機控制系統、通風機控制系統以及排水設備控制系統等，突出煤炭行業背景，從實例分析中去了解系統的結構特征、工作原理和設計要求。生動的工程實例可大大激發學生的學習興趣，引導學生感受控制理論的魅力，深刻理解“學以致用”的意義，使學生對課程的學習達到知識和能力的雙重提升。

3實施案例

礦井提升機調速系統要求平滑調速且調速精度較高。提升機電氣傳動系統的加、減速過程要平穩(無超調)。控制系統應保證在額定速度時有±1%的精度。

3.1準確性分析假設提升系統采用恒速控制，選單位階躍函數作為典型的外作用。由一階系統分析方法可知，一階系統完全可以跟隨階躍信號，且穩態誤差為零，所以提升系統±1%的控制精度是可以保證的。

4結語

第2篇

基于自動控制原理課程特點，一般意義上的Sem-inar教學并不適用?？稍谡n程教學過程中穿插Seminar教學模式，一個學期內進行2~3次即可。歸結起來，這種Seminar教學模式可分三部分：任務布置，課堂交流，成績評定。

1.任務布置。在課程進行到某一階段，將任務分配給學生。任課教師向學生提供一份詳細的Seminar課程計劃，內容包括Seminar教學目標、Seminar選題范圍、成績考評標準以及關于各個選題的相關參考。根據班級人數具體情況和選題范圍，將學生分成若干小組，此環節教師要干預，保證每個小組既有成績好的學生也有成績較差的學生，這樣既避免了小組間的優劣懸殊，又可以達到好學生帶動差學生的目的。然后學生自由選題，每個小組領到一個題目，經過1~2周的課下準備，進行具體的課堂交流。

2.課堂交流。不同于一般的Seminar教學，每次只進行一個主題。在自動控制原理課程的Seminar中，要進行多個題目的討論，每個題目為時20~30分鐘，共計100分鐘。首先每個小組選擇代表宣講或演示所選題目的分析研究結果，然后其他組員給予補充，時間約為8~10分鐘。其后，教師和學生們在此基礎上展開積極提問和熱烈討論，發表自己的不同意見，時間約為10~15分鐘。隨著討論的不斷深入，新的問題和觀點會不斷涌現，教師在Seminar上除了傾聽、參與和評價學生們的討論之外，還要注意控制討論節奏，引導學生發言，保證課堂上每一個學生都有機會充分表達自己觀點。最后，再由教師對整堂課的內容做出簡明的梳理、總結、擴展和引申，時間約為3~5分鐘。Seminar的目的在于使學生處于一個相對輕松、平等的環境，對課堂上學習過的一些知識，勇于發表自己的見解，進行觀點交流、碰撞、融合和分享，使存在于學生內心深處的問題浮出表面。

3.成績評定。教師對學生在Seminar的成績評定，將作為期末成績的組成部分。學生Seminar成績的評定由課堂宣講、個人發言對集體討論的貢獻情況、書面報告、出勤率四部分組成。課堂宣講以小組為單位，或以多媒體輔助進行，它是學生口頭展示分析結果，引發Seminar討論的基礎，教師根據學生準備情況評分，口頭表達的學生代表酌情加分。Seminar上的集體討論有助于學生在現有的分析總結基礎上深化對于自己題目的認識，開展進一步的探索和分析，以形成完整的書面報告。書面報告所涉及分值將占Seminar成績評定的較大分值，教師對書面報告要嚴格把關，同一小組的學生的書面報告不能雷同，應給予學生充裕的時間去完成。個人發言和出勤率，是用于衡量學生在參與Seminar討論時的表現。一般情況下，個人發言和參與討論情況所占分值比例較出勤率要高，因為討論部分是Seminar最核心內容，是用于激勵學生不再僅僅滿足于“身在課堂上”，從而脫離他人討論時的“旁觀者”的身份，改被動為主動，積極參與發言。教師根據發言情況和發言的質量評定成績。

二、實施Seminar教學的關鍵問題

1.構建具有自動控制原理課程特色的Seminar模式。自動控制原理課程是本科專業的專業基礎課，其內容繁多，理論性和基礎性較強，課程的特點并不適合一般意義上的Seminar教學模式。需根據自動控制原理課程的實際情況構建適合它的Seminar模式。不適合整個學期采用Seminar教學，最好在學期中，課程進行到某一階段，適當地組織Seminar教學。任課教師根據實際情況制定選題范圍，并給出成績評定，作為學期成績的重要組成部分。這樣，教師應用兩種不同的教學模式———傳統的課堂講授的教學模式和Seminar教學模式，引導學生進行探究式的教學活動。Seminar的引入，不是原有的課堂教學的對立或重復，而是對整個教學過程的一種有益補充、深化和應用。在這期間，采用一種任務驅動模式，引導學生探索主動學習。因此，適時引入Seminar教學模式進行教學改革，不失為自動控制原理教學過程的一種有益的嘗試和探索。

2.制定合適的選題范圍。Seminar的主題內容要兼顧課程的整體性、層次性，且具有一定的系統性、可討論性和拓展性。任課教師需擬定詳細的、條理清晰的整體籌劃綱要，形成一以貫之的學術脈絡，并將課程內容分割形成具體的、可操作性的相關主題，能夠使討論有序進行。

3.設立嚴格規范的課堂交流制度。Seminar教學活動不能簡單化地等同一般的課堂討論，否則將失去Seminar教學的意義，因此必須制定嚴格規范的交流制度。在制度的運作上，必須嚴格、公正、一視同仁，獎懲分明，評分嚴格。若有的同學出現抄襲報告的情況，雷同報告一起作廢。表現優秀的同學要適當加分。交流過程中，及時控制討論節奏，避免使活動流于一般的泛泛而談，甚至出現游離于主題之外的閑聊和不負責任的空發議論，從而走向歧途。

4.任課教師應具備良好的素養和較強的控場能力。Seminar教學模式對任課教師的綜合素質提出了更高的要求，要求任課教師具有較高的專業水平和奉獻精神。能夠即時把握學科發展動向，收集相關素材，提煉升華課程內容，以戰略性的眼光制定選題范圍，既能適合目前學生特點，又能體現專業課程內容的特點。Seminar教學模式的引入，無形中增加了教師的工作量，備課難度增大，課外指導學生的時間增加，批閱書面報告的時間和精力增加。這都要求教師具有敬業奉獻精神，孜孜不倦，無怨無悔。在學生的討論交流過程中，教師要善于及時地捕捉有價值的信息，例如新觀點、建議和學生的困惑，以便有效進行下一步的教學。

三、Seminar教學模式在本科生培養中的積極意義

1.全面調動學生的積極性，變被動為主動。Semi-nar模式最大的特點是改變傳統的學生只聽不講這一垂直的單向教學模式。要求學生根據指定任務主動去探索，尋找答案，然后在相對開放的平等空間里，亮出自己的答案，也亮出自己。這種模式也為參與者提供了相互激勵的空間背景。

2.培養學生的查閱資料能力、表達能力。Seminar教學模式的引入，要求學生課前準備階段必須廣泛查閱資料，自主分析總結，這樣他們將提前接觸各類數據庫的文獻檢索，并熟練操作技能。在語言表達能力方面，Seminar的討論需要學生邏輯清晰地表達觀點，重點明確地回答疑問，有理有據地進行辯論，積極理性地說服他人；在書面寫作能力方面，學生對于選題的最終研究成果都要以報告的形式出現。

3.培養學生的團隊合作精神。自動控制原理是專業基礎課，面向學生90人左右，必須分成若干小組進行Seminar教學，設一組長負責聯絡本組同學，同一小組的同學面向同一任務，這時候需要小組成員分工合作，共同查閱資料，分析整理研究，課堂交流進程中，作為一個團體，回答其他小組的發問質疑，并提出問題。在整個準備過程中，相互學習，相互促進，相互激勵，增進同學之間的學習情誼和集體榮譽感，培養他們的團隊合作精神。

4.平等互動的獨特模式，達到教學相長、共同提高的目的。Seminar教學模式的獨特性體現在師生之間的平等關系，大家可以任意提出問題，發出質疑，雙方平等互動。這個平等、公正、親和的結構空間，“師不必賢于弟子，弟子不必不如師”，為“教學相長”的現實化提供了真正的可能。教師在整個討論過程中，根據學生的提問、回答，不斷地總結自己的教學經驗和處理問題的經驗。教與學有機地、動態地融合在一起。

四、結論

第3篇

傳統課堂授課通常一次講授2個學時，針對課程中的重點難點可以充分講解。為適應網絡學習者的認知習慣，MOOC課程將授課視頻分為了一些10分鐘至20分鐘長度的小模塊。怎樣在這些小模塊中傳授較為完整的知識點，需要授課教師轉變思路、精心設計[3]。在設計時要注意知識間的聯系，形成課程的邏輯結構，擴展知識的深度廣度，使之形成一個有機的整體，從而有利于學生從整體結構上掌握知識的共同本質和內在聯系。

（一）提煉課程內容的總體邏輯關系

自動控制原理課程系統地講述了自動控制科學和技術領域的基本概念和基本規律，涵蓋了自動控制技術從系統建模到系統設計的各種思想和方法，內容十分豐富。作為授課教師，首先應該瀝青這些內容間的邏輯關系。經典控制理論的基本理論包含反饋控制系統的分析和設計方法兩方面的內容，具體的包含關系如圖1所示。為了讓學生更好地理解各部分知識的有機聯系，對上述經典控制理論體系建立“三縱”和“三橫”兩條知識主線。控制系統分析與設計的主要內容是研究系統的特性，即穩定性、動態特性、靜態特性。又稱控制系統“三要素”。從性能指標是看，就是俗稱的“穩，快，準”。把這三方面的性能指標稱為“三橫”。所謂“三縱”是指在不同的域內進行系統的分析與設計，即時域、復域、頻域。掌握系統在不同域中的數學模型表達，即可進行系統的特性分析與設計，因為所有問題的分析和求解都是建立在數學模型基礎上進行的。加強對這兩條線的理解，可以使學生統觀全局，把握研究方向。

（二）采用提綱挈領的碎片化原則

要將自動控制原理的授課內容碎片化為一些短的相對完整的知識單元，需要采用提綱挈領的組織方法。首先介紹每個知識模塊的內容要點，然后交代每個知識點的關聯性，精煉舉例推導過程。貫徹“少而精”的原則。對于所講的內容要分清主次，突出重點，精講內容，同時要注意有較高的系統性、邏輯性，保證知識的質量，難點精心組織，一定要講懂。精講內容不是少講內容，有些內容反而要加強。例如，在講解經典控制理論中的數學模型時就可以按照如下思路處理。首先將數學模型分為三個內容要點：微分方程模型、傳遞函數模型和圖形方式的數學模型。其中微分方程是時間域的模型，傳遞函數是復數域的模型，圖形方式的模型是數學模型的圖形化語言描述。當推導系統的微分方程描述時，精選兩個相似系統作為例子來說明系統的建模過程。這樣，由于有目的地選擇有啟發性、可延伸性與典型性的問題，使每一節、每一章的內容都具有明確概念、傳授方法、啟發思維、培養能力的作用。這種提綱挈領的組織方法，層次清楚關聯性強，容易將碎片化內容聯系起來。

（三）結合學科發展，適時更新

基于MOOC模式的教學過程由于安排了較多的課程討論環節，教師單獨的講授環節要比傳統課堂壓縮。這樣在教學內容就需要有所取舍。根據學科發展趨勢，新的發展方向和應用工具應該增加介紹；已經被其他方法取代的方法可以忽略介紹。無論是理論家還是工程師，人們總是把最先進最有效的理念和技術用于控制工程。如：控制與管理的結合、信息流與物質能量流的互動、復雜系統研究與應用等均表現出很強的時代特征。在當今這個信息時代誕生了網絡控制、基于數據的驅動控制等新的控制概念。而傳統的手工繪圖方法已經可以由計算機輔助軟件完成。經典控制理論在上個世紀四、五十年代已經形成了比較完整的理論體系，頻率特性法、根軌跡法等直到現在仍然是系統分析和設計的主要方法。經典控制理論的一個重要特色就是采用簡便直觀的圖解方法，因此也得到工程技術人員廣泛歡迎。在講授這些內容的時候，幾乎有一半的學時是在學習這些圖形的畫法。例如，頻率特性圖就有伯德圖、乃奎斯特圖和尼柯爾斯圖等幾種，學生需要記住每種圖形的坐標要求及計算方法。隨著計算機輔助分析技術的發展，目前已有像MATLAB這樣的成熟的軟件可以幫助畫圖。所以在授課時就減少介紹手工做圖的內容，而將分析和設計的方法作為重點內容，從而訓練學生作為控制工程師的高級思維能力。當然，在這種碎片式的教學過程中也要注意邏輯的連續性。學生在分析思維之前，往往需要直觀思維，在演繹之前要有歸納，在聯想之前要有類比，在獲得正確的認識之前要有辨析。在進行單元章節復習時，一定要求學生自己去發現知識的內在聯系，然后再重新組合材料，進行知識歸類、延伸與擴展。在整個教學過程中，教師要引導學生經常反復復習，循環螺旋上升，從整體上掌握知識的脈絡，保證學習者長期的學習積極性。

二、課程教研組的建設

MOOC課程作為一種新的網絡教學模式，應該在學生對知識的獲取、思維能力和創造力的開發等方面有自己的特色。尤其是面向專業基礎課教學時，需要研究與制定結合專業發展需求的教學大綱與教學設計，體現現代網絡教育的開放性、交互性和便捷性。一門教學效果好的MOOC課程可以提供豐富的數字資源，可以采用在線或離線的方式與學生互動，還可以方便地進行一些教學信息統計工作。針對目前高校的現狀，建議以課程教研組的形式承擔MOOC課程的教學。因為課程教研組能夠具備單個教師無法做到的整體協調優勢。專業教師隊伍水平的提高是MOOC課程更新發展的源動力。首先，教研組是課程建設的組織保障。教研組由老中青三代教師組成，定期學習新的教學理念與方法，研討課程中的重點與難點，有計劃地安排教師進修提高。我單位自控原理課程教研組由7人組成，包括1名教學帶頭人，2名副教授，3名講師和1名實驗員。教研組定期學習控制理論的前沿發展方向，組織觀摩教學，有計劃地派出青年教師到國內外進修。這些活動從制度上保證了教師的個人成長和課程內容的不斷更新。教研組通過教育理論和專業知識的不斷學習和豐富，大家發現自己的差距，逐漸形成課程意識、學生意識、開放意識、問題意識等，發現存在哪些與新課程理念不相符甚至相違背的問題，然后尋求解決問題的新理論、新理念、新途徑，以提高教學效果。這種以教研組形式承擔MOOC課程的模式可以避免教師個體缺乏持續提高教學質量的動力的問題。其次，教研組是課程建設的知識園地。MOOC課程是一種網絡課程，由于不受年齡、文化和地域等限制，學習對象可以是在校學生，也可以是在職的繼續教育學生。學生的職業背景和基礎知識差別較大。在MOOC教學中為了保證網絡教學效果，設計了較受歡迎的短授課多討論的教學模式。這些都是MOOC課程開放性和交互性的體現。但這同時要求教師有多方面的知識儲備。每位教師都有自己的能力和興趣特長，很難獨立解決網絡交流中的所有問題。對于自動控制原理課程來說，教師既需要有深厚的控制理論基礎又需要有一定的控制系統設計經驗。課程教研組由老中青三代教師組成，保證知識結構全面。青年教師學歷高熟悉新的理論方向，老教師實踐經驗豐富。同時，也要充分利用網絡平臺的知識聚集作用，及時總結學生的反饋信息[4]。