运动控制课程教学改革

摘 要为了改善教学效果、提高教学质量,分析目前运动控制课程教学存在的问题,就课程的理论教学、实践教学和考核方式进行改革研究.

关 键 词运动控制；教学改革；教学质量

中图分类号：G642.0,TM921 文献标识码：A 文章编号：1671—489X（2012）30—0092—02

1.引言

运动控制课程是中原工学院自动化专业的一门核心专业课,涉及的知识面宽,应用范围广,融汇基础理论、技术基础和工程技术为一体,具有极强的理论性、技术性和实践性,所以学好该门课对提高学生的工程实践能力有着重要的意义.但由于该课程概念、公式繁多,理论抽象,信息量大,综合性强,学生普遍反映比较难学,选课和听课情绪不高.

针对课程存在的问题,结合多年的教学体会并借鉴相关高校的教学经验,对运动控制课程的理论教学、实践教学和考核方式进行改革研究.

2.课程当前存在的问题

1）学生对课程的意义认识不全面,学习目标不明确,在学习过程中比较茫然,没有方向感,缺乏学习动力.

2）运动控制的先修课程有电机学、自动控制原理和电力电子技术等,很多学生反映这些课程没学好,所以对运动控制课程望而生畏,丧失兴趣,在分方向选课的模式下,回避该门课程.

3）传统课堂教学通常采用“满堂灌”的教学方法讲授理论知识,学生只能机械地记忆原理,比较枯燥、乏味,学习兴趣和积极性不高.

4）由于实验设备数量有限,通常是一组多人,实际动手的学生有限；学生做实验也是机械地按照实验指导书的步骤进行操作,很难达到实验教学目标.当前数字调速是趋势,但由于多种因素限制,实验设备没能及时更新,实验还是以模拟装置为主,无法满足现代运动控制系统实验教学的要求.课程设计往往由于设备条件限制而变成纸上谈兵.

3.理论教学改革

3.1 上好绪论课

学生对课程不感兴趣,一个重要原因就是不知道课程有什么用.为此,要认真备课,广泛搜集资料,充分利用多媒体技术,采用文字、图表、动画、影片等多种形式,在绪论课上让学生充分了解课程的开设意义和主要内容,把什么是“运动控制”讲解清楚,突出电力传动相对于其他传动方式（液压传动、气压传动、柴油机传动等）的优势,并用实例强调运动控制技术的实用性和应用的广泛性.

3.2 处理好本课程与其他课程的关系

运动控制课程是一根线,把很多先修课程联系起来并用于解决实际问题.这一点可以反映出运动控制课程的重要性和实用性,但也造成学生因某门先修课没学好而畏惧运动控制课程的现象.针对这种状况,采取与先修课课程的任课教师经常沟通的措施,做好分工合作,一是使讲课内容不重复,二是请他们在讲课时把相关知识点进行强化,为学生下一步学习运动控制课程铺路.另外向学生强调运动控制课程所用的先修课知识点是有限的,且是结论性的知识,也不是运动控制课程的重点（因先修课已学过）,让学生减少畏惧心理,增强学习信心.

现有的运动控制课程教材,对数字调速内容涉及不多,对系统实现介绍更少,为此专门开设微机控制调速课程.现在变频器在工业中应用越来越广泛,所以还开设了变频器及其应用课程,专门讲解变频器与其具体使用方法.课程之间分工合作,将重点、难点分摊,可弱化单门课程的难度,增加内容的深度.

3.3 改进课堂教学方法

1）任务驱动,提高学生学习主动性.“任务驱动”是在学习知识的过程中,学生在教师的帮助下,紧紧围绕一个共同的任务,在强烈的问题动机的驱动下,通过对学习资源的积极主动应用,进行自主探索和互动协作的学习[1].运动控制系统作为一种“系统”,具有“系统”的特性,就是各环节之间存在联系.因此在系统的框架下,采用让学生解决任务的方式学习各知识点.比如讲完绪论课,给学生布置一个项目：晶闸管直流单闭环调速系统的设计与仿真.通过这个项目,让学生把有关建模、检测、驱动、控制器设计等内容联系起来,并逐个突破.教师向学生讲授有关理论知识,引导学生将所学知识与项目中要解决的问题联系起来,增强学生学习的主动性和针对性.

2）充分利用多种教学手段.板书作为一种传统的教学手段,将课程内容、重点难点扼要有序地呈现在黑板上,有利于学生对教学内容有整体的把握,有缓冲时间消化记忆；多媒体技术让教师把时间花在课外,从而高效利用课堂时间,增大信息量,提供图像、动画、影片等具有视觉冲击的内容提高学生感性认识和学习兴趣；网络辅助教学作为课堂教学的延伸,使学生能随时随地进行学习,打破时空限制,学校引进的“网络课堂”系统为教师进行网络教学提供了便利.另外,通过每周专门安排时间（课外）、网络课堂系统的交流讨论模块、、电子邮件等多种方式进行课程答疑,弥补多区办学模式下师生交流不易的缺陷.多种教学手段相得益彰,共同为提高教学质量怎么写作.

3）充分利用仿真软件.在理论分析之后,对运动控制系统进行仿真分析,能使学生直观地看到系统的运行结果,直接观察参数变化和扰动对系统性能的影响,和教材内容相印证,增强学生对教材内容的理解度和认可度.目前应用于运动控制课程教学的仿真软件有Proteus、VisSim、PLECS、Saber和MATLAB等[2].

4.实践教学改革

实践教学是人才培养的重要环节,是实现人才知识、能力、素质协调发展的重要途径和手段.对于培养高级应用型人才的高校,其重要性是不言而喻的.

4.1 实验教学环节改革

针对原有的以模拟调速为主的实验内容,近年来做了改革.中原工学院现有某公司生产的电力电子与交直流调速系统实验台10多套,能开设“晶闸管—电动机系统开环特性测试”“带电流截止负反馈的转速单闭环调速系统”“双闭环不可逆调速系统”等直流模拟调速实验.虽然模拟设备对学生直观了解系统组成有帮助,但已显得落伍.为了适应运动控制系统数字化的发展趋势,微机控制调速开设了数字实验.为了解决当前实验设备台套数不足的问题,暂时开设仿真实验：“单片机控制的直流调速系统”采用Proteus软件,“同步电动机的变频调速系统”采用MATLAB软件.“异步电动机的变频调速”实验采用西门子MM440变频器代替笨重的旧式变频器,在学校自主开发的“TEUD纺织电气综合实训实验装置”上进行.“TVT—99D机械手运动实验”作为演示实验.新的实验设备也在积极申请中.

4.2 课程设计环节改革

以往的课程设计由于缺乏硬件设备,通常由教师给一些原始数据和系统设计指标,学生做一些理论分析和计算,画下原理图,不去具体实现,所以很难达到实践环节的教学效果.为了改善这一状况,与微处理器与接口技术课程组的教师合作开设了“直流电机数字调速系统”的课设题目,使学生通过硬件设计、软件设计和实物制作,对如何设计实现一个实际的运动控制系统有了整体的把握,提高了工程实践能力.

4.3 重视第二课堂

为了进一步锻炼学生的动手能力,鼓励学生参加全国大学生电子设计竞赛、“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛和“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛等各种竞赛；鼓励学生参与教师的科研工作,促进学生工程实践能力和创新能力的培养.中原工学院已多次承办电子设计竞赛河南赛区赛事,近几届基本上次次都能斩获全国一等奖,在其他赛事中也取得不俗的成绩.学校在每届电子设计竞赛前专门针对竞赛对学生进行的综合培训活动,是学生理论联系实际、锻炼和提高动手能力的一次好机会.

5.考核方式改革

加大对学生分析问题和解决问题能力的考核,将项目作业引入最后的成绩评定中.针对传统考核方式的弊端,尝试进行改革.

1）针对运动控制课程内容复杂、公式较多、闭卷考试难以出题考查课程某些重点内容的状况,尝试将闭卷考试改为开卷考试.采用理论联系实际的试题,考查学生对知识的活学活用能力.

2）将前述任务驱动教学过程中布置的项目作业作为最终考评的内容之一.这样,学生最终成绩由以下几部分组成：平时成绩（作业+实验+考勤）占20%,项目作业占10%,期末卷面成绩占70%.考评项目作业,既考查了学生的实践能力,也是对学生积极参与任务驱动教学的一种督促.

6.结束语

随着运动控制技术的发展和社会对人才需求的变化,教学改革的探索是持续不断的,今后将以培养社会需求型人才为目标,不断深化教学改革,提高人才的培养质量.