淺談注重工程應用的自動制約原理實驗教學改革
  • 淺談注重工程應用的自動制約原理實驗教學改革
  • 文章片段: 論文簡介:淺談注重工程應用的自動制約原理實驗教學改革理工論文了更好地消化和學習理論知識,也要緊隨理論教學,強化自動制約原理的工程應用背景,而不僅僅是模擬電路搭建和MATLAB仿真。  1.增加演示實驗。興趣是學習最好的導師,首先要培養學生對這門實驗課的興趣。制約理論書上有很多被控對象的實例,但對學生來說,被控系統對象比較陌生,比如被控機床等,且更偏重對制約理論的表述,學生們一

淺談注重工程應用的自動制約原理實驗教學改革

注重工程應用的自動控制原理實驗教學改革摘要:傳統的自動制約原理實驗存在一定的局限,提出加強工程應用背景的實驗教學改革。通過增加演示實驗,重視實驗對象數學模型的建立以及開發使用有工程應用背景的虛擬實驗平臺,可以提高學生的工程實踐能力和創新能力,全面提高學生的專業素質。
  關鍵詞:自動制約原理;實驗教學;仿真
  1674-9324(2014)44-0117-03
  《自動制約原理》是高校電類、機械類等專業一門重要的專業基礎理論課,要求學生掌握自動制約系統的分析和設計策略,為設計和調試自動制約系統打下基礎。該課程知識覆蓋面廣、內容多、更新發展快、理論性和應用性都很強,具有一定深度和復雜性[1]。自動化也是一門面向被控對象,解決實際理由的學科。學生既要掌握自動制約理論,還要能將所學到的理論與解決實際理由相結合[2]。所以做好制約實驗是學好這門課程非常重要的一環,學生可通過實驗加深對抽象的理論知識的理解,同時提高學生的動手實踐能力。
  一、傳統自動制約原理實驗教學
  傳統的自動制約實驗有存在很大的理由,制約的工程應用背景和制約理論的聯系脫節比較嚴重。大部分高校的自動制約原理實驗缺少實際的制約對象,采用的都是模擬電路的制約實驗箱和MATLAB的仿真,通過對傳遞函數的模擬電路實現,或者用MATLAB/SIMULINK仿真,觀察輸出的響應曲線、根軌跡圖、波特圖等,偏重于對制約理論的驗證和數學推導計算。這樣的實驗方式,雖然在培養學生動手能力,加深對課堂學習內容的印象等方面有一定的作用,但也存在局限,那就是學生接觸不到真實的制約對象,無法將制約原理和實際的工程應用結合起來,無法滿足開放性和設計性的實驗教學。
  由于對制約的現象沒有直觀表達,學生實驗起來覺得偏理論和抽象,圖表曲線與實際被控對象無法聯系起來,這樣的實驗并沒有很好地起到培養工程實踐能力和創新能力的效果。如何將抽象的沒有任何物理含義的傳遞函數與被控對象的物理概念在學生的頭腦中聯系起來,是自控理論和實驗教學的重要目的。否則面對實際制約任務,依然不知該如何應用所學知識解決實際理由。
  二、加強工程應用背景,改革實驗教學
  目前的自動制約原理理論教學,也在進行著一系列的改革,由原先的課堂只注重數學公式的分析推導和定理證明,開始注重加強工程應用背景[3]。實驗教學是為了更好地消化和學習理論知識,也要緊隨理論教學,強化自動制約原理的工程應用背景,而不僅僅是模擬電路搭建和MATLAB仿真。
  1.增加演示實驗。興趣是學習最好的導師,首先要培養學生對這門實驗課的興趣。制約理論書上有很多被控對象的實例,但對學生來說,被控系統對象比較陌生,比如被控機床等,且更偏重對制約理論的表述,學生們一下子無法將各種數學表達式和圖表與實際制約現象聯系在一起。可將生活和工業生產活動中的各種常見的制約現象拍攝成錄像,在實驗教學時,演示給學生看,告訴學生,制約的現象在生活生產中的廣泛性和重要性。帶學生們參觀制約實驗室的設備實物,讓學生們真切地感受制約的現象,讓制約理論不再僅僅是書本上枯燥的公式推導和抽象的圖表,提高實驗學習的興趣。
  2.重視數學模型的建立。數學模型是描述系統內部各物理量(或變量)之間關系的數學表達式,建立一個合理的模型是系統分析和設計的前提[4]。在設計實驗內容時,應注意選取有實際工程應用背景的數學模型。每個實驗的數學模型參數都是有實際物理作用的,但以往的實驗教學,往往忽略了對數學模型的建立和理解。學生在實驗的過程中,只看到了傳遞函數和階躍響應曲線,腦海里卻沒有和實際的制約對象掛鉤,導致實驗的效果只停留在對理論的驗證,對函數的數學計算和模擬電路的搭建層面,而忽略了最本質的制約對象。學生也會覺得實驗和他們的想象有差距,明明說好了制約實驗,結果卻是模擬電路的搭建或者MATLAB/SIMULINK仿真,導致學生對實驗的興趣不高。在實驗教學時,不妨將每次實驗的數學模型后面的實際被控系統為學生做講解,讓學生在頭腦中形成聯系,超調量和調節時間這些響應曲線上的指標也有了實際的物理含義。教學時選取制約工程中的典型范例,突出工程背景,從實際制約系統中了解系統的結構特征、工作原理和設計要求,拓寬學生的視野,激發他們的創新****[5]。
  3.使用虛擬實驗平臺。面對經費和場地的缺少,實物的制約實驗裝置數量不能滿足數量眾多的本科學生。且對于基礎專業學習來說,學生素質參差不齊,實物系統制約分析略顯復雜,需要對模型進行簡化和線性處理,超出了基礎理論學習的要求,需要到課程設計實踐或者專業性更強的學習階段才能實現。虛擬實驗技術從某些方面很好緩解了這個理由。給學生一個可視的實物仿真制
  • 文章片段:新****。  3.使用虛擬實驗平臺。面對經費和場地的缺少,實物的制約實驗裝置數量不能滿足數量眾多的本科學生。且對于基礎專業學習來說,學生素質參差不齊,實物系統制約分析略顯復雜,需要對模型進行簡化和線性處理,超出了基礎理論學習的要求,需要到課程設計實踐或者專業性更強的學習階段才能實現。虛擬實驗技術從某些方面很好
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