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《现代控制理论》教学改革探讨

2016-03-11董敏闻凯

考试周刊 2016年1期
关键词:考核方式教学改革教学内容

董敏+++闻凯

摘 要: 作者根据《现代控制理论》教学现状,提出了教学改革的方案。在教学内容方面,进行内容精简,注重基础知识和基础理论的讲解;在教学方法方面,将多媒体教学与传统教学方法相结合,理论知识讲解和实验仿真相结合;在考核方式上,强调平时成绩作为考核成绩的参考,弱化期末考试在考核上的比例。

关键词: 《现代控制理论》 教学改革 教学内容 教学方法 考核方式

随着科学技术的发展,自动控制技术得到了广泛的应用,已经渗透到了工业、农业、航空航天等各个领域。任何一种技术的应用都有相应的理论作为发展依据,现代控制理论作为自动控制理论的一个重要分支,是为了满足越来越具有非线性、时变性等特点的系统控制要求而出现的。目前,《现代控制理论》作为自动化专业、电气工程及其自动化专业本科的专业基础课程,是自动控制原理的后续课程,也是控制类专业硕士研究生线性系统理论、最优控制理论等学位课程的基础[1]。

该课程的特点是理论性较强,概念抽象,要把这门课上好,使学生真正理解接受课程内容,必须在课程教学上进行深入的研究与改革。

1.教学内容的改革

1.1优化教学内容。

根据南航金城学院《现代控制理论》教学大纲要求,本课程共有40个学时,采用的教材是刘豹、唐万生主编的《现代控制理论》。

该课程的理论性较强,存在大量的证明与数学计算,内容比较枯燥,也比较容易使学生产生厌学情绪。在教学过程中,应当精简教学内容,强化重点知识,突出基本概念、原理和方法的介绍。教学内容主要讲述基于状态空间法的线性定常系统的分析与综合,可控性、可观性、稳定性判据及最小实现的概念,要求学生对系统进行极点配置、对观测器进行设计[2]。

1.2补充数学知识。

该课程以线性代数和微分方程作为数学基础,一些学生会因为线性代数知识基础薄弱而影响课程内容的学习,所以在正式内容开始之前,大概利用一两学时的时间,加入跟本课程密切相关的线性代数知识的介绍,让学生在用到这部分知识的时候得心应手。

2.教学方法的改革

2.1多媒体与传统教学相结合。

现如今,多媒体教学已经引入课堂并且得到充分的利用。多媒体教学具有直观、生动、形象等特点。把一部分用语言、板书难于描述的内容,用幻灯片或动画进行演示教学,将加强学生对授课内容的理解与记忆。但是在教学过程中不能过于依赖多媒体教学,忽略传统板书教学方式。对一些重要公式的推导及重要计算内容的讲解,可以通过结合板书的形式,让学生在老师的逐步推导讲解过程中跟上老师的教学思路,真正理解和掌握知识。

2.2理论教学与实验仿真相结合。

由于现代控制理论这门课程涉及大量的复杂计算,对于低阶系统的分析与计算,可以通过笔算完成,但是对于一些高阶系统的分析单凭人工计算是很难实现的,而在实际工程问题中,有很多系统都是高阶系统,所以学生必须掌握一种解决高阶系统问题的方法。

MATLAB程序设计语言是美国Mathworks公司推出的高性能数值运算软件。可用于数值计算、可视化及编程的高级语言和交互式环境,广泛应用于控制系统、测试和测量等众多应用领域。由于现代控制理论中的状态空间表达式是用矩阵表示,而MATLAB是以矩阵为基本运算单元的,有许多预先定义的函数可供用户求解不同类型的控制问题时调用,而且具有进行交互分析的能力,所以使用MATLAB语言工具进行现代控制理论的计算与仿真是最佳的[3]。将MATLAB与现代控制理论课程内容结合起来,用于系统的建模、分析、设计和仿真,可以加深学生对概念及相关理论知识的理解。

结合具体的教学内容,利用MATLAB可以进行以下内容的实验:状态空间表达式建立实验、系统能控能惯性分析实验、极点配置实验,也可以安排学生利用课下时间,用Matlab完成一些仿真实验,提高学生的学习兴趣。

2.3以学生为主导,注重教学反馈。

教学是一个教与学的双向过程。教师不但要把知识传授给学生,还要根据学生对知识的掌握情况及时调整教学进度与教学方法。因此,在教学过程中应当注意与学生的交流,通过课堂提问和布置作业,以及跟学生聊天,了解学生对于每部分内容的掌握情况,进而提高学生的学习效率。

3.考核方式的改革

课程的考核不能单纯地依靠期末考试的卷面成绩,要加强对平时和实践能力的考核。可以将平时成绩和期末卷面成绩分别占40%和60%,平时成绩应包括课堂提问、实验、作业及出勤等方面。这样可以让学生注重学习习惯和能力的培养,而不仅仅是在临近考试前进行突击,这样的考核方式公平合理[4]。

4.结语

为了适应社会与教育教学发展的需要,现代控制理论课程教学必须不断改革教学方法与手段。本文在教学内容上注重基本概念和理论的讲解,进行了教学内容优化;在教学方法上将多媒体课件与传统教学方法相结合,将理论知识与实验仿真相结合;在考核方式上,兼顾平时成绩与期末考试成绩,调动学生的学习积极性,提高教学质量和学生的学习效率,为后继专业课程的学习和将来的工作打下坚实的基础。

参考文献:

[1]刘豹,唐万生.现代控制理论[M].北京:机械工业出版社,2011.

[2]李钧涛,马天水,李文林.基于创新人才培养的现代控制理论课程教学改革,南阳师范学院学报,2011,10(3):98-100.

[3]王从庆,丁勇.现代控制理论课程教学改革的实践与探讨,南京航空航天大学学报(社会科学版),2004,6(1):72-75.

[4]王冬梅,刘帅师,黄艳秋.现代控制理论课程教学改革探索,长春工业大学学报(高教研究版),2011,32(3):50-51.

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