馈原理时,可以结合生活当中的空调温度控制系统工作原理进行讲解。并注意引导学生自己联系生活中的事例结合控制原理的知识进行分析,激发学生的学习兴趣。在引用工程实例的同时还应注意结合专业学科方向,针对我校是农业院校的特点,可以对温室大棚的控制系统工作原理进行介绍。另外,还应注意引用自动化领域的一些前沿技术。例如哈勃太空望远镜指向系统能在644km处将视野聚集在一枚硬币上,望远镜的偏差在一次太空任务中得到了大规模的校正。根据这个工程背景,让学生对哈勃太空望远镜指向系统建立数学模型,并按照设计要求进行系统分析。对兴趣浓厚的学生,还可启发如果在控制结构中,引入串联PI控制器,可否进一步优化系统性能。通过这些示例的讲解,使学生对自动控制原理实际应用有更深刻的认识。
三、丰富教学手段,提高教学效果
1.引入多媒体辅助教学
传统的板书式教学,教师需花费大量的时间在公式推导和曲线绘制上,课堂气氛枯燥而沉闷。随着计算机的普及,采用多媒体辅助授课方式可以在绘图的准确性和快速性方面有较大提高,从而提高教学效率,另外有助于学生对抽象知识的理解。但是,任何事物都有两面性,多媒体教学也存在教学内容大,学生思维速度跟不上等弊端。因此,教师在讲授中可以以多媒体教学为主,对于一些重点难点适当的辅以板书,放慢速度。同时要注重师生之间的课堂互动,充分发挥两种教学手段的优点,提高教学效果。
2.加强MATLAB的应用
MATLAB软件功能强大,具有先进的视觉化功能,是一种完善的科学计算语言。通过MATLAB仿真教学,使学生对新知识印象深刻。特别是研究系统中某个参数或环节变化时对系统的影响,可以很直观的通过MATLAB展现出来。例如若已知某系统的开环传递函数为:,求当K分别取1300和5200时,试绘制系统的奈奎斯特图,并判断系统的稳定性。
通过用MATLAB编程,可绘制出系统的奈奎斯特图如下:
当K=1300,系统稳定,对应的阶跃响应是衰减振荡;K=5200,系统为临界稳定,其阶跃响应则表现为等幅振荡。
笔者编写了《MATLAB程序设计及其应用》教材,充分发挥MATLAB在自动控制原理教学中的应用,取得了满意的教学效果。
3.结合网络教学
网络教学是课堂教学的延伸。通过网络教学,学生可以加深对课堂教学内容的理解,扩大知识面,并提高学生分析问题、解决问题的能力。充分发挥网络资源的优势,在增加知识面、提高效率、因材施教等方面对课堂教学起到了很好地补充作用,有利于充分发挥学生的主观能动性。
四、改进实验教学,强化动手能力
实验教学不仅是对理论知识的验证,更重要的是培养学生动手能力、基本科研能力和创新能力的重要环节。
1.仿真实验和物理实验相结合
传统的自动控制原理实验课程为物理实验,利用实验箱,将相应的有源网络模块连接成典型环节或系统,再施加典型信号,通过示波器观察实验结果。学生在实验中对于所调节的参数和系统性能的关系难以真正理解,并且在使用中也容易损坏元件,而且元件的非线性,也会影响实验结果。利用MATLAB软件的SIMULINK仿真平台作仿真实验,能很好解决物理实验的不足,并加深对课程知识的理解,还可以将实验延伸到课外进行。
2.验证实验和设计实验相结合
传统的实验一般都是验证实验,教师给出实验目标和要求,学生根据实验步骤来进行实验,这类实验对于知识点的学习和理解是有必要的,但是按部就班的实验过程不能培养学生的创新思维。因此,在课程设计的形式上可开展一些设计性的实验。教师给出设计题目,学生进行方案的设计、选择、实施,从而培养学生的创新热情。
3.课堂实验和开放实验相结合
课堂实验的时间是有限的,应充分利用课外时间展