《控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)仿真》“四循環(huán)”教學(xué)實(shí)踐改革

摘 要：在《控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)仿真》課程教學(xué)實(shí)踐中，提出了“四循環(huán)”學(xué)習(xí)法。該教學(xué)法充分體現(xiàn)了“以學(xué)生為主體”的教學(xué)理念。通過(guò)教學(xué)實(shí)踐，取得了較好的效果。

關(guān)鍵詞：控制系統(tǒng)；計(jì)算機(jī)仿真；教學(xué)實(shí)踐改革；“四循環(huán)”學(xué)習(xí)法

中圖分類號(hào)：TP391.9；G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.15.127

自動(dòng)化技術(shù)是一門(mén)與控制論、信息論、計(jì)算機(jī)技術(shù)等有著十分密切關(guān)系的綜合性技術(shù)。自動(dòng)化技術(shù)專業(yè)人才在國(guó)防、工業(yè)、環(huán)境、航空航天、船舶等領(lǐng)域都有著廣泛的需求。提高自動(dòng)化技術(shù)專業(yè)人才的綜合素質(zhì)，培養(yǎng)自動(dòng)化技術(shù)創(chuàng)新型人才是高校教學(xué)的一項(xiàng)重要任務(wù)。近年來(lái)，“實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心”“產(chǎn)學(xué)研合作基地”“大學(xué)生實(shí)踐實(shí)習(xí)基地”“大學(xué)生創(chuàng)新中心”等平臺(tái)建設(shè)，使得有利于學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的硬件條件得到了極大改善，但是仍然不能滿足自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生創(chuàng)新教育的需求。

計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)是另一個(gè)創(chuàng)新實(shí)踐教育的重要平臺(tái)?！犊刂葡到y(tǒng)計(jì)算機(jī)仿真》課程是自動(dòng)化專業(yè)課程中的重要環(huán)節(jié)，在眾多高校得到了重視。圍繞該課程的大量課程體系及教學(xué)實(shí)踐改革，其目標(biāo)都是夯實(shí)學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力。我校從教學(xué)實(shí)踐改革入手，以交流為手段，以學(xué)生為主體，創(chuàng)新教學(xué)實(shí)踐，提出了“四循環(huán)”教學(xué)實(shí)踐方法。

1 微循環(huán)——師生點(diǎn)對(duì)點(diǎn)交流

課堂教學(xué)是日常教學(xué)中普遍采用的手段。課堂教學(xué)包括講授知識(shí)、學(xué)生回答等活動(dòng)。但是，在傳統(tǒng)教學(xué)中存在以下3點(diǎn)問(wèn)題：①把教學(xué)看成學(xué)生配合教師完成教案的過(guò)程。②教學(xué)完全忠實(shí)于教材，教材怎么講，課堂上就怎么講。③學(xué)生學(xué)習(xí)方式單一、被動(dòng)。教師和學(xué)生之間的關(guān)系緊張，甚至處于敵對(duì)狀態(tài)。有效發(fā)揮教師和學(xué)生的主觀能動(dòng)性，以學(xué)生為主體，加強(qiáng)師生課堂交流，提高教學(xué)質(zhì)量，成為了課堂教學(xué)的難題。

我們?cè)谡n堂教案中，圍繞教學(xué)大綱關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)，設(shè)計(jì)師生問(wèn)答問(wèn)題。通過(guò)問(wèn)題，在課堂上幫助學(xué)生加深對(duì)講授知識(shí)的理解。比如，在講授數(shù)值積分基本原理時(shí)，討論歐拉法原理。通過(guò)提問(wèn)，帶動(dòng)學(xué)生思考?xì)W拉法的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。這樣可以加深學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)點(diǎn)的印象。這樣的教學(xué)，筆者稱之為師生之間點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的“微循環(huán)”。

2 內(nèi)循環(huán)——小組內(nèi)部交流

小組內(nèi)部交流，也被稱為小組討論教學(xué)法。把一個(gè)班的學(xué)生分成若干個(gè)小組，教師向小組提出一定的任務(wù)或者問(wèn)題，要求小組成員通過(guò)討論共同完成或者回答問(wèn)題。在該教學(xué)活動(dòng)中，要注意如何編組和提問(wèn)，使得小組成員之間如何更好地協(xié)作完成任務(wù)。在我們的教學(xué)中，小組一般以3～5人為一組。比如，討論如何控制仿真結(jié)果誤差。通過(guò)這樣的討論，學(xué)生們認(rèn)識(shí)到仿真過(guò)程中合理選擇步長(zhǎng)的重要性。

小組討論還體現(xiàn)在上機(jī)實(shí)習(xí)完成大作業(yè)上，比如共同完成感應(yīng)電機(jī)雙閉環(huán)控制系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)與參數(shù)調(diào)節(jié)。小組內(nèi)部交流和分工，使得大家把對(duì)雙閉環(huán)控制系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)在理論上變得更直觀。我們把這樣的小組內(nèi)部交流稱為“內(nèi)循環(huán)”。

3 外循環(huán)——分組答辯交流

上機(jī)實(shí)習(xí)完成大作業(yè)的成績(jī)通過(guò)分組答辯獲得。在答辯過(guò)程中，我們讓其他小組的學(xué)生來(lái)提問(wèn)。通過(guò)這樣的提問(wèn)，小組之間獲得交流，也帶動(dòng)答辯學(xué)生參與思考。充分發(fā)揮答辯現(xiàn)場(chǎng)所有學(xué)生的主觀能動(dòng)性。通過(guò)這樣的答辯交流，學(xué)生成為了真正的教學(xué)活動(dòng)中的主體。我們把這樣的教學(xué)方式稱為“外循環(huán)”。

4 超循環(huán)——實(shí)踐課程設(shè)計(jì)

《控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)仿真》教學(xué)活動(dòng)的最后一個(gè)環(huán)節(jié)是課程設(shè)計(jì)。我們?cè)谡n程設(shè)計(jì)的選材上要充分體現(xiàn)計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)解決工程問(wèn)題。比如，我們?cè)O(shè)計(jì)了苯乙烯本體聚合的動(dòng)力學(xué)仿真、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID機(jī)械手控制等仿真項(xiàng)目。在這樣的項(xiàng)目完成中，學(xué)生往往需要查閱一些文獻(xiàn)來(lái)達(dá)到加深對(duì)項(xiàng)目理解的目的。然后才能動(dòng)手設(shè)計(jì)仿真系統(tǒng)。這樣的課程設(shè)計(jì)有一定難度，但是可以培養(yǎng)學(xué)生通過(guò)查閱文獻(xiàn)，自主學(xué)習(xí)的能力。我們把這樣的教學(xué)活動(dòng)稱為“超循環(huán)”。

5 總結(jié)

“四循環(huán)”教學(xué)實(shí)踐改變了傳統(tǒng)“一張嘴、一支筆、一塊黑板”的教學(xué)方法，突破了簡(jiǎn)單的“填鴨式”教學(xué)模式，提高了學(xué)生獨(dú)立思考的能力，培養(yǎng)了學(xué)生的協(xié)作意識(shí)。經(jīng)過(guò)自動(dòng)化專業(yè)2013、2014和2015三屆274人試行，取得了較好的教學(xué)效果。教學(xué)評(píng)價(jià)普遍反映學(xué)習(xí)熱情和學(xué)習(xí)能力得到了很大的提高。

參考文獻(xiàn)

[1]梅從立，廖志凌，劉國(guó)海.“控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)仿真”教學(xué)改革與實(shí)踐[J].電子電氣教學(xué)學(xué)報(bào)，2009，31（6）：79-80.

[2]毛海杰，馮小林，李煒.“控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)仿真”課程改革與實(shí)踐[J].電子電氣教學(xué)學(xué)報(bào)，2009，31（增刊）：157-159.

[3]陳昊，姜建國(guó).“控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)仿真”課程教學(xué)改革[J].煤炭高等教育，2001（2）：80-81.

[4]施彥，翁貽芳，韓力群.《控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)仿真》課程教學(xué)改革與實(shí)踐[J].中國(guó)電力教育，2008（5）：74-75.

[5]金小崢，王忠石.《控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)仿真》課程存在的教學(xué)問(wèn)題與改革措施[J].沈陽(yáng)大學(xué)學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版），2013，15（1）：78-80.

作者簡(jiǎn)介：梅從立（1978—），男，江蘇海安人，現(xiàn)就職于江蘇大學(xué)電氣學(xué)院自動(dòng)化系，副教授，博士，主要從事智能信息處理與智能控制方向的研究工作。

〔編輯：劉曉芳〕