熱工控制系統(tǒng)MATLAB仿真與實(shí)踐教學(xué)改革的創(chuàng)新性研究

左毅　謝七月　申忠利

摘要：本論文研究了熱工自動(dòng)化MATLAB仿真與實(shí)踐課程的創(chuàng)新型教學(xué)改革，提高了學(xué)生以MATLAB為工具獲取熱工自動(dòng)化專業(yè)信息并交流信息的能力。在MATLAB教學(xué)中鼓勵(lì)學(xué)生多對(duì)生活中的實(shí)際問題建立程序的概念，培養(yǎng)學(xué)生平時(shí)要有意識(shí)地通過多讀、多熟悉程序語法、提高編程水平，加強(qiáng)解決工程MATLAB實(shí)踐問題的能力。在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中，通過互動(dòng)，讓學(xué)生對(duì)熱工控制系統(tǒng)MATLAB語言的應(yīng)用領(lǐng)域及專業(yè)詞匯有深入認(rèn)識(shí)。

關(guān)鍵詞：熱工控制系統(tǒng)；MATLAB仿真與實(shí)踐；創(chuàng)新性研究

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2017）28-0106-02

控制系統(tǒng)MATLAB仿真教材課程教學(xué)中普遍存在的問題是基礎(chǔ)類教學(xué)有余，工程類實(shí)際教學(xué)不足，不能達(dá)到將理論與實(shí)踐充分聯(lián)系起來的效果，不能滿足培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型人才的要求，缺乏素質(zhì)教育應(yīng)該具備的基本特色。許多教學(xué)內(nèi)容缺乏系統(tǒng)性、連貫性的教學(xué)目標(biāo)，導(dǎo)致課堂教學(xué)中，不能讓學(xué)生把課堂教學(xué)內(nèi)容融會(huì)貫通。熱自動(dòng)化教學(xué)與高新科技密切相關(guān)，專業(yè)教學(xué)內(nèi)容應(yīng)該具有創(chuàng)新性，縮短知識(shí)更新周期，這就要求MATLAB的仿真教學(xué)的教材和教學(xué)內(nèi)容應(yīng)該更具有針對(duì)性、專業(yè)性和時(shí)代性，能反映出本學(xué)科的專業(yè)特色以及發(fā)展前景。

一、教學(xué)方式和教學(xué)效果的創(chuàng)新性研究

熱工控制系統(tǒng)MATLAB仿真與實(shí)踐不同于一般的專業(yè)課，也有別于MATLAB基礎(chǔ)課程，因而應(yīng)根據(jù)其語言的特點(diǎn)，改進(jìn)和完善教學(xué)方式和效果。

1.教學(xué)方法：現(xiàn)代控制理論課程是一門理論性很強(qiáng)的專業(yè)課，抽象性強(qiáng)，難于理解，而且含有大量復(fù)雜的公式和證明。用傳統(tǒng)的教學(xué)方法，教師在黑板上寫，學(xué)生做筆記是非常耗時(shí)的，教學(xué)內(nèi)容枯燥無味，導(dǎo)致教師不能充分引起學(xué)生的好奇心提高學(xué)生學(xué)習(xí)的注意力。將MATLAB語言與多媒體引進(jìn)課堂進(jìn)行教學(xué)，教師可以邊講解邊操作，授課內(nèi)容豐富、直觀，可以有效提高教學(xué)效率。

2.教學(xué)效果：對(duì)于通過圖解法對(duì)控制系統(tǒng)性能分析進(jìn)行教學(xué)，需要花費(fèi)更多的時(shí)間繪制系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)曲線，現(xiàn)在利用強(qiáng)大的MATLAB計(jì)算系統(tǒng)，繪制系統(tǒng)的曲線得心應(yīng)手，并且能把這些曲線做動(dòng)態(tài)演示。教學(xué)內(nèi)容一目了然，便于學(xué)生理解教學(xué)內(nèi)容，提高課堂效率。對(duì)于布置的課后作業(yè)題，學(xué)生也可以使用MATLAB編程進(jìn)行自我檢查，以提高學(xué)生分析和解決問題的能力。

二、實(shí)踐技能的創(chuàng)新性培養(yǎng)

高等教育教學(xué)的重點(diǎn)是對(duì)實(shí)踐技能的培養(yǎng)，是使學(xué)生具有創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力的重要組成部分。為了使學(xué)生以后樂于運(yùn)用MATLAB語言解決實(shí)際問題，必須鼓勵(lì)學(xué)生對(duì)現(xiàn)實(shí)生活中的實(shí)際問題建立程序的概念，并使用MATLAB語言來解決它。有意識(shí)地培養(yǎng)學(xué)生通過多看、多讀、多熟悉語法，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)水平，加強(qiáng)在實(shí)踐過程中熟練運(yùn)用MATLAB解決問題的能力。

1.本課程的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)主要是通過互動(dòng)，讓學(xué)生對(duì)熱工控制系統(tǒng)MATLAB語言的應(yīng)用領(lǐng)域及專業(yè)詞匯有深入認(rèn)識(shí)。改革現(xiàn)有的以講授為主的教學(xué)方法，在MATLAB仿真教學(xué)的不同階段靈活使用多種教學(xué)方法和教學(xué)手段，貫徹啟發(fā)式教學(xué)理念，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)的積極性、主動(dòng)性。做到講練結(jié)合，以提高學(xué)生的翻譯能力。熱工控制系統(tǒng)MATLAB仿真與應(yīng)用原本就是一門實(shí)踐性比較強(qiáng)，而且理論又寬泛和枯燥的課程，但是如果利用好實(shí)踐教學(xué)機(jī)會(huì)就有可能激發(fā)學(xué)生的興趣，調(diào)動(dòng)他們的主觀能動(dòng)性。

2.實(shí)用工程問題解決為主導(dǎo)的方法，是指教師和學(xué)生共同努力解決實(shí)際的工程問題，借以整理相關(guān)的知識(shí)脈絡(luò)，這種方法可以發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性，同時(shí)也能體現(xiàn)以教師為主導(dǎo)作用的教學(xué)理念。對(duì)教師個(gè)人能力、知識(shí)水平、工程背景、教學(xué)技巧等方面提出了很高的要求。傳統(tǒng)教學(xué)模式以知識(shí)為關(guān)鍵環(huán)節(jié)，以應(yīng)用為目的，解決教學(xué)方法中的實(shí)際問題，充分體現(xiàn)現(xiàn)代教育以培養(yǎng)實(shí)際能力為教學(xué)目的，理論聯(lián)系實(shí)踐，顯然比傳統(tǒng)的教學(xué)方法更合理。

3.制約這一教學(xué)方法的一個(gè)重要因素是工程實(shí)際問題的恰當(dāng)性。它要求教師以深刻分析教材的知識(shí)點(diǎn)為基礎(chǔ)，將知識(shí)點(diǎn)的應(yīng)用融入“制造”工程的實(shí)際問題的情景教學(xué)中。同時(shí)，進(jìn)行情景設(shè)置時(shí)，不僅要考慮知識(shí)點(diǎn)之間的聯(lián)系，還要考慮學(xué)生的知識(shí)水平、認(rèn)知能力等。情景教學(xué)的設(shè)置目的是整合知識(shí)點(diǎn)，展示如何使用MATLAB語言來解決這些暗中包含的實(shí)用知識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生熟練掌握舊知識(shí)，勇于探索新知識(shí)，實(shí)現(xiàn)既定的教學(xué)目標(biāo)，達(dá)成熟練掌握熱工程控制系統(tǒng)的MATLAB語言及其應(yīng)用工程知識(shí)的最終目標(biāo)。

4.熱工控制系統(tǒng)的MATLAB仿真與實(shí)踐相關(guān)的知識(shí)更新迅速，如果不能時(shí)時(shí)跟蹤，就難以跟上時(shí)代的步伐。因此，在課堂教學(xué)中，要培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成應(yīng)用熱工控制系統(tǒng)的MATLAB仿真語言的良好習(xí)慣，進(jìn)一步提升學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。教師可以通過在工程實(shí)例中的應(yīng)用MATLAB仿真語言實(shí)例，結(jié)合自己的經(jīng)驗(yàn)給學(xué)生以顯示當(dāng)前的熱工控制系統(tǒng)的MATLAB仿真語言的發(fā)展趨勢(shì)，開闊他們的視野，讓他們根據(jù)自己的興趣去選擇熱工控制系統(tǒng)的MATLAB仿真語言應(yīng)用能力的方向，經(jīng)過有目的地學(xué)習(xí)，有效提高他們的自主學(xué)習(xí)能力，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，獲得更好的學(xué)習(xí)效果。在對(duì)教材講解的同時(shí)，還應(yīng)該添加一些最新的自動(dòng)化領(lǐng)域的英文信息，還可以介紹一些MATLAB行業(yè)的英文網(wǎng)站。使學(xué)生能及時(shí)掌握MATLAB技術(shù)領(lǐng)域的最新趨勢(shì)，產(chǎn)品信息和開發(fā)工具，既擴(kuò)展了學(xué)生的視野，也提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的熱工控制系統(tǒng)的MATLAB仿真語言的熱情。

三、教學(xué)思路及對(duì)策的創(chuàng)新性研究

熱工控制系統(tǒng)MATLAB仿真與實(shí)踐課程的教學(xué)目的不只是培養(yǎng)學(xué)生的基本MATLAB運(yùn)用能力，而且培養(yǎng)學(xué)生理論與實(shí)踐等各方面的綜合能力，教學(xué)思路及對(duì)策如下：

1.掌握基本的MATLAB仿真語言技巧，學(xué)習(xí)熱工控制系統(tǒng)MATLAB語言專業(yè)領(lǐng)域的基礎(chǔ)知識(shí)、最新技術(shù)和研究方向，掌握一定的專業(yè)詞匯和常用自動(dòng)化專業(yè)術(shù)語、縮略詞，為畢業(yè)后閱讀專業(yè)外文文獻(xiàn)打下良好的基礎(chǔ)。

2.能夠借助工具閱讀熱工控制系統(tǒng)MATLAB仿真與實(shí)踐專業(yè)書籍，具備一定的閱讀和翻譯能力；能進(jìn)行控制系統(tǒng)MATLAB仿真英文資料的翻譯，能夠熟練地與國外技術(shù)人員進(jìn)行技術(shù)交流。

3.具備較高的熱工控制系統(tǒng)MATLAB仿真與實(shí)踐能力，以及一定的英文論文和技術(shù)文檔的閱讀能力。

四、總結(jié)

本文對(duì)熱工控制系統(tǒng)MATLAB仿真與實(shí)踐教學(xué)改革進(jìn)行了創(chuàng)新性探索研究。通過理論和實(shí)踐教學(xué)，加深了學(xué)生對(duì)MATLAB仿真及程序設(shè)計(jì)的理論認(rèn)識(shí)，提高了學(xué)生的實(shí)際分析能力，提升了課程整體教學(xué)效果。

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Abstract：This paper makes a study of the thermal automation MATLAB simulation and practice of innovative teaching reform，which will improve the ability of the students by means of MATLAB to get the automation professional information and communication. We encourage the students to build the MATLAB concept program for practical problems in the life，and try to cultivate the students to consciously read at ordinary times，be familiar with program grammar，raise the programming level，and strengthen the ability to solve the problem of MATLAB engineering practice. In the practice teaching link，through interaction，let the student learn the thermal control system application field of MATLAB language and vocabulary in-depth understanding.

Key words：thermal control system；MATLAB simulation and practice；innovative research