自控原理項(xiàng)目化教學(xué)的研究與實(shí)施

許瑤

摘要：實(shí)施自動(dòng)控制原理項(xiàng)目化教學(xué)，避免了學(xué)生對枯燥的理論的學(xué)習(xí)興趣普遍不高的問題，同時(shí)強(qiáng)化了學(xué)習(xí)目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)教與學(xué)、理論與實(shí)踐的緊密結(jié)合。通過項(xiàng)目分工，項(xiàng)目實(shí)施以及最后答辯等環(huán)節(jié)，極大地提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，培養(yǎng)了學(xué)生的分析和解決問題的能力?！白詣?dòng)控制原理”具有結(jié)構(gòu)緊湊，理論化程度高，計(jì)算復(fù)雜等特點(diǎn)[1]。傳統(tǒng)教學(xué)一直以課堂講授為主，學(xué)生普遍感到枯燥，學(xué)習(xí)目標(biāo)模糊，學(xué)完課程后很難將之與實(shí)際控制問題聯(lián)系起來。項(xiàng)目化教學(xué)則打破了傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式，更注重于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐認(rèn)知能力和創(chuàng)新能力上。因此，開展自控原理項(xiàng)目化教學(xué)的研究，對引導(dǎo)學(xué)生用學(xué)到的知識(shí)解決實(shí)際問題具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

關(guān)鍵詞：項(xiàng)目化；自控原理；教學(xué)改革

一、項(xiàng)目化教學(xué)簡介

項(xiàng)目化教學(xué)需要教師課題做大量準(zhǔn)備：首先將教材吃透，把所學(xué)的知識(shí)點(diǎn)歸納總結(jié)，將整本教材教學(xué)內(nèi)容編寫成幾個(gè)以工作為導(dǎo)向的項(xiàng)目。讓學(xué)生以小組的形式參與項(xiàng)目討論，任務(wù)分工，項(xiàng)目答辯等環(huán)節(jié)。學(xué)生分組則按照企業(yè)研發(fā)模式，對成員進(jìn)行分工，讓學(xué)生在團(tuán)隊(duì)合作的環(huán)境中實(shí)踐項(xiàng)目，全方位鍛煉學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、實(shí)踐認(rèn)知及開發(fā)能力。小組成員除了完成自己的任務(wù)外，還要有小組團(tuán)隊(duì)任務(wù)，通過相互交流，探討，找出應(yīng)對問題的解決途徑，最后按照項(xiàng)目要求，完成項(xiàng)目書規(guī)定內(nèi)容，在答辯環(huán)節(jié)，由小組負(fù)責(zé)人講解項(xiàng)目的實(shí)現(xiàn)過程，總結(jié)方案的創(chuàng)新點(diǎn)和不足。老師在這個(gè)過程中起輔助作用，對一些關(guān)鍵的知識(shí)點(diǎn)和基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行點(diǎn)撥，通過項(xiàng)目的實(shí)施達(dá)到對學(xué)生學(xué)習(xí)能力、分工協(xié)作能力和認(rèn)知能力的培養(yǎng)。

二、自控原理項(xiàng)目化教學(xué)設(shè)計(jì)

自控原理項(xiàng)目化設(shè)計(jì)對教師的理論知識(shí)儲(chǔ)備，知識(shí)點(diǎn)解析以及理論聯(lián)系實(shí)際能力有較高的要求。項(xiàng)目要圍繞自控原理課程的教學(xué)目標(biāo)展開，難度要適中，項(xiàng)目化教學(xué)一般組織流程如下：

1、項(xiàng)目設(shè)計(jì)和選擇。這部分內(nèi)容主要由教師作為主體來完成。溫度控制在各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，涉及工況復(fù)雜，參數(shù)較多，對控制調(diào)節(jié)器要求較高。選擇以恒溫水箱溫度控制系統(tǒng)作為其中的一個(gè)項(xiàng)目，不僅能很好地體現(xiàn)自控理論教學(xué)目標(biāo)，而且還可以全面鍛煉學(xué)生工程實(shí)踐能力。項(xiàng)目要求的參考標(biāo)準(zhǔn)主要參照于：學(xué)生的理論和實(shí)踐基礎(chǔ)知識(shí)儲(chǔ)備情況、學(xué)習(xí)現(xiàn)狀及理解能力[2]。作者所提出的項(xiàng)目基本要求為，設(shè)計(jì)一個(gè)恒溫水箱自動(dòng)控制系統(tǒng)，對電爐溫度進(jìn)行控制，當(dāng)水溫在一定溫度范圍內(nèi)時(shí)，加熱器停止工作，而當(dāng)溫度降至設(shè)定溫度范圍之外時(shí)，加熱器加熱以保持設(shè)定的溫度范圍，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)整。要求溫度范圍：30℃～35℃；熱電阻檢測溫度誤差≤0.5℃；采用適當(dāng)?shù)目刂品椒?，用十進(jìn)制數(shù)碼管顯示水的實(shí)際溫度，當(dāng)水的溫度達(dá)到設(shè)定范圍溫度時(shí)，加熱器停止加熱。當(dāng)水箱溫度低于設(shè)定溫度范圍時(shí)，加熱器自動(dòng)開始工作，實(shí)現(xiàn)對水箱內(nèi)水溫的恒溫控制。

2、項(xiàng)目介紹與團(tuán)隊(duì)組建。在第一次課堂上，由于學(xué)生剛接觸溫度控制系統(tǒng)，腦海中缺乏系統(tǒng)的分析方法與總體設(shè)計(jì)步驟。首先，老師要進(jìn)行項(xiàng)目介紹，對項(xiàng)目的工程背景、一些關(guān)鍵的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行講解，引導(dǎo)學(xué)生對分析系統(tǒng)，建立數(shù)學(xué)模型，然后給出幾種控制方案，引導(dǎo)學(xué)生分析和選擇實(shí)用的控制方法。然后，老師進(jìn)行項(xiàng)目分組，指定小組組長，引導(dǎo)小組組長完成任務(wù)分工。在下發(fā)項(xiàng)目任務(wù)書后，項(xiàng)目小組的同學(xué)通過檢索文獻(xiàn)、網(wǎng)上搜索等多種方式搜集資料，學(xué)習(xí)和討論項(xiàng)目的實(shí)現(xiàn)方法。老師在這個(gè)過程中主要作用為引導(dǎo)，對一些關(guān)鍵的理論知識(shí)或技術(shù)問題進(jìn)行講解。同時(shí)可提出一些小問題來實(shí)時(shí)掌握學(xué)生對知識(shí)的掌握程度和項(xiàng)目進(jìn)展情況。

3、項(xiàng)目開展。項(xiàng)目小組進(jìn)行分工，明確成員任務(wù)。在恒溫水箱溫控系統(tǒng)設(shè)計(jì)項(xiàng)目中，學(xué)生首先通過小組集體搜集資料、學(xué)習(xí)討論控制器原理、作用和設(shè)計(jì)方法，選出合適的控制器。接下來討論確定電路，將各部分的硬件電路包括測溫電路、加熱器控制電路及電源設(shè)計(jì)等整合[3]。然后分工完成溫度檢測、溫度控制、定時(shí)、溫度顯示等軟件部分編程環(huán)節(jié)。老師對出現(xiàn)的問題進(jìn)行建議性點(diǎn)撥和知識(shí)講解。完成后應(yīng)對系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，調(diào)試合格的系統(tǒng)應(yīng)能夠正確顯示水箱中的水溫，將控制器參數(shù)和水的預(yù)設(shè)溫度范圍寫入程序中，實(shí)現(xiàn)對水箱溫度進(jìn)行在線控制。這個(gè)過程由教師進(jìn)行把關(guān)，確定控制效果是否達(dá)到要求。如果沒有達(dá)到，要學(xué)生分析原因，并且找出解決方法。

4、總結(jié)答辯。系統(tǒng)完成以后，各小組組織討論，就設(shè)計(jì)中遇到的各種問題，解決方案以及設(shè)計(jì)中用到的知識(shí)進(jìn)行總結(jié)，對設(shè)計(jì)成果進(jìn)行改進(jìn)與完善，完成項(xiàng)目總結(jié)報(bào)告。同時(shí)師生討論，就項(xiàng)目中一些細(xì)節(jié)問題進(jìn)行探討，補(bǔ)充一些遺漏的知識(shí)點(diǎn)和技能點(diǎn)，反過來進(jìn)一步總結(jié)、凝練項(xiàng)目。

三、結(jié)語

項(xiàng)目化教學(xué)法在鍛煉學(xué)生實(shí)踐能力，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣方面有著顯著優(yōu)勢。將其應(yīng)用在“自動(dòng)控制原理”課程中，避免了學(xué)生對枯燥的理論的學(xué)習(xí)興趣普遍不高的問題，同時(shí)強(qiáng)化了學(xué)習(xí)目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)教與學(xué)、理論與實(shí)踐的緊密結(jié)合。通過一系列項(xiàng)目將課程基本知識(shí)點(diǎn)有效串聯(lián)起來，使學(xué)生在掌握了自控原理基礎(chǔ)知識(shí)的同時(shí)，也初步具備了完成控制工程項(xiàng)目的能力。

參考文獻(xiàn)

[1] 龔齊斌. 自動(dòng)控制原理課程教學(xué)改革及實(shí)踐[J]. 重慶電力高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)，2016，（03）：10-12+24.

[2] 王超，于建明. 自動(dòng)控制原理及應(yīng)用課程教學(xué)改革與實(shí)踐[J]. 中國職工教育，2013，（02）：119-120.

[3] 于建明. “自動(dòng)控制原理與系統(tǒng)”課程改革與實(shí)踐[J]. 內(nèi)江科技，2008，（07）：156.endprint