軟件工具在中職自動控制課程教學(xué)中的應(yīng)用分析

吳疆

摘要：本文將從當前自動控制教學(xué)的概況出發(fā)，闡述自動控制教學(xué)運用軟件工具的可行性，對自動控制教學(xué)運用軟件工具的有效策略進行分析與探究，希望為相關(guān)人員提供一些幫助和建議，更好地運用軟件工具，從而提高自動控制教學(xué)水平。

關(guān)鍵詞：控制課程;自動控制;軟件工具

引言：伴隨課程改革進程的加深，人們對人才培養(yǎng)體系愈發(fā)重視，尤其是中職人才培訓(xùn)體系。作為中職院校的重要課程，自動控制課程的教學(xué)方法較為傳統(tǒng)，學(xué)生掌握自動控制知識與技能的水平有限，無法與現(xiàn)階段高水平的人才需求相適應(yīng)。從這個角度來看，應(yīng)積極研究自動控制教學(xué)運用軟件工具的有效策略。

一、當前自動控制教學(xué)的概況

近些年，中職自動控制教學(xué)引入了任務(wù)驅(qū)動模式，使以往課程教學(xué)中大量的知識論證與理論推導(dǎo)逐漸淡化，讓培養(yǎng)中職學(xué)生個人素質(zhì)的目的愈發(fā)突出。運用軟件工具和軟件技術(shù)，教師能夠?qū)⒆詣涌刂平虒W(xué)內(nèi)容逼真地呈現(xiàn)在學(xué)生面前，得到良好的教學(xué)效果。

二、自動控制教學(xué)運用軟件工具的可行性

軟件工具需要依托軟件技術(shù)來實現(xiàn)，但在實際教學(xué)中，軟件技術(shù)相對傾向于知識內(nèi)容抽象、理論性強的專業(yè)性課程。數(shù)字電子技術(shù)課程、電路基礎(chǔ)課程等多種自動控制教學(xué)可借助protues軟件或muhisim軟件來進行電路特性、電路參數(shù)、電路性能的仿真，并展開深入、有效的分析，進行課程教學(xué)時，學(xué)生能夠借助軟件對電路基本結(jié)構(gòu)有一個整體了解，能夠利用虛擬儀表來測試電路，軟件工具中的虛擬儀表和真實的儀表和器件操作一致。這樣一來，學(xué)生理解自動控制知識便會更為直觀，通過自動控制教學(xué)中對軟件工具的合理運用，擺脫了中職學(xué)生想象力、抽象思維弱的困境，這對調(diào)動學(xué)生自主學(xué)習(xí)、優(yōu)化自動控制教學(xué)極具意義。

三、自動控制教學(xué)運用軟件工具的有效策略

（一）明確系統(tǒng)分析思路

在自動控制教學(xué)中，運用軟件工具的范圍不限于工作量、數(shù)學(xué)模型的計算與求解，還應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生正確把握數(shù)學(xué)模型和物理對象彼此間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，熟悉修改真實參數(shù)及推導(dǎo)理論的聯(lián)系，使自動控制系統(tǒng)分析思路得到科學(xué)構(gòu)建^[1]。例如，某教師對自動控制系統(tǒng)進行教學(xué)的過程中，由于根軌跡是在特定開環(huán)系統(tǒng)參數(shù)向無窮大發(fā)生改變的過程中S平面上閉環(huán)系統(tǒng)的軌跡變化，因此可以使用根軌跡將自動控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性反映出來，然而在具體教學(xué)中無法準確作出根軌跡的描述，使得學(xué)生難以很好地理解根軌跡這一知識。為此，該教師運用了軟件工具，先對根軌跡屬性、概念進行了講授，展開了自動控制系統(tǒng)穩(wěn)定性、根軌跡二者的內(nèi)在聯(lián)系，隨后通過matlab軟件繪制出自動控制系統(tǒng)根軌跡，使學(xué)生充分把握了根軌跡知識，明確了自動控制系統(tǒng)分析思路。

（二）模擬自動控制項目

在各種軟件工具中，組態(tài)軟件具有其它軟件工具不可替代的組態(tài)模塊，能夠直觀地展現(xiàn)項目現(xiàn)場自動控制物體。正式進行自動控制教學(xué)時，教師需要先按照課程教學(xué)內(nèi)容對適合的系統(tǒng)進行選取，分析自動控制要求、自動控制性能、自動控制流程、自動控制任務(wù)、自動控制需求等方面，以此為基礎(chǔ)，借助組態(tài)軟件來模擬并構(gòu)建自動控制項目。通過組態(tài)軟件呈現(xiàn)的自動控制項目，不僅可以使工作環(huán)境得到調(diào)試，真實模擬項目環(huán)境，而且能夠?qū)⒆詣涌刂菩Ч故境鰜?，這樣一來，既豐富了教師的自動控制教學(xué)內(nèi)容與課程形象，又鍛煉了學(xué)生的專業(yè)能力，加深了學(xué)生認識和把握知識的程度^[2]。

（三）把握課程特點要求

為了合理運用軟件工具，自動控制教學(xué)所使用的軟件工具應(yīng)與課程基本特征相符，可以向?qū)W生全面呈現(xiàn)出系統(tǒng)運行原理和基本結(jié)構(gòu)。軟件工具難度不宜超出學(xué)生的接受能力，軟件工具上應(yīng)具備人性化的交互界面，確保中職學(xué)生能力與軟件工具難度相適應(yīng)。開展自動控制教學(xué)時，理論知識包括系統(tǒng)校正、變換域分析、控制系統(tǒng)概念、系統(tǒng)穩(wěn)定性、控制系統(tǒng)模型等，這使得自動控制課程對學(xué)生能力提出了一定要求，包括工程數(shù)學(xué)能力、高等數(shù)學(xué)能力、計算能力等。進行課程教學(xué)時，這種課程的教學(xué)目的是幫助學(xué)生對控制系統(tǒng)概念加以理解，可以按照系統(tǒng)要求對傳遞函數(shù)進行正確構(gòu)建，熟悉穩(wěn)定的自動控制系統(tǒng)方案，而分析數(shù)值和求解微分方程等知識并非自動控制教學(xué)的重點要求。

運用matlab軟件可以使有關(guān)的自動控制系統(tǒng)計算、求解情況大大減少，讓學(xué)生可以將精力和時間投入到自動控制系統(tǒng)和自動控制理論中，不局限在繁瑣復(fù)雜的運算過程中。從軟件工具的使用來看，matlab軟件的工作界面十分友好，不僅針對自動控制系統(tǒng)專門設(shè)置了設(shè)計工具箱、分析工具箱，方便了學(xué)生的操作，而且軟件內(nèi)置了函數(shù)庫，函數(shù)庫中包含著大量算法可供學(xué)生隨意調(diào)用，使枯燥、單調(diào)的自動控制理論教學(xué)更加生動化，有效激發(fā)廣大中職學(xué)生的自動控制學(xué)習(xí)興趣。

與此同時，PLC控制、過程控制等課程和自動控制理論課程存在一定差異，教學(xué)重點側(cè)重于實際工程，注重培養(yǎng)中職學(xué)生能力水平。由此可以看出，教師應(yīng)將適當?shù)陌咐敵勺詣涌刂平虒W(xué)載體，將自動控制項目引入到課程教學(xué)中。為了做到這一點，應(yīng)通過組態(tài)軟件把項目現(xiàn)場設(shè)備“轉(zhuǎn)移”到課堂上，讓學(xué)生能夠借助參數(shù)的變化來調(diào)整自動控制系統(tǒng)，使其作出一定的控制動作，形成動態(tài)數(shù)據(jù)和曲線，從而幫助學(xué)生充分把握真實的自動控制系統(tǒng)。從技術(shù)構(gòu)成來看，組態(tài)軟件全面涵蓋了通信技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、圖形技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)與系統(tǒng)圖形技術(shù)等，設(shè)計自動控制系統(tǒng)的過程中無需再次編寫控制程序，僅需模塊組態(tài)形式即可設(shè)計出相應(yīng)自動控制程序，有效把握了自動控制課程特點。

結(jié)語：總而言之，研究自動控制教學(xué)運用軟件工具的有效策略具有重要的意義。相關(guān)人員應(yīng)對當前自動控制教學(xué)的概況有一個全面了解，充分把握自動控制教學(xué)運用軟件工具的可行性，能夠通過明確系統(tǒng)分析思路、模擬自動控制項目、把握課程特點要求等多種方式在自動控制教學(xué)中運用軟件工具，從而促進學(xué)生的發(fā)展。

參考文獻：