新工科背景下应用型本科《自动控制原理》课程改革与实践.pdf
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1、 /长春工程学院学报(社会科学版)年 第 卷 第 期.(.)./:./.新工科背景下应用型本科自动控制原理课程改革与实践收稿日期:基金项目:吉林省教育厅教改课题(项目编号:)吉林省教育科学规划课题(项目编号:)吉林省高教科研课题(项目编号:)长春工程学院校级教学改革专项研究课题(项目编号:)长春工程学院“专创融合”示范课程建设成果作者简介:张允()女(汉)吉林长春博士教授主要研究智能控制技术张 允胡议丹李方竹韩红岩(.长春工程学院.电气与信息工程学院.大学生创新创业学院长春.吉林水利电力职业学院 发展研究中心长春.长春鹿鸣谷生态旅游建设有限公司长春)摘 要:以新工科建设为背景根据专业毕业要求修
2、定应用型本科院校自动控制原理课程教学目标、优化教学内容、改革课程教学模式及考核评价方式培养学生解决复杂工程问题的能力在课程改革研究与实践方面为其他地方高校提供有益借鉴关键词:新工科应用型本科自动控制原理课程改革与实践中图分类号:.文献标识码:文章编号:()一、引言“中国制造”“互联网 ”等重大战略对新兴工程科技人才培养提出迫切需求为应对新一轮科技革命 年教育部提出新工科建设方案将培养具有较强工程实践能力、创新思维能力的应用型人才作为新时代高校工科学生人才培养的基本要求 应用型本科院校作为直接服务于行业产业和区域经济社会发展的主力军肩负着培养面向生产、建设、服务和管理第一线需要的应用型本科人才的
3、重要使命 因此主动适应“新工科”建设不仅是地方应用型高校服务国家战略的需要更是不断拓展学校自身生存和发展空间、提高自身竞争力的必然选择 课程建设是人才培养最基本、最显效的环节是应用型本科院校紧密对接区域产业发展需求、助力地方经济提质增效升级和振兴发展的最直接的切入点与创新点 因此应用型本科院校紧抓“新工科”建设机遇加强“新工科”建设背景下专业课程改革与研究对提升地方高校内涵建设及发展水平更好地服务区域经济社会发展具有积极现实意义二、自动控制原理 课程教学现状分析自动控制原理课程是我校自动化等工程类专业的基础课该课程在各专业知识体系中均起到了重要的承上启下的作用 近年来针对该课程我校进行了一系列
4、改革取得了一定的成效但是面对新工科建设旨在“培养具有较强工程实践能力、创新能力的高素质人才”这一基本要求以及高校毕业生日益严峻的就业形势自动控制原理课程原有教学在应用型人才培养方面待解决的问题也日益凸显首先在课程目标的确立上原有课程目标未能明确将培养新工科工程技术创新人才作为应用型本科院校自动控制原理课程的培养目标造成学生解决复杂工程问题的能力和创新能力薄弱 其次从课程知识结构上看由于受学时所限原有自动控制原理课程大纲中只侧重于对线性连续系统的建模、分析与校正缺少对离散系统和非线性系统的分析研究造成学生所学的自动控制理论知识结构不完整不利于培养学生系统、科学的工程思维方法第三从课程内容上看原有
5、授课内容理论知识与对应的工程实践知识未能水乳交融地结合讲解造成授课内容与自动控制的工程属性相悖 第四从实践环节上看由于学时有限各专业均缺少课程设计环节学生应用基本理论知识解决本专业工程实际问题的能力偏弱 第五从教学模式上来看传统单一的线下教学模式不利于解决日益突出的课时少与学时多的矛盾也不利于开拓学生视野、拓展学习思路、培养其创新能力与工程应用能力 第六从考核评价方式上来看原有单一性考核方式不利于全面、全周期地掌握学生各阶段的学习情况不利于根据学生掌握情况实时动态地调整教学活动因此以新工科建设为背景优化课程目标与教学内容、改革教学模式和考核方式加强对学生应用控制理论基本知识对复杂控制系统进行分
6、析与设计能力的培养、引导学生养成控制工程思维逻辑提高学生解决复杂工程问题能力激发学生的创新精神与创新能力是地方高校自动控制原理课程改革与实践的核心问题三、“新工科”背景下应用型本科院校自动控制原理课程教学改革策略(一)以新工科建设为背景以专业需求为导向制定课程目标以我校自动化专业自动控制原理课程教学改革为例课程组教师在新工科建设方案指导下遵循成果导向()教育理念采用逆向设计方式以抓住应用型本科工程教育的本质为前提突出对学生解决本专业复杂工程实践问题能力的培养基于本专业的 项毕业要求指标点制定 级课程目标 具体课程目标与毕业要求对应表 如下所示表 课程目标与课程承担的毕业要求指标点课程目标知识目
7、标能力目标素质目标毕业要求指标点.了解自动控制的基本概念和自动控制系统的基本组成、结构、分类与基本要求 了解控制系统数学模型的概念掌握线性定常连续和离散控制系统建模方法、各类数学模型表示及其相互转换方法非线性系统经典数学模型描述方法等内容.能够利用自动控制的基本知识和基本理论正确描述自动控制系统.能够利用自动控制的基本理论和基本方法针对复杂控制工程实际问题进行抽象、简化、归纳依据物理、化学、电学等定律运用微分方程、积分变换、复变函数等知识建立控制系统数学模型.通过了解控制理论的发展过程、发展趋势与应用途径明确自动化技术对国家、社会、个人的重要性培养学生的职业自豪感、民族自豪感和爱国主义情怀.通
8、过讲述数学大家的事迹、贡献与思维方法让学生感受和学习强烈的科技报国思想引导学生掌握辩证的思维方法学会抓住主要矛盾化繁为简、养成良好的科研和职业素养.能够运用数学、自然科学、工程科学的语言工具恰当表 述 控 制 工 程问题.掌握线性定常连续系统的分析方法(包括时域分析法、根轨迹分析法、频域分析法)并掌握用这些分析方法分析系统的稳定性、动态性能、稳态性能了解离散定常系统的分析方法非线性系统的经典分析方法.能够利用时域分析法、根轨迹分析法和频域分析法针对复杂控制工程问题分析其自动控制系统的稳定性、稳态性能和动态性能准确计算控制系统时、频域性能指标.通过控制系统的性能分析引导学生从“系统”的角度重新认
9、识社会、定位自己 并认清稳定是国家经济社会发展的基本前提.通过系统性能指标是“矛盾”的辩证统一启发学生感悟“取舍”之道.通过学习根轨迹的绘制方法引导学生做人做事要遵规守法同时学会分析内外因作用变化对事物的影响学会用发展的眼光看问题.通过学习频域分析法引导学生领会“难事必作于易大事必作于细”的思想学会由简入繁化繁为简的双向思考方法.能够运用工程基础和专业知识以及数 学 模 型 的 方法推演、分析控制工程领域相关问题.掌握线性定常连续系统的各种校正方法、基本思想和常用的校正装置.能够将自动控制的理论知识以及数学模型方法用于复杂控制工程领域相关问题解决方案的比较与综合.通过学习不同校正方法引导学生学
10、会从不同的角度、采取不同的方法认知、思考、分析与处理问题学会辩证看待事物的好与坏实践出真知.能够将工程基础和专业知识以及数学模型方法用于控制工程领域相关问题解决方案的比较与综合.能够根据自动化系统的性能指标要求分析控制工程问题并制定相应的实验方案.能够结合实际控制系统确立合理的实验方案.通过实验引导学生养成控制工程思维逻辑树立理论联系实际的科学观点.能够根据控制对象特征选择研究路线设计实验方案.能够根据实验方案正确搭建实验系统安全进行实验获取实验数据并正确筛选、处理和分析实验数据得出合理有效的结论.通过实验能够加深学生理解系统参数对系统稳定性、动态特性、稳态性能的影响并能根据实验数据获取合理有
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