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1.1授課理論性較強授課理論性強不利于培養理論聯系實際的科學觀點,不利于提升學生對專業的學習興趣。為保證控制理論的完整性和透徹性,若教師在授課過程中把過多時間和精力集中于原理講解和公式推導上,就很難有充分的時間將理論知識與系統應用實例相結合,造成很多學生誤認為該課程是一門應用數學課程,容易產生畏難心理。另外,定單班的學生面臨畢業即就業,沒有升學再深造的壓力,他們所關心的是所學知識是否會用到將來的工作崗位中。因此,課堂上講授過多或過深的理論知識不利于提升學生對專業的學習興趣。
1.2缺少煤礦電氣背景的相關實例通過與工作后的畢業生交流,發現有一條信息非常突出:大部分畢業生很難將自動控制原理中所學的分析與設計方法應用到工程實踐中。這主要是因為所學課程大部分實例與學生所學專業相關性不強,多數學生對案例中涉及的專業背景不熟悉,導致學生對學習課程的必要性、重要性和實用性認識模糊,學習興趣不高,學習“自動控制原理”死搬硬套,應付考試的現象嚴重,缺少靈活運用和開拓創新的思路。上述這些問題直接弱化了“自動控制原理”作為專業基礎課程的作用。
2“自動控制原理”授課內容調整
為順應煤炭電氣化發展需求和人才培養定位,突出煤礦電氣特色教學目標,從課程教學內容、教學實例等方面進行研究和探索,對課程的基礎理論與實踐教學進行優化。
2.1優化授課的內容體系、深度和廣度研究各章節基本內容的聯系,調整課程授課體系,以系統建模、分析和綜合設計為主,突出煤炭行業背景,注重基礎知識的靈活運用。“自動控制原理”在傳統教學上一直沿用自動化專業的授課體系,造成“自動化類”和“非自動化類”的界限模糊。對于定單班該課程學時數少的情況,若按“自動化類”體系授課,只能加大課時信息量,造成學生對教學內容難以及時有效消化,影響教學效果。研究如何在有限學時內讓學生熟練掌握控制原理的基本理論,并突出煤炭電氣工程實踐能力培養,成為構建定單班授課體系的關鍵。參照培養定位,結合后續的相關控制理論的專業課程,從課程體系出發,以系統建模、系統分析和綜合設計為主線,調整授課知識點深度和廣度。如在講述建立數學模型基本內容時,應選取有一定煤礦工程背景的系統,給模型賦予形象的物理意義,使學生正確理解實際模型與抽象模型的區別與聯系,并從不同的角度對系統進行建模,加深對實際系統建模的理解。系統分析方法是控制系統綜合設計的基礎,這部分內容主要包括時域分析法、根軌跡法、頻域響應法,這些是控制理論教學的重點,應保留原有知識點的深度。抓住采用時域分析法、根軌跡法和頻域響應法分析系統的穩定性、快速性和準確性的特點,加深學生對不同方法的理解,這是系統分析的關鍵。對于離散系統、非線性系統和現代控制理論,由于培養計劃中后續課程相關性較小,可以降低這部分知識的深度和廣度。
2.2增加煤炭電氣控制系統實例系統設計對培養學生的分析、綜合能力及創新能力十分重要,也是教學的難點。在授課過程中,要注意研究與選取煤礦電氣工程中的典型范例,如礦井提升機控制系統、掘進機控制系統、通風機控制系統以及排水設備控制系統等,突出煤炭行業背景,從實例分析中去了解系統的結構特征、工作原理和設計要求。生動的工程實例可大大激發學生的學習興趣,引導學生感受控制理論的魅力,深刻理解“學以致用”的意義,使學生對課程的學習達到知識和能力的雙重提升。
3實施案例
礦井提升機調速系統要求平滑調速且調速精度較高。提升機電氣傳動系統的加、減速過程要平穩(無超調)。控制系統應保證在額定速度時有±1%的精度。
3.1準確性分析假設提升系統采用恒速控制,選單位階躍函數作為典型的外作用。由一階系統分析方法可知,一階系統完全可以跟隨階躍信號,且穩態誤差為零,所以提升系統±1%的控制精度是可以保證的。
4結語
面向電氣定單班的“自動控制原理”,采用以基礎理論知識為主,突出有煤礦電氣背景的工程實例,充分與后續專業課銜接,形成完整的煤礦電氣電控類的課程體系,能有利于增強學生理論聯系實踐能力和工程實踐能力,培養學生在煤炭電氣化領域的探索興趣。
作者:陳志巧張開如單位:山東科技大學