"面向电气工程学科的自动控制理论课程
改革的探索与实践"成果总结
一. 教学改革的背景和必要性
自动控制理论是电气工程领域分析问题,解决问题的理论基础和关键.其理论和应用贯穿电气工程领域的各个方面.电力系统的运行一旦失去自动控制理论及其应用的支撑,将无法运行.如发电机励磁控制,频率控制,电压控制等等,都离不开自动控制理论.电气工程及其自动化专业的若干方向和必修课,若没有自动控制理论为基础,也将无法进行.因此,自动控制理论是电气信息类本科生的骨干课程.但是,该课程数学计算和理论分析比重大,是本科生遇到的最抽象,难度最大的课程之一,加之未接触专业课的学生,往往从"自动控制理论"名字上看不见"电"字而认为学了用不上,所以学习无兴趣.另外,若是照本宣科,仅以数学模型为基线讲,不从物理模型上来认识,也不易跳出抽象的理论的框框.这是多年来使常规教学始终感到困惑的原因.加之电气学科的快速发展,原有的教学内容和教学方法已不适应现代工程教育的发展,教学手段落后,实验内容单一陈旧等,直接影响着教学质量和效果.
怎样讲授"强理论性"课程 使学生真正认识到学好理论,可获得对电气工程学科多门专业课和现代电力系统控制的理论支撑,从而重视这门课,是教学改革的主要目的.为适应国内外工程教育"宽口径,重实践,研究型"的发展方向,近七,八年来,我们山东大学电气工程学院自动控制理论教学组下大力气,对存在的问题进行了深入的分析与研究,从教育,教学理念,教材建设,教学手段,实验方法以及教学评价体系等方面进行了全方位,多层次的改革探索和实践,在教学质量和人才培养方面取得了显著效果.
二. 更新教学理念――"围绕学生,面向学科"进行教学
1,学生是中心,教师为学生服务
过去教学,是以教师为中心,学生跟着走.有时几门课对同一个内容都讲,而有时对有用的内容则都不提,使学生无所适从,没有发言权.我们认为,从认识论的角度看,必须以学生――教学(服务)对象为中心,所以授课前,先向学生了解本课程与其它先期课程内容有无重复,视情况给予区别;如:哪门课已讲过相关内容,哪门课作过什么实验,从而决定略讲,或补充内容.使学生既不重复学习,浪费时间;也不会因缺乏预备知识而难于听懂.
2,面向学科,讲出特色
电气工程学科的学生,自然对电气工程特别敏感,所以讲授各门课,也要尽量结合电气工程的技术和理论发展进行讲述.对于理论性很强的"自动控制理论"(以及研究生的"现代控制理论")课,都是以抽象出的工程数学模型为基础进行分析和综合的,所以对没有任何感性认识的学生,自然是感到抽象.而面向电气工程学科,以电力系统相关内容为物理模型进行讲解.如:水位自动控制系统,以电厂锅炉水位的控制为例:而状态空间X[x1,x2,x3],则以电力系统最基本的参数Ie,Ue,Hze进行动态分析和控制讲述.既克服了"自动控制理论"的"抽象"性,又了解了电力系统典型的工程技术,还坚定了"自动控制理论"来自实践,又指导实践的"理论――实践"观念,受到学生的普遍欢迎.
三. 具有特色的教材体系建设
本着面向专业,充分利用现代化教学手段的目的,我们建设了主教材及与之配套的辅助教材――解题指导,计算机辅助教学课件和视频教材,形成了与各种教学手段相配合的教材体系.
1.教材是教和学的依据.结合本学科领域的特点和本科教学体系改革新形势的需求,我们对原自编教材进行了较大幅度的修订,由中国电力出版社于2002年6月出版了《自动控制理论》第二版.本次修订一是进一步突出了教材的工科特点,特别注重了基本概念,基本原理和基本工程方法的讲述,在理论综述和公式推导中尽量精选内容,注重简明扼要,通俗易懂,用经典例题代替一般性的文字叙述,强调工程方法的应用;二是根据计算机技术在电气工程领域广泛应用的发展趋势,增加了用于计算机控制系统分析的离散控制理论的内容;三是注意到大规模电力系统对现代控制理论的需要,并考虑到与高层次教学内容的知识衔接,新增加现代控制论初步;四是以MATLAB软件为依据,引入了计算机辅助控制系统分析的最新成果,这在全国同类教材中处于领先地位.该教材出版后就在我院及华北电力大学,山东科技大学,山东理工大学,济南大学,山东建筑工程学院,山东轻工业学院等多所高校的使用,并在全国发行.
作为教材的必要补充,我们编写了《自动控制理论解题指导》,于2000年10月在中国电力出版社出版.针对"自动控制理论"课工程计算方法多的特点,我们总结了多年的教学积累并收集了国内外的大量练习题,特别考虑本科生考研的需要,专门精选了考研参考题,精选汇编成该书.它帮助学生通过系统的例题学习和习题演算,牢固掌握所学的各种自动控制理论分析计算方法.在全国发行后,受到普遍欢迎.

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