基于應用型人才培養的運動控制類課程群建設與優化

葛遠香，羅先喜，王懷平，夏 洪

（東華理工大學 機械與電子工程學院，江西 南昌）

基于應用型人才培養的運動控制類課程群建設與優化

葛遠香，羅先喜，王懷平，夏 洪

（東華理工大學 機械與電子工程學院，江西 南昌）

運動控制類課程在自動化專業課程設置中占有很大的比例。針對現在教學存在的問題，結合應用型人才的培養，著重對該課程群體系建設、理論教學方法和實踐教學環節等方面進行改革和優化，以尋求培養適應信息化時代工作要求的自動化專業人才的有效方法。

運動控制；課程群；應用型人才；實踐教學

應用型人才，特別是高級應用型人才是國家核心競爭力的重要體現。采用新模式培養應用型人才是當代大學教育實現教育與職業高度銜接的必由之路［1］。以我校獨立學院自動化專業為平臺，設置運動控制課程群。圍繞該課程群進行教學改革，有助于提高該課程群內各門課程間的有效銜接，使學生對所學知識具有連貫性和系統性［2］。深入開展運動控制類課程的教學研究與改革，構建新的教學體系，提高課程教學效果，為培養創新人才提供了堅定的基礎。

1 運動控制類課程存在的問題

運動控制類課程是自動化專業的核心課程，主要包含自動控制原理、電力電子技術、單片機原理及應用、電力拖動自動控制系統等專業主干課程［3］。而我校目前的運動控制類課程教學中存在著很多缺點：

（1）各門課程之間彼此孤立，缺乏有效聯系，缺少以培養學生應用能力為導向的模塊化整合。

（2）課程教學過程中忽視同系列課程之間和教師之間的承接與相互聯系，缺乏通過項目式的應用和開發案例講述知識點的教學方法。

（3）獨立性和創新性的實踐環節偏少。學生的動手能力不足。有些學生很刻板地完成老師規定的實驗項目，但改變一下試驗環境，尤其是遇到工程實際應用場合，就無從下手、縮手縮腳。因此，要從工程技術性的角度來制訂運動控制實踐培養方案。

2 教學改革內容

2.1 教學內容的整合與優化

按照理論夠用，注重能力的原則，遵循學生為主體，實踐為核心，理論作支撐的教學理念，突出技能訓練。在教學中，打破傳統的課程體系，按照本專業應用型人才培養目標要求，有針對性地構建模塊化的課程體系，提高學生在同行中的競爭力。課程群中的電機與電力拖動基礎屬于控制對象的范疇，自動控制原理屬于控制方法的范疇，電力電子技術和單片機原理及應用則屬于控制工具的范疇，這4門專業基礎課共同構成運動控制的基礎。在此基礎上，控制系統的Matlab仿真用來實現運動控制系統的虛擬設計，電力拖動自動控制系統則實現運動控制系統的實際設計。

（1）Matlab仿真課程不再單獨開設，而是在后續的專業課程比如“電力電子技術”、“自動控制原理”和“運動控制課程”中，結合課程的需要進行講解，這樣可以學以致用。

（2）將運動控制課程群的三門核心課程“電力電子技術”“單片機原理及應用”和“電力拖動自動控制系統”進行無縫銜接，在課程設計和工程實踐中可以安排一個個小型的運動控制系統項目，該項目要包括硬件電路設計和軟件編程工作，在仿真的過程中讓學生使用Matlab以及Protel軟件，從仿真到實物安裝調試，整個過程可以培養學生分析、解決問題的能力，培養學生的工程應用能力。

2.2 教學方法與手段的改革

針對“電力電子技術”“單片機原理及應用”以及“電力拖動自動控制系統”這幾門核心課程，教師在講授理論時總體上采用“項目引導、任務驅動”的教學方法，實施“教、學、做”一體化的教學模式［4］。每個課程按照知識點，劃分成一個個項目，將工程實踐項目貫穿教學的始終，激發學生學習動力和學習興趣。在教學過程中，根據項目總體設計要求，以一個個項目的具體任務為線索，把教學內容和課程知識點合理地安排在每個任務中，讓學生完成任務，鍛煉學生提出問題、解決問題的能力。“項目引導，任務驅動”教學法示意圖如圖1所示。

2.3 實踐教學的改革

大部分院校現在基本都是使用掛件結構或實驗箱來做實驗，幾乎所有的電路和系統都是封閉模塊化的。這種情況下，學生只要在老師或者實驗指導書的指導下機械式的連線、讀取實驗數據，記錄實驗數據和波形，就能完成實驗，有的同學根本不了解電路的工作原理。但是，只要設備有一點故障或者連線有點問題，使實驗結果出現異常，學生就不知所措，獨立分析和解決問題的能力很差。為了彌補傳統教學方式的不足，在傳統教學方式的基礎上，開展了“虛實結合”的方式，并分環節進行。如圖2所示，第一環節：根據實驗條件，結合課程要求，完成驗證性實驗內容，鞏固理論知識。第二環節：挑選一些非常實用的簡單應用系統，讓學生采用仿真軟件完成。如“電機及拖動基礎”“電力電子技術”和“電力拖動自動控制系統”3門專業課的相關實驗利用Matlab仿真軟件來完成［5］。第三環節：對于一些綜合性的課題，鼓勵學生組成團隊（一般3-4人）來完成電路的制作、焊接、調試等。第四環節：結合學生在前三個環節中的表現，選拔出一些工程應用能力比較強的學生，指導他們開發與設計一些較為復雜的綜合應用項目（要求同時融合運動控制課程群的專業知識）。這一環節可以通過在課余時間或者參加“挑戰杯”比賽、大學生科技訓練計劃，“全國大學生機器人比賽”等方式來實現。

圖1 “項目引導，任務驅動”教學法示意圖

圖2 實踐環節的教學現狀和擬改進的教學模式

2.4 建設“第二課堂”環節

學生要真正掌握實際運動控制系統設計的要領和實際項目開發經驗，僅靠課內教學是遠遠不夠的，還需要課外大量“真刀實槍”的實踐。為了學生的再學習能力、綜合實踐能力、創新能力的培養提供有利的條件和場所。建設具有專業特色的學生“第二課堂”環節，實現課內與課外的融合。充分利用大學生創新實驗室的開放和研發條件。實驗室開放后，學生可以靈活地選擇實踐內容和時間。開放實驗室為學生提供場地、實驗設備、經費，授課教師圍繞課程主題精心設計課外創新項目，分析任務并給出完成該任務的思路、方法、步驟。設計任務在課程理論教學開始4周內以項目的形式下達，學生在進行理論知識學習的同時，可以同步進行自己所選擇項目的方案規劃，同時有針對性地進行相關知識點的深入研究，然后借助Proteus仿真環境進行硬件設計和軟件編寫，并對其調試，在調試成功后，進行元器件的購買和電路板的制作，最終完成硬件與軟件系統的聯調。

2.5 考核方式的改革

針對現有比較粗略的、重結果輕過程的考核方式，建立符合應用型人才培養的課程考核評價體系，改變考核標準，提高工程實踐能力的考核，從考核“學習成績”向評價“學習成效”轉變，引導學生注重“學習過程”，提高學生的自學能力、解決問題的能力和工程實踐能力。

理論與實踐相結合，體現學生綜合能力的多元化的考核方式。采取理論考核與實踐考核各占40%，平時成績占20%的標準。理論考核重點考察學生對相關課程理論知識點的掌握情況。實踐考核采用仿真加實際電路操作的方式，以考察學生的創造性和動手能力。平時成績主要是學生學習過程中所表現的狀態，包括探索新知識的主動性、查閱資料的能力等。

3 總結與展望

整合優化后的控制系統課程群對理論教學與實踐能力培養結合得更緊密，對教學內容進行整合和優化，能夠使學生形成完整的知識體系并具有一定實踐與創新的能力。通過采用課程群的教學方式，提高了學生的自主分析能力和創新能力。目前，這些成果正逐步應用于實際教學，并取得了很好的效果。

［1］龐文堯，自動化專業應用型本科人才培養的研究與實踐［J］. 江蘇建筑職業技術學院學報，2012.3：62-64.

［2］郭必裕.課程群建設與課程體系建設的對比分析［J］.現代教育科學·高教研究，2005（4）.

［3］林 健，汪木蘭，盛黨紅. 運動控制類課程群立體化實踐教學體系改革與實踐［J］.中國現代教育裝備，2014（3）：40-42.

［4］雷 丹，汪 媛.獨立學院運動控制課程群教學改革與實踐——以華中科技大學武昌分校為例［J］.課程教育研究（新教師教學），2014（16）：2-3.

［5］李俊峰，潘海鵬，楊 曄，等.自動化專業控制系統課程群建設與實踐改革［J］.實驗室研究與探索. 2013（11）：460-464.

construction and optimization of motion control curriculum group for Applied Undergraduate Talent

Ge Yuanxiang，Luo Xianxi，Wang Huaiping，Xia Hong
（Mec?anical And Electronic Engineering East C?ina University Of Tec?nology，Nanc?ang，C?ina）

Motion control classes occupied large proportion in t?e curriculum of automation specialty . In view of t?e existing problem of t?e motion control curriculum，combined wit? t?e cultivation of applied talents，Mainly from t?e course of system construction，teac?ing met?ods and practice teac?ing link and so on ?as carried on t?e reform and optimization，seeking to effective met?od of automation professional t?at can adapt to t?e information age requires.

motion control； curriculum group； applied talents； practice teac?ing

江西省高校教學改革研究省級課題（編號：JXJG-14-35-6）；東華理工大學2014年校級實驗室教改項目“電力電子技術實驗項目開發和裝置改造”（編號：131000166）。

葛遠香（1978— ），女，碩士，講師；研究方向：嵌入式控制技術。