運動控制系統課程群教學改革研究

權軼+徐光輝+何莉+熊媛

摘要：針對現行運動控制系統課程群教學中方法單一、理論與實際結合不夠緊密等問題，本文結合筆者多年的相關教學經驗，提出了針對運動控制類課程群實踐教學體系改革方法的改進意見。教學實踐顯示，這些方法能有效地提高學生自主學習和實際動手的能力，同時促進了師生的交流與互動，最終提高了教學效率。

關鍵詞：電機拖動；運動控制；教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）35-0107-02

一、現階段運動控制系統課程群教學現狀及存在的問題

運動控制課程群是一個由電機與拖動、自動控制系統、電力電子技術、計算機控制系統、自動檢測技術、運動控制系統這五門專業基礎課組成的課程體系。其中，運動控制系統是自動化專業和電氣專業課程設置中至關重要的專業課，而要學好運動控制系統這門專業課，必須系統地學好另外四門課，因為前面四門課是運動控制系統的基礎。本課程群以電機與拖動中講解的電機為研究對象，基于自動控制系統中的控制理論思想，充分運用電力電子技術、計算機控制系統、自動檢測技術等課程的相關知識點作為輔助，實現了運動控制的核心研究內容，即對電機的控制。因為這五門課程形成了一個完整的體系，所以任何一門課的不足都會影響學生對整個體系的理解，會極大的影響學習效率。現階段，相關課程的實踐教學模式存在著一系列問題有待完善，主要表現在：（1）理論課程之間聯系不夠緊密。課程設置遵循先基礎課和專業基礎課，再專業課講授模式。具體來說，以電機拖動基礎、自動控制原理、電力電子技術、單片機原理及應用為基礎，以運動控制系統為專業課的教學方式缺少以培養學生應用能力為導向的模塊化整合，導致學生理論知識掌握不牢固，有時感覺抓不住重點，很難形成系統化的知識結構。（2）理論課程與實踐環節之間聯系不夠緊密。課程理論教學與實踐教學脫節，造成學生無法將實驗內容與理論知識聯系。以實驗為例，學生按照實驗指導書的步驟實驗，得到正確結果后即宣告實驗結束，缺乏面向實驗系統的原理、現象與理論知識點相互間聯系的講授。（3）課堂教學束縛了學習自主性。普通教學方式強調教師授課，學生被動學習，沒有充分鍛煉培育學生的學習自主性。學生在被動的學習過程中，缺乏與他人共同討論探究、分析評判的能力。

二、針對當前問題的改進措施

整體來說，可以在建立整個運動控制課程群大體系的基礎上，確立如下的課程邏輯層次關系。電機與拖動基礎屬于控制對象的范疇，自動控制原理則應歸類于控制方法的范疇，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，這四門專業基礎課共同構成了運動控制的基礎。在此基礎上，運動控制系統則實現了控制電機運動的實際設計。具體措施歸納如下。

1.精簡各課程中的重復內容，強化相關的知識點。以此層次結構為基礎，在教學中精簡各門課程中重復的內容，如運動控制系統中電力電子器件內容在電力電子技術中已有詳細介紹，重組后的新的教學方案中應避免重復講授；強化各專業基礎課程中與運動控制有關的知識點，如在電力電子技術中介紹PWM整流電路控制方法時可以舉直流電機PWM調速的實例；在自動控制原理課程中介紹自動控制系統設計方法時，應以運動控制系統中的控制對象——電機作為研究對象。這樣在優化后，運動控制類課程群將具有很好的整體性和連續性，可有效解決各理論課程間的銜接和綜合問題。

2.開設涵蓋多課程內容的設計性實驗。為了加強各課程實踐環節之間的聯系，在運動控制系統實驗中開設了涵蓋多課程內容的設計性實驗，以此加強各課程實踐環節之間的聯系，如直流電機PID速度控制課程設計，需要學生綜合運用自動控制原理與運動控制系統兩門課程的知識，自行選擇實驗方法和步驟，選用合適的儀器設備，提出實驗預案，完成參數設計，獨立操作完成。這樣實施課程設計學生才能真正的將課堂講授的課本知識轉化成自己的知識。

3.課堂增加創新式教學。為了在課堂中釋放學生的學習自主性，可以考慮增加各種創新式教學方法。（1）引入討論式教學法：針對課程學習中的重難點，精心設計生動、有趣的學習情境，激發學生的學習欲望。在教學內容中有目的的篩選出適合討論并有一定挑戰性的問題，給學生充分的時間，讓他們嘗試獨立探索，在探索中形成疑點與困惑，進而產生與他人討論的需要，而后通過小組合作展開討論。在小組長的安排下，小組中的每個成員都要闡述各自的觀點和見解，使不同的觀點能夠得到充分的碰撞與交流。最后進行分組匯報，展示討論成果，而教師則鼓勵學生大膽爭辯，引導反思，讓學生在實際應用中提升認識，豐富內容，開闊思路，從而明白討論的重要性，理解討論的價值，享受討論的快樂。（2）翻轉課堂：在翻轉課堂上，與傳統教學方式不同的是，在知識傳授信息技術的輔助下在課后完成，而知識內化則是在課堂中經教師的幫助與同學的協助完成，從而形成了翻轉課堂。伴隨著教學過程的顛倒，課堂教學中的各個環節也因此改變。翻轉式教學可以增進了師生間的互動，學生可以自主完成深度學習，獲得個性化的學習體驗。

各種創新式教學方式的引入可以讓學生對原本枯燥的專業課學習產生學習興趣，讓學生產生自主學習意識，讓學生的學習狀態由等待教師被動“灌輸式”的教學向自身主動求知性學習轉變，因此可以極大地提高學生的學習效率。

三、結語

筆者在《運動控制系統》這門課程中開展了有針對性的教學改革實踐，通過一段時間的教學實踐，綜合考試情況和學生反饋的意見，在綜合考慮相關學科的前提下，相關教學改革比較有效的去除了各專業課程之間的重復內容，使學生的專業知識結構更加合理，理論脈絡更加清晰；優化了不同專業課程實驗以及實踐教學的教學安排，使學生的理論知識和實踐能夠更好地結合；提高了學生上課的積極性，達到了更好的學習效果。事實證明，該教學實踐改革很好的解決了整個運動控制課程群教學中遇到的相關問題，是一次很有意義的教學改革探索，值得進一步的深入研究和探索。

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