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现代控制理论优秀课综诉

2017年04月24日 12:53  点击:[]

现代控制理论 课程于2011年11月申报为校级优秀课,并获批准。

该课是自动化、电气工程及其自动化专业必修的专业基础课,其中自动化专业40学时(理论32学时,实验8学时)、开课学期第6学期;电气工程及其自动化专业90学时(理论76学时,实验14学时。其中含现代控制理论理论学时20学时,实验学时4学时)、开课学期第5学期;相近课程自动控制原理课程2006年评为省优秀课程,该课程隶属于电气工程学院-自动化教研室。

从申报时起,优秀课负责人申报相关教研项目4项,课题组成员完成相关项目5项。几年来从教学内容、方法与手段的建设和改革 、实践教学的建设与改革 、 教材及相关资料的建设与改革 、教学管理等几方面做了如下工作。

1、教学内容、方法与手段的建设和改革

1)教学内容的建设和改革

(1)优化教学内容, 突出本质性概念

在内容的选择上, 不需要面面俱到、 包罗万象,而是要抓住最基本、 最本质的概念、原理和方法及其相互联系。我们的重点放在线性定常系统的分析与综合上, 除稳定性分析外, 对线性时变系统和非线性系统的分析均作为课后自学内容。, 在教学过程中保证内容的严谨性和系统性的前提下,可以不追求定理证明的数学严密性。要求学生对基本概念、基本原理从本质上理解, 避免学生对概念的死记硬背、对理论的生搬硬套,从而 构造出系统的知识结构。

(2)强调知识背景,注重实际应用

现代控制理论以线性代数和微分方程为主要数学工具,以状态空间法为基础来分析与设计控制系统,内容比较抽象。在教学过程中,突出问题的背景和提法,增加工程实际系统范例,通过对实际系统的讲解给出抽象的定义,对理论阐述要力求严谨、简练和易懂。

(3)增加双语教学内容,扩大学生视野

针对理论教学和仿真教学的内容与结果,将课程中专业术语教授给学生,提供相应的外文资料,该课程开展双语教学不仅仅是教给学生英语或者专业知识,而是用英语去认知自动化专业领域的前沿知识和科技发展,培养学生接受最新专业知识的能力,该课程作为自动化专业的专业基础课开展双语教学,正是为学生搭建了一个这样的平台。尽管还存在这样那样的问题,但相信通过以上的调整,我们必定能将《现代控制理论》课程的双语教学进行的更好。

(4)介绍新知识,跟踪新技术

在课堂教学外, 适当增加少量现代控制理论的前沿发展,可以开阔学生视野和拓展学生思路,使其深人了解现代控制理论的思想体系和发展前沿,为学生进一步学习、研究,以及将所学习的基础理论应用于工程实际打下良好的基础。

2)教学方法与手段的建设和改革

根据现代控制理论课程理论性强、工程应用背景广泛、涉及的知识面宽等

特点,采用多种教学方法并存、相互穿插、补充和有机结合,收到较好效果。

(1)采用启发式、交互式教学方法

教学中注意知识背景的介绍,介绍现代控制理论在国民经济和工业生产、航天、航空等领域中的经典应用范例,授课过程中从工程实际或常见物理系统出发引出抽象概念,不断向学生提出问题,引导学生思考,使其提出自己的设想和看法,然后由教师加以总结和理论上的提高。

(2)侧重知识体系,注重实际运用

在教学的过程中, 遵循突出物理意义,基本理念的教学原则, 在保证现代控制理论内容的严谨性和系统性前提下,不刻意追求定理证明中数学上的严密性。对于一些繁杂的数学证明,略去证明和推导过程,突出问题的背景、提法,重点强调结论的正确内涵、直观意义和需要满足的条件。通过系统的讲解,给出抽象的定义,理论阐述力求严谨、简练和易懂。并通过例题和习题来巩固学习内容。要求学生

对基本概念、基本原理从本质上理解,避免学生对概念的死记硬背, 对理论的生搬硬套,帮助学生构建出自己的系统的知识结构。学生一旦体会到数学抽象的丰富含义,不再感到枯燥乏味,即沿着逻辑思路,逐步深人理解。

(3)采用多媒体课件,丰富教学手段

利用多媒体教学课件,课堂上教师边操作边讲解,减少了板书时间,增加了教学信息,从而达到良好的教学效果。同时还能够根据学生的学习进度进行交互式教学,增加教学的灵活性。

(4)利用MA T L A 语言, 培养学生的综合分析能力

《现代控制理论》 教学中,存在控制系统状态空间表达式的求解、控制系统的可控性、可观测性与稳定性的分析、控制系统的标准型及其典型结构分解、状态反馈与状态观测器、最优控制问题的求解等很多复杂的计算,这些计算通常难以手工完成。只有引入先进的计算技术,才能使书本上的理论知识与工程实例有机地联系起来。建立基于MATLAB平台的现代控制理论教学体系,进行对实际系统和对象的仿真研究对计算过程的简化,让学生更能体会到系统的实质问题,而且许多预先定义的函数可供用户求解不同类型的控制问题时调用,具有进行交互分析的能力。有利于提高学生的学习兴趣,培养学生应用

计算机辅助分析和设计实际控制系统的综合能力。

2、实践教学的建设与改革

1)实验教学与实验室的开放

能按照课程教学大纲要求开设相应实验,共计8学时。实验开出率达到100%,

实验内容符合人才培养方案的要求,每组人数1人。现正在进一步探索增加综合性或设计性实验内容。

目前实验室处于半开放阶段,按照实验室开放计划,学生可在规定的时间段

内,自行参加实验。

3、教材及相关资料的建设与改革

1)教材选用

几年来,课程组始终坚持选用公开出版的国家规划教材或面向21世纪课程教材,实践证明教学效果较好。2006年课程组成员参与编写的由北京大学出版社出版的《现代控制理论》教材为“21世纪全国高等院校自动化系列实用规划教材——十一五规划教材”,水平较高,实用性较好。该教材从工程应用实例中提出问题到解决问题,作为教材研究内容的主线,贯穿于教科书的始终,针对各部分内容,通过Matlab仿真软件模拟实现其控制过程,并得出仿真控制结果,将理论分析与仿真实现相结合,反映较好。

课程组根据现有资源,自行编写了现代控制理论实验指导书(实验教材),学生在实验之前通过阅读相关内容即可完成实验准备和预习任务,对更好地完成实验内容、达到实验效果,起到决定性作用,实践证明效果较好。

2)辅助教学资料

每位任课教师都有规范的教案,教学参考书、习题集、参考课件、实验指导书等教学资料,在教学过程中得到广泛使用,倍受学生欢迎。

教学质量管理

1)教学文件

该课程具有规范的理论教学大纲和实验教学大纲,内容完备,教学日历齐全。在教学当中,课程组成员始终以教学大纲为依据,认真填写教学日历,并严格执行,起到了纲领性作用。

2)各教学环节的质量标准

为保证教学质量,课程组针对教学中:课堂教学、实验教学、批改作业及辅导答疑、试卷命题及批改几方面制定了相应的质量标准——《现代控制理论》课程主要教学环节质量标准,要求任课教师在上课时,严格按照质量标准完成各项教学任务。几年来,课程组教师严格按照质量标准从严治教,没有出现任何教学事故,教学效果较好。

2、教学环节管理

1)备课、辅导答疑和批改作业

为了更好地完成教学任务,提高教学质量和教学效果,多年来,课程组教师都能认真备课,每个人都有规范的教案,课程组成员始终坚持按时批改作业和辅导答疑工作,并认真执行辅导答疑计划,对于作业中和辅导答疑时发现的共性问题,在课堂上及时讲解。同时根据教学大纲的要求,该课程的平时作业和学习情况,在总成绩中占一定比例,比较准确地反映了学生的真实学习情况。

2)课程组教学活动

为不断提高课程教学水平和教学质量,建设一支长期稳定的年龄层次、学历层次和职称结构合理的教师队伍,课程组制定了制度化的青年教师培养措施,如鼓励青年教师积极参加学术会议,以提高青年教师科研、教研水平。课程组教师定期互相听课,定期开展教学法研究,做到及时发现问题和解决问题,为提高课程组整体教学水平和教学效果提供了保障。

3、成绩考核

1)平时考核

按照课程教学大纲的要求,对学生学习成绩的考核除了期末卷面考核外,还包括:平时学习情况的考核和实验完成情况的考核。通过这种方式不仅能督促学生重视平时的学习,尤其是实验课程的学习,使其更好地掌握该门课程的

内容,而且能综合地反映学生的学习情况。

2)期末考核

课程组教师能按照教学大纲的要求进行试卷命题,命题质量、内容、题量、覆盖面及其难易程度均符合教学大纲的要求。对于每套试卷均有标准答案和严格的评分标准,并且能严格按照评分标准阅卷,阅卷的方式是每套试卷至少两个人以上批阅,成绩客观、准确,准确率接近100%。

3)试卷和成绩分析

对于试卷和考试结果,能够从命题覆盖面、难易程度、题量及学生的得分情况,进行科学、客观的成绩分析,探讨问题所在及其解决办法,以便今后教学中及时改进。而针对学生自身的问题,研究解决的办法和采取的措施。成绩分布基本符合正态分布,并且有严格规范的成绩单。

几年来,课程组教师始终以饱满的热情,认真对待每一堂课,从书写教案(包括制作多媒体课件)、备课、课堂讲授到课后辅导答疑、批改作业等环节,无不渗透着教师的辛勤汗水。他们经常与学生沟通,了解学生的学习情况,尤其是针对学习中存在的困难(包括先修课程的掌握情况及存在的漏洞),教师们都能在百忙中给学生一定的

知识补充,不仅为本课程的学习奠定了基础,而且增进了师生之间的感情。

通过课程组成员的不懈努力,在每个学期举办的学生座谈会和问卷调查中,绝大多数同学对课程组教师的教学水平和教学效果给与较高的评价。同时,在学校教学督

导组评价中,对课程组教师的授课水平和授课态度也给予高度评价。


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