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摘 要 本文针对运动控制系统课程内容多、理论强、讲授难的特点，结合实际教学条件，提出了多环节教学模式及应用多种先进教学手段的教学方法。理论教学采取启发式、讨论式、逆向式等多种方式，重视实验环节，利用毕业设计和课程设计可加强理论知识的巩固与应用。经过教学实践，在提高运动控制系统课程教学质量方面是有效的。
关键词 运动控制系统 多环节教学 自动化专业
中图分类号：G424 文献标识码：A
《运动控制系统（电力拖动自动控制系统）》是高等学校本科自动化专业以及电气自动化专业的一门主干专业课程，其任务是着重研究电气传动控制基本规律，应用自动控制理论和电力电子技术解决系统的实际问题，并在学习过程中提高理论认识。该课程综合了电路理论、电子技术、电机学、自动控制理论、电力电子技术、单片机技术等课程的相关基础知识。该课程的宗旨侧重基本概念、基本原理及实际应用，突出新器件、新技术的应用，力求体现当前的科学技术发展水平。为今后走上工作岗位，从事自动控制工作奠定坚实基础，是理论与实践并重的课程。
随着电力拖动自动控制系统学科的快速发展，原来所采用的的课程体系，教学内容以及教学手段已不能很好地适应现代部分高校应用型教育发展潮流，主要面临教学手段和方式单一而学生对传统的专业课程兴趣不高，教材内容没有充分体现近年来本学科的最新进展，配套实验设施不够完善，实验内容相对单一，不能很好地满足现代运动控制系统实验教学的要求等问题。近年来，为了满足“宽口径、重实践、应用型”现代高等教育模式，我校运动控制系统课题组老师对该课程本科专业课的教学和实践进行了初步探索。
1 修改人才培养方案和大纲
本课程各章各环节中涉及的理论概念教多且抽象难懂，整本教材包括直流和交流两大部分内容，每一部分数学含量大。尤其是交流部分系统分析复杂、难点多，并且以直流部分为基础，这就要求任课教师首先必须具备深厚而广泛的学识，还要具备丰富的教学经验和科研工作经验，最好讲授过对电机和电力电子技术等先修课程。而且对国内外运动控制系统以及数字控制技术等发展的动态有比较广泛的了解。当然学生必须对电路、电子技术、自动控制等先修基础课程有系统的学习和掌握。
对于我校2005级之前本科学生，该课程安排在第七学期。这样即使学生感兴趣，由于面临就业等压力，在授课期间具体应用、实践的时间和机会也不会很多。同时毕业班的学生要面临就业的压力，时间和精力都比较分散，此门课程又有一定的难度，所以教学效果一直不好。2007年本科教育评估期间，结合学校及本专业的特点重新修订了2006级人才培养方案和大纲。把运动控制系统课程安排在第六学期，并对教学的内容、重点难点和学时都进行了修改和优化。从2006级以来近三年学生的教学反馈中无论从课堂效果、作业等方面都收到了良好的效果
2 合理选用教材和教学内容
选择一本合适的教材对于搞好一门课的教学是至关重要的， 为此我们精心选择了机械工业出版社教材《运动控制系统》，该教材符合电气自动化、自动化等专业，是多年来一直受到好评的优秀教材。多年以及多个学校教学实践证明，该教材专业基础理论知识内容非常全面，实验课时内容适中。尤其是经过再版和三版后，在原有教材内容的基础上，也及时扩充相关领域的前沿知识，让授课教师和学生都能够及时了解该领域的最新进展。
在教学内容方面，考虑到使讲授的内容和先进的技术发展同步，并及时适当补充新的知识点，真正做到重点突出，理论和实践结合。例如在直流调速系统中，单闭环调速虽然是基础，但是相对简单，应该在结合先修课程电力电子技术的基础上以回顾的形式讲授。而双闭环调速是整本书的主要内容，并且是后面交流部分的基础，应占用较多学时作为重点介绍。逻辑无环流可逆系统和实际中常用的直流脉宽调速系统都与学生就业后的实际有联系，所以应作为重点。数字控制系统应结合单片机原理来讲授，并可以采用大作业的形式让学生设计一个数字控制系统。随着三大技术的发展，交流调速系统上升到主导地位，并将逐步取代直流调速系统，这一部分是作为整个课程的重点和难点。
3 理论教学采取多种教学方法和手段
3.1 重视课堂教学，增加教、学互动及课堂讨论
课题组还是把课堂讲授作为主渠道作用，尽量做到深入浅出，循序渐进，突出重点和难点。例如：在对双闭环直流调速讲授时，首先通过具体的例子分析单闭环系统不能形成良好的动态性能，然后再一次引入自动控制理论中闭环负反馈概念，要使系统在快速平稳地起动后稳定运行，必须在原单闭环的基础上引入电流负反馈。这样很自然地将控制理论与运动控制系统相融合，使学生产生一定的兴趣。
另外，在传统的课堂灌输式授课基础上重点引入启发式、讨论式等教学方法，激发学生对本课程的学习兴趣。例如在讲解逻辑无环流可逆调速系统，恒压频比变频调速系统时，我们不是采用常规的讲解顺序，而是将逆向式教学方法引入到课堂教学。首先会以问题形式让大家思考系统所要完成的具体任务以及具有的功能，然后让学生带着问题看教材。这同时启发学生通过讨论的方式，如何设计本部分电路原理框图。很多学生在教师的启发下会思考出自己的思路和想法，最终基本上能将完整的控制系统框图设计出来。这将使学生具有很大的成就感，并能寓教于乐。
授课过程中，老师要多提启发性问题引导学生主动思考或者开展专题讨论和完成课后作业。加强课堂互动的交流环节可以有效提高学生的学习积极性踊跃性，会收到很好的教学效果。如：在讲授数字控制部分时，教师会启发学生回忆刚刚学过的微机原理及接口技术、单片机原理、自动控制理论、电力电子技术等课程内容。并联系前边章节所讲的直流调速系统的基本原理，完成课堂讨论，并以作业的形式提交一个直流数字控制调速系统的设计方案。
3.2 多媒体教学为主，黑板讲授为辅的教学手段
由于运动控制系统课程学时多，信息量相对较大，综合性强，这时多媒体教学就能发挥其优势。当然对不同的教学内容在采用多媒体教学手段的时候也会因内容而异，如：对常规内容的讲解、原理推导等用PPT完全可以满足教学要求；在讲授运动控制系统现场应用时可借助DVD录像辅助讲解，同时增加Flash动画形式来激发学生的兴趣便于加深理解。 在使用多媒体课件的同时，根据课程内容，也可以使用传统的板书。例如在讲解单闭环系统的动态校正时需要绘制系统的BODE图，采用板书可以使整个的计算过程清晰明了。采取两种方式结合的方式，多媒体教学充分发挥了信息量大、形象直观等优势，同时黑板板书还保留亲和力强和交互性好等优点。
4 充分发挥实验教学环节的有效性
任何一门课程实验教学的目的都是让学生要善于思考、注重团队之间的相互配合，从而能提高学生的解决实际问题的能力。该课程共设置两个实验，但都存在课时长，很强的综合性、实验过程比较复杂的特点。比如《双闭环直流调速系统调试》要涉及到电机和三相全控桥等多个环节，需要采取循序渐进的方法，要求学生在进行实验之前要认真预习电力电子技术，复习电机原理等相关知识。实验过程中按照实验指导书中的的基本步骤严格进行，学会各种设备、仪器、仪表的熟练使用。并要求学生分组分工自行完成，调整系统参数并记录，同时有专门同学观察对系统性能的影响，最终完成整个实验。
另外为了克服设备、场地、时间等很多客观条件的限制，也为了提高实验质量，培养学生的多方面的思维能力，我们计划将Matlab仿真技术Simulink引入到实验教学中来，可以充分运用计算机技术的人机交互方式，这样可以加深学生对系统以及课程内容的理解，而且能够大大节约实验设备的投资，减少实验室维护人员的工作量。
5 利用课程设计和毕业设计，加强理论知识的巩固与应用
为了巩固课程的教学，在课程结束后下个学期初，设置了为期两周的专门针对本门课的课程设计环节《自动控制系统课程设计与调试》，设计的内容主要是目前应用较广的V-M双闭环直流调速系统主电路和控制电路的设计和调试。这样，学生不仅对课程的内容和知识体系有了更深入的理解，也为马上面临的毕业设计创造了条件，同时为毕业后进入工厂打下了一定的基础。
我们抓住毕业设计实践环节，长期与通化钢铁股份有限公司合作，每年到公司有为期两周的毕业实习。让学生把理论与实践结合起来，了解运动控制系统在工厂里的具体应用。另外，在申报和选取毕业设计题目的时候，增加工程生产类型的比重，培养学生对实际运动控制系统的应用能力。
6 结论
运动控制系统是随着电力电子技术、控制理论以及计算机技术而发展起来的一门自动化及相关专业的重要课程。本领域教材内容要不断适应本科院校发展而更新，教学手段也要结合多媒体和板书等多种方式和技术手段。为了让学生更好地掌握知识，需要将课堂教学、实验环节和仿真实验平台有机结合，并在课堂作业、课程设计、毕业设计等多个环节中让学生加深对相关课程内容的理解和消化。这样就会很好地培养学生综合设计能力，可以有效提高运动控制系统课程的教学质量。
参考文献
[1] 陈伯时.电力拖动自动控制系统（第3版）[M].北京：机械工业出版社，2007.
[2] 周亚丽.“运动控制系统”课程改革与实践[J].科技信息，2007（5）.
关键词 运动控制系统 多环节教学 自动化专业
中图分类号：G424 文献标识码：A
《运动控制系统（电力拖动自动控制系统）》是高等学校本科自动化专业以及电气自动化专业的一门主干专业课程，其任务是着重研究电气传动控制基本规律，应用自动控制理论和电力电子技术解决系统的实际问题，并在学习过程中提高理论认识。该课程综合了电路理论、电子技术、电机学、自动控制理论、电力电子技术、单片机技术等课程的相关基础知识。该课程的宗旨侧重基本概念、基本原理及实际应用，突出新器件、新技术的应用，力求体现当前的科学技术发展水平。为今后走上工作岗位，从事自动控制工作奠定坚实基础，是理论与实践并重的课程。
随着电力拖动自动控制系统学科的快速发展，原来所采用的的课程体系，教学内容以及教学手段已不能很好地适应现代部分高校应用型教育发展潮流，主要面临教学手段和方式单一而学生对传统的专业课程兴趣不高，教材内容没有充分体现近年来本学科的最新进展，配套实验设施不够完善，实验内容相对单一，不能很好地满足现代运动控制系统实验教学的要求等问题。近年来，为了满足“宽口径、重实践、应用型”现代高等教育模式，我校运动控制系统课题组老师对该课程本科专业课的教学和实践进行了初步探索。
1 修改人才培养方案和大纲
本课程各章各环节中涉及的理论概念教多且抽象难懂，整本教材包括直流和交流两大部分内容，每一部分数学含量大。尤其是交流部分系统分析复杂、难点多，并且以直流部分为基础，这就要求任课教师首先必须具备深厚而广泛的学识，还要具备丰富的教学经验和科研工作经验，最好讲授过对电机和电力电子技术等先修课程。而且对国内外运动控制系统以及数字控制技术等发展的动态有比较广泛的了解。当然学生必须对电路、电子技术、自动控制等先修基础课程有系统的学习和掌握。
对于我校2005级之前本科学生，该课程安排在第七学期。这样即使学生感兴趣，由于面临就业等压力，在授课期间具体应用、实践的时间和机会也不会很多。同时毕业班的学生要面临就业的压力，时间和精力都比较分散，此门课程又有一定的难度，所以教学效果一直不好。2007年本科教育评估期间，结合学校及本专业的特点重新修订了2006级人才培养方案和大纲。把运动控制系统课程安排在第六学期，并对教学的内容、重点难点和学时都进行了修改和优化。从2006级以来近三年学生的教学反馈中无论从课堂效果、作业等方面都收到了良好的效果
2 合理选用教材和教学内容
选择一本合适的教材对于搞好一门课的教学是至关重要的， 为此我们精心选择了机械工业出版社教材《运动控制系统》，该教材符合电气自动化、自动化等专业，是多年来一直受到好评的优秀教材。多年以及多个学校教学实践证明，该教材专业基础理论知识内容非常全面，实验课时内容适中。尤其是经过再版和三版后，在原有教材内容的基础上，也及时扩充相关领域的前沿知识，让授课教师和学生都能够及时了解该领域的最新进展。
在教学内容方面，考虑到使讲授的内容和先进的技术发展同步，并及时适当补充新的知识点，真正做到重点突出，理论和实践结合。例如在直流调速系统中，单闭环调速虽然是基础，但是相对简单，应该在结合先修课程电力电子技术的基础上以回顾的形式讲授。而双闭环调速是整本书的主要内容，并且是后面交流部分的基础，应占用较多学时作为重点介绍。逻辑无环流可逆系统和实际中常用的直流脉宽调速系统都与学生就业后的实际有联系，所以应作为重点。数字控制系统应结合单片机原理来讲授，并可以采用大作业的形式让学生设计一个数字控制系统。随着三大技术的发展，交流调速系统上升到主导地位，并将逐步取代直流调速系统，这一部分是作为整个课程的重点和难点。
3 理论教学采取多种教学方法和手段
3.1 重视课堂教学，增加教、学互动及课堂讨论
课题组还是把课堂讲授作为主渠道作用，尽量做到深入浅出，循序渐进，突出重点和难点。例如：在对双闭环直流调速讲授时，首先通过具体的例子分析单闭环系统不能形成良好的动态性能，然后再一次引入自动控制理论中闭环负反馈概念，要使系统在快速平稳地起动后稳定运行，必须在原单闭环的基础上引入电流负反馈。这样很自然地将控制理论与运动控制系统相融合，使学生产生一定的兴趣。
另外，在传统的课堂灌输式授课基础上重点引入启发式、讨论式等教学方法，激发学生对本课程的学习兴趣。例如在讲解逻辑无环流可逆调速系统，恒压频比变频调速系统时，我们不是采用常规的讲解顺序，而是将逆向式教学方法引入到课堂教学。首先会以问题形式让大家思考系统所要完成的具体任务以及具有的功能，然后让学生带着问题看教材。这同时启发学生通过讨论的方式，如何设计本部分电路原理框图。很多学生在教师的启发下会思考出自己的思路和想法，最终基本上能将完整的控制系统框图设计出来。这将使学生具有很大的成就感，并能寓教于乐。
授课过程中，老师要多提启发性问题引导学生主动思考或者开展专题讨论和完成课后作业。加强课堂互动的交流环节可以有效提高学生的学习积极性踊跃性，会收到很好的教学效果。如：在讲授数字控制部分时，教师会启发学生回忆刚刚学过的微机原理及接口技术、单片机原理、自动控制理论、电力电子技术等课程内容。并联系前边章节所讲的直流调速系统的基本原理，完成课堂讨论，并以作业的形式提交一个直流数字控制调速系统的设计方案。
3.2 多媒体教学为主，黑板讲授为辅的教学手段
由于运动控制系统课程学时多，信息量相对较大，综合性强，这时多媒体教学就能发挥其优势。当然对不同的教学内容在采用多媒体教学手段的时候也会因内容而异，如：对常规内容的讲解、原理推导等用PPT完全可以满足教学要求；在讲授运动控制系统现场应用时可借助DVD录像辅助讲解，同时增加Flash动画形式来激发学生的兴趣便于加深理解。 在使用多媒体课件的同时，根据课程内容，也可以使用传统的板书。例如在讲解单闭环系统的动态校正时需要绘制系统的BODE图，采用板书可以使整个的计算过程清晰明了。采取两种方式结合的方式，多媒体教学充分发挥了信息量大、形象直观等优势，同时黑板板书还保留亲和力强和交互性好等优点。
4 充分发挥实验教学环节的有效性
任何一门课程实验教学的目的都是让学生要善于思考、注重团队之间的相互配合，从而能提高学生的解决实际问题的能力。该课程共设置两个实验，但都存在课时长，很强的综合性、实验过程比较复杂的特点。比如《双闭环直流调速系统调试》要涉及到电机和三相全控桥等多个环节，需要采取循序渐进的方法，要求学生在进行实验之前要认真预习电力电子技术，复习电机原理等相关知识。实验过程中按照实验指导书中的的基本步骤严格进行，学会各种设备、仪器、仪表的熟练使用。并要求学生分组分工自行完成，调整系统参数并记录，同时有专门同学观察对系统性能的影响，最终完成整个实验。
另外为了克服设备、场地、时间等很多客观条件的限制，也为了提高实验质量，培养学生的多方面的思维能力，我们计划将Matlab仿真技术Simulink引入到实验教学中来，可以充分运用计算机技术的人机交互方式，这样可以加深学生对系统以及课程内容的理解，而且能够大大节约实验设备的投资，减少实验室维护人员的工作量。
5 利用课程设计和毕业设计，加强理论知识的巩固与应用
为了巩固课程的教学，在课程结束后下个学期初，设置了为期两周的专门针对本门课的课程设计环节《自动控制系统课程设计与调试》，设计的内容主要是目前应用较广的V-M双闭环直流调速系统主电路和控制电路的设计和调试。这样，学生不仅对课程的内容和知识体系有了更深入的理解，也为马上面临的毕业设计创造了条件，同时为毕业后进入工厂打下了一定的基础。
我们抓住毕业设计实践环节，长期与通化钢铁股份有限公司合作，每年到公司有为期两周的毕业实习。让学生把理论与实践结合起来，了解运动控制系统在工厂里的具体应用。另外，在申报和选取毕业设计题目的时候，增加工程生产类型的比重，培养学生对实际运动控制系统的应用能力。
6 结论
运动控制系统是随着电力电子技术、控制理论以及计算机技术而发展起来的一门自动化及相关专业的重要课程。本领域教材内容要不断适应本科院校发展而更新，教学手段也要结合多媒体和板书等多种方式和技术手段。为了让学生更好地掌握知识，需要将课堂教学、实验环节和仿真实验平台有机结合，并在课堂作业、课程设计、毕业设计等多个环节中让学生加深对相关课程内容的理解和消化。这样就会很好地培养学生综合设计能力，可以有效提高运动控制系统课程的教学质量。
参考文献
[1] 陈伯时.电力拖动自动控制系统（第3版）[M].北京：机械工业出版社，2007.
[2] 周亚丽.“运动控制系统”课程改革与实践[J].科技信息，2007（5）.