面向能力培养的《Matlab和控制系统仿真》课程教学改革探究,本文是系统仿真学年毕业论文范文与《Matlab与控制系统仿真》和教学改革和创新能力方面学士学位论文范文.
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摘 要：本文以创新思维能力的人才培养为目标,着重阐述《Matlab与控制系统仿真》教学现状的基础之上,从理论教学、实践教学、考核模式等方面提出《Matlab与控制系统仿真》教学课程的改革措施.通过探索和总结以推动该课程改革建设有效提高教学质量.
关键词：《Matlab与控制系统仿真》；创新能力；教学改革
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）39-0105-02
一、引言
面向工业界、面向未来,培养造就创新能力强,适应经济社会发展所需的高质量工程技术人才,对于构建创新型国家以实现工业化和现代化奠定坚实的人力资源优势增强我国核心竞争力和综合国力.2010—2020年教育部实施“卓越工程师教育培养计划”项目正是为了培养创新能力和强化工程能力人才而开展的,高等院校与行业企业联合培养人才新机制,亦而有效造就更多具备专业化相关知识和工程背景的工业化发展所需的创新力强的应用型人才.
Matlab和Mathematica、Maple并称为三大数学软件,美国和欧洲的大学将Matlab已正式列入本科和研究生教育阶段的教学计划,它是面向工程师和科学家的最简单和最具生产力的软件,无论分析数据、开发算法还是创建模型,其提供了鼓励探索发展的环境,它可将高级语言与迭代式工程和科学工作流进行调整的桌面环境相结合,可实现数据分析、数值计算、算法设计、数据可视化、建模仿真等功能,广泛应用于信号处理和测试/量、图像处理、通讯、控制系统设计与仿真、财务与金融工程、管理与调度优化计算（运筹学）、计算生物学等.国内目前大多数高校电气类专业（包括自动化、电气工程及其自动化、电子信息工程等）均开设了Matlab课程[1].这里,《Matlab与控制系统仿真》课程内容包含Matlab语言基础和控制系统基础知识及相应的仿真,主要适用于自动化专业的本科生和研究生.
《Matlab与控制系统仿真》课程作为教学计划课程对于“卓越计划”培养具有较强创新能力和工程能力的人才显得尤为重要.因此怎样教授该课程促使学生对这门语言真正感兴趣并且学有所用有着重要的意义.本文从创新能力角度出发,对《Matlab与控制系统仿真》教学现状综合分析,进而从理论教学、实践教学、考核模式这三个方面探究该教学课程的改革措施.
二、课程教学现状分析
《Matlab与控制系统仿真》旨在传授Matlab程序设计语言基础、控制系统理论基础、Simulink交互式仿真环境、线性控制系统的分析与仿真、最优控制系统设计及仿真的相关内容,使学生能够掌握程序设计语言基本知识、编程方法、Simulink建模仿真,加深理解和掌握控制系统设计和仿真,培养综合性分析和解决问题的能力.该课程涵盖内容深广,实践能力和逻辑思维能力要求比较强,因此教学中存在一定难度,国内高校多年来已有不少显有成效的改革和尝试[2-6],但依然存在一些突出问题.
1.课堂教学中主要以教师讲解为主,该课程教学计划中大多数高等院校都定为选修课,一般学时分配数为32学时,理论课时16学时,较少的课时数完成繁重的教学内容,以至于授课时追求内容的量,如此使得学生深入地理解和掌握所要求的学习内容将存在一定的弊端.一方面灌输式的授课模式缺乏直观性,难于真正理解掌握知识,容易使得学生缺乏上课的积极主动性,对课程学习兴趣不足.另一方面该种教学方式对于培养学生的独立性、创新思维能力和工作能力明显不足.
2. 目前实验教学大多偏向传统的验证性实验,偏重操作Matlab软件的学习,对于培养学生创新思维能力方显不足.《Matlab与控制系统仿真》所开设实验课一般为控制系统的Matlab典型环节的研究、控制系统的Matlab瞬态响应和稳定性、控制系统的频率特性、控制系统的Matlab频域分析以及最优控制系统设计,这些基本实验不足以引导学生开拓视野,强化创新性思维能力和实践动手能力的培养.
3.该课程基本定位是考查课,大部分考核方式平时成绩40%+期末考试成绩60%,学生将会产生一种忽视的心理,认知该课在所学专业领域的地位比较低,不认真对待课程重要知识的学习,认为只需要最终考核成绩基本过关足矣.总之,该种考核模式具有单一性、固执性不能够督促学生较好的开展学习.
三、课程教学改革措施
根据《Matlab与控制系统仿真》课程当前的教学模式不利于培养具有创新力和实践动手能力相对较强的学生.现有开展的教学模式普遍存在一定缺陷,对此本文在教育部“卓越计划”大背景下,面向创新力和实践力培养为宗旨,针对理论教学、实践教学、考核模式不足之处,相应地提出以下几点改革措施.
1.引入“纵横交叉式”课堂教学模式,纵向,在于教师课堂上的引导作用,着重让学生清楚Matlab程序设计的最基本思想、理念和方法,采用图文并茂方式,深入讲解控制系统各种常用工具箱原理和使用.横向,在于学生课堂上的主体展现,理论与实际相结合模式,以工程实际控制系统为例,分3—5人小组展开课堂分析讨论评比积分活动,若教学课时数甚少,则将这一项布置为课后讨论题.这种模式可以激发学生的兴趣,增强积极主动性,培养学生的创新逻辑思维能力.
2.注重多学科之间的交融性,依据课程内容“柔性机制”设计实验,引出实际工程问题,使得学生深入思考课题,有想法和带着问题进入实验室进行讨论与建模和设计仿真,进一步掌握控制系统核心知识,达到融会贯通,促使提高学生的独立思考和创新能力.此外,积极促使学生参加国家级/省级各类竞赛活动,激发团队协调协作能力和竞争能力.
3.本科教学该课程定位是考查课,考核模式可合理调整,采用“平时成绩积分制+课程设计”,平时成绩占30%,课程设计70%,课程设计基于硬件实验装置和Matlab仿真平台相结合方式,由教师选题或者自行选题（设计性）,学生独立或者不多于三人搭档完成控制系统综合设计实践.研究生教学则完全着重控制系统的建模、控制器设计、控制系统校正设计强化创新能力和独立思考研究能力的实战锻炼.
四、结束语
本文依据目前教育部人才培养机制,以创新能力和实践能力培养为目标,针对《Matlab与控制系统仿真》现有教学所存在的一般性不足之处,教学过程中引入“纵横交叉式”课堂教学模式,基于课程内容“柔性机制”设计实验以及考核方式课程设计为主,初步实施取得了一定的成绩,有效锻炼和提高了学生上课的积极主动性和创新性的逻辑思维能力以及团队协同能力,以促使学生行之有效的解决实践问题,有利于学生今后就业和较快的适应社会工作.
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