运动控制系统课程群教学改革研究

权轶+徐光辉+何莉+熊媛

摘要：针对现行运动控制系统课程群教学中方法单一、理论与实际结合不够紧密等问题，本文结合笔者多年的相关教学经验，提出了针对运动控制类课程群实践教学体系改革方法的改进意见。教学实践显示，这些方法能有效地提高学生自主学习和实际动手的能力，同时促进了师生的交流与互动，最终提高了教学效率。

关键词：电机拖动；运动控制；教学改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）35-0107-02

一、现阶段运动控制系统课程群教学现状及存在的问题

运动控制课程群是一个由电机与拖动、自动控制系统、电力电子技术、计算机控制系统、自动检测技术、运动控制系统这五门专业基础课组成的课程体系。其中，运动控制系统是自动化专业和电气专业课程设置中至关重要的专业课，而要学好运动控制系统这门专业课，必须系统地学好另外四门课，因为前面四门课是运动控制系统的基础。本课程群以电机与拖动中讲解的电机为研究对象，基于自动控制系统中的控制理论思想，充分运用电力电子技术、计算机控制系统、自动检测技术等课程的相关知识点作为辅助，实现了运动控制的核心研究内容，即对电机的控制。因为这五门课程形成了一个完整的体系，所以任何一门课的不足都会影响学生对整个体系的理解，会极大的影响学习效率。现阶段，相关课程的实践教学模式存在着一系列问题有待完善，主要表现在：（1）理论课程之间联系不够紧密。课程设置遵循先基础课和专业基础课，再專业课讲授模式。具体来说，以电机拖动基础、自动控制原理、电力电子技术、单片机原理及应用为基础，以运动控制系统为专业课的教学方式缺少以培养学生应用能力为导向的模块化整合，导致学生理论知识掌握不牢固，有时感觉抓不住重点，很难形成系统化的知识结构。（2）理论课程与实践环节之间联系不够紧密。课程理论教学与实践教学脱节，造成学生无法将实验内容与理论知识联系。以实验为例，学生按照实验指导书的步骤实验，得到正确结果后即宣告实验结束，缺乏面向实验系统的原理、现象与理论知识点相互间联系的讲授。（3）课堂教学束缚了学习自主性。普通教学方式强调教师授课，学生被动学习，没有充分锻炼培育学生的学习自主性。学生在被动的学习过程中，缺乏与他人共同讨论探究、分析评判的能力。

二、针对当前问题的改进措施

整体来说，可以在建立整个运动控制课程群大体系的基础上，确立如下的课程逻辑层次关系。电机与拖动基础属于控制对象的范畴，自动控制原理则应归类于控制方法的范畴，电力电子技术和单片机原理及应用则属于控制工具的范畴，这四门专业基础课共同构成了运动控制的基础。在此基础上，运动控制系统则实现了控制电机运动的实际设计。具体措施归纳如下。

1.精简各课程中的重复内容，强化相关的知识点。以此层次结构为基础，在教学中精简各门课程中重复的内容，如运动控制系统中电力电子器件内容在电力电子技术中已有详细介绍，重组后的新的教学方案中应避免重复讲授；强化各专业基础课程中与运动控制有关的知识点，如在电力电子技术中介绍PWM整流电路控制方法时可以举直流电机PWM调速的实例；在自动控制原理课程中介绍自动控制系统设计方法时，应以运动控制系统中的控制对象——电机作为研究对象。这样在优化后，运动控制类课程群将具有很好的整体性和连续性，可有效解决各理论课程间的衔接和综合问题。

2.开设涵盖多课程内容的设计性实验。为了加强各课程实践环节之间的联系，在运动控制系统实验中开设了涵盖多课程内容的设计性实验，以此加强各课程实践环节之间的联系，如直流电机PID速度控制课程设计，需要学生综合运用自动控制原理与运动控制系统两门课程的知识，自行选择实验方法和步骤，选用合适的仪器设备，提出实验预案，完成参数设计，独立操作完成。这样实施课程设计学生才能真正的将课堂讲授的课本知识转化成自己的知识。

3.课堂增加创新式教学。为了在课堂中释放学生的学习自主性，可以考虑增加各种创新式教学方法。（1）引入讨论式教学法：针对课程学习中的重难点，精心设计生动、有趣的学习情境，激发学生的学习欲望。在教学内容中有目的的筛选出适合讨论并有一定挑战性的问题，给学生充分的时间，让他们尝试独立探索，在探索中形成疑点与困惑，进而产生与他人讨论的需要，而后通过小组合作展开讨论。在小组长的安排下，小组中的每个成员都要阐述各自的观点和见解，使不同的观点能够得到充分的碰撞与交流。最后进行分组汇报，展示讨论成果，而教师则鼓励学生大胆争辩，引导反思，让学生在实际应用中提升认识，丰富内容，开阔思路，从而明白讨论的重要性，理解讨论的价值，享受讨论的快乐。（2）翻转课堂：在翻转课堂上，与传统教学方式不同的是，在知识传授信息技术的辅助下在课后完成，而知识内化则是在课堂中经教师的帮助与同学的协助完成，从而形成了翻转课堂。伴随着教学过程的颠倒，课堂教学中的各个环节也因此改变。翻转式教学可以增进了师生间的互动，学生可以自主完成深度学习，获得个性化的学习体验。

各种创新式教学方式的引入可以让学生对原本枯燥的专业课学习产生学习兴趣，让学生产生自主学习意识，让学生的学习状态由等待教师被动“灌输式”的教学向自身主动求知性学习转变，因此可以极大地提高学生的学习效率。

三、结语

笔者在《运动控制系统》这门课程中开展了有针对性的教学改革实践，通过一段时间的教学实践，综合考试情况和学生反馈的意见，在综合考虑相关学科的前提下，相关教学改革比较有效的去除了各专业课程之间的重复内容，使学生的专业知识结构更加合理，理论脉络更加清晰；优化了不同专业课程实验以及实践教学的教学安排，使学生的理论知识和实践能够更好地结合；提高了学生上课的积极性，达到了更好的学习效果。事实证明，该教学实践改革很好的解决了整个运动控制课程群教学中遇到的相关问题，是一次很有意义的教学改革探索，值得进一步的深入研究和探索。

参考文献：

[1]鲍建宇，刘毅华，崔家林.运动控制课程群的实践教学改革研究[J].合肥工业大学学报（社会科学版），2010，24（1）：113-115.

[2]段锁林，陈岚萍，王雪，史兵，郑剑锋.“运动控制系统”课程实验平台建设与实践[J].电气电子教学学报，2015，37（4）：95-97.

[3]刘丽俊，赵明伟，刘海宽.“运动控制系统”实验教学改革的探索[J].电气电子教学学报，2013，35（1）：81-83.