徐益民+祁红岩+梁燕华+姜艳秋
摘 要：自动控制系统作为自动化专业一门实用性、工程性和综合性较强的专业主干课程，其特点是理论与实践并重，实验课成为了该课程教学的重要组成环节。在实验教学过程中，根据课程的发展需要和实验条件进行实验教学改革，不断完善实验内容，丰富实验方法和手段、引入計算机软件仿真实验，改善实验环境，严格考核过程，使学生更好地进行实验训练，做到理论与实践相结合，培养学生的实践动手能力和综合应用能力，并为分析、解决工程实际问题奠定了基础。
关键词：自动控制系统 实验教学 matlab/simulink软件仿真
中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）10（b）-0224-02
自动控制系统是自动化专业的主要专业课之一，具有较强的实用性、工程性和综合性，旨在使学生掌握自动控制系统分析设计的方法以及培养学生解决大型控制系统技术问题的综合能力。为配合《自动控制系统》课程的教学，使学生能更深刻地领会所学内容，开设了自动控制系统实验课，该实验教学是《自动控制系统》课程教学的重要组成部分。
自动控制系统课程不但综合了电路电子、电机拖动、自动控制原理、电力电子技术、计算机控制技术、信号检测与处理技术[1]等先修课程的相关知识；而且该课程的内容更新速度快，需要掌握的内容增加而课程总学时已减少，并且实验课时更加有限，这都要求我们在实验教学过程中必须不断地对实验教学内容进行精心选择，充分利用实验条件，改变实验手段和考核方法，使学生在实验过程中更好地掌握相关理论知识，做到理论和实践相结合，增强学生的动手能力和实践综合能力。
1 不断完善实验内容，丰富实验手段
1.1 实验内容分层次，开设创新性实验
提高学生的实践能力是本科教育的重要环节，实验课起到了将所学的理论知识与实际应用有机结合的作用。为了在有限的实验课上使训练效果得到最好的体现，并配合不断更新的实验装置，及时地对实验教学环节进行了调整，逐步取消内容单一的验证性实验，做到实验内容分层次，重视学生的个性发展。实验内容分为基础实验、综合实验与设计性实验，并加大综合设计性实验的力度；每次实验课前，安排学生一定的预习和思考内容，特别针对综合设计性实验，在进入实验室前，要求学生针对相应的设计方案进行局部环节及系统的仿真，再和实验室调试的结果进行比较分析，做到理论分析与实验的有机结合，巩固和加深学生对相关教学内容的理解和掌握。
由于学生的能力和兴趣不同，为了充分调动学生的积极性拓展了实验内容，开设新实验，多设置选做性实验，这类实验在完成必做实验的基础上，可以利用实验课时间完成，也可以和老师预约利用业余时间完成，或在实验室开放时间完成；对于能力强的学生鼓励其针对所学的理论知识结合现有的实践实验条件或根据个人条件创新新的实验，并在实验成绩上有所体现，如果创新实验有价值可以在今后的教学过程中作为选作性实验进行推广或做为教学实例为学生讲解。
1.2 利用计算机仿真实验，弥补实验时间的不足
考虑到实验学时有限，硬件条件有限，需要学生掌握的实验内容较多，随着教学内容和实验内容的调整，不断地完善实验方法和实验手段，实验的开设除了在实验室进行，还利用matlab/simulink软件进行仿真来实现[2]。逐步取消的验证性实验，大多可以在教学过程中作为实例以仿真的形式为学生讲解，或者通过作业的形式，让学生通过计算机仿真来加以验证，形成了理论教学、课外作业和学生实验相结合的教学体系[3]。
控制系统工程实践，先于自动控制系统课程的开设。在工程实践环节中，时间较充裕，先安排一些简单的实验内容，帮助学生复习和巩固进行系统分析和设计用到的相关知识，随之引入一些简单闭环系统的仿真实验，增加了学生先期对课程的感性认识。在计算机平台上的仿真实验，不但使抽象的理论知识具体化，还补充了实验设备和仪器的不足。
2 充分利用实践资源，改善实验条件
2.1 注重先期准备工作，合理利用实践资源
为了培养学生理论联系实际的能力，提高动手及创新能力，本院的工程实践基地已经形成了一定的规模，其中“控制系统”和“电力电子与电气传动”工程实践基地与自动控制系统课程联系很大，并先于该课程开设，为了有效地利用其实践资源，这两个实践基地的指导教师都由教研室安排本专业的教师参与指导任务。任课教师积极配合学院做好设备的维护和更新工作，在实践过程中，针对后期的实验环节，设置相应的实践内容，及时对学生进行开放，随时为学生辅导答疑。还设置了多个被控对象，如电机、温度、液位及机组等让学生根据提出的指标自主进行设计和调试，提高学生分析问题和解决问题的能力，并为后期学生进行创新性实验提供了目标和思路。
2.2 改善实验条件，引入虚拟实验系统平台
为了给学生提供好的实验环境，教研室安排专任负责人对实验室进行管理，负责实验室的开放、及时地维护和维修实验设备，并且根据需要更新实验设备。在新更换的设备上，增设了以DSP2812为核心的进行虚拟实验用的硬件平台，主要完成理论性较强，系统分析较复杂的实验研究。例如，采用SVPWM的开环VVVF调速系统的实验研究和采用磁场定向控制（FOC）的感应电机变频调速系统的研究以及感应电机直接转矩控制变频调速实验等。这部分内容可以提供给教师上课时作为实例进行演示教学，把抽象问题具体化；更多的是为感兴趣有能力的学生提高新的实验平台。
3 加强过程管理，改革考核方式
为了使学生更好地掌握实验内容，充分利用实验课时间，加大了平时管理和考核力度。在进行实验前，学生必须做好准备工作，进行充分的预习，不但要掌握实验目的、实验原理、实验步骤和实验方法，对于综合性实验，还要对实验方案进行分析，并对可能的实验结果进行仿真验证。任课教师充分利用课内、课外时间为学生答疑。在答疑过程中，不但帮助学生解决设计实验方案中遇到的问题，分析仿真结果的正确性；也解决一些学生感兴趣的问题，帮助学生选作实验和创新实验提供思路。除了固定地点答疑还开发了网络信息平台，使学生的问题能及时解决。
考核方式是实验教学的要点之一，是体现实验质量的重要标尺，并能提高学生的积极性和重视程度。在该课程实验的考核中，除了综合实验报告成绩以及实验操作成绩外，还加入了预习成绩，这部分成绩由教师通过答辩和平时答疑时的表现加入到实验总成绩中。对于学生所完成的仿真实验，在课程的平时成绩里有所体现，学生自己根据所学知识和实验装置开发的创新实验，有一定效果，在实验成绩上加分，这样极大程度地调动了学生进行实验的积极性和主动性。
4 结语
结合自动化专业培养方案，对于自动控制系统课程实验的实验内容、实验方法和手段以及考核方式进行了积极的探索和改进，对于强化学生动手能力、分析问题能力和用所学知识解决实际问题的能力等方面都取得了一定的效果，在随后进行的课程设计和毕业设计中都有所体现。
参考文献
[1]韩谷静，吴雨川，秦亮，等.“电力拖动自动控制系统”课程教学模式研究[J].电气电子教学学报，2011（4）：125-126.
[2]陈荣.“电力拖动自动控制系统”虚拟实验系统设计[J].实验科学与技术，2013（12）：13-15.
[3]卢卫娜，陈秀敏，马玉泉，等.仿真技术在电力拖动实验教学中的应用[J].大学物理实验，2011（12）：55-58.endprint
