時(shí)間：2023-04-08 11:31:01
導(dǎo)語：在自動(dòng)控制原理論文的撰寫旅程中，學(xué)習(xí)并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑，好期刊匯集了九篇優(yōu)秀范文，愿這些內(nèi)容能夠啟發(fā)您的創(chuàng)作靈感，引領(lǐng)您探索更多的創(chuàng)作可能。
論文摘要： 對當(dāng)前自動(dòng)控制理論實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法與實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行分析，提出教學(xué)方法和教學(xué)儀器的改革措施。通過開設(shè)新的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和研制新的教學(xué)儀器，使學(xué)生更好地完成自動(dòng)控制理論實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)任務(wù)，提高學(xué)生的綜合能力和創(chuàng)新能力。
“自動(dòng)控制理論”課程是研究自動(dòng)控制系統(tǒng)的共同規(guī)律，為自動(dòng)控制系統(tǒng)的分析和綜合提供基本理論和基本方法的一門專業(yè)基礎(chǔ)課[1]。該課程是一門重要的測控類專業(yè)的基礎(chǔ)課，具有較強(qiáng)的理論性，與前續(xù)課程聯(lián)系緊密，知識面廣，學(xué)生不易理解掌握[2-3]。學(xué)好這門課程不僅可以為后續(xù)專業(yè)課的掌握打下良好的理論基礎(chǔ)，而且能在今后從事專業(yè)工作時(shí)，直接運(yùn)用它去分析和解決實(shí)際技術(shù)問題。對于工程實(shí)踐具有重要的指導(dǎo)作用，受到人們的廣泛重視。在本課程的教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)對理論知識的理解、掌握、鞏固具有重要的作用。
1 當(dāng)前實(shí)驗(yàn)教學(xué)的不足
長期以來，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)被一種固定的模式所束縛，教學(xué)內(nèi)容陳舊，教學(xué)方法呆板，在一定程度上限制了學(xué)生的主動(dòng)性和積極性，難以激發(fā)他們獨(dú)立分析問題、解決問題的興趣和激情，沒有體驗(yàn)過從失敗中自己尋找成功之路的經(jīng)歷，抑制了學(xué)生個(gè)性的發(fā)展，這樣不利于對學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[4]。
1.1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容固定
傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)主要是按章節(jié)進(jìn)行驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)儀器功能固定，實(shí)驗(yàn)只能按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書設(shè)計(jì)好的步驟進(jìn)行, 學(xué)生被束縛在驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)中，對出現(xiàn)的相關(guān)問題缺少系統(tǒng)、多角度的分析，不利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
1.2 實(shí)驗(yàn)時(shí)間限制
一般的實(shí)驗(yàn)都要求在實(shí)驗(yàn)室2個(gè)學(xué)時(shí)內(nèi)完成，學(xué)生很難全面深入地把握實(shí)驗(yàn)主要內(nèi)容和方法，對實(shí)驗(yàn)的目的、實(shí)驗(yàn)原理無法理性地理解，更別提實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)故障的排解分析，限制了學(xué)生的設(shè)計(jì)和創(chuàng)新，不利于鍛煉學(xué)生的綜合能力。
1.3 實(shí)驗(yàn)儀器制約
實(shí)驗(yàn)儀器過于固化，儀器設(shè)置上未給學(xué)生留下設(shè)計(jì)性和探究問題的空間。儀器組成以理論驗(yàn)證為主，缺少實(shí)際控制系統(tǒng)各環(huán)節(jié)，特別是反饋部分的傳感部分，更不具備跟隨學(xué)科發(fā)展而開拓新實(shí)驗(yàn)的延伸性。
1.4 實(shí)驗(yàn)方法落后
實(shí)驗(yàn)技術(shù)水平和內(nèi)容更多地滿足于基礎(chǔ)性實(shí)踐環(huán)節(jié)，缺乏系統(tǒng)的綜合性、設(shè)計(jì)性和研究性實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，以及缺少在利用多種現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)手段、方法和工具對實(shí)驗(yàn)過程中的結(jié)果和現(xiàn)象進(jìn)行深入分析研究方面對學(xué)生的引導(dǎo)。實(shí)驗(yàn)過程主要完成連線操作、數(shù)據(jù)記錄等簡單的工作。
2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)改進(jìn)
針對目前實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀，摒棄以往按部就班完成指定實(shí)驗(yàn)步驟操作驗(yàn)證形式，按照學(xué)生對科學(xué)的自然認(rèn)知進(jìn)度設(shè)置靈活變換的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。對實(shí)驗(yàn)設(shè)置按多層次，從簡到難，逐步引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)、研究性學(xué)習(xí)，逐步走向從問題出發(fā)的探究、創(chuàng)新。同時(shí)，研究新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器，開發(fā)配套軟件，保證實(shí)驗(yàn)硬件滿足新環(huán)境下的要求。結(jié)合靈活的教學(xué)儀器改變教學(xué)方法，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生動(dòng)手的積極性，引導(dǎo)其創(chuàng)新。
2.1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)置
開設(shè)不同層次的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，既要滿足實(shí)驗(yàn)教學(xué)的驗(yàn)證、演示等基本功能，又要激發(fā)學(xué)生的興趣。
基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)：根據(jù)給定實(shí)驗(yàn)任務(wù)、方案和步驟，選擇并完成一定數(shù)量基本實(shí)驗(yàn)；同時(shí)，通過調(diào)整實(shí)驗(yàn)參數(shù)得到不同結(jié)果，增加思考空間。
綜合實(shí)驗(yàn)：將各個(gè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)有機(jī)結(jié)合在一起，各課程之間關(guān)聯(lián)內(nèi)容綜合。
設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：以任務(wù)的形式，給定實(shí)驗(yàn)題目，允許學(xué)生按照自己思路選擇設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)和研究的方法。
創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)：自行命題實(shí)驗(yàn)，將學(xué)生的構(gòu)想通過儀器現(xiàn)有功能模塊來實(shí)現(xiàn)，在探究式學(xué)習(xí)中培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力。
2.2 實(shí)驗(yàn)儀器的改進(jìn)
根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的要求，開發(fā)適合本專業(yè)的教學(xué)儀器。儀器具有控制系統(tǒng)需要驗(yàn)證的各種典型環(huán)節(jié)模塊、信號發(fā)生器模塊等基本功能，還結(jié)合工程實(shí)際將傳感器引入反饋環(huán)節(jié)，增加執(zhí)行器件，構(gòu)成完整的閉環(huán)系統(tǒng)。避免教學(xué)儀器箱只能完成信號源作為激勵(lì)，控制環(huán)節(jié)構(gòu)成系統(tǒng)的不足。同時(shí)，儀器上的控制效果通過便于觀看的形式展示出來，讓控制過程可視化。儀器要預(yù)留出擴(kuò)展接口，便于在實(shí)驗(yàn)中添加新的模塊。儀器在結(jié)合計(jì)算機(jī)完成實(shí)驗(yàn)的同時(shí)，又能獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)配套軟件要能對硬件平臺對的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行仿真和虛擬實(shí)驗(yàn)。學(xué)生可以根據(jù)測試參量的不同選擇相應(yīng)的傳感器，完成非電量到電量的轉(zhuǎn)換，對信號進(jìn)行處理，結(jié)合控制理論完成創(chuàng)新性、設(shè)計(jì)性的實(shí)驗(yàn)。
2.3 實(shí)驗(yàn)方法的轉(zhuǎn)變
1）以學(xué)生為主體，開辟新知識領(lǐng)域，重視實(shí)踐能力的鍛煉；2）培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力；3）科學(xué)知識和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰ε囵B(yǎng)上，建立系統(tǒng)、科學(xué)且開放的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，注重課程之間縱向和橫向的聯(lián)系。
結(jié)合開發(fā)的教學(xué)儀器，在實(shí)驗(yàn)方法上除了基本的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，其他實(shí)驗(yàn)按任務(wù)的形式給出，不對學(xué)生做過多的限制，留出學(xué)生思考、動(dòng)手、創(chuàng)新的空間。充分利用計(jì)算機(jī)的計(jì)算、分析功能以及儀器配套軟件（采用數(shù)學(xué)工具matlab編寫的程序）在實(shí)驗(yàn)前完成必要的仿真分析，讓實(shí)驗(yàn)有的放矢，理論指導(dǎo)實(shí)踐。實(shí)驗(yàn)既做到軟硬精密結(jié)合，又能相互獨(dú)立，兩者相輔相成。克服當(dāng)前實(shí)驗(yàn)中儀器平臺不能脫離計(jì)算機(jī)，配套軟件不能獨(dú)立工作，學(xué)生只能在實(shí)驗(yàn)課中有限的時(shí)間內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)的不足，讓實(shí)驗(yàn)內(nèi)容通過軟件可以在任意計(jì)算機(jī)上完成。
3 總結(jié)
對當(dāng)前實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中存在的問題進(jìn)行分析和總結(jié)，從實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)置、實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)方法3個(gè)方面提出改進(jìn)方法。自動(dòng)控制理論來源于實(shí)踐，反過來指導(dǎo)實(shí)踐[5]。結(jié)合當(dāng)前人才培養(yǎng)的趨勢，理論聯(lián)系實(shí)際，提高學(xué)生實(shí)踐能力，在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題進(jìn)而培養(yǎng)創(chuàng)新能力。
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[關(guān)鍵詞]自動(dòng)控制原理;卓越課程;問題驅(qū)動(dòng);閉環(huán);動(dòng)態(tài)
[中圖分類號] G642.3 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 2095-3437（2016）11-0125-03
為充分挖掘?qū)W生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，激發(fā)其自覺學(xué)習(xí)、發(fā)現(xiàn)問題和探索問題的能動(dòng)意識，江南大學(xué)借鑒蘇格蘭卓越課程改革經(jīng)驗(yàn)[1] [2]，結(jié)合自身特色，傳承卓越理念，于2012年6月開始啟動(dòng)了卓越課程的建設(shè)工程。第一期入選的有12門課程，自動(dòng)控制原理是其中之一，從2012年9月份開始實(shí)施。3年的實(shí)踐證明，卓越課程深受學(xué)生歡迎，能夠調(diào)動(dòng)起所有學(xué)生主動(dòng)思考、提問和學(xué)習(xí)的積極性，把之前學(xué)生的被動(dòng)應(yīng)付性學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)化為主動(dòng)的創(chuàng)造性學(xué)習(xí)，使學(xué)生真正成為學(xué)習(xí)和創(chuàng)造的主體。
一、建設(shè)理念和目標(biāo)
課堂教學(xué)是構(gòu)成整體教學(xué)活動(dòng)的基本單元，課程建設(shè)是教學(xué)改革的突破口，也是提高教育質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。[3]“問題驅(qū)動(dòng)+能力提升”的卓越課程改革，目的在于創(chuàng)新高校課程改革和建設(shè)理念，其突出特色是基于真實(shí)問題情境下的探索和求知過程，是從教學(xué)架構(gòu)、實(shí)施過程、考核體系等全方位解決實(shí)際問題的過程。[4]所謂“問題驅(qū)動(dòng)+能力提升”，就是促使學(xué)生不斷提出問題、解決問題，讓學(xué)生產(chǎn)生懸念般的學(xué)習(xí)期待和迫切的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，從而激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識。[5]江南大學(xué)卓越課程的建設(shè)宗旨，就是支撐和實(shí)踐國家人才培養(yǎng)的卓越計(jì)劃和課程本身的價(jià)值標(biāo)準(zhǔn)，通過不同的教學(xué)方式充分發(fā)揮學(xué)生的潛力，提升其學(xué)習(xí)期望，幫助其儲(chǔ)備基礎(chǔ)知識和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，使之成為能為社會(huì)做貢獻(xiàn)，博學(xué)而有責(zé)任心的現(xiàn)代人才。[6]自動(dòng)控制原理卓越課程以啟發(fā)性、主動(dòng)性、實(shí)踐性為原則，以追求高素質(zhì)、創(chuàng)新型和工程型人才為培養(yǎng)目標(biāo)。本課程能夠使學(xué)生掌握基礎(chǔ)知識、追蹤科技前沿，開發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，讓學(xué)生學(xué)會(huì)把課本、課堂的知識用于實(shí)踐和工程設(shè)計(jì)。[7] [8]以課內(nèi)、外結(jié)合，師生換位互動(dòng)和能力提升為驅(qū)動(dòng)力，以理論基礎(chǔ)、實(shí)際應(yīng)用為基本點(diǎn)，能使教學(xué)過程真正發(fā)揮引導(dǎo)和啟發(fā)作用，把被動(dòng)灌輸性學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)化為主動(dòng)探索性學(xué)習(xí)，以增強(qiáng)課程魅力，提高教學(xué)效果。
二、教學(xué)架構(gòu)
卓越課程教學(xué)要求精講多練，增加課外學(xué)習(xí)訓(xùn)練任務(wù)，為學(xué)生提供更多自主思考和探索的空間，營造開放、協(xié)作、自主的學(xué)習(xí)氛圍和批判性的學(xué)習(xí)環(huán)境。具體要求主要有幾個(gè)方面。一是采取30人左右的小班上課。二是成立卓越課程建設(shè)小組，負(fù)責(zé)研究和制定教學(xué)內(nèi)容的模塊化設(shè)計(jì)和課程管理，由教學(xué)經(jīng)驗(yàn)豐富的副教授及以上職稱教師擔(dān)任主講教師，每個(gè)班級配備優(yōu)秀研究生助教1名。三是教學(xué)過程由“教師精講+學(xué)生討論+基本實(shí)踐+課外實(shí)訓(xùn)+課外輔導(dǎo)”等5大模塊組成，且有明確的課時(shí)比例要求，即在課程計(jì)劃課時(shí)內(nèi)，學(xué)生討論：教師精講≥1∶2，課外訓(xùn)練：課堂精講≥2∶1，課外輔導(dǎo)：課堂精講≥1∶1。這樣下來，學(xué)生實(shí)際學(xué)習(xí)的時(shí)間將遠(yuǎn)超過計(jì)劃內(nèi)學(xué)時(shí)。
以自動(dòng)控制原理課程為例，該課程計(jì)劃內(nèi)72學(xué)時(shí)，其中理論講授64學(xué)時(shí)，基本實(shí)驗(yàn)8學(xué)時(shí)。[9] [10]其卓越課程的教學(xué)架構(gòu)，具體安排如圖1所示。
教師精講模塊：由主講教師對課程的重點(diǎn)和難點(diǎn)進(jìn)行精講，重在使學(xué)生掌握扎實(shí)的理論基礎(chǔ)。
學(xué)生討論模塊：以學(xué)生為主，實(shí)行分組討論（每組3～4人）。首先由教師布置任務(wù)，課下學(xué)生分組討論，提出問題、研究答案、制作課件。其次，在討論課上，由一組同學(xué)提出問題并解答，其他組同學(xué)質(zhì)疑，全班自由討論。最后由教師答疑解惑、點(diǎn)評歸納。
課外實(shí)訓(xùn)模塊：學(xué)生利用晚上時(shí)間在開放的實(shí)驗(yàn)室完成，一周兩次（3學(xué)時(shí) / 次）。在助教或教師的指導(dǎo)下，學(xué)生利用所學(xué)知識完成一些課外科技活動(dòng)，包括作業(yè)仿真驗(yàn)證、自主設(shè)計(jì)題目、大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目、各種競賽項(xiàng)目和其他自己感興趣的內(nèi)容和課題，進(jìn)行分析、研究、制作和調(diào)試。
課外輔導(dǎo)模塊：由助教或教師對每一位學(xué)生進(jìn)行面對面、有針對性的課外輔導(dǎo)，以幫助學(xué)生在提高學(xué)習(xí)能力的同時(shí)，擴(kuò)大知識面。
三、實(shí)施過程
卓越課程的實(shí)施過程如圖2所示。[11]首先，根據(jù)教學(xué)目標(biāo)要求對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，包括制定模塊化的教學(xué)大綱、教學(xué)任務(wù)書和教學(xué)日歷;其次，由師生共同完成課程的教學(xué)和學(xué)習(xí)任務(wù);最后，根據(jù)學(xué)生反饋、督導(dǎo)評價(jià)、綜合考核、后續(xù)課程反應(yīng)等情況對教學(xué)效果進(jìn)行評估，并對照目標(biāo)查找問題，對模塊設(shè)計(jì)和執(zhí)行過程不斷進(jìn)行修改和完善。
四、考核體系
卓越課程的考核，主要由課堂考核、實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)、作業(yè)答疑、期末考試等4種形式組成[12] [13]，以全面評價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)過程、對知識的掌握程度和運(yùn)用能力。每種形式的具體內(nèi)容、分值分配及責(zé)任人見表1所示。
表1 自動(dòng)控制原理卓越課程考核體系
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注：討論課表現(xiàn)和課外答疑實(shí)行5分制，根據(jù)學(xué)生參與度和回答問題的質(zhì)量即時(shí)打分。
五、實(shí)施成效
自動(dòng)控制原理卓越課程實(shí)施3年來，效果明顯，主要表現(xiàn)在以下3個(gè)方面。
1.學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性大大提高，自主學(xué)習(xí)和分析解決問題的能力明顯增強(qiáng)。圖3是對實(shí)行自動(dòng)控制原理卓越課程教學(xué)的兩個(gè)小班共62人進(jìn)行問卷調(diào)查的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，可見卓越課程效果明顯。
2.教師上課積極性明顯提高，對課堂設(shè)計(jì)和掌控能力顯著增強(qiáng)，教學(xué)團(tuán)隊(duì)的團(tuán)結(jié)協(xié)作能力和整體教學(xué)水平明顯提高。3年來課題組取得了豐碩的教學(xué)成果，主要有：獲得輕工業(yè)部優(yōu)秀教材二等獎(jiǎng)（2015年）、江蘇省教學(xué)成果一等獎(jiǎng)（2013年）、江蘇省精品教材獎(jiǎng)（2011年）、江南大學(xué)教學(xué)成果一等獎(jiǎng)（2011年）和二等獎(jiǎng)（2013年），3年共發(fā)表高質(zhì)量教學(xué)研究論文15篇。
3.經(jīng)3年的改革與建設(shè)，創(chuàng)建了一套動(dòng)靜交融，軟硬結(jié)合，豐富完善的課程資源，具體內(nèi)容見圖4。
六、結(jié)束語
自動(dòng)控制原理卓越課程的建設(shè)與實(shí)施，是高等學(xué)校教學(xué)模式的一種新嘗試和新體驗(yàn)。3年的實(shí)施效果顯示，卓越課程教學(xué)能使學(xué)生充分發(fā)揮自我，能大大激發(fā)和提高學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)和研究的興趣和能力，使學(xué)生懂得了學(xué)習(xí)什么和為什么學(xué)習(xí)的問題[14]，對后續(xù)課程的學(xué)習(xí)是一個(gè)極大的促進(jìn)。當(dāng)然，它需要學(xué)校和教師花大力氣做好充分的準(zhǔn)備，包括各環(huán)節(jié)的內(nèi)容設(shè)計(jì)和組織形式，以盡力展現(xiàn)課程的價(jià)值和魅力，為培養(yǎng)創(chuàng)新人才做出積極貢獻(xiàn)。
目前，隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”的發(fā)展，國內(nèi)外推崇的現(xiàn)代化教學(xué)模式比較多，典型的如視頻公開課、翻轉(zhuǎn)課堂、微課、慕課等，都取得了較好的效果，但這些現(xiàn)代模式的實(shí)施，取決于學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的意識和興趣。江南大學(xué)卓越課程的建設(shè)與實(shí)施，其核心就是以問題為驅(qū)動(dòng)，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)主動(dòng)性和創(chuàng)新意識與能力，使學(xué)生能夠真正“活”起來，為逐步向新型教學(xué)模式邁進(jìn)奠定了必要的基礎(chǔ)。
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關(guān)鍵詞：自動(dòng)控制技術(shù)；集中供熱；系統(tǒng)設(shè)計(jì)；設(shè)計(jì)原則；應(yīng)用
我國幅員遼闊，各地氣溫差異性較大，在冬季，我國的北方由于氣溫較低，都需要進(jìn)行采暖，采暖的能耗量較大，更加重了能源緊張的局面，在目前居民住宅的集中供熱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中采用自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能取得了較好的成效。伴隨著我國科技的不斷進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)發(fā)展，自動(dòng)控制技術(shù)被應(yīng)用在集中供熱節(jié)能方面，并且取得了一定的效果。但是，從最近幾年來我國自動(dòng)控制技術(shù)在集中供熱節(jié)能應(yīng)用的成果來看，尚不理想，存在一定的問題。就此，針對自動(dòng)控制技術(shù)在集中供熱節(jié)能方面的應(yīng)用提出了相關(guān)的建議。
1.換熱站自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則
為了能夠在保證供熱質(zhì)量的基礎(chǔ)上，降低經(jīng)濟(jì)成本降低水電消耗，提出了科學(xué)合理的自動(dòng)化控制系統(tǒng)。根據(jù)供熱系統(tǒng)的復(fù)雜程度和規(guī)模，采用高性價(jià)比的自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)備。利用熱網(wǎng)RTU系統(tǒng)的期間采用施耐德品牌的PLC。換熱站自動(dòng)系統(tǒng)因?yàn)楣嵝问胶蜋C(jī)組設(shè)備呈現(xiàn)出不同的方式，因此需要制定具有針對性的控制策略。在選擇控制系統(tǒng)和配套儀表的過程中，應(yīng)該從可靠性、簡單性、實(shí)用性、便于維護(hù)性進(jìn)行考慮。在進(jìn)行自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過程中，要充分考慮到整個(gè)系統(tǒng)的兼容性、開放性、穩(wěn)定性、通用性和可擴(kuò)展性。
2.換熱站自控系統(tǒng)的組成
我公司的供熱形式是通過換熱器針對集中供熱一次網(wǎng)和用戶二次網(wǎng)進(jìn)行熱能的交換，通過二次網(wǎng)絡(luò)將熱能傳輸給用戶。換熱站的RUT系統(tǒng)是通過PLC、現(xiàn)象儀表電器、通訊接口、人機(jī)接口觸屏等組合而成。通過流量、溫度、壓力等參數(shù)，將現(xiàn)場儀表傳感器轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的電流信號，變頻器將電機(jī)電流、轉(zhuǎn)速等信號送入到PLC當(dāng)中，通過PLC控制變頻器的啟停和調(diào)速。觸屏作為現(xiàn)象的人機(jī)接口，顯示換熱站的主要參數(shù)和設(shè)備狀態(tài)，并且現(xiàn)場的指令操作也可以通過觸屏的方式下達(dá)
3.換熱站供熱控制策略
當(dāng)熱水網(wǎng)絡(luò)在穩(wěn)定狀態(tài)下運(yùn)行過程中，在不考慮網(wǎng)管沿途損失的情況下，網(wǎng)路的供熱量應(yīng)該等同于供暖用戶用來采暖設(shè)備的散熱量，也應(yīng)該等于供暖用戶的熱負(fù)荷，被稱之為熱量平衡。
所謂的供暖熱用戶的熱負(fù)荷，是建筑物的體積供熱指標(biāo)與建筑物外部體積的積，再乘上室內(nèi)穩(wěn)定減去室外溫度。
供暖用戶采暖設(shè)備的散熱量指的是，散熱器的傳熱系數(shù)×散熱器的散熱面積×散熱器熱媒的平均溫度。
供熱量指的是，循環(huán)水流量×熱水的質(zhì)量比熱×供水溫度與回水溫度的差，除以3600等于1.163×循環(huán)水流量×供水溫度和回水溫度的差。
也就是說，供暖熱用戶的熱負(fù)荷，等于供暖用戶采暖設(shè)備的散熱量，等于供熱量。這是供熱調(diào)節(jié)理論根本，從以上內(nèi)容的的描述中能夠發(fā)現(xiàn)，系數(shù)建筑物的體積供熱指標(biāo)和建筑物的外部體積變化并不明顯。在這里我們將其作為常數(shù)。因此，當(dāng)我們將建筑物的室內(nèi)溫度控制到一定的時(shí)候，那么變量就只是室外溫度。簡單來說，室外溫度能夠在一定程度上影響到建筑物供暖熱負(fù)荷的唯一變化。因此，在換熱站自控系統(tǒng)中，室外溫度的變化是系統(tǒng)產(chǎn)生擾動(dòng)的決定性因素?？刂频闹饕康脑谟诘窒彝鉁囟茸兓斐傻臄_動(dòng)影響，達(dá)到維持系統(tǒng)平衡和穩(wěn)定的目的。
4.節(jié)能效果分析。
4.1.降低單位的熱能消耗
通過實(shí)施自動(dòng)控制防范，減小管網(wǎng)水力失調(diào)的程度，達(dá)到用戶系統(tǒng)熱能分布均勻的目的。從另外一個(gè)角度進(jìn)行分析，通過網(wǎng)流量調(diào)節(jié)閥開度分時(shí)自動(dòng)控制和換熱站水泵合理、及時(shí)的調(diào)節(jié)配合，避免人工調(diào)節(jié)在時(shí)間上的滯后性和對經(jīng)驗(yàn)的依賴性。
4.2.降低單位降耗
在針對換熱站進(jìn)行增設(shè)水泵變頻設(shè)備的過程中，要針對水泵電機(jī)頻率進(jìn)行自動(dòng)控制，通過改變電動(dòng)機(jī)電流和頻率，達(dá)到節(jié)能的效果。在進(jìn)行變頻的過程中，它的調(diào)節(jié)范圍較寬，并且能夠保持較高的效率，實(shí)現(xiàn)精度化運(yùn)行。它能夠有效的消除電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過程中的大電流，延長水泵的使用壽命。從另外一個(gè)角度進(jìn)行分析，在熱用戶用熱負(fù)荷較小的時(shí)候，能夠通過減小流量的策略降低水泵對能源的總體消耗。
例如，以一個(gè)20萬平方米供熱面積換電站為例子，在08年的時(shí)候換熱站水泵一共消耗電量為23.5萬度，也就是電消耗為1.85度每平方米供熱面積，在09年實(shí)施自動(dòng)控制方案之后，電消耗變成1.12度每平米供熱面積，20萬平方米的供熱面積總節(jié)電量為4.89萬度。如果按照1.1單價(jià)進(jìn)行計(jì)算，節(jié)省電費(fèi)總數(shù)為4.26萬元。這一數(shù)字意味著在使用自動(dòng)控制系統(tǒng)之后，我國的在一定程度上節(jié)約了電成本，在對于我國未來的發(fā)展具有積極影響。
4.3.降低人工成本
通過自動(dòng)控制設(shè)備的增加，改變了傳統(tǒng)換電站需要人員留守的現(xiàn)象，從而節(jié)省了這部門的費(fèi)用。因此，通過自控添加手段和變頻器的合理配置，能夠達(dá)到良好的節(jié)能效果。與此同時(shí)，對降低公司的資金成本具有一定的意義。
5.結(jié)語
綜上所述，為了能夠在保證供熱質(zhì)量的基礎(chǔ)上，降低經(jīng)濟(jì)成本降低水電消耗，應(yīng)科學(xué)合理的制定相應(yīng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)，在進(jìn)行控制系統(tǒng)和配套儀表選擇時(shí)應(yīng)從設(shè)備可靠性和設(shè)備簡單性以及設(shè)備實(shí)用性等幾個(gè)方面進(jìn)行考慮與分析。本論文著重針對自動(dòng)控制技術(shù)在集中供熱節(jié)能方面的應(yīng)用進(jìn)行了分析，并針對自動(dòng)化控制技術(shù)的原理、優(yōu)勢進(jìn)行了分述，認(rèn)為自動(dòng)化控制系統(tǒng)對降低供熱成本、提高供熱效率有積極影響。
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關(guān)鍵詞：全英文教學(xué)；自動(dòng)控制原理；教學(xué)方法
中圖分類號：G642.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）03-0219-02
自動(dòng)化技術(shù)在社會(huì)生產(chǎn)和生活中具有廣泛的應(yīng)用，自動(dòng)化專業(yè)教育具有巨大的市場需求?！蹲詣?dòng)控制原理》課程是自動(dòng)化專業(yè)的主干課程之一，并且此課程是后續(xù)自動(dòng)化專業(yè)課程的基礎(chǔ)。該課程傳授反饋控制系統(tǒng)的最基本概念以及反饋控制系統(tǒng)分析設(shè)計(jì)最基礎(chǔ)的思路方法，是自控專業(yè)學(xué)生能力培養(yǎng)的基石。隨著經(jīng)濟(jì)全球化和中國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，外企在中國投資和中國企業(yè)走向國際已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)。這種現(xiàn)狀使得高科技人力資源在不同國家流動(dòng)的趨勢越來越強(qiáng)。中國大學(xué)留學(xué)生數(shù)目以及中國高校畢業(yè)生使用英語在外企和國外工作的數(shù)目呈不斷上升趨勢，中國大學(xué)與英語國家的校級交流也越來越多，這些變化都使得中國大學(xué)教育對全英文專業(yè)課程教學(xué)的需求越來越大[1-3]。全英文《自動(dòng)控制原理》課程就是為了適應(yīng)這種教育國際化的形式而設(shè)置的。目前中國大學(xué)教育處于走向國際化的初步階段，探索并交流適應(yīng)現(xiàn)階段形式的全英文課程教學(xué)方法提高全英文教學(xué)質(zhì)量是非常必要的。
一、課程特點(diǎn)與教學(xué)對象分析
《自動(dòng)控制原理》課程是一門理論性非常強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，面向電類專業(yè)中國本土學(xué)生和留學(xué)生開設(shè)。該課程對學(xué)生的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識要求比較高，課程用全英文開設(shè)，還需要學(xué)生具有較強(qiáng)的英文聽力和閱讀理解力，作業(yè)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告等需要學(xué)生有較強(qiáng)的英語書面表達(dá)能力。該課程設(shè)有實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，在有留學(xué)生參與的實(shí)驗(yàn)小組進(jìn)行系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)的團(tuán)隊(duì)工作，不僅需要學(xué)生有較強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)操作能力還需要學(xué)生具有良好的專業(yè)英語口頭溝通能力?！蹲詣?dòng)控制原理》課程是自控專業(yè)的基礎(chǔ)課程，在大學(xué)三年級上半年開設(shè)，是其他自控專業(yè)課的基礎(chǔ)，只有很好地理解和掌握控制原理的基礎(chǔ)知識，才能繼續(xù)學(xué)習(xí)好后續(xù)的其他專業(yè)課。目前我校留學(xué)生人數(shù)雖然呈上升趨勢但絕對數(shù)量還不是很多，全英文教學(xué)班一般由本土學(xué)生和來自非洲、歐洲、美國、亞洲等不同地區(qū)的留學(xué)生組成。由于學(xué)生們的背景不同，學(xué)生的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、英語程度、接受能力、思維習(xí)慣和特點(diǎn)都具有一定的差異。一般來講，本土學(xué)生的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)較好一些，英語閱讀能力較強(qiáng)，但因生活環(huán)境為中文，英語聽力理解能力相對閱讀能力弱一些；對于母語不是英語的留學(xué)生，因其有限的英語程度，在課程學(xué)習(xí)和交流中具有一定困難。從已開設(shè)的英文課來看，一般留學(xué)生的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)相對中國學(xué)生弱一些。對來自不同背景學(xué)生進(jìn)行自控原理的教學(xué)，如何因材施教，具有一定的挑戰(zhàn)性。
二、教學(xué)組織與方法
面向不同背景的學(xué)生來源開展《自動(dòng)控制原理》的全英文教學(xué)，要保證提高教學(xué)質(zhì)量，必須從師資配備、教學(xué)對象認(rèn)識、教學(xué)組織、教材選擇、教輔資料與軟件工具選擇、實(shí)驗(yàn)安排等方面全方位地合理安排。全英文教學(xué)應(yīng)該從教學(xué)對象背景的需求出發(fā)，在注重知識傳授、能力培養(yǎng)的同時(shí)，要特別注意教學(xué)交流質(zhì)量的提高，以達(dá)到知識傳授、能力培養(yǎng)的目的。
1.教學(xué)團(tuán)隊(duì)的素質(zhì)。自控原理的全英文教學(xué)，涉及數(shù)學(xué)及專業(yè)知識的傳授、使用英語的溝通，在教學(xué)對象來源差異較大的情況下，對教學(xué)團(tuán)隊(duì)的素質(zhì)要求比較高。（1）教師英語能力基礎(chǔ)及保持：全英文授課的教師，一般應(yīng)具較強(qiáng)的責(zé)任心，具有較好的英語口語表達(dá)能力。盡管有些老師有海外學(xué)習(xí)經(jīng)歷，全英文任課老師由于一般工作在中文語境中，也要注意英語聽說能力的保持。（2）專業(yè)知識及其應(yīng)用能力：《自動(dòng)控制原理》課程是一門比較傳統(tǒng)和基礎(chǔ)的課程，任課老師一般都學(xué)習(xí)過此門課程。因此老師對相應(yīng)的知識點(diǎn)都比較熟悉，但對于課程知識的應(yīng)用還需予以加強(qiáng)。教師應(yīng)該有課程相關(guān)的比較全面系統(tǒng)的知識背景，不僅可以講述課程的知識點(diǎn)，也能夠講述知識點(diǎn)之間的相互聯(lián)系以及知識點(diǎn)的應(yīng)用環(huán)境、應(yīng)用方法及應(yīng)用工具，使學(xué)生不僅獲得課程的知識點(diǎn)，還獲得關(guān)于知識應(yīng)用方面的技巧。（3）面向教學(xué)對象的教學(xué)方法：課程教學(xué)的效果取決于課程教學(xué)的方法。一般教學(xué)方法由理論學(xué)習(xí)和課堂經(jīng)驗(yàn)積累兩種途徑獲得。教學(xué)方法沒有絕對的好與不好，關(guān)鍵的是教學(xué)方法要適用于教學(xué)對象。因此除了一般教學(xué)方法的掌握，教師還要在教學(xué)實(shí)踐中注意收集學(xué)生對教學(xué)的反饋意見，不斷積累總結(jié)教學(xué)方法及其適用對象。（4）教師的組織與溝通能力：主講教師是課程的負(fù)責(zé)人，全面負(fù)責(zé)助教、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)老師和學(xué)生之間的工作安排和溝通。教師應(yīng)該在第一節(jié)課收集所有學(xué)生的聯(lián)系信息，包括留學(xué)生的國籍，并向?qū)W生公布課程助教、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)老師的聯(lián)系方式，保證課程參與者的雙向溝通。
2.課程教材與輔助材料：（1）課程教材的選擇要考慮到教學(xué)對象，選擇難易適中的教材。在本課程的實(shí)踐中，為了滿足不同層次學(xué)生的需要，為學(xué)生推薦了一組具有不同特點(diǎn)的教學(xué)參考書。在參考書中有相對比較深的教材滿足專業(yè)和英語基礎(chǔ)比較好、好奇心上進(jìn)心比較強(qiáng)的學(xué)生；也有參考書比較深入淺出，易于理解，滿足基礎(chǔ)相對弱的同學(xué)?？紤]到中國本土學(xué)生將來也有可能在中國企業(yè)工作，本課程推薦了具有中文翻譯版的英文原版經(jīng)典教材，便于學(xué)生能在課后了解專業(yè)詞匯的中文表達(dá)，也幫助英文程度差但具有一定中文語言能力的學(xué)生對課程的理解。另外本課程為學(xué)生提供控制原理主要貢獻(xiàn)者的生平介紹，幫助學(xué)生理解一些控制原理產(chǎn)生的背景，讓學(xué)生們學(xué)習(xí)該領(lǐng)域大師的創(chuàng)新精神。（2）教學(xué)輔助資料與工具的提供可以幫助學(xué)生理解復(fù)習(xí)課堂教學(xué)的內(nèi)容。本課程為學(xué)生提供中英文對照專業(yè)詞匯，幫助學(xué)生對課程的理解和掌握，并能使用英文專業(yè)詞匯進(jìn)行作業(yè)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告的表達(dá)。自控原理是一門對數(shù)學(xué)要求比較高的課程，可以把一些課程常用的數(shù)學(xué)公式表，如拉普拉斯變換表等，作為輔助材料提供給學(xué)生。本課程還在課程網(wǎng)頁上提供全部課程的英文錄像，如果學(xué)生在上課時(shí)沒有完全消化，可以在課后自己觀看相關(guān)課程錄像，理解和消化上課的內(nèi)容。
3.課堂教學(xué)方法。課堂教學(xué)是課程知識傳授的主要環(huán)節(jié)，直接影響到最后的教學(xué)效果。教師在英文課堂教學(xué)中，要注重以下環(huán)節(jié)：（1）任課老師的課堂表達(dá)：教師上課應(yīng)注意循序漸進(jìn)，深入淺出，板書要整潔明了。語言采用簡單明了、易于理解的句型?？紤]到班級里有英語聽力不太好的學(xué)生，上課語速要適中，并配有相應(yīng)的關(guān)鍵字板書或多媒體演示稿，以補(bǔ)充學(xué)生由于聽力原因造成的信息損失。發(fā)放多媒體演示稿關(guān)鍵部分的紙質(zhì)打印件，方便學(xué)生做課堂筆記。教師上課應(yīng)該基礎(chǔ)部分簡單清晰、教學(xué)內(nèi)容應(yīng)有擴(kuò)展性，同時(shí)注重介紹知識的應(yīng)用環(huán)境，既要照顧到基礎(chǔ)較差的學(xué)生，也應(yīng)滿足綜合能力強(qiáng)的學(xué)生的需求。（2）課堂教學(xué)的互動(dòng)與反饋：由于該課程理論性強(qiáng)，對數(shù)學(xué)基礎(chǔ)要求高，大部分學(xué)生使用第二語言第一次接觸新的概念，如果沒有進(jìn)行足夠時(shí)間的預(yù)習(xí)很難在課堂上使用英語主動(dòng)提出問題。而電類專業(yè)的學(xué)生學(xué)習(xí)任務(wù)比較繁重，一般沒有時(shí)間做足夠的預(yù)習(xí)。教師可以圍繞課程內(nèi)容，設(shè)計(jì)課堂討論題目，采用分組課堂練習(xí)的形式，一般為二到三人一組，學(xué)生可以互相討論，加強(qiáng)對所學(xué)概念方法的理解，教師在學(xué)生練習(xí)時(shí)，巡回檢查，期間學(xué)生可以向老師詢問不懂之處。這種形式的全英文互動(dòng)，既減少了學(xué)生的表達(dá)壓力，又能達(dá)到互動(dòng)反饋教學(xué)效果的作用，非常受學(xué)生歡迎，教師也能及時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)生難于理解的知識點(diǎn)。
4.課程實(shí)驗(yàn)。課程實(shí)驗(yàn)是課程教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)可以加深對課堂知識的理解，并掌握理論知識的應(yīng)用方法。為保證實(shí)驗(yàn)質(zhì)量，首先要向?qū)W生提供清晰的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，在實(shí)驗(yàn)分組時(shí)應(yīng)避免將留學(xué)生分在一組，而是將中國本土學(xué)生與外國學(xué)生搭配開來，加強(qiáng)留學(xué)生與中國學(xué)生相互交流學(xué)習(xí)，幫助留學(xué)生融入本土學(xué)習(xí)環(huán)境，克服由于外國學(xué)生對環(huán)境的不熟悉造成的工作障礙，順利完成課程實(shí)驗(yàn)任務(wù)。實(shí)驗(yàn)報(bào)告也是課程實(shí)驗(yàn)的重要組成部分，要求學(xué)生對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效處理，對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象運(yùn)用課程理論知識進(jìn)行詳細(xì)分析、解釋。
5.課程學(xué)習(xí)質(zhì)量的監(jiān)控與評估。學(xué)生課程學(xué)習(xí)質(zhì)量的監(jiān)控分課堂學(xué)習(xí)評估、課程階段學(xué)習(xí)評估和課程學(xué)體評估。課堂學(xué)習(xí)評估主要通過課堂練習(xí)來進(jìn)行。教師通過學(xué)生課堂練習(xí)的情況，評估學(xué)生課堂學(xué)習(xí)的質(zhì)量，改善課堂教學(xué)效果。課程階段學(xué)習(xí)評估主要通過階段小測驗(yàn)來進(jìn)行，通過階段小測驗(yàn)可以測試學(xué)生對一個(gè)階段所學(xué)知識的綜合運(yùn)用能力。課程學(xué)體評估包括學(xué)生的課堂表現(xiàn)、作業(yè)情況、小測驗(yàn)情況以及實(shí)驗(yàn)情況和期末考試，是學(xué)生整個(gè)課程學(xué)習(xí)過程的綜合評估。期末考試內(nèi)容應(yīng)該含概課程基礎(chǔ)知識、課程知識靈活應(yīng)用和課程知識綜合運(yùn)用等層次，以測試不同層次學(xué)生掌握課程知識的情況。
現(xiàn)階段全英文專業(yè)課程教學(xué)在中國大學(xué)尚屬于初步發(fā)展階段，本文主要討論全英文自控原理課程的教學(xué)特點(diǎn)與方法。論文分析了全英文課程班的學(xué)生組成和特點(diǎn)，闡述了自控原理全英文課程的教學(xué)質(zhì)量保證的關(guān)鍵措施及經(jīng)驗(yàn)，為中國大學(xué)全英文專業(yè)課程的發(fā)展提供參考。
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關(guān)鍵詞：電工電子基礎(chǔ)課程；教學(xué)改革；實(shí)踐創(chuàng)新能力
電工電子基礎(chǔ)課程是高等學(xué)校電類專業(yè)的通用基礎(chǔ)和專業(yè)核心課程，其顯著特點(diǎn)是量大面廣，教學(xué)內(nèi)容幾乎涉及電氣電子信息學(xué)科的各個(gè)領(lǐng)域，在培養(yǎng)學(xué)生的工程意識、實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神等方面具有十分重要的作用。近年來，南京航空航天大學(xué)以培養(yǎng)航空、航天、民航（以下簡稱“三航”）領(lǐng)域的未來開拓者為目標(biāo)，以提升學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力為核心，結(jié)合國家級電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心建設(shè)項(xiàng)目的實(shí)施，整合優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源，持續(xù)深化電工電子教學(xué)改革，形成了具有南航特色的電氣電子信息人才培養(yǎng)模式，人才培養(yǎng)質(zhì)量進(jìn)一步提高。
一、注重基礎(chǔ)與強(qiáng)化能力并重，構(gòu)建綜合性、一體化的電工電子基礎(chǔ)課程體系
進(jìn)入21世紀(jì)以來，國家和社會(huì)對高素質(zhì)、創(chuàng)新型工程技術(shù)人才的需求越來越強(qiáng)烈，更新教育教學(xué)理念、創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式是時(shí)代對高等學(xué)校的客觀要求，構(gòu)建科學(xué)合理的課程體系是最基礎(chǔ)、最核心的任務(wù)。當(dāng)前，電工電子基礎(chǔ)課程體系建設(shè)必須遵循兩個(gè)基本原則：一是適應(yīng)性原則，即課程體系必須適應(yīng)國家經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展對創(chuàng)新人才的素質(zhì)要求，厚基礎(chǔ)、強(qiáng)能力、重創(chuàng)新，促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展，提高他們的綜合素質(zhì)和社會(huì)適應(yīng)性。二是針對性原則，即課程體系必須根據(jù)不同層次、不同類型高校的人才培養(yǎng)目標(biāo)，依托學(xué)校的辦學(xué)特色和優(yōu)勢，促進(jìn)個(gè)性化人才培養(yǎng)特色的形成，提高人才培養(yǎng)的針對性。據(jù)此，我們做了兩個(gè)方面的工作：
（1）拓寬知識面向，凸顯“三航”特色，構(gòu)建綜合性的電工電子基礎(chǔ)理論課程體系。電工電子基礎(chǔ)課程是電氣電子信息類學(xué)科的共同基礎(chǔ)和公共平臺，不論是電子信息，還是電氣自動(dòng)化，都基于這個(gè)公共平臺組織教學(xué)。同時(shí)，航空、航天和民航都是以自動(dòng)控制為核心，機(jī)、電高度綜合的學(xué)科領(lǐng)域，具有系統(tǒng)化、數(shù)字化、信息化、智能化等特點(diǎn)。因此，為適應(yīng)航空航天器在系統(tǒng)分析、設(shè)計(jì)、綜合等方面對人才知識體系和能力結(jié)構(gòu)的要求，我們依托電氣、電子、控制、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、儀器儀表工程等學(xué)科，參照世界一流大學(xué)相關(guān)學(xué)科的課程設(shè)置，在傳統(tǒng)課程體系的基礎(chǔ)上引入“自動(dòng)控制原理”、“現(xiàn)代控制理論”和“運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)”等“控制”類課程，形成了涵蓋“路”、“場”、“信號”、“控制”和“計(jì)算機(jī)”五大知識模塊，基礎(chǔ)厚、口徑寬、多學(xué)科交叉、強(qiáng)弱電結(jié)合的綜合性電工電子基礎(chǔ)理論課程體系，為夯實(shí)學(xué)生的理論基礎(chǔ)、提高綜合素質(zhì)創(chuàng)造了有利條件。
（2）整合實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，強(qiáng)化能力培養(yǎng)，構(gòu)建一體化的電工電子基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程體系。多年來，傳統(tǒng)的電工電子實(shí)驗(yàn)課程雖然大多已經(jīng)獨(dú)立設(shè)課，但過分強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)課程所在學(xué)科體系的系統(tǒng)性和完備性，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與理論課程嚴(yán)格對應(yīng)，將實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目束縛在課程知識體系之內(nèi)，容易造成實(shí)驗(yàn)課程之間的相互隔離、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的重疊和教學(xué)時(shí)數(shù)的膨脹，不僅影響實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，而且難以開展跨課程、綜合性的創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)，制約學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。因此，我們打破實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)科本位桎梏，整合實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)課程的整體性，將“電路實(shí)驗(yàn)”、“數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)”、“模擬電路實(shí)驗(yàn)”、“在系統(tǒng)編程技術(shù)”和“電子工藝實(shí)踐”等課程，融合成為一門分階段實(shí)施、跨多門電工電子基礎(chǔ)理論課程的“電工電子實(shí)驗(yàn)課程”。主要包括電工電子實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)（18學(xué)時(shí)）、數(shù)字電路與系統(tǒng)設(shè)計(jì)（24學(xué)時(shí)）、模擬電路與系統(tǒng)設(shè)計(jì)（24學(xué)時(shí)）、電子電路綜合課程設(shè)計(jì)（36學(xué)時(shí)）等系列實(shí)驗(yàn)?zāi)K。新的實(shí)驗(yàn)課程體系各實(shí)驗(yàn)?zāi)K之間相互銜接、逐層深入，最后通過“綜合課程設(shè)計(jì)”對全部實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行系統(tǒng)集成與綜合實(shí)踐訓(xùn)練，使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行大量跨課程的一體化的研究創(chuàng)新實(shí)踐活動(dòng)成為現(xiàn)實(shí)。
二、知行統(tǒng)一、學(xué)思結(jié)合，創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)模式
長期以來，電工電子基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)沿用傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，教學(xué)內(nèi)容和方法單一。從實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容來看，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目大都屬于基礎(chǔ)驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)型和研究型實(shí)驗(yàn)偏少，具有工程背景或?qū)嶋H應(yīng)用價(jià)值的綜合型實(shí)驗(yàn)更少，學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)過程中基本上是按照規(guī)定的步驟操作，難以激發(fā)學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性，影響學(xué)生獨(dú)立思考問題能力的培養(yǎng)。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法上，大多采用老師板書，示范講授為主，學(xué)生自主參與、自行設(shè)計(jì)的機(jī)會(huì)較少，不利于學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
為此，我們遵循知行統(tǒng)一、學(xué)思結(jié)合的育人原則，堅(jiān)持以提高學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力為核心，重構(gòu)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容體系，改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，完善學(xué)生課外科技創(chuàng)新體系，積極推進(jìn)實(shí)踐教學(xué)模式創(chuàng)新。
（1）重構(gòu)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容體系，從“以驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)為主”向“以研究創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)為主”轉(zhuǎn)變。精心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，在優(yōu)選基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、減少低水平重復(fù)的同時(shí)，強(qiáng)調(diào)知識的綜合應(yīng)用，依托教師的科研項(xiàng)目，增加跨課程的綜合型、設(shè)計(jì)型項(xiàng)目的比重，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的典型性、應(yīng)用性和研究性，形成了“四層次（驗(yàn)證型、設(shè)計(jì)型、綜合型、創(chuàng)新型）遞進(jìn)、多模塊（必做模塊、選做模塊和拓展模塊）菜單式”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容體系，有步驟地、系統(tǒng)地提高學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力。該體系有利于學(xué)生根據(jù)興趣、特長選擇適合自己的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和模塊，滿足了不同學(xué)生的實(shí)踐能力培養(yǎng)和創(chuàng)新研究需要，為學(xué)生提供了自由發(fā)展的空間。
（2）改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，從“以教師為中心”向“以學(xué)生為中心”的轉(zhuǎn)變。本著“以學(xué)生發(fā)展為本”的理念，實(shí)施以學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)、強(qiáng)調(diào)學(xué)生“三動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，即學(xué)生自己動(dòng)手、自己動(dòng)腦、主動(dòng)學(xué)習(xí)。針對每一個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)K，教師重點(diǎn)講解實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?nèi)容與要求，注重啟發(fā)式、討論式、引導(dǎo)式等多種教學(xué)方法的有機(jī)運(yùn)用，倡導(dǎo)學(xué)生多動(dòng)腦、勤思考、勤提問，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識自主解決實(shí)驗(yàn)中的問題，而整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程則由學(xué)生獨(dú)立自主地完成，學(xué)生必須自己查找資料，自己制訂實(shí)驗(yàn)方案、設(shè)計(jì)電路、選擇、安裝和調(diào)試儀表、測量和分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，真正實(shí)現(xiàn)從“以教師為中心”到“以學(xué)生為中心”的轉(zhuǎn)變，從而開拓學(xué)生思維的深度與廣度，培養(yǎng)學(xué)生善于思考、主動(dòng)解決問題的能力。同時(shí)，高度重視現(xiàn)代教育技術(shù)的運(yùn)用，注重將多媒體教學(xué)與網(wǎng)絡(luò)化輔助教學(xué)、實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn)與網(wǎng)絡(luò)化虛擬仿真實(shí)驗(yàn)相結(jié)合、紙質(zhì)教材與CAI課件相結(jié)合，用多樣化的教學(xué)手段賦予學(xué)生更大的學(xué)習(xí)自主性，充分調(diào)動(dòng)了他們的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性。
（3）完善學(xué)生課外科技創(chuàng)新體系，將創(chuàng)新實(shí)踐由課內(nèi)延伸到課外。學(xué)校整合全校資源，建成了智能控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室、嵌入式系統(tǒng)開發(fā)實(shí)驗(yàn)室等6個(gè)集綜合性、先進(jìn)性、開放性為一體大的學(xué)生電類創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室。學(xué)校為實(shí)驗(yàn)室配備科技創(chuàng)新指導(dǎo)教師，實(shí)驗(yàn)室的日常運(yùn)行全部由學(xué)生自主管理，向?qū)W生全天開放。依托這些科技創(chuàng)新平臺，我們以“挑戰(zhàn)杯”全國大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽和全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽為龍頭，以國家、省、校、學(xué)院四級大學(xué)生科技創(chuàng)新項(xiàng)目及教師科研項(xiàng)目為載體，鼓勵(lì)學(xué)生積極開展參與科技創(chuàng)新沙龍、科技節(jié)等各類豐富多彩的課外科技創(chuàng)新活動(dòng)，努力打造系列化、特色化、品牌化的課外科技創(chuàng)新體系。多角度、多層面、大范圍資助學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐，讓學(xué)生享受到參與科技創(chuàng)新的愉悅，在愉悅的參與中培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識。
三、堅(jiān)持問題導(dǎo)向，引導(dǎo)自主探索，積極推進(jìn)研究性教學(xué)
研究性教學(xué)是以研究解決問題為主線，以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)性和積極性為前提，以培養(yǎng)學(xué)生的探究意識和研究能力為目的的教學(xué)模式。它一般由五個(gè)基本環(huán)節(jié)有機(jī)組合而成：“設(shè)趣與展演”、“指要與自學(xué)”、“精講與答疑”、“研討與回顧”及“訓(xùn)練與總結(jié)”。其中，“設(shè)趣與展演”是引導(dǎo)激發(fā)學(xué)生善學(xué)、樂學(xué)、會(huì)學(xué)的前提；“指要與自學(xué)”是幫助學(xué)生自主、自為、探究的關(guān)鍵環(huán)節(jié)；“精講與答疑”是傳道、授業(yè)、解惑的主要途徑；“研討與回顧”是夯實(shí)與深化知識的重要保障；“訓(xùn)練與總結(jié)”是知識提升與轉(zhuǎn)化為能力的實(shí)踐檢驗(yàn)。這五個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)相對獨(dú)立、互相依存，形成了一個(gè)有機(jī)整體，層層深入、環(huán)環(huán)緊扣，體現(xiàn)了以問題為導(dǎo)向、以引導(dǎo)學(xué)生自主探索為重點(diǎn)的現(xiàn)代教學(xué)理念。從2006年開始，我們以強(qiáng)化“國家級電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心”的內(nèi)涵建設(shè)為契機(jī)，以學(xué)生的自主性、探索性學(xué)習(xí)為基礎(chǔ)，在“電子線路”、“電路理論基礎(chǔ)”、“自動(dòng)控制原理”等電工電子基礎(chǔ)理論課程推行研究性教學(xué)，深受學(xué)生歡迎。比如，在“電子線路”課程的研究性教學(xué)中，我們將“電子線路”理論教學(xué)內(nèi)容劃分為半導(dǎo)體器件及模性、二極管應(yīng)用電路、集成放大器、電路的頻率響應(yīng)、信號運(yùn)算及處理電路、波形的產(chǎn)生與變換電路、電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)自動(dòng)化等13個(gè)專題及若干子專題，針對這些專題進(jìn)行 “五環(huán)節(jié)”教學(xué)。下面以“集成放大器”專題下的子專題“差分放大器”的教學(xué)為例加以說明：在“設(shè)趣與展演”階段，首先簡要介紹集成工藝的特點(diǎn)，如大電容不宜集成、直接耦合易集成等，引導(dǎo)學(xué)生得出集成放大器應(yīng)采用直接耦合，然后通過PSPICE等仿真軟件演示直接耦合放大器在環(huán)境溫度變化時(shí)存在溫漂現(xiàn)象，從而引出集成放大器如何克服溫漂的問題。在“指要與自學(xué)”階段，提示學(xué)生思考克服溫漂的可能方法，結(jié)合集成工藝的特點(diǎn)找出可行方案——差分放大器，然后指導(dǎo)學(xué)生從提高共模抑制比的角度出發(fā)，逐步完成由“基本差放”到“長尾差放”最終到“恒流差放”的差分放大器的改進(jìn)和完善過程。在“精講與答疑”階段，對差分放大器的特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)和主要技術(shù)指標(biāo)計(jì)算等重點(diǎn)、難點(diǎn)及關(guān)鍵之處，或?qū)W生自學(xué)中存在的其他共性的問題進(jìn)行精講與答疑。在“研討與回顧”階段，分組討論差分放大器的特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)和主要技術(shù)指標(biāo)的計(jì)算方法，讓同學(xué)們競相發(fā)言、表達(dá)觀點(diǎn)，形成共識，并可利用PSPICE等仿真軟件對“基本差放”、“長尾差放”和“恒流差放”進(jìn)行仿真比較，引導(dǎo)學(xué)生系統(tǒng)回顧有關(guān)差分放大器的教學(xué)內(nèi)容，幫助學(xué)生梳理知識體系。在“訓(xùn)練與總結(jié)”階段，進(jìn)行差分放大器的分析計(jì)算和差分放大器的設(shè)計(jì)調(diào)試訓(xùn)練，前者就是通常的習(xí)題訓(xùn)練，后者在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，在此基礎(chǔ)上，學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，對有關(guān)差分放大器的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)，也可以撰寫課程研究論文。
研究性教學(xué)極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，促進(jìn)了研究能力和創(chuàng)新精神的提高。我們對近三屆全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽獲獎(jiǎng)學(xué)生的調(diào)查結(jié)果表明，92%的學(xué)生認(rèn)為研究性教學(xué)中的探索過程訓(xùn)練及課程研究論文的寫作訓(xùn)練，讓他們受益最大，對他們高質(zhì)量完成競賽作品起到了非常關(guān)鍵的作用。
四、面向過程，突出創(chuàng)新，實(shí)施多元化的學(xué)生考評體系
學(xué)生學(xué)習(xí)效果的考評是人才培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)，考評方法直接影響教學(xué)效果。傳統(tǒng)的終結(jié)性考評方式，主要是依據(jù)一張?jiān)嚲砘蛞环輰?shí)驗(yàn)報(bào)告來評定學(xué)生的學(xué)業(yè)成績，直接導(dǎo)致學(xué)生格外關(guān)注考評結(jié)果，忽視學(xué)習(xí)過程，抑制了學(xué)生自主學(xué)習(xí)、自由探索的積極性，不利于實(shí)踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。因此，我們把學(xué)生考評體系建設(shè)作為深化電工電子基礎(chǔ)課程教學(xué)改革的重要內(nèi)容，按照“面向教學(xué)過程，重平時(shí)表現(xiàn)，重實(shí)踐能力，重創(chuàng)新思維”的原則，建立和實(shí)施總結(jié)性考試與過程性考查相結(jié)合的多元化考評體系。根據(jù)理論課程的目標(biāo)要求，我們主要采用“隨堂測試+課程研究論文”的方式，全面評價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。具體做法是：在課堂教學(xué)中，強(qiáng)化診斷性的過程考核，每完成一個(gè)知識點(diǎn)的教學(xué)任務(wù)，隨即進(jìn)行隨堂測試，及時(shí)了解和反饋學(xué)生對已講授知識的理解和掌握情況，并據(jù)此及時(shí)調(diào)整教學(xué)進(jìn)程，使得教師的教與學(xué)生的學(xué)同步、協(xié)調(diào)。同時(shí)，在課程學(xué)習(xí)結(jié)束后，學(xué)生需要撰寫相應(yīng)的課程研究論文，并將其納入學(xué)習(xí)效果評價(jià)之中。在課程總評成績中，隨堂測試成績和課程考試成績占70%，課程研究論文占30%，對于少量創(chuàng)新性強(qiáng)、具有較高研究水平的論文，其占比最高可以達(dá)到50%。
針對實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)形式多樣、過程復(fù)雜的特點(diǎn)，我們采用“平時(shí)成績+實(shí)驗(yàn)操作考核+實(shí)驗(yàn)報(bào)告”的形式，把實(shí)驗(yàn)過程的各個(gè)環(huán)節(jié)均納入考評要素中，從實(shí)驗(yàn)態(tài)度、能力、結(jié)果幾個(gè)方面進(jìn)行學(xué)習(xí)效果的綜合評定。在教學(xué)過程中，教師通過觀察，了解每位學(xué)生的實(shí)驗(yàn)態(tài)度及動(dòng)手能力；通過提問和討論，了解學(xué)生對理論和實(shí)驗(yàn)的掌握程度；通過實(shí)驗(yàn)報(bào)告，了解學(xué)生分析和處理實(shí)驗(yàn)結(jié)果的水平。在實(shí)驗(yàn)成績中，實(shí)驗(yàn)操作占60%，課堂討論和提問占15%，預(yù)習(xí)報(bào)告占10%，實(shí)驗(yàn)報(bào)告僅占15%。實(shí)踐表明，這種考評形式突出強(qiáng)調(diào)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過程性，有利于引導(dǎo)學(xué)生做好、做透、做精每一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，可以有效地提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。
這些改革探索在我校已實(shí)施了5年，涉及8個(gè)學(xué)院39個(gè)專業(yè)，每年受益學(xué)生超過7000名。實(shí)踐表明，學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力得到顯著提升，產(chǎn)生了一批創(chuàng)新實(shí)踐成果。近五年來，學(xué)生在教師指導(dǎo)下申報(bào)立項(xiàng)并完成國家級大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐項(xiàng)目82項(xiàng)、江蘇省大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐項(xiàng)目42項(xiàng)、校級大學(xué)生科技創(chuàng)新基金項(xiàng)目211項(xiàng)。在國內(nèi)外學(xué)術(shù)會(huì)議和學(xué)術(shù)刊物上100余篇，在ACM/ICPC國際大學(xué)生程序設(shè)計(jì)大賽、“Imagine Cup”微軟全球?qū)W生創(chuàng)意大賽、“挑戰(zhàn)杯”全國大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽、全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽等國內(nèi)外重要學(xué)科競賽中獲獎(jiǎng)66項(xiàng)。
教學(xué)目標(biāo) 以往的教材都注重對電機(jī)的理論分析。而本課程教學(xué)則會(huì)從學(xué)校實(shí)際出發(fā)，以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為宗旨，著重從應(yīng)用角度出發(fā)，分析直流電機(jī)、變壓器、異步電機(jī)和微特電機(jī)等的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、電磁關(guān)系和運(yùn)行特性，重點(diǎn)掌握各種電機(jī)的外特性，為掌握本專業(yè)和學(xué)習(xí)后續(xù)課程打下基礎(chǔ)。
在專業(yè)課程體系中的定位 《電機(jī)應(yīng)用技術(shù)》是浙江大學(xué)城市學(xué)院自動(dòng)化專業(yè)的專業(yè)方向課程，該課程的學(xué)習(xí)將為后續(xù)《電氣控制與PLC應(yīng)用》《交直流調(diào)速技術(shù)》和畢業(yè)設(shè)計(jì)等課程環(huán)節(jié)建立必要的基礎(chǔ)，是自動(dòng)化專業(yè)承上啟下的重要專業(yè)課程。
在專業(yè)能力培養(yǎng)中的定位 該課程定位于讓學(xué)生樹立以交直流電機(jī)為控制對象的完整的自動(dòng)控制系統(tǒng)的概念，結(jié)合已學(xué)過的電路原理、數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)、模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)、單片機(jī)、電力電子技術(shù)等課程，搭建以電機(jī)為控制對象的閉環(huán)控制系統(tǒng)，并完成對電機(jī)性能的調(diào)試和控制。
與核心課程群中其他課程在知識體系與能力培養(yǎng)上的整體設(shè)計(jì) 《電機(jī)應(yīng)用技術(shù)》與自動(dòng)化專業(yè)的其他核心課程之間的關(guān)系，如下圖所示。在一個(gè)完整的閉環(huán)控制系統(tǒng)中，《計(jì)算機(jī)控制》《單片機(jī)》《PLC》是控制手段，《電力電子技術(shù)》《數(shù)電》《模電》提供電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路，《電機(jī)應(yīng)用技術(shù)》構(gòu)成系統(tǒng)的控制對象，《運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)》和《控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)》提供系統(tǒng)的理論概念和分析方法，《自動(dòng)控制理論》《系統(tǒng)建模與仿真》《智能控制》偏重原理性地介紹和理論的分析，主要定位培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)概念和理論分析能力。
基礎(chǔ)知識要求 要求掌握直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)和基本工作原理、直流電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)、變壓器基本工作原理和變壓器組別判斷、交流電機(jī)的結(jié)構(gòu)和基本工作原理、三相異步電動(dòng)機(jī)的電力拖動(dòng)、同步電機(jī)、微特電機(jī)以及電動(dòng)機(jī)的容量選擇等。知識點(diǎn)：電力拖動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程式;直流電機(jī)的工作原理、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、用途、運(yùn)行特性以及他勵(lì)直流電機(jī)的起動(dòng)、調(diào)速和制動(dòng);變壓器的結(jié)構(gòu)和工作原理、變壓器空載運(yùn)行和負(fù)載運(yùn)行特性、變壓器的接線組別判斷;三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、用途、工作特性、參數(shù)的測定、運(yùn)行特性、三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、制動(dòng)和調(diào)速問題;了解伺服電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、測速發(fā)電機(jī)、無刷直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和基本工作原理。
能力培養(yǎng)要求 培養(yǎng)學(xué)生了解直流電機(jī)、變壓器、交流電機(jī)的運(yùn)行特性分析，同時(shí)結(jié)合已經(jīng)學(xué)習(xí)過的電路原理、數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)、模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)、單片機(jī)、電力電子技術(shù)等課程，搭建以電機(jī)為控制對象的閉環(huán)系統(tǒng)，樹立閉環(huán)反饋系統(tǒng)的整體概念，完成對電機(jī)的性能分析和控制。技能點(diǎn)：能夠搭建以電機(jī)為控制對象的閉環(huán)控制系統(tǒng)，并對電機(jī)性能進(jìn)行分析，同時(shí)借助單片機(jī)等控制手段完成對電機(jī)的智能控制，能夠獨(dú)立完成閉環(huán)系統(tǒng)硬件搭建和調(diào)試，掌握PID等經(jīng)典控制算法在實(shí)際系統(tǒng)中的應(yīng)用。
實(shí)踐教學(xué)要求 利用課外時(shí)間以三四人的小組為單位，搭建直流電機(jī)的閉環(huán)控制系統(tǒng)，要求完成硬件系統(tǒng)搭建、軟件程序編寫與調(diào)試以及報(bào)告的撰寫。通過本次設(shè)計(jì)，增加學(xué)生對電機(jī)理論知識的感性認(rèn)識，完成理論到實(shí)踐的轉(zhuǎn)換。
作業(yè)要求 隨堂課后作業(yè)、課外引導(dǎo)性項(xiàng)目實(shí)踐設(shè)計(jì)、網(wǎng)上在線測試。隨堂與課堂講授知識點(diǎn)匹配的作業(yè)要求跟隨進(jìn)度完成;課外引導(dǎo)性項(xiàng)目實(shí)踐設(shè)計(jì)分6周完成，完成硬件系統(tǒng)搭建、軟件程序編寫與調(diào)試以及報(bào)告的撰寫，實(shí)施分組進(jìn)行。
考核要求 在理論考試中，加強(qiáng)基礎(chǔ)、強(qiáng)調(diào)應(yīng)用、注重引導(dǎo)、形式多樣。充分利用試題的設(shè)計(jì)與收集，合理設(shè)計(jì)試題，著重考查學(xué)生對基本概念的理解掌握及應(yīng)用所學(xué)知識的能力，淡化理論的推導(dǎo)和復(fù)雜的數(shù)學(xué)計(jì)算，著重考察學(xué)生綜合應(yīng)用電機(jī)及拖動(dòng)知識的能力。調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性，結(jié)合教學(xué)互動(dòng)，讓學(xué)生參與到理論教學(xué)中來。開學(xué)初讓學(xué)生組成學(xué)習(xí)小組，人數(shù)限定在2人或3人，指定組長，上一節(jié)課會(huì)將下節(jié)重要內(nèi)容布置下去，每節(jié)課都預(yù)留部分時(shí)間，讓學(xué)生對本節(jié)重點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行講解。評價(jià)比例為：期末考試成績占40%，平時(shí)成績占60%，其中平時(shí)作業(yè)加到課率15%、課堂情況10%、平時(shí)測試15%、綜合性設(shè)計(jì)（注重學(xué)生的個(gè)性化發(fā)展）20%。
【關(guān)鍵詞】鐵路信號 多媒體 啟發(fā)式教學(xué)
【中圖分類號】G64 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2012）11-0246-01
“鐵路信號基礎(chǔ)”是各院校鐵路信號專業(yè)開設(shè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，通過該課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生建立起鐵路信號的基本概念，掌握鐵路信號基礎(chǔ)設(shè)備的原理和作用，對鐵路信號系統(tǒng)有一個(gè)初步的認(rèn)識和了解，并培養(yǎng)學(xué)生熱愛鐵路事業(yè)的興趣，進(jìn)而為學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)課和日后工作打下一定的技術(shù)基礎(chǔ)。
作為一門以行業(yè)為背景的課程，鐵路信號的概念與實(shí)際聯(lián)系非常緊密，但是在傳統(tǒng)的教學(xué)過程中，由于過多地依賴?yán)碚摻虒W(xué)，造成理論與實(shí)踐有些脫節(jié)[1]，再加上鐵路信號相關(guān)的概念和規(guī)范又非常多，信息量很大，教師的“灌輸”式教學(xué)，更會(huì)讓學(xué)生失去學(xué)習(xí)的興趣。要打破這種僵化的局面、提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，必須對傳統(tǒng)的教學(xué)方式進(jìn)行改進(jìn)，在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和手段等方面進(jìn)行改革與探索。
一、教學(xué)內(nèi)容組織及優(yōu)化
“鐵路信號基礎(chǔ)”課程的教學(xué)目的是讓學(xué)生建立起鐵路信號的基本概念，為后續(xù)的專業(yè)課程，如車站信號自動(dòng)控制、區(qū)間和列車運(yùn)行自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖等建立起理論基礎(chǔ)，在其內(nèi)容安排上，主要包括兩個(gè)部分：鐵路信號設(shè)備和鐵路信號系統(tǒng)，第一部分著重各種信號設(shè)備原理介紹，第二部分側(cè)重于信號系統(tǒng)的功能介紹，因此在教學(xué)過程中，要針對不同的要求組織和優(yōu)化授課內(nèi)容。
1.以傳統(tǒng)內(nèi)容為基礎(chǔ)
在課程的第一部分，為了建立起扎實(shí)的理論基礎(chǔ)，教學(xué)從傳統(tǒng)的內(nèi)容入手，以安全型繼電器、轉(zhuǎn)轍機(jī)、信號機(jī)和軌道電路的原理為基礎(chǔ)，為學(xué)生建立起鐵路信號故障-安全的概念。這幾種鐵路信號設(shè)備是傳統(tǒng)鐵路的重要組成部分，至今還是整個(gè)鐵路信號發(fā)展的基礎(chǔ)，在教學(xué)中占有舉足輕重的作用。學(xué)生對這部分內(nèi)容的掌握程度，直接關(guān)系著課程后續(xù)內(nèi)容和其它專業(yè)課程的理解，因此應(yīng)受到足夠的重視。
2.加強(qiáng)現(xiàn)代技術(shù)內(nèi)容
近年來，隨著高速鐵路和城市軌道交通的快速發(fā)展，各種鐵路信號新技術(shù)的應(yīng)用也層出不窮，為此，“鐵路信號基礎(chǔ)”課程的教學(xué)內(nèi)容也要及時(shí)更新，這樣才能培養(yǎng)出滿足新形勢下我國高速鐵路的人才需求。在講解鐵路信號系統(tǒng)時(shí)，由于每個(gè)信號系統(tǒng)的組成都非常復(fù)雜，不可能像前一部分內(nèi)容一樣，進(jìn)行詳細(xì)的分析，所以教學(xué)的重點(diǎn)為系統(tǒng)的功能介紹和新技術(shù)的應(yīng)用。如在講解車站信號控制系統(tǒng)的概念時(shí)，要從傳統(tǒng)的6502的控制方法入手，再介紹計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的組成和功能，在建立了6502的繼電器聯(lián)鎖概念的基礎(chǔ)上，學(xué)生對于計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)中各部分的功能實(shí)現(xiàn)就很容易理解了。再如介紹列車指揮調(diào)度系統(tǒng)時(shí)，在講解了TDCS原理的基礎(chǔ)上，提出分散自律調(diào)度集中系統(tǒng)CTC，就會(huì)讓學(xué)生更加明確“分散自律”與“調(diào)度集中”的概念。
二、教學(xué)方法改革
1.多媒體與板書結(jié)合教學(xué)
多媒體教學(xué)是增加教學(xué)信息量、豐富教學(xué)手段的有效方式，在課堂上通過幻燈、動(dòng)畫、錄像等方式，給課堂教學(xué)注入新的活力，在很大程度上吸引學(xué)生的注意力，提高學(xué)習(xí)興趣。但是，過多地依賴于多媒體課件，會(huì)阻礙師生的課堂交流，分散學(xué)生的課堂注意力，不利于學(xué)生思維能力的培養(yǎng)。因此在“鐵路信號基礎(chǔ)”的教學(xué)過程中，采取多媒體和板書結(jié)合的教學(xué)方式，對于圖片、動(dòng)畫類的內(nèi)容，盡量采用多媒體方式講解，有邏輯分析過程的內(nèi)容，則采用板書的方式。這樣，既通過多媒體豐富了教學(xué)的內(nèi)容，又能通過板書促進(jìn)學(xué)生的思考。
2.啟發(fā)式教學(xué)
為了豐富課程內(nèi)容，增強(qiáng)學(xué)生的理解，可在課堂上引入現(xiàn)場應(yīng)用的實(shí)例，組織大家進(jìn)行分析和討論。如在講解鐵路信號微機(jī)檢測的道岔室內(nèi)外一致性監(jiān)測時(shí)，可引入事故的實(shí)例，加深大家對這一概念的理解；講到列車指揮調(diào)度系統(tǒng)時(shí)，通過甬溫列車追尾事故中的調(diào)度過程分析，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步的思考；再如通過道岔的工作電流曲線，進(jìn)行轉(zhuǎn)轍機(jī)工作過程分析等等。在課堂上注重應(yīng)用實(shí)例的介紹，既能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，也有助于大家對基本概念的理解。
3.充分利用網(wǎng)絡(luò)資源
隨著網(wǎng)絡(luò)和信息技術(shù)的高速發(fā)展，充分利用各種網(wǎng)絡(luò)資源，能豐富和擴(kuò)展課堂教學(xué)。在“鐵路信號基礎(chǔ)”課程中，通過建設(shè)課程網(wǎng)站，能讓學(xué)生及時(shí)了解課程的基本情況，下載課件、習(xí)題、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書等資料，網(wǎng)站的留言系統(tǒng)，為學(xué)生提供了問題討論和答疑的平臺，促進(jìn)教師和學(xué)生之間的互動(dòng)。另外，網(wǎng)絡(luò)上大量的視頻和文檔資料，也能為教師的授課提供更豐富的內(nèi)容。
三、考核方式改革
在傳統(tǒng)的教學(xué)中，一般在教學(xué)內(nèi)容結(jié)束后，以試卷的方式進(jìn)行考核。由于“鐵路信號基礎(chǔ)”課程的第2部分以信號系統(tǒng)的應(yīng)用為主，內(nèi)容比較多，而且非常松散，前后章節(jié)之間的邏輯性不強(qiáng)，所以在教學(xué)中采用試卷+論文的考核方式。對那些要求掌握的理論性較強(qiáng)的知識點(diǎn)，以試卷答題的形式進(jìn)行考核，那些要求理解的應(yīng)用性較強(qiáng)的知識點(diǎn)，按照不同的議題撰寫論文。這種考核方式既能督促和檢驗(yàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)，又能鍛煉學(xué)生的科技文獻(xiàn)查找、閱讀和寫作的能力，是提高學(xué)生專業(yè)素質(zhì)能力非常重要的一種手段。
關(guān)鍵詞：專業(yè)認(rèn)證；系統(tǒng)工程師；自動(dòng)化專業(yè)
中圖分類號：G642.41 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）08-0070-02
隨著我國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的深入發(fā)展，以專業(yè)技術(shù)知識傳授為主的傳統(tǒng)高等教育模式已經(jīng)跟不上我國經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的步伐，強(qiáng)化高等工程教育已成為我國高等教育的一種必然選擇。工程教育認(rèn)證是國際上通行的工程教育質(zhì)量保證制度，是實(shí)現(xiàn)工程教育國際互認(rèn)和工程師資格國際互認(rèn)的重要基礎(chǔ)。我國成為《華盛頓協(xié)議》正式會(huì)員，該協(xié)議是工程教育本科專業(yè)認(rèn)證的國際互認(rèn)協(xié)議，加入該協(xié)議能促進(jìn)我國工程師按照國際標(biāo)準(zhǔn)培養(yǎng)，提高工程技術(shù)人才培養(yǎng)質(zhì)量。工程教育本科專業(yè)認(rèn)證能提高我國在工程技術(shù)領(lǐng)域的國際競爭力，具有極其重要的意義。
一、自動(dòng)化專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)與自動(dòng)化系統(tǒng)工程師資格認(rèn)證考試要求
專業(yè)認(rèn)證是注冊工程師制度的基礎(chǔ)。國外對專業(yè)認(rèn)證的開展非常重視，專業(yè)認(rèn)證與注冊工程師制度的緊密結(jié)合，能夠使工程師職業(yè)管理更加規(guī)范、科學(xué)及國際化。我國已逐步認(rèn)識到專業(yè)認(rèn)證在人才培養(yǎng)質(zhì)量保障體系中的作用，專業(yè)認(rèn)證成為聯(lián)系專業(yè)教育和職業(yè)資格制度的橋梁。自動(dòng)化專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)分為通用標(biāo)準(zhǔn)和補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)兩部分，通用標(biāo)準(zhǔn)包括七個(gè)方面，分別是專業(yè)目標(biāo)、課程體系、師資隊(duì)伍、支持條件、學(xué)生發(fā)展、管理制度、質(zhì)量評價(jià)。在補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)中結(jié)合自動(dòng)化專業(yè)特點(diǎn)提出了具體的要求，包括人才培養(yǎng)的知識要求、能力要求和工程要求。知識要求：掌握自動(dòng)化專業(yè)必要的基本理論、知識、實(shí)驗(yàn)技能及工程基礎(chǔ)知識，包括：工程制圖、電路理論、信號分析與處理、計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)、電子技術(shù)基礎(chǔ)、自動(dòng)控制原理、網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)等。能力要求：分析、實(shí)驗(yàn)、開發(fā)及工程設(shè)計(jì)方法；具有對本專業(yè)相關(guān)系統(tǒng)與設(shè)備進(jìn)行分析、研究、開發(fā)和設(shè)計(jì)的初步能力。工程要求：了解國家對于本專業(yè)相關(guān)領(lǐng)域生產(chǎn)、設(shè)計(jì)、研究與開發(fā)、環(huán)境保護(hù)等方面的政策和法規(guī)。受到電子、電路、計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)以及科學(xué)研究與工程設(shè)計(jì)方法的基本訓(xùn)練。我國在開展工程教育專業(yè)認(rèn)證的同時(shí)也逐步實(shí)施了專業(yè)資質(zhì)注冊制度。自動(dòng)化系統(tǒng)工程師資格認(rèn)證（Automation System Engineer Accreditation，簡稱ASEA）是中國自動(dòng)化學(xué)會(huì)按照國際慣例，推行的一種專業(yè)技術(shù)資格認(rèn)證。資格等級分為三級，依次為助理ASE、ASE、注冊ASE。自動(dòng)化系統(tǒng)工程師資格認(rèn)證考試內(nèi)容如下。專業(yè)基礎(chǔ)知識：掌握和熟練運(yùn)用自動(dòng)控制系統(tǒng)理論和方法，包括數(shù)字仿真技術(shù)、古典和現(xiàn)代控制系統(tǒng)、常規(guī)和先進(jìn)控制系統(tǒng)、系統(tǒng)的綜合與分析及設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)等專業(yè)基礎(chǔ)知識。專業(yè)技術(shù)知識：掌握并能熟練運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)及應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)代通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)等專業(yè)技術(shù)知識。專業(yè)技能知識：結(jié)合自身所在行業(yè)和典型領(lǐng)域的特點(diǎn)，應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)具體解決該行業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)及解決工程實(shí)際問題的能力，這是自動(dòng)化系統(tǒng)工程師資格認(rèn)證考試的重點(diǎn)組成部分。通過對比自動(dòng)化專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)及自動(dòng)化系統(tǒng)工程師資格認(rèn)證考試要求，可以歸納為以下兩點(diǎn)：
1.自動(dòng)化專業(yè)認(rèn)證的標(biāo)準(zhǔn)口徑寬，重視理論基礎(chǔ)，符合自動(dòng)化系統(tǒng)工程師資格認(rèn)證考試的要求。自動(dòng)化專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)要求學(xué)校根據(jù)自身的辦學(xué)特色自主設(shè)置課程，只對四類課程的內(nèi)容提出基本要求。數(shù)學(xué)與自然科學(xué)類課程（至少32學(xué)分），主要包括數(shù)學(xué)和物理。程基礎(chǔ)類課程（至少38學(xué)分），主要包括工程圖學(xué)基礎(chǔ)、工程電磁場、電路理論、電路原理實(shí)驗(yàn)、計(jì)算機(jī)語言與程序、電子技術(shù)基礎(chǔ)及實(shí)驗(yàn)、信號與系統(tǒng)分析、現(xiàn)代通信原理、計(jì)算機(jī)原理與應(yīng)用、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與應(yīng)用、自動(dòng)控制原理（經(jīng)典控制理論部分）。專業(yè)基礎(chǔ)類課程（至少16學(xué)分），主要包括自動(dòng)控制原理（現(xiàn)代控制理論部分）、運(yùn)籌學(xué)、檢測原理、電力電子技術(shù)、過程控制、電力拖動(dòng)與運(yùn)動(dòng)控制。各校自動(dòng)化專業(yè)可根據(jù)不同的專業(yè)背景選擇上述6門課程中的至少4門課程。專業(yè)類課程（至少14學(xué)分），該類課程根據(jù)專業(yè)方向不同，設(shè)置專業(yè)必修課程，其中至少4門核心課程。專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)要求設(shè)置的課程基本包含自動(dòng)化系統(tǒng)工程師資格認(rèn)證考試中的專業(yè)基礎(chǔ)知識、專業(yè)技術(shù)知識。
2.自動(dòng)化專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)中實(shí)踐環(huán)節(jié)要求較高，符合自動(dòng)化系統(tǒng)工程師資格認(rèn)證考試要求。專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)要求實(shí)踐環(huán)節(jié)不少于15個(gè)學(xué)分（每周算1學(xué)分），必修實(shí)踐環(huán)節(jié)包含以下內(nèi)容：金工實(shí)習(xí)（至少2學(xué)分）、課程設(shè)計(jì)（至少3學(xué)分）、專題或綜合實(shí)驗(yàn)（至少5學(xué)分）、專業(yè)實(shí)習(xí)（至少5學(xué)分）。選修實(shí)踐環(huán)節(jié)包含以下內(nèi)容：科技實(shí)踐與創(chuàng)新（2學(xué)分）、社會(huì)實(shí)踐（1學(xué)分）。自動(dòng)化系統(tǒng)工程師資格認(rèn)證在實(shí)踐方面是要專業(yè)技術(shù)人員結(jié)合自身所在行業(yè)，應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)具體解決該行業(yè)工程實(shí)際問題。這些行業(yè)包括機(jī)械制造、冶金、石油化工、輕工業(yè)、電力發(fā)電等。
二、自動(dòng)化專業(yè)認(rèn)證與自動(dòng)化系統(tǒng)工程師資格認(rèn)證制度的銜接
目前我國注冊工程師制度仍需進(jìn)一步完善，且與專業(yè)認(rèn)證制度有些脫節(jié)。專業(yè)認(rèn)證對職業(yè)規(guī)劃的考慮有些缺乏，導(dǎo)致培養(yǎng)的工程技術(shù)人才很難適應(yīng)社會(huì)發(fā)展，且與完善的專業(yè)認(rèn)證體系所需的專業(yè)評估制度相差較遠(yuǎn)。自動(dòng)化專業(yè)認(rèn)證制度與自動(dòng)化系統(tǒng)工程師資格認(rèn)證制度的銜接需要教育主管部門以及行業(yè)協(xié)會(huì)相互溝通，聯(lián)合推動(dòng)，采取以下切實(shí)可行的措施，逐步實(shí)現(xiàn)二者之間的銜接。
1.標(biāo)準(zhǔn)制定。在制定專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，就要充分發(fā)揮行業(yè)和企業(yè)協(xié)會(huì)的作用，標(biāo)準(zhǔn)的評價(jià)、修訂過程要有行業(yè)和企業(yè)專家參與，在自動(dòng)化專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)體系中包含自踴系統(tǒng)工程師資格獲得的所需要的基本標(biāo)準(zhǔn)及要求，著重培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力。
2.政策扶持。制訂自動(dòng)化系統(tǒng)工程師資格認(rèn)證優(yōu)惠政策，作為銜接兩者的過渡性方案。例如，通過自動(dòng)化專業(yè)認(rèn)證的該專業(yè)畢業(yè)生在申請自動(dòng)化系統(tǒng)工程師資格時(shí)，可減免一定的申請費(fèi)用，這樣能體現(xiàn)出通過自動(dòng)化專業(yè)認(rèn)證高校和沒有通過自動(dòng)化專業(yè)認(rèn)證的高校之間的差別，在一定程度上提高了學(xué)校進(jìn)行專業(yè)認(rèn)證、學(xué)生進(jìn)行自動(dòng)化系統(tǒng)工程師資格認(rèn)證的積極性。
3.制度保障。要想自動(dòng)化專業(yè)認(rèn)證制度與自動(dòng)化系統(tǒng)工程師資格認(rèn)證制度銜接取得實(shí)效，需要制定相應(yīng)的政策法規(guī)，從制度上保障兩者的關(guān)聯(lián)性。
三、結(jié)語
“工程教育專業(yè)認(rèn)證”是我國與國際高等教育接軌的一個(gè)教育計(jì)劃。本文闡述了自動(dòng)化專業(yè)認(rèn)證對人才培養(yǎng)的知識要求、能力要求和工程要求以及自動(dòng)化系統(tǒng)工程師資格認(rèn)證的考試內(nèi)容所要求的專業(yè)基礎(chǔ)知識、專業(yè)技術(shù)知識、專業(yè)技能知識，分析了自動(dòng)化專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)與自動(dòng)化系統(tǒng)工程師資格認(rèn)證考試要求的相符度，對二者之間的銜接提出了幾點(diǎn)建議，以期能對同類專業(yè)實(shí)施工程教育專業(yè)認(rèn)證和職業(yè)資格認(rèn)證有一定的借鑒作用。
參考文獻(xiàn)：
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【關(guān)鍵詞】 混凝土噴漿機(jī) PLC控制 自動(dòng)控制 人機(jī)界面
21世紀(jì)是隧道與地下工程更加迅速發(fā)展的世紀(jì)。未來20年，我國交通隧道的工程規(guī)模將越來越大，技術(shù)難度也越來越高。為加快工程建設(shè)，必須迅速提高機(jī)械化施工技術(shù)水平，推進(jìn)國產(chǎn)化裝備的技術(shù)進(jìn)步[1]。整體式混凝土噴射機(jī)組一種適用于隧道、道路護(hù)坡、建筑基坑、地下工程臨時(shí)及永久支護(hù)的整體式混凝土噴射機(jī)組，是利用壓縮空氣或其他動(dòng)力將按一定比例配比的水泥、沙子、石子和速凝劑的拌合物，通過管路壓送到噴嘴處，以較高的速度噴射到受噴面上，凝結(jié)硬化后在受噴面上形成支護(hù)層。整體式混凝土噴漿機(jī)組減少了粉塵濃度，消除對施工人員健康的危害，降低混凝土的回彈率，改善了噴射混凝土的品質(zhì)，增加了混凝土的勻質(zhì)性，提高了工作效率[2]。
1 TTPJ3012A型濕式混凝土噴漿機(jī)的構(gòu)成及工作原理
TTPJ3012A型濕式混凝土噴漿機(jī)主要是由底盤、液壓系統(tǒng)，混凝土輸送系統(tǒng)、添加劑輸送系統(tǒng)、供風(fēng)系統(tǒng)、行駛轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、噴射臂架操作系統(tǒng)，電氣及PLC+HMI控制系統(tǒng)等組成。工作時(shí)，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓泵，液壓泵帶動(dòng)混凝土輸送缸將混凝土輸送至噴頭處，添加劑通過變頻器帶動(dòng)變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)軟管泵輸送至噴頭處，空壓機(jī)提供風(fēng)壓將混凝土和添加劑均勻混合噴灑到隧道壁。
TTPJ3012A型濕式混凝土噴漿機(jī)主液壓泵采用的是A4VG125HD閉式泵。補(bǔ)油泵提供的先導(dǎo)壓力油通過比例減壓閥、三位四通電磁換向閥進(jìn)入主泵的Y1口或Y2口，先導(dǎo)油壓力大小由輸入比例減壓閥的電流決定。混凝土泵送快速換向是由主泵先導(dǎo)油口高低壓交替變換實(shí)現(xiàn)的，主泵排量大小由先導(dǎo)油的壓力決定。泵送的速度有電液比例閥控制。添加劑主要通過控制變頻器的頻率來改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而控制軟管泵的排量來調(diào)節(jié)添加劑的輸送量。其中如何自動(dòng)控制泵送的電液比例閥和變頻器的頻率是該系統(tǒng)的關(guān)鍵?；炷帘盟鸵簤涸砣鐖D1。
2 電氣控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
TTPJ3012A型濕式混凝土噴漿機(jī)電氣系統(tǒng)主要采用的是基于CAN總線通訊的德國IFM的CR0232、CR0020PLC和CR9211顯示器 ，系統(tǒng)維護(hù)和擴(kuò)展非常方便。為了為隧道施工提供良好的工作環(huán)境，采用了內(nèi)燃機(jī)和電動(dòng)機(jī)兩種供電模式，通過“內(nèi)燃機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)切換”旋鈕進(jìn)行動(dòng)力模式選擇。同時(shí)為方便用戶操作選擇，采用本地遙控操作模式，通過“本地遙控選擇”旋鈕進(jìn)行本地遙控操作選擇（如圖2）。
PLC是控制中心，它是由電源、中央處理器、I/O、A/D、D/A等元件組成的具有嚴(yán)密高速的處理能力的程序控制器，具有大程序容量和存儲(chǔ)單元。另外，CPU單元具有32位高速處理能力，4個(gè)CAN通訊接口，可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸、采集，與顯示器進(jìn)行連接，實(shí)時(shí)程序傳送監(jiān)控等處理。人機(jī)界面用于輸入控制系統(tǒng)的控制參數(shù)和泵送參數(shù)，以及顯示動(dòng)態(tài)監(jiān)控參數(shù)：混凝土的流量、添加劑的流量，支腿動(dòng)作狀態(tài)、臂架動(dòng)作狀態(tài)、系統(tǒng)報(bào)警等等。
微型控制器的應(yīng)用，使?jié)袷絿姖{機(jī)的一些重要功能得以實(shí)現(xiàn)，如混凝土的噴射量、混凝土中水泥的含量、添加劑的密度、添加劑的量在混凝土的量中所占的比例等參數(shù)可根據(jù)施工需要進(jìn)行設(shè)定，顯示屏上可顯示一些必要的動(dòng)態(tài)參數(shù)，如支腿的動(dòng)作狀態(tài)、大小臂的伸縮、回轉(zhuǎn)、俯仰、噴嘴的動(dòng)作狀態(tài)等等。在自動(dòng)噴射狀態(tài)過程中，控制系統(tǒng)根據(jù)控制參數(shù)、混凝土的流量以及復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型，計(jì)算出理論的添加劑流量與變頻器的頻率值，在根據(jù)實(shí)時(shí)的混凝土流量與理論的流量的偏差自動(dòng)調(diào)節(jié)電磁比例閥的工作電流，從而使混凝土的流量和添加劑的流量接近理論流量，達(dá)到精確控制混凝土流量和添加劑流量的目的。在手動(dòng)狀態(tài)時(shí)，通過按鈕開關(guān)控制可編程控制器調(diào)節(jié)電磁比例閥的工作電流，從而改變混凝土的流量和添加劑的流量。系統(tǒng)輸入、輸出控制示意圖如圖所示。
3 電氣控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
3.1 混凝土實(shí)際流量計(jì)算
式中：V——混凝土實(shí)際流量，m3/h；
r——混凝土缸半徑，m；
l——混凝土缸長度，m；
η——混凝土缸充滿率，%；
t——混凝土缸單缸運(yùn)動(dòng)時(shí)間，s；
實(shí)際混凝土流量通過對兩個(gè)混凝土缸上的光電限位開關(guān)動(dòng)作時(shí)間的采集并進(jìn)行計(jì)算得來的。
3.2 電液比例閥輸入電壓計(jì)算
采用增量式PID控制算法
式中：kp為比例因子；ki為積分因子；kd為微分因子；e（k）為當(dāng)前控制誤差；e（k-1）為上一次控制誤差。
程序編寫時(shí)，采用了不完全微分PID控制算法，使得混凝土流量和添加劑流量的動(dòng)態(tài)特性顯著提高，PLC控制器和人機(jī)界面均采用CODESYS2.3編程軟件。
3.3 添加劑理論流量計(jì)算
式中：VBE——添加劑理論流量，dm3/min；
Z——混凝土中水泥含量，kg/m3；
V——混凝土理論流量，m3/h；
BE——添加劑配比量，%；
ρBE——添加劑密度，kg/dm3；
添加劑的實(shí)際測量方法有兩種：一種是通過安裝流量計(jì)進(jìn)行測量來實(shí)現(xiàn)；另一種是通過測速編碼器采集添加劑電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行計(jì)算得來。流量計(jì)測量方便、簡單，但是受液體的充滿量影響比較大，編碼器測速也存在著方案的缺陷，因?yàn)殡姍C(jī)轉(zhuǎn)速的動(dòng)態(tài)變化同樣會(huì)帶來流量的動(dòng)態(tài)誤差，方案中引入速度的修正參數(shù)是不能完全將其動(dòng)態(tài)誤差消除，但總得來說用測速編碼器測速更為穩(wěn)定程序編程時(shí)，同樣采用遞推濾波算法來確定添加劑的實(shí)際流量，有效的抑制現(xiàn)場信號干擾。
4 結(jié)語
濕式混凝土噴漿機(jī)的混凝土流量控制和添加劑的流量控制直接影響到混凝土粘結(jié)層的質(zhì)量，是控制系統(tǒng)的關(guān)鍵，也是濕式混凝土噴漿機(jī)整車性能的重要體現(xiàn)。本文主要是就TTPJ3012A型濕式混凝土噴漿機(jī)的混凝土流量和添加劑流量的自動(dòng)控制方案進(jìn)行了技術(shù)分析。此論文所做研究工作具有重要的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，對設(shè)計(jì)和施工單位具有參考價(jià)值。
參考文獻(xiàn)：