基于应用型人才培养的运动控制类课程群建设与优化

葛远香，罗先喜，王怀平，夏 洪

（东华理工大学 机械与电子工程学院，江西 南昌）

基于应用型人才培养的运动控制类课程群建设与优化

葛远香，罗先喜，王怀平，夏 洪

（东华理工大学 机械与电子工程学院，江西 南昌）

运动控制类课程在自动化专业课程设置中占有很大的比例。针对现在教学存在的问题，结合应用型人才的培养，着重对该课程群体系建设、理论教学方法和实践教学环节等方面进行改革和优化，以寻求培养适应信息化时代工作要求的自动化专业人才的有效方法。

运动控制；课程群；应用型人才；实践教学

应用型人才，特别是高级应用型人才是国家核心竞争力的重要体现。采用新模式培养应用型人才是当代大学教育实现教育与职业高度衔接的必由之路［1］。以我校独立学院自动化专业为平台，设置运动控制课程群。围绕该课程群进行教学改革，有助于提高该课程群内各门课程间的有效衔接，使学生对所学知识具有连贯性和系统性［2］。深入开展运动控制类课程的教学研究与改革，构建新的教学体系，提高课程教学效果，为培养创新人才提供了坚定的基础。

1 运动控制类课程存在的问题

运动控制类课程是自动化专业的核心课程，主要包含自动控制原理、电力电子技术、单片机原理及应用、电力拖动自动控制系统等专业主干课程［3］。而我校目前的运动控制类课程教学中存在着很多缺点：

（1）各门课程之间彼此孤立，缺乏有效联系，缺少以培养学生应用能力为导向的模块化整合。

（2）课程教学过程中忽视同系列课程之间和教师之间的承接与相互联系，缺乏通过项目式的应用和开发案例讲述知识点的教学方法。

（3）独立性和创新性的实践环节偏少。学生的动手能力不足。有些学生很刻板地完成老师规定的实验项目，但改变一下试验环境，尤其是遇到工程实际应用场合，就无从下手、缩手缩脚。因此，要从工程技术性的角度来制订运动控制实践培养方案。

2 教学改革内容

2.1 教学内容的整合与优化

按照理论够用，注重能力的原则，遵循学生为主体，实践为核心，理论作支撑的教学理念，突出技能训练。在教学中，打破传统的课程体系，按照本专业应用型人才培养目标要求，有针对性地构建模块化的课程体系，提高学生在同行中的竞争力。课程群中的电机与电力拖动基础属于控制对象的范畴，自动控制原理属于控制方法的范畴，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4门专业基础课共同构成运动控制的基础。在此基础上，控制系统的Matlab仿真用来实现运动控制系统的虚拟设计，电力拖动自动控制系统则实现运动控制系统的实际设计。

（1）Matlab仿真课程不再单独开设，而是在后续的专业课程比如“电力电子技术”、“自动控制原理”和“运动控制课程”中，结合课程的需要进行讲解，这样可以学以致用。

（2）将运动控制课程群的三门核心课程“电力电子技术”“单片机原理及应用”和“电力拖动自动控制系统”进行无缝衔接，在课程设计和工程实践中可以安排一个个小型的运动控制系统项目，该项目要包括硬件电路设计和软件编程工作，在仿真的过程中让学生使用Matlab以及Protel软件，从仿真到实物安装调试，整个过程可以培养学生分析、解决问题的能力，培养学生的工程应用能力。

2.2 教学方法与手段的改革

针对“电力电子技术”“单片机原理及应用”以及“电力拖动自动控制系统”这几门核心课程，教师在讲授理论时总体上采用“项目引导、任务驱动”的教学方法，实施“教、学、做”一体化的教学模式［4］。每个课程按照知识点，划分成一个个项目，将工程实践项目贯穿教学的始终，激发学生学习动力和学习兴趣。在教学过程中，根据项目总体设计要求，以一个个项目的具体任务为线索，把教学内容和课程知识点合理地安排在每个任务中，让学生完成任务，锻炼学生提出问题、解决问题的能力。“项目引导，任务驱动”教学法示意图如图1所示。

2.3 实践教学的改革

大部分院校现在基本都是使用挂件结构或实验箱来做实验，几乎所有的电路和系统都是封闭模块化的。这种情况下，学生只要在老师或者实验指导书的指导下机械式的连线、读取实验数据，记录实验数据和波形，就能完成实验，有的同学根本不了解电路的工作原理。但是，只要设备有一点故障或者连线有点问题，使实验结果出现异常，学生就不知所措，独立分析和解决问题的能力很差。为了弥补传统教学方式的不足，在传统教学方式的基础上，开展了“虚实结合”的方式，并分环节进行。如图2所示，第一环节：根据实验条件，结合课程要求，完成验证性实验内容，巩固理论知识。第二环节：挑选一些非常实用的简单应用系统，让学生采用仿真软件完成。如“电机及拖动基础”“电力电子技术”和“电力拖动自动控制系统”3门专业课的相关实验利用Matlab仿真软件来完成［5］。第三环节：对于一些综合性的课题，鼓励学生组成团队（一般3-4人）来完成电路的制作、焊接、调试等。第四环节：结合学生在前三个环节中的表现，选拔出一些工程应用能力比较强的学生，指导他们开发与设计一些较为复杂的综合应用项目（要求同时融合运动控制课程群的专业知识）。这一环节可以通过在课余时间或者参加“挑战杯”比赛、大学生科技训练计划，“全国大学生机器人比赛”等方式来实现。

图1 “项目引导，任务驱动”教学法示意图

图2 实践环节的教学现状和拟改进的教学模式

2.4 建设“第二课堂”环节

学生要真正掌握实际运动控制系统设计的要领和实际项目开发经验，仅靠课内教学是远远不够的，还需要课外大量“真刀实枪”的实践。为了学生的再学习能力、综合实践能力、创新能力的培养提供有利的条件和场所。建设具有专业特色的学生“第二课堂”环节，实现课内与课外的融合。充分利用大学生创新实验室的开放和研发条件。实验室开放后，学生可以灵活地选择实践内容和时间。开放实验室为学生提供场地、实验设备、经费，授课教师围绕课程主题精心设计课外创新项目，分析任务并给出完成该任务的思路、方法、步骤。设计任务在课程理论教学开始4周内以项目的形式下达，学生在进行理论知识学习的同时，可以同步进行自己所选择项目的方案规划，同时有针对性地进行相关知识点的深入研究，然后借助Proteus仿真环境进行硬件设计和软件编写，并对其调试，在调试成功后，进行元器件的购买和电路板的制作，最终完成硬件与软件系统的联调。

2.5 考核方式的改革

针对现有比较粗略的、重结果轻过程的考核方式，建立符合应用型人才培养的课程考核评价体系，改变考核标准，提高工程实践能力的考核，从考核“学习成绩”向评价“学习成效”转变，引导学生注重“学习过程”，提高学生的自学能力、解决问题的能力和工程实践能力。

理论与实践相结合，体现学生综合能力的多元化的考核方式。采取理论考核与实践考核各占40%，平时成绩占20%的标准。理论考核重点考察学生对相关课程理论知识点的掌握情况。实践考核采用仿真加实际电路操作的方式，以考察学生的创造性和动手能力。平时成绩主要是学生学习过程中所表现的状态，包括探索新知识的主动性、查阅资料的能力等。

3 总结与展望

整合优化后的控制系统课程群对理论教学与实践能力培养结合得更紧密，对教学内容进行整合和优化，能够使学生形成完整的知识体系并具有一定实践与创新的能力。通过采用课程群的教学方式，提高了学生的自主分析能力和创新能力。目前，这些成果正逐步应用于实际教学，并取得了很好的效果。

［1］庞文尧，自动化专业应用型本科人才培养的研究与实践［J］. 江苏建筑职业技术学院学报，2012.3：62-64.

［2］郭必裕.课程群建设与课程体系建设的对比分析［J］.现代教育科学·高教研究，2005（4）.

［3］林 健，汪木兰，盛党红. 运动控制类课程群立体化实践教学体系改革与实践［J］.中国现代教育装备，2014（3）：40-42.

［4］雷 丹，汪 媛.独立学院运动控制课程群教学改革与实践——以华中科技大学武昌分校为例［J］.课程教育研究（新教师教学），2014（16）：2-3.

［5］李俊峰，潘海鹏，杨 晔，等.自动化专业控制系统课程群建设与实践改革［J］.实验室研究与探索. 2013（11）：460-464.

construction and optimization of motion control curriculum group for Applied Undergraduate Talent

Ge Yuanxiang，Luo Xianxi，Wang Huaiping，Xia Hong
（Mecһanical And Electronic Engineering East Cһina University Of Tecһnology，Nancһang，Cһina）

Motion control classes occupied large proportion in tһe curriculum of automation specialty . In view of tһe existing problem of tһe motion control curriculum，combined witһ tһe cultivation of applied talents，Mainly from tһe course of system construction，teacһing metһods and practice teacһing link and so on һas carried on tһe reform and optimization，seeking to effective metһod of automation professional tһat can adapt to tһe information age requires.

motion control； curriculum group； applied talents； practice teacһing

江西省高校教学改革研究省级课题（编号：JXJG-14-35-6）；东华理工大学2014年校级实验室教改项目“电力电子技术实验项目开发和装置改造”（编号：131000166）。

葛远香（1978— ），女，硕士，讲师；研究方向：嵌入式控制技术。