软件工具在中职自动控制课程教学中的应用分析

吴疆

摘要：本文将从当前自动控制教学的概况出发，阐述自动控制教学运用软件工具的可行性，对自动控制教学运用软件工具的有效策略进行分析与探究，希望为相关人员提供一些帮助和建议，更好地运用软件工具，从而提高自动控制教学水平。

关键词：控制课程;自动控制;软件工具

引言：伴随课程改革进程的加深，人们对人才培养体系愈发重视，尤其是中职人才培训体系。作为中职院校的重要课程，自动控制课程的教学方法较为传统，学生掌握自动控制知识与技能的水平有限，无法与现阶段高水平的人才需求相适应。从这个角度来看，应积极研究自动控制教学运用软件工具的有效策略。

一、当前自动控制教学的概况

近些年，中职自动控制教学引入了任务驱动模式，使以往课程教学中大量的知识论证与理论推导逐渐淡化，让培养中职学生个人素质的目的愈发突出。运用软件工具和软件技术，教师能够将自动控制教学内容逼真地呈现在学生面前，得到良好的教学效果。

二、自动控制教学运用软件工具的可行性

软件工具需要依托软件技术来实现，但在实际教学中，软件技术相对倾向于知识内容抽象、理论性强的专业性课程。数字电子技术课程、电路基础课程等多种自动控制教学可借助protues软件或muhisim软件来进行电路特性、电路参数、电路性能的仿真，并展开深入、有效的分析，进行课程教学时，学生能够借助软件对电路基本结构有一个整体了解，能够利用虚拟仪表来测试电路，软件工具中的虚拟仪表和真实的仪表和器件操作一致。这样一来，学生理解自动控制知识便会更为直观，通过自动控制教学中对软件工具的合理运用，摆脱了中职学生想象力、抽象思维弱的困境，这对调动学生自主学习、优化自动控制教学极具意义。

三、自动控制教学运用软件工具的有效策略

（一）明确系统分析思路

在自动控制教学中，运用软件工具的范围不限于工作量、数学模型的计算与求解，还应引导学生正确把握数学模型和物理对象彼此间的内在关联，熟悉修改真实参数及推导理论的联系，使自动控制系统分析思路得到科学构建^[1]。例如，某教师对自动控制系统进行教学的过程中，由于根轨迹是在特定开环系统参数向无穷大发生改变的过程中S平面上闭环系统的轨迹变化，因此可以使用根轨迹将自动控制系统的稳定性反映出来，然而在具体教学中无法准确作出根轨迹的描述，使得学生难以很好地理解根轨迹这一知识。为此，该教师运用了软件工具，先对根轨迹属性、概念进行了讲授，展开了自动控制系统稳定性、根轨迹二者的内在联系，随后通过matlab软件绘制出自动控制系统根轨迹，使学生充分把握了根轨迹知识，明确了自动控制系统分析思路。

（二）模拟自动控制项目

在各种软件工具中，组态软件具有其它软件工具不可替代的组态模块，能够直观地展现项目现场自动控制物体。正式进行自动控制教学时，教师需要先按照课程教学内容对适合的系统进行选取，分析自动控制要求、自动控制性能、自动控制流程、自动控制任务、自动控制需求等方面，以此为基础，借助组态软件来模拟并构建自动控制项目。通过组态软件呈现的自动控制项目，不仅可以使工作环境得到调试，真实模拟项目环境，而且能够将自动控制效果展示出来，这样一来，既丰富了教师的自动控制教学内容与课程形象，又锻炼了学生的专业能力，加深了学生认识和把握知识的程度^[2]。

（三）把握课程特点要求

為了合理运用软件工具，自动控制教学所使用的软件工具应与课程基本特征相符，可以向学生全面呈现出系统运行原理和基本结构。软件工具难度不宜超出学生的接受能力，软件工具上应具备人性化的交互界面，确保中职学生能力与软件工具难度相适应。开展自动控制教学时，理论知识包括系统校正、变换域分析、控制系统概念、系统稳定性、控制系统模型等，这使得自动控制课程对学生能力提出了一定要求，包括工程数学能力、高等数学能力、计算能力等。进行课程教学时，这种课程的教学目的是帮助学生对控制系统概念加以理解，可以按照系统要求对传递函数进行正确构建，熟悉稳定的自动控制系统方案，而分析数值和求解微分方程等知识并非自动控制教学的重点要求。

运用matlab软件可以使有关的自动控制系统计算、求解情况大大减少，让学生可以将精力和时间投入到自动控制系统和自动控制理论中，不局限在繁琐复杂的运算过程中。从软件工具的使用来看，matlab软件的工作界面十分友好，不仅针对自动控制系统专门设置了设计工具箱、分析工具箱，方便了学生的操作，而且软件内置了函数库，函数库中包含着大量算法可供学生随意调用，使枯燥、单调的自动控制理论教学更加生动化，有效激发广大中职学生的自动控制学习兴趣。

与此同时，PLC控制、过程控制等课程和自动控制理论课程存在一定差异，教学重点侧重于实际工程，注重培养中职学生能力水平。由此可以看出，教师应将适当的案例当成自动控制教学载体，将自动控制项目引入到课程教学中。为了做到这一点，应通过组态软件把项目现场设备“转移”到课堂上，让学生能够借助参数的变化来调整自动控制系统，使其作出一定的控制动作，形成动态数据和曲线，从而帮助学生充分把握真实的自动控制系统。从技术构成来看，组态软件全面涵盖了通信技术、数据库技术、图形技术、网络控制技术与系统图形技术等，设计自动控制系统的过程中无需再次编写控制程序，仅需模块组态形式即可设计出相应自动控制程序，有效把握了自动控制课程特点。

结语：总而言之，研究自动控制教学运用软件工具的有效策略具有重要的意义。相关人员应对当前自动控制教学的概况有一个全面了解，充分把握自动控制教学运用软件工具的可行性，能够通过明确系统分析思路、模拟自动控制项目、把握课程特点要求等多种方式在自动控制教学中运用软件工具，从而促进学生的发展。

参考文献：