自动控制原理论文范文

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篇1

1．1授课理论性较强授课理论性强不利于培养理论联系实际的科学观点，不利于提升学生对专业的学习兴趣。为保证控制理论的完整性和透彻性，若教师在授课过程中把过多时间和精力集中于原理讲解和公式推导上，就很难有充分的时间将理论知识与系统应用实例相结合，造成很多学生误认为该课程是一门应用数学课程，容易产生畏难心理。另外，定单班的学生面临毕业即就业，没有升学再深造的压力，他们所关心的是所学知识是否会用到将来的工作岗位中。因此，课堂上讲授过多或过深的理论知识不利于提升学生对专业的学习兴趣。

1．2缺少煤矿电气背景的相关实例通过与工作后的毕业生交流，发现有一条信息非常突出:大部分毕业生很难将自动控制原理中所学的分析与设计方法应用到工程实践中。这主要是因为所学课程大部分实例与学生所学专业相关性不强，多数学生对案例中涉及的专业背景不熟悉，导致学生对学习课程的必要性、重要性和实用性认识模糊，学习兴趣不高，学习“自动控制原理”死搬硬套，应付考试的现象严重，缺少灵活运用和开拓创新的思路。上述这些问题直接弱化了“自动控制原理”作为专业基础课程的作用。

2“自动控制原理”授课内容调整

为顺应煤炭电气化发展需求和人才培养定位，突出煤矿电气特色教学目标，从课程教学内容、教学实例等方面进行研究和探索，对课程的基础理论与实践教学进行优化。

2．1优化授课的内容体系、深度和广度研究各章节基本内容的联系，调整课程授课体系，以系统建模、分析和综合设计为主，突出煤炭行业背景，注重基础知识的灵活运用。“自动控制原理”在传统教学上一直沿用自动化专业的授课体系，造成“自动化类”和“非自动化类”的界限模糊。对于定单班该课程学时数少的情况，若按“自动化类”体系授课，只能加大课时信息量，造成学生对教学内容难以及时有效消化，影响教学效果。研究如何在有限学时内让学生熟练掌握控制原理的基本理论，并突出煤炭电气工程实践能力培养，成为构建定单班授课体系的关键。参照培养定位，结合后续的相关控制理论的专业课程，从课程体系出发，以系统建模、系统分析和综合设计为主线，调整授课知识点深度和广度。如在讲述建立数学模型基本内容时，应选取有一定煤矿工程背景的系统，给模型赋予形象的物理意义，使学生正确理解实际模型与抽象模型的区别与联系，并从不同的角度对系统进行建模，加深对实际系统建模的理解。系统分析方法是控制系统综合设计的基础，这部分内容主要包括时域分析法、根轨迹法、频域响应法，这些是控制理论教学的重点，应保留原有知识点的深度。抓住采用时域分析法、根轨迹法和频域响应法分析系统的稳定性、快速性和准确性的特点，加深学生对不同方法的理解，这是系统分析的关键。对于离散系统、非线性系统和现代控制理论，由于培养计划中后续课程相关性较小，可以降低这部分知识的深度和广度。

2．2增加煤炭电气控制系统实例系统设计对培养学生的分析、综合能力及创新能力十分重要，也是教学的难点。在授课过程中，要注意研究与选取煤矿电气工程中的典型范例，如矿井提升机控制系统、掘进机控制系统、通风机控制系统以及排水设备控制系统等，突出煤炭行业背景，从实例分析中去了解系统的结构特征、工作原理和设计要求。生动的工程实例可大大激发学生的学习兴趣，引导学生感受控制理论的魅力，深刻理解“学以致用”的意义，使学生对课程的学习达到知识和能力的双重提升。

3实施案例

矿井提升机调速系统要求平滑调速且调速精度较高。提升机电气传动系统的加、减速过程要平稳(无超调)。控制系统应保证在额定速度时有±1%的精度。

3.1准确性分析假设提升系统采用恒速控制，选单位阶跃函数作为典型的外作用。由一阶系统分析方法可知，一阶系统完全可以跟随阶跃信号，且稳态误差为零，所以提升系统±1%的控制精度是可以保证的。

4结语

篇2

关键词：控制理论；系统化；比较教学

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）21-0042-02

控制理论是自动化及其相关专业的一门重要核心专业基础课程，在武汉理工大学华夏学院（以下简称“我院”）自动化专业，控制理论所授主要内容为以经典控制论为核心的“自动控制原理”和以卡尔曼的状态空间分析法为核心的“现代控制理论”。

其中，“自动控制原理”是研究控制系统的一般规律，并为系统的分析和综合提供基本理论和方法的专业基础核心课程。该课程又是“现代控制理论”“过程控制系统”“运动控制系统”“计算机控制技术”“智能控制”等许多后续课程的基础。而作为其后续课程的“现代控制理论”仍作为硕士研究生“线性系统理论”与“最优控制”等学位课程的基础。这两门课程理论性强，概念多且杂，对学生的数学基础要求较高。而我院作为一个三本院校，自动化专业的学生相比较一本和二本的学生而言，数学基础较为薄弱，故学好这两门课对学生来说至关重要且具有一定的难度。

而教好上述两门课程也是教师必须思考和解决的重要问题。笔者经过几年的教学实践，摸索出一套比较适合三本院校学生的系统化教学方法，致力于培养学生的系统观，进行了一些尝试，且取得了一定的效果。

一、工程背景系统性

任何一种理论的产生都有其历史背景，都是在实践中产生的。自动控制技术萌芽在18世纪，在第一次世界工业革命期间，自动控制技术逐渐应用到现代工业中。其中最卓越的代表是瓦特（J.Watt）发明的蒸汽机离心调速器，一种凭借直觉的实证性发明。飞球调节器有时使蒸汽机速度出现大幅度振荡，其他自动控制系统也有类似现象。

由于当时还没有自控理论，所以不能从理论上解释这一现象。为了解决这个问题，盲目探索了大约一个世纪之久。1868年英国麦克斯韦尔的“论调速器”论文指出：不应单独研究飞球调节器，必须从整个系统分析控制的不稳定。麦克斯韦尔的这篇著名论文被公认为自动控制理论的开端，接着就进入了经典控制理论发展的孕育期。1875年，英国劳斯提出代数稳定判据。1895年，德国赫尔维兹提出代数稳定判据。1892年，俄国李雅普诺夫提出稳定性定义和两个稳定判据。1932年，美国奈奎斯特提出奈氏稳定判据。战中自动火炮、雷达、飞机以及通讯系统的控制研究直接推动了经典控制的发展。1948年，维纳出版《控制论》，形成完整的经典控制理论，标志控制学科的诞生。维纳成为控制论的创始人。

经典控制理论的主要内容包括：系统数学模型的建立、时域分析法、频率特性法、根轨迹法、系统综合与校正、非线性系统和采样控制系统分析法等。

从四十年代到五十年代末，经典控制理论的发展与应用使整个世界的科学水平出现了巨大的飞跃，几乎在工业、农业、交通运输及国防建设的各个领域都广泛采用了自动化控制技术（可以说工业革命和战争促使了经典控制理论的发展）。科学技术的发展不仅需要迅速地发展控制理论，而且也给现代控制理论的发展准备了两个重要的条件――现代数学和数字计算机。现代数学，例如泛函分析、现代代数等，为现代控制理论提供了多种多样的分析工具；而数字计算机为现代控制理论发展提供了应用的平台。[1]

在二十世纪五十年代末，计算机技术的飞速发展推动了核能技术、空间技术的发展，并且为多输入多输出系统、非线性系统和时变系统的分析和设计提供了新的手段。

五十年代后期，贝尔曼（Bellman）等人提出了状态分析法，在1957年提出了动态规划。1959年卡尔曼（Kalman）和布西创建了卡尔曼滤波理论；1960年在控制系统的研究中成功地应用了状态空间法，并提出了可控性和可观测性的新概念。

由上面的历史背景介绍可以看出，现代控制理论是在自动控制理论的基础上发展得到的，尽管两种理论在方法和思路上有显著的不同，但是在教授的时候不能将两者视为单独的个体。笔者每次在绪论部分都会系统化地讲解理论的产生，以让学生对两门课程形成一个初步的比较清晰的认识。

二、理论教学的系统性

在这两门课程的理论教学过程中，虽然涉及到的知识点有差异，但是经笔者研究，在具体教学中，两门课程的教学有些许共性，比如说两门课程的教学流程就基本一致。如图1所示：相对于现代控制原理而言，自动控制原理理论推导较少，同时其工科背景较强，实例较多。在学习之初，可先帮助学生搭建起分析问题和解决问题的基本框架，形成一个较为初步的系统观。

自动控制原理分析问题的核心是数学建模，稳定性判断和性能指标的计算，[2]主要分析方法是时域分析法、频域分析法和根轨迹分析法。时域分析法直观易懂，频域分析法是自动控制原理的核心，根轨迹分析法在目前的工程实践中已用的很少，在学时有限的情况下可略讲。在实际讲解的过程中，要合理安排学时，适当加快时域分析法的讲授，略讲根轨迹分析法，重点讲解频域分析法及系统校正。

现代控制理论包含了大量的理论概念机数学公式，在实际讲授中，应弱化理论推导，在教学过程中可结合倒立摆工程实例，从建模、稳定性分析、能控能观性分析、极点配置到状态反馈，形成一个较为完整的分析过程。[3]

总而言之，在讲解的过程中，注重引言，初步建立系统观，结合实例，比较异同，突出重难点，最后再通过总结强化各知识点之间的联系。[4]

三、实践教学的系统性

1.重视实验，理论教学和实验教学的系统化[5]

以往，控制理论的实验课和理论课教学是独立的，理论课教师和实验课教师各行其道，相互交流匮乏。目前，学院已明确提出，理论课教学和实验课教学的一致性，理论课教师必须参与进实验教学，教学手段要丰富、系统。

2.实验箱教学和仿真教学的系统化

首先在实验箱上搭建模拟电路，利用信号发生器、示波器等测量波形和数据。同时引入MATLAB仿真，先引出数学模型，利用MATLAB强大的系统工具箱分析并绘制各种相应曲线，利用Simulink工具箱进行校正和状态反馈设计。[6]最后，对比电路测试波形和仿真结果，可让学生深入了解理论和实际参数之间的差异，进而寻找原因，加深理解。

四、今后教学方向

在今后的教学过程中，可进一步加强比较，加强学生的系统观，并且尝试迁移到其他相关学科，加强学生对整个学科的理解。

参考文献：

[1]万雄波，杨方.基于“自动控制原理”与“现代控制理论”课程异同点分析的教学探索[J].科教文汇，2013，（7）：56-57.

[2]孙韵钰.“相似论”在“自动控制理论”课程教学中的运用[J].消费电子，2013，（7）.

[3]王斌，李斌.“现代控制理论”教学改革与实践[J].中国电力教育，2013，（10）：61-62.

[4]李长云.“自动控制理论”的系统化教学实践[J].电气电子教学学报，2013，（8）：75-77.

篇3

关键词：自动控制原理；计算机辅助教学；考核方式多元化

作者简介：陈兆岭（1967-），男，江苏泰州人，江苏大学电气信息工程学院，讲师；刘国海（1964-），男，江苏扬州人，江苏大学电气信息工程学院，教授。（江苏 镇江 212013）

基金项目：本文系江苏省“十二五”高等学校重点专业建设（批准号：苏教高[2012]23号）、2011年江苏大学校级教学改革与研究项目（重点）的研究成果。

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）05-0086-02

“自动控制原理”是一门理论性和工程实践性都较强的专业基础课，是后续专业课程不可缺少的先行基础课，[1]江苏大学电气信息工程学院所有专业的学生都要学习这门课。为了提高教学质量，课程教学组根据课程特点采用多种教学手段，对课程教学进行了全方位的改革实践。

一、课程特点和教学改革的必要性

“自动控制原理”课程的特点是：内容成熟丰富、涉及知识面广、理论性强、比较抽象但又和工程实践联系紧密、可供使用的教学手段更新发展快，同时习题多、难度大，是具有一定深度和学习难度的课程，往往让学生感到难学，教师感到难教。[2]教师在讲授过程中也容易过分强调理论知识的数学推导而忽视工程应用，使这门课类似数学课。[3]若教师对这门课程采用以“教师为中心”的单一教学模式，沿用传统的“课堂板书讲授+验证实验”的教学方法，则不利于学生系统地掌握课程知识点，会导致学生缺乏学习兴趣和主动性，从而无法达到良好的教学效果。[4，5]因此教师必须更新观念，大力倡导积极主动的学习方式，充分应用先进的现代教学手段，建立一套包括理论讲授、计算机辅助教学、实践教学、作业讲解、网络资源共享、评价体系和学术讨论相结合的全方位的课程教学改革新体系，充分调动教师和学生的积极性，努力提高教学质量。

二、全方位教学改革实践

江苏大学“自动控制原理”课程教学组经过认真研究，本着“以学生为中心”、“厚基础、重实践、重能力”的指导思想，在省重点专业建设和校级教学改革与研究项目的资助下，对课程体系进行整体优化，将多种教学手段并举，实现了师生之间学习过程的双向互动，取得了良好的教学效果。

1.精选教学内容

为了解决“自动控制原理”课程内容多、学时少的矛盾，教师必须根据教学大纲的培养目标突出重点优化整合教学内容。根据江苏大学电气信息工程学院各专业的学习需要，本课程组分别精选了90、75、60和45学时的课堂教学内容。自动控制系统分析与设计的主要内容和重点是研究系统的特性，即稳定性、动态性能、静态性能。“稳、快、准”贯穿了时域分析、根轨迹分析和频域分析的过程，教师在讲课过程中又以工程上应用广泛的频域分析为重点和难点，将基本概念、基本原理和基本方法讲透，让学生了解和学习“控制论”的思想方法。课程开始时就向学生推荐几本国内有影响的参考书，对于教学大纲中规定的了解内容则略讲，或让学生课余自学，这样不但培养了学生的自学能力和独立思考解决问题的能力，也节省了课时。

教师也要注重介绍控制学科前沿的最新发展，使课程具有先进性和时代感。增加MATLAB软件的应用，减少讲授系统根轨迹绘制、频率特性绘制的内容，而将重点放在应用根轨迹法和频域分析法进行工程分析与设计上，使学生掌握专业的知识与技能。

根据以上原则，课程组成员编写的教材《自动控制原理》将于2013年由机械工业出版社正式出版发行。

2.课堂教学手段多样化

课堂教学是教师讲授和学生学习的重要环节。为了增强授课效果，教师应采用讲授式、探究式、案例式、讨论式和对比式等教学方法相结合，采用以多媒体课件为主、减少板书时间、增加Matlab软件应用内容介绍、增加师生互动交流时间等教学手段。

课程组教师根据授课内容的不同，将多种教学方法相结合，如绪论部分采用了讲授式、案例式、对比式等方法介绍自动控制的定义、特点、实例、基本内容和基本要求；采用探究式、讨论式和对比式等方法分析时域法、根轨迹法和频域法的区别与联系、应用范围、优缺点等。

由于课程理论性强、公式推导多，采用传统的板书方式耗时费力，而采用多媒体课件教学，不但节省课时，而且图文并茂，增加了信息量，提高了课堂教学效率。为了适应学生的思维速度，在公式推导时，教师利用多媒体动画一步步地给出演算过程，产生了和板书相同的效果。

教师引入基于Matlab的计算机辅助教学，避免了高次方程解根、高阶系统性能指标计算等烦琐计算，可以把时域、根轨迹、频域分析和校正系统的绘图很快地在计算机上绘制出来，还可以方便地分析系统传递系数、开环零极点变化等对系统性能的影响。这不仅提高了课堂的教学效率，也使学生巩固了所学知识，拓宽了思路， 提高了学生的学习的兴趣和热情，同时为后续的课程设计、毕业设计的分析和计算工作打下良好基础。

采用的多媒体课件和引入的Matlab辅助教学节省了课时，增加了师生课堂互动交流的时间。教师在授课过程中可适当地留一些悬念，启发学生思考后再进行讲解，效果更好。如在讲授奈氏稳定判据时，抛出问题：当有p个开环极点在s平面的右半部时，奈氏曲线会如何变化，奈氏稳定判据应用时应作哪些修改。通过学生独立思考、师生互动解决问题后，学生对奈氏稳定判据的本质理解更深刻，印象更清晰。

教师每讲完一章应归纳出本章知识点作为学生复习的重点，引导学生及时复习。

3.改革作业完成方法和实验方式

课后及时做作业，有利于学生深入理解学习内容、巩固所学知识。教师课后布置一些概念性强的习题，要求学生阅读参考书，利用Matlab指令或Simulink模块进行仿真，这样既拓展了学生的思维模式又能让经典的专业知识与时展相结合，使学生在掌握成熟的专业理论的同时理解本专业的性质和实际应用特点。

实验方面采用验证实验和设计实验相结合、仿真实验和物理实验相结合、课堂实验和开放实验相结合的方法。需要在课堂完成的验证实验有四个，同时学生也可自主设计实验，学生根据所学的知识利用实验室的设备自由设计实验，以验证所学的理论知识，充分发挥学生个体的能动性、创新性来自主设计一些自动控制系统。通过实验，学生掌握了诸如实际温控系统的组成、PID控制器的设计和调节，更好地将理论知识应用到实际系统中。

课程组教师结合自身的科研课题，吸收部分学生实际参与；组织学生开展各种丰富多彩的课内外科技活动，进行大学生电子设计制作培训；组织学生参加全国大学生电子设计竞赛、校“星光杯”科技作品大赛、大学生科研立项等活动，学生每年都取得不俗成绩。

4.网络资源的建设和利用

江苏大学开发了“自动控制原理”课程的网络课堂，教师充分利用校园网络资源进行网上辅助教学。网络课堂系统主要分为三大模块：资源中心模块、教师管理模块和学生自主学习模块。课程教学大纲、教案概略、参考文献目录、网上提交作业、在线测试、实验预约、师生互动、网络课件、部分授课录像等都已上网使用，并逐步充实和完善。学生可在网上下载所需学习资料用于课前预习和课后复习。网络资源中心不断更新充实国内精品课程、学术期刊和相关技术资料等内容，为学生的自主学习提供了一个良好平台。除此之外，该系统还包括随机出题的习题库子系统，学生可以随时通过习题库进行自我测验，同时也有网上辅导体系，学生可以随时与教师互动答疑。

5.考核评价方式多元化

江苏大学“自动控制原理”课程改变期末一张考卷定成绩的传统做法，总评成绩由平时成绩和考试成绩组成，平时成绩占25%，考试成绩占75%。平时成绩主要考核上课出勤、课堂参与情况、作业成绩、实验成绩。试卷命题要知识覆盖面广，分为基本要求部分和提高部分，前者约占试卷总分值的75%，主要考核学生掌握基本知识的程度，后者约占试卷总分值的25%，主要考核学生灵活运用所学知识的能力，难度与考研题接近。这样做既考核了学生掌握基本知识的情况，又促进学生深入学习研究，保证了考核结果的区分度。

6.教改研讨活动制度化

“自动控制原理”是学院的重点教学课程，学院成立了专门的课程教学小组，并持续吸收自动化系新教师加入。多年来，课程组坚持开展经常性的、有计划的教学研究活动，针对课堂教学中的重点、难点以及新问题开展专题讨论，深化课程的教学改革，不断地更新和完善教学内容，改进教学方法。学校每年开展一次讲课竞赛，提高教师讲课技能，积极申报省市和学校的教学改革项目，所涉及的内容有：课程教学体系整体优化、教学内容与方法改革、课程群建设、双语教学、教材建设、实验室建设、多媒体教学研究与建设、网络教学平台建设等。学院鼓励对外交流，鼓励教师发表教学改革论文，派出课程组教师参加每两年举办一届的“全国自动化教育学术年会”，直接和兄弟院校交流教学经验，学习先进的教学方法和手段，将“自动控制原理”课程的教学改革推向新的台阶。

三、教学效果

“自动控制原理”课程的全方位教学改革，取得了良好的教学效果。学生普遍反映学习兴趣浓厚、课程内容充实、学习效率提高，考核总评成绩提高，不及格率下降至7%以下。相当数量的学生在教师的研究课题中发挥较大的作用，每年参加的全国大学生电子设计竞赛，都能取得几项一等奖，对江苏大学的电气工程及其自动化专业（国家级特色专业）和自动化专业（江苏省品牌特色专业）的建设起到了促进作用。

参考文献：

[1]田玉平.探索“自动控制原理”课程教学体系改革之路[J].电气电子教学学报，2008，30（3）：8-11.

[2]李振龙，乔俊飞，孙亮，等.自动控制原理课程体系结构和教学方法探讨[J].教学研究，2009，32（2）.

[3]符强.《自动控制原理》课程的探究式教学研究[J].四川教育学院学报，2012，28（3）.

篇4

论文关键词：自动控制原理，教学改革，实践环节，教学质量

 

“自动控制原理”课程[1]作为工科学生的一门专业基础课,在它们的成长过程中将起到不可替代的作用。该课程涉及到控制系统的模型建立、系统分析及系统设计的基础理论和相关技术，理论性较强但又源于工程技术。其特点是概念抽象、数学含量大、计算繁杂，既难教，也难学。对于该课程的教学，传统教学方法存在以下一些弊端：其一，是先进行理论教学，然后进行实践教学，理论学习具有盲目性，缺乏针对性实践环节，学生在学习理论时，不知道重点与非重点，只是盲目进行接收，所学摘要求比较高，学生若没一定的数学功底，虽然教师在讲台费尽心血地向学生讲述，但是学生在底下往往却听得一塌糊涂模棱两可。其三，是学生做作业时没有实践操作的机会，从而缺乏感性认识，很难提高思维能力与实践动手能力。其四，是采用教师只是授课，学生只是听课，没能达到“互动式”教学方法，因此难以激发学生的学习兴趣。

针对上述原因，根据我校的实际情况，以提高教学质量为主要目标，对自动控制原理课程的教学方法进行了改革，采用了多媒体教学手段和充分的理论与实践相结合的教学方法，同时也积极采用“互动式”教学方法实践环节，克服了上述缺点，取得了一定的经验与实效。

一、精心组织授课内容,使学生有最大的收益

(一)精选教材,以期事半功倍之效果

教学各环节中,教材的选用是极其重要的。它不仅是教师授课的依据,也是学生预习和复习的依据。一本好的教材要求内容深浅适度,讲述条理清晰,结构编排合理,理论分析透彻。特别是对于“自控控制原理”这门课程,内容体系十分庞大,既有时域分析,又有频域分析;既有连续时间信号分析,又有离散时间信号分析;还要兼顾到基础知识的应用,这就涉及到了信号与系统、通信、自动控制等不同领域的知识。要能够兼容并蓄,给学生以最全面的知识,最精辟的理论,最清晰的条理,必须是一本好教材才能做到。我校选择的是国防工业大学出版社、胡寿松主编的自动控制原理。这本书我们认为其编排非常合理,符合人类思维的习惯;讲述透彻,难度适当。本书在基本理论和方法的阐述上，把物理问题与其数学表述和论证密切的结合起来，注意引入现代数学概念，使这些理论和方法有较为坚实的数学基础，这对于深入准确的理解本书内容是有益的。另外，大多数学校的考研专业课基本上都采用该教材，所以它为学生早日圆自己的考研梦奠定了一定的理论基础期刊网。该教材以并行的方式建立连续时间和离散时间信号与系统的分析方法。考虑到当前的实际情况，在具体安排上，仍分章先讨论连续的再讨论离散的；先讨论线性系统再讨论非线性系统；然后是线性系统的状态空间分析。这样，把系统看作一个整体，从分析方法的角度，按时域分析、变化域分析和状态变量分析的次序划分章节，强调了连续系统与离散系统的共性，也突出了它们各自的特点。这将有利于基本概念和基本方法的理解与掌握。实践证明,这一途径在教学上是非常可取的,它可以利用连续和离散时间方法之间的共同点来分享各自所获得的理性和感性知识,而两者之间的差异又可用来加深理解各自不同的独特性质，据学生反应,他们完全有能力自学。这是一本好教材所应达到的境界,让读者有“温故而知新”的能力,从而达到事半功倍之效果。

(二)多种形式施教,培养学生自学能力

学生的自学能力应该是大学阶段着重培养的一种能力。在他们走出校门后,这种能力将会大有用武之地。教师应该给学生以锻炼机会。在该课程讲授中对于不同内容,采取了重点讲授、指导学生自学、组织有目的地讨论等多种形式,注意启发式教学,使学生既掌握了知识,又锻炼了能力。如“线性系统时域分析”一章,是该课程的重点和基础,学生刚刚接触到这一概念,关于系统的各种性质、基本概念都要花大力气去讲,以期打好坚实的基础。当在后续章节中频繁的用到这些知识时,学生就不会感到前面的知识有欠帐。而在讲完了连续时间信号的时域分析和频域分析,再开始离散系统的分析时,尽可放手让学生去自学。因为两章中讲述的方法完全并行展开,且在概念上也相差无几,只要前面章节中关于时域分析与频域分析的性质较清楚,学生感到完全可以自学,没有必要再按部就班地讲。教师此时所起的作用只是将重点提出,略作陈述。必要时,再整理出一些问题,供同学们讨论以加深印象。此外，对于离散系统和状态变量分析这两章，应先让学生利用课余时间回顾、复习一下时域和频域分析、线性代数、积分变换等的知识，适当的时候在课堂上串讲一下实践环节，这样可以使学生巩固一下以前的知识，加深对该课程的理解。这样就节约了大量的课时,同时也锻炼了学生的自学能力。这种施教方式深受学生欢迎,充分调动了学生学习的积极性,使他们的潜能得到了充分地发挥。另外，教师要积极采用“互动式”教学方法，充分体现“学生为主体，教师为主导”的现代式教学理念，使得教师和学生进入最佳状态。教师要在课堂上经常穿插一些具有启发式的提问和一些带有启发性的问题，围绕教学重点有意识的设计几个，给学生提供一定的酝酿思考时间，让学生充分利用这一时间，进行归纳总结，举一反三，深入研究问题，这也是培养学生自学能力的一条捷径。

(三)充分利用习题课,加强与学生沟通

对这类集数学基础与工程应用[4]于一身的课程,只了解一些理论知识是远远不够的,必须补充一定量的习题,以巩固所学知识。我们所选的教材后面有大量的习题,不仅有关基础内容,还有可以扩展和深入探讨的内容,甚至是在各领域研究中的前沿问题,经整理归类后,都出现在习题中,可以说是正文部分的扩充。我们从中挑选难度适当的习题考验学生,从中也发现了学习中存在的问题。每章讲述完毕后上的习题课,集中将问题较多的部分拿出来讲解透彻,加深了对理论知识的理解。同时,习题课上及答疑的时间多了解学生的心声,他们的问题,他们的需求,可以对上课内容的选择和讲述的方式进行有目的的调整,以期“教学相长”,达到更好的教学效果。这对课程教学是一个有力的帮助和促进。

二、加强实践环节

作为一名工科[2]学生，大多数都面向工厂、企业、公司的技术工作岗位上，这就需要有一定的动手和创造、开发新产品的能力，所以实践环节尤为重要，必不可少。我们书本上的知识学得再好，它终究是理论，如果没有实践的过程实践环节，它只不过是个空架子，只有把理论很好的应用到实践中，这才真正体现了该门课程的实用价值。从工程教育本科层次的培养目标上讲,不管是重点研究型大学还是一般教学型大学,都是培养“应用性”人才,这是一个基本事实。也就是说,人才培养方向及规格侧重于向工程技术教育方向倾斜,突出强调“工程技术应用”能力培养,是工程应用型本科人才培养的本质特性。强化实践能力培养,构建以工程应用能力培养为主线的实践教学体系期刊网。它由基本技能层、专业工作能力层、工程实践与创新能力层组成。实践教学应与理论教学[4]同步，边理论边实践，使其加深对该课程的理解；不能等理论讲完再集中做实验，这样以前所学的知识都忘得差不多了，收效甚微。采用“二阶段能力培养”的实践教学模式:第一阶段,采用基础实验、工程训练培养学生的基本技能。这主要针对授课内容进行编写实验讲义；第二阶段,采用综合性、设计性实验和课程设计培养学生的知识综合应用能力和设计能力。这主要是对课本内容的拓宽，合理的设计一些软、硬件试验，培养学生的工程实践能力和创新能力；同时,改革实验教学方法,推行全开放实验教学模式,更好地培养学生独立工作能力,促进学生的个性发展。

三、加强基础知识的扩展,寻找与相关课程的联系，开拓学生视野

基础理论[5]知识学习的目的,是为了更好地应用。我本人主要担任信号与系统、自动控制原理课程教学，这两门课程又有千丝万缕的联系。本门课程的知识在许多领域都有非常重要的应用,教师所要做的就是为学生开启一扇扇进入知识殿堂的大门,让他们看到里面光彩夺目的宝藏。而真正要得到这些宝藏,还需要他们再付出艰辛的努力。在讲述了离散系统分析时，讲解零阶保持器以后,曾就信号在滤波、调制等通信理论方面的应用做了入门性的介绍,并指出在语音信号处理方面也有广泛的应用。例如,现在非常热门的数字音响为什么比模拟音响会有更高的保真度,各种传播媒介(广播、电视、卫星)的传播机理,使学生了解到多彩的世界都是以先进的科学知识作后盾的。总之,限于课时有限,对这些课外知识,不可能花大量时间去讲述,只能点到为止,从而激发他们学习的兴趣。事实表明,学生们已经可以把所学知识应用于解决问题中了。

二十一世纪的主人正是我们现在所教的这些学生,帮助他们打好坚实的理论基础,培养分析问题和解决实际问题的能力,是我们教师不可推卸的责任。我们相信,随着教学改革的进一步深入,我们一定会为祖国现代化建设培养出具有扎实基础知识、高文化素质和强实践能力的新一代科学与工程人才。以上总结正是在这种责任心的强大驱动下,对本门课程教学改革所作的一些探索。

参考文献:

[1]刘伟.《自动控制理论》的教与学.江苏技术学院学报[J].2004,10(2):91-93.

[2]罗建书,对工科数学教改的认识与实践,高等教育研究,2004(1):49-53.

[3]刘国荣，工程应用型本科教育特性及其创新人才培养体系的研究与实践，中国大学教学,2004(12):39-41.

[4]王立红.关于自动控制理论课程教学改革的几点思考[J].辽宁工学院学报.2007,7(4):123-123.

[5]潘江敏,黄承兴.数学教育中创新性的实现[J].云南大学学报:自然科学版,2006,28(S2).

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论文关键词：风机，自动调速装置

 

1 、前言

当前,我国煤矿使用的局部通风机数量多,功率大,是能耗最大和浪费较严重的设备之一。从理论上讲,对风机调速是调节风机性能、降低能耗的最佳方法之一。随着科学技术的不断发展,防爆变频调速装置以其卓越的调速性能,显著的节能效果在煤矿领域得到广泛的运用。

2、概况

煤矿井下局部通风机是用量大、耗能大的常用设备，每年需求量在数千台以上，但在性能调节功能上，基本上是空白。从理论上讲，调速是调节风机性能最经济、有效的手段。阻碍变频调速技术在局扇上应用的主要原因是价格昂贵，节能效果差，变频器可靠运行难。随着对煤矿安全生产重视程度的增加，一些明显存在安全隐患工作场所，要求必须对风机性能进行调节。因此风机，我矿与煤炭科学研究总院重庆分院合作，根据当前我矿的具体情况，在原有矿用通风机自动调速装置的基础上进行了技术改进，研制了一套ZJTS型矿用通风机自动调速装置，并投入使用。该变频调速装置采用了IGBT变频调速技术、热管散热技术以及智能控制技术,可根据不同的运行工况,通过检测不同地点的瓦斯浓度,自动调节通风机的风速,达到高效排瓦斯和节能通风的目的。

3、调速装置的结构设计

该调速装置的总体结构主要由人机操作界面、隔爆箱体、真空热管散热器、双电源控制器、进出线接线腔、变频调速控制系统、本安电源、双风机控制器、频率转换器等单元组成，外接瓦斯浓度传感器和主、备局部通风机。实现了按设定瓦斯浓度值，自动调节通风机转速，达到按需定量通风的目的。同时也实现了专用供电线和备用供电线、主通风机和备用通风机的自动切换的目的论文提纲怎么写。

4、调速装置的工作原理

调速装置的频率转换器把瓦斯浓度传感器的频率或电流信号转换成模拟信号，然后经控制器处理后，去控制变频器，让变频器输出相应的频率，控制风机的运转。实现了调速装置根据不同的瓦斯浓度传感器值输出不同的频率来控制风机电机的运行速度;控制面板又通过转换器与控制器连接

总体结构图

来实现调速装置各种参数的显示和设定。当专用供电线有故障或停电时，备用供电线就通过双电源控制器工作，这时通过双风机控制器切换让备用风机工作;当专用供电线恢复正常供电时，双电源控制器切换让专用供电线工作，这时双风机控制器切换让专用风机工作。

电气原理图

5、调速装置的主要特点

5.1自动化程度高。

通风机性能的最佳调节方式是变转速调节，而改变通风机转速最经济、适用的万式是改变输入电源的频率。该调速装置通过对工作地点瓦斯浓度实时检测，用变频调速器和自动控制系统，智能地自动调节通风机输入电源的频率风机，达到按需通风的目的。适用长时间、无人值守连续工作。

5.2主要元部件品质高。

该调速装置主要元部件:整流器、IGBT逆变器、控制系统等均采用国外著名品牌，其 主要特点是体积小、重量轻、发热量小，运行可靠，非常适合安装在井下隔爆箱体中。专门定作的散热器外形美观、实用、可靠。

5.3直观、清晰的液晶显示屏。

大屏幕液晶显示屏随时监视风机、变频器、瓦斯浓度运行状态，报警用文字说明，画面直观、清晰。可随时选择操作状态(自动、手动)，设定最低输出频率值和瓦斯浓度值。超过规定的瓦斯浓度值，输出报警信号。

5.4系统运转稳定可靠。

该调速装置从瓦斯信号的采集，控制模块的分析、运算，各单元之间的通讯，到执行 机构运行，均采用国内先进技术和元件。软件部分逻辑关系清晰明确，操作性强，经长期运行试验，系统运转稳定可靠。

5.5安全性好

具有过流、缺相、过电压、欠电压、过热等完善的软硬件保护。

6、调速装置的主要功能

6.1掘进工作面限量排放瓦斯，实现最大效率安全排放。

因意外停电或计划停风而造成掘进工作面瓦斯超限时，该调速装置可自动以接近于混合处的瓦斯浓度安全值进行排放，避免人工排放时，难以控制瓦斯浓度风机，超量排放问题。

6.2采煤工作面限量抽排瓦斯，形成安全可控的引排系统。

用于引排系统处理采煤工作面上隅角瓦斯积聚时，瓦斯传感器探头放置在测试风筒中，检测风流中瓦斯浓度，即进入风机风流中的瓦斯浓度。该调速装置根据设定的瓦斯浓度安全值，自动地调节通风机转速，确保抽出式通风机进口的瓦斯浓度不超过3%，实现安全抽排。

6.3节能运行

当瓦斯浓度值在安全设定值以下时，根据工作面瓦斯涌出量的大小自动控制转速调节风量，既保证了瓦斯浓度不超限，又可避免风量过大而扬尘，影响工作环境，实现节能通风论文提纲怎么写。

6.4正、反转切换功能

可通过按液晶显示屏里风机转向画面的正转选择数字键或反转选择数字键来切换，而无须改变局扇接线即可改变局扇的转向。

6.5主、备用风机自动切换功能

当主风机或备用风机出现故障时，调速装置会自动切换让备用风机或主风机工作;实现主、备用风机自动切换功能。

6.6双电源自动切换功能

当专供线路或备用线路有故障或停电时，调速装置会自动切换让备用线路或专供线路工作;实现双电源自动切换功能。

6.7闭锁接口功能

风、电闭锁功能，当风机运行后输出一个常闭触点。

瓦斯、电闭锁功能:当瓦斯浓度传感器值大于设定值时，调速装置输出一个常开触点。当瓦斯浓度传感器值小于设定值时，调速装置输出一个常闭触点。

6.8手动控制功能。

可通过液晶显示屏手动控制画面来选择手动控制风机，局扇运转频率值可以在0比到5OHz之间设定。

6.9报警文字显示功能

当调速装置有故障、报警时，液晶显示屏会自动弹出报警信息，用文字说明故障、报警的原因及处理万法。

7、结束语

通过ZJTS型矿用通风机自动调速装置在我矿的使用，充分达到了节能高效的效果。在同等条件下与无调节性能的高效风机相比，平均运行效率可提高15%左右，节省电能，对大功率风机，效果尤为明显。

总之，ZJTS型矿用通风机自动调速装置具有广泛的推广应用价值，不仅增加了效益，尤其对加强煤矿的安全生产具有重要的意义。

参考文献：

[1]徐益民林海鹏赵汗青.新型变频调速智能控制装置的研制与应用[J].煤矿机械,2004,25(12):131-132.

[2]石秋洁.变频器应用基础[M].北京:机械工业出版社,2003..

[3]冯垛生.变频器的应用与维护[M].广州：华南理工大学出版社,2001.95-99.

[4]唐耀华徐庆龙.空压站变频改造的节能分析和参数监控[J].变频器世界,2004(4):.

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关键词 电气工程及其自动化专业；工程应用型本科；教学模式

中图分类号：G642 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2013）27-0081-03

1 引言

电气专业是一个应用范围很广的工程应用专业，它的培养目标要求学生除了掌握一定的专业基础知识外，还要注重实践能力和创新能力的培养。因此，石河子大学电气工程及其自动化专业在教学过程中积极探索适合于工程应用型本科专业人才培养的“双体系两结合”教学模式，制订专业人才培养计划，开展各项教学工作，使学生的综合素质和工程实践能力明显得到提高。

2 构建“厚基础、宽口径”的理论教学体系

“双体系两结合”的教学模式指理论教学与实践教学并举，两者相互影响，促进学生对所学专业理论知识与实际工程的结合。本专业的培养目标是基础扎实，知识面较宽，具有学习新知识、运用知识创造和开拓事业的能力，能够从事与电气工程有关的系统运行、电气设计、自动控制、信息处理、生产管理等工作的应用型高级工程技术人才。为此，在专业的理论教学体系构建中，按照“厚基础、宽口径”构建知识体系。“厚基础”包括人文社科、公共、学科基础三大模块课程，“宽口径”体现在专业课打通并设置在学科基础课中。

1）人文社科、公共、学科基础由公共基础、相关知识、专业拓展等系列课程构成，使学生在基础理论、基本知识和相关领域等方面，全面提高其综合素质和多角度的科学思维方法，培养学生的适应能力和发展潜力。

2）学科基础主要由电路、模拟电子技术、数字电子技术、电气测量等系列课程构成，使学生获得电气工程基本知识，并充分考虑了将来专业口径的拓宽，为专业学习打下扎实的基础。

3）专业基础主要由自动控制原理、电机学、微机原理与接口技术、电力电子技术、单片机原理及应用等专业课、限选课、任选课等组成。教授学生掌握专业系统知识，着重培养学生分析解决实际问题的能力。

4）在专业课中设置了两个专业方向课程群——电力系统及其自动化和电力电子与电气传动，学生可以根据专业方向选择相应的课程。

5）开设网络学习课程和综合教育课程。网络学习课程借助因特网开设学科前沿类课程，综合教育类课程则鼓励学生开展各类学科竞赛、科研训练、科技创作、创业训练、社会实践及相关文化素质教育活动。

3 构建推进式的实践教学体系

实践教学对于培养创新人才、提高学生实践能力有着特别重要的作用。实验中心建立了与理论教学有机结合，以能力培养为核心，涵盖基本性实验、综合设计型实验、设计性实验，满足不同层次人才培养需要的教学体系。此教学体系分为两大部分。

3.1 课程实验环节

这部分实验为理论课程同步实验，主要目的是配合课程的学习，加深对理论的理解。

1）验证性实验，是与理论教学密切相关、协调配合的实验教学，由“电路理论实验”“模拟电子技术实验”“数字电路实验”“电机学”和“自动控制原理”实验构成。同时，对于电机学和自动控制原理课程，既可以采用试验台做实验，也可以采用计算机仿真软件进行实验，将计算机仿真技术与理论、实验有机地结合起来。

2）综合性实验。在验证性实验的基础上，将多个实验综合，使学生具备初步的综合应用能力。

3）设计性实验。此类实验的目的在于培养学生的创新能力。在给出设计目标后，学生自行利用实验设备设计出满足设计要求的实验方案，由电子线路设计、电子线路仿真、应用电子系统开发等设计项目构成，并向校内学生开放，为学生的创新实验提供了很好的环境和条件。

3.2 集中实践性教学环节

1）技能训练。

①机械制造实习。第二学期在机电学院实习工厂进行，时间为2周，学生分组进行车、铣、刨、磨、钳、焊等工种操作，使学生对工厂的情况有一个感性的认识，初步掌握冷加工方法与操作过程，了解机床设备等。

②电工实训。第五学期在机电学院电气工程实验中心进行，时间为2周，每人必须独立完成实际操作练习。通过各种工艺的讲解和实际操作练习，使学生掌握常用电工工具和工艺知识，培养学生的动手能力，为今后从事电气工程技术工作打下初步的基础。通过电工实训使学生达到“维修电工中级”职业技能水平。

③EDA实践。第五学期在机电学院电气工程实验室中心完成，时间为2周。通过对电路设计软件、绘图软件的学习，完成电子电路仿真设计、原理图绘制和印制电路板设计、制作、调试等。

2）专业实验。第七学期在机电学院电气工程实验中心完成，时间为1周，目的是使学生建立电力系统及自动控制系统的整体概念，从而培养学生综合运用知识和分析问题的能力。专业综合实验分为电力系统综合实验和电气自动化综合实验，学生可任选其中一个，实验完成后，提交实验报告。

3）课程设计。

①电子技术课程设计。第五学期在机电学院电气工程实验室中心完成，时间为2周，每人一题，完成电子电路的设计、调试、仿真。该环节着重提高学生在电子技术方面的实践技能，培养学生综合运用理论知识解决实际问题的能力，使学生初步掌握工程设计方法和实践的基本技能。完成后提交设计说明书。

②综合课程设计。第七学期在校内完成，时间为2周，每人一题，目的是使学生综合运用所学的理论与实践知识，按要求完成设计内容，有实验条件的完成实验验证。该课程设计分为电力系统综合课程设计和电气自动化综合课程设计，前者主要完成发电厂、变电所的初步设计，后者主要完成控制系统的设计、调试。学生可任选一个，完成后提交设计说明书。

4）专业实习。

①认识实习。实习地点为天富电力股份有限公司、天业化工、银河纺织有限公司、昌吉特变、农副产品加工厂等企业，于第三学期进行，时间为1周，实习方式为现场参观。通过认识实习激发学生热爱所学专业和奋发学习的热情；通过参观火力发电厂、水电站、变电站，初步认识电力的生产、变换和输送过程，认识电气设备在实际工作中的应用情况，为后续课程的学习打下基础。完成后提交实习报告。

②毕业实习。实习地点为天富电力股份有限公司等实习基地，于第七学期完成，时间为4周，学生分组进行，采用工程技术人员专题讲座与现场实习相结合的方式。通过实习，深入了解发电厂生产各个环节以及计算机在发电厂中的应用情况，为毕业设计搜集资料等。完成后提交实习报告。

5）毕业设计。毕业设计于第八学期在校内进行，时间为16周，采用导师制，双向选择，每生一题，也可与签约单位联合完成实际课题。设计期间要求学生调查研究，收集资料，综合运用4年所学的知识，完成方案比较、分析、论证，理论研究、设计计算、设计说明书的编写等，培养学生分析问题和解决问题的综合能力。

这样，在教学安排上加强了实践教学环节，增加了大型综合实验周、课程设计、毕业设计时间。目前专业集中实践周由原来的28周增加到32周，占教学总周数的比例达到20%。同时，在理论课程教学中，开设实验比重增加，专业主干课程实验课时占总课时达20%，实践环节课时比例大大提高，课内实验课时达210课时，实验开出率达到100%。

4 改革教学方法和手段，改善教学效果

4.1 实行实验室全天开放

在电气工程及其自动化专业的实践教学中，学科基础课程实验实行全开放实验教学方式，如电路实验、电子技术实验、微机原理实验、单片机原理实验和电力电子技术实验；实行全开放实验室，学生在完成全部必做实验项目、选做实验项目后，可根据自己的学习兴趣和能力，自拟实验项目，自主安排实验时间，自主进行实验操作，完成相应实验。通过实施“全开放”实验教学方式，大大增强了学生的实验动手能力、分析与解决实际问题的能力，调动了学生的学习积极性，学生变被动学习为主动学习。

4.2 积极开展第二课堂活动

有计划引导学生参加各种有益学生身心健康、扩展知识面、开拓视野、培养能力的活动，开展自主实验、自主设计、自主实习等以学生为主体的自主性实践教学活动，以提高学生的综合能力和全面素质；组织学生参加各种学术交流活动，以扩大视野、启发科学思维，创造条件把学生引导到各种科学研究活动中去，他们可以参加大学生创新设计与制造大赛、全国大学生电子设计大赛“挑战杯”、大学生课外学术科技竞赛等，参加教师的科学研究工作。通过第二课堂活动，培养学生工程设计思想、敢于创新的精神、分析解决工程实际问题的能力。

5 结束语

本文围绕工程应用型本科电气工程及其自动化人才的培养目标，结合石河子大学电气工程及其自动化专业建设发展情况和专业特色，介绍构建“双体系两结合”教学模式的探索思路与实施过程。按照“双体系两结合”的教学模式制订专业人才培养计划，构建“厚基础、宽口径”的理论教学体系与递进式的实践教学体系，突出工程素质培养，理论教学与实践教学并重，改革教学方法和手段，改善教学效果，开展各项教学工作，学生的综合素质和工程实践能力明显提升，得到用人单位的认可。

参考文献

[1]电气工程及其自动化专业教学指导分委会.电气工程及其自动化专业规范（讨论稿）[C]//第三届全国高等学校电气工程及其自动化专业教学改革研讨会议论文集.2005：21.

[2]薛东江.关于电气工程及其自动化专业培养应用型本科人才定位的研究[J].电气电子教学学报：电气工程专辑，2004（26）：28.

[3]赵巧娥，苏小林.电气工程及其自动化专业应用型本科实践教学体系的建设与实践[J].中国电力教育，2010（33）：152-153.

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文章介绍了给水排水仪表与控制课程教学改革背景，指出了目前教学体制存在的问题，提出了地方高校给水排水仪表与控制课程“1+2+3” 教学模式，即1条主线（工程应用型人才培养）、2个重心（理论教学、实践教学）、3种能力（工程实践能力、工程设计能力与工程创新能力） 并举的教学新模式。

关键词：地方高校；给水排水仪表与控制；工程应用型人才；教学研究

中图分类号：G6420；TU96+1 文献标志码：A 文章编号：

10052909（2016）06011405

一、给水排水仪表与控制课程教学改革背景

1996年，“水工业的学科体系建设研究”列入国家“九五”科技攻关计划，开始了给水排水工程专业教学改革进程；1997年，高等学校给水排水工程学科专业指导委员会（以下简称专指委）西安扩大会议上明确了教学改革方向：适应水资源短缺、水污染等的挑战，专业内涵和外延方面需进一步拓展；1998年，专指委宁波扩大会议上提出教学改革重点：调整拓宽专业教育内涵、更好地为行业发展服务；1999年，专指委武汉扩大会议上制定了新的《给水排水工程专业人才培养方案》，该方案贯穿了以水质为核心的主导思想，专业内涵有了进一步发展，体现了社会和科技发展对该专业的新需求[1-2]。在优化教学内容基础上，对水质工程、水资源、管道系统、建筑给水排水等主干课程进行了整合与充实，建立了以10门主干课为核心的新课程体系，给水排水仪表与控制课程为其中之一，《高等学校给排水科学与工程本科指导性专业规范》将给水排水仪表与控制课程列入16门推荐课程[3]。

为了更好地反映水的社会循环整体概念，以及科学与工程融合的专业发展特点，经教育部批准，在2012年高等教育本科专业目录中，“给水排水工程专业”正式更名为“给排水科学与工程专业”。据教育部统计，截至目前，全国有159个办学点开设给排水科学与工程专业，毕业生8 561人，在校生40 000人。随着专业改革进程的日益加快，相应地对给水排水科学与工程专业高等教育提出了更高的要求[1-2]。

地方高校作为高等教育的重要组成部分，要为地方和区域的经济发展作贡献，为地方针对性的提供应用型人才。在当前形势下，地方院校如何培养适应社会需求和企业需要、具有时代特色的应用型人才，是值得我们探讨和研究的理论与实践相结合的问题[4]。应用型人才可分为三类：工程应用型人才、技术应用型人才和技能应用型人才[5]。随着地方经济快速发展和人民生活水平的提高，给排水行业内涵发生了很大变化，行业的服务对象从城市基础设施建设，扩大到水社会循环的整个过程和各个环节；行业的任务从主要解决城市和工业用水的供给和排放，即以满足“量”的需求为主，转变为以改善水质为中心、水量与水质问题并重，满足实现水的良性社会循环的目标[2]。相应地，对给排水科学与工程专业人才质量上的要求也在发展变化：对给水排水行业人才知识结构和素质的要求越来越高，需要在水的开采、加工、输送、再生回用和可持续利用等方面，具有由以下各部分组成的专业知识结构，即水处理工艺、水资源与管网、水工业经济、有关的工程知识和机电、仪器仪表、计算机与自动控制等方面高新技术知识，社会对工程应用型人才的需求也越发迫切。

给水排水仪表与控制课程涉及给水排水、仪器仪表和自动控制等3个学科的内容，以仪器仪表和自动控制技术在现代化供排水工程中的应用为教学主体目标，该课程是给排水科学与工程专业主干课程，也是为地方培养给排水行业应用型人才的重要教育环节。在上述背景下，适应社会发展推进教学改革势在必行。

二、给水排水仪表与控制课程现有教学体制存在的主要问题

（一）专业课程体系设置不合理，课程整体性和延续性不足

专业课程体系设置不合理，表现在：一是部分教学内容在不同课程中简单重复。例如水泵的变频调速控制，在泵与泵站、水工艺设备基础课程中也有涉及。二是相关专业课程的衔接不当。如给水排水仪表与控制课程教学需要泵与泵站、水质工程学等课程的理论基础，但部分高校将这些课程与给水排水仪表与控制课程同步开设，甚至后期开设[6]。由于没有相关专业理论知识基础，学生对该课程内容难以消化和吸收，也给教师授课带来难度，极大地影响了教学效果。上述现象造成给水排水仪表与控制知识体系缺乏整体性和延续性。因此，做好相关专业课程体系的整体设计和教学内容的合理衔接也迫在眉睫。

（二）课程教学内容相对陈旧和单一

在高等教育大众化阶段，应用型人才培养具有十分明显的多样性、动态性和复合性特征，应侧重技术创新[7]。地方高校给水排水仪表与控制课程应及时跟踪地方水工程中新型仪表与设备、水厂现代化自动控制系统的发展，并将其融入教学内容。但是，目前大部分高校教师基本依照教材讲授，教学内容更新速度明显滞后，知识相对陈旧[6]。

近年来，随着水污染的加剧与水质突发事件的频发，水源水质预警、管网水质监控、遥感监测技术等方面的研究与应用日益广泛。但因教学软硬件配置不足，教学内容无法实现与时俱进。

此外，部分教师在学时分配上欠合理、教学内容单一，不能根据课程特点注重学科交叉内容的讲解。如给排水科学与工程专业毕业的任课教师在水处理工艺、泵站和管网调度等内容上安排了过多学时，与其他专业课程内容重复过多；自动控制专业毕业的任课教师则着重讲解自动控制理论，且不注意把握深度，学生难以理解且不能抓住重点。

（三）忽略实践教学环节，学生工程实践教育不足

应用型人才培养目标应侧重能够在社会生产、管理和服务的第一线解决实际问题[8]，实践教学是实现该目标的重要途径。很多地方高校依然沿袭传统的人才培养模式，即以理论教育为主线，重理论轻实践。主要表现在学时少、重知识传授而轻能力开发、与理论教学脱节等，如教学中忽略相关仪器仪表和自动控制知识的介绍等；学生在给水排水仪表与控制方面的工程实践教育和能力培养被边缘化，出现工程意识和实践能力薄弱、创新精神不足、职业意识淡薄等问题。

三、地方高校给水排水仪表与控制课程“1+2+3”教学模式

较强的实际工程能力是工程应用型人才的重要基本特征[9]。因此，笔者根据地方对给排水行业人才的需求、学校办学目标和生源特点，以社会需求为导向，以实际工程为背景，以强化工程能力为重点，注重创新教育和工程教育，提出了1条主线（工程应用型人才培养）、2个重心（理论和实践）、3种能力（工程实践能力、工程设计能力与工程创新能力）培养并举的“1+2+3”教学新模式。

（一）理论教学新模式

给水排水仪表与控制属于交叉学科，课程教学和学习难度大。对于地方高校而言，革新教学内容、手段和方法，打破照本宣科的教学模式是提高课堂教学质量、培养工程应用型人才的关键。

1.与相关专业课程教学安排的协调

给水排水仪表与控制课程教学内容主要包括给排水自动化仪表与设备、离心泵调节、污水提升泵站自动控制、水处理工艺自动控制等，需要与水质工程学、泵与泵站、给排水管道工程等专业课程衔接，因此，教学时间应安排在上述课程之后。教学大纲的制定应与上述课程统筹规划，避免内容简单重叠。同时应注重与工程实践的高度契合，以自动控制技术在给排水行业应用为导向和原则，重点在于让学生了解、掌握给排水行业仪表设备、水处理自动控制系统的原理与应用，并可自行完成水处理自动控制方式的初步设计。

2. 加强校企合作，提高教师职业素养

校企合作是实施产学合作教育的前提[10]，对于以工程应用型人才为培养目标的地方高校尤为重要。通过校企合作，教师可及时把握地方给排水行业领域研究与实践发展前沿，把相关内容引入课堂，实现理论教学革新与工程实践发展的对接。如与供排水公司、设计院等企业的工程师不定期地进行交流沟通，就给排水行业发展、实际工程中遇到的问题进行研讨，弥补学校教师自身工程实践的欠缺，提高自身职业素养。

3. 将素质教育与创新教育相结合，革新教学内容

创新教育是素质教育的核心。素质教育是创新精神和创新能力的基础，创新精神和创新能力是素质教育的集中体现。当前在全面提高学生素质的基础上特别要注意培养学生的创新意识、创新精神和创新能力，这是决定教育成败的关键[11]。在教学内容安排上，要以技术进步需求为牵引，注重素质教育与创新教育的结合，突出系统性、科学性和前瞻性。如根据目前水质越发复杂，传统自动控制系统功能单一的情况，给出水处理影响因素不唯一的案例，引导学生自行设计多干扰因素的智能环控制方式，并配置水泵、在线监测仪表等附属设备，将课程中涉及的自动控制、仪表与设备、工艺和监控系统的知识融于一体，提高学生理论知识的综合运用能力，开发其创造性思维。此外，在保持教学内容相对稳定的基础上，注意推陈出新。如：一方面，将国内外给排水行业高新技术融入教学内容。如在“给水排水自动化常用仪表与设备”章节，补充市场上新型产品介绍；混凝单元增加现代化水厂应用较多的流动电流复合环控制技术；污水处理自动控制工艺补充利用ORP、DO和PH在线实时控制脱氮除磷内容；沉淀和过滤单元增加新兴的经济适用技术，如利用原水浊度与水温分别实时控制沉淀池排泥和滤池反冲洗。另一方面，指导学生通过网络教学平台和文献检索，课外拓展阅读与理论课内容相关的最新工程开发应用成果，并在课堂上就其中的问题组织学生讨论，为学生答疑解惑。

4.“教”与“学”的有机结合

一是引进优质教学资源，创新授课方式。传统多媒体教学造成任课教师过于依赖PPT，照屏宣课，师生之间缺少交流，授课方式呆板单一。近年来，广州大学开展“创新强校工程”，加大了学科建设投入，笔者申请购置了与课程相关的现代化教学设备和CAI软件，在课堂上增加了水工程中典型仪表结构和操作演示，以及自动控制工艺的仿真教学展示。教学内容由平面到立体，由静止到运动，难以表达、极为抽象的内容得以清晰呈现，增强了课堂教学的直观性和生动性，活跃了课堂气氛，提高了学生的学习热情。在该过程中笔者实行以问题为主线的教学，如请学生指出工艺中的传感器、控制器和执行设备，说明自动控制方式等，在提高学生学习能动性的同时，实现了课程前后内容的有机结合。

笔者还及时跟踪国内外行业发展动态，通过检索、调研和实习机会，采集、录制国内外相关工程实例视频并融入理论讲解，为学生参与工程实践奠定理论基础。

二是变换教学主体，引导学生自主创新学习。笔者提取学生课外科技活动或是课外拓展阅读中有价值的研究成果，融入教学内容。同时变换教学主体[9]，由学生主讲，将“教”与“学”有机融为一体。

5. 构建网络教学平台

网络教学平台是引导学生自主学习的重要支撑。在广州大学教育教学研究重点项目的支持下，笔者整合教学资源，拟搭建给水排水仪表与控制网络教学平台。该平台分为四大模块：教学资源、在线测试、师生互动和知识广角。在教学资源模块，学生可以随时下载学习资源，如教学大纲、教学视频、课程PPT、水工艺自动控制实例视频等；在线测试模块，建立了涵盖整个教学内容的试题库（附标准答案），有选择题、填空题、问答题和判断题等多种题型，学生可以在线测试并进行自我评分；师生互动模块可实现网络答疑、网上提交和批改作业；知识广角模块包含国内外给排水行业相关新闻、工程实例的介绍等，用于拓展学生视野。该平台与课堂教学相辅相成，构建以学生为中心、多媒体教学与网络自主学习相结合的学习环境和体系。

6. 优化考核方式

传统教学普遍以考试为主要考核方式，平时成绩多根据学生的出勤和作业情况评定。其缺点是不能全面反映学生的学习效果和能力。对此，笔者改革考核方式，通过闭卷考试、研究论文、设计性作业、课外科技活动参与情况等多侧面全方位考核，推动学习的开放性。

（二）多元化实践教学新模式

实践教学是培养学生综合运用知识、技术和现代工具创造性解决实际问题的重要环节。学生既要动手，更要动脑，解决工程问题的能力是工程应用型人才的重要标志。广州大学给排水科学与工程专业实践教学包括实验、实习、设计和实训4个环节。笔者以工程实践能力、工程设计能力与工程创新能力培养为核心，充分利用各个实践环节的教学机会，结合本科生课外科技活动，与理论教学并举，多层次、多方位、循序渐进地渗透课堂教学内容，实施“课内课外、校内校外、产学研一体化”的多元化实践教学，让学生学以致用，适应地方经济和社会的行业发展。

1.实验

给排水科学与工程专业与给水排水仪表与控制课程相关的实验课程有水分析化学、水处理实验技术。笔者在教学中，对课堂教学涉及的、给排水工程应用广泛的仪表，如浊度计、PH计和DO仪，对照构造，在操作演示之前增加了仪器原理讲解，强化学生对理论教学内容的理解与掌握。另外，对目前污水厂应用较多的SBR、UNITANK等水处理自动控制工艺，通过教师讲解与学生动手演练，让学生充分了解工艺原理与控制过程。将以课堂教学为主、模拟实验教学为辅的学校教育与以生产实践能力培养为主的生产教学紧密结合，培养具备丰富专业知识、创新能力和专业技能的工程应用型人才，也为下一步实习奠定基础。

2.实习

给排水科学与工程专业的实习教学包括认识实习、生产实习和毕业实习。笔者根据理论教学安排和相应的学生认知度进行实习讲解。认识实习时，因学生还未学习专业课，笔者仅向学生介绍工艺配置的仪表名称和用途，熟悉自动控制工艺的基本流程，让学生有初步的感性认识。生产实习时，学生已修完泵与泵站、水质工程学等课程，但还未学习给水排水仪表与控制知识。笔者重点介绍不同仪表，如DO仪的类型和主要功能，工艺的自动控制与人工控制的区别、如何实现自动控制等。毕业实习中，介绍课堂曾经讲授过的变频调速水泵和调节阀等执行设备、仪表的构造、选型和基本原理，对某些自动化工艺，如UNITANK，对照构筑物，将课堂讲授的工艺控制原理与过程重复讲解，同时回答学生现场提出的问题。实习结束后，从过程考察、课题答辩、实习报告质量三方面综合评定成绩，引起学生对实习各环节的重视，为工程实践奠定基础。

3.设计

与给水排水仪表与控制课程有关的设计教学主要包括水厂和泵站的课程设计以及毕业设计等。在设计过程中，笔者引导学生结合课堂教学和实习，设计实际工程中应用较广的水处理自动控制工艺，并加入离心泵调节、仪表选型等内容。在设计教学中笔者还启动了校企协同培养模式，邀请经验丰富的市政设计高级工程师，结合工程实际为学生讲解设计注意事项，提高学生工程设计能力。

4.实训

2010年，教育部启动了“卓越工程师教育培养计划”（以下简称“卓越计划”），这是贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》和《国家中长期人才发展规划纲要（2010-2020年）》的重大改革项目，也是促进中国由工程教育大国迈向工程教育强国的重大举措[12]。广州大学于2016年春季学期启动卓越计划，依托企业平台，本着“资源共享、互惠共赢”的原则，充分利用寒暑假进行为期2周的实训教学。

笔者本着“尊重个体差异、强调特色培养”的原则[13]，根据学生的兴趣和特长，将负责指导的学生分流实施实训教学。一部分学生参与课外科技活动。笔者担任指导教师，以来源于企业的实际工程项目为题，积极吸引有潜质的学生参与国家级或广东省创新创业训练、“挑战杯”等本科生科研项目。在这个过程中鼓励学生勇于探索，拓宽知识面，使学生在活动中受到教育，在创新中提高能力和素质。近几年，笔者指导的学生获得“中国给水排水杯”本科生科技创新优秀奖和广东省“挑战杯”大学生课外科技活动特等奖。另一部分学生则去自动化程度高的大型水务集团跟班工作，或去设计院参与现代化水厂设计，把学生、学校、企业和社会紧密结合起来，实现教学、科研和生产的对接，在理论学习与工程实践过程中培养高层次工程应用型人才。

四、结语

给水排水仪表与控制课程教学有其内在规律，以社会主义市场经济及学科发展的内在规律为导向，以工程应用型人才培养为主线、理论教学和实践教学2个重心、工程实践能力、工程设计能力与工程创新能力3种能力

并举的人才培养教学新模式，能充分发挥其优势，提高课程教学质量，提升学生综合素质，切实达到教学目标，满足时展和行业对工程应用型人才的需求。

参考文献：

[1]傅涛.水工业的学科体系建设研究[D].哈尔滨：哈尔滨建筑大学市政环境工程学院， 1999.

[2]高等学校给水排水工程学科专业指导委员会. 给排水科学与工程（给水排水工程）专业的建设与发展[J].给水排水，2013，39（4）：1-3.

[3]崔福义.我国给排水科学与工程专业进入规范化办学新阶段[J].中国给水排水，2014，30（12）：25-29.

[4]袁文华，马仪，向文江，等.地方本科院校工程应用型人才培养模式的探讨[J].中国电力教育，2014（35）：72-76.

[5]干洪，徐达奇.高素质工程应用型人才培养途径研究[J].高等工程教育研究，2010（6）：44-48.

[6]石明岩，张朝升，樊建军.能力为本理念下的“给水排水仪表与控制”课程创新性教学体系研究[J].中国建设教育，2012，6（6）：14-16.

[7]陈尊厚 胡继成.基于应用创新型人才培养的投资学教学改革思考[J].中国大学教学，2015（9）：37-40.

[8]朱永英，陈昌平，桂劲松，等.港口航道与海岸工程特色专业工程应用型人才培养模式研究与实践[J].高等建筑教育，2015，24（1）：41-43.

[9]唐立国，郭庆.以学习产出为质量标准的工程应用型人才培养质量评价体系[J].教育与职业，2012（4）：178-179.

[10]易新河，文益民，陈智勇. 我国校企合作研究二十年综述[J].高教论坛，2014（2）：36-41 .

[11]王汉成，刘勇兵. 传统教育、素质教育和创新教育[J].中国电力教育，2009（139）：10-11.

篇8

关键词：材料成型与控制工程 专业建设 专业特色

中图分类号：G642.0 文献标志码：A文章编号：1673-291X（2011）30-0334-02

基础建设的迅猛发展要有现代科学技术的进步和工业的发展支持，技术进步及工业发展是材料制备与加工技术的革命为前提的。这对材料的品种、规格、尺寸精度、生产效率等提出了越来越高的要求，特别是材料的生产加工过程中设备的自动控制、信息的自动反馈与调节必须能准确快速的进行。过程参数与生产过程的信息反馈及自动控制必须实施精确的衔接与控制，这是材料成型高效、安全、可靠运行的根本保证。将“成型”、“工艺”与“控制”三个相关学科紧密有机地结合在一起，实现材料成型控制一体化。

一、专业建设规划

江西理工大学的材料成型与控制工程本科专业于2006年获得批准。依据国家教育部高等学校机械学科材料成型与控制工程专业教学指导委员会制定的专业总体框架，依托我校已有的省级品牌专业、国家级及省级特色专业――金属材料工程、机械工程及自动化专业，通过制定合理的专业发展规划及专业培养方案，体现地域及专业特色，把材料成型与控制工程专业建设成为涵盖学科领域宽、适应性强、特色明显的专业，使培养出的学生满足区域经济及国民经济发展需要，满足市场对高素质、应用研究型、创新型、开拓型人才的需要。

校院领导非常重视材料成型与控制工程专业的建设工作，先期投入100万多元用于专业建设所必需的实验设备及教学科研图书资料，今年利用省部共建项目共投资500万元更新实验室的仪器设备。金属材料工程、机械自动化及控制等专业的教师参了专业课程建设和教学改革研究，对专业结构设置、课程体系优化、培养方案及教学大纲制定、教学方法改进等方面的问题集中讨论，形成共识，重点实施以下几项。

1.专业师资队伍建设。专业建设的关键是建立一支高素质、结构合理的师资队伍。材料成型与控制专业的教师以高学历的中青年教学为主，这保证了学科发展建设中的活力，所有教师学历均在硕士以上。为了进一步强化专业建设中“控制”作用，在学校相关部门的支持下，从以下几个方面加强师资队伍建设。首先，提高师资队伍的学历水平。继续引进有工作经验的博士，同时不断提高现有教师、特别是青年教师的学历水平及实践经验。积极鼓励中青年教师攻读博士学位，具有博士学历的教师到其他相关的博士后流动站进行更深入的科学研究；资助有一定教学经验的教师到国内知名学府或国外相关学校做访问学者；定期派遣青年教师到企业进行专项实践活动。其次，严把理论教学质量关。定期进行教学质量检查、评比和研讨，对教学质量差的青年教师，安排经验丰富的老教师给他们帮助和指导。最后，加强团队建设，以提高整体师资队伍的工作能力。组织申报校级教学和科研团队，支持教师参加省级或国家级多媒体课件竞赛、双语教学评比、精品课程评比等，以及各种学术交流活动，拓宽教师的知识面，提高其教学和科研能力。建设一支学历层次高、年龄结构和职称结构比较合理、教学水平及科研能力较高的教师队伍。

2.专业培养目标的定位和教学计划的制订。参照专业教学指导委员会制定的总体培养框架，我校材料成型与控制工程专业的培养目标为：培养具备材料科学与工程等方面的知识，能在材料结构研究与分析、金属材料制备、金属材料成形、模具设计与制造等领域从事科学研究、技术开发、工艺和设备设计、生产和经营管理等方面适应中国经济发展建设需要的，面向材料成型与控制工程领域的高级应用研究型人才。通过本专业的学习，使学生具备扎实的基础知识、较宽的专业知识，并具有一定的科研创新意识、较强的工程实施能力和良好的业务素质。

根据培养目标确定专业的知识结构框架，使学生具有扎实的专业理论知识，良好的实践动手能力、一定的创新意识及专业英语应用能力。教学主要分为理论教学及实践教学。专业课包括：材料科学基础、金属塑性成型原理、金属物理力学性能、金属材料及热处理等；金属熔炼与铸锭、金属塑性加工学、加工成型设备、材料分析测试技术、测试技术与数据处理、模具设计等。独立开设的实践教学环节有：金工实习、认识实习、专业技能训练、专业课程设计、毕业实习。

二、加强实践环节的教学与改革

加强实践环节的教学与改革，实现提高学生科研、动手能力及创新意识的目的。材料成型与控制专业的总授课计划学时从2 600学时降低到2 300学时，原有课程中的实验学时不减少，增加实践周数，为提高本科生的实践能力奠定基础。合理安排理论教学与实践教学的顺序，以达到事半功倍的功效。在上专业课课前进行认识实习，使学生对材料的生产加工过程及设备有一个基本的了解。在专业课进行过程中，将原有的生产实习改为专业技能训练。专业技能训练以专题的形式进行，内容包括金属及合金的熔炼与铸锭过程及其组织性能研究、合金材料的挤压与轧制过程及材料的组织性能研究、热处理工艺与合金组织性能关系研究、模具设计与制造等方向。结合教师的科研课题，拟定15~20个专题，供学生选择。学生也可自行选择研究课题，由教师指导完成研究计划。实训结束后，学生可以跟随教师的科研团队继续进行课题的研究工作，对于参加课题研究时间超过一年以上的同学，其研究成果可作为毕业研究论文提交。学生参与课题的时间可以从一个短学期到一年半。通过参与一个完全的科研过程，不但所学理论知识得到巩固，熟练掌握各种仪器设备的使用，而且熟悉了整个科研的工作过程。几年来的教学实践也证明，该教学模式可以使每一位大学生都能经过系统的、基本科研能力的训练。在第七学期增设为期6周、四个方向的专业课程设计，全面培养学生在金属材料专业方面的工程设计能力，为本科生的就业奠定基础。毕业实习及毕业设计（论文）以从业为目的，以适应工作内容要求为宗旨，学生既可以在学校完成毕业设计或毕业论文工作，也可以到就业单位进行毕业论文（设计）工作，在单位进行毕业设计（论文）工作的，所在单位需出具证明，签订指导学生进行毕业设计或论文的协议，并指派专人指导学生。在校学生，由教师根据学生的就业方向帮助学生制定毕业设计（论文）内容，并指导学生完成计划。通过课程设计及毕业设计（论文）活动，缩短了学生到工作单位的适应期，较好地实现了因材施教，培养学生的实践科研能力的目的。

三、课程建设与专业教材使用

为了确保教学质量，所用教材多为教育部的“十二五”规划教材、面向21世纪的新教材或经典专业教材。为了强化实践教学环节，学校还组织有教学经验的重新教师编写课程实验指导书、认识实习指导书、专业技能训练指导书等。为了使双语教学课程的教学效果能落到实处，编著了《材料成型双语词典》（机械工业出版社出版）和《INJECTION MOLD DESIGN》作为教学的辅助用书。

四、教学方法及手段的改革

在教学方法上，要求教师采用板书与多媒体相结合、启发式与讲解相结合的教学模式，讲课中要求突出重点、详略得当。鼓励教师进行精品课程、双语教学、教材的建设。在教学方法上，改变传统的灌输教育方式，如《塑料成型工艺及模具设计》课程的教学，采用 “精讲+研讨”的教学方式，集中讲解重点、难点教学内容，启发学生思维，达到举一反三、融会贯通的效果。结合实物进行课堂讨论，积极引导学生提出问题、讨论问题和分析问题，让学生各抒己见，充分发表意见，互相启发，加深对模具结构的认识理解，提高学生在讨论中发现问题和解决问题的能力，由“学会”逐渐进步到“会学”。在教学过程中多提问、多启发、多分析、多鼓励，实现教学方法多样、丰富教学内容和教与学的互动，同时，结合“嵌入”课题式实践教学，探索新的教学方法。用学生身边的或熟悉的物品作为讲解的例题，以日常塑料制品（如：牙刷、矿泉水瓶、塑料袋、包装盒等等）出发，引发学生对塑料制品及成型方式的兴趣，引出所要讲解内容的主题；利用学生对未知世界的好奇心、使学生对所要学习的内容产生兴趣。以启发的方式激发学生对知识的探索热情，通过参与，并对具体问题进行分析，既使课堂教学气氛变得活跃，又使枯燥的学习内容变得更具吸引力；以先分析，后讲解的教学方式鼓励学生积极参与教学活动，培养学生独立思考以及分析问题、解决问题的能力。通过引导学生在学习中研究，在研究中学习，充分挖掘学生对事物的探索研究潜力，培养学生的创新意识。

依托我校已有的省级品牌及特色专业――金属材料工程；省级品牌专业、国家级特色专业――机械工程及自动化专业，经过几年的专业建设与教学实践，材料成型与控制工程专业的办学条件与教学水平得到较大改善与提高，师资队伍渐趋合理。学生的知识结构充分体现出厚基础、宽口径的专业培养特点，学生具有一定的创新意识及科研动手能力。

参考文献：

[1]喻九阳.材料成型与控制工程专业建设的探讨[J].化工高等教育，2004，(3):17-19.

[2]邹家生，生佳根，朱以忻，蒋成禹.材料成型与控制工程专业培养模式的探索[J].华东船舶工业学院学报，2003，(2):81-83.

[3]周勇军.“材料成型与控制工程专业”实验教学的改革与建设[J].实验室研究与探索，2004，(12):165-169.

[4]余历军.论材料成型与控制工程专业生产实习的功能与基地建设[J].高等理科教育，2004，(6):95-98.

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涂序彦曾任中国人工智能学会理事长、学术指导委员会主席，是中国人工智能学会的主要创建人、我国“人工智能”学科的奠基人之一，他提出的“广义智能信息系统论”为“人工智能”学科提供了统一的理论架构，他倡导的多学派兼容、多层次结合、多智体协同的“广义人工智能”学科体系，为现代“人工智能”学科的全面、协调、持续发展，提供了研究开发策略，他提出的“广义智能学”促进了“智能科学技术”新学科的诞生。1988年，他编著的高等学校教材《人工智能及其应用》电子工业出版社，获电子工业部优秀教材一等奖。

1977年，他在中国科学院自动化研究所工作，主持“控制论组”，与北京市中医院合作，研究开发我国第一个中医专家系统“关幼波中医肝炎诊断治疗程序”，这也是世界第一个中医专家系统。1985年，主持“国家经济信息专家系统关键技术”研究，提出大型“多级专家系统”新方法，获国家“七，五”攻关重大成果奖。

1960年，在第一届国际自动控制联合会IFAC世界大会，创立多变量控制系统的新原理：“协调控制”理论，他提出的升船机多电机同步的“协调控制”方法应用于三峡工程。1981年，在《科技管理与科学学》发表“论协调”，提出创建“协调学”新学科。

1977年，涂序彦发表我国“大系统理论及应用”首篇论文，1985年，创立“大系统控制论”，1994年，撰写出版《大系统控制论》专著，发展“控制论”的新学科。

1979年，根据国情，他创立具有中国特色的“最经济控制”理论，提出天文科学卫星“最经济姿态控制”新方法，在《自动化学报》发表了关于“最经济控制”多篇论文。

1980年，总结有关“生物控制论”的科研成果，主持编著我国第一本《生物控制论》专著，由科学出版社出版，重点研究“人体控制论”，他提出“针麻－多级协调控制过程”，“经络－人体控制系统”新学说。

1977年，涂序彦发表我国“智能控制及其应用”首篇论文，开拓“智能控制”新技术，1985年，提出“多级自寻优、自协调控制”新方法，1990年，参与发起主办“全球华人智能控制与智能自动化”大会，任大会主席之一。2004年，在国际“人工生命与机器人”AROB学术会议宣读论文“Intelligent Control System based onArtificial Life”。

1985年，在IFAC／IFORS／IFIP国际学术会议，涂序彦提出“智能管理”(Intelligent Management)新概念，开拓我国“智能管理”新方法、新技术，1995年，撰写《智能管理》专著，由清华大学出版社出版。2010年，他和马忠贵博士撰写《协调智能调度》专著，由国防工业出版社出版。

1995年，在“人工智能”与计算机“仿真技术”相结合的基础上，涂序彦提出“智能仿真”的概念与系统架构，2009年，应邀在中国计算机仿真高层论坛作“协同智能仿真”大会报告。

2000年，开发“智能信息推拉”技术、“基于公共知识库的智能通信”系统，2004年，在中国人工智能学会智能信息网络学术会议，作大会报告“智能通信与智能网络”，2005年，提出“互动智能通信”的概念，2008年，他和马忠贵博士撰写《智能通信》专著，由电子工业出版社出版。

2002年，涂序彦发起并主持中国人工智能学会首届“人工生命及应用”学术会议，提出“广义人工生命”的概念和类谱，2003年，在国际“人工生命与机器人”AROB学术会议宣读论文“Generalized Artificial LifeRace＆Model”，2004年，主编《人工生命及应用》论文集，2005年，北京邮电大学出版社。

2002年，涂序彦与曾广平教授等合作，提出“软件人”的新概念，2003年，获国家自然科学基金项目“计算机网络环境中的虚拟机器人一软件人”支持，2004年，提出“广义软件人”，2007年，总结相关研究开发成果，撰写《“软件人”研究及应用》专著，由科学出版社出版。2008年，主持InternationalConference on Humanized Systems，作大会主题报告“Advanced Intelligence，Humanics，SoftMan”。

2002年，涂序彦与韩力群教授合作，提出“多中枢自协调人工脑”的新概念，2004年，在AROB国际学术会议“Study of ArtificialBrain based on Multi-Centrum Self-Coordination Mechanism”，2009年，总结相关研究开发成果，撰写《多中枢自协调人工脑》专著，由科学出版社出版。

2003年，他在中国人工智能学会第十届全国人工智能学术大会报告中，提出“人工智能”的姐妹学科：“人工情感”的新学科架构。2004年，在北京主持召开中日国际学术会议，作大会报告“Artificial Emotionand its Applications”，提出“IntelligentAnimation，Intelligent Game，IntelligentFilm＆Television”。

1991年，在全国“智能控制”学术会议的大会报告中，涂序彦提出“智能控制论”新学科架构，2010年，他与王枞教授等合作，撰写出版《智能控制论》专著，在科学出版社出版。

2004年，在“智能系统”国际学术会议，涂序彦提出“拟人系统”新概念，2005年，在中国武汉，发起并主持第一届“拟人系统”国际学术会议，他提出创建“拟人学”新学科，2008年，在中国北京，主持召开“拟人系统”国际学术大会。

2005年，他的诗集《糊涂集》包括：理智篇、山水篇、情感篇等涂诗四百首，由北京邮电大学出版社出版。

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关键词：地铁信号系统；联锁系统；进路触发时机

1 联锁功能概述

卡斯柯联锁系统规定的联锁条件和规定的时序下对进路、信号机和道岔实行控制，确保进路上轨道区段、道岔、信号机等信号元素之间的安全联锁。联锁设备能与次级列车检测设备、道岔转辙机、LED光源的信号机以及安全继电器接口，实现对道岔、信号机的安全可靠的控制。

联锁可以通过操作HMI上的按钮设置列车自动通过进路，列车通过后，进路不解锁，条件满足时信号重新自动开放。

2 系统原理分析

2.1 保护区段触发区段计算原理

2.1.1 CBTC

当保护区段的触发区段占用，保护区段将会建立。在保护区段未建立前，我们需要考虑列车在最差的制动率情况下，不能越过未锁闭的道岔点。

触发区段的计算如下：D_触发区段=D1+D2+D3+D4

D1，D2，D3，D4在理论计算时，需按照线路上最差的一个情况考虑。

各距离需考虑以下的时间：

D4：

T1：联锁区段占用延时（需考虑跨联锁等最坏情况）

T2：联锁的处理周期

T3：道岔的动作时间，含继电器的动作延时（比如原来在反位，保护区段需要建立在定位，需把道岔操作到定位）

- T4：联锁检测道岔在正确位置的时间

- T5：联锁把保护区段发送给ZC的延时

D3：

- T6：ZC发送保护区段给CC的延时

- T7：CC的处理周期

- T8：把制动命令下发到给车辆，车辆开始实施制动等的延时。

D2：

- T9：列车以当前速度减速到0的正常制动时间（在设计的计算时，需考虑最坏制动率情况的制动

2.1.2 BM

BM下保护区段触发与CBTC下保护区段触发区别在于，CBTC可以实时获取，BM只能通过后备有源信标获取，故BM下的保护区段触发区段还与后备有源信标布置有关。有源信标布置原t如下：

只有S2的保护区段建立，S3才能开放，而S3信息需传递给B2，故为了列车能正常通过B2，S2的保护区段需在列车通过B2前建立。由于保护区段的触发为联锁系统功能，联锁系统的最小单位为计轴区段。故保护区段的触发是通过判断计轴区段是否占用来触发。最终的触发区段应该取Max（CBTC触发长度，BM触发长度）

2.2 进路触发区段计算原理（CBTC）

进路触发区段是用来触发进路，并且告知列车进路已准备好，防止列车由于进路没排列而减速。

进路建立到执行的过程：ATS下发命令-》CBI执行进路建立及信号开放-》CBI告诉ZC进路建立及信号情况-》ZC告诉CC进路建立及信号情况-》CC告诉车辆要制动

3 结束语

论文结合现场情况，针对卡斯柯联锁进路触发的时机和系统原理进行研究，便于维护人员的维护及故障处理。

参考文献

[1]王长林.列车运行控制技术[D].成都：西南交通大学，2006.