工科院校控制工程论文

2022-04-17 版权声明 我要投稿

[摘要]应用型院校“控制工程基础”课程的教学改革从教学内容和体系、教学方法和手段以及考核方式等三个方面来看,需要在教学实践中通过整合和优化课程体系、引入现代教学手段和改革多样化考试方法来提高课堂教学质量和学生的积极性,培养学生分析和解决工程实际问题的能力。今天小编为大家精心挑选了关于《工科院校控制工程论文 (精选3篇)》,供大家参考借鉴,希望可以帮助到有需要的朋友。

工科院校控制工程论文 篇1:

应用型工科院校《控制工程基础》课程教学方法探析

摘要:针对应用型工科院校学生在学习《控制工程基础》课程中,普遍存在学习目标不明确,动力不足,畏难情绪大的现状,在教学方法上进行了一些新的尝试和调整,实施后的教学过程能激发学生的学习动力,改善教学效果。

关键词:工科院校;控制工程基础;专业基础课;教学方法

早在上个世纪80年代初,在制造技术行业,就引进了全新的控制理论,极大地改变了制造技术行业,因此,这门把控制理论看作基础,主要研究分析在实际的工程问题上抽象得来问题的《控制工程基础》课程,就被列为机械大类专业本科生必修且相当重要的一门专业基础课。它不仅为后续专业课程的学习奠定了基础,而且为实际工作中能解决技术问题提供了理论支持。

“为什么要学这门课程?”“以后工作中用得着吗?”“太难学了!”这是很多应用型工科院校的学生在学习《控制工程基础》课程时所面临的困惑和感受。的确,与专业课实用性强,内容具体,即学即用的特点不同,《控制工程基础》作为一门专业基础课程,所研究的是工程中的一些共性问题,不仅知识体系庞杂,而且内容抽象,概括性强。这样一来,学生学习起来就难免感到目标不明确,空洞乏味,学习动力不足,并且很难深刻认识到该课程的重要性。另外,该课程还需要学生具备较强的数理知识,而应用型工科院校的学生在这方面又普遍感到力不从心,这无疑更加大了学习的难度,导致其学习主动性差。

针对上述存在的问题,笔者就如何激发学生的学习动力,提高课堂教学质量进行了一些尝试和调整。

一、讲好绪论首课,激发学习兴趣

很多学生尤其是应用型工科院校的学生在刚开始接触《控制工程基础》这门课程时,认为它与自己的专业没有什么必然联系,以后工作也用不到,于是就对该课程的学习产生了懈怠心理,所谓的学习更多的是为了应付考试而已。为了改变这种局面,讲好绪论课显得尤其重要。

首先,要让学生明白学习《控制工程基础》的重要性。控制论不仅是一门重要的学科,而且是科学方法论之一。控制论是一种放之四海而皆准的理论,它提出、分析问题与解决问题的思想方法符合唯物辩证法。控制理论在工程技术领域中体现为工程控制论。在科技高速发展的现代社会,工程领域中无不涉及控制,可见工程控制论的学习有多么重要,只有掌握了控制论的精髓,学生才能更好地学习后面的专业知识。接着,通过一些鲜活的例子来展现控制论的应用,让学生深刻体会到控制论带给人类的影响,以激发学习兴趣。运用多媒体手段通过图文并茂的图片、视频展现控制论的应用实例,从瓦特的蒸汽机、二次世界大战中的自动火炮,到当今社会的载人飞船、探月工程、气象预报,等等。

总之,通过绪论部分的学习,要让学生懂得从整体角度、以动力学的观点去分析系统的动态行为,知道应用经典控制论中的基本概念和方法来分析、研究和解决实际问题。

二、抓住课程主线,避免知识零散

《控制工程基础》这门课程不仅理论体系庞杂,涉及知识面广,而且数学推导和计算烦琐无比,教师很难在规定的40学时内进行系统全面的讲授。在传统的课堂教学中,教师为了追求看得见的教学效果——高分,往往有些急功近利。针对上述现象,笔者在实际教学中采用主线贯通式的教学方法,使学生能对课程内容始终做到整体把握和条理清晰,并以此为基础不断深入学习,既“进得去”,又“出得来”,从而大大增强学生学习该课程的归属感和自信心。《控制工程基础》看似庞杂,但归根结底都是围绕一个对象、三大内容展开的,即主要的研究对象为反馈控制系统,主要的学习内容可概括为系统的数学模型、系统的性能分析和系統的校正三个方面。其中,系统分析是课程的核心内容,数学模型是系统分析的基础工具,而系统校正则是在性能分析的基础之上如何改善系统的性能,它和工程应用密不可分,是系统分析的终结所在。在系统的分析中,主要方法有时域法、频域法和以此为基础的图示法,这些方法从不同的角度来分析同一个系统。课程主要内容的框架结构如图1所示,图中每个内容分别对应教材中的第一至六章。在学习每章内容之前,特将此框架图展示给学生,使他们对课程的基本结构始终有着清晰的认识,能在学习过程中抓住课程主线,做到前钩后连、融会贯通,从而避免知识点的零散和学习的盲目性。

三、活用教学方法,强化教学效果

以武汉工程大学为例,通过研究分析学校对机械类专业的基本定位并结合学生的具体情况,认真钻研《控制工程基础》这门课程的基本内容,课堂上通过采用多种教学方式相结合的形式,来让学生更加透彻地掌握课程内容,从而提升教学质量。

1.探究式教学。授课教师通过引入特定情境,引导同学们分析问题,通过制定方案或设计实验来认识问题、解决问题或得到答案、得出结论并探讨此过程中的感想和交流经验。教师应立足于实际问题,并提供有用信息,学生就这个问题来发散思维,思考解决此类问题的方法或改进原有方法等。这种教学方式更注重于同学们的自主探究,可以使学生建立自主分析解决问题的观念,在这个完整解决某个问题的过程中,学生可以在探究讨论中获得知识。这种教学方式能使同学们解决问题的能力提高,同时也熟练和巩固了这些基础知识的应用,达到了很好的教学效果。如看到教室外武黄高速上奔跑的汽车时,提出问题,如驾驶人员如何能做到准确、快速地按照预想的行车状态在高速路道上行驶?这样的提问是建立在学生已有知识的基础上,并且与学生平时身后主讲教师引导学生分析问题,让学生应用已有的知识来自主寻求答案或分析问题。

2.讨论式教学。授课教师立足于某一既定的知识点或问题,让同学们进行分组讨论。每个小组分工明确,最后就这些问题发表本组得到的结论或阐明解决问题的新思路。及时鼓励那些在课堂上积极性较高的学生,同时对于有些性格腼腆不善表达的学生要给他们阐述自己观点的机会,让每个同学都参与到此过程中来。每当学习到新的知识点时,授课教师先要与学生共同复习旧的知识点,并比较总结新旧知识点之间的联系和区别,重要的知识点需要教师多次强调,如此一来既可以加深学生对旧知识点的掌握和对重点的理解,在建立完整专业知识体系的同时,对新知识点也会有基本的了解。

3.对比式教学。比如,在讲解时域分析时,与根轨迹分析法进行比较;讲传递函数性质时,比较比例环节和惯性环节的不同;讲动态系统传递函数推导时,将几个不同的数学模型进行对比。通过不同问题之间的比较,这对建立完整专业知识的体系方面也是大有裨益的。

四、总结

以上所述,是笔者结合多年的实践教学工作,在《控制工程基础》课堂教学中总结出来的一些经验教训。通过以上方法在教学过程中的应用,增强了学生的学习兴趣和自主性,缓解了其学习的畏难情绪,使课堂教学效果和教学质量得到了较好的提高。

参考文献:

[1]周先辉.面向工程能力培养的《机械工程控制基础》课程教学方法探索[J].高教论坛,2010,(1):81-83.

[2]杨叔子,杨克冲.机械工程控制基础[M].第六版.武汉:华中科技大学出版社,2011.

[3]陈广庆,杨前明.机械工程控制基础课程教学方法浅析[J].中国教育技术装备,2010,(24):41-42.

[4]余洁.提高“自动控制原理”课程教学质量的探讨[J].职业与教育,2010,(29):128-129.

[5]董景新、赵长德.控制工程基础[M].北京:清华大学出版社,2003.

[6]朱骥北.机械控制工程基础[M].第一版.北京:机械工业出版社,2011.

作者:邹方利,肖莉

工科院校控制工程论文 篇2:

应用型本科院校“控制工程基础”课程教学的若干关键要点探究

[摘 要]应用型院校“控制工程基础”课程的教学改革从教学内容和体系、教学方法和手段以及考核方式等三个方面来看,需要在教学实践中通过整合和优化课程体系、引入现代教学手段和改革多样化考试方法来提高课堂教学质量和学生的积极性,培养学生分析和解决工程实际问题的能力。应用型本科院校的“控制工程基础”课程教学需要学生将所学课程知识充分运用到实践中,以直接有效解决工程实际问题为目的,不进行大量枯燥乏味的理论教学,避免教学失去正确的方向。

[关键词]控制工程基础 应用型人才 教学改革

近些年,为了快速推进高等教育大众化,高校根据自身情况进行合理定位,将办学目标定位为应用型人才培养的地方本科高校。这类高校主要面向地方,培养适应区域行业需求,具有较强动手能力的高技能型工程技术人才。这类人才的显著特征主要表现在:能在现场实际操作解决工程问题,因而也被冠以“现场工程师”的美誉。这就要求该类高校在教学过程中必须体现应用能力培养的理念。

“控制工程基础”课程是电气信息类、机械仪表类、动力工程类等工科类专业的学科基础课,具有涉及专业面宽广的特点。“控制工程基础”课程研究的是脱离于具体应用领域和对象的共性问题,具有通用指导性的意义。而本课程的传统教学普遍脱离实际,理念概念偏深,无法适应应用型人才的培养需求。学生在学习过程中容易感觉枯燥,主观能动性较差,实践教学内容设置和现场实际严重脱离,考核方式比较传统单一,学生的知识应用能力、问题的现场解决能力、校外科技创新能力方面有待提高。

我们从应用型本科院校的教学理念出发,以提高该门课程的教学质量为原则,从教学内容、教学方法、教学艺术、实践教学、考核方法等方面进行教学改革的对策研究和实践探索。

一、教学内容改革

“控制工程基础”课程属于技术基础课,在讲授的时间上处在学生刚学完通用基础课向专业课转换时,因此教学内容组织的好坏直接决定着学生学习的效果。“控制工程基础”课程教学内容组织的宗旨是讲清体系、讲清思想、讲清方法。

(一)经典控制和现代控制体系融合

“控制工程基础”中的经典控制和现代控制部分实际上是交替发展的,因而将这两部分内容联系起来,前后打通,结合讲授既符合科学理论内在的有机统一,又能取得更好的教学效果。这种教学体系使学生首先学会控制系统的各种数学模型,继而掌握系统的时域分析、根轨迹分析、频域分析等分析方法,最后学会系统的串联校正等设计方法,对控制理论分析有一个完整、系统的认识。

(二)精炼教学内容,强化工程实际,打通系统建模、分析和设计三部分内容

系统建模是系统分析和设计的基础,因此,加强建模部分的讲授是十分重要的,在此基础上介绍系统时域、根轨迹和频域分析,最后介绍系统设计,此三部分内容可以大量实际工程系统为例,涉及面要宽,包括日常生活、医疗仪器设备、交通、航空航天设备、机器人等方面。这样可将控制的客体表达清晰,给学生一个明晰的背景空间,帮助学生深入体会理论与实际的有机结合。以南京理工大学为例,教师在讲授过程中,以具有鲜明国防特色的火炮随动系统为例,将其建模、分析与设计贯穿于各个章节的教学过程,这些前沿性和具有实际背景的专业知识,实践经验以及科学研究的思路、方法,使课堂教学更加形象、生动,教学内容更加丰富,理论与实际联系更加紧密,学生大开眼界。

(三)改革实验教学内容,丰富项目工具教学

为了满足应用技能型本科人才培养目的,需要科学合理设置实验项目。改革实践教学内容,通过三个层次设置实验项目内容,包括:验证型基础实验、综合型分析实验和创新型设计实验。验证型基础实验主要让学生验证控制系统的基本知识和理论;综合型分析实验培养学生分析系统综合能力;创新型设计实验要求较高,要求学生创造性地自主设计实验方案,培养学生创新精神和解决问题的能力。根据上述思路组织实践教学内容:

1.系统建模

应用MATLAB / Simulink建立系统模型,掌握基于MATLAB / Simulink进行系统仿真的分析方法。

2.系统分析

熟悉三阶以下系统的时域和频域分析方法,掌握基于MATLAB / Simulink进行时域特性和频域特性分析的方法,运用劳斯稳定判据、奈奎斯特稳定判据和对数频率特性图稳定判据判断控制系统的稳定性。

3.系统设计

掌握系统设计和校正方法,掌握基于MATLAB / Simulink进行系统设计和校正的方法。

二、教学方法和手段改革

(一)凝练教学语言,在教学中有效运用控制思想

“控制工程基础”课程内容不能理论太深,应该注意增加若干在工程实际中已经有效的控制的例子。实际上,应用型本科学生只要掌握这些控制和系统的基本内容和知识,不需要过于追求理论的严谨和前沿内容。因此,应用型人才的本科教学应力求避免追求理论体系的严整、语言的艰涩难懂,注重从工程实际角度,通过列举大量典型的工程系统作为例子,例如国防科技系统、钢铁冶金系统、工业机器人控制系统等,以达到较好的教学效果。

(二)充分利用多媒体教学,丰富课堂教学形式

多媒体课件和课程建设网站是课堂教学的辅助工具,它在教学过程中发挥辅助性教学仪器的功能。我们可以自制多媒体课件,将课堂上教学所需的图、例题和习题根据自己的教学需要,合理组织和安排,组成一个素材库,使其在课堂教学中发挥更好的作用。我们同时还需要充分利用黑板板书的传统教学形式开展教学。这样既节省教学时间,同时又使教学内容简单直观,学生学习效果必然更好。

(三)充分利用MATLAB专业工具

“控制工程基础”课程的理论深,系统的原理方框图绘制复杂,运用传统的教学方式无法使学生轻易学懂,所以要将MATLAB专业工具有效引入教学活动中。教师在课堂上要熟练运用MATLAB工具,学生的作业也要反复练习运用MATLAB工具。例如:利用MATLAB软件求解系统响应,可以快速绘制得到系统的时域、频域和奈奎斯特响应曲线。除此之外,基于Simulink模块进行系统仿真的设计界面形象生动,使学生易于理解和接收。针对控制工程计算复杂和绘图量大的特点,运用MATLAB软件进行专业教学,可以收到事半功倍的教学效果。

三、课程考核手段和考试方法改革

“控制工程基础”课程的考核方法和考试评价机制也有待于进一步改革。在培养工程应用型人才的理念的指引下,单靠课程考试的笔试成绩来评价学生的学习情况是不合理的,平时上课的出勤率、课堂的听课认真程度、实验完成的情况都应在最终总评的成绩中占有一定比例。

基于上述存在的问题,对“控制工程基础”课程考核上进行有力的改革,使考核方式多元化,科学合理评价学生的学习过程与效果,改变学生的应试理念,将课程考核分为平时考勤率、作业完成情况、实验报告和期末考试成绩等多个方面。

1.平时考勤率占总分的10%,反映出学生平时的出勤率。

2.作业完成情况占总分的10%,反映出学生平时的学习态度和效果。

3.实验成绩占总分的10%,根据实验考勤、实验数据、创新能力和实验报告等来加权评定。

4.课程报告占总分的20%,课程报告针对一类实际系统,要求学生掌握系统建模、分析系统性能、系统校正设计的综合训练环节。

5.期末考试成绩占总分的50%,期末考试采用闭卷形式,试题以主观应用型题目为主,着重考核学生对知识点的掌握与综合应用能力。

实践结果表明:这种全面综合的考核方式不仅取得了比较好的效果,而且也符合教学检验的评价要求。

四、结束语

应用型本科院校的“控制工程基础”课程教学需要学生将所学课程知识充分运用到实践中,以直接有效解决工程实际问题为目的,不进行大量枯燥乏味的理论教学,避免教学失去正确的方向。通过几年的教学研究、探索和实践,应用型本科院校“控制工程基础”课程所进行的改革取得了较好的效果。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 吴晓蓓.“自动控制原理”课程讲授的几个要点[J].中国大学教学,2005(9):28-30.

[2] 王万良.“自动控制原理”课程教学中的几个关键问题[J].中国大学教学,2011(8):48-51.

[3] 王海霞.基于培养应用型人才的控制工程基础课程改革探索[J].河南商业高等专科学校学报,2013(2):110-133.

[4] 王衍学,杨银银,蒋占四.《控制工程基础》课程教学改革若干思考[J].科技信息,2011(8):454-455.

[责任编辑:钟 岚]

作者:冯钧

工科院校控制工程论文 篇3:

面向控制工程的教学案例平台建设

摘要:为了增强学生学习的自主性、培养学生的批判思维,弥补工科类案例缺少的困境,为控制工程方向的学生提供案例教学支撑,开展了面向控制工程相关课程设计的教学案例平台建设。结合人才培养的目标导向与科学研究的问题导向,依托教师的国家级科研项目和军民融合项目,建立的案例平台能为控制工程方向的学生培养提供教学和实践资源,并为教学改革提供验证平台。

关键词:控制工程 实践教学 案例平台 教学改革

案例指由各種媒体组合表现的有现实指导意义和教学意义的代表性的事件或现象,属于混合性、综合性、知识内容相对完整的“模块式”教学资源[1]。案例平台是针对特定受众群的多个案例的集合。案例教学法起源于美国,是从知识向能力转变的一种行之有效的教学模式,有利于改革传统概念教学,它被国际上很多国家视为一种从理论到实践转换的重要教学方法。在案例教学法中,教师不再仅仅进行填鸭式授课,学生也不再紧随教师的个人思想进行机械记忆,教师与学生之间是引领方向与主动前进的关系,极大提高了课程中的互动性。因此,不管是教师还是学生,都能从中获益颇多。但国内案例教学法的开展与国外相比还没有普及,案例平台资源供应不足、质量欠缺,案例库建设对工科类教学尤为重要。

在传统教学中,学生主要作为听众接受知识,偶尔会准备部分课程内容走上讲堂进行讲解,这种教学模式不利于学生迅速地从研究生学习过渡到实际工作。而在案例教学中,学生主动对手中的案例进行学习,从图书馆资料库或网络平台搜索所需材料,各小组学生之间互帮互助,增加了团队交流协作的能力,通过向教师请教疑难问题能够加深对扩展知识的理解。选择学生自身参与的案例建设点,具有天然的优势,能够降低门槛,更容易让学生消化并领会领域知识,更容易区分业务知识与开发技术,主动查阅资料的训练更容易快速聚焦,从而使其对专业内容理解和掌握得更加深刻。通过对面向控制工程的教学案例库进行建设,能够发展可供教学的案例库的系统性和成熟性,从而提升人才培养质量[2],为双一流建设提供支持,发展军民融合建设。

1 建设意义

建设面向控制工程的教学案例库,既符合实际军民需求又迎合国际形势发展需要,能够促进专业工程硕士的实践教育开展[3-5],既为专业学位研究生培养提供教学资源,又为专业学位研究生的高质量培养提供帮助,能够为国家的双一流建设贡献力量,主要具有以下意义。

1.1 提高教师的教学质量和教学水平

案例教学的基础是教师具备丰富的教学与实践经验,越是这样的教师,越能在传统至新兴教学模式中做到平稳过渡并快速转变。案例教学要求教师关注课程领域的前沿动向,及时对现有案例库进行补充与修改。此外,案例教学能调动教师的教育教学改革积极性,丰富教学模式,从而更好地去引领学生与课程的融合。

1.2 增强研究生的学习主动性和学习能力

学生从机械学习课堂中的死知识转变为在教师引导下主动学习原有内容与书本之外的扩展内容,在案例教学中,将所学的理论知识与具体实践的结合,能发挥他们在学习过程中的主导作用,提高学习能力并增强批判思维。

1.3 增强师生互动

案例教学过程中,教师和学生都积极参与,在学习、分析和讨论等环节起着自己的主导作用,加强了师生交流、活跃了教学气氛、强化了学生的实践应用能力培养。

1.4 完善培养体系

目前,专业学位研究生以实践应用能力培养为重点,但工科类面向任务需求案例库的案例源奇缺;研究所、院校的需求任务的第一手资料的获取机会不多;案例数量不足、质量难以保证。通过案例库的建设,可以改革教学模式、丰富教学资源,最终有利于完善工科类研究生培养体系。

2 现状分析

在我国,教育部和人力资源社会保障部在2015年联合发布了《教育部关于加强专业学位研究生案例教学和联合培养基地建设的意见》。意见中指出,要发展专业学位研究生教育,深入推进培养模式改革,加快完善体制机制,不断提高教育质量;要求培养单位和全国专业学位研究生教育指导委员会要积极组织有关授课教师在准确把握案例教学实质和基本要求的基础上,致力于案例编写,同时吸收行业、企业骨干以及研究生等共同参与。鼓励教师将编写教学案例与案例的科学研究相结合,编写过程注重理论与实际相结合,开发和形成一大批基于真实情境、符合案例教学要求、与国际接轨的高质量教学案例。将优秀教学案例、教材编写、行业服务等教学、实践、服务成果纳入专业学位教师考核评价体系;专业学位论文应反映研究生综合运用知识技能解决实际问题的能力和水平,可将研究报告、规划设计、产品开发、案例分析、管理方案、发明专利、文学艺术作品等作为主要内容,以论文形式表现;案例教学、实践基地建设等改革试点成效将作为培养单位申请新增专业学位授权点及专业学位授权点定期评估的重要内容。案例教学以其独特的优势必将成为我国专业学位研究生培养的重要方式和发展趋势,所以如何突破案例教学的现有困境就成为亟待解决的重要课题。

本院的专业学位研究生类别为电子信息专业,方向为控制工程,研究生培养的目的是为社会提供技术服务。教师扮演着传授知识和协调技术转化的角色,教师在讲授理论知识的同时,应通过案例教学模式引导学生参与理论与实践的结合活动。目前,案例教学中所用的国内案例库大多来源于中国专业学位案例中心[6],但案例库种类为会计、公共管理、教育、工商管理、法律等案例,缺少工科类的案例,无法为现有的电子信息类专业学位研究生提供案例教学支撑。

2018年,习近平主持召开中央军民融合发展委员会第二次全体会议时指出:要抓好《关于加强军民融合发展法治建设的意见》贯彻实施,推进军民融合领域立法;通过战略性重大工程有效推动科技创新。通过建立军民融合的科技创新体系,发展军民两用技术,促进军民两个领域的双向技术交流,实现军民双赢。为了响应军民融合国家战略,积极应用信息技术,深入开发、广泛利用信息资源,培养适应军民融合要求的创新人才,因此,在不同任务需求下需要建立案例,为培养人才提供教学参考[7-] [8]。

3 建设内容

案例平台建设结构的实施方案主要由5个部分组成,如图1所示,在此框架下进行建设内容的设计。

以需求为依托,从开发遇到的关键问题入手,开展面向控制工程的教学案例平台建设,建设的主要内容如下。

3.1 需求分析

需求分析就是解决“做什么”的问题,是整个方案建设的开端,解决了这一步,就能对其进行分析与规划,其目的就是将人的需求转换为计算机软件的需求,需求分析的开发过程包括获取需求、确认需求、分析及维护需求、评审需求材料、创建需求。

3.2 概要设计

概要设计也称总体设计,这一阶段能为计算机软件的需求提供大致思路,其开发过程主要包含3个方面。首先是系统构架设计,通过需求框架定义组成系统的通信和数据环境等;其次是软件结构和数据结构的设计,用于定义构造子系统的功能模块、模块接口、模块之间的调用与返回关系,以及数据结构、数据库结构等。通过将系统架构、软件结构和数据结构相结合,可以得到最终的需求。

3.3 详细设计

详细设计就是对上一步骤中的简洁抽象思路具象化,如同在骨架中增添鲜血与肌肉纹理,使原本没有生命的架构富含活力,展现出更加形象完整的形态。这一步将总体设计中的架构与模块作为依据,赋予的局部任务和对外接口,体现出每个部分的算法、流程与状态转换等内容。

3.4 实现与测试

实现就是正式进入编码阶段。为了更好地满足用户需求,工作者要深入掌握专业技能时刻注意用户的想法动向,便于更新软件程序,高效实现。编码过程需注意全面兼容性能等,因此完成后需要进行功能测试。

3.5 运行维护

项目开展之后,当硬件环境发生变化,或在系统软件使用后就进入运行维护阶段。通常以源代码为基本依据、以用户的新需求为主要依据进行,类似于常见的电脑和手机软件的版本更新操作,占据软件生命周期中的绝大部分,只要软件还在投入使用,运行程序修改维护就是必不可少的一个环节。

3.6 实施方案

项目完成之后,系统还不能马上投入使用,因为无法保证后期用户应用的质量效果。为了确保达到良好的开发结果,除了尽可能提高开发质量之外,还要求工作者进行一系列调试、测评与培训等工作,这就是具体的项目实施。

3.7 综合项目1——多源信息融合仿真系统的设计与开发

多源信息融合仿真系统提供了良好的人机交互接口,以及多种融合和滤波算法的选择。该仿真系统主要用于实现同类/异类标量、矢量多传感器量测数据的模拟生成、融合处理及各类融合方法在目标运动状态估计中可行性和有效性的验证,提供一个通过融合异类传感器信息实现目标认知可靠性提升方式的研究平台。

3.8 综合项目2——多源信号处理仿真及测试系统的设计与开发

多源信号处理仿真及测试系统采用双通道高速视频信息采集,多串口协同通信、多线程图像显示及处理等技术搭建,分为一体化对抗和双脉冲引偏两个设备平台。一体化对抗设备平台包括红外图像的获取、显示,威胁目标信息的获取、显示及对威胁目标的近红外和远红外目标干扰等功能。双脉冲引偏设备平台包括原始视频图像的获取、显示,激光告警信息获取、显示及对目标发射激光干扰等功能。

该软件基于C#语言进行编写和开发,具有Windows风格的操作界面,能對现场画面进行实时传输显示,对各个设备运行状态进行实时检测,并将结果清晰、直观地显示在软件主界面上,并且具备历史数据存储等功能。

3.9 综合项目3——机载多加速度计协同量测系统的设计与应用

机载多加速度计协同量测系统分别从硬件、软件上研制空投加速度记录仪和信息处理系统。该系统的记录仪用于测量空投设备在开伞和落地瞬间的冲击力,记录被空投设备在空中的加速度信息,应用于空投装备抗冲击力的测试;同时,信息处理系统用于采集、处理、分析和存储记录仪的信号。

3.10 综合项目4——机载/舰载多传感器智能协同管理系统的设计与应用

机载/舰载多传感器智能协同管理系统是建立一种传感器协同管理仿真软件框架,可方便地进行有针对性的机载传感器协同管理仿真。软件系统功能模块的交互界面主要包括5个部分:任务控制区、模型配置区、数据图形显示区、综合数据区、系统日志显示区。

本系统基于MS Visual C++ 6.0设计并开发了XJTU软件包。软件包包括任务生成仿真平台、目标运动模型、卫星模型、雷达模型和总控模型。所有模型均采用dll方式,用户可用相同接口的dll模型进行更换。

通过以上案例平台的建设,学生可以更了解控制工程专业中理论向实践转化的过程。针对不同的工程任务需求,聚焦的开发重点不同,可以从不同的案例中剥离出相同的理论知识和适用于本专业的开发技术。此外,随着开发项目的积累和提炼,该案例平台可以按照工程任务需求进行不断扩充,使案例平台建设得更加丰富。

4 结论

通过本文的案例平台建设,可以从不同的案例中剥离出相同的理论知识和适用于本专业的开发技术,将理论知识与实践相结合,改革传统教学模式,提高教育教学创新质量,响应国家关于人才培养导向。基于已有项目经验和数据可以建立丰富的案例库,但随着人工智能、物联网、协同等新技术的出现,案例平台建设有必要继续与时代接轨,不断融入新知识和新技术,在应用于本专业的案例教学同时,还对其他创新研修课的教学提供一定借鉴。

参考文献

[1] 谢海斌,尹栋,庄东晔,等.控制学科“人工智能”研究生课程教学改革与实践[J].实验室研究与探索,2020,39(10):177-180,184.

[2] 罗纯.基于学习理论的案例教学策略探析[J].教育教学论坛,2018(13):149-151.

[3]王家忠,弋景刚,王泽河.案例教学在专业硕士研究生课程中的应用与实践[J].教育教学论坛,2021(25):100-103.

[4] 吴岩.建设中国“金课”[J].中国大学教学,2018(12):4-9.

[5] 钟登华.新工科建设的内涵与行动[J].高等工程教育研究,2017(3):1-6.

[6]李政.职业教育现代学徒制的价值研究[D].上海:华东师范大学,2019.

[7] 沈利民,李海生,王艳飞,等.线上线下混合式实践教学与评价体系构建——以过程装备与控制工程专业“生产实习”为例[J].工业和信息化教育,2021(7):73-77,89.

[8] 许丹丹,白少元,刘辉利,等.新工科背景下案例式教学法在环境工程类课程教学中的应用研究[J].科教文汇,2021(7):101-103.

基金项目:河南省“十四五”普通高等教育规划教材立项建设项目(项目编号:CX3010A0950024)

作者简介:周林(1975—),女,博士,副教授,研究方向为系统偏差估计、多源信息融合、传感器管理等。

通讯作者:刘樾(1997—),女,硕士,研究方向为传感器管理、目标跟踪等。E-mail:liuyue@henu.edu.cn。

作者: 周林 刘樾 胡振涛 金勇

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