自動控制原理論文范文

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篇1

1．1授課理論性較強授課理論性強不利于培養理論聯系實際的科學觀點，不利于提升學生對專業的學習興趣。為保證控制理論的完整性和透徹性，若教師在授課過程中把過多時間和精力集中于原理講解和公式推導上，就很難有充分的時間將理論知識與系統應用實例相結合，造成很多學生誤認為該課程是一門應用數學課程，容易產生畏難心理。另外，定單班的學生面臨畢業即就業，沒有升學再深造的壓力，他們所關心的是所學知識是否會用到將來的工作崗位中。因此，課堂上講授過多或過深的理論知識不利于提升學生對專業的學習興趣。

1．2缺少煤礦電氣背景的相關實例通過與工作后的畢業生交流，發現有一條信息非常突出:大部分畢業生很難將自動控制原理中所學的分析與設計方法應用到工程實踐中。這主要是因為所學課程大部分實例與學生所學專業相關性不強，多數學生對案例中涉及的專業背景不熟悉，導致學生對學習課程的必要性、重要性和實用性認識模糊，學習興趣不高，學習“自動控制原理”死搬硬套，應付考試的現象嚴重，缺少靈活運用和開拓創新的思路。上述這些問題直接弱化了“自動控制原理”作為專業基礎課程的作用。

2“自動控制原理”授課內容調整

為順應煤炭電氣化發展需求和人才培養定位，突出煤礦電氣特色教學目標，從課程教學內容、教學實例等方面進行研究和探索，對課程的基礎理論與實踐教學進行優化。

2．1優化授課的內容體系、深度和廣度研究各章節基本內容的聯系，調整課程授課體系，以系統建模、分析和綜合設計為主，突出煤炭行業背景，注重基礎知識的靈活運用。“自動控制原理”在傳統教學上一直沿用自動化專業的授課體系，造成“自動化類”和“非自動化類”的界限模糊。對于定單班該課程學時數少的情況，若按“自動化類”體系授課，只能加大課時信息量，造成學生對教學內容難以及時有效消化，影響教學效果。研究如何在有限學時內讓學生熟練掌握控制原理的基本理論，并突出煤炭電氣工程實踐能力培養，成為構建定單班授課體系的關鍵。參照培養定位，結合后續的相關控制理論的專業課程，從課程體系出發，以系統建模、系統分析和綜合設計為主線，調整授課知識點深度和廣度。如在講述建立數學模型基本內容時，應選取有一定煤礦工程背景的系統，給模型賦予形象的物理意義，使學生正確理解實際模型與抽象模型的區別與聯系，并從不同的角度對系統進行建模，加深對實際系統建模的理解。系統分析方法是控制系統綜合設計的基礎，這部分內容主要包括時域分析法、根軌跡法、頻域響應法，這些是控制理論教學的重點，應保留原有知識點的深度。抓住采用時域分析法、根軌跡法和頻域響應法分析系統的穩定性、快速性和準確性的特點，加深學生對不同方法的理解，這是系統分析的關鍵。對于離散系統、非線性系統和現代控制理論，由于培養計劃中后續課程相關性較小，可以降低這部分知識的深度和廣度。

2．2增加煤炭電氣控制系統實例系統設計對培養學生的分析、綜合能力及創新能力十分重要，也是教學的難點。在授課過程中，要注意研究與選取煤礦電氣工程中的典型范例，如礦井提升機控制系統、掘進機控制系統、通風機控制系統以及排水設備控制系統等，突出煤炭行業背景，從實例分析中去了解系統的結構特征、工作原理和設計要求。生動的工程實例可大大激發學生的學習興趣，引導學生感受控制理論的魅力，深刻理解“學以致用”的意義，使學生對課程的學習達到知識和能力的雙重提升。

3實施案例

礦井提升機調速系統要求平滑調速且調速精度較高。提升機電氣傳動系統的加、減速過程要平穩(無超調)。控制系統應保證在額定速度時有±1%的精度。

3.1準確性分析假設提升系統采用恒速控制，選單位階躍函數作為典型的外作用。由一階系統分析方法可知，一階系統完全可以跟隨階躍信號，且穩態誤差為零，所以提升系統±1%的控制精度是可以保證的。

4結語

篇2

關鍵詞：控制理論；系統化；比較教學

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）21-0042-02

控制理論是自動化及其相關專業的一門重要核心專業基礎課程，在武漢理工大學華夏學院（以下簡稱“我院”）自動化專業，控制理論所授主要內容為以經典控制論為核心的“自動控制原理”和以卡爾曼的狀態空間分析法為核心的“現代控制理論”。

其中，“自動控制原理”是研究控制系統的一般規律，并為系統的分析和綜合提供基本理論和方法的專業基礎核心課程。該課程又是“現代控制理論”“過程控制系統”“運動控制系統”“計算機控制技術”“智能控制”等許多后續課程的基礎。而作為其后續課程的“現代控制理論”仍作為碩士研究生“線性系統理論”與“最優控制”等學位課程的基礎。這兩門課程理論性強，概念多且雜，對學生的數學基礎要求較高。而我院作為一個三本院校，自動化專業的學生相比較一本和二本的學生而言，數學基礎較為薄弱，故學好這兩門課對學生來說至關重要且具有一定的難度。

而教好上述兩門課程也是教師必須思考和解決的重要問題。筆者經過幾年的教學實踐，摸索出一套比較適合三本院校學生的系統化教學方法，致力于培養學生的系統觀，進行了一些嘗試，且取得了一定的效果。

一、工程背景系統性

任何一種理論的產生都有其歷史背景，都是在實踐中產生的。自動控制技術萌芽在18世紀，在第一次世界工業革命期間，自動控制技術逐漸應用到現代工業中。其中最卓越的代表是瓦特（J.Watt）發明的蒸汽機離心調速器，一種憑借直覺的實證性發明。飛球調節器有時使蒸汽機速度出現大幅度振蕩，其他自動控制系統也有類似現象。

由于當時還沒有自控理論，所以不能從理論上解釋這一現象。為了解決這個問題，盲目探索了大約一個世紀之久。1868年英國麥克斯韋爾的“論調速器”論文指出：不應單獨研究飛球調節器，必須從整個系統分析控制的不穩定。麥克斯韋爾的這篇著名論文被公認為自動控制理論的開端，接著就進入了經典控制理論發展的孕育期。1875年，英國勞斯提出代數穩定判據。1895年，德國赫爾維茲提出代數穩定判據。1892年，俄國李雅普諾夫提出穩定性定義和兩個穩定判據。1932年，美國奈奎斯特提出奈氏穩定判據。戰中自動火炮、雷達、飛機以及通訊系統的控制研究直接推動了經典控制的發展。1948年，維納出版《控制論》，形成完整的經典控制理論，標志控制學科的誕生。維納成為控制論的創始人。

經典控制理論的主要內容包括：系統數學模型的建立、時域分析法、頻率特性法、根軌跡法、系統綜合與校正、非線性系統和采樣控制系統分析法等。

從四十年代到五十年代末，經典控制理論的發展與應用使整個世界的科學水平出現了巨大的飛躍，幾乎在工業、農業、交通運輸及國防建設的各個領域都廣泛采用了自動化控制技術（可以說工業革命和戰爭促使了經典控制理論的發展）。科學技術的發展不僅需要迅速地發展控制理論，而且也給現代控制理論的發展準備了兩個重要的條件――現代數學和數字計算機。現代數學，例如泛函分析、現代代數等，為現代控制理論提供了多種多樣的分析工具；而數字計算機為現代控制理論發展提供了應用的平臺。[1]

在二十世紀五十年代末，計算機技術的飛速發展推動了核能技術、空間技術的發展，并且為多輸入多輸出系統、非線性系統和時變系統的分析和設計提供了新的手段。

五十年代后期，貝爾曼（Bellman）等人提出了狀態分析法，在1957年提出了動態規劃。1959年卡爾曼（Kalman）和布西創建了卡爾曼濾波理論；1960年在控制系統的研究中成功地應用了狀態空間法，并提出了可控性和可觀測性的新概念。

由上面的歷史背景介紹可以看出，現代控制理論是在自動控制理論的基礎上發展得到的，盡管兩種理論在方法和思路上有顯著的不同，但是在教授的時候不能將兩者視為單獨的個體。筆者每次在緒論部分都會系統化地講解理論的產生，以讓學生對兩門課程形成一個初步的比較清晰的認識。

二、理論教學的系統性

在這兩門課程的理論教學過程中，雖然涉及到的知識點有差異，但是經筆者研究，在具體教學中，兩門課程的教學有些許共性，比如說兩門課程的教學流程就基本一致。如圖1所示：相對于現代控制原理而言，自動控制原理理論推導較少，同時其工科背景較強，實例較多。在學習之初，可先幫助學生搭建起分析問題和解決問題的基本框架，形成一個較為初步的系統觀。

自動控制原理分析問題的核心是數學建模，穩定性判斷和性能指標的計算，[2]主要分析方法是時域分析法、頻域分析法和根軌跡分析法。時域分析法直觀易懂，頻域分析法是自動控制原理的核心，根軌跡分析法在目前的工程實踐中已用的很少，在學時有限的情況下可略講。在實際講解的過程中，要合理安排學時，適當加快時域分析法的講授，略講根軌跡分析法，重點講解頻域分析法及系統校正。

現代控制理論包含了大量的理論概念機數學公式，在實際講授中，應弱化理論推導，在教學過程中可結合倒立擺工程實例，從建模、穩定性分析、能控能觀性分析、極點配置到狀態反饋，形成一個較為完整的分析過程。[3]

總而言之，在講解的過程中，注重引言，初步建立系統觀，結合實例，比較異同，突出重難點，最后再通過總結強化各知識點之間的聯系。[4]

三、實踐教學的系統性

1.重視實驗，理論教學和實驗教學的系統化[5]

以往，控制理論的實驗課和理論課教學是獨立的，理論課教師和實驗課教師各行其道，相互交流匱乏。目前，學院已明確提出，理論課教學和實驗課教學的一致性，理論課教師必須參與進實驗教學，教學手段要豐富、系統。

2.實驗箱教學和仿真教學的系統化

首先在實驗箱上搭建模擬電路，利用信號發生器、示波器等測量波形和數據。同時引入MATLAB仿真，先引出數學模型，利用MATLAB強大的系統工具箱分析并繪制各種相應曲線，利用Simulink工具箱進行校正和狀態反饋設計。[6]最后，對比電路測試波形和仿真結果，可讓學生深入了解理論和實際參數之間的差異，進而尋找原因，加深理解。

四、今后教學方向

在今后的教學過程中，可進一步加強比較，加強學生的系統觀，并且嘗試遷移到其他相關學科，加強學生對整個學科的理解。

參考文獻：

[1]萬雄波，楊方.基于“自動控制原理”與“現代控制理論”課程異同點分析的教學探索[J].科教文匯，2013，（7）：56-57.

[2]孫韻鈺.“相似論”在“自動控制理論”課程教學中的運用[J].消費電子，2013，（7）.

[3]王斌，李斌.“現代控制理論”教學改革與實踐[J].中國電力教育，2013，（10）：61-62.

[4]李長云.“自動控制理論”的系統化教學實踐[J].電氣電子教學學報，2013，（8）：75-77.

篇3

關鍵詞：自動控制原理；計算機輔助教學；考核方式多元化

作者簡介：陳兆嶺（1967-），男，江蘇泰州人，江蘇大學電氣信息工程學院，講師；劉國海（1964-），男，江蘇揚州人，江蘇大學電氣信息工程學院，教授。（江蘇 鎮江 212013）

基金項目：本文系江蘇省“十二五”高等學校重點專業建設（批準號：蘇教高[2012]23號）、2011年江蘇大學校級教學改革與研究項目（重點）的研究成果。

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）05-0086-02

“自動控制原理”是一門理論性和工程實踐性都較強的專業基礎課，是后續專業課程不可缺少的先行基礎課，[1]江蘇大學電氣信息工程學院所有專業的學生都要學習這門課。為了提高教學質量，課程教學組根據課程特點采用多種教學手段，對課程教學進行了全方位的改革實踐。

一、課程特點和教學改革的必要性

“自動控制原理”課程的特點是：內容成熟豐富、涉及知識面廣、理論性強、比較抽象但又和工程實踐聯系緊密、可供使用的教學手段更新發展快，同時習題多、難度大，是具有一定深度和學習難度的課程，往往讓學生感到難學，教師感到難教。[2]教師在講授過程中也容易過分強調理論知識的數學推導而忽視工程應用，使這門課類似數學課。[3]若教師對這門課程采用以“教師為中心”的單一教學模式，沿用傳統的“課堂板書講授+驗證實驗”的教學方法，則不利于學生系統地掌握課程知識點，會導致學生缺乏學習興趣和主動性，從而無法達到良好的教學效果。[4，5]因此教師必須更新觀念，大力倡導積極主動的學習方式，充分應用先進的現代教學手段，建立一套包括理論講授、計算機輔助教學、實踐教學、作業講解、網絡資源共享、評價體系和學術討論相結合的全方位的課程教學改革新體系，充分調動教師和學生的積極性，努力提高教學質量。

二、全方位教學改革實踐

江蘇大學“自動控制原理”課程教學組經過認真研究，本著“以學生為中心”、“厚基礎、重實踐、重能力”的指導思想，在省重點專業建設和校級教學改革與研究項目的資助下，對課程體系進行整體優化，將多種教學手段并舉，實現了師生之間學習過程的雙向互動，取得了良好的教學效果。

1.精選教學內容

為了解決“自動控制原理”課程內容多、學時少的矛盾，教師必須根據教學大綱的培養目標突出重點優化整合教學內容。根據江蘇大學電氣信息工程學院各專業的學習需要，本課程組分別精選了90、75、60和45學時的課堂教學內容。自動控制系統分析與設計的主要內容和重點是研究系統的特性，即穩定性、動態性能、靜態性能。“穩、快、準”貫穿了時域分析、根軌跡分析和頻域分析的過程，教師在講課過程中又以工程上應用廣泛的頻域分析為重點和難點，將基本概念、基本原理和基本方法講透，讓學生了解和學習“控制論”的思想方法。課程開始時就向學生推薦幾本國內有影響的參考書，對于教學大綱中規定的了解內容則略講，或讓學生課余自學，這樣不但培養了學生的自學能力和獨立思考解決問題的能力，也節省了課時。

教師也要注重介紹控制學科前沿的最新發展，使課程具有先進性和時代感。增加MATLAB軟件的應用，減少講授系統根軌跡繪制、頻率特性繪制的內容，而將重點放在應用根軌跡法和頻域分析法進行工程分析與設計上，使學生掌握專業的知識與技能。

根據以上原則，課程組成員編寫的教材《自動控制原理》將于2013年由機械工業出版社正式出版發行。

2.課堂教學手段多樣化

課堂教學是教師講授和學生學習的重要環節。為了增強授課效果，教師應采用講授式、探究式、案例式、討論式和對比式等教學方法相結合，采用以多媒體課件為主、減少板書時間、增加Matlab軟件應用內容介紹、增加師生互動交流時間等教學手段。

課程組教師根據授課內容的不同，將多種教學方法相結合，如緒論部分采用了講授式、案例式、對比式等方法介紹自動控制的定義、特點、實例、基本內容和基本要求；采用探究式、討論式和對比式等方法分析時域法、根軌跡法和頻域法的區別與聯系、應用范圍、優缺點等。

由于課程理論性強、公式推導多，采用傳統的板書方式耗時費力，而采用多媒體課件教學，不但節省課時，而且圖文并茂，增加了信息量，提高了課堂教學效率。為了適應學生的思維速度，在公式推導時，教師利用多媒體動畫一步步地給出演算過程，產生了和板書相同的效果。

教師引入基于Matlab的計算機輔助教學，避免了高次方程解根、高階系統性能指標計算等煩瑣計算，可以把時域、根軌跡、頻域分析和校正系統的繪圖很快地在計算機上繪制出來，還可以方便地分析系統傳遞系數、開環零極點變化等對系統性能的影響。這不僅提高了課堂的教學效率，也使學生鞏固了所學知識，拓寬了思路， 提高了學生的學習的興趣和熱情，同時為后續的課程設計、畢業設計的分析和計算工作打下良好基礎。

采用的多媒體課件和引入的Matlab輔助教學節省了課時，增加了師生課堂互動交流的時間。教師在授課過程中可適當地留一些懸念，啟發學生思考后再進行講解，效果更好。如在講授奈氏穩定判據時，拋出問題：當有p個開環極點在s平面的右半部時，奈氏曲線會如何變化，奈氏穩定判據應用時應作哪些修改。通過學生獨立思考、師生互動解決問題后，學生對奈氏穩定判據的本質理解更深刻，印象更清晰。

教師每講完一章應歸納出本章知識點作為學生復習的重點，引導學生及時復習。

3.改革作業完成方法和實驗方式

課后及時做作業，有利于學生深入理解學習內容、鞏固所學知識。教師課后布置一些概念性強的習題，要求學生閱讀參考書，利用Matlab指令或Simulink模塊進行仿真，這樣既拓展了學生的思維模式又能讓經典的專業知識與時展相結合，使學生在掌握成熟的專業理論的同時理解本專業的性質和實際應用特點。

實驗方面采用驗證實驗和設計實驗相結合、仿真實驗和物理實驗相結合、課堂實驗和開放實驗相結合的方法。需要在課堂完成的驗證實驗有四個，同時學生也可自主設計實驗，學生根據所學的知識利用實驗室的設備自由設計實驗，以驗證所學的理論知識，充分發揮學生個體的能動性、創新性來自主設計一些自動控制系統。通過實驗，學生掌握了諸如實際溫控系統的組成、PID控制器的設計和調節，更好地將理論知識應用到實際系統中。

課程組教師結合自身的科研課題，吸收部分學生實際參與；組織學生開展各種豐富多彩的課內外科技活動，進行大學生電子設計制作培訓；組織學生參加全國大學生電子設計競賽、校“星光杯”科技作品大賽、大學生科研立項等活動，學生每年都取得不俗成績。

4.網絡資源的建設和利用

江蘇大學開發了“自動控制原理”課程的網絡課堂，教師充分利用校園網絡資源進行網上輔助教學。網絡課堂系統主要分為三大模塊：資源中心模塊、教師管理模塊和學生自主學習模塊。課程教學大綱、教案概略、參考文獻目錄、網上提交作業、在線測試、實驗預約、師生互動、網絡課件、部分授課錄像等都已上網使用，并逐步充實和完善。學生可在網上下載所需學習資料用于課前預習和課后復習。網絡資源中心不斷更新充實國內精品課程、學術期刊和相關技術資料等內容，為學生的自主學習提供了一個良好平臺。除此之外，該系統還包括隨機出題的習題庫子系統，學生可以隨時通過習題庫進行自我測驗，同時也有網上輔導體系，學生可以隨時與教師互動答疑。

5.考核評價方式多元化

江蘇大學“自動控制原理”課程改變期末一張考卷定成績的傳統做法，總評成績由平時成績和考試成績組成，平時成績占25%，考試成績占75%。平時成績主要考核上課出勤、課堂參與情況、作業成績、實驗成績。試卷命題要知識覆蓋面廣，分為基本要求部分和提高部分，前者約占試卷總分值的75%，主要考核學生掌握基本知識的程度，后者約占試卷總分值的25%，主要考核學生靈活運用所學知識的能力，難度與考研題接近。這樣做既考核了學生掌握基本知識的情況，又促進學生深入學習研究，保證了考核結果的區分度。

6.教改研討活動制度化

“自動控制原理”是學院的重點教學課程，學院成立了專門的課程教學小組，并持續吸收自動化系新教師加入。多年來，課程組堅持開展經常性的、有計劃的教學研究活動，針對課堂教學中的重點、難點以及新問題開展專題討論，深化課程的教學改革，不斷地更新和完善教學內容，改進教學方法。學校每年開展一次講課競賽，提高教師講課技能，積極申報省市和學校的教學改革項目，所涉及的內容有：課程教學體系整體優化、教學內容與方法改革、課程群建設、雙語教學、教材建設、實驗室建設、多媒體教學研究與建設、網絡教學平臺建設等。學院鼓勵對外交流，鼓勵教師發表教學改革論文，派出課程組教師參加每兩年舉辦一屆的“全國自動化教育學術年會”，直接和兄弟院校交流教學經驗，學習先進的教學方法和手段，將“自動控制原理”課程的教學改革推向新的臺階。

三、教學效果

“自動控制原理”課程的全方位教學改革，取得了良好的教學效果。學生普遍反映學習興趣濃厚、課程內容充實、學習效率提高，考核總評成績提高，不及格率下降至7%以下。相當數量的學生在教師的研究課題中發揮較大的作用，每年參加的全國大學生電子設計競賽，都能取得幾項一等獎，對江蘇大學的電氣工程及其自動化專業（國家級特色專業）和自動化專業（江蘇省品牌特色專業）的建設起到了促進作用。

參考文獻：

[1]田玉平.探索“自動控制原理”課程教學體系改革之路[J].電氣電子教學學報，2008，30（3）：8-11.

[2]李振龍，喬俊飛，孫亮，等.自動控制原理課程體系結構和教學方法探討[J].教學研究，2009，32（2）.

[3]符強.《自動控制原理》課程的探究式教學研究[J].四川教育學院學報，2012，28（3）.

篇4

論文關鍵詞：自動控制原理，教學改革，實踐環節，教學質量

 

“自動控制原理”課程[1]作為工科學生的一門專業基礎課,在它們的成長過程中將起到不可替代的作用。該課程涉及到控制系統的模型建立、系統分析及系統設計的基礎理論和相關技術，理論性較強但又源于工程技術。其特點是概念抽象、數學含量大、計算繁雜，既難教，也難學。對于該課程的教學，傳統教學方法存在以下一些弊端：其一，是先進行理論教學，然后進行實踐教學，理論學習具有盲目性，缺乏針對性實踐環節，學生在學習理論時，不知道重點與非重點，只是盲目進行接收，所學摘要求比較高，學生若沒一定的數學功底，雖然教師在講臺費盡心血地向學生講述，但是學生在底下往往卻聽得一塌糊涂模棱兩可。其三，是學生做作業時沒有實踐操作的機會，從而缺乏感性認識，很難提高思維能力與實踐動手能力。其四，是采用教師只是授課，學生只是聽課，沒能達到“互動式”教學方法，因此難以激發學生的學習興趣。

針對上述原因，根據我校的實際情況，以提高教學質量為主要目標，對自動控制原理課程的教學方法進行了改革，采用了多媒體教學手段和充分的理論與實踐相結合的教學方法，同時也積極采用“互動式”教學方法實踐環節，克服了上述缺點，取得了一定的經驗與實效。

一、精心組織授課內容,使學生有最大的收益

(一)精選教材,以期事半功倍之效果

教學各環節中,教材的選用是極其重要的。它不僅是教師授課的依據,也是學生預習和復習的依據。一本好的教材要求內容深淺適度,講述條理清晰,結構編排合理,理論分析透徹。特別是對于“自控控制原理”這門課程,內容體系十分龐大,既有時域分析,又有頻域分析;既有連續時間信號分析,又有離散時間信號分析;還要兼顧到基礎知識的應用,這就涉及到了信號與系統、通信、自動控制等不同領域的知識。要能夠兼容并蓄,給學生以最全面的知識,最精辟的理論,最清晰的條理,必須是一本好教材才能做到。我校選擇的是國防工業大學出版社、胡壽松主編的自動控制原理。這本書我們認為其編排非常合理,符合人類思維的習慣;講述透徹,難度適當。本書在基本理論和方法的闡述上，把物理問題與其數學表述和論證密切的結合起來，注意引入現代數學概念，使這些理論和方法有較為堅實的數學基礎，這對于深入準確的理解本書內容是有益的。另外，大多數學校的考研專業課基本上都采用該教材，所以它為學生早日圓自己的考研夢奠定了一定的理論基礎期刊網。該教材以并行的方式建立連續時間和離散時間信號與系統的分析方法。考慮到當前的實際情況，在具體安排上，仍分章先討論連續的再討論離散的；先討論線性系統再討論非線性系統；然后是線性系統的狀態空間分析。這樣，把系統看作一個整體，從分析方法的角度，按時域分析、變化域分析和狀態變量分析的次序劃分章節，強調了連續系統與離散系統的共性，也突出了它們各自的特點。這將有利于基本概念和基本方法的理解與掌握。實踐證明,這一途徑在教學上是非常可取的,它可以利用連續和離散時間方法之間的共同點來分享各自所獲得的理性和感性知識,而兩者之間的差異又可用來加深理解各自不同的獨特性質，據學生反應,他們完全有能力自學。這是一本好教材所應達到的境界,讓讀者有“溫故而知新”的能力,從而達到事半功倍之效果。

(二)多種形式施教,培養學生自學能力

學生的自學能力應該是大學階段著重培養的一種能力。在他們走出校門后,這種能力將會大有用武之地。教師應該給學生以鍛煉機會。在該課程講授中對于不同內容,采取了重點講授、指導學生自學、組織有目的地討論等多種形式,注意啟發式教學,使學生既掌握了知識,又鍛煉了能力。如“線性系統時域分析”一章,是該課程的重點和基礎,學生剛剛接觸到這一概念,關于系統的各種性質、基本概念都要花大力氣去講,以期打好堅實的基礎。當在后續章節中頻繁的用到這些知識時,學生就不會感到前面的知識有欠帳。而在講完了連續時間信號的時域分析和頻域分析,再開始離散系統的分析時,盡可放手讓學生去自學。因為兩章中講述的方法完全并行展開,且在概念上也相差無幾,只要前面章節中關于時域分析與頻域分析的性質較清楚,學生感到完全可以自學,沒有必要再按部就班地講。教師此時所起的作用只是將重點提出,略作陳述。必要時,再整理出一些問題,供同學們討論以加深印象。此外，對于離散系統和狀態變量分析這兩章，應先讓學生利用課余時間回顧、復習一下時域和頻域分析、線性代數、積分變換等的知識，適當的時候在課堂上串講一下實踐環節，這樣可以使學生鞏固一下以前的知識，加深對該課程的理解。這樣就節約了大量的課時,同時也鍛煉了學生的自學能力。這種施教方式深受學生歡迎,充分調動了學生學習的積極性,使他們的潛能得到了充分地發揮。另外，教師要積極采用“互動式”教學方法，充分體現“學生為主體，教師為主導”的現代式教學理念，使得教師和學生進入最佳狀態。教師要在課堂上經常穿插一些具有啟發式的提問和一些帶有啟發性的問題，圍繞教學重點有意識的設計幾個，給學生提供一定的醞釀思考時間，讓學生充分利用這一時間，進行歸納總結，舉一反三，深入研究問題，這也是培養學生自學能力的一條捷徑。

(三)充分利用習題課,加強與學生溝通

對這類集數學基礎與工程應用[4]于一身的課程,只了解一些理論知識是遠遠不夠的,必須補充一定量的習題,以鞏固所學知識。我們所選的教材后面有大量的習題,不僅有關基礎內容,還有可以擴展和深入探討的內容,甚至是在各領域研究中的前沿問題,經整理歸類后,都出現在習題中,可以說是正文部分的擴充。我們從中挑選難度適當的習題考驗學生,從中也發現了學習中存在的問題。每章講述完畢后上的習題課,集中將問題較多的部分拿出來講解透徹,加深了對理論知識的理解。同時,習題課上及答疑的時間多了解學生的心聲,他們的問題,他們的需求,可以對上課內容的選擇和講述的方式進行有目的的調整,以期“教學相長”,達到更好的教學效果。這對課程教學是一個有力的幫助和促進。

二、加強實踐環節

作為一名工科[2]學生，大多數都面向工廠、企業、公司的技術工作崗位上，這就需要有一定的動手和創造、開發新產品的能力，所以實踐環節尤為重要，必不可少。我們書本上的知識學得再好，它終究是理論，如果沒有實踐的過程實踐環節，它只不過是個空架子，只有把理論很好的應用到實踐中，這才真正體現了該門課程的實用價值。從工程教育本科層次的培養目標上講,不管是重點研究型大學還是一般教學型大學,都是培養“應用性”人才,這是一個基本事實。也就是說,人才培養方向及規格側重于向工程技術教育方向傾斜,突出強調“工程技術應用”能力培養,是工程應用型本科人才培養的本質特性。強化實踐能力培養,構建以工程應用能力培養為主線的實踐教學體系期刊網。它由基本技能層、專業工作能力層、工程實踐與創新能力層組成。實踐教學應與理論教學[4]同步，邊理論邊實踐，使其加深對該課程的理解；不能等理論講完再集中做實驗，這樣以前所學的知識都忘得差不多了，收效甚微。采用“二階段能力培養”的實踐教學模式:第一階段,采用基礎實驗、工程訓練培養學生的基本技能。這主要針對授課內容進行編寫實驗講義；第二階段,采用綜合性、設計性實驗和課程設計培養學生的知識綜合應用能力和設計能力。這主要是對課本內容的拓寬，合理的設計一些軟、硬件試驗，培養學生的工程實踐能力和創新能力；同時,改革實驗教學方法,推行全開放實驗教學模式,更好地培養學生獨立工作能力,促進學生的個性發展。

三、加強基礎知識的擴展,尋找與相關課程的聯系，開拓學生視野

基礎理論[5]知識學習的目的,是為了更好地應用。我本人主要擔任信號與系統、自動控制原理課程教學，這兩門課程又有千絲萬縷的聯系。本門課程的知識在許多領域都有非常重要的應用,教師所要做的就是為學生開啟一扇扇進入知識殿堂的大門,讓他們看到里面光彩奪目的寶藏。而真正要得到這些寶藏,還需要他們再付出艱辛的努力。在講述了離散系統分析時，講解零階保持器以后,曾就信號在濾波、調制等通信理論方面的應用做了入門性的介紹,并指出在語音信號處理方面也有廣泛的應用。例如,現在非常熱門的數字音響為什么比模擬音響會有更高的保真度,各種傳播媒介(廣播、電視、衛星)的傳播機理,使學生了解到多彩的世界都是以先進的科學知識作后盾的。總之,限于課時有限,對這些課外知識,不可能花大量時間去講述,只能點到為止,從而激發他們學習的興趣。事實表明,學生們已經可以把所學知識應用于解決問題中了。

二十一世紀的主人正是我們現在所教的這些學生,幫助他們打好堅實的理論基礎,培養分析問題和解決實際問題的能力,是我們教師不可推卸的責任。我們相信,隨著教學改革的進一步深入,我們一定會為祖國現代化建設培養出具有扎實基礎知識、高文化素質和強實踐能力的新一代科學與工程人才。以上總結正是在這種責任心的強大驅動下,對本門課程教學改革所作的一些探索。

參考文獻:

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[5]潘江敏,黃承興.數學教育中創新性的實現[J].云南大學學報:自然科學版,2006,28(S2).

篇5

論文關鍵詞：風機，自動調速裝置

 

1 、前言

當前,我國煤礦使用的局部通風機數量多,功率大,是能耗最大和浪費較嚴重的設備之一。從理論上講,對風機調速是調節風機性能、降低能耗的最佳方法之一。隨著科學技術的不斷發展,防爆變頻調速裝置以其卓越的調速性能,顯著的節能效果在煤礦領域得到廣泛的運用。

2、概況

煤礦井下局部通風機是用量大、耗能大的常用設備，每年需求量在數千臺以上，但在性能調節功能上，基本上是空白。從理論上講，調速是調節風機性能最經濟、有效的手段。阻礙變頻調速技術在局扇上應用的主要原因是價格昂貴，節能效果差，變頻器可靠運行難。隨著對煤礦安全生產重視程度的增加，一些明顯存在安全隱患工作場所，要求必須對風機性能進行調節。因此風機，我礦與煤炭科學研究總院重慶分院合作，根據當前我礦的具體情況，在原有礦用通風機自動調速裝置的基礎上進行了技術改進，研制了一套ZJTS型礦用通風機自動調速裝置，并投入使用。該變頻調速裝置采用了IGBT變頻調速技術、熱管散熱技術以及智能控制技術,可根據不同的運行工況,通過檢測不同地點的瓦斯濃度,自動調節通風機的風速,達到高效排瓦斯和節能通風的目的。

3、調速裝置的結構設計

該調速裝置的總體結構主要由人機操作界面、隔爆箱體、真空熱管散熱器、雙電源控制器、進出線接線腔、變頻調速控制系統、本安電源、雙風機控制器、頻率轉換器等單元組成，外接瓦斯濃度傳感器和主、備局部通風機。實現了按設定瓦斯濃度值，自動調節通風機轉速，達到按需定量通風的目的。同時也實現了專用供電線和備用供電線、主通風機和備用通風機的自動切換的目的論文提綱怎么寫。

4、調速裝置的工作原理

調速裝置的頻率轉換器把瓦斯濃度傳感器的頻率或電流信號轉換成模擬信號，然后經控制器處理后，去控制變頻器，讓變頻器輸出相應的頻率，控制風機的運轉。實現了調速裝置根據不同的瓦斯濃度傳感器值輸出不同的頻率來控制風機電機的運行速度;控制面板又通過轉換器與控制器連接

總體結構圖

來實現調速裝置各種參數的顯示和設定。當專用供電線有故障或停電時，備用供電線就通過雙電源控制器工作，這時通過雙風機控制器切換讓備用風機工作;當專用供電線恢復正常供電時，雙電源控制器切換讓專用供電線工作，這時雙風機控制器切換讓專用風機工作。

電氣原理圖

5、調速裝置的主要特點

5.1自動化程度高。

通風機性能的最佳調節方式是變轉速調節，而改變通風機轉速最經濟、適用的萬式是改變輸入電源的頻率。該調速裝置通過對工作地點瓦斯濃度實時檢測，用變頻調速器和自動控制系統，智能地自動調節通風機輸入電源的頻率風機，達到按需通風的目的。適用長時間、無人值守連續工作。

5.2主要元部件品質高。

該調速裝置主要元部件:整流器、IGBT逆變器、控制系統等均采用國外著名品牌，其 主要特點是體積小、重量輕、發熱量小，運行可靠，非常適合安裝在井下隔爆箱體中。專門定作的散熱器外形美觀、實用、可靠。

5.3直觀、清晰的液晶顯示屏。

大屏幕液晶顯示屏隨時監視風機、變頻器、瓦斯濃度運行狀態，報警用文字說明，畫面直觀、清晰。可隨時選擇操作狀態(自動、手動)，設定最低輸出頻率值和瓦斯濃度值。超過規定的瓦斯濃度值，輸出報警信號。

5.4系統運轉穩定可靠。

該調速裝置從瓦斯信號的采集，控制模塊的分析、運算，各單元之間的通訊，到執行 機構運行，均采用國內先進技術和元件。軟件部分邏輯關系清晰明確，操作性強，經長期運行試驗，系統運轉穩定可靠。

5.5安全性好

具有過流、缺相、過電壓、欠電壓、過熱等完善的軟硬件保護。

6、調速裝置的主要功能

6.1掘進工作面限量排放瓦斯，實現最大效率安全排放。

因意外停電或計劃停風而造成掘進工作面瓦斯超限時，該調速裝置可自動以接近于混合處的瓦斯濃度安全值進行排放，避免人工排放時，難以控制瓦斯濃度風機，超量排放問題。

6.2采煤工作面限量抽排瓦斯，形成安全可控的引排系統。

用于引排系統處理采煤工作面上隅角瓦斯積聚時，瓦斯傳感器探頭放置在測試風筒中，檢測風流中瓦斯濃度，即進入風機風流中的瓦斯濃度。該調速裝置根據設定的瓦斯濃度安全值，自動地調節通風機轉速，確保抽出式通風機進口的瓦斯濃度不超過3%，實現安全抽排。

6.3節能運行

當瓦斯濃度值在安全設定值以下時，根據工作面瓦斯涌出量的大小自動控制轉速調節風量，既保證了瓦斯濃度不超限，又可避免風量過大而揚塵，影響工作環境，實現節能通風論文提綱怎么寫。

6.4正、反轉切換功能

可通過按液晶顯示屏里風機轉向畫面的正轉選擇數字鍵或反轉選擇數字鍵來切換，而無須改變局扇接線即可改變局扇的轉向。

6.5主、備用風機自動切換功能

當主風機或備用風機出現故障時，調速裝置會自動切換讓備用風機或主風機工作;實現主、備用風機自動切換功能。

6.6雙電源自動切換功能

當專供線路或備用線路有故障或停電時，調速裝置會自動切換讓備用線路或專供線路工作;實現雙電源自動切換功能。

6.7閉鎖接口功能

風、電閉鎖功能，當風機運行后輸出一個常閉觸點。

瓦斯、電閉鎖功能:當瓦斯濃度傳感器值大于設定值時，調速裝置輸出一個常開觸點。當瓦斯濃度傳感器值小于設定值時，調速裝置輸出一個常閉觸點。

6.8手動控制功能。

可通過液晶顯示屏手動控制畫面來選擇手動控制風機，局扇運轉頻率值可以在0比到5OHz之間設定。

6.9報警文字顯示功能

當調速裝置有故障、報警時，液晶顯示屏會自動彈出報警信息，用文字說明故障、報警的原因及處理萬法。

7、結束語

通過ZJTS型礦用通風機自動調速裝置在我礦的使用，充分達到了節能高效的效果。在同等條件下與無調節性能的高效風機相比，平均運行效率可提高15%左右，節省電能，對大功率風機，效果尤為明顯。

總之，ZJTS型礦用通風機自動調速裝置具有廣泛的推廣應用價值，不僅增加了效益，尤其對加強煤礦的安全生產具有重要的意義。

參考文獻：

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關鍵詞 電氣工程及其自動化專業；工程應用型本科；教學模式

中圖分類號：G642 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2013）27-0081-03

1 引言

電氣專業是一個應用范圍很廣的工程應用專業，它的培養目標要求學生除了掌握一定的專業基礎知識外，還要注重實踐能力和創新能力的培養。因此，石河子大學電氣工程及其自動化專業在教學過程中積極探索適合于工程應用型本科專業人才培養的“雙體系兩結合”教學模式，制訂專業人才培養計劃，開展各項教學工作，使學生的綜合素質和工程實踐能力明顯得到提高。

2 構建“厚基礎、寬口徑”的理論教學體系

“雙體系兩結合”的教學模式指理論教學與實踐教學并舉，兩者相互影響，促進學生對所學專業理論知識與實際工程的結合。本專業的培養目標是基礎扎實，知識面較寬，具有學習新知識、運用知識創造和開拓事業的能力，能夠從事與電氣工程有關的系統運行、電氣設計、自動控制、信息處理、生產管理等工作的應用型高級工程技術人才。為此，在專業的理論教學體系構建中，按照“厚基礎、寬口徑”構建知識體系。“厚基礎”包括人文社科、公共、學科基礎三大模塊課程，“寬口徑”體現在專業課打通并設置在學科基礎課中。

1）人文社科、公共、學科基礎由公共基礎、相關知識、專業拓展等系列課程構成，使學生在基礎理論、基本知識和相關領域等方面，全面提高其綜合素質和多角度的科學思維方法，培養學生的適應能力和發展潛力。

2）學科基礎主要由電路、模擬電子技術、數字電子技術、電氣測量等系列課程構成，使學生獲得電氣工程基本知識，并充分考慮了將來專業口徑的拓寬，為專業學習打下扎實的基礎。

3）專業基礎主要由自動控制原理、電機學、微機原理與接口技術、電力電子技術、單片機原理及應用等專業課、限選課、任選課等組成。教授學生掌握專業系統知識，著重培養學生分析解決實際問題的能力。

4）在專業課中設置了兩個專業方向課程群——電力系統及其自動化和電力電子與電氣傳動，學生可以根據專業方向選擇相應的課程。

5）開設網絡學習課程和綜合教育課程。網絡學習課程借助因特網開設學科前沿類課程，綜合教育類課程則鼓勵學生開展各類學科競賽、科研訓練、科技創作、創業訓練、社會實踐及相關文化素質教育活動。

3 構建推進式的實踐教學體系

實踐教學對于培養創新人才、提高學生實踐能力有著特別重要的作用。實驗中心建立了與理論教學有機結合，以能力培養為核心，涵蓋基本性實驗、綜合設計型實驗、設計性實驗，滿足不同層次人才培養需要的教學體系。此教學體系分為兩大部分。

3.1 課程實驗環節

這部分實驗為理論課程同步實驗，主要目的是配合課程的學習，加深對理論的理解。

1）驗證性實驗，是與理論教學密切相關、協調配合的實驗教學，由“電路理論實驗”“模擬電子技術實驗”“數字電路實驗”“電機學”和“自動控制原理”實驗構成。同時，對于電機學和自動控制原理課程，既可以采用試驗臺做實驗，也可以采用計算機仿真軟件進行實驗，將計算機仿真技術與理論、實驗有機地結合起來。

2）綜合性實驗。在驗證性實驗的基礎上，將多個實驗綜合，使學生具備初步的綜合應用能力。

3）設計性實驗。此類實驗的目的在于培養學生的創新能力。在給出設計目標后，學生自行利用實驗設備設計出滿足設計要求的實驗方案，由電子線路設計、電子線路仿真、應用電子系統開發等設計項目構成，并向校內學生開放，為學生的創新實驗提供了很好的環境和條件。

3.2 集中實踐性教學環節

1）技能訓練。

①機械制造實習。第二學期在機電學院實習工廠進行，時間為2周，學生分組進行車、銑、刨、磨、鉗、焊等工種操作，使學生對工廠的情況有一個感性的認識，初步掌握冷加工方法與操作過程，了解機床設備等。

②電工實訓。第五學期在機電學院電氣工程實驗中心進行，時間為2周，每人必須獨立完成實際操作練習。通過各種工藝的講解和實際操作練習，使學生掌握常用電工工具和工藝知識，培養學生的動手能力，為今后從事電氣工程技術工作打下初步的基礎。通過電工實訓使學生達到“維修電工中級”職業技能水平。

③EDA實踐。第五學期在機電學院電氣工程實驗室中心完成，時間為2周。通過對電路設計軟件、繪圖軟件的學習，完成電子電路仿真設計、原理圖繪制和印制電路板設計、制作、調試等。

2）專業實驗。第七學期在機電學院電氣工程實驗中心完成，時間為1周，目的是使學生建立電力系統及自動控制系統的整體概念，從而培養學生綜合運用知識和分析問題的能力。專業綜合實驗分為電力系統綜合實驗和電氣自動化綜合實驗，學生可任選其中一個，實驗完成后，提交實驗報告。

3）課程設計。

①電子技術課程設計。第五學期在機電學院電氣工程實驗室中心完成，時間為2周，每人一題，完成電子電路的設計、調試、仿真。該環節著重提高學生在電子技術方面的實踐技能，培養學生綜合運用理論知識解決實際問題的能力，使學生初步掌握工程設計方法和實踐的基本技能。完成后提交設計說明書。

②綜合課程設計。第七學期在校內完成，時間為2周，每人一題，目的是使學生綜合運用所學的理論與實踐知識，按要求完成設計內容，有實驗條件的完成實驗驗證。該課程設計分為電力系統綜合課程設計和電氣自動化綜合課程設計，前者主要完成發電廠、變電所的初步設計，后者主要完成控制系統的設計、調試。學生可任選一個，完成后提交設計說明書。

4）專業實習。

①認識實習。實習地點為天富電力股份有限公司、天業化工、銀河紡織有限公司、昌吉特變、農副產品加工廠等企業，于第三學期進行，時間為1周，實習方式為現場參觀。通過認識實習激發學生熱愛所學專業和奮發學習的熱情；通過參觀火力發電廠、水電站、變電站，初步認識電力的生產、變換和輸送過程，認識電氣設備在實際工作中的應用情況，為后續課程的學習打下基礎。完成后提交實習報告。

②畢業實習。實習地點為天富電力股份有限公司等實習基地，于第七學期完成，時間為4周，學生分組進行，采用工程技術人員專題講座與現場實習相結合的方式。通過實習，深入了解發電廠生產各個環節以及計算機在發電廠中的應用情況，為畢業設計搜集資料等。完成后提交實習報告。

5）畢業設計。畢業設計于第八學期在校內進行，時間為16周，采用導師制，雙向選擇，每生一題，也可與簽約單位聯合完成實際課題。設計期間要求學生調查研究，收集資料，綜合運用4年所學的知識，完成方案比較、分析、論證，理論研究、設計計算、設計說明書的編寫等，培養學生分析問題和解決問題的綜合能力。

這樣，在教學安排上加強了實踐教學環節，增加了大型綜合實驗周、課程設計、畢業設計時間。目前專業集中實踐周由原來的28周增加到32周，占教學總周數的比例達到20%。同時，在理論課程教學中，開設實驗比重增加，專業主干課程實驗課時占總課時達20%，實踐環節課時比例大大提高，課內實驗課時達210課時，實驗開出率達到100%。

4 改革教學方法和手段，改善教學效果

4.1 實行實驗室全天開放

在電氣工程及其自動化專業的實踐教學中，學科基礎課程實驗實行全開放實驗教學方式，如電路實驗、電子技術實驗、微機原理實驗、單片機原理實驗和電力電子技術實驗；實行全開放實驗室，學生在完成全部必做實驗項目、選做實驗項目后，可根據自己的學習興趣和能力，自擬實驗項目，自主安排實驗時間，自主進行實驗操作，完成相應實驗。通過實施“全開放”實驗教學方式，大大增強了學生的實驗動手能力、分析與解決實際問題的能力，調動了學生的學習積極性，學生變被動學習為主動學習。

4.2 積極開展第二課堂活動

有計劃引導學生參加各種有益學生身心健康、擴展知識面、開拓視野、培養能力的活動，開展自主實驗、自主設計、自主實習等以學生為主體的自主性實踐教學活動，以提高學生的綜合能力和全面素質；組織學生參加各種學術交流活動，以擴大視野、啟發科學思維，創造條件把學生引導到各種科學研究活動中去，他們可以參加大學生創新設計與制造大賽、全國大學生電子設計大賽“挑戰杯”、大學生課外學術科技競賽等，參加教師的科學研究工作。通過第二課堂活動，培養學生工程設計思想、敢于創新的精神、分析解決工程實際問題的能力。

5 結束語

本文圍繞工程應用型本科電氣工程及其自動化人才的培養目標，結合石河子大學電氣工程及其自動化專業建設發展情況和專業特色，介紹構建“雙體系兩結合”教學模式的探索思路與實施過程。按照“雙體系兩結合”的教學模式制訂專業人才培養計劃，構建“厚基礎、寬口徑”的理論教學體系與遞進式的實踐教學體系，突出工程素質培養，理論教學與實踐教學并重，改革教學方法和手段，改善教學效果，開展各項教學工作，學生的綜合素質和工程實踐能力明顯提升，得到用人單位的認可。

參考文獻

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[3]趙巧娥，蘇小林.電氣工程及其自動化專業應用型本科實踐教學體系的建設與實踐[J].中國電力教育，2010（33）：152-153.

篇7

文章介紹了給水排水儀表與控制課程教學改革背景，指出了目前教學體制存在的問題，提出了地方高校給水排水儀表與控制課程“1+2+3” 教學模式，即1條主線（工程應用型人才培養）、2個重心（理論教學、實踐教學）、3種能力（工程實踐能力、工程設計能力與工程創新能力） 并舉的教學新模式。

關鍵詞：地方高校；給水排水儀表與控制；工程應用型人才；教學研究

中圖分類號：G6420；TU96+1 文獻標志碼：A 文章編號：

10052909（2016）06011405

一、給水排水儀表與控制課程教學改革背景

1996年，“水工業的學科體系建設研究”列入國家“九五”科技攻關計劃，開始了給水排水工程專業教學改革進程；1997年，高等學校給水排水工程學科專業指導委員會（以下簡稱專指委）西安擴大會議上明確了教學改革方向：適應水資源短缺、水污染等的挑戰，專業內涵和外延方面需進一步拓展；1998年，專指委寧波擴大會議上提出教學改革重點：調整拓寬專業教育內涵、更好地為行業發展服務；1999年，專指委武漢擴大會議上制定了新的《給水排水工程專業人才培養方案》，該方案貫穿了以水質為核心的主導思想，專業內涵有了進一步發展，體現了社會和科技發展對該專業的新需求[1-2]。在優化教學內容基礎上，對水質工程、水資源、管道系統、建筑給水排水等主干課程進行了整合與充實，建立了以10門主干課為核心的新課程體系，給水排水儀表與控制課程為其中之一，《高等學校給排水科學與工程本科指導性專業規范》將給水排水儀表與控制課程列入16門推薦課程[3]。

為了更好地反映水的社會循環整體概念，以及科學與工程融合的專業發展特點，經教育部批準，在2012年高等教育本科專業目錄中，“給水排水工程專業”正式更名為“給排水科學與工程專業”。據教育部統計，截至目前，全國有159個辦學點開設給排水科學與工程專業，畢業生8 561人，在校生40 000人。隨著專業改革進程的日益加快，相應地對給水排水科學與工程專業高等教育提出了更高的要求[1-2]。

地方高校作為高等教育的重要組成部分，要為地方和區域的經濟發展作貢獻，為地方針對性的提供應用型人才。在當前形勢下，地方院校如何培養適應社會需求和企業需要、具有時代特色的應用型人才，是值得我們探討和研究的理論與實踐相結合的問題[4]。應用型人才可分為三類：工程應用型人才、技術應用型人才和技能應用型人才[5]。隨著地方經濟快速發展和人民生活水平的提高，給排水行業內涵發生了很大變化，行業的服務對象從城市基礎設施建設，擴大到水社會循環的整個過程和各個環節；行業的任務從主要解決城市和工業用水的供給和排放，即以滿足“量”的需求為主，轉變為以改善水質為中心、水量與水質問題并重，滿足實現水的良性社會循環的目標[2]。相應地，對給排水科學與工程專業人才質量上的要求也在發展變化：對給水排水行業人才知識結構和素質的要求越來越高，需要在水的開采、加工、輸送、再生回用和可持續利用等方面，具有由以下各部分組成的專業知識結構，即水處理工藝、水資源與管網、水工業經濟、有關的工程知識和機電、儀器儀表、計算機與自動控制等方面高新技術知識，社會對工程應用型人才的需求也越發迫切。

給水排水儀表與控制課程涉及給水排水、儀器儀表和自動控制等3個學科的內容，以儀器儀表和自動控制技術在現代化供排水工程中的應用為教學主體目標，該課程是給排水科學與工程專業主干課程，也是為地方培養給排水行業應用型人才的重要教育環節。在上述背景下，適應社會發展推進教學改革勢在必行。

二、給水排水儀表與控制課程現有教學體制存在的主要問題

（一）專業課程體系設置不合理，課程整體性和延續性不足

專業課程體系設置不合理，表現在：一是部分教學內容在不同課程中簡單重復。例如水泵的變頻調速控制，在泵與泵站、水工藝設備基礎課程中也有涉及。二是相關專業課程的銜接不當。如給水排水儀表與控制課程教學需要泵與泵站、水質工程學等課程的理論基礎，但部分高校將這些課程與給水排水儀表與控制課程同步開設，甚至后期開設[6]。由于沒有相關專業理論知識基礎，學生對該課程內容難以消化和吸收，也給教師授課帶來難度，極大地影響了教學效果。上述現象造成給水排水儀表與控制知識體系缺乏整體性和延續性。因此，做好相關專業課程體系的整體設計和教學內容的合理銜接也迫在眉睫。

（二）課程教學內容相對陳舊和單一

在高等教育大眾化階段，應用型人才培養具有十分明顯的多樣性、動態性和復合性特征，應側重技術創新[7]。地方高校給水排水儀表與控制課程應及時跟蹤地方水工程中新型儀表與設備、水廠現代化自動控制系統的發展，并將其融入教學內容。但是，目前大部分高校教師基本依照教材講授，教學內容更新速度明顯滯后，知識相對陳舊[6]。

近年來，隨著水污染的加劇與水質突發事件的頻發，水源水質預警、管網水質監控、遙感監測技術等方面的研究與應用日益廣泛。但因教學軟硬件配置不足，教學內容無法實現與時俱進。

此外，部分教師在學時分配上欠合理、教學內容單一，不能根據課程特點注重學科交叉內容的講解。如給排水科學與工程專業畢業的任課教師在水處理工藝、泵站和管網調度等內容上安排了過多學時，與其他專業課程內容重復過多；自動控制專業畢業的任課教師則著重講解自動控制理論，且不注意把握深度，學生難以理解且不能抓住重點。

（三）忽略實踐教學環節，學生工程實踐教育不足

應用型人才培養目標應側重能夠在社會生產、管理和服務的第一線解決實際問題[8]，實踐教學是實現該目標的重要途徑。很多地方高校依然沿襲傳統的人才培養模式，即以理論教育為主線，重理論輕實踐。主要表現在學時少、重知識傳授而輕能力開發、與理論教學脫節等，如教學中忽略相關儀器儀表和自動控制知識的介紹等；學生在給水排水儀表與控制方面的工程實踐教育和能力培養被邊緣化，出現工程意識和實踐能力薄弱、創新精神不足、職業意識淡薄等問題。

三、地方高校給水排水儀表與控制課程“1+2+3”教學模式

較強的實際工程能力是工程應用型人才的重要基本特征[9]。因此，筆者根據地方對給排水行業人才的需求、學校辦學目標和生源特點，以社會需求為導向，以實際工程為背景，以強化工程能力為重點，注重創新教育和工程教育，提出了1條主線（工程應用型人才培養）、2個重心（理論和實踐）、3種能力（工程實踐能力、工程設計能力與工程創新能力）培養并舉的“1+2+3”教學新模式。

（一）理論教學新模式

給水排水儀表與控制屬于交叉學科，課程教學和學習難度大。對于地方高校而言，革新教學內容、手段和方法，打破照本宣科的教學模式是提高課堂教學質量、培養工程應用型人才的關鍵。

1.與相關專業課程教學安排的協調

給水排水儀表與控制課程教學內容主要包括給排水自動化儀表與設備、離心泵調節、污水提升泵站自動控制、水處理工藝自動控制等，需要與水質工程學、泵與泵站、給排水管道工程等專業課程銜接，因此，教學時間應安排在上述課程之后。教學大綱的制定應與上述課程統籌規劃，避免內容簡單重疊。同時應注重與工程實踐的高度契合，以自動控制技術在給排水行業應用為導向和原則，重點在于讓學生了解、掌握給排水行業儀表設備、水處理自動控制系統的原理與應用，并可自行完成水處理自動控制方式的初步設計。

2. 加強校企合作，提高教師職業素養

校企合作是實施產學合作教育的前提[10]，對于以工程應用型人才為培養目標的地方高校尤為重要。通過校企合作，教師可及時把握地方給排水行業領域研究與實踐發展前沿，把相關內容引入課堂，實現理論教學革新與工程實踐發展的對接。如與供排水公司、設計院等企業的工程師不定期地進行交流溝通，就給排水行業發展、實際工程中遇到的問題進行研討，彌補學校教師自身工程實踐的欠缺，提高自身職業素養。

3. 將素質教育與創新教育相結合，革新教學內容

創新教育是素質教育的核心。素質教育是創新精神和創新能力的基礎，創新精神和創新能力是素質教育的集中體現。當前在全面提高學生素質的基礎上特別要注意培養學生的創新意識、創新精神和創新能力，這是決定教育成敗的關鍵[11]。在教學內容安排上，要以技術進步需求為牽引，注重素質教育與創新教育的結合，突出系統性、科學性和前瞻性。如根據目前水質越發復雜，傳統自動控制系統功能單一的情況，給出水處理影響因素不唯一的案例，引導學生自行設計多干擾因素的智能環控制方式，并配置水泵、在線監測儀表等附屬設備，將課程中涉及的自動控制、儀表與設備、工藝和監控系統的知識融于一體，提高學生理論知識的綜合運用能力，開發其創造性思維。此外，在保持教學內容相對穩定的基礎上，注意推陳出新。如：一方面，將國內外給排水行業高新技術融入教學內容。如在“給水排水自動化常用儀表與設備”章節，補充市場上新型產品介紹；混凝單元增加現代化水廠應用較多的流動電流復合環控制技術；污水處理自動控制工藝補充利用ORP、DO和PH在線實時控制脫氮除磷內容；沉淀和過濾單元增加新興的經濟適用技術，如利用原水濁度與水溫分別實時控制沉淀池排泥和濾池反沖洗。另一方面，指導學生通過網絡教學平臺和文獻檢索，課外拓展閱讀與理論課內容相關的最新工程開發應用成果，并在課堂上就其中的問題組織學生討論，為學生答疑解惑。

4.“教”與“學”的有機結合

一是引進優質教學資源，創新授課方式。傳統多媒體教學造成任課教師過于依賴PPT，照屏宣課，師生之間缺少交流，授課方式呆板單一。近年來，廣州大學開展“創新強校工程”，加大了學科建設投入，筆者申請購置了與課程相關的現代化教學設備和CAI軟件，在課堂上增加了水工程中典型儀表結構和操作演示，以及自動控制工藝的仿真教學展示。教學內容由平面到立體，由靜止到運動，難以表達、極為抽象的內容得以清晰呈現，增強了課堂教學的直觀性和生動性，活躍了課堂氣氛，提高了學生的學習熱情。在該過程中筆者實行以問題為主線的教學，如請學生指出工藝中的傳感器、控制器和執行設備，說明自動控制方式等，在提高學生學習能動性的同時，實現了課程前后內容的有機結合。

筆者還及時跟蹤國內外行業發展動態，通過檢索、調研和實習機會，采集、錄制國內外相關工程實例視頻并融入理論講解，為學生參與工程實踐奠定理論基礎。

二是變換教學主體，引導學生自主創新學習。筆者提取學生課外科技活動或是課外拓展閱讀中有價值的研究成果，融入教學內容。同時變換教學主體[9]，由學生主講，將“教”與“學”有機融為一體。

5. 構建網絡教學平臺

網絡教學平臺是引導學生自主學習的重要支撐。在廣州大學教育教學研究重點項目的支持下，筆者整合教學資源，擬搭建給水排水儀表與控制網絡教學平臺。該平臺分為四大模塊：教學資源、在線測試、師生互動和知識廣角。在教學資源模塊，學生可以隨時下載學習資源，如教學大綱、教學視頻、課程PPT、水工藝自動控制實例視頻等；在線測試模塊，建立了涵蓋整個教學內容的試題庫（附標準答案），有選擇題、填空題、問答題和判斷題等多種題型，學生可以在線測試并進行自我評分；師生互動模塊可實現網絡答疑、網上提交和批改作業；知識廣角模塊包含國內外給排水行業相關新聞、工程實例的介紹等，用于拓展學生視野。該平臺與課堂教學相輔相成，構建以學生為中心、多媒體教學與網絡自主學習相結合的學習環境和體系。

6. 優化考核方式

傳統教學普遍以考試為主要考核方式，平時成績多根據學生的出勤和作業情況評定。其缺點是不能全面反映學生的學習效果和能力。對此，筆者改革考核方式，通過閉卷考試、研究論文、設計性作業、課外科技活動參與情況等多側面全方位考核，推動學習的開放性。

（二）多元化實踐教學新模式

實踐教學是培養學生綜合運用知識、技術和現代工具創造性解決實際問題的重要環節。學生既要動手，更要動腦，解決工程問題的能力是工程應用型人才的重要標志。廣州大學給排水科學與工程專業實踐教學包括實驗、實習、設計和實訓4個環節。筆者以工程實踐能力、工程設計能力與工程創新能力培養為核心，充分利用各個實踐環節的教學機會，結合本科生課外科技活動，與理論教學并舉，多層次、多方位、循序漸進地滲透課堂教學內容，實施“課內課外、校內校外、產學研一體化”的多元化實踐教學，讓學生學以致用，適應地方經濟和社會的行業發展。

1.實驗

給排水科學與工程專業與給水排水儀表與控制課程相關的實驗課程有水分析化學、水處理實驗技術。筆者在教學中，對課堂教學涉及的、給排水工程應用廣泛的儀表，如濁度計、PH計和DO儀，對照構造，在操作演示之前增加了儀器原理講解，強化學生對理論教學內容的理解與掌握。另外，對目前污水廠應用較多的SBR、UNITANK等水處理自動控制工藝，通過教師講解與學生動手演練，讓學生充分了解工藝原理與控制過程。將以課堂教學為主、模擬實驗教學為輔的學校教育與以生產實踐能力培養為主的生產教學緊密結合，培養具備豐富專業知識、創新能力和專業技能的工程應用型人才，也為下一步實習奠定基礎。

2.實習

給排水科學與工程專業的實習教學包括認識實習、生產實習和畢業實習。筆者根據理論教學安排和相應的學生認知度進行實習講解。認識實習時，因學生還未學習專業課，筆者僅向學生介紹工藝配置的儀表名稱和用途，熟悉自動控制工藝的基本流程，讓學生有初步的感性認識。生產實習時，學生已修完泵與泵站、水質工程學等課程，但還未學習給水排水儀表與控制知識。筆者重點介紹不同儀表，如DO儀的類型和主要功能，工藝的自動控制與人工控制的區別、如何實現自動控制等。畢業實習中，介紹課堂曾經講授過的變頻調速水泵和調節閥等執行設備、儀表的構造、選型和基本原理，對某些自動化工藝，如UNITANK，對照構筑物，將課堂講授的工藝控制原理與過程重復講解，同時回答學生現場提出的問題。實習結束后，從過程考察、課題答辯、實習報告質量三方面綜合評定成績，引起學生對實習各環節的重視，為工程實踐奠定基礎。

3.設計

與給水排水儀表與控制課程有關的設計教學主要包括水廠和泵站的課程設計以及畢業設計等。在設計過程中，筆者引導學生結合課堂教學和實習，設計實際工程中應用較廣的水處理自動控制工藝，并加入離心泵調節、儀表選型等內容。在設計教學中筆者還啟動了校企協同培養模式，邀請經驗豐富的市政設計高級工程師，結合工程實際為學生講解設計注意事項，提高學生工程設計能力。

4.實訓

2010年，教育部啟動了“卓越工程師教育培養計劃”（以下簡稱“卓越計劃”），這是貫徹落實《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010-2020年）》和《國家中長期人才發展規劃綱要（2010-2020年）》的重大改革項目，也是促進中國由工程教育大國邁向工程教育強國的重大舉措[12]。廣州大學于2016年春季學期啟動卓越計劃，依托企業平臺，本著“資源共享、互惠共贏”的原則，充分利用寒暑假進行為期2周的實訓教學。

筆者本著“尊重個體差異、強調特色培養”的原則[13]，根據學生的興趣和特長，將負責指導的學生分流實施實訓教學。一部分學生參與課外科技活動。筆者擔任指導教師，以來源于企業的實際工程項目為題，積極吸引有潛質的學生參與國家級或廣東省創新創業訓練、“挑戰杯”等本科生科研項目。在這個過程中鼓勵學生勇于探索，拓寬知識面，使學生在活動中受到教育，在創新中提高能力和素質。近幾年，筆者指導的學生獲得“中國給水排水杯”本科生科技創新優秀獎和廣東省“挑戰杯”大學生課外科技活動特等獎。另一部分學生則去自動化程度高的大型水務集團跟班工作，或去設計院參與現代化水廠設計，把學生、學校、企業和社會緊密結合起來，實現教學、科研和生產的對接，在理論學習與工程實踐過程中培養高層次工程應用型人才。

四、結語

給水排水儀表與控制課程教學有其內在規律，以社會主義市場經濟及學科發展的內在規律為導向，以工程應用型人才培養為主線、理論教學和實踐教學2個重心、工程實踐能力、工程設計能力與工程創新能力3種能力

并舉的人才培養教學新模式，能充分發揮其優勢，提高課程教學質量，提升學生綜合素質，切實達到教學目標，滿足時展和行業對工程應用型人才的需求。

參考文獻：

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[10]易新河，文益民，陳智勇. 我國校企合作研究二十年綜述[J].高教論壇，2014（2）：36-41 .

[11]王漢成，劉勇兵. 傳統教育、素質教育和創新教育[J].中國電力教育，2009（139）：10-11.

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關鍵詞：材料成型與控制工程 專業建設 專業特色

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A文章編號：1673-291X（2011）30-0334-02

基礎建設的迅猛發展要有現代科學技術的進步和工業的發展支持，技術進步及工業發展是材料制備與加工技術的革命為前提的。這對材料的品種、規格、尺寸精度、生產效率等提出了越來越高的要求，特別是材料的生產加工過程中設備的自動控制、信息的自動反饋與調節必須能準確快速的進行。過程參數與生產過程的信息反饋及自動控制必須實施精確的銜接與控制，這是材料成型高效、安全、可靠運行的根本保證。將“成型”、“工藝”與“控制”三個相關學科緊密有機地結合在一起，實現材料成型控制一體化。

一、專業建設規劃

江西理工大學的材料成型與控制工程本科專業于2006年獲得批準。依據國家教育部高等學校機械學科材料成型與控制工程專業教學指導委員會制定的專業總體框架，依托我校已有的省級品牌專業、國家級及省級特色專業――金屬材料工程、機械工程及自動化專業，通過制定合理的專業發展規劃及專業培養方案，體現地域及專業特色，把材料成型與控制工程專業建設成為涵蓋學科領域寬、適應性強、特色明顯的專業，使培養出的學生滿足區域經濟及國民經濟發展需要，滿足市場對高素質、應用研究型、創新型、開拓型人才的需要。

校院領導非常重視材料成型與控制工程專業的建設工作，先期投入100萬多元用于專業建設所必需的實驗設備及教學科研圖書資料，今年利用省部共建項目共投資500萬元更新實驗室的儀器設備。金屬材料工程、機械自動化及控制等專業的教師參了專業課程建設和教學改革研究，對專業結構設置、課程體系優化、培養方案及教學大綱制定、教學方法改進等方面的問題集中討論，形成共識，重點實施以下幾項。

1.專業師資隊伍建設。專業建設的關鍵是建立一支高素質、結構合理的師資隊伍。材料成型與控制專業的教師以高學歷的中青年教學為主，這保證了學科發展建設中的活力，所有教師學歷均在碩士以上。為了進一步強化專業建設中“控制”作用，在學校相關部門的支持下，從以下幾個方面加強師資隊伍建設。首先，提高師資隊伍的學歷水平。繼續引進有工作經驗的博士，同時不斷提高現有教師、特別是青年教師的學歷水平及實踐經驗。積極鼓勵中青年教師攻讀博士學位，具有博士學歷的教師到其他相關的博士后流動站進行更深入的科學研究；資助有一定教學經驗的教師到國內知名學府或國外相關學校做訪問學者；定期派遣青年教師到企業進行專項實踐活動。其次，嚴把理論教學質量關。定期進行教學質量檢查、評比和研討，對教學質量差的青年教師，安排經驗豐富的老教師給他們幫助和指導。最后，加強團隊建設，以提高整體師資隊伍的工作能力。組織申報校級教學和科研團隊，支持教師參加省級或國家級多媒體課件競賽、雙語教學評比、精品課程評比等，以及各種學術交流活動，拓寬教師的知識面，提高其教學和科研能力。建設一支學歷層次高、年齡結構和職稱結構比較合理、教學水平及科研能力較高的教師隊伍。

2.專業培養目標的定位和教學計劃的制訂。參照專業教學指導委員會制定的總體培養框架，我校材料成型與控制工程專業的培養目標為：培養具備材料科學與工程等方面的知識，能在材料結構研究與分析、金屬材料制備、金屬材料成形、模具設計與制造等領域從事科學研究、技術開發、工藝和設備設計、生產和經營管理等方面適應中國經濟發展建設需要的，面向材料成型與控制工程領域的高級應用研究型人才。通過本專業的學習，使學生具備扎實的基礎知識、較寬的專業知識，并具有一定的科研創新意識、較強的工程實施能力和良好的業務素質。

根據培養目標確定專業的知識結構框架，使學生具有扎實的專業理論知識，良好的實踐動手能力、一定的創新意識及專業英語應用能力。教學主要分為理論教學及實踐教學。專業課包括：材料科學基礎、金屬塑性成型原理、金屬物理力學性能、金屬材料及熱處理等；金屬熔煉與鑄錠、金屬塑性加工學、加工成型設備、材料分析測試技術、測試技術與數據處理、模具設計等。獨立開設的實踐教學環節有：金工實習、認識實習、專業技能訓練、專業課程設計、畢業實習。

二、加強實踐環節的教學與改革

加強實踐環節的教學與改革，實現提高學生科研、動手能力及創新意識的目的。材料成型與控制專業的總授課計劃學時從2 600學時降低到2 300學時，原有課程中的實驗學時不減少，增加實踐周數，為提高本科生的實踐能力奠定基礎。合理安排理論教學與實踐教學的順序，以達到事半功倍的功效。在上專業課課前進行認識實習，使學生對材料的生產加工過程及設備有一個基本的了解。在專業課進行過程中，將原有的生產實習改為專業技能訓練。專業技能訓練以專題的形式進行，內容包括金屬及合金的熔煉與鑄錠過程及其組織性能研究、合金材料的擠壓與軋制過程及材料的組織性能研究、熱處理工藝與合金組織性能關系研究、模具設計與制造等方向。結合教師的科研課題，擬定15~20個專題，供學生選擇。學生也可自行選擇研究課題，由教師指導完成研究計劃。實訓結束后，學生可以跟隨教師的科研團隊繼續進行課題的研究工作，對于參加課題研究時間超過一年以上的同學，其研究成果可作為畢業研究論文提交。學生參與課題的時間可以從一個短學期到一年半。通過參與一個完全的科研過程，不但所學理論知識得到鞏固，熟練掌握各種儀器設備的使用，而且熟悉了整個科研的工作過程。幾年來的教學實踐也證明，該教學模式可以使每一位大學生都能經過系統的、基本科研能力的訓練。在第七學期增設為期6周、四個方向的專業課程設計，全面培養學生在金屬材料專業方面的工程設計能力，為本科生的就業奠定基礎。畢業實習及畢業設計（論文）以從業為目的，以適應工作內容要求為宗旨，學生既可以在學校完成畢業設計或畢業論文工作，也可以到就業單位進行畢業論文（設計）工作，在單位進行畢業設計（論文）工作的，所在單位需出具證明，簽訂指導學生進行畢業設計或論文的協議，并指派專人指導學生。在校學生，由教師根據學生的就業方向幫助學生制定畢業設計（論文）內容，并指導學生完成計劃。通過課程設計及畢業設計（論文）活動，縮短了學生到工作單位的適應期，較好地實現了因材施教，培養學生的實踐科研能力的目的。

三、課程建設與專業教材使用

為了確保教學質量，所用教材多為教育部的“十二五”規劃教材、面向21世紀的新教材或經典專業教材。為了強化實踐教學環節，學校還組織有教學經驗的重新教師編寫課程實驗指導書、認識實習指導書、專業技能訓練指導書等。為了使雙語教學課程的教學效果能落到實處，編著了《材料成型雙語詞典》（機械工業出版社出版）和《INJECTION MOLD DESIGN》作為教學的輔助用書。

四、教學方法及手段的改革

在教學方法上，要求教師采用板書與多媒體相結合、啟發式與講解相結合的教學模式，講課中要求突出重點、詳略得當。鼓勵教師進行精品課程、雙語教學、教材的建設。在教學方法上，改變傳統的灌輸教育方式，如《塑料成型工藝及模具設計》課程的教學，采用 “精講+研討”的教學方式，集中講解重點、難點教學內容，啟發學生思維，達到舉一反三、融會貫通的效果。結合實物進行課堂討論，積極引導學生提出問題、討論問題和分析問題，讓學生各抒己見，充分發表意見，互相啟發，加深對模具結構的認識理解，提高學生在討論中發現問題和解決問題的能力，由“學會”逐漸進步到“會學”。在教學過程中多提問、多啟發、多分析、多鼓勵，實現教學方法多樣、豐富教學內容和教與學的互動，同時，結合“嵌入”課題式實踐教學，探索新的教學方法。用學生身邊的或熟悉的物品作為講解的例題，以日常塑料制品（如：牙刷、礦泉水瓶、塑料袋、包裝盒等等）出發，引發學生對塑料制品及成型方式的興趣，引出所要講解內容的主題；利用學生對未知世界的好奇心、使學生對所要學習的內容產生興趣。以啟發的方式激發學生對知識的探索熱情，通過參與，并對具體問題進行分析，既使課堂教學氣氛變得活躍，又使枯燥的學習內容變得更具吸引力；以先分析，后講解的教學方式鼓勵學生積極參與教學活動，培養學生獨立思考以及分析問題、解決問題的能力。通過引導學生在學習中研究，在研究中學習，充分挖掘學生對事物的探索研究潛力，培養學生的創新意識。

依托我校已有的省級品牌及特色專業――金屬材料工程；省級品牌專業、國家級特色專業――機械工程及自動化專業，經過幾年的專業建設與教學實踐，材料成型與控制工程專業的辦學條件與教學水平得到較大改善與提高，師資隊伍漸趨合理。學生的知識結構充分體現出厚基礎、寬口徑的專業培養特點，學生具有一定的創新意識及科研動手能力。

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篇9

涂序彥曾任中國人工智能學會理事長、學術指導委員會主席，是中國人工智能學會的主要創建人、我國“人工智能”學科的奠基人之一，他提出的“廣義智能信息系統論”為“人工智能”學科提供了統一的理論架構，他倡導的多學派兼容、多層次結合、多智體協同的“廣義人工智能”學科體系，為現代“人工智能”學科的全面、協調、持續發展，提供了研究開發策略，他提出的“廣義智能學”促進了“智能科學技術”新學科的誕生。1988年，他編著的高等學校教材《人工智能及其應用》電子工業出版社，獲電子工業部優秀教材一等獎。

1977年，他在中國科學院自動化研究所工作，主持“控制論組”，與北京市中醫院合作，研究開發我國第一個中醫專家系統“關幼波中醫肝炎診斷治療程序”，這也是世界第一個中醫專家系統。1985年，主持“國家經濟信息專家系統關鍵技術”研究，提出大型“多級專家系統”新方法，獲國家“七，五”攻關重大成果獎。

1960年，在第一屆國際自動控制聯合會IFAC世界大會，創立多變量控制系統的新原理：“協調控制”理論，他提出的升船機多電機同步的“協調控制”方法應用于三峽工程。1981年，在《科技管理與科學學》發表“論協調”，提出創建“協調學”新學科。

1977年，涂序彥發表我國“大系統理論及應用”首篇論文，1985年，創立“大系統控制論”，1994年，撰寫出版《大系統控制論》專著，發展“控制論”的新學科。

1979年，根據國情，他創立具有中國特色的“最經濟控制”理論，提出天文科學衛星“最經濟姿態控制”新方法，在《自動化學報》發表了關于“最經濟控制”多篇論文。

1980年，總結有關“生物控制論”的科研成果，主持編著我國第一本《生物控制論》專著，由科學出版社出版，重點研究“人體控制論”，他提出“針麻－多級協調控制過程”，“經絡－人體控制系統”新學說。

1977年，涂序彥發表我國“智能控制及其應用”首篇論文，開拓“智能控制”新技術，1985年，提出“多級自尋優、自協調控制”新方法，1990年，參與發起主辦“全球華人智能控制與智能自動化”大會，任大會主席之一。2004年，在國際“人工生命與機器人”AROB學術會議宣讀論文“Intelligent Control System based onArtificial Life”。

1985年，在IFAC／IFORS／IFIP國際學術會議，涂序彥提出“智能管理”(Intelligent Management)新概念，開拓我國“智能管理”新方法、新技術，1995年，撰寫《智能管理》專著，由清華大學出版社出版。2010年，他和馬忠貴博士撰寫《協調智能調度》專著，由國防工業出版社出版。

1995年，在“人工智能”與計算機“仿真技術”相結合的基礎上，涂序彥提出“智能仿真”的概念與系統架構，2009年，應邀在中國計算機仿真高層論壇作“協同智能仿真”大會報告。

2000年，開發“智能信息推拉”技術、“基于公共知識庫的智能通信”系統，2004年，在中國人工智能學會智能信息網絡學術會議，作大會報告“智能通信與智能網絡”，2005年，提出“互動智能通信”的概念，2008年，他和馬忠貴博士撰寫《智能通信》專著，由電子工業出版社出版。

2002年，涂序彥發起并主持中國人工智能學會首屆“人工生命及應用”學術會議，提出“廣義人工生命”的概念和類譜，2003年，在國際“人工生命與機器人”AROB學術會議宣讀論文“Generalized Artificial LifeRace＆Model”，2004年，主編《人工生命及應用》論文集，2005年，北京郵電大學出版社。

2002年，涂序彥與曾廣平教授等合作，提出“軟件人”的新概念，2003年，獲國家自然科學基金項目“計算機網絡環境中的虛擬機器人一軟件人”支持，2004年，提出“廣義軟件人”，2007年，總結相關研究開發成果，撰寫《“軟件人”研究及應用》專著，由科學出版社出版。2008年，主持InternationalConference on Humanized Systems，作大會主題報告“Advanced Intelligence，Humanics，SoftMan”。

2002年，涂序彥與韓力群教授合作，提出“多中樞自協調人工腦”的新概念，2004年，在AROB國際學術會議“Study of ArtificialBrain based on Multi-Centrum Self-Coordination Mechanism”，2009年，總結相關研究開發成果，撰寫《多中樞自協調人工腦》專著，由科學出版社出版。

2003年，他在中國人工智能學會第十屆全國人工智能學術大會報告中，提出“人工智能”的姐妹學科：“人工情感”的新學科架構。2004年，在北京主持召開中日國際學術會議，作大會報告“Artificial Emotionand its Applications”，提出“IntelligentAnimation，Intelligent Game，IntelligentFilm＆Television”。

1991年，在全國“智能控制”學術會議的大會報告中，涂序彥提出“智能控制論”新學科架構，2010年，他與王樅教授等合作，撰寫出版《智能控制論》專著，在科學出版社出版。

2004年，在“智能系統”國際學術會議，涂序彥提出“擬人系統”新概念，2005年，在中國武漢，發起并主持第一屆“擬人系統”國際學術會議，他提出創建“擬人學”新學科，2008年，在中國北京，主持召開“擬人系統”國際學術大會。

2005年，他的詩集《糊涂集》包括：理智篇、山水篇、情感篇等涂詩四百首，由北京郵電大學出版社出版。

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關鍵詞：地鐵信號系統；聯鎖系統；進路觸發時機

1 聯鎖功能概述

卡斯柯聯鎖系統規定的聯鎖條件和規定的時序下對進路、信號機和道岔實行控制，確保進路上軌道區段、道岔、信號機等信號元素之間的安全聯鎖。聯鎖設備能與次級列車檢測設備、道岔轉轍機、LED光源的信號機以及安全繼電器接口，實現對道岔、信號機的安全可靠的控制。

聯鎖可以通過操作HMI上的按鈕設置列車自動通過進路，列車通過后，進路不解鎖，條件滿足時信號重新自動開放。

2 系統原理分析

2.1 保護區段觸發區段計算原理

2.1.1 CBTC

當保護區段的觸發區段占用，保護區段將會建立。在保護區段未建立前，我們需要考慮列車在最差的制動率情況下，不能越過未鎖閉的道岔點。

觸發區段的計算如下：D_觸發區段=D1+D2+D3+D4

D1，D2，D3，D4在理論計算時，需按照線路上最差的一個情況考慮。

各距離需考慮以下的時間：

D4：

T1：聯鎖區段占用延時（需考慮跨聯鎖等最壞情況）

T2：聯鎖的處理周期

T3：道岔的動作時間，含繼電器的動作延時（比如原來在反位，保護區段需要建立在定位，需把道岔操作到定位）

- T4：聯鎖檢測道岔在正確位置的時間

- T5：聯鎖把保護區段發送給ZC的延時

D3：

- T6：ZC發送保護區段給CC的延時

- T7：CC的處理周期

- T8：把制動命令下發到給車輛，車輛開始實施制動等的延時。

D2：

- T9：列車以當前速度減速到0的正常制動時間（在設計的計算時，需考慮最壞制動率情況的制動

2.1.2 BM

BM下保護區段觸發與CBTC下保護區段觸發區別在于，CBTC可以實時獲取，BM只能通過后備有源信標獲取，故BM下的保護區段觸發區段還與后備有源信標布置有關。有源信標布置原t如下：

只有S2的保護區段建立，S3才能開放，而S3信息需傳遞給B2，故為了列車能正常通過B2，S2的保護區段需在列車通過B2前建立。由于保護區段的觸發為聯鎖系統功能，聯鎖系統的最小單位為計軸區段。故保護區段的觸發是通過判斷計軸區段是否占用來觸發。最終的觸發區段應該取Max（CBTC觸發長度，BM觸發長度）

2.2 進路觸發區段計算原理（CBTC）

進路觸發區段是用來觸發進路，并且告知列車進路已準備好，防止列車由于進路沒排列而減速。

進路建立到執行的過程：ATS下發命令-》CBI執行進路建立及信號開放-》CBI告訴ZC進路建立及信號情況-》ZC告訴CC進路建立及信號情況-》CC告訴車輛要制動

3 結束語

論文結合現場情況，針對卡斯柯聯鎖進路觸發的時機和系統原理進行研究，便于維護人員的維護及故障處理。

參考文獻

[1]王長林.列車運行控制技術[D].成都：西南交通大學，2006.