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論文摘要： 對當前自動控制理論實驗教學方法與實驗儀器進行分析，提出教學方法和教學儀器的改革措施。通過開設新的實驗內容和研制新的教學儀器，使學生更好地完成自動控制理論實驗的學習任務，提高學生的綜合能力和創新能力。
“自動控制理論”課程是研究自動控制系統的共同規律，為自動控制系統的分析和綜合提供基本理論和基本方法的一門專業基礎課[1]。該課程是一門重要的測控類專業的基礎課，具有較強的理論性，與前續課程聯系緊密，知識面廣，學生不易理解掌握[2-3]。學好這門課程不僅可以為后續專業課的掌握打下良好的理論基礎，而且能在今后從事專業工作時，直接運用它去分析和解決實際技術問題。對于工程實踐具有重要的指導作用，受到人們的廣泛重視。在本課程的教學中，實驗教學對理論知識的理解、掌握、鞏固具有重要的作用。
1 當前實驗教學的不足
長期以來，傳統的實驗教學被一種固定的模式所束縛，教學內容陳舊，教學方法呆板，在一定程度上限制了學生的主動性和積極性，難以激發他們獨立分析問題、解決問題的興趣和激情，沒有體驗過從失敗中自己尋找成功之路的經歷，抑制了學生個性的發展，這樣不利于對學生創新能力的培養[4]。
1.1 實驗內容固定
傳統的實驗主要是按章節進行驗證性實驗，實驗儀器功能固定，實驗只能按照實驗指導書設計好的步驟進行, 學生被束縛在驗證性實驗中，對出現的相關問題缺少系統、多角度的分析，不利于學生創新能力的培養。
1.2 實驗時間限制
一般的實驗都要求在實驗室2個學時內完成，學生很難全面深入地把握實驗主要內容和方法，對實驗的目的、實驗原理無法理性地理解，更別提實驗中出現故障的排解分析，限制了學生的設計和創新，不利于鍛煉學生的綜合能力。
1.3 實驗儀器制約
實驗儀器過于固化，儀器設置上未給學生留下設計性和探究問題的空間。儀器組成以理論驗證為主，缺少實際控制系統各環節，特別是反饋部分的傳感部分，更不具備跟隨學科發展而開拓新實驗的延伸性。
1.4 實驗方法落后
實驗技術水平和內容更多地滿足于基礎性實踐環節，缺乏系統的綜合性、設計性和研究性實驗環節，以及缺少在利用多種現代實驗手段、方法和工具對實驗過程中的結果和現象進行深入分析研究方面對學生的引導。實驗過程主要完成連線操作、數據記錄等簡單的工作。
2 實驗教學改進
針對目前實驗教學的現狀，摒棄以往按部就班完成指定實驗步驟操作驗證形式，按照學生對科學的自然認知進度設置靈活變換的實驗內容。對實驗設置按多層次，從簡到難，逐步引導學生自主學習、合作學習、研究性學習，逐步走向從問題出發的探究、創新。同時，研究新的實驗教學儀器，開發配套軟件，保證實驗硬件滿足新環境下的要求。結合靈活的教學儀器改變教學方法，充分調動學生動手的積極性，引導其創新。
2.1 實驗內容設置
開設不同層次的實驗內容，既要滿足實驗教學的驗證、演示等基本功能，又要激發學生的興趣。
基礎實驗：根據給定實驗任務、方案和步驟，選擇并完成一定數量基本實驗；同時，通過調整實驗參數得到不同結果，增加思考空間。
綜合實驗：將各個基礎實驗環節有機結合在一起，各課程之間關聯內容綜合。
設計實驗：以任務的形式，給定實驗題目，允許學生按照自己思路選擇設計性實驗內容，引導學生學會設計和研究的方法。
創新實驗：自行命題實驗，將學生的構想通過儀器現有功能模塊來實現，在探究式學習中培養學生創新能力。
2.2 實驗儀器的改進
根據實驗內容的要求，開發適合本專業的教學儀器。儀器具有控制系統需要驗證的各種典型環節模塊、信號發生器模塊等基本功能，還結合工程實際將傳感器引入反饋環節，增加執行器件，構成完整的閉環系統。避免教學儀器箱只能完成信號源作為激勵，控制環節構成系統的不足。同時，儀器上的控制效果通過便于觀看的形式展示出來，讓控制過程可視化。儀器要預留出擴展接口，便于在實驗中添加新的模塊。儀器在結合計算機完成實驗的同時，又能獨立完成實驗內容，實驗配套軟件要能對硬件平臺對的實驗內容進行仿真和虛擬實驗。學生可以根據測試參量的不同選擇相應的傳感器，完成非電量到電量的轉換，對信號進行處理，結合控制理論完成創新性、設計性的實驗。
2.3 實驗方法的轉變
1）以學生為主體，開辟新知識領域，重視實踐能力的鍛煉；2）培養學生的綜合能力；3）科學知識和實驗能力培養上，建立系統、科學且開放的實驗教學體系，注重課程之間縱向和橫向的聯系。
結合開發的教學儀器，在實驗方法上除了基本的驗證性實驗，其他實驗按任務的形式給出，不對學生做過多的限制，留出學生思考、動手、創新的空間。充分利用計算機的計算、分析功能以及儀器配套軟件（采用數學工具matlab編寫的程序）在實驗前完成必要的仿真分析，讓實驗有的放矢，理論指導實踐。實驗既做到軟硬精密結合，又能相互獨立，兩者相輔相成?？朔斍皩嶒炛袃x器平臺不能脫離計算機，配套軟件不能獨立工作，學生只能在實驗課中有限的時間內完成實驗的不足，讓實驗內容通過軟件可以在任意計算機上完成。
3 總結
對當前實驗教學過程中存在的問題進行分析和總結，從實驗內容設置、實驗儀器、實驗方法3個方面提出改進方法。自動控制理論來源于實踐，反過來指導實踐[5]。結合當前人才培養的趨勢，理論聯系實際，提高學生實踐能力，在實踐中發現問題、解決問題進而培養創新能力。
參考文獻
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[關鍵詞]自動控制原理;卓越課程;問題驅動;閉環;動態
[中圖分類號] G642.3 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2016）11-0125-03
為充分挖掘學生學習的主動性，激發其自覺學習、發現問題和探索問題的能動意識，江南大學借鑒蘇格蘭卓越課程改革經驗[1] [2]，結合自身特色，傳承卓越理念，于2012年6月開始啟動了卓越課程的建設工程。第一期入選的有12門課程，自動控制原理是其中之一，從2012年9月份開始實施。3年的實踐證明，卓越課程深受學生歡迎，能夠調動起所有學生主動思考、提問和學習的積極性，把之前學生的被動應付性學習轉化為主動的創造性學習，使學生真正成為學習和創造的主體。
一、建設理念和目標
課堂教學是構成整體教學活動的基本單元，課程建設是教學改革的突破口，也是提高教育質量的關鍵環節。[3]“問題驅動+能力提升”的卓越課程改革，目的在于創新高校課程改革和建設理念，其突出特色是基于真實問題情境下的探索和求知過程，是從教學架構、實施過程、考核體系等全方位解決實際問題的過程。[4]所謂“問題驅動+能力提升”，就是促使學生不斷提出問題、解決問題，讓學生產生懸念般的學習期待和迫切的學習動機，從而激發學生的創新意識。[5]江南大學卓越課程的建設宗旨，就是支撐和實踐國家人才培養的卓越計劃和課程本身的價值標準，通過不同的教學方式充分發揮學生的潛力，提升其學習期望，幫助其儲備基礎知識和實踐經驗，使之成為能為社會做貢獻，博學而有責任心的現代人才。[6]自動控制原理卓越課程以啟發性、主動性、實踐性為原則，以追求高素質、創新型和工程型人才為培養目標。本課程能夠使學生掌握基礎知識、追蹤科技前沿，開發學生的創新思維，讓學生學會把課本、課堂的知識用于實踐和工程設計。[7] [8]以課內、外結合，師生換位互動和能力提升為驅動力，以理論基礎、實際應用為基本點，能使教學過程真正發揮引導和啟發作用，把被動灌輸性學習轉化為主動探索性學習，以增強課程魅力，提高教學效果。
二、教學架構
卓越課程教學要求精講多練，增加課外學習訓練任務，為學生提供更多自主思考和探索的空間，營造開放、協作、自主的學習氛圍和批判性的學習環境。具體要求主要有幾個方面。一是采取30人左右的小班上課。二是成立卓越課程建設小組，負責研究和制定教學內容的模塊化設計和課程管理，由教學經驗豐富的副教授及以上職稱教師擔任主講教師，每個班級配備優秀研究生助教1名。三是教學過程由“教師精講+學生討論+基本實踐+課外實訓+課外輔導”等5大模塊組成，且有明確的課時比例要求，即在課程計劃課時內，學生討論：教師精講≥1∶2，課外訓練：課堂精講≥2∶1，課外輔導：課堂精講≥1∶1。這樣下來，學生實際學習的時間將遠超過計劃內學時。
以自動控制原理課程為例，該課程計劃內72學時，其中理論講授64學時，基本實驗8學時。[9] [10]其卓越課程的教學架構，具體安排如圖1所示。
教師精講模塊：由主講教師對課程的重點和難點進行精講，重在使學生掌握扎實的理論基礎。
學生討論模塊：以學生為主，實行分組討論（每組3～4人）。首先由教師布置任務，課下學生分組討論，提出問題、研究答案、制作課件。其次，在討論課上，由一組同學提出問題并解答，其他組同學質疑，全班自由討論。最后由教師答疑解惑、點評歸納。
課外實訓模塊：學生利用晚上時間在開放的實驗室完成，一周兩次（3學時 / 次）。在助教或教師的指導下，學生利用所學知識完成一些課外科技活動，包括作業仿真驗證、自主設計題目、大學生創新項目、各種競賽項目和其他自己感興趣的內容和課題，進行分析、研究、制作和調試。
課外輔導模塊：由助教或教師對每一位學生進行面對面、有針對性的課外輔導，以幫助學生在提高學習能力的同時，擴大知識面。
三、實施過程
卓越課程的實施過程如圖2所示。[11]首先，根據教學目標要求對教學內容進行模塊化設計，包括制定模塊化的教學大綱、教學任務書和教學日歷;其次，由師生共同完成課程的教學和學習任務;最后，根據學生反饋、督導評價、綜合考核、后續課程反應等情況對教學效果進行評估，并對照目標查找問題，對模塊設計和執行過程不斷進行修改和完善。
四、考核體系
卓越課程的考核，主要由課堂考核、實驗實訓、作業答疑、期末考試等4種形式組成[12] [13]，以全面評價學生的學習過程、對知識的掌握程度和運用能力。每種形式的具體內容、分值分配及責任人見表1所示。
表1 自動控制原理卓越課程考核體系
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注：討論課表現和課外答疑實行5分制，根據學生參與度和回答問題的質量即時打分。
五、實施成效
自動控制原理卓越課程實施3年來，效果明顯，主要表現在以下3個方面。
1.學生學習主動性大大提高，自主學習和分析解決問題的能力明顯增強。圖3是對實行自動控制原理卓越課程教學的兩個小班共62人進行問卷調查的統計結果，可見卓越課程效果明顯。
2.教師上課積極性明顯提高，對課堂設計和掌控能力顯著增強，教學團隊的團結協作能力和整體教學水平明顯提高。3年來課題組取得了豐碩的教學成果，主要有：獲得輕工業部優秀教材二等獎（2015年）、江蘇省教學成果一等獎（2013年）、江蘇省精品教材獎（2011年）、江南大學教學成果一等獎（2011年）和二等獎（2013年），3年共發表高質量教學研究論文15篇。
3.經3年的改革與建設，創建了一套動靜交融，軟硬結合，豐富完善的課程資源，具體內容見圖4。
六、結束語
自動控制原理卓越課程的建設與實施，是高等學校教學模式的一種新嘗試和新體驗。3年的實施效果顯示，卓越課程教學能使學生充分發揮自我，能大大激發和提高學生主動學習和研究的興趣和能力，使學生懂得了學習什么和為什么學習的問題[14]，對后續課程的學習是一個極大的促進。當然，它需要學校和教師花大力氣做好充分的準備，包括各環節的內容設計和組織形式，以盡力展現課程的價值和魅力，為培養創新人才做出積極貢獻。
目前，隨著“互聯網+”的發展，國內外推崇的現代化教學模式比較多，典型的如視頻公開課、翻轉課堂、微課、慕課等，都取得了較好的效果，但這些現代模式的實施，取決于學生主動學習的意識和興趣。江南大學卓越課程的建設與實施，其核心就是以問題為驅動，激發學習興趣，提高學習主動性和創新意識與能力，使學生能夠真正“活”起來，為逐步向新型教學模式邁進奠定了必要的基礎。
[ 參 考 文 獻 ]
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關鍵詞：自動控制技術；集中供熱；系統設計；設計原則；應用
我國幅員遼闊，各地氣溫差異性較大，在冬季，我國的北方由于氣溫較低，都需要進行采暖，采暖的能耗量較大，更加重了能源緊張的局面，在目前居民住宅的集中供熱系統結構中采用自動控制系統進行節能取得了較好的成效。伴隨著我國科技的不斷進步和經濟發展，自動控制技術被應用在集中供熱節能方面，并且取得了一定的效果。但是，從最近幾年來我國自動控制技術在集中供熱節能應用的成果來看，尚不理想，存在一定的問題。就此，針對自動控制技術在集中供熱節能方面的應用提出了相關的建議。
1.換熱站自動控制系統設計的原則
為了能夠在保證供熱質量的基礎上，降低經濟成本降低水電消耗，提出了科學合理的自動化控制系統。根據供熱系統的復雜程度和規模，采用高性價比的自動控制系統設備。利用熱網RTU系統的期間采用施耐德品牌的PLC。換熱站自動系統因為供熱形式和機組設備呈現出不同的方式，因此需要制定具有針對性的控制策略。在選擇控制系統和配套儀表的過程中，應該從可靠性、簡單性、實用性、便于維護性進行考慮。在進行自動控制系統設計的過程中，要充分考慮到整個系統的兼容性、開放性、穩定性、通用性和可擴展性。
2.換熱站自控系統的組成
我公司的供熱形式是通過換熱器針對集中供熱一次網和用戶二次網進行熱能的交換，通過二次網絡將熱能傳輸給用戶。換熱站的RUT系統是通過PLC、現象儀表電器、通訊接口、人機接口觸屏等組合而成。通過流量、溫度、壓力等參數，將現場儀表傳感器轉換成標準的電流信號，變頻器將電機電流、轉速等信號送入到PLC當中，通過PLC控制變頻器的啟停和調速。觸屏作為現象的人機接口，顯示換熱站的主要參數和設備狀態，并且現場的指令操作也可以通過觸屏的方式下達
3.換熱站供熱控制策略
當熱水網絡在穩定狀態下運行過程中，在不考慮網管沿途損失的情況下，網路的供熱量應該等同于供暖用戶用來采暖設備的散熱量，也應該等于供暖用戶的熱負荷，被稱之為熱量平衡。
所謂的供暖熱用戶的熱負荷，是建筑物的體積供熱指標與建筑物外部體積的積，再乘上室內穩定減去室外溫度。
供暖用戶采暖設備的散熱量指的是，散熱器的傳熱系數×散熱器的散熱面積×散熱器熱媒的平均溫度。
供熱量指的是，循環水流量×熱水的質量比熱×供水溫度與回水溫度的差，除以3600等于1.163×循環水流量×供水溫度和回水溫度的差。
也就是說，供暖熱用戶的熱負荷，等于供暖用戶采暖設備的散熱量，等于供熱量。這是供熱調節理論根本，從以上內容的的描述中能夠發現，系數建筑物的體積供熱指標和建筑物的外部體積變化并不明顯。在這里我們將其作為常數。因此，當我們將建筑物的室內溫度控制到一定的時候，那么變量就只是室外溫度。簡單來說，室外溫度能夠在一定程度上影響到建筑物供暖熱負荷的唯一變化。因此，在換熱站自控系統中，室外溫度的變化是系統產生擾動的決定性因素。控制的主要目的在于抵消室外溫度變化所造成的擾動影響，達到維持系統平衡和穩定的目的。
4.節能效果分析。
4.1.降低單位的熱能消耗
通過實施自動控制防范，減小管網水力失調的程度，達到用戶系統熱能分布均勻的目的。從另外一個角度進行分析，通過網流量調節閥開度分時自動控制和換熱站水泵合理、及時的調節配合，避免人工調節在時間上的滯后性和對經驗的依賴性。
4.2.降低單位降耗
在針對換熱站進行增設水泵變頻設備的過程中，要針對水泵電機頻率進行自動控制，通過改變電動機電流和頻率，達到節能的效果。在進行變頻的過程中，它的調節范圍較寬，并且能夠保持較高的效率，實現精度化運行。它能夠有效的消除電動機啟動過程中的大電流，延長水泵的使用壽命。從另外一個角度進行分析，在熱用戶用熱負荷較小的時候，能夠通過減小流量的策略降低水泵對能源的總體消耗。
例如，以一個20萬平方米供熱面積換電站為例子，在08年的時候換熱站水泵一共消耗電量為23.5萬度，也就是電消耗為1.85度每平方米供熱面積，在09年實施自動控制方案之后，電消耗變成1.12度每平米供熱面積，20萬平方米的供熱面積總節電量為4.89萬度。如果按照1.1單價進行計算，節省電費總數為4.26萬元。這一數字意味著在使用自動控制系統之后，我國的在一定程度上節約了電成本，在對于我國未來的發展具有積極影響。
4.3.降低人工成本
通過自動控制設備的增加，改變了傳統換電站需要人員留守的現象，從而節省了這部門的費用。因此，通過自控添加手段和變頻器的合理配置，能夠達到良好的節能效果。與此同時，對降低公司的資金成本具有一定的意義。
5.結語
綜上所述，為了能夠在保證供熱質量的基礎上，降低經濟成本降低水電消耗，應科學合理的制定相應自動化控制系統，在進行控制系統和配套儀表選擇時應從設備可靠性和設備簡單性以及設備實用性等幾個方面進行考慮與分析。本論文著重針對自動控制技術在集中供熱節能方面的應用進行了分析，并針對自動化控制技術的原理、優勢進行了分述，認為自動化控制系統對降低供熱成本、提高供熱效率有積極影響。
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關鍵詞：全英文教學；自動控制原理；教學方法
中圖分類號：G642.4 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）03-0219-02
自動化技術在社會生產和生活中具有廣泛的應用，自動化專業教育具有巨大的市場需求。《自動控制原理》課程是自動化專業的主干課程之一，并且此課程是后續自動化專業課程的基礎。該課程傳授反饋控制系統的最基本概念以及反饋控制系統分析設計最基礎的思路方法，是自控專業學生能力培養的基石。隨著經濟全球化和中國經濟的快速發展，外企在中國投資和中國企業走向國際已經成為現實。這種現狀使得高科技人力資源在不同國家流動的趨勢越來越強。中國大學留學生數目以及中國高校畢業生使用英語在外企和國外工作的數目呈不斷上升趨勢，中國大學與英語國家的校級交流也越來越多，這些變化都使得中國大學教育對全英文專業課程教學的需求越來越大[1-3]。全英文《自動控制原理》課程就是為了適應這種教育國際化的形式而設置的。目前中國大學教育處于走向國際化的初步階段，探索并交流適應現階段形式的全英文課程教學方法提高全英文教學質量是非常必要的。
一、課程特點與教學對象分析
《自動控制原理》課程是一門理論性非常強的專業基礎課程，面向電類專業中國本土學生和留學生開設。該課程對學生的數學基礎知識要求比較高，課程用全英文開設，還需要學生具有較強的英文聽力和閱讀理解力，作業和實驗報告等需要學生有較強的英語書面表達能力。該課程設有實驗環節，在有留學生參與的實驗小組進行系統分析與設計的團隊工作，不僅需要學生有較強的實驗操作能力還需要學生具有良好的專業英語口頭溝通能力?！蹲詣涌刂圃怼氛n程是自控專業的基礎課程，在大學三年級上半年開設，是其他自控專業課的基礎，只有很好地理解和掌握控制原理的基礎知識，才能繼續學習好后續的其他專業課。目前我校留學生人數雖然呈上升趨勢但絕對數量還不是很多，全英文教學班一般由本土學生和來自非洲、歐洲、美國、亞洲等不同地區的留學生組成。由于學生們的背景不同，學生的數學基礎、英語程度、接受能力、思維習慣和特點都具有一定的差異。一般來講，本土學生的數學基礎較好一些，英語閱讀能力較強，但因生活環境為中文，英語聽力理解能力相對閱讀能力弱一些；對于母語不是英語的留學生，因其有限的英語程度，在課程學習和交流中具有一定困難。從已開設的英文課來看，一般留學生的數學基礎相對中國學生弱一些。對來自不同背景學生進行自控原理的教學，如何因材施教，具有一定的挑戰性。
二、教學組織與方法
面向不同背景的學生來源開展《自動控制原理》的全英文教學，要保證提高教學質量，必須從師資配備、教學對象認識、教學組織、教材選擇、教輔資料與軟件工具選擇、實驗安排等方面全方位地合理安排。全英文教學應該從教學對象背景的需求出發，在注重知識傳授、能力培養的同時，要特別注意教學交流質量的提高，以達到知識傳授、能力培養的目的。
1.教學團隊的素質。自控原理的全英文教學，涉及數學及專業知識的傳授、使用英語的溝通，在教學對象來源差異較大的情況下，對教學團隊的素質要求比較高。（1）教師英語能力基礎及保持：全英文授課的教師，一般應具較強的責任心，具有較好的英語口語表達能力。盡管有些老師有海外學習經歷，全英文任課老師由于一般工作在中文語境中，也要注意英語聽說能力的保持。（2）專業知識及其應用能力：《自動控制原理》課程是一門比較傳統和基礎的課程，任課老師一般都學習過此門課程。因此老師對相應的知識點都比較熟悉，但對于課程知識的應用還需予以加強。教師應該有課程相關的比較全面系統的知識背景，不僅可以講述課程的知識點，也能夠講述知識點之間的相互聯系以及知識點的應用環境、應用方法及應用工具，使學生不僅獲得課程的知識點，還獲得關于知識應用方面的技巧。（3）面向教學對象的教學方法：課程教學的效果取決于課程教學的方法。一般教學方法由理論學習和課堂經驗積累兩種途徑獲得。教學方法沒有絕對的好與不好，關鍵的是教學方法要適用于教學對象。因此除了一般教學方法的掌握，教師還要在教學實踐中注意收集學生對教學的反饋意見，不斷積累總結教學方法及其適用對象。（4）教師的組織與溝通能力：主講教師是課程的負責人，全面負責助教、實驗指導老師和學生之間的工作安排和溝通。教師應該在第一節課收集所有學生的聯系信息，包括留學生的國籍，并向學生公布課程助教、實驗指導老師的聯系方式，保證課程參與者的雙向溝通。
2.課程教材與輔助材料：（1）課程教材的選擇要考慮到教學對象，選擇難易適中的教材。在本課程的實踐中，為了滿足不同層次學生的需要，為學生推薦了一組具有不同特點的教學參考書。在參考書中有相對比較深的教材滿足專業和英語基礎比較好、好奇心上進心比較強的學生；也有參考書比較深入淺出，易于理解，滿足基礎相對弱的同學?？紤]到中國本土學生將來也有可能在中國企業工作，本課程推薦了具有中文翻譯版的英文原版經典教材，便于學生能在課后了解專業詞匯的中文表達，也幫助英文程度差但具有一定中文語言能力的學生對課程的理解。另外本課程為學生提供控制原理主要貢獻者的生平介紹，幫助學生理解一些控制原理產生的背景，讓學生們學習該領域大師的創新精神。（2）教學輔助資料與工具的提供可以幫助學生理解復習課堂教學的內容。本課程為學生提供中英文對照專業詞匯，幫助學生對課程的理解和掌握，并能使用英文專業詞匯進行作業和實驗報告的表達。自控原理是一門對數學要求比較高的課程，可以把一些課程常用的數學公式表，如拉普拉斯變換表等，作為輔助材料提供給學生。本課程還在課程網頁上提供全部課程的英文錄像，如果學生在上課時沒有完全消化，可以在課后自己觀看相關課程錄像，理解和消化上課的內容。
3.課堂教學方法。課堂教學是課程知識傳授的主要環節，直接影響到最后的教學效果。教師在英文課堂教學中，要注重以下環節：（1）任課老師的課堂表達：教師上課應注意循序漸進，深入淺出，板書要整潔明了。語言采用簡單明了、易于理解的句型?？紤]到班級里有英語聽力不太好的學生，上課語速要適中，并配有相應的關鍵字板書或多媒體演示稿，以補充學生由于聽力原因造成的信息損失。發放多媒體演示稿關鍵部分的紙質打印件，方便學生做課堂筆記。教師上課應該基礎部分簡單清晰、教學內容應有擴展性，同時注重介紹知識的應用環境，既要照顧到基礎較差的學生，也應滿足綜合能力強的學生的需求。（2）課堂教學的互動與反饋：由于該課程理論性強，對數學基礎要求高，大部分學生使用第二語言第一次接觸新的概念，如果沒有進行足夠時間的預習很難在課堂上使用英語主動提出問題。而電類專業的學生學習任務比較繁重，一般沒有時間做足夠的預習。教師可以圍繞課程內容，設計課堂討論題目，采用分組課堂練習的形式，一般為二到三人一組，學生可以互相討論，加強對所學概念方法的理解，教師在學生練習時，巡回檢查，期間學生可以向老師詢問不懂之處。這種形式的全英文互動，既減少了學生的表達壓力，又能達到互動反饋教學效果的作用，非常受學生歡迎，教師也能及時發現學生難于理解的知識點。
4.課程實驗。課程實驗是課程教學的重要環節，學生通過實驗可以加深對課堂知識的理解，并掌握理論知識的應用方法。為保證實驗質量，首先要向學生提供清晰的實驗指導書，在實驗分組時應避免將留學生分在一組，而是將中國本土學生與外國學生搭配開來，加強留學生與中國學生相互交流學習，幫助留學生融入本土學習環境，克服由于外國學生對環境的不熟悉造成的工作障礙，順利完成課程實驗任務。實驗報告也是課程實驗的重要組成部分，要求學生對實驗數據進行有效處理，對實驗現象運用課程理論知識進行詳細分析、解釋。
5.課程學習質量的監控與評估。學生課程學習質量的監控分課堂學習評估、課程階段學習評估和課程學體評估。課堂學習評估主要通過課堂練習來進行。教師通過學生課堂練習的情況，評估學生課堂學習的質量，改善課堂教學效果。課程階段學習評估主要通過階段小測驗來進行，通過階段小測驗可以測試學生對一個階段所學知識的綜合運用能力。課程學體評估包括學生的課堂表現、作業情況、小測驗情況以及實驗情況和期末考試，是學生整個課程學習過程的綜合評估。期末考試內容應該含概課程基礎知識、課程知識靈活應用和課程知識綜合運用等層次，以測試不同層次學生掌握課程知識的情況。
現階段全英文專業課程教學在中國大學尚屬于初步發展階段，本文主要討論全英文自控原理課程的教學特點與方法。論文分析了全英文課程班的學生組成和特點，闡述了自控原理全英文課程的教學質量保證的關鍵措施及經驗，為中國大學全英文專業課程的發展提供參考。
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關鍵詞：電工電子基礎課程；教學改革；實踐創新能力
電工電子基礎課程是高等學校電類專業的通用基礎和專業核心課程，其顯著特點是量大面廣，教學內容幾乎涉及電氣電子信息學科的各個領域，在培養學生的工程意識、實踐能力和創新精神等方面具有十分重要的作用。近年來，南京航空航天大學以培養航空、航天、民航（以下簡稱“三航”）領域的未來開拓者為目標，以提升學生實踐創新能力為核心，結合國家級電工電子實驗教學示范中心建設項目的實施，整合優質教學資源，持續深化電工電子教學改革，形成了具有南航特色的電氣電子信息人才培養模式，人才培養質量進一步提高。
一、注重基礎與強化能力并重，構建綜合性、一體化的電工電子基礎課程體系
進入21世紀以來，國家和社會對高素質、創新型工程技術人才的需求越來越強烈，更新教育教學理念、創新人才培養模式是時代對高等學校的客觀要求，構建科學合理的課程體系是最基礎、最核心的任務。當前，電工電子基礎課程體系建設必須遵循兩個基本原則：一是適應性原則，即課程體系必須適應國家經濟社會發展對創新人才的素質要求，厚基礎、強能力、重創新，促進學生的全面發展，提高他們的綜合素質和社會適應性。二是針對性原則，即課程體系必須根據不同層次、不同類型高校的人才培養目標，依托學校的辦學特色和優勢，促進個性化人才培養特色的形成，提高人才培養的針對性。據此，我們做了兩個方面的工作：
（1）拓寬知識面向，凸顯“三航”特色，構建綜合性的電工電子基礎理論課程體系。電工電子基礎課程是電氣電子信息類學科的共同基礎和公共平臺，不論是電子信息，還是電氣自動化，都基于這個公共平臺組織教學。同時，航空、航天和民航都是以自動控制為核心，機、電高度綜合的學科領域，具有系統化、數字化、信息化、智能化等特點。因此，為適應航空航天器在系統分析、設計、綜合等方面對人才知識體系和能力結構的要求，我們依托電氣、電子、控制、計算機科學與技術、儀器儀表工程等學科，參照世界一流大學相關學科的課程設置，在傳統課程體系的基礎上引入“自動控制原理”、“現代控制理論”和“運動控制系統”等“控制”類課程，形成了涵蓋“路”、“場”、“信號”、“控制”和“計算機”五大知識模塊，基礎厚、口徑寬、多學科交叉、強弱電結合的綜合性電工電子基礎理論課程體系，為夯實學生的理論基礎、提高綜合素質創造了有利條件。
（2）整合實驗內容，強化能力培養，構建一體化的電工電子基礎實驗課程體系。多年來，傳統的電工電子實驗課程雖然大多已經獨立設課，但過分強調實驗課程所在學科體系的系統性和完備性，實驗內容與理論課程嚴格對應，將實驗項目束縛在課程知識體系之內，容易造成實驗課程之間的相互隔離、實驗內容的重疊和教學時數的膨脹，不僅影響實驗教學效果，而且難以開展跨課程、綜合性的創新型實驗，制約學生實踐創新能力的培養。因此，我們打破實驗課程的學科本位桎梏，整合實驗教學內容，強化實驗課程的整體性，將“電路實驗”、“數字電路實驗”、“模擬電路實驗”、“在系統編程技術”和“電子工藝實踐”等課程，融合成為一門分階段實施、跨多門電工電子基礎理論課程的“電工電子實驗課程”。主要包括電工電子實驗基礎（18學時）、數字電路與系統設計（24學時）、模擬電路與系統設計（24學時）、電子電路綜合課程設計（36學時）等系列實驗模塊。新的實驗課程體系各實驗模塊之間相互銜接、逐層深入，最后通過“綜合課程設計”對全部實驗內容進行系統集成與綜合實踐訓練，使學生在實驗中進行大量跨課程的一體化的研究創新實踐活動成為現實。
二、知行統一、學思結合，創新實踐教學模式
長期以來，電工電子基礎實驗沿用傳統實驗教學模式，教學內容和方法單一。從實驗教學內容來看，實驗項目大都屬于基礎驗證型實驗，設計型和研究型實驗偏少，具有工程背景或實際應用價值的綜合型實驗更少，學生在做實驗過程中基本上是按照規定的步驟操作，難以激發學習興趣和主動性，影響學生獨立思考問題能力的培養。在實驗教學方法上，大多采用老師板書，示范講授為主，學生自主參與、自行設計的機會較少，不利于學生實踐創新能力的培養。
為此，我們遵循知行統一、學思結合的育人原則，堅持以提高學生的實踐創新能力為核心，重構實驗教學內容體系，改革實驗教學方法，完善學生課外科技創新體系，積極推進實踐教學模式創新。
（1）重構實驗教學內容體系，從“以驗證型實驗為主”向“以研究創新型實驗為主”轉變。精心設計實驗項目，在優選基礎實驗項目、減少低水平重復的同時，強調知識的綜合應用，依托教師的科研項目，增加跨課程的綜合型、設計型項目的比重，增強實驗內容的典型性、應用性和研究性，形成了“四層次（驗證型、設計型、綜合型、創新型）遞進、多模塊（必做模塊、選做模塊和拓展模塊）菜單式”的實驗教學內容體系，有步驟地、系統地提高學生的實踐創新能力。該體系有利于學生根據興趣、特長選擇適合自己的實驗項目和模塊，滿足了不同學生的實踐能力培養和創新研究需要，為學生提供了自由發展的空間。
（2）改革實驗教學方法，從“以教師為中心”向“以學生為中心”的轉變。本著“以學生發展為本”的理念，實施以學生為主體、教師為主導、強調學生“三動”的實驗教學方法，即學生自己動手、自己動腦、主動學習。針對每一個實驗模塊，教師重點講解實驗目的、內容與要求，注重啟發式、討論式、引導式等多種教學方法的有機運用，倡導學生多動腦、勤思考、勤提問，引導學生運用所學知識自主解決實驗中的問題，而整個實驗過程則由學生獨立自主地完成，學生必須自己查找資料，自己制訂實驗方案、設計電路、選擇、安裝和調試儀表、測量和分析實驗數據、撰寫實驗報告，真正實現從“以教師為中心”到“以學生為中心”的轉變，從而開拓學生思維的深度與廣度，培養學生善于思考、主動解決問題的能力。同時，高度重視現代教育技術的運用，注重將多媒體教學與網絡化輔助教學、實驗室做實驗與網絡化虛擬仿真實驗相結合、紙質教材與CAI課件相結合，用多樣化的教學手段賦予學生更大的學習自主性，充分調動了他們的學習積極性和主動性。
（3）完善學生課外科技創新體系，將創新實踐由課內延伸到課外。學校整合全校資源，建成了智能控制系統實驗室、嵌入式系統開發實驗室等6個集綜合性、先進性、開放性為一體大的學生電類創新實驗室。學校為實驗室配備科技創新指導教師，實驗室的日常運行全部由學生自主管理，向學生全天開放。依托這些科技創新平臺，我們以“挑戰杯”全國大學生課外學術科技作品競賽和全國大學生電子設計競賽為龍頭，以國家、省、校、學院四級大學生科技創新項目及教師科研項目為載體，鼓勵學生積極開展參與科技創新沙龍、科技節等各類豐富多彩的課外科技創新活動，努力打造系列化、特色化、品牌化的課外科技創新體系。多角度、多層面、大范圍資助學生的創新實踐，讓學生享受到參與科技創新的愉悅，在愉悅的參與中培養學生的實踐能力和創新意識。
三、堅持問題導向，引導自主探索，積極推進研究性教學
研究性教學是以研究解決問題為主線，以充分調動學生的主動性和積極性為前提，以培養學生的探究意識和研究能力為目的的教學模式。它一般由五個基本環節有機組合而成：“設趣與展演”、“指要與自學”、“精講與答疑”、“研討與回顧”及“訓練與總結”。其中，“設趣與展演”是引導激發學生善學、樂學、會學的前提；“指要與自學”是幫助學生自主、自為、探究的關鍵環節；“精講與答疑”是傳道、授業、解惑的主要途徑；“研討與回顧”是夯實與深化知識的重要保障；“訓練與總結”是知識提升與轉化為能力的實踐檢驗。這五個教學環節相對獨立、互相依存，形成了一個有機整體，層層深入、環環緊扣，體現了以問題為導向、以引導學生自主探索為重點的現代教學理念。從2006年開始，我們以強化“國家級電工電子實驗教學示范中心”的內涵建設為契機，以學生的自主性、探索性學習為基礎，在“電子線路”、“電路理論基礎”、“自動控制原理”等電工電子基礎理論課程推行研究性教學，深受學生歡迎。比如，在“電子線路”課程的研究性教學中，我們將“電子線路”理論教學內容劃分為半導體器件及模性、二極管應用電路、集成放大器、電路的頻率響應、信號運算及處理電路、波形的產生與變換電路、電子系統設計自動化等13個專題及若干子專題，針對這些專題進行 “五環節”教學。下面以“集成放大器”專題下的子專題“差分放大器”的教學為例加以說明：在“設趣與展演”階段，首先簡要介紹集成工藝的特點，如大電容不宜集成、直接耦合易集成等，引導學生得出集成放大器應采用直接耦合，然后通過PSPICE等仿真軟件演示直接耦合放大器在環境溫度變化時存在溫漂現象，從而引出集成放大器如何克服溫漂的問題。在“指要與自學”階段，提示學生思考克服溫漂的可能方法，結合集成工藝的特點找出可行方案——差分放大器，然后指導學生從提高共模抑制比的角度出發，逐步完成由“基本差放”到“長尾差放”最終到“恒流差放”的差分放大器的改進和完善過程。在“精講與答疑”階段，對差分放大器的特點、結構和主要技術指標計算等重點、難點及關鍵之處，或學生自學中存在的其他共性的問題進行精講與答疑。在“研討與回顧”階段，分組討論差分放大器的特點、結構和主要技術指標的計算方法，讓同學們競相發言、表達觀點，形成共識，并可利用PSPICE等仿真軟件對“基本差放”、“長尾差放”和“恒流差放”進行仿真比較，引導學生系統回顧有關差分放大器的教學內容，幫助學生梳理知識體系。在“訓練與總結”階段，進行差分放大器的分析計算和差分放大器的設計調試訓練，前者就是通常的習題訓練，后者在實驗室進行，在此基礎上，學生在教師的指導下，對有關差分放大器的教學內容進行總結，也可以撰寫課程研究論文。
研究性教學極大地激發了學生的學習積極性，促進了研究能力和創新精神的提高。我們對近三屆全國大學生電子設計競賽獲獎學生的調查結果表明，92%的學生認為研究性教學中的探索過程訓練及課程研究論文的寫作訓練，讓他們受益最大，對他們高質量完成競賽作品起到了非常關鍵的作用。
四、面向過程，突出創新，實施多元化的學生考評體系
學生學習效果的考評是人才培養的重要環節，考評方法直接影響教學效果。傳統的終結性考評方式，主要是依據一張試卷或一份實驗報告來評定學生的學業成績，直接導致學生格外關注考評結果，忽視學習過程，抑制了學生自主學習、自由探索的積極性，不利于實踐創新能力的培養。因此，我們把學生考評體系建設作為深化電工電子基礎課程教學改革的重要內容，按照“面向教學過程，重平時表現，重實踐能力，重創新思維”的原則，建立和實施總結性考試與過程性考查相結合的多元化考評體系。根據理論課程的目標要求，我們主要采用“隨堂測試+課程研究論文”的方式，全面評價學生的學習效果。具體做法是：在課堂教學中，強化診斷性的過程考核，每完成一個知識點的教學任務，隨即進行隨堂測試，及時了解和反饋學生對已講授知識的理解和掌握情況，并據此及時調整教學進程，使得教師的教與學生的學同步、協調。同時，在課程學習結束后，學生需要撰寫相應的課程研究論文，并將其納入學習效果評價之中。在課程總評成績中，隨堂測試成績和課程考試成績占70%，課程研究論文占30%，對于少量創新性強、具有較高研究水平的論文，其占比最高可以達到50%。
針對實驗課程教學形式多樣、過程復雜的特點，我們采用“平時成績+實驗操作考核+實驗報告”的形式，把實驗過程的各個環節均納入考評要素中，從實驗態度、能力、結果幾個方面進行學習效果的綜合評定。在教學過程中，教師通過觀察，了解每位學生的實驗態度及動手能力；通過提問和討論，了解學生對理論和實驗的掌握程度；通過實驗報告，了解學生分析和處理實驗結果的水平。在實驗成績中，實驗操作占60%，課堂討論和提問占15%，預習報告占10%，實驗報告僅占15%。實踐表明，這種考評形式突出強調了實驗教學的過程性，有利于引導學生做好、做透、做精每一個實驗項目，可以有效地提高實驗教學質量。
這些改革探索在我校已實施了5年，涉及8個學院39個專業，每年受益學生超過7000名。實踐表明，學生的實踐創新能力得到顯著提升，產生了一批創新實踐成果。近五年來，學生在教師指導下申報立項并完成國家級大學生創新實踐項目82項、江蘇省大學生創新實踐項目42項、校級大學生科技創新基金項目211項。在國內外學術會議和學術刊物上100余篇，在ACM/ICPC國際大學生程序設計大賽、“Imagine Cup”微軟全球學生創意大賽、“挑戰杯”全國大學生課外學術科技作品競賽、全國大學生電子設計競賽等國內外重要學科競賽中獲獎66項。
教學目標 以往的教材都注重對電機的理論分析。而本課程教學則會從學校實際出發，以培養應用型人才為宗旨，著重從應用角度出發，分析直流電機、變壓器、異步電機和微特電機等的基本結構、工作原理、電磁關系和運行特性，重點掌握各種電機的外特性，為掌握本專業和學習后續課程打下基礎。
在專業課程體系中的定位 《電機應用技術》是浙江大學城市學院自動化專業的專業方向課程，該課程的學習將為后續《電氣控制與PLC應用》《交直流調速技術》和畢業設計等課程環節建立必要的基礎，是自動化專業承上啟下的重要專業課程。
在專業能力培養中的定位 該課程定位于讓學生樹立以交直流電機為控制對象的完整的自動控制系統的概念，結合已學過的電路原理、數字電子技術基礎、模擬電子技術基礎、單片機、電力電子技術等課程，搭建以電機為控制對象的閉環控制系統，并完成對電機性能的調試和控制。
與核心課程群中其他課程在知識體系與能力培養上的整體設計 《電機應用技術》與自動化專業的其他核心課程之間的關系，如下圖所示。在一個完整的閉環控制系統中，《計算機控制》《單片機》《PLC》是控制手段，《電力電子技術》《數電》《模電》提供電機的驅動電路，《電機應用技術》構成系統的控制對象，《運動控制技術》和《控制系統設計》提供系統的理論概念和分析方法，《自動控制理論》《系統建模與仿真》《智能控制》偏重原理性地介紹和理論的分析，主要定位培養學生的系統概念和理論分析能力。
基礎知識要求 要求掌握直流電機的結構和基本工作原理、直流電動機的電力拖動、變壓器基本工作原理和變壓器組別判斷、交流電機的結構和基本工作原理、三相異步電動機的電力拖動、同步電機、微特電機以及電動機的容量選擇等。知識點：電力拖動系統的運動方程式;直流電機的工作原理、內部結構、用途、運行特性以及他勵直流電機的起動、調速和制動;變壓器的結構和工作原理、變壓器空載運行和負載運行特性、變壓器的接線組別判斷;三相異步電動機的工作原理、內部結構、用途、工作特性、參數的測定、運行特性、三相異步電動機的起動、制動和調速問題;了解伺服電機、步進電機、測速發電機、無刷直流電動機的結構和基本工作原理。
能力培養要求 培養學生了解直流電機、變壓器、交流電機的運行特性分析，同時結合已經學習過的電路原理、數字電子技術基礎、模擬電子技術基礎、單片機、電力電子技術等課程，搭建以電機為控制對象的閉環系統，樹立閉環反饋系統的整體概念，完成對電機的性能分析和控制。技能點：能夠搭建以電機為控制對象的閉環控制系統，并對電機性能進行分析，同時借助單片機等控制手段完成對電機的智能控制，能夠獨立完成閉環系統硬件搭建和調試，掌握PID等經典控制算法在實際系統中的應用。
實踐教學要求 利用課外時間以三四人的小組為單位，搭建直流電機的閉環控制系統，要求完成硬件系統搭建、軟件程序編寫與調試以及報告的撰寫。通過本次設計，增加學生對電機理論知識的感性認識，完成理論到實踐的轉換。
作業要求 隨堂課后作業、課外引導性項目實踐設計、網上在線測試。隨堂與課堂講授知識點匹配的作業要求跟隨進度完成;課外引導性項目實踐設計分6周完成，完成硬件系統搭建、軟件程序編寫與調試以及報告的撰寫，實施分組進行。
考核要求 在理論考試中，加強基礎、強調應用、注重引導、形式多樣。充分利用試題的設計與收集，合理設計試題，著重考查學生對基本概念的理解掌握及應用所學知識的能力，淡化理論的推導和復雜的數學計算，著重考察學生綜合應用電機及拖動知識的能力。調動學生積極性，結合教學互動，讓學生參與到理論教學中來。開學初讓學生組成學習小組，人數限定在2人或3人，指定組長，上一節課會將下節重要內容布置下去，每節課都預留部分時間，讓學生對本節重點內容進行講解。評價比例為：期末考試成績占40%，平時成績占60%，其中平時作業加到課率15%、課堂情況10%、平時測試15%、綜合性設計（注重學生的個性化發展）20%。
【關鍵詞】鐵路信號 多媒體 啟發式教學
【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2012）11-0246-01
“鐵路信號基礎”是各院校鐵路信號專業開設的一門專業基礎課，通過該課程的學習，使學生建立起鐵路信號的基本概念，掌握鐵路信號基礎設備的原理和作用，對鐵路信號系統有一個初步的認識和了解，并培養學生熱愛鐵路事業的興趣，進而為學生學習專業課和日后工作打下一定的技術基礎。
作為一門以行業為背景的課程，鐵路信號的概念與實際聯系非常緊密，但是在傳統的教學過程中，由于過多地依賴理論教學，造成理論與實踐有些脫節[1]，再加上鐵路信號相關的概念和規范又非常多，信息量很大，教師的“灌輸”式教學，更會讓學生失去學習的興趣。要打破這種僵化的局面、提高學生的學習積極性，必須對傳統的教學方式進行改進，在教學內容、教學方法和手段等方面進行改革與探索。
一、教學內容組織及優化
“鐵路信號基礎”課程的教學目的是讓學生建立起鐵路信號的基本概念，為后續的專業課程，如車站信號自動控制、區間和列車運行自動控制、計算機聯鎖等建立起理論基礎，在其內容安排上，主要包括兩個部分：鐵路信號設備和鐵路信號系統，第一部分著重各種信號設備原理介紹，第二部分側重于信號系統的功能介紹，因此在教學過程中，要針對不同的要求組織和優化授課內容。
1.以傳統內容為基礎
在課程的第一部分，為了建立起扎實的理論基礎，教學從傳統的內容入手，以安全型繼電器、轉轍機、信號機和軌道電路的原理為基礎，為學生建立起鐵路信號故障-安全的概念。這幾種鐵路信號設備是傳統鐵路的重要組成部分，至今還是整個鐵路信號發展的基礎，在教學中占有舉足輕重的作用。學生對這部分內容的掌握程度，直接關系著課程后續內容和其它專業課程的理解，因此應受到足夠的重視。
2.加強現代技術內容
近年來，隨著高速鐵路和城市軌道交通的快速發展，各種鐵路信號新技術的應用也層出不窮，為此，“鐵路信號基礎”課程的教學內容也要及時更新，這樣才能培養出滿足新形勢下我國高速鐵路的人才需求。在講解鐵路信號系統時，由于每個信號系統的組成都非常復雜，不可能像前一部分內容一樣，進行詳細的分析，所以教學的重點為系統的功能介紹和新技術的應用。如在講解車站信號控制系統的概念時，要從傳統的6502的控制方法入手，再介紹計算機聯鎖系統的組成和功能，在建立了6502的繼電器聯鎖概念的基礎上，學生對于計算機聯鎖系統中各部分的功能實現就很容易理解了。再如介紹列車指揮調度系統時，在講解了TDCS原理的基礎上，提出分散自律調度集中系統CTC，就會讓學生更加明確“分散自律”與“調度集中”的概念。
二、教學方法改革
1.多媒體與板書結合教學
多媒體教學是增加教學信息量、豐富教學手段的有效方式，在課堂上通過幻燈、動畫、錄像等方式，給課堂教學注入新的活力，在很大程度上吸引學生的注意力，提高學習興趣。但是，過多地依賴于多媒體課件，會阻礙師生的課堂交流，分散學生的課堂注意力，不利于學生思維能力的培養。因此在“鐵路信號基礎”的教學過程中，采取多媒體和板書結合的教學方式，對于圖片、動畫類的內容，盡量采用多媒體方式講解，有邏輯分析過程的內容，則采用板書的方式。這樣，既通過多媒體豐富了教學的內容，又能通過板書促進學生的思考。
2.啟發式教學
為了豐富課程內容，增強學生的理解，可在課堂上引入現場應用的實例，組織大家進行分析和討論。如在講解鐵路信號微機檢測的道岔室內外一致性監測時，可引入事故的實例，加深大家對這一概念的理解；講到列車指揮調度系統時，通過甬溫列車追尾事故中的調度過程分析，引導學生進一步的思考；再如通過道岔的工作電流曲線，進行轉轍機工作過程分析等等。在課堂上注重應用實例的介紹，既能充分調動學生的積極性，也有助于大家對基本概念的理解。
3.充分利用網絡資源
隨著網絡和信息技術的高速發展，充分利用各種網絡資源，能豐富和擴展課堂教學。在“鐵路信號基礎”課程中，通過建設課程網站，能讓學生及時了解課程的基本情況，下載課件、習題、實驗指導書等資料，網站的留言系統，為學生提供了問題討論和答疑的平臺，促進教師和學生之間的互動。另外，網絡上大量的視頻和文檔資料，也能為教師的授課提供更豐富的內容。
三、考核方式改革
在傳統的教學中，一般在教學內容結束后，以試卷的方式進行考核。由于“鐵路信號基礎”課程的第2部分以信號系統的應用為主，內容比較多，而且非常松散，前后章節之間的邏輯性不強，所以在教學中采用試卷+論文的考核方式。對那些要求掌握的理論性較強的知識點，以試卷答題的形式進行考核，那些要求理解的應用性較強的知識點，按照不同的議題撰寫論文。這種考核方式既能督促和檢驗學生的學習，又能鍛煉學生的科技文獻查找、閱讀和寫作的能力，是提高學生專業素質能力非常重要的一種手段。
關鍵詞：專業認證；系統工程師；自動化專業
中圖分類號：G642.41 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）08-0070-02
隨著我國產業結構轉型的深入發展，以專業技術知識傳授為主的傳統高等教育模式已經跟不上我國經濟高速發展的步伐，強化高等工程教育已成為我國高等教育的一種必然選擇。工程教育認證是國際上通行的工程教育質量保證制度，是實現工程教育國際互認和工程師資格國際互認的重要基礎。我國成為《華盛頓協議》正式會員，該協議是工程教育本科專業認證的國際互認協議，加入該協議能促進我國工程師按照國際標準培養，提高工程技術人才培養質量。工程教育本科專業認證能提高我國在工程技術領域的國際競爭力，具有極其重要的意義。
一、自動化專業認證標準與自動化系統工程師資格認證考試要求
專業認證是注冊工程師制度的基礎。國外對專業認證的開展非常重視，專業認證與注冊工程師制度的緊密結合，能夠使工程師職業管理更加規范、科學及國際化。我國已逐步認識到專業認證在人才培養質量保障體系中的作用，專業認證成為聯系專業教育和職業資格制度的橋梁。自動化專業認證標準分為通用標準和補充標準兩部分，通用標準包括七個方面，分別是專業目標、課程體系、師資隊伍、支持條件、學生發展、管理制度、質量評價。在補充標準中結合自動化專業特點提出了具體的要求，包括人才培養的知識要求、能力要求和工程要求。知識要求：掌握自動化專業必要的基本理論、知識、實驗技能及工程基礎知識，包括：工程制圖、電路理論、信號分析與處理、計算機技術基礎、電子技術基礎、自動控制原理、網絡與通信技術等。能力要求：分析、實驗、開發及工程設計方法；具有對本專業相關系統與設備進行分析、研究、開發和設計的初步能力。工程要求：了解國家對于本專業相關領域生產、設計、研究與開發、環境保護等方面的政策和法規。受到電子、電路、計算機、網絡等技術以及科學研究與工程設計方法的基本訓練。我國在開展工程教育專業認證的同時也逐步實施了專業資質注冊制度。自動化系統工程師資格認證（Automation System Engineer Accreditation，簡稱ASEA）是中國自動化學會按照國際慣例，推行的一種專業技術資格認證。資格等級分為三級，依次為助理ASE、ASE、注冊ASE。自動化系統工程師資格認證考試內容如下。專業基礎知識：掌握和熟練運用自動控制系統理論和方法，包括數字仿真技術、古典和現代控制系統、常規和先進控制系統、系統的綜合與分析及設計與實現等專業基礎知識。專業技術知識：掌握并能熟練運用計算機技術基礎及應用、網絡與現代通信技術、計算機控制技術等專業技術知識。專業技能知識：結合自身所在行業和典型領域的特點，應用自動化技術具體解決該行業自動化系統設計及解決工程實際問題的能力，這是自動化系統工程師資格認證考試的重點組成部分。通過對比自動化專業認證標準及自動化系統工程師資格認證考試要求，可以歸納為以下兩點：
1.自動化專業認證的標準口徑寬，重視理論基礎，符合自動化系統工程師資格認證考試的要求。自動化專業認證標準要求學校根據自身的辦學特色自主設置課程，只對四類課程的內容提出基本要求。數學與自然科學類課程（至少32學分），主要包括數學和物理。程基礎類課程（至少38學分），主要包括工程圖學基礎、工程電磁場、電路理論、電路原理實驗、計算機語言與程序、電子技術基礎及實驗、信號與系統分析、現代通信原理、計算機原理與應用、計算機網絡與應用、自動控制原理（經典控制理論部分）。專業基礎類課程（至少16學分），主要包括自動控制原理（現代控制理論部分）、運籌學、檢測原理、電力電子技術、過程控制、電力拖動與運動控制。各校自動化專業可根據不同的專業背景選擇上述6門課程中的至少4門課程。專業類課程（至少14學分），該類課程根據專業方向不同，設置專業必修課程，其中至少4門核心課程。專業認證標準要求設置的課程基本包含自動化系統工程師資格認證考試中的專業基礎知識、專業技術知識。
2.自動化專業認證標準中實踐環節要求較高，符合自動化系統工程師資格認證考試要求。專業認證標準要求實踐環節不少于15個學分（每周算1學分），必修實踐環節包含以下內容：金工實習（至少2學分）、課程設計（至少3學分）、專題或綜合實驗（至少5學分）、專業實習（至少5學分）。選修實踐環節包含以下內容：科技實踐與創新（2學分）、社會實踐（1學分）。自動化系統工程師資格認證在實踐方面是要專業技術人員結合自身所在行業，應用自動化技術具體解決該行業工程實際問題。這些行業包括機械制造、冶金、石油化工、輕工業、電力發電等。
二、自動化專業認證與自動化系統工程師資格認證制度的銜接
目前我國注冊工程師制度仍需進一步完善，且與專業認證制度有些脫節。專業認證對職業規劃的考慮有些缺乏，導致培養的工程技術人才很難適應社會發展，且與完善的專業認證體系所需的專業評估制度相差較遠。自動化專業認證制度與自動化系統工程師資格認證制度的銜接需要教育主管部門以及行業協會相互溝通，聯合推動，采取以下切實可行的措施，逐步實現二者之間的銜接。
1.標準制定。在制定專業認證標準時，就要充分發揮行業和企業協會的作用，標準的評價、修訂過程要有行業和企業專家參與，在自動化專業認證標準體系中包含自踴系統工程師資格獲得的所需要的基本標準及要求，著重培養學生解決復雜工程問題的能力。
2.政策扶持。制訂自動化系統工程師資格認證優惠政策，作為銜接兩者的過渡性方案。例如，通過自動化專業認證的該專業畢業生在申請自動化系統工程師資格時，可減免一定的申請費用，這樣能體現出通過自動化專業認證高校和沒有通過自動化專業認證的高校之間的差別，在一定程度上提高了學校進行專業認證、學生進行自動化系統工程師資格認證的積極性。
3.制度保障。要想自動化專業認證制度與自動化系統工程師資格認證制度銜接取得實效，需要制定相應的政策法規，從制度上保障兩者的關聯性。
三、結語
“工程教育專業認證”是我國與國際高等教育接軌的一個教育計劃。本文闡述了自動化專業認證對人才培養的知識要求、能力要求和工程要求以及自動化系統工程師資格認證的考試內容所要求的專業基礎知識、專業技術知識、專業技能知識，分析了自動化專業認證標準與自動化系統工程師資格認證考試要求的相符度，對二者之間的銜接提出了幾點建議，以期能對同類專業實施工程教育專業認證和職業資格認證有一定的借鑒作用。
參考文獻：
[1]嚴宗誠，陳礪，吳妙嫻，王秀軍.工程教育專業認證背景下的化工專業工程教育培養機制探索[J].化工高等教育，2015，（5）：7-10.
[2]趙文玉，，彭青林.環境工程專業認證標準與注冊環保工程師考試要求相符度淺析[J].高教論壇，2015，（7）：49-50.
【關鍵詞】 混凝土噴漿機 PLC控制 自動控制 人機界面
21世紀是隧道與地下工程更加迅速發展的世紀。未來20年，我國交通隧道的工程規模將越來越大，技術難度也越來越高。為加快工程建設，必須迅速提高機械化施工技術水平，推進國產化裝備的技術進步[1]。整體式混凝土噴射機組一種適用于隧道、道路護坡、建筑基坑、地下工程臨時及永久支護的整體式混凝土噴射機組，是利用壓縮空氣或其他動力將按一定比例配比的水泥、沙子、石子和速凝劑的拌合物，通過管路壓送到噴嘴處，以較高的速度噴射到受噴面上，凝結硬化后在受噴面上形成支護層。整體式混凝土噴漿機組減少了粉塵濃度，消除對施工人員健康的危害，降低混凝土的回彈率，改善了噴射混凝土的品質，增加了混凝土的勻質性，提高了工作效率[2]。
1 TTPJ3012A型濕式混凝土噴漿機的構成及工作原理
TTPJ3012A型濕式混凝土噴漿機主要是由底盤、液壓系統，混凝土輸送系統、添加劑輸送系統、供風系統、行駛轉向驅動系統、噴射臂架操作系統，電氣及PLC+HMI控制系統等組成。工作時，電動機驅動液壓泵，液壓泵帶動混凝土輸送缸將混凝土輸送至噴頭處，添加劑通過變頻器帶動變頻電機驅動軟管泵輸送至噴頭處，空壓機提供風壓將混凝土和添加劑均勻混合噴灑到隧道壁。
TTPJ3012A型濕式混凝土噴漿機主液壓泵采用的是A4VG125HD閉式泵。補油泵提供的先導壓力油通過比例減壓閥、三位四通電磁換向閥進入主泵的Y1口或Y2口，先導油壓力大小由輸入比例減壓閥的電流決定?；炷帘盟涂焖贀Q向是由主泵先導油口高低壓交替變換實現的，主泵排量大小由先導油的壓力決定。泵送的速度有電液比例閥控制。添加劑主要通過控制變頻器的頻率來改變電機的轉速，從而控制軟管泵的排量來調節添加劑的輸送量。其中如何自動控制泵送的電液比例閥和變頻器的頻率是該系統的關鍵。混凝土泵送液壓原理如圖1。
2 電氣控制系統硬件設計
TTPJ3012A型濕式混凝土噴漿機電氣系統主要采用的是基于CAN總線通訊的德國IFM的CR0232、CR0020PLC和CR9211顯示器 ，系統維護和擴展非常方便。為了為隧道施工提供良好的工作環境，采用了內燃機和電動機兩種供電模式，通過“內燃機和發動機切換”旋鈕進行動力模式選擇。同時為方便用戶操作選擇，采用本地遙控操作模式，通過“本地遙控選擇”旋鈕進行本地遙控操作選擇（如圖2）。
PLC是控制中心，它是由電源、中央處理器、I/O、A/D、D/A等元件組成的具有嚴密高速的處理能力的程序控制器，具有大程序容量和存儲單元。另外，CPU單元具有32位高速處理能力，4個CAN通訊接口，可實現實時數據傳輸、采集，與顯示器進行連接，實時程序傳送監控等處理。人機界面用于輸入控制系統的控制參數和泵送參數，以及顯示動態監控參數：混凝土的流量、添加劑的流量，支腿動作狀態、臂架動作狀態、系統報警等等。
微型控制器的應用，使濕式噴漿機的一些重要功能得以實現，如混凝土的噴射量、混凝土中水泥的含量、添加劑的密度、添加劑的量在混凝土的量中所占的比例等參數可根據施工需要進行設定，顯示屏上可顯示一些必要的動態參數，如支腿的動作狀態、大小臂的伸縮、回轉、俯仰、噴嘴的動作狀態等等。在自動噴射狀態過程中，控制系統根據控制參數、混凝土的流量以及復雜的數學模型，計算出理論的添加劑流量與變頻器的頻率值，在根據實時的混凝土流量與理論的流量的偏差自動調節電磁比例閥的工作電流，從而使混凝土的流量和添加劑的流量接近理論流量，達到精確控制混凝土流量和添加劑流量的目的。在手動狀態時，通過按鈕開關控制可編程控制器調節電磁比例閥的工作電流，從而改變混凝土的流量和添加劑的流量。系統輸入、輸出控制示意圖如圖所示。
3 電氣控制系統軟件設計
3.1 混凝土實際流量計算
式中：V——混凝土實際流量，m3/h；
r——混凝土缸半徑，m；
l——混凝土缸長度，m；
η——混凝土缸充滿率，%；
t——混凝土缸單缸運動時間，s；
實際混凝土流量通過對兩個混凝土缸上的光電限位開關動作時間的采集并進行計算得來的。
3.2 電液比例閥輸入電壓計算
采用增量式PID控制算法
式中：kp為比例因子；ki為積分因子；kd為微分因子；e（k）為當前控制誤差；e（k-1）為上一次控制誤差。
程序編寫時，采用了不完全微分PID控制算法，使得混凝土流量和添加劑流量的動態特性顯著提高，PLC控制器和人機界面均采用CODESYS2.3編程軟件。
3.3 添加劑理論流量計算
式中：VBE——添加劑理論流量，dm3/min；
Z——混凝土中水泥含量，kg/m3；
V——混凝土理論流量，m3/h；
BE——添加劑配比量，%；
ρBE——添加劑密度，kg/dm3；
添加劑的實際測量方法有兩種：一種是通過安裝流量計進行測量來實現；另一種是通過測速編碼器采集添加劑電機的轉速進行計算得來。流量計測量方便、簡單，但是受液體的充滿量影響比較大，編碼器測速也存在著方案的缺陷，因為電機轉速的動態變化同樣會帶來流量的動態誤差，方案中引入速度的修正參數是不能完全將其動態誤差消除，但總得來說用測速編碼器測速更為穩定程序編程時，同樣采用遞推濾波算法來確定添加劑的實際流量，有效的抑制現場信號干擾。
4 結語
濕式混凝土噴漿機的混凝土流量控制和添加劑的流量控制直接影響到混凝土粘結層的質量，是控制系統的關鍵，也是濕式混凝土噴漿機整車性能的重要體現。本文主要是就TTPJ3012A型濕式混凝土噴漿機的混凝土流量和添加劑流量的自動控制方案進行了技術分析。此論文所做研究工作具有重要的實際應用價值，對設計和施工單位具有參考價值。
參考文獻：