时间：2023-04-08 11:31:01
导语：在自动控制原理论文的撰写旅程中，学习并吸收他人佳作的精髓是一条宝贵的路径，好期刊汇集了九篇优秀范文，愿这些内容能够启发您的创作灵感，引领您探索更多的创作可能。
论文摘要： 对当前自动控制理论实验教学方法与实验仪器进行分析，提出教学方法和教学仪器的改革措施。通过开设新的实验内容和研制新的教学仪器，使学生更好地完成自动控制理论实验的学习任务，提高学生的综合能力和创新能力。
“自动控制理论”课程是研究自动控制系统的共同规律，为自动控制系统的分析和综合提供基本理论和基本方法的一门专业基础课[1]。该课程是一门重要的测控类专业的基础课，具有较强的理论性，与前续课程联系紧密，知识面广，学生不易理解掌握[2-3]。学好这门课程不仅可以为后续专业课的掌握打下良好的理论基础，而且能在今后从事专业工作时，直接运用它去分析和解决实际技术问题。对于工程实践具有重要的指导作用，受到人们的广泛重视。在本课程的教学中，实验教学对理论知识的理解、掌握、巩固具有重要的作用。
1 当前实验教学的不足
长期以来，传统的实验教学被一种固定的模式所束缚，教学内容陈旧，教学方法呆板，在一定程度上限制了学生的主动性和积极性，难以激发他们独立分析问题、解决问题的兴趣和激情，没有体验过从失败中自己寻找成功之路的经历，抑制了学生个性的发展，这样不利于对学生创新能力的培养[4]。
1.1 实验内容固定
传统的实验主要是按章节进行验证性实验，实验仪器功能固定，实验只能按照实验指导书设计好的步骤进行, 学生被束缚在验证性实验中，对出现的相关问题缺少系统、多角度的分析，不利于学生创新能力的培养。
1.2 实验时间限制
一般的实验都要求在实验室2个学时内完成，学生很难全面深入地把握实验主要内容和方法，对实验的目的、实验原理无法理性地理解，更别提实验中出现故障的排解分析，限制了学生的设计和创新，不利于锻炼学生的综合能力。
1.3 实验仪器制约
实验仪器过于固化，仪器设置上未给学生留下设计性和探究问题的空间。仪器组成以理论验证为主，缺少实际控制系统各环节，特别是反馈部分的传感部分，更不具备跟随学科发展而开拓新实验的延伸性。
1.4 实验方法落后
实验技术水平和内容更多地满足于基础性实践环节，缺乏系统的综合性、设计性和研究性实验环节，以及缺少在利用多种现代实验手段、方法和工具对实验过程中的结果和现象进行深入分析研究方面对学生的引导。实验过程主要完成连线操作、数据记录等简单的工作。
2 实验教学改进
针对目前实验教学的现状，摒弃以往按部就班完成指定实验步骤操作验证形式，按照学生对科学的自然认知进度设置灵活变换的实验内容。对实验设置按多层次，从简到难，逐步引导学生自主学习、合作学习、研究性学习，逐步走向从问题出发的探究、创新。同时，研究新的实验教学仪器，开发配套软件，保证实验硬件满足新环境下的要求。结合灵活的教学仪器改变教学方法，充分调动学生动手的积极性，引导其创新。
2.1 实验内容设置
开设不同层次的实验内容，既要满足实验教学的验证、演示等基本功能，又要激发学生的兴趣。
基础实验：根据给定实验任务、方案和步骤，选择并完成一定数量基本实验；同时，通过调整实验参数得到不同结果，增加思考空间。
综合实验：将各个基础实验环节有机结合在一起，各课程之间关联内容综合。
设计实验：以任务的形式，给定实验题目，允许学生按照自己思路选择设计性实验内容，引导学生学会设计和研究的方法。
创新实验：自行命题实验，将学生的构想通过仪器现有功能模块来实现，在探究式学习中培养学生创新能力。
2.2 实验仪器的改进
根据实验内容的要求，开发适合本专业的教学仪器。仪器具有控制系统需要验证的各种典型环节模块、信号发生器模块等基本功能，还结合工程实际将传感器引入反馈环节，增加执行器件，构成完整的闭环系统。避免教学仪器箱只能完成信号源作为激励，控制环节构成系统的不足。同时，仪器上的控制效果通过便于观看的形式展示出来，让控制过程可视化。仪器要预留出扩展接口，便于在实验中添加新的模块。仪器在结合计算机完成实验的同时，又能独立完成实验内容，实验配套软件要能对硬件平台对的实验内容进行仿真和虚拟实验。学生可以根据测试参量的不同选择相应的传感器，完成非电量到电量的转换，对信号进行处理，结合控制理论完成创新性、设计性的实验。
2.3 实验方法的转变
1）以学生为主体，开辟新知识领域，重视实践能力的锻炼；2）培养学生的综合能力；3）科学知识和实验能力培养上，建立系统、科学且开放的实验教学体系，注重课程之间纵向和横向的联系。
结合开发的教学仪器，在实验方法上除了基本的验证性实验，其他实验按任务的形式给出，不对学生做过多的限制，留出学生思考、动手、创新的空间。充分利用计算机的计算、分析功能以及仪器配套软件（采用数学工具matlab编写的程序）在实验前完成必要的仿真分析，让实验有的放矢，理论指导实践。实验既做到软硬精密结合，又能相互独立，两者相辅相成。克服当前实验中仪器平台不能脱离计算机，配套软件不能独立工作，学生只能在实验课中有限的时间内完成实验的不足，让实验内容通过软件可以在任意计算机上完成。
3 总结
对当前实验教学过程中存在的问题进行分析和总结，从实验内容设置、实验仪器、实验方法3个方面提出改进方法。自动控制理论来源于实践，反过来指导实践[5]。结合当前人才培养的趋势，理论联系实际，提高学生实践能力，在实践中发现问题、解决问题进而培养创新能力。
参考文献
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[关键词]自动控制原理;卓越课程;问题驱动;闭环;动态
[中图分类号] G642.3 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2016）11-0125-03
为充分挖掘学生学习的主动性，激发其自觉学习、发现问题和探索问题的能动意识，江南大学借鉴苏格兰卓越课程改革经验[1] [2]，结合自身特色，传承卓越理念，于2012年6月开始启动了卓越课程的建设工程。第一期入选的有12门课程，自动控制原理是其中之一，从2012年9月份开始实施。3年的实践证明，卓越课程深受学生欢迎，能够调动起所有学生主动思考、提问和学习的积极性，把之前学生的被动应付性学习转化为主动的创造性学习，使学生真正成为学习和创造的主体。
一、建设理念和目标
课堂教学是构成整体教学活动的基本单元，课程建设是教学改革的突破口，也是提高教育质量的关键环节。[3]“问题驱动+能力提升”的卓越课程改革，目的在于创新高校课程改革和建设理念，其突出特色是基于真实问题情境下的探索和求知过程，是从教学架构、实施过程、考核体系等全方位解决实际问题的过程。[4]所谓“问题驱动+能力提升”，就是促使学生不断提出问题、解决问题，让学生产生悬念般的学习期待和迫切的学习动机，从而激发学生的创新意识。[5]江南大学卓越课程的建设宗旨，就是支撑和实践国家人才培养的卓越计划和课程本身的价值标准，通过不同的教学方式充分发挥学生的潜力，提升其学习期望，帮助其储备基础知识和实践经验，使之成为能为社会做贡献，博学而有责任心的现代人才。[6]自动控制原理卓越课程以启发性、主动性、实践性为原则，以追求高素质、创新型和工程型人才为培养目标。本课程能够使学生掌握基础知识、追踪科技前沿，开发学生的创新思维，让学生学会把课本、课堂的知识用于实践和工程设计。[7] [8]以课内、外结合，师生换位互动和能力提升为驱动力，以理论基础、实际应用为基本点，能使教学过程真正发挥引导和启发作用，把被动灌输性学习转化为主动探索性学习，以增强课程魅力，提高教学效果。
二、教学架构
卓越课程教学要求精讲多练，增加课外学习训练任务，为学生提供更多自主思考和探索的空间，营造开放、协作、自主的学习氛围和批判性的学习环境。具体要求主要有几个方面。一是采取30人左右的小班上课。二是成立卓越课程建设小组，负责研究和制定教学内容的模块化设计和课程管理，由教学经验丰富的副教授及以上职称教师担任主讲教师，每个班级配备优秀研究生助教1名。三是教学过程由“教师精讲+学生讨论+基本实践+课外实训+课外辅导”等5大模块组成，且有明确的课时比例要求，即在课程计划课时内，学生讨论：教师精讲≥1∶2，课外训练：课堂精讲≥2∶1，课外辅导：课堂精讲≥1∶1。这样下来，学生实际学习的时间将远超过计划内学时。
以自动控制原理课程为例，该课程计划内72学时，其中理论讲授64学时，基本实验8学时。[9] [10]其卓越课程的教学架构，具体安排如图1所示。
教师精讲模块：由主讲教师对课程的重点和难点进行精讲，重在使学生掌握扎实的理论基础。
学生讨论模块：以学生为主，实行分组讨论（每组3～4人）。首先由教师布置任务，课下学生分组讨论，提出问题、研究答案、制作课件。其次，在讨论课上，由一组同学提出问题并解答，其他组同学质疑，全班自由讨论。最后由教师答疑解惑、点评归纳。
课外实训模块：学生利用晚上时间在开放的实验室完成，一周两次（3学时 / 次）。在助教或教师的指导下，学生利用所学知识完成一些课外科技活动，包括作业仿真验证、自主设计题目、大学生创新项目、各种竞赛项目和其他自己感兴趣的内容和课题，进行分析、研究、制作和调试。
课外辅导模块：由助教或教师对每一位学生进行面对面、有针对性的课外辅导，以帮助学生在提高学习能力的同时，扩大知识面。
三、实施过程
卓越课程的实施过程如图2所示。[11]首先，根据教学目标要求对教学内容进行模块化设计，包括制定模块化的教学大纲、教学任务书和教学日历;其次，由师生共同完成课程的教学和学习任务;最后，根据学生反馈、督导评价、综合考核、后续课程反应等情况对教学效果进行评估，并对照目标查找问题，对模块设计和执行过程不断进行修改和完善。
四、考核体系
卓越课程的考核，主要由课堂考核、实验实训、作业答疑、期末考试等4种形式组成[12] [13]，以全面评价学生的学习过程、对知识的掌握程度和运用能力。每种形式的具体内容、分值分配及责任人见表1所示。
表1 自动控制原理卓越课程考核体系
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注：讨论课表现和课外答疑实行5分制，根据学生参与度和回答问题的质量即时打分。
五、实施成效
自动控制原理卓越课程实施3年来，效果明显，主要表现在以下3个方面。
1.学生学习主动性大大提高，自主学习和分析解决问题的能力明显增强。图3是对实行自动控制原理卓越课程教学的两个小班共62人进行问卷调查的统计结果，可见卓越课程效果明显。
2.教师上课积极性明显提高，对课堂设计和掌控能力显著增强，教学团队的团结协作能力和整体教学水平明显提高。3年来课题组取得了丰硕的教学成果，主要有：获得轻工业部优秀教材二等奖（2015年）、江苏省教学成果一等奖（2013年）、江苏省精品教材奖（2011年）、江南大学教学成果一等奖（2011年）和二等奖（2013年），3年共发表高质量教学研究论文15篇。
3.经3年的改革与建设，创建了一套动静交融，软硬结合，丰富完善的课程资源，具体内容见图4。
六、结束语
自动控制原理卓越课程的建设与实施，是高等学校教学模式的一种新尝试和新体验。3年的实施效果显示，卓越课程教学能使学生充分发挥自我，能大大激发和提高学生主动学习和研究的兴趣和能力，使学生懂得了学习什么和为什么学习的问题[14]，对后续课程的学习是一个极大的促进。当然，它需要学校和教师花大力气做好充分的准备，包括各环节的内容设计和组织形式，以尽力展现课程的价值和魅力，为培养创新人才做出积极贡献。
目前，随着“互联网+”的发展，国内外推崇的现代化教学模式比较多，典型的如视频公开课、翻转课堂、微课、慕课等，都取得了较好的效果，但这些现代模式的实施，取决于学生主动学习的意识和兴趣。江南大学卓越课程的建设与实施，其核心就是以问题为驱动，激发学习兴趣，提高学习主动性和创新意识与能力，使学生能够真正“活”起来，为逐步向新型教学模式迈进奠定了必要的基础。
[ 参 考 文 献 ]
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关键词：自动控制技术；集中供热；系统设计；设计原则；应用
我国幅员辽阔，各地气温差异性较大，在冬季，我国的北方由于气温较低，都需要进行采暖，采暖的能耗量较大，更加重了能源紧张的局面，在目前居民住宅的集中供热系统结构中采用自动控制系统进行节能取得了较好的成效。伴随着我国科技的不断进步和经济发展，自动控制技术被应用在集中供热节能方面，并且取得了一定的效果。但是，从最近几年来我国自动控制技术在集中供热节能应用的成果来看，尚不理想，存在一定的问题。就此，针对自动控制技术在集中供热节能方面的应用提出了相关的建议。
1.换热站自动控制系统设计的原则
为了能够在保证供热质量的基础上，降低经济成本降低水电消耗，提出了科学合理的自动化控制系统。根据供热系统的复杂程度和规模，采用高性价比的自动控制系统设备。利用热网RTU系统的期间采用施耐德品牌的PLC。换热站自动系统因为供热形式和机组设备呈现出不同的方式，因此需要制定具有针对性的控制策略。在选择控制系统和配套仪表的过程中，应该从可靠性、简单性、实用性、便于维护性进行考虑。在进行自动控制系统设计的过程中，要充分考虑到整个系统的兼容性、开放性、稳定性、通用性和可扩展性。
2.换热站自控系统的组成
我公司的供热形式是通过换热器针对集中供热一次网和用户二次网进行热能的交换，通过二次网络将热能传输给用户。换热站的RUT系统是通过PLC、现象仪表电器、通讯接口、人机接口触屏等组合而成。通过流量、温度、压力等参数，将现场仪表传感器转换成标准的电流信号，变频器将电机电流、转速等信号送入到PLC当中，通过PLC控制变频器的启停和调速。触屏作为现象的人机接口，显示换热站的主要参数和设备状态，并且现场的指令操作也可以通过触屏的方式下达
3.换热站供热控制策略
当热水网络在稳定状态下运行过程中，在不考虑网管沿途损失的情况下，网路的供热量应该等同于供暖用户用来采暖设备的散热量，也应该等于供暖用户的热负荷，被称之为热量平衡。
所谓的供暖热用户的热负荷，是建筑物的体积供热指标与建筑物外部体积的积，再乘上室内稳定减去室外温度。
供暖用户采暖设备的散热量指的是，散热器的传热系数×散热器的散热面积×散热器热媒的平均温度。
供热量指的是，循环水流量×热水的质量比热×供水温度与回水温度的差，除以3600等于1.163×循环水流量×供水温度和回水温度的差。
也就是说，供暖热用户的热负荷，等于供暖用户采暖设备的散热量，等于供热量。这是供热调节理论根本，从以上内容的的描述中能够发现，系数建筑物的体积供热指标和建筑物的外部体积变化并不明显。在这里我们将其作为常数。因此，当我们将建筑物的室内温度控制到一定的时候，那么变量就只是室外温度。简单来说，室外温度能够在一定程度上影响到建筑物供暖热负荷的唯一变化。因此，在换热站自控系统中，室外温度的变化是系统产生扰动的决定性因素。控制的主要目的在于抵消室外温度变化所造成的扰动影响，达到维持系统平衡和稳定的目的。
4.节能效果分析。
4.1.降低单位的热能消耗
通过实施自动控制防范，减小管网水力失调的程度，达到用户系统热能分布均匀的目的。从另外一个角度进行分析，通过网流量调节阀开度分时自动控制和换热站水泵合理、及时的调节配合，避免人工调节在时间上的滞后性和对经验的依赖性。
4.2.降低单位降耗
在针对换热站进行增设水泵变频设备的过程中，要针对水泵电机频率进行自动控制，通过改变电动机电流和频率，达到节能的效果。在进行变频的过程中，它的调节范围较宽，并且能够保持较高的效率，实现精度化运行。它能够有效的消除电动机启动过程中的大电流，延长水泵的使用寿命。从另外一个角度进行分析，在热用户用热负荷较小的时候，能够通过减小流量的策略降低水泵对能源的总体消耗。
例如，以一个20万平方米供热面积换电站为例子，在08年的时候换热站水泵一共消耗电量为23.5万度，也就是电消耗为1.85度每平方米供热面积，在09年实施自动控制方案之后，电消耗变成1.12度每平米供热面积，20万平方米的供热面积总节电量为4.89万度。如果按照1.1单价进行计算，节省电费总数为4.26万元。这一数字意味着在使用自动控制系统之后，我国的在一定程度上节约了电成本，在对于我国未来的发展具有积极影响。
4.3.降低人工成本
通过自动控制设备的增加，改变了传统换电站需要人员留守的现象，从而节省了这部门的费用。因此，通过自控添加手段和变频器的合理配置，能够达到良好的节能效果。与此同时，对降低公司的资金成本具有一定的意义。
5.结语
综上所述，为了能够在保证供热质量的基础上，降低经济成本降低水电消耗，应科学合理的制定相应自动化控制系统，在进行控制系统和配套仪表选择时应从设备可靠性和设备简单性以及设备实用性等几个方面进行考虑与分析。本论文着重针对自动控制技术在集中供热节能方面的应用进行了分析，并针对自动化控制技术的原理、优势进行了分述，认为自动化控制系统对降低供热成本、提高供热效率有积极影响。
参考文献：
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关键词：全英文教学；自动控制原理；教学方法
中图分类号：G642.4 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）03-0219-02
自动化技术在社会生产和生活中具有广泛的应用，自动化专业教育具有巨大的市场需求。《自动控制原理》课程是自动化专业的主干课程之一，并且此课程是后续自动化专业课程的基础。该课程传授反馈控制系统的最基本概念以及反馈控制系统分析设计最基础的思路方法，是自控专业学生能力培养的基石。随着经济全球化和中国经济的快速发展，外企在中国投资和中国企业走向国际已经成为现实。这种现状使得高科技人力资源在不同国家流动的趋势越来越强。中国大学留学生数目以及中国高校毕业生使用英语在外企和国外工作的数目呈不断上升趋势，中国大学与英语国家的校级交流也越来越多，这些变化都使得中国大学教育对全英文专业课程教学的需求越来越大[1-3]。全英文《自动控制原理》课程就是为了适应这种教育国际化的形式而设置的。目前中国大学教育处于走向国际化的初步阶段，探索并交流适应现阶段形式的全英文课程教学方法提高全英文教学质量是非常必要的。
一、课程特点与教学对象分析
《自动控制原理》课程是一门理论性非常强的专业基础课程，面向电类专业中国本土学生和留学生开设。该课程对学生的数学基础知识要求比较高，课程用全英文开设，还需要学生具有较强的英文听力和阅读理解力，作业和实验报告等需要学生有较强的英语书面表达能力。该课程设有实验环节，在有留学生参与的实验小组进行系统分析与设计的团队工作，不仅需要学生有较强的实验操作能力还需要学生具有良好的专业英语口头沟通能力。《自动控制原理》课程是自控专业的基础课程，在大学三年级上半年开设，是其他自控专业课的基础，只有很好地理解和掌握控制原理的基础知识，才能继续学习好后续的其他专业课。目前我校留学生人数虽然呈上升趋势但绝对数量还不是很多，全英文教学班一般由本土学生和来自非洲、欧洲、美国、亚洲等不同地区的留学生组成。由于学生们的背景不同，学生的数学基础、英语程度、接受能力、思维习惯和特点都具有一定的差异。一般来讲，本土学生的数学基础较好一些，英语阅读能力较强，但因生活环境为中文，英语听力理解能力相对阅读能力弱一些；对于母语不是英语的留学生，因其有限的英语程度，在课程学习和交流中具有一定困难。从已开设的英文课来看，一般留学生的数学基础相对中国学生弱一些。对来自不同背景学生进行自控原理的教学，如何因材施教，具有一定的挑战性。
二、教学组织与方法
面向不同背景的学生来源开展《自动控制原理》的全英文教学，要保证提高教学质量，必须从师资配备、教学对象认识、教学组织、教材选择、教辅资料与软件工具选择、实验安排等方面全方位地合理安排。全英文教学应该从教学对象背景的需求出发，在注重知识传授、能力培养的同时，要特别注意教学交流质量的提高，以达到知识传授、能力培养的目的。
1.教学团队的素质。自控原理的全英文教学，涉及数学及专业知识的传授、使用英语的沟通，在教学对象来源差异较大的情况下，对教学团队的素质要求比较高。（1）教师英语能力基础及保持：全英文授课的教师，一般应具较强的责任心，具有较好的英语口语表达能力。尽管有些老师有海外学习经历，全英文任课老师由于一般工作在中文语境中，也要注意英语听说能力的保持。（2）专业知识及其应用能力：《自动控制原理》课程是一门比较传统和基础的课程，任课老师一般都学习过此门课程。因此老师对相应的知识点都比较熟悉，但对于课程知识的应用还需予以加强。教师应该有课程相关的比较全面系统的知识背景，不仅可以讲述课程的知识点，也能够讲述知识点之间的相互联系以及知识点的应用环境、应用方法及应用工具，使学生不仅获得课程的知识点，还获得关于知识应用方面的技巧。（3）面向教学对象的教学方法：课程教学的效果取决于课程教学的方法。一般教学方法由理论学习和课堂经验积累两种途径获得。教学方法没有绝对的好与不好，关键的是教学方法要适用于教学对象。因此除了一般教学方法的掌握，教师还要在教学实践中注意收集学生对教学的反馈意见，不断积累总结教学方法及其适用对象。（4）教师的组织与沟通能力：主讲教师是课程的负责人，全面负责助教、实验指导老师和学生之间的工作安排和沟通。教师应该在第一节课收集所有学生的联系信息，包括留学生的国籍，并向学生公布课程助教、实验指导老师的联系方式，保证课程参与者的双向沟通。
2.课程教材与辅助材料：（1）课程教材的选择要考虑到教学对象，选择难易适中的教材。在本课程的实践中，为了满足不同层次学生的需要，为学生推荐了一组具有不同特点的教学参考书。在参考书中有相对比较深的教材满足专业和英语基础比较好、好奇心上进心比较强的学生；也有参考书比较深入浅出，易于理解，满足基础相对弱的同学。考虑到中国本土学生将来也有可能在中国企业工作，本课程推荐了具有中文翻译版的英文原版经典教材，便于学生能在课后了解专业词汇的中文表达，也帮助英文程度差但具有一定中文语言能力的学生对课程的理解。另外本课程为学生提供控制原理主要贡献者的生平介绍，帮助学生理解一些控制原理产生的背景，让学生们学习该领域大师的创新精神。（2）教学辅助资料与工具的提供可以帮助学生理解复习课堂教学的内容。本课程为学生提供中英文对照专业词汇，帮助学生对课程的理解和掌握，并能使用英文专业词汇进行作业和实验报告的表达。自控原理是一门对数学要求比较高的课程，可以把一些课程常用的数学公式表，如拉普拉斯变换表等，作为辅助材料提供给学生。本课程还在课程网页上提供全部课程的英文录像，如果学生在上课时没有完全消化，可以在课后自己观看相关课程录像，理解和消化上课的内容。
3.课堂教学方法。课堂教学是课程知识传授的主要环节，直接影响到最后的教学效果。教师在英文课堂教学中，要注重以下环节：（1）任课老师的课堂表达：教师上课应注意循序渐进，深入浅出，板书要整洁明了。语言采用简单明了、易于理解的句型。考虑到班级里有英语听力不太好的学生，上课语速要适中，并配有相应的关键字板书或多媒体演示稿，以补充学生由于听力原因造成的信息损失。发放多媒体演示稿关键部分的纸质打印件，方便学生做课堂笔记。教师上课应该基础部分简单清晰、教学内容应有扩展性，同时注重介绍知识的应用环境，既要照顾到基础较差的学生，也应满足综合能力强的学生的需求。（2）课堂教学的互动与反馈：由于该课程理论性强，对数学基础要求高，大部分学生使用第二语言第一次接触新的概念，如果没有进行足够时间的预习很难在课堂上使用英语主动提出问题。而电类专业的学生学习任务比较繁重，一般没有时间做足够的预习。教师可以围绕课程内容，设计课堂讨论题目，采用分组课堂练习的形式，一般为二到三人一组，学生可以互相讨论，加强对所学概念方法的理解，教师在学生练习时，巡回检查，期间学生可以向老师询问不懂之处。这种形式的全英文互动，既减少了学生的表达压力，又能达到互动反馈教学效果的作用，非常受学生欢迎，教师也能及时发现学生难于理解的知识点。
4.课程实验。课程实验是课程教学的重要环节，学生通过实验可以加深对课堂知识的理解，并掌握理论知识的应用方法。为保证实验质量，首先要向学生提供清晰的实验指导书，在实验分组时应避免将留学生分在一组，而是将中国本土学生与外国学生搭配开来，加强留学生与中国学生相互交流学习，帮助留学生融入本土学习环境，克服由于外国学生对环境的不熟悉造成的工作障碍，顺利完成课程实验任务。实验报告也是课程实验的重要组成部分，要求学生对实验数据进行有效处理，对实验现象运用课程理论知识进行详细分析、解释。
5.课程学习质量的监控与评估。学生课程学习质量的监控分课堂学习评估、课程阶段学习评估和课程学体评估。课堂学习评估主要通过课堂练习来进行。教师通过学生课堂练习的情况，评估学生课堂学习的质量，改善课堂教学效果。课程阶段学习评估主要通过阶段小测验来进行，通过阶段小测验可以测试学生对一个阶段所学知识的综合运用能力。课程学体评估包括学生的课堂表现、作业情况、小测验情况以及实验情况和期末考试，是学生整个课程学习过程的综合评估。期末考试内容应该含概课程基础知识、课程知识灵活应用和课程知识综合运用等层次，以测试不同层次学生掌握课程知识的情况。
现阶段全英文专业课程教学在中国大学尚属于初步发展阶段，本文主要讨论全英文自控原理课程的教学特点与方法。论文分析了全英文课程班的学生组成和特点，阐述了自控原理全英文课程的教学质量保证的关键措施及经验，为中国大学全英文专业课程的发展提供参考。
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关键词：电工电子基础课程；教学改革；实践创新能力
电工电子基础课程是高等学校电类专业的通用基础和专业核心课程，其显著特点是量大面广，教学内容几乎涉及电气电子信息学科的各个领域，在培养学生的工程意识、实践能力和创新精神等方面具有十分重要的作用。近年来，南京航空航天大学以培养航空、航天、民航（以下简称“三航”）领域的未来开拓者为目标，以提升学生实践创新能力为核心，结合国家级电工电子实验教学示范中心建设项目的实施，整合优质教学资源，持续深化电工电子教学改革，形成了具有南航特色的电气电子信息人才培养模式，人才培养质量进一步提高。
一、注重基础与强化能力并重，构建综合性、一体化的电工电子基础课程体系
进入21世纪以来，国家和社会对高素质、创新型工程技术人才的需求越来越强烈，更新教育教学理念、创新人才培养模式是时代对高等学校的客观要求，构建科学合理的课程体系是最基础、最核心的任务。当前，电工电子基础课程体系建设必须遵循两个基本原则：一是适应性原则，即课程体系必须适应国家经济社会发展对创新人才的素质要求，厚基础、强能力、重创新，促进学生的全面发展，提高他们的综合素质和社会适应性。二是针对性原则，即课程体系必须根据不同层次、不同类型高校的人才培养目标，依托学校的办学特色和优势，促进个性化人才培养特色的形成，提高人才培养的针对性。据此，我们做了两个方面的工作：
（1）拓宽知识面向，凸显“三航”特色，构建综合性的电工电子基础理论课程体系。电工电子基础课程是电气电子信息类学科的共同基础和公共平台，不论是电子信息，还是电气自动化，都基于这个公共平台组织教学。同时，航空、航天和民航都是以自动控制为核心，机、电高度综合的学科领域，具有系统化、数字化、信息化、智能化等特点。因此，为适应航空航天器在系统分析、设计、综合等方面对人才知识体系和能力结构的要求，我们依托电气、电子、控制、计算机科学与技术、仪器仪表工程等学科，参照世界一流大学相关学科的课程设置，在传统课程体系的基础上引入“自动控制原理”、“现代控制理论”和“运动控制系统”等“控制”类课程，形成了涵盖“路”、“场”、“信号”、“控制”和“计算机”五大知识模块，基础厚、口径宽、多学科交叉、强弱电结合的综合性电工电子基础理论课程体系，为夯实学生的理论基础、提高综合素质创造了有利条件。
（2）整合实验内容，强化能力培养，构建一体化的电工电子基础实验课程体系。多年来，传统的电工电子实验课程虽然大多已经独立设课，但过分强调实验课程所在学科体系的系统性和完备性，实验内容与理论课程严格对应，将实验项目束缚在课程知识体系之内，容易造成实验课程之间的相互隔离、实验内容的重叠和教学时数的膨胀，不仅影响实验教学效果，而且难以开展跨课程、综合性的创新型实验，制约学生实践创新能力的培养。因此，我们打破实验课程的学科本位桎梏，整合实验教学内容，强化实验课程的整体性，将“电路实验”、“数字电路实验”、“模拟电路实验”、“在系统编程技术”和“电子工艺实践”等课程，融合成为一门分阶段实施、跨多门电工电子基础理论课程的“电工电子实验课程”。主要包括电工电子实验基础（18学时）、数字电路与系统设计（24学时）、模拟电路与系统设计（24学时）、电子电路综合课程设计（36学时）等系列实验模块。新的实验课程体系各实验模块之间相互衔接、逐层深入，最后通过“综合课程设计”对全部实验内容进行系统集成与综合实践训练，使学生在实验中进行大量跨课程的一体化的研究创新实践活动成为现实。
二、知行统一、学思结合，创新实践教学模式
长期以来，电工电子基础实验沿用传统实验教学模式，教学内容和方法单一。从实验教学内容来看，实验项目大都属于基础验证型实验，设计型和研究型实验偏少，具有工程背景或实际应用价值的综合型实验更少，学生在做实验过程中基本上是按照规定的步骤操作，难以激发学习兴趣和主动性，影响学生独立思考问题能力的培养。在实验教学方法上，大多采用老师板书，示范讲授为主，学生自主参与、自行设计的机会较少，不利于学生实践创新能力的培养。
为此，我们遵循知行统一、学思结合的育人原则，坚持以提高学生的实践创新能力为核心，重构实验教学内容体系，改革实验教学方法，完善学生课外科技创新体系，积极推进实践教学模式创新。
（1）重构实验教学内容体系，从“以验证型实验为主”向“以研究创新型实验为主”转变。精心设计实验项目，在优选基础实验项目、减少低水平重复的同时，强调知识的综合应用，依托教师的科研项目，增加跨课程的综合型、设计型项目的比重，增强实验内容的典型性、应用性和研究性，形成了“四层次（验证型、设计型、综合型、创新型）递进、多模块（必做模块、选做模块和拓展模块）菜单式”的实验教学内容体系，有步骤地、系统地提高学生的实践创新能力。该体系有利于学生根据兴趣、特长选择适合自己的实验项目和模块，满足了不同学生的实践能力培养和创新研究需要，为学生提供了自由发展的空间。
（2）改革实验教学方法，从“以教师为中心”向“以学生为中心”的转变。本着“以学生发展为本”的理念，实施以学生为主体、教师为主导、强调学生“三动”的实验教学方法，即学生自己动手、自己动脑、主动学习。针对每一个实验模块，教师重点讲解实验目的、内容与要求，注重启发式、讨论式、引导式等多种教学方法的有机运用，倡导学生多动脑、勤思考、勤提问，引导学生运用所学知识自主解决实验中的问题，而整个实验过程则由学生独立自主地完成，学生必须自己查找资料，自己制订实验方案、设计电路、选择、安装和调试仪表、测量和分析实验数据、撰写实验报告，真正实现从“以教师为中心”到“以学生为中心”的转变，从而开拓学生思维的深度与广度，培养学生善于思考、主动解决问题的能力。同时，高度重视现代教育技术的运用，注重将多媒体教学与网络化辅助教学、实验室做实验与网络化虚拟仿真实验相结合、纸质教材与CAI课件相结合，用多样化的教学手段赋予学生更大的学习自主性，充分调动了他们的学习积极性和主动性。
（3）完善学生课外科技创新体系，将创新实践由课内延伸到课外。学校整合全校资源，建成了智能控制系统实验室、嵌入式系统开发实验室等6个集综合性、先进性、开放性为一体大的学生电类创新实验室。学校为实验室配备科技创新指导教师，实验室的日常运行全部由学生自主管理，向学生全天开放。依托这些科技创新平台，我们以“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛和全国大学生电子设计竞赛为龙头，以国家、省、校、学院四级大学生科技创新项目及教师科研项目为载体，鼓励学生积极开展参与科技创新沙龙、科技节等各类丰富多彩的课外科技创新活动，努力打造系列化、特色化、品牌化的课外科技创新体系。多角度、多层面、大范围资助学生的创新实践，让学生享受到参与科技创新的愉悦，在愉悦的参与中培养学生的实践能力和创新意识。
三、坚持问题导向，引导自主探索，积极推进研究性教学
研究性教学是以研究解决问题为主线，以充分调动学生的主动性和积极性为前提，以培养学生的探究意识和研究能力为目的的教学模式。它一般由五个基本环节有机组合而成：“设趣与展演”、“指要与自学”、“精讲与答疑”、“研讨与回顾”及“训练与总结”。其中，“设趣与展演”是引导激发学生善学、乐学、会学的前提；“指要与自学”是帮助学生自主、自为、探究的关键环节；“精讲与答疑”是传道、授业、解惑的主要途径；“研讨与回顾”是夯实与深化知识的重要保障；“训练与总结”是知识提升与转化为能力的实践检验。这五个教学环节相对独立、互相依存，形成了一个有机整体，层层深入、环环紧扣，体现了以问题为导向、以引导学生自主探索为重点的现代教学理念。从2006年开始，我们以强化“国家级电工电子实验教学示范中心”的内涵建设为契机，以学生的自主性、探索性学习为基础，在“电子线路”、“电路理论基础”、“自动控制原理”等电工电子基础理论课程推行研究性教学，深受学生欢迎。比如，在“电子线路”课程的研究性教学中，我们将“电子线路”理论教学内容划分为半导体器件及模性、二极管应用电路、集成放大器、电路的频率响应、信号运算及处理电路、波形的产生与变换电路、电子系统设计自动化等13个专题及若干子专题，针对这些专题进行 “五环节”教学。下面以“集成放大器”专题下的子专题“差分放大器”的教学为例加以说明：在“设趣与展演”阶段，首先简要介绍集成工艺的特点，如大电容不宜集成、直接耦合易集成等，引导学生得出集成放大器应采用直接耦合，然后通过PSPICE等仿真软件演示直接耦合放大器在环境温度变化时存在温漂现象，从而引出集成放大器如何克服温漂的问题。在“指要与自学”阶段，提示学生思考克服温漂的可能方法，结合集成工艺的特点找出可行方案——差分放大器，然后指导学生从提高共模抑制比的角度出发，逐步完成由“基本差放”到“长尾差放”最终到“恒流差放”的差分放大器的改进和完善过程。在“精讲与答疑”阶段，对差分放大器的特点、结构和主要技术指标计算等重点、难点及关键之处，或学生自学中存在的其他共性的问题进行精讲与答疑。在“研讨与回顾”阶段，分组讨论差分放大器的特点、结构和主要技术指标的计算方法，让同学们竞相发言、表达观点，形成共识，并可利用PSPICE等仿真软件对“基本差放”、“长尾差放”和“恒流差放”进行仿真比较，引导学生系统回顾有关差分放大器的教学内容，帮助学生梳理知识体系。在“训练与总结”阶段，进行差分放大器的分析计算和差分放大器的设计调试训练，前者就是通常的习题训练，后者在实验室进行，在此基础上，学生在教师的指导下，对有关差分放大器的教学内容进行总结，也可以撰写课程研究论文。
研究性教学极大地激发了学生的学习积极性，促进了研究能力和创新精神的提高。我们对近三届全国大学生电子设计竞赛获奖学生的调查结果表明，92%的学生认为研究性教学中的探索过程训练及课程研究论文的写作训练，让他们受益最大，对他们高质量完成竞赛作品起到了非常关键的作用。
四、面向过程，突出创新，实施多元化的学生考评体系
学生学习效果的考评是人才培养的重要环节，考评方法直接影响教学效果。传统的终结性考评方式，主要是依据一张试卷或一份实验报告来评定学生的学业成绩，直接导致学生格外关注考评结果，忽视学习过程，抑制了学生自主学习、自由探索的积极性，不利于实践创新能力的培养。因此，我们把学生考评体系建设作为深化电工电子基础课程教学改革的重要内容，按照“面向教学过程，重平时表现，重实践能力，重创新思维”的原则，建立和实施总结性考试与过程性考查相结合的多元化考评体系。根据理论课程的目标要求，我们主要采用“随堂测试+课程研究论文”的方式，全面评价学生的学习效果。具体做法是：在课堂教学中，强化诊断性的过程考核，每完成一个知识点的教学任务，随即进行随堂测试，及时了解和反馈学生对已讲授知识的理解和掌握情况，并据此及时调整教学进程，使得教师的教与学生的学同步、协调。同时，在课程学习结束后，学生需要撰写相应的课程研究论文，并将其纳入学习效果评价之中。在课程总评成绩中，随堂测试成绩和课程考试成绩占70%，课程研究论文占30%，对于少量创新性强、具有较高研究水平的论文，其占比最高可以达到50%。
针对实验课程教学形式多样、过程复杂的特点，我们采用“平时成绩+实验操作考核+实验报告”的形式，把实验过程的各个环节均纳入考评要素中，从实验态度、能力、结果几个方面进行学习效果的综合评定。在教学过程中，教师通过观察，了解每位学生的实验态度及动手能力；通过提问和讨论，了解学生对理论和实验的掌握程度；通过实验报告，了解学生分析和处理实验结果的水平。在实验成绩中，实验操作占60%，课堂讨论和提问占15%，预习报告占10%，实验报告仅占15%。实践表明，这种考评形式突出强调了实验教学的过程性，有利于引导学生做好、做透、做精每一个实验项目，可以有效地提高实验教学质量。
这些改革探索在我校已实施了5年，涉及8个学院39个专业，每年受益学生超过7000名。实践表明，学生的实践创新能力得到显著提升，产生了一批创新实践成果。近五年来，学生在教师指导下申报立项并完成国家级大学生创新实践项目82项、江苏省大学生创新实践项目42项、校级大学生科技创新基金项目211项。在国内外学术会议和学术刊物上100余篇，在ACM/ICPC国际大学生程序设计大赛、“Imagine Cup”微软全球学生创意大赛、“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛、全国大学生电子设计竞赛等国内外重要学科竞赛中获奖66项。
教学目标 以往的教材都注重对电机的理论分析。而本课程教学则会从学校实际出发，以培养应用型人才为宗旨，着重从应用角度出发，分析直流电机、变压器、异步电机和微特电机等的基本结构、工作原理、电磁关系和运行特性，重点掌握各种电机的外特性，为掌握本专业和学习后续课程打下基础。
在专业课程体系中的定位 《电机应用技术》是浙江大学城市学院自动化专业的专业方向课程，该课程的学习将为后续《电气控制与PLC应用》《交直流调速技术》和毕业设计等课程环节建立必要的基础，是自动化专业承上启下的重要专业课程。
在专业能力培养中的定位 该课程定位于让学生树立以交直流电机为控制对象的完整的自动控制系统的概念，结合已学过的电路原理、数字电子技术基础、模拟电子技术基础、单片机、电力电子技术等课程，搭建以电机为控制对象的闭环控制系统，并完成对电机性能的调试和控制。
与核心课程群中其他课程在知识体系与能力培养上的整体设计 《电机应用技术》与自动化专业的其他核心课程之间的关系，如下图所示。在一个完整的闭环控制系统中，《计算机控制》《单片机》《PLC》是控制手段，《电力电子技术》《数电》《模电》提供电机的驱动电路，《电机应用技术》构成系统的控制对象，《运动控制技术》和《控制系统设计》提供系统的理论概念和分析方法，《自动控制理论》《系统建模与仿真》《智能控制》偏重原理性地介绍和理论的分析，主要定位培养学生的系统概念和理论分析能力。
基础知识要求 要求掌握直流电机的结构和基本工作原理、直流电动机的电力拖动、变压器基本工作原理和变压器组别判断、交流电机的结构和基本工作原理、三相异步电动机的电力拖动、同步电机、微特电机以及电动机的容量选择等。知识点：电力拖动系统的运动方程式;直流电机的工作原理、内部结构、用途、运行特性以及他励直流电机的起动、调速和制动;变压器的结构和工作原理、变压器空载运行和负载运行特性、变压器的接线组别判断;三相异步电动机的工作原理、内部结构、用途、工作特性、参数的测定、运行特性、三相异步电动机的起动、制动和调速问题;了解伺服电机、步进电机、测速发电机、无刷直流电动机的结构和基本工作原理。
能力培养要求 培养学生了解直流电机、变压器、交流电机的运行特性分析，同时结合已经学习过的电路原理、数字电子技术基础、模拟电子技术基础、单片机、电力电子技术等课程，搭建以电机为控制对象的闭环系统，树立闭环反馈系统的整体概念，完成对电机的性能分析和控制。技能点：能够搭建以电机为控制对象的闭环控制系统，并对电机性能进行分析，同时借助单片机等控制手段完成对电机的智能控制，能够独立完成闭环系统硬件搭建和调试，掌握PID等经典控制算法在实际系统中的应用。
实践教学要求 利用课外时间以三四人的小组为单位，搭建直流电机的闭环控制系统，要求完成硬件系统搭建、软件程序编写与调试以及报告的撰写。通过本次设计，增加学生对电机理论知识的感性认识，完成理论到实践的转换。
作业要求 随堂课后作业、课外引导性项目实践设计、网上在线测试。随堂与课堂讲授知识点匹配的作业要求跟随进度完成;课外引导性项目实践设计分6周完成，完成硬件系统搭建、软件程序编写与调试以及报告的撰写，实施分组进行。
考核要求 在理论考试中，加强基础、强调应用、注重引导、形式多样。充分利用试题的设计与收集，合理设计试题，着重考查学生对基本概念的理解掌握及应用所学知识的能力，淡化理论的推导和复杂的数学计算，着重考察学生综合应用电机及拖动知识的能力。调动学生积极性，结合教学互动，让学生参与到理论教学中来。开学初让学生组成学习小组，人数限定在2人或3人，指定组长，上一节课会将下节重要内容布置下去，每节课都预留部分时间，让学生对本节重点内容进行讲解。评价比例为：期末考试成绩占40%，平时成绩占60%，其中平时作业加到课率15%、课堂情况10%、平时测试15%、综合性设计（注重学生的个性化发展）20%。
【关键词】铁路信号 多媒体 启发式教学
【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2012）11-0246-01
“铁路信号基础”是各院校铁路信号专业开设的一门专业基础课，通过该课程的学习，使学生建立起铁路信号的基本概念，掌握铁路信号基础设备的原理和作用，对铁路信号系统有一个初步的认识和了解，并培养学生热爱铁路事业的兴趣，进而为学生学习专业课和日后工作打下一定的技术基础。
作为一门以行业为背景的课程，铁路信号的概念与实际联系非常紧密，但是在传统的教学过程中，由于过多地依赖理论教学，造成理论与实践有些脱节[1]，再加上铁路信号相关的概念和规范又非常多，信息量很大，教师的“灌输”式教学，更会让学生失去学习的兴趣。要打破这种僵化的局面、提高学生的学习积极性，必须对传统的教学方式进行改进，在教学内容、教学方法和手段等方面进行改革与探索。
一、教学内容组织及优化
“铁路信号基础”课程的教学目的是让学生建立起铁路信号的基本概念，为后续的专业课程，如车站信号自动控制、区间和列车运行自动控制、计算机联锁等建立起理论基础，在其内容安排上，主要包括两个部分：铁路信号设备和铁路信号系统，第一部分着重各种信号设备原理介绍，第二部分侧重于信号系统的功能介绍，因此在教学过程中，要针对不同的要求组织和优化授课内容。
1.以传统内容为基础
在课程的第一部分，为了建立起扎实的理论基础，教学从传统的内容入手，以安全型继电器、转辙机、信号机和轨道电路的原理为基础，为学生建立起铁路信号故障-安全的概念。这几种铁路信号设备是传统铁路的重要组成部分，至今还是整个铁路信号发展的基础，在教学中占有举足轻重的作用。学生对这部分内容的掌握程度，直接关系着课程后续内容和其它专业课程的理解，因此应受到足够的重视。
2.加强现代技术内容
近年来，随着高速铁路和城市轨道交通的快速发展，各种铁路信号新技术的应用也层出不穷，为此，“铁路信号基础”课程的教学内容也要及时更新，这样才能培养出满足新形势下我国高速铁路的人才需求。在讲解铁路信号系统时，由于每个信号系统的组成都非常复杂，不可能像前一部分内容一样，进行详细的分析，所以教学的重点为系统的功能介绍和新技术的应用。如在讲解车站信号控制系统的概念时，要从传统的6502的控制方法入手，再介绍计算机联锁系统的组成和功能，在建立了6502的继电器联锁概念的基础上，学生对于计算机联锁系统中各部分的功能实现就很容易理解了。再如介绍列车指挥调度系统时，在讲解了TDCS原理的基础上，提出分散自律调度集中系统CTC，就会让学生更加明确“分散自律”与“调度集中”的概念。
二、教学方法改革
1.多媒体与板书结合教学
多媒体教学是增加教学信息量、丰富教学手段的有效方式，在课堂上通过幻灯、动画、录像等方式，给课堂教学注入新的活力，在很大程度上吸引学生的注意力，提高学习兴趣。但是，过多地依赖于多媒体课件，会阻碍师生的课堂交流，分散学生的课堂注意力，不利于学生思维能力的培养。因此在“铁路信号基础”的教学过程中，采取多媒体和板书结合的教学方式，对于图片、动画类的内容，尽量采用多媒体方式讲解，有逻辑分析过程的内容，则采用板书的方式。这样，既通过多媒体丰富了教学的内容，又能通过板书促进学生的思考。
2.启发式教学
为了丰富课程内容，增强学生的理解，可在课堂上引入现场应用的实例，组织大家进行分析和讨论。如在讲解铁路信号微机检测的道岔室内外一致性监测时，可引入事故的实例，加深大家对这一概念的理解；讲到列车指挥调度系统时，通过甬温列车追尾事故中的调度过程分析，引导学生进一步的思考；再如通过道岔的工作电流曲线，进行转辙机工作过程分析等等。在课堂上注重应用实例的介绍，既能充分调动学生的积极性，也有助于大家对基本概念的理解。
3.充分利用网络资源
随着网络和信息技术的高速发展，充分利用各种网络资源，能丰富和扩展课堂教学。在“铁路信号基础”课程中，通过建设课程网站，能让学生及时了解课程的基本情况，下载课件、习题、实验指导书等资料，网站的留言系统，为学生提供了问题讨论和答疑的平台，促进教师和学生之间的互动。另外，网络上大量的视频和文档资料，也能为教师的授课提供更丰富的内容。
三、考核方式改革
在传统的教学中，一般在教学内容结束后，以试卷的方式进行考核。由于“铁路信号基础”课程的第2部分以信号系统的应用为主，内容比较多，而且非常松散，前后章节之间的逻辑性不强，所以在教学中采用试卷+论文的考核方式。对那些要求掌握的理论性较强的知识点，以试卷答题的形式进行考核，那些要求理解的应用性较强的知识点，按照不同的议题撰写论文。这种考核方式既能督促和检验学生的学习，又能锻炼学生的科技文献查找、阅读和写作的能力，是提高学生专业素质能力非常重要的一种手段。
关键词：专业认证；系统工程师；自动化专业
中图分类号：G642.41 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）08-0070-02
随着我国产业结构转型的深入发展，以专业技术知识传授为主的传统高等教育模式已经跟不上我国经济高速发展的步伐，强化高等工程教育已成为我国高等教育的一种必然选择。工程教育认证是国际上通行的工程教育质量保证制度，是实现工程教育国际互认和工程师资格国际互认的重要基础。我国成为《华盛顿协议》正式会员，该协议是工程教育本科专业认证的国际互认协议，加入该协议能促进我国工程师按照国际标准培养，提高工程技术人才培养质量。工程教育本科专业认证能提高我国在工程技术领域的国际竞争力，具有极其重要的意义。
一、自动化专业认证标准与自动化系统工程师资格认证考试要求
专业认证是注册工程师制度的基础。国外对专业认证的开展非常重视，专业认证与注册工程师制度的紧密结合，能够使工程师职业管理更加规范、科学及国际化。我国已逐步认识到专业认证在人才培养质量保障体系中的作用，专业认证成为联系专业教育和职业资格制度的桥梁。自动化专业认证标准分为通用标准和补充标准两部分，通用标准包括七个方面，分别是专业目标、课程体系、师资队伍、支持条件、学生发展、管理制度、质量评价。在补充标准中结合自动化专业特点提出了具体的要求，包括人才培养的知识要求、能力要求和工程要求。知识要求：掌握自动化专业必要的基本理论、知识、实验技能及工程基础知识，包括：工程制图、电路理论、信号分析与处理、计算机技术基础、电子技术基础、自动控制原理、网络与通信技术等。能力要求：分析、实验、开发及工程设计方法；具有对本专业相关系统与设备进行分析、研究、开发和设计的初步能力。工程要求：了解国家对于本专业相关领域生产、设计、研究与开发、环境保护等方面的政策和法规。受到电子、电路、计算机、网络等技术以及科学研究与工程设计方法的基本训练。我国在开展工程教育专业认证的同时也逐步实施了专业资质注册制度。自动化系统工程师资格认证（Automation System Engineer Accreditation，简称ASEA）是中国自动化学会按照国际惯例，推行的一种专业技术资格认证。资格等级分为三级，依次为助理ASE、ASE、注册ASE。自动化系统工程师资格认证考试内容如下。专业基础知识：掌握和熟练运用自动控制系统理论和方法，包括数字仿真技术、古典和现代控制系统、常规和先进控制系统、系统的综合与分析及设计与实现等专业基础知识。专业技术知识：掌握并能熟练运用计算机技术基础及应用、网络与现代通信技术、计算机控制技术等专业技术知识。专业技能知识：结合自身所在行业和典型领域的特点，应用自动化技术具体解决该行业自动化系统设计及解决工程实际问题的能力，这是自动化系统工程师资格认证考试的重点组成部分。通过对比自动化专业认证标准及自动化系统工程师资格认证考试要求，可以归纳为以下两点：
1.自动化专业认证的标准口径宽，重视理论基础，符合自动化系统工程师资格认证考试的要求。自动化专业认证标准要求学校根据自身的办学特色自主设置课程，只对四类课程的内容提出基本要求。数学与自然科学类课程（至少32学分），主要包括数学和物理。程基础类课程（至少38学分），主要包括工程图学基础、工程电磁场、电路理论、电路原理实验、计算机语言与程序、电子技术基础及实验、信号与系统分析、现代通信原理、计算机原理与应用、计算机网络与应用、自动控制原理（经典控制理论部分）。专业基础类课程（至少16学分），主要包括自动控制原理（现代控制理论部分）、运筹学、检测原理、电力电子技术、过程控制、电力拖动与运动控制。各校自动化专业可根据不同的专业背景选择上述6门课程中的至少4门课程。专业类课程（至少14学分），该类课程根据专业方向不同，设置专业必修课程，其中至少4门核心课程。专业认证标准要求设置的课程基本包含自动化系统工程师资格认证考试中的专业基础知识、专业技术知识。
2.自动化专业认证标准中实践环节要求较高，符合自动化系统工程师资格认证考试要求。专业认证标准要求实践环节不少于15个学分（每周算1学分），必修实践环节包含以下内容：金工实习（至少2学分）、课程设计（至少3学分）、专题或综合实验（至少5学分）、专业实习（至少5学分）。选修实践环节包含以下内容：科技实践与创新（2学分）、社会实践（1学分）。自动化系统工程师资格认证在实践方面是要专业技术人员结合自身所在行业，应用自动化技术具体解决该行业工程实际问题。这些行业包括机械制造、冶金、石油化工、轻工业、电力发电等。
二、自动化专业认证与自动化系统工程师资格认证制度的衔接
目前我国注册工程师制度仍需进一步完善，且与专业认证制度有些脱节。专业认证对职业规划的考虑有些缺乏，导致培养的工程技术人才很难适应社会发展，且与完善的专业认证体系所需的专业评估制度相差较远。自动化专业认证制度与自动化系统工程师资格认证制度的衔接需要教育主管部门以及行业协会相互沟通，联合推动，采取以下切实可行的措施，逐步实现二者之间的衔接。
1.标准制定。在制定专业认证标准时，就要充分发挥行业和企业协会的作用，标准的评价、修订过程要有行业和企业专家参与，在自动化专业认证标准体系中包含自踊系统工程师资格获得的所需要的基本标准及要求，着重培养学生解决复杂工程问题的能力。
2.政策扶持。制订自动化系统工程师资格认证优惠政策，作为衔接两者的过渡性方案。例如，通过自动化专业认证的该专业毕业生在申请自动化系统工程师资格时，可减免一定的申请费用，这样能体现出通过自动化专业认证高校和没有通过自动化专业认证的高校之间的差别，在一定程度上提高了学校进行专业认证、学生进行自动化系统工程师资格认证的积极性。
3.制度保障。要想自动化专业认证制度与自动化系统工程师资格认证制度衔接取得实效，需要制定相应的政策法规，从制度上保障两者的关联性。
三、结语
“工程教育专业认证”是我国与国际高等教育接轨的一个教育计划。本文阐述了自动化专业认证对人才培养的知识要求、能力要求和工程要求以及自动化系统工程师资格认证的考试内容所要求的专业基础知识、专业技术知识、专业技能知识，分析了自动化专业认证标准与自动化系统工程师资格认证考试要求的相符度，对二者之间的衔接提出了几点建议，以期能对同类专业实施工程教育专业认证和职业资格认证有一定的借鉴作用。
参考文献：
[1]严宗诚，陈砺，吴妙娴，王秀军.工程教育专业认证背景下的化工专业工程教育培养机制探索[J].化工高等教育，2015，（5）：7-10.
[2]赵文玉，，彭青林.环境工程专业认证标准与注册环保工程师考试要求相符度浅析[J].高教论坛，2015，（7）：49-50.
【关键词】 混凝土喷浆机 PLC控制 自动控制 人机界面
21世纪是隧道与地下工程更加迅速发展的世纪。未来20年，我国交通隧道的工程规模将越来越大，技术难度也越来越高。为加快工程建设，必须迅速提高机械化施工技术水平，推进国产化装备的技术进步[1]。整体式混凝土喷射机组一种适用于隧道、道路护坡、建筑基坑、地下工程临时及永久支护的整体式混凝土喷射机组，是利用压缩空气或其他动力将按一定比例配比的水泥、沙子、石子和速凝剂的拌合物，通过管路压送到喷嘴处，以较高的速度喷射到受喷面上，凝结硬化后在受喷面上形成支护层。整体式混凝土喷浆机组减少了粉尘浓度，消除对施工人员健康的危害，降低混凝土的回弹率，改善了喷射混凝土的品质，增加了混凝土的匀质性，提高了工作效率[2]。
1 TTPJ3012A型湿式混凝土喷浆机的构成及工作原理
TTPJ3012A型湿式混凝土喷浆机主要是由底盘、液压系统，混凝土输送系统、添加剂输送系统、供风系统、行驶转向驱动系统、喷射臂架操作系统，电气及PLC+HMI控制系统等组成。工作时，电动机驱动液压泵，液压泵带动混凝土输送缸将混凝土输送至喷头处，添加剂通过变频器带动变频电机驱动软管泵输送至喷头处，空压机提供风压将混凝土和添加剂均匀混合喷洒到隧道壁。
TTPJ3012A型湿式混凝土喷浆机主液压泵采用的是A4VG125HD闭式泵。补油泵提供的先导压力油通过比例减压阀、三位四通电磁换向阀进入主泵的Y1口或Y2口，先导油压力大小由输入比例减压阀的电流决定。混凝土泵送快速换向是由主泵先导油口高低压交替变换实现的，主泵排量大小由先导油的压力决定。泵送的速度有电液比例阀控制。添加剂主要通过控制变频器的频率来改变电机的转速，从而控制软管泵的排量来调节添加剂的输送量。其中如何自动控制泵送的电液比例阀和变频器的频率是该系统的关键。混凝土泵送液压原理如图1。
2 电气控制系统硬件设计
TTPJ3012A型湿式混凝土喷浆机电气系统主要采用的是基于CAN总线通讯的德国IFM的CR0232、CR0020PLC和CR9211显示器 ，系统维护和扩展非常方便。为了为隧道施工提供良好的工作环境，采用了内燃机和电动机两种供电模式，通过“内燃机和发动机切换”旋钮进行动力模式选择。同时为方便用户操作选择，采用本地遥控操作模式，通过“本地遥控选择”旋钮进行本地遥控操作选择（如图2）。
PLC是控制中心，它是由电源、中央处理器、I/O、A/D、D/A等元件组成的具有严密高速的处理能力的程序控制器，具有大程序容量和存储单元。另外，CPU单元具有32位高速处理能力，4个CAN通讯接口，可实现实时数据传输、采集，与显示器进行连接，实时程序传送监控等处理。人机界面用于输入控制系统的控制参数和泵送参数，以及显示动态监控参数：混凝土的流量、添加剂的流量，支腿动作状态、臂架动作状态、系统报警等等。
微型控制器的应用，使湿式喷浆机的一些重要功能得以实现，如混凝土的喷射量、混凝土中水泥的含量、添加剂的密度、添加剂的量在混凝土的量中所占的比例等参数可根据施工需要进行设定，显示屏上可显示一些必要的动态参数，如支腿的动作状态、大小臂的伸缩、回转、俯仰、喷嘴的动作状态等等。在自动喷射状态过程中，控制系统根据控制参数、混凝土的流量以及复杂的数学模型，计算出理论的添加剂流量与变频器的频率值，在根据实时的混凝土流量与理论的流量的偏差自动调节电磁比例阀的工作电流，从而使混凝土的流量和添加剂的流量接近理论流量，达到精确控制混凝土流量和添加剂流量的目的。在手动状态时，通过按钮开关控制可编程控制器调节电磁比例阀的工作电流，从而改变混凝土的流量和添加剂的流量。系统输入、输出控制示意图如图所示。
3 电气控制系统软件设计
3.1 混凝土实际流量计算
式中：V——混凝土实际流量，m3/h；
r——混凝土缸半径，m；
l——混凝土缸长度，m；
η——混凝土缸充满率，%；
t——混凝土缸单缸运动时间，s；
实际混凝土流量通过对两个混凝土缸上的光电限位开关动作时间的采集并进行计算得来的。
3.2 电液比例阀输入电压计算
采用增量式PID控制算法
式中：kp为比例因子；ki为积分因子；kd为微分因子；e（k）为当前控制误差；e（k-1）为上一次控制误差。
程序编写时，采用了不完全微分PID控制算法，使得混凝土流量和添加剂流量的动态特性显著提高，PLC控制器和人机界面均采用CODESYS2.3编程软件。
3.3 添加剂理论流量计算
式中：VBE——添加剂理论流量，dm3/min；
Z——混凝土中水泥含量，kg/m3；
V——混凝土理论流量，m3/h；
BE——添加剂配比量，%；
ρBE——添加剂密度，kg/dm3；
添加剂的实际测量方法有两种：一种是通过安装流量计进行测量来实现；另一种是通过测速编码器采集添加剂电机的转速进行计算得来。流量计测量方便、简单，但是受液体的充满量影响比较大，编码器测速也存在着方案的缺陷，因为电机转速的动态变化同样会带来流量的动态误差，方案中引入速度的修正参数是不能完全将其动态误差消除，但总得来说用测速编码器测速更为稳定程序编程时，同样采用递推滤波算法来确定添加剂的实际流量，有效的抑制现场信号干扰。
4 结语
湿式混凝土喷浆机的混凝土流量控制和添加剂的流量控制直接影响到混凝土粘结层的质量，是控制系统的关键，也是湿式混凝土喷浆机整车性能的重要体现。本文主要是就TTPJ3012A型湿式混凝土喷浆机的混凝土流量和添加剂流量的自动控制方案进行了技术分析。此论文所做研究工作具有重要的实际应用价值，对设计和施工单位具有参考价值。
参考文献：
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