職稱申報(bào)中自動(dòng)控制課程遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)內(nèi)容分享！
一、引言
自動(dòng)控制課程是大多數(shù)工科大學(xué)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課，自動(dòng)控制技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域。一個(gè)優(yōu)秀的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員必須具備廣博的知識(shí)和精湛的技能，必須能夠把這些知識(shí)靈活地運(yùn)用到實(shí)際工作當(dāng)中。作為自動(dòng)控制課程的教學(xué)人員，既要交給學(xué)生深厚的理論知識(shí)，又要培養(yǎng)學(xué)生的工程能力、理論知識(shí)以及一些與數(shù)學(xué)有關(guān)的技能，可以利用傳統(tǒng)的課堂教學(xué)方式，較好的教給學(xué)生。然而，工程能力的培養(yǎng)則是課堂教學(xué)所不能達(dá)到的[1]。以往的工程設(shè)計(jì)人員，是通過長期的實(shí)際工作的磨練來逐步提高自己的工程能力的。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，為實(shí)施素質(zhì)教育、培養(yǎng)學(xué)員的創(chuàng)新能力，提供了一條新的途徑。應(yīng)用計(jì)算機(jī)能夠設(shè)計(jì)出非常好的人機(jī)交互式教學(xué)軟件，以其形象的圖形界面和高度的交互性培養(yǎng)學(xué)員對(duì)工程問題的直覺和敏銳的洞察力。應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將先進(jìn)的教學(xué)、實(shí)驗(yàn)軟件移植到網(wǎng)上，以達(dá)到遠(yuǎn)程教學(xué)、遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)的目的，改傳統(tǒng)的“定時(shí)定點(diǎn)”的教學(xué)方式為“隨時(shí)隨地”的教學(xué)方式，培養(yǎng)學(xué)員的自學(xué)與創(chuàng)新能力，達(dá)到課堂教學(xué)所達(dá)不到的教學(xué)效果。本文將自動(dòng)控制課程的人機(jī)交互式教學(xué)軟件與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行了有機(jī)的結(jié)合，對(duì)自動(dòng)控制課程交互式遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行了初步研究。
二、組成及原理
2.1硬件
自動(dòng)控制課程遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)的原理框圖如圖1所示。該系統(tǒng)由服務(wù)器、教員工作站、實(shí)驗(yàn)室工作站、小功率隨動(dòng)系統(tǒng)、教室工作站、學(xué)員工作站等組成。
每一個(gè)可以上網(wǎng)的終端都可訪問本系統(tǒng)。教學(xué)服務(wù)器作為本系統(tǒng)同外部窗口，所有的信息均在此發(fā)布。虛線以下部分為教學(xué)樓內(nèi)各工作站。教員工作站分布在各個(gè)辦公室，供教員寫教案、改作業(yè)、答疑等；教室配置一臺(tái)無盤工作站、投影儀和大屏幕，上課時(shí)用來調(diào)用服務(wù)器上的電子教案；實(shí)驗(yàn)室配置一臺(tái)實(shí)驗(yàn)工作站、小功率隨動(dòng)系統(tǒng)及小攝像頭，完成遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)；建立一個(gè)學(xué)員工作站房，供學(xué)員自習(xí)、考試。
2.2軟件
為了能夠更好地配合課堂教學(xué)，本系統(tǒng)嚴(yán)格按照自動(dòng)控制課程教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)來組織內(nèi)容。軟件部分包括遠(yuǎn)程授課、遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)、網(wǎng)上答疑以及討論、網(wǎng)上練習(xí)及試題庫、電子教案、網(wǎng)上考試系統(tǒng)和網(wǎng)上教學(xué)評(píng)估等七個(gè)子系統(tǒng)等，與相應(yīng)的硬件相配合，形成一個(gè)完備的多媒體網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)。
自動(dòng)控制課程遠(yuǎn)程授課子系統(tǒng)用于自動(dòng)控制課程的遠(yuǎn)程教學(xué)，同時(shí)也為部隊(duì)的繼續(xù)教育提供服務(wù)；遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)子系統(tǒng)用于通過網(wǎng)絡(luò)向?qū)W員提供實(shí)驗(yàn)；網(wǎng)上答疑和討論子系統(tǒng)用于教員通過網(wǎng)絡(luò)對(duì)學(xué)員學(xué)習(xí)過程中所遇到的問題進(jìn)行答疑，也可用于與學(xué)員進(jìn)行網(wǎng)上交互式討論教學(xué)；網(wǎng)上練習(xí)及習(xí)題庫子系統(tǒng)用于向?qū)W員提供全面新穎的練習(xí)題，供學(xué)生自我測(cè)試對(duì)所學(xué)知識(shí)加深理解；電子教案子系統(tǒng)供教員開發(fā)電子教案，制作各類圖表、曲線、演示稿等。網(wǎng)上考試子系統(tǒng)用于對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)情況進(jìn)行檢測(cè)，系統(tǒng)根據(jù)難度系數(shù)隨機(jī)組成試題，尤其適用于遠(yuǎn)程的函授，和小范圍的補(bǔ)考，對(duì)于大面積的考試也可以利用該系統(tǒng)出題；教學(xué)評(píng)估子系統(tǒng)，用于對(duì)教學(xué)情況進(jìn)行評(píng)估與分析。 限于篇幅，本文著重介紹院承授課及遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)子系統(tǒng)。
三、遠(yuǎn)程授課系統(tǒng)
該系統(tǒng)是一個(gè)具有良好交互性的多媒體教學(xué)軟件。不同的學(xué)生可以根據(jù)自己的具體情況來使用該系統(tǒng)。比如在學(xué)習(xí)繪制根軌跡的法則時(shí)，甲學(xué)生要了解某一條法則的證明，它就可以通過單擊窗口的選擇證明按鈕調(diào)出證明過程。乙學(xué)生需要做一道例題加深一下理解，也可以單擊窗口的例題按鈕調(diào)出一道相關(guān)例題。該系統(tǒng)可以充分利用現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)軟硬件功能，更形象、更直觀地把抽象的知識(shí)傳授給學(xué)生。
四、遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)子系統(tǒng)
該子系統(tǒng)用于自動(dòng)控制課程的遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)，旨在幫助學(xué)生理解教學(xué)難點(diǎn)，掌握教學(xué)重點(diǎn)并提高學(xué)生的實(shí)際工程能力。數(shù)字仿真由一套完整的實(shí)驗(yàn)軟件構(gòu)成。遠(yuǎn)端用戶，可以通過現(xiàn)有校園網(wǎng)訪問本系統(tǒng)，下載并運(yùn)行自己所需要的專題實(shí)驗(yàn)。數(shù)字仿真實(shí)驗(yàn)，涵蓋了整個(gè)自動(dòng)控制課程的實(shí)驗(yàn)。如時(shí)域法中的二階系統(tǒng)仿真、高階系統(tǒng)仿真；根軌跡法中的根軌跡繪制；頻域法中的頻率特性；系統(tǒng)校正；相軌跡繪制等。另外，該子系統(tǒng)還提供了部分實(shí)物，給學(xué)生提供了實(shí)際的設(shè)計(jì)、分析和綜合自動(dòng)控制系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。由實(shí)驗(yàn)室工作站(實(shí)驗(yàn)臺(tái))和數(shù)控小功率隨動(dòng)系統(tǒng)組成，其原理框圖如圖5所示。學(xué)生可以對(duì)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、研究并選擇合適的校正裝置；從原理上研究各種控制理論的應(yīng)用。包括：最優(yōu)控制、自適應(yīng)控制、變結(jié)構(gòu)控制和智能控制。具體辦法為：實(shí)驗(yàn)者在遠(yuǎn)程終端上通過網(wǎng)絡(luò)將控制器參數(shù)發(fā)給本系統(tǒng)服務(wù)器，由服務(wù)器通知實(shí)驗(yàn)平臺(tái)準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)，并將參數(shù)傳給實(shí)驗(yàn)臺(tái)，由實(shí)驗(yàn)臺(tái)控制小功率隨動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。應(yīng)用攝像頭可以拍攝實(shí)驗(yàn)過程并發(fā)給遠(yuǎn)端用戶。數(shù)據(jù)采集接口將按要求采集實(shí)驗(yàn)結(jié)果經(jīng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)處理后發(fā)回遠(yuǎn)程用戶，以便對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。
五、結(jié)論
隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，“多媒體通訊網(wǎng)”必將成為下世紀(jì)的重要教學(xué)工具。把高科技的工具——計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)用于自動(dòng)控制課程的教學(xué)中，充分利用網(wǎng)絡(luò)傳遞信息的能力，實(shí)行遠(yuǎn)程教學(xué)，打破以往的“定時(shí)、定點(diǎn)、定量”教學(xué)的局限，把學(xué)習(xí)的“時(shí)間、空間、深度、廣度”最大限度的延伸，以達(dá)到對(duì)課堂教學(xué)的有益補(bǔ)充，是教育發(fā)展的必然趨勢(shì)。本文所介紹的，自動(dòng)控制課程遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)所體現(xiàn)的教學(xué)方式，僅僅是一種初步的嘗試，希望這種嘗試能起到拋磚引玉的作用。
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