智能科学技术专业实践课程内容设计

《智能科学技术专业实践课程内容设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、第19期计算机教育762013年10月10日ComputerEducation实验实训与实践教学中图分类号：G642智能科学技术专业实践课程内容设计1,2许林（1.南开大学计算机与控制工程学院，天津300071；2.天津市智能机器人技术重点实验室天津300071）摘要：针对智能科学技术专业实践课程存在的实验设计较难、教学内容较多、实验设备有限等方面的问题，提出以自动控制原理为理论基础、MATLAB/Simulink为实践工具的实践课程。具体而言，在课程上使用具有MATLAB接口的实验设备进行建模、仿真和实验，缺少实验设备

2、时，可采用MATLAB的S函数进行动画绘制和演示以弥补硬件的不足。经过实际教学检验，这样的课程内容设计能够实现理论与实践相结合的教学方法，培养学生科研实践能力和综合知识运用能力。关键词：专业实践课程；自动控制原理；MATLAB；Simulink0引言系结构可从纵向和横向两个角度来分析。从纵向看，课程可以分为基础理论教学和应用理论教专业实践课程是高校工程类学科中理论与实学，反映的是专业的深度；从横向看，课程可分践结合、多种知识融合的重要环节，它包含较多成各个类别学科，如控制类、电子类、机械类的动手实践内容，内容设计和教学方

3、法与偏重于等，反映专业的广度。根据教学进度安排，本科理论教学的专业理论课程大不相同。如果实践课一年级为高等数学、大学物理、电路基础等公共程的内容设计得丰富新颖，能够激发学生的学习基础课，二年级为自动控制原理、智能技术、微兴趣，促进学生深入理解专业理论，加强对多种分方程与复变函数等专业基础课，三年级为现代专业课程的融会贯通。南开大学智能科学与技术控制论、机械工程基础、智能工程、电机与拖[1]专业是以自动化专业为基础建立起来的，在专动、电子电路设计与仿真等专业必修课和专业选业课程的设计上提出要面向前沿高新技术、注重[4]修课

4、。[2]交叉学科、扩宽知识覆盖面。因此，提出了以专业实践课程通常安排在三年级下学期，这自动控制原理为基础、以MATLAB/Simulink为时学生已经掌握了自动控制原理这类专业基础知工具、以磁悬浮实验系统和三自由度直升机实验识，开始学习现代控制论等更加深入的控制理系统为实践对象的专业实践课程，开展了原理分论，已经具备了一定理论基础，同时，动手能力[3]析、理论建模、仿真、实验等一系列教学内容，经过了一、二年级各种课程的训练，也有了较大很好地锻炼了学生的理论与实践相结合的能力、提高。此时进行专业实践课程正好是理论联系实动手

5、能力、分析问题的能力，受到学生的欢迎，践的关键环节。取得了很好的教学效果。南开大学进行教学改革，从2013年开始实施夏季小学期，尝试将专业实践课程安排在夏1专业实践课程的开设时机季小学期的4周时间里集中进行。经过一个小学一般而言，高校工程类学科专业课程的体期的教学，发现效果不够理想，初步分析有两基金项目：国家自然科学基金项目（61174019）；机器人技术与系统国家重点实验室开放基金（SKLRS-2012-ZD-01）。作者简介：许林，男，副教授，研究方向为智能机器人、无线传感器网络、微机电系统，xul@robot.na

6、nkai.edu.cn。实验实训与实践教学实验实训与实践教学第19期7777方面原因：一是理论与实践的结合是较缓慢的支持各种控制系统仿真，是自动控制领域首选过程，短期的、集中式的、大量的实验练习不的仿真软件。利于学生深入理解理论知识并将其用于指导实2.2PID控制仿真和实验验；二是课程工作量较大，课上进行实验，课后书写实验报告，所有工作集中在小学期内完固高科技公司生产的自动控制类教学设备中成，学生负担较大。因此实践课程的课时安排应提供了MATLAB接口，可以方便地在MATLAB/按照循序渐进的原则，分散在一个正常学期里S

7、imulink环境中搭建控制系统。在智能专业实践进行比较合适。课程中，我们使用了磁悬浮实验设备和三自由度直升机实验设备，二者操作步骤类似。下面仅以2专业实践课程的内容设置磁悬浮设备为例介绍仿真和实验过程。[5]磁悬浮实验设备原理较简单，如图1（a）南开大学智能专业以自动化专业为基础。自所示，由电磁铁、控制对象（即铁球）、LED光动控制原理是智能专业的一门重要基础理论课源和传感器构成，其中LED光源和传感器用来程，也是一门难度较大的课程。在专业实践课程检测铁球与电磁铁之间的距离。图1（b）中给出的内容设置上，要突出与自动控

8、制原理的关联，了物理原理，当铁球受到的电磁力与其重力相等要求利用自动控制原理的理论知识进行实验。同时，铁球就可以悬浮在空中。电磁力F与电磁铁时，实验的难度应该适中，实验内容应尽量集中线圈上的电压U以及磁铁与铁球之间的距离x有在控制理论上，有效利用时间。因此专业实践课关。系统中涉及的动力学原理方程如下：程使用了固高科技