上海市一流本科课程——控制系统仿真与CAD

教育   2024-11-05 21:58   上海  

编者按

 近年来,学校进一步树立课程建设新理念,推进课程改革创新,鼓励开展课程、教材、教师教学能力一体化建设,大力支持专业核心特色课程、信息技术融合课程、绿色低碳港航课程、校企合作课程等。今年,学校共有9门课程被认定为2023年度上海高校市级一流本科课程,我们将陆续为您介绍这些课程。



课程介绍


 《控制系统仿真与CAD》课程由物流工程学院张艳副教授牵头建设,是自动化、测控技术与仪器专业必修的核心课程,也是电气工程及其自动化、电气工程与智能控制(中荷)专业的选修课程,课程覆盖面广。该课程与经典控制理论和现代控制理论相结合,以仿真软件MATLAB语言为基础,讲授控制系统仿真和计算机辅助设计的基本技能,为从事控制系统的分析和设计提供必要的理论和方法基础,培养控制系统仿真和计算机辅助设计的复合型人才。课程采用线上线下混合式教学、双语授课、翻转课堂组织课程教学,课程实践创新训练与思政教育的融入实现了知识传授、能力培养、素质教育一体化的人才培养目标。该课程先后入选上海市教委重点课程、上海市一流本科课程,受到学生们的喜爱。



课程特色


 立足应用型本科高校的办学定位,依据“新工科”人才培养的要求,形成了线上线下混合式教学、科学融入思政元素、科研项目助力教学、打造实践型人才培养模式的课程特色。

 课程团队成员师德师风优良,教学经验丰富,科研水平高。课程负责人张艳副教授主持完成国家自然科学基金资助项目1项和上海市教委科研项目3项,入选全球前2%顶尖科学家终身科学影响力排行榜(1960-2022)。团队成员张琴副教授获首届全国高校教师教学创新大赛全国二等奖、上海市一等奖,首届自动化类专业青年教师讲课(说课)竞赛全国二等奖,2023年度中国机器人大赛优秀指导老师奖一等奖,入选上海市教育系统三八红旗手。团队成员兰莹老师主持完成国家自然科学基金资助项目1项和上海市科委扬帆计划项目1项,获2023年度第十二届上海市大学生机械工程创新大赛优秀指导教师。


课程团队老师,从左至右为张琴、张艳、兰莹



课程创新


 该课程通过线上线下混合式教学、科学融入思政元素、科研项目助力教学、打造实践型人才培养模式,改革课程教学创新模式。

 1开展“学为主体、导为主线、知识传授与能力培养并重”的教学改革,采用“自建在线资源库+翻转课堂”的线上线下混合式教学模式,设计明确的评价标准和要求,细化过程考核方式,充分发挥传统课堂教学与线上教学的优势。


自建在线资源库

 2在课程中有机融入思政元素,在原有课程思政示范项目建设的基础上,深入挖掘课程中知识蕴含的工程哲学思想、大国工匠案例等有效育人元素,将思政教育贯穿于整个课程学习中,实现全过程育人。

 3教学团队老师承担了港航智能控制、物流自动化相关的纵向课题和企业横向项目,聚焦学校港航领域特色,融合教学团队的科研创新成果,进一步优化课程讲授内容,开展科研项目助力教学。

 4. 课程组每年从授课学生中选出一些优秀学生进行重点培养,指导学生申报大学生创新创业计划项目,进一步参加机器人大赛、智能汽车竞赛等学科竞赛,打造实践型人才培养模式。




课程建设计划


 1. 更新和创新课程教学内容:进一步加强与“控制”相关的其他专业课之间的交流与协调,提高学生相关专业课程知识的融会贯通,同时通过教学团队老师的科研项目进课堂,助力教学内容,优化和创新课程讲授内容。

 2. 线上线下深度融合:在原有在线课程建设的基础上,将学生线上自主学习与线下授课有机结合开展翻转课堂、混合式教学,充分发挥传统课堂教学与线上教学的优势,实现两种教学模式的协同互补。

 3. 积极推广,打造混合式“金课”:课程已在智慧树和学堂在线两个平台发布和推广,进一步加大推广力度,打造在线课程与学校课堂教学相融合,适合学校学生特点和满足社会需要的混合式“金课”。


智慧树平台课程主页



学生学习感受

自动化211班 高熔琦



 通过这门课程的学习,我不仅掌握了控制系统建模和仿真的核心原理,还通过MATLAB实践,深入理解了系统设计与调试的关键环节。课程的翻转课堂模式给予了我更多动手操作的机会,使我在实际搭建仿真系统和分析模型参数中理解了控制系统的动态特性。此外,小组交流和展示环节强化了我的表达和团队协作能力。课程所学的控制系统设计方法和理论为我后续科研提供了有效支持,通过仿真优化模型参数,我成功应用知识完成了一个小型自动化控制项目。这门课不仅提升了我的专业素养,也增强了我将理论应用于实践的能力,为未来的控制系统设计奠定了坚实基础。

自动化212班 薛炳丰



 通过这门课程的学习,我不仅掌握了工程计算和仿真工具MATLAB,且通过实际操作提高了我的编程能力和系统分析技能。课程中的双语教学让我对控制系统领域的专业英语术语有了更深入的了解,这极大地提升了我阅读英文技术文档和文献的能力。这些技能不仅让我在理论上有了更深的认识,而且在实践中也取得了显著的成果。我设计的校正装置成功地改善了系统的动态响应和稳定性,我还学会了如何撰写技术报告和文档,这些技能对于我未来的工程实践和学术研究都是极其宝贵的。通过这门课程,我不仅提升了专业技能,还增强了解决复杂工程问题的能力,为我未来的职业生涯打下了坚实的基础。

测控211班 阿布都吾甫尔·吐拉



 这是一门理论与实践紧密结合的课程,在学习控制系统的基本原理的同时,我还掌握了使用MATLAB软件进行系统建模与仿真的技能。通过实际操作,我从最初对MATLAB软件的生疏,逐步熟悉并能独立完成控制系统的设计。这种理论结合实践的方式,使我能够将抽象概念具象化,并通过解决实际问题加深了对控制理论的理解,激发了我对控制系统设计的兴趣。这门课程的知识具有很高的实用性,在现在所学的“自动化仪表与过程控制”课程中也用到了大量这门课程的内容,为我在相关学科以及学科竞赛中取得好成绩提供了有力支持,同时也为我的未来学术和职业发展奠定了坚实的基础。

测控212班 倪治



 在深入学习这门课程的过程中,我不仅掌握了MATLAB编程及Simulink可视化仿真技术,还巧妙融合了控制理论,对模型构建、系统仿真及性能优化等环节有了深刻的理解与实践。在老师的悉心引领下,我将目光聚焦于磁悬浮系统模型并付诸行动,依次进行了运动模型分析、Simulink建模、时频域分析、PID校正等环节,最终在通过各项性能测试后得到了较为稳定且具有一定自我调节能力的磁悬浮系统模型,在此期间我深切感受到了跨学科交融的无限魅力与自主破题的巨大成就感。同时,我将所学积极应用于大学生创新创业项目与学科竞赛,这一过程不仅锤炼了我的创新思维,更大幅提升了解决复杂工程问题的能力。

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 供图 | 张艳

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