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關(guān)鍵詞:工程項目管理 科學化
為了發(fā)展工程項目管理適應(yīng)國際國內(nèi)建筑市場更加激烈的競爭環(huán)境,把我國的建筑市場培育發(fā)展得更加完善,使市場機制能夠有效發(fā)揮它應(yīng)有的作用,工程項目管理必須科學化。
一、工程項目管理科學化的方向應(yīng)注意以下六個方面
1、工程項目管理規(guī)范化
規(guī)范化的目的是在總結(jié)成功經(jīng)驗的基礎(chǔ)上做到統(tǒng)一方向,促進發(fā)展,規(guī)范化以后,可以形成合力,實施科學管理,強化管理績效.從2000年2月1日起開始實施的新的《工程網(wǎng)絡(luò)計劃技術(shù)規(guī)程》也是服務(wù)于工程項目管理的。《建筑法》、《建設(shè)工程質(zhì)量管理條例》及《建設(shè)工程施工合同〔示范文本)》等,都是工程項目管理規(guī)范性的文件。我們開展工程項目管理,必須嚴格按法規(guī)、規(guī)程、規(guī)范和標準辦事。
2、在思想上要有創(chuàng)斷觀念
創(chuàng)新觀念就是敢于創(chuàng)造、敢于改革、敢于做外國人沒有做到的事。我國對“施工項目管理”的研究和發(fā)展是超過外國人的,我國制定的《工程網(wǎng)絡(luò)計劃技術(shù)規(guī)程》是外國沒有的,只有具備創(chuàng)新觀念,才能把我國的工程項目管理發(fā)展為國際領(lǐng)先水平,而不是總跟在發(fā)達國家的后面跑。
3、堅持使用科學的工程項目管理方法最主要的方法應(yīng)該是“目標管理方法即"MBO”方法。
它的精髓是“以目標指導(dǎo)行動:即工程項目管理以實現(xiàn)目標:為宗旨而開展科學化、程序化、制度化、責任明確化的活動。目標管理方法要求進行“目標控制,即控制投資《成本)、進度、質(zhì)量安全四大目標??刂仆顿Y(成本)目標的最有效的方法就是核算方法.各建設(shè)行為主體都應(yīng)有自己的投資控制目標.建設(shè)項目總投資控制總目標由項目法人以已被批準的可節(jié)性研究報告
投資估算為最高限額進行控制??刂七M度目標的最有效方法是“工程網(wǎng)絡(luò)計劃”方法??刂瀑|(zhì)量目標的最有效方法就是“全面質(zhì)盤管理((TQC)方法“它的本質(zhì)是“三全”一多帳,即“全員、全企業(yè)和全過程的管理”、“管理方法多樣化:ISO質(zhì)量體系標準是全面質(zhì)管理的基礎(chǔ)工作之一,不是控制方法,控制安全目標的最有效方法就是落實安全生產(chǎn)貴任制,明確管理人員的安全職責,安全生產(chǎn)管理費用??顚S?,監(jiān)理在建設(shè)工程中安全的監(jiān)督管理.投資(成本),質(zhì)量進度和安全四大目標的關(guān)系是矛盾的,也是統(tǒng)一的每個工程項目的四大目標之間都有最佳結(jié)合點,不可能四者都優(yōu),更不能偏廢某個目標而片面強調(diào)另一個目標,應(yīng)做到綜合優(yōu)化,以滿意為原則.
4、工程項目管理手段必須實現(xiàn)計算機化或信息化
這是因為,現(xiàn)代化的工程項目管理是一個大的系統(tǒng),各系統(tǒng)之間具有強關(guān)聯(lián)性,管理業(yè)務(wù)又十分復(fù)雜,有大量的數(shù)據(jù)計算,有各種復(fù)雜關(guān)系的處理,需要便用和存儲大量信息,沒有先進的信息處理手段是難以實現(xiàn)科學、高效管理的。工程項目管理使用TQc方法、網(wǎng)絡(luò)計劃方法和核算方法,要運用計算機就要進行兩項建設(shè):一是計算機硬件和軟件的建設(shè)(以軟件建設(shè)為重),二是人的文化索質(zhì)建設(shè)。兩者缺一不可,必須集中力量,大力開發(fā)工程項目管理系統(tǒng)軟件作到資源共享、操作簡便速度快,可優(yōu)化、效果好.現(xiàn)在兩項建設(shè)的差距都很大,遠不能適應(yīng)知識經(jīng)濟時代工程項目管理科學化的要求。真正用好網(wǎng)絡(luò)計劃,必須實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)計劃應(yīng)用的全過程計算機化,且有待于企業(yè)整休管理素質(zhì)的知識化,工程項目管理是高科技應(yīng)用的廣泛領(lǐng)城。
5、施工企業(yè)項目管理要抓兩個重點
項目經(jīng)理責任制和項目成本核算制。項目經(jīng)理責任制的核心是擺正項目經(jīng)理與企業(yè)的關(guān)系,項目經(jīng)理是企業(yè)法定代表人派到項目中的代表人,兩者是上下級關(guān)系,不能是合同關(guān)系,也不宜搞承包:項目經(jīng)理應(yīng)是一次性的,不搞永久性的。項目經(jīng)理部是企業(yè)派出的管理班子,把項目經(jīng)理部作為成本管理的中心而不要搞成營利中心。
6、工程項目管理科學化
必須與建筑市場運行的正?;嘟Y(jié)合建筑市場運行的正常化為工程項目管理提供外部環(huán)境,其所涉及的因素是多方面的,但最重要的還是做到法制完善、管理得力,工程項目管理的主體是建設(shè)單位和施工單位的行為不正常,我們期望項目管理科學化為運轉(zhuǎn)正常的建筑市場環(huán)境作保證,大力培育、發(fā)展和完善我國的建筑市場,把工
程項目管理和建筑市場結(jié)合起來,把工程建設(shè)推向知識經(jīng)濟新時代。應(yīng)當做好以下工作:審查施工單位施工進度計劃,確認可行性并滿足項目控制性進度計劃要求搞好土建與安裝的配合.征編制進度計劃時要請安裝人員一起參加;根據(jù)進度計劃配置人數(shù),機械設(shè)備和周轉(zhuǎn)材料.使投入的人力、設(shè)備、周轉(zhuǎn)材料確保工程進度,為了使工程按合同要求進行,建設(shè)單位一定要嚴格執(zhí)行合同。按合同要求及時支付工程進度款,以確保工程進度,提高勞動效率,提高上效可以在不增加成本前提下,加快工程進度;開好進度協(xié)調(diào)會議,及時協(xié)調(diào)各方關(guān)系,使工程施工順利進行。
二、工程造價控制
工程造價控制就是在項目成本的形成過程中,對生產(chǎn)經(jīng)營所消耗的人力資源、物質(zhì)資源和費用開支進行指導(dǎo),監(jiān)督、調(diào)節(jié)和限制,把各項生產(chǎn)費用控制在計劃成本范圍之內(nèi)、具體從以下幾個方面加以管理企業(yè)內(nèi)部要制定勞動定額.根據(jù)工程量套用公司內(nèi)部勞動定額,計算出人工總量??刂坪萌斯た偭浚湍芸刂迫斯べM用,從而達到控制工程成本。為把人工費用嚴格控制在計劃范圍內(nèi),定額外負擔成本計劃,使用計劃并嚴格執(zhí)行,勞資部門負責審批人工費結(jié)算單。
1、材料費控制管理
應(yīng)控制材料用量,加強材料管理。嚴格用料制度,對施工現(xiàn)場耗用較大的輔材實行包工。為把材料費的使用嚴格控制在計劃范圍內(nèi),材料員負責編制工程用料和施工用料計劃并嚴格執(zhí)行,成本人員負責庫存材料的收,發(fā)、存的細則核算。
2、機械使用費控制管理
機械設(shè)備員負責編制機械使用計劃并嚴格執(zhí)行,對一些機械設(shè)備和周轉(zhuǎn)材料實行租賃制,可以提高機械設(shè)備和局轉(zhuǎn)材料的利用率,既加快施工工期,又減少費用。
3、其它直接費控制管理
施工員負責結(jié)合降低成本計劃編制其它直接費用使用計劃并監(jiān)督執(zhí)行。制定先進的、經(jīng)濟合理的施工方案。施工過程中努力尋找各種降低成本,提高上效的新工藝、新技術(shù)、新材料。嚴把質(zhì)量關(guān),減少返工浪費,減少因場地狹小等特殊情況而發(fā)生的材料二次搬運費。
4、間接費用控制管理
控制間接費.主要是精簡管理機構(gòu),減少管理層次、節(jié)約施工管理費。成本人員根據(jù)項目計劃成本分析資料和降低成本計劃編制間接費便用計劃建立嚴格的財務(wù)管理制度,各項支出均按財務(wù)規(guī)定支出,嚴格堅持目“付款憑證”制度。
關(guān)鍵詞:建設(shè)工程;施工進度管理;因素;策略
Abstract: at present, with the rapid development of our country construction enterprise and the competition, the importance of the construction schedule management increasingly prominent, and the particularity and complexity of construction determines the construction schedule management is an extremely complicated engineering. In order to achieve the management of the engineering construction progress, we must carefully analyze all the factors that influence the construction progress, must take effective measures to solve these problems, ensure to achieve the goals of construction project schedule control. This article mainly analyzes the influence engineering construction progress management of several factors, on the basis of this puts forward the concrete strategies to strengthen the management of engineering construction progress.
Key words: construction project; Construction schedule management; Factors; strategy
中圖分類號:T-01 文獻標識碼:A
一、影響建設(shè)工程項目施工進度管理的幾大因素
(一)設(shè)計環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題導(dǎo)致設(shè)計變更,造成建設(shè)工程施工進度控制的困擾。在工程建設(shè)中設(shè)計變更是一個關(guān)鍵影響因素,一旦出現(xiàn)設(shè)計變更,在建工程將面臨停建,工程工期將無法保證,會耗時耗力,影響施工進度。設(shè)計變更的出現(xiàn)多是由于設(shè)計單位在設(shè)計中對問題的考慮不足,施工圖紙的設(shè)計存在缺陷,沒有認真做好工程的設(shè)計工作。主要表現(xiàn)在設(shè)計單位資質(zhì)較淺、設(shè)計能力欠缺,不能保證設(shè)計質(zhì)量。同時,設(shè)計單位在施工圖紙設(shè)計好后沒有進行認真地圖紙會審工作,沒有做到“有問必究”,對施工圖紙的審核不嚴格導(dǎo)致施工圖紙潛在問題被忽略,在實際施工中出現(xiàn)問題也就再所難免。
(二)設(shè)備供應(yīng)和設(shè)備管理出現(xiàn)問題影響了施工進度控制。首先,建設(shè)工程所用到的設(shè)備有的需要現(xiàn)場訂貨,但是有的設(shè)備生產(chǎn)廠家或受生產(chǎn)能力的制約無力生產(chǎn)該設(shè)備,或者生產(chǎn)時間過長,不能滿足建設(shè)工程設(shè)備的使用需求,不能按時給建設(shè)工程提供設(shè)備。或者由于設(shè)備過大超重等問題,在路上的運輸時間較長,這些都會影響設(shè)備的正常使用,給建設(shè)工程的施工進度造成直接的影響。其次,工程所用設(shè)備的管理問題工程建設(shè)項目中因為施工環(huán)節(jié)多、工序復(fù)雜,往往會忽略對設(shè)備的管理,導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)質(zhì)量問題。比如運輸或者二次搬運不當、設(shè)備保養(yǎng)缺失造成的設(shè)備損壞問題,現(xiàn)場設(shè)備監(jiān)管不到位造成的設(shè)備丟失問題等。這同樣會給施工進度造成不良的影響。
(三)施工單位“不給力”造成施工進度問題。首先,建設(shè)工程中部分施工單位管理水平較低,施工經(jīng)驗欠缺,不論是施工組織計劃還是施工進度計劃的制定都不合理,很難保證施工進度的優(yōu)化。同時,施工單位在施工中不嚴格地按照施工方案進行施工,導(dǎo)致施工工序的混亂等,都會影響施工計劃,耽誤工程進度。其次,人的因素也是影響施工進度管理的突出因素。在建設(shè)工程施工中,一些施工人員施工水平有限,在施工中不按要求和技術(shù)規(guī)范施工,引發(fā)工程質(zhì)量不合格問題,常會造成工程返工現(xiàn)象的出現(xiàn),影響了施工進度計劃的落實。
二、科學控制工程施工進度的具體途徑
(一)制定科學合理的施工進度控制計劃和控制目標,打好施工進度控制的基礎(chǔ)。施工進度控制并不是無章可循的,必須嚴格按照要求制定施工進度計劃。施工進度控制計劃和目標的制定要堅持以下幾個立足點:首先,施工進度控制計劃必須以合同為本,要按照合同上施工工期的要求制定匹配的進度控制計劃。合同是約束,脫離合同制定的施工進度計劃是不合理的,也是不被認同的。其次,施工進度計劃的制定必須充分考慮工程的施工安全和工程的質(zhì)量。要避免把施工安全和施工質(zhì)量拋之腦后制定超前施工計劃的行為,必須在保證工程質(zhì)量的前提下制定科學合理的進度控制計劃。再次,施工進度控制計劃的制定要充分考慮施工所需的資金、施工所需人員、施工設(shè)備材料、施工場地要求等等,要把這些因素納入進度控制計劃的考量中。
(二)制定科學的施工方案。施工方案在整個工程施工中占據(jù)著舉足輕重的地位,科學合理的施工方案可以為施工的順利進行提供保障。因此,必須要對工程的施工方案進行反復(fù)地研究,要對施工方案中涉及到的數(shù)據(jù)、資料等進行反復(fù)計算和驗證,要保證方案的最優(yōu)化。首先,對于工程中所要使用的一些大型機械的選擇,包括租借和購買等,要以施工進度要求為準,要確保機械設(shè)備的正常使用,要充分考慮機械設(shè)備使用所需的場地條件等,減少設(shè)備的試運時間,讓設(shè)備更好地滿足施工需求。其次,施工方案要以加快施工進度為目標,要采取科學合理地措施,在保證工程質(zhì)量的基礎(chǔ)上提高施工效率,縮減施工周期。施工方案還要充分考慮外部因素的影響,要根據(jù)具體的情況作出適時地調(diào)整,實現(xiàn)施工方案的優(yōu)化執(zhí)行。
(三)實行施工進度目標細化管理。由于工程周期長,我們可以把工程總的進度控制目標分成一個個細化的小目標,這樣便于及時掌握施工進度,反饋進度信息。比如,施工單位可以根據(jù)施工情況將進度總目標分解成月進度管理目標,并把進度控制責任細化到施工各個部門。這樣可以便于每個月對施工進度控制管理情況進行匯總,可以明確施工進度管理中各個部門的責任,同時,還能調(diào)動各部門參與進度計劃控制的積極性??梢员WC總的施工進度計劃的實施。
結(jié)語:綜上所述,當前,工程行業(yè)的競爭愈演愈烈,要想在競爭中處于領(lǐng)先地位,必須極大對建設(shè)工程施工進度的管理。這樣既有助于保證各部門之間的協(xié)調(diào)工作,保證建筑工程質(zhì)量,同時有助于工程項目經(jīng)濟效益的實現(xiàn)。
參考文獻:
關(guān)鍵詞:水污染控制工程;教學方法;教學質(zhì)量
中圖分類號:G712 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2013)48-0175-02
水污染控制工程是我院環(huán)境監(jiān)測與治理技術(shù)專業(yè)的一門專業(yè)核心課,實踐性強、工程應(yīng)用性強。通過本課程的學習并配合相應(yīng)的實踐環(huán)節(jié),使學生系統(tǒng)地了解和掌握各種污水處理的基本理論、原理和方法,可以培養(yǎng)學生的專業(yè)素質(zhì)和專業(yè)綜合應(yīng)用能力,使學生能主動地進行一般水污染控制工程的規(guī)劃、設(shè)計和運行管理,具有運用水污染控制理論知識解決實際污水處理問題的能力。水污染控制工程涉及多方面的知識,要在規(guī)定的學時內(nèi)完成該課程的基本教學內(nèi)容,必須改革教學方法,提高課堂教學效果。因此,在教學過程中要認真分析教材,依據(jù)教學大綱,結(jié)合學生的實際情況,積極探索該課程的教學方式方法,采用多媒體輔助教學和講授法,結(jié)合任務(wù)驅(qū)動教學法、比較教學法等多種教學方法,通過激發(fā)學生的學習興趣,培養(yǎng)學生的思維能力,有利于掌握所學知識,從而達到提高教學質(zhì)量的目的。
一、講授法
講授法是指教師通過口頭語言向?qū)W生描繪情境、敘述事實、解釋概念、論證原理和闡明規(guī)律的教學方法。它是其他教學方法的基礎(chǔ),是教師使用最早的、應(yīng)用最廣泛的教學方法,可以用來傳授新知識,也可用來鞏固舊知識。講授法具有通俗性和直接性,可以簡潔高效地將知識傳授給學生。能在短時間里給學生傳授大量的、系統(tǒng)的科學文化知識;可以幫助學生全面、深刻、準確的掌握教材。在運用講授法的過程中,教師通過語言將一種理論、觀點以講解的方式傳授給學生,中間會加入教師理論成果的積累,可以說教師傳授給學生的都是精華的東西。在具體講授過程中,可以先引入實例來激發(fā)學生的學習興趣,提高學生學習的積極性,讓學生主動參與到課堂教學中,從而提高教學質(zhì)量。講授法雖然是最傳統(tǒng)的理論教學方法,但它卻是單位時間里系統(tǒng)傳授新理論、新觀點的最快、最可行、最經(jīng)濟、較有效的一種教學方法,也是課程教學實施過程中不可缺少的方法。
二、演示法
隨著自然科學和現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展,演示手段和種類日益繁多。使用先進的多媒體教學手段,制作教學課件,并與常規(guī)教學黑板有機結(jié)合起來,實現(xiàn)教學手段和教學效果的最優(yōu)化。還可以通過圖片、照片、圖畫、圖表說明一些設(shè)備、構(gòu)筑物的內(nèi)部結(jié)構(gòu)等,通過動畫、FLASH等對于一些抽象的污水處理構(gòu)筑物的運行過程進行演示。如在格柵的講解過程中,發(fā)現(xiàn)學生難以理解這種抽象的設(shè)備,可以結(jié)合圖片講解它的分類,還可以通過一個移動伸縮臂式格柵除污機的動畫來演示這種機械格柵的操作過程,可以激發(fā)學生的學習興趣,使其更好地理解和掌握所學知識。
三、任務(wù)驅(qū)動教學法
任務(wù)驅(qū)動教學法最基本的特點就是“以任務(wù)為主線、教師為主導(dǎo)、學生為主體”,改變了以往“教師講,學生聽”的傳統(tǒng)教學方式,設(shè)置相關(guān)任務(wù),讓學生主動參與教學過程,培養(yǎng)學生的分析問題、解決問題及與他人協(xié)作的能力。本課程分為十個學習項目,每個學習項目都設(shè)計了若干個與典型工作任務(wù)結(jié)合的學習任務(wù),在教師和校外專家的指導(dǎo)下,通過完成一個個的任務(wù)來實現(xiàn)教學目標。教師將任務(wù)、問題布置給學生,學生帶著任務(wù)問題深入到課程中去,通過學習、實施、實踐體驗等環(huán)節(jié),完成任務(wù),有利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力和分析問題、解決問題的能力。
四、比較教學法
老師通過將一些相互聯(lián)系又相互區(qū)別的知識點進行合理編排和組織教學內(nèi)容,引導(dǎo)學生通過比較、類比、比對等積極的比較思維,重在分析總結(jié)出知識點之間的異同,引起學生的注意,提高其積極性,很好地完成教學過程。如講授活性污泥法的發(fā)展和運行方式,各種方式都是利用好氧微生物在好氧條件下降解有機物的原理,而隨著人們對活性污泥系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能的深入研究,使活性污泥工藝得到了發(fā)展,主講教師在講述過程中,精講活性污泥法的基本原理和基本流程之后,從供氧和需氧是否矛盾、曝氣位置、污泥負荷的高低等方面進行比較教學,讓學生清晰地掌握各種運行方式的異同和活性污泥法的發(fā)展歷程。
五、互動式案例教學法
傳統(tǒng)的案例教學法是以案例為載體,在教師的指導(dǎo)下,根據(jù)教學大綱和教學目標的要求,以案例引導(dǎo)教學活動,組織學生進行學習、討論和探究的一種教學方法。但是,傳統(tǒng)的案例教學法也是“填鴨式”的教學,難以真正激發(fā)學生的學習興趣?;邮桨咐虒W法是以學生為課堂的主體,以案例作為課堂討論的基礎(chǔ)的一種教學方法。在授課過程中,要求教師認真準備有代表性的案例。為了提高課程授課效果,教師可以引導(dǎo)學生主動思考,課前提供給學生教學案例,不要直接告訴學生答案或結(jié)論,讓學生自己主動查閱相關(guān)資料,然后進行課堂分組討論,再作討論總結(jié)發(fā)言,完成教學過程。
六、模擬教學法
模擬教學法是一種新型的教學方法,是指在教師的指導(dǎo)下,學生模擬扮演某一角色進行職業(yè)技能操作訓(xùn)練。針對本課程實踐性、實用性強的特點,以行業(yè)、企業(yè)的需求為前提,以學生職業(yè)技能培養(yǎng)和職業(yè)素養(yǎng)成為主線,在教學內(nèi)容上從培養(yǎng)技能型專業(yè)人才為出發(fā),以滿足崗位職業(yè)技能需求為目標,以仿真系統(tǒng)模擬真實的工作過程設(shè)計教學過程。污水處理廠運行操作是學生就業(yè)的主要崗位之一,學生去企業(yè)實習階段不能對實際設(shè)備進行操作,為培養(yǎng)學習的操作技能,充分發(fā)揮仿真實訓(xùn)的優(yōu)勢,積極運用仿真教學。在仿真機上進行邊講解邊演示、學生邊學邊練,對污水處理廠各構(gòu)筑物、設(shè)備及其輔助設(shè)備進行運行操作、故障模擬與處理,獲得污水處理廠運行操作的知識與技能。仿真實訓(xùn)室軟件與現(xiàn)場運行操作軟件相似,具有真實的現(xiàn)場氛圍,仿真機上的實際操作激發(fā)了學生的學習興趣,調(diào)動了學生學習的積極性,同時仿真教學提供了多次重復(fù)訓(xùn)練的機會,并能進行過程評價。在水污染控制工程的課程教學過程中,通過仿真模擬將理論和實踐相結(jié)合,可以增強教學的互動性,促進教學相長。
水污染控制工程是環(huán)境監(jiān)測與治理技術(shù)專業(yè)的主干課程之一,是培養(yǎng)學生職業(yè)能力的核心課程,在教學實施過程中,提倡以學生為主體,以教師為主導(dǎo),充分調(diào)動學生的學習積極性和主動性。通過不斷更新教學方法,提高了學生分析問題、解決問題的能力,為學生的畢業(yè)、就業(yè)及以后發(fā)展奠定了良好基礎(chǔ)。
參考文獻:
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[關(guān)鍵詞]能源與動力工程 自動控制 實踐教學 探討
[中圖分類號] G423 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437(2015)12-0157-02
2012年教育部新版高校本科專業(yè)目錄中將“熱能與動力工程”調(diào)整為“能源與動力工程”。“能源與動力工程”致力于傳統(tǒng)能源的利用及新能源的開發(fā),以及如何更高效地利用能源?!澳茉磁c動力工程”專業(yè)主要培養(yǎng)在能源轉(zhuǎn)換與利用和熱力環(huán)境保護領(lǐng)域具有扎實的理論基礎(chǔ),較強的實踐、適應(yīng)和創(chuàng)新能力,較高的道德素質(zhì)和文化素質(zhì)的高級人才,以滿足社會對該能源動力學科領(lǐng)域的科研、設(shè)計、教學、工程技術(shù)、經(jīng)營管理等各方面的人才需求?!澳茉磁c動力工程”專業(yè)的學生應(yīng)具備寬廣的自然科學、人文和社會科學知識,熱學、力學、電學、機械、自動控制、系統(tǒng)工程等寬厚理論基礎(chǔ),以及熱能動力工程專業(yè)知識和實踐能力,并掌握計算機應(yīng)用與自動控制技術(shù)方面的知識。
“能源與動力工程”專業(yè)中無論是傳統(tǒng)專業(yè)方向(如水利水電動力工程方向)還是新興專業(yè)方向(如新能源開發(fā)和研究方向),都對自動控制技術(shù)和實踐能力要求頗高。因此,如何針對“能源與動力工程”專業(yè)特點改革自動控制類實踐課程的教學方法、教學內(nèi)容和教學模式,對學生掌握自動控制技術(shù)基本理論和提高學生專業(yè)實踐能力具有重要的指導(dǎo)意義,并能達到一舉兩得、融會貫通的教學效果。
在辦學過程中,多家就業(yè)單位提出需要具有測控基礎(chǔ)的能源與動力工程人才,社會需求提示我們,依托國家級特色專業(yè)和能源動力工程的行業(yè)背景,針對能源動力工程領(lǐng)域的不同測控對象,應(yīng)該改革自動控制實踐課程的內(nèi)容,使自動控制實踐課程成為一門有針對性的務(wù)實課程,其中的改革方法和改革經(jīng)驗也會為其他的交叉學科的實踐教學提供重要的借鑒意義。
一、實踐教學與理論教學相結(jié)合――自動控制實踐課程要與自動控制理論課程緊密融合
大多數(shù)高校的能源與動力工程專業(yè)均開設(shè)自動控制原理課程,根據(jù)專業(yè)方向要求不同在學時內(nèi)容上也稍有差別。如該課程分別可設(shè)置為64學時和48學時,其課程內(nèi)容主要以經(jīng)典控制理論為主,重點講述線性系統(tǒng)的時域分析和頻域分析等內(nèi)容。自動控制原理實踐課程是在理論課程的基礎(chǔ)上開設(shè)的,旨在使學生對經(jīng)典控制理論有更直觀、更深刻的認識和理解,同時結(jié)合自己的專業(yè)課程背景將這門實用學科應(yīng)用到自己的專業(yè)領(lǐng)域。
結(jié)合理論教學內(nèi)容,實踐課程的其中一部分重要內(nèi)容應(yīng)是對理論教學內(nèi)容的驗證、分析和再理解。根據(jù)自動控制的基本理論,實踐課程的基礎(chǔ)內(nèi)容可以根據(jù)需要由以下一些內(nèi)容組成:
1.在實驗室用電路元件搭建常用的典型控制環(huán)節(jié)――讓學生直觀認識理論課中講述的各種形式傳遞函數(shù)所對應(yīng)的實物模型;
2.觀察典型系統(tǒng)的動態(tài)特性并測試穩(wěn)定性,同時分析系統(tǒng)特征參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響――讓學生利用示波器這種最常用的電子測量儀器,在時域中分析系統(tǒng)響應(yīng)隨著時間的變化規(guī)律,并分析幾個重要的響應(yīng)參數(shù)的物理意義,以及它們與理論計算公式之間的對應(yīng)關(guān)系;
3.觀察系統(tǒng)零極點對系統(tǒng)性能的影響――與理論課程中的根軌跡內(nèi)容相對應(yīng)并加深理解;
4.對典型系統(tǒng)的頻率特性進行仿真――理論課程中,頻域分析方法是學生掌握起來感覺最為吃力的部分,通過實驗方法測量系統(tǒng)的幅頻和相頻曲線,能使學生對抽象的理論知識有更直接的了解;
5.對線性系統(tǒng)進行校正――系統(tǒng)校正是理論課程中非常重要的一部分,實驗中驗證不同校正方式對系統(tǒng)性能的影響,使學生對校正方法的掌握更加牢固;
6.引入被控對象構(gòu)建簡單的控制系統(tǒng),讓學生了解控制系統(tǒng)的工程應(yīng)用、工作機理和調(diào)節(jié)方法等。
通過基礎(chǔ)理論的實踐教學,實現(xiàn)真正的理論課程指導(dǎo)實踐課程,實踐課程反饋理論課程的效果,使學生的知識體系形成一種雙向反饋的、理論與實踐緊密互動的認知模式。
二、針對專業(yè)特色――結(jié)合“能源與動力工程”專業(yè)特色,實踐課程中應(yīng)設(shè)計與專業(yè)相關(guān)的實踐內(nèi)容
能源與動力工程專業(yè)要求學生掌握現(xiàn)代能源科學技術(shù),信息科學技術(shù)和管理技術(shù),能夠從事熱能動力設(shè)備及系統(tǒng)的設(shè)計、運行、自動控制、信息處理、計算機應(yīng)用、環(huán)境保護、制冷空調(diào)、能源高效清潔利用和新能源開發(fā)等工作。自動控制原理有別于“能源與動力工程”專業(yè)的其他基礎(chǔ)課程,如流體力學、工程熱力學等,是一門跨專業(yè)的基礎(chǔ)課程,但它是學生日后工作和繼續(xù)研究的必要科目之一。
如何根據(jù)專業(yè)方向特色在實踐課程中適當加入與專業(yè)內(nèi)容密切相關(guān)的實驗內(nèi)容,是使學生認識并學好這門跨專業(yè)基礎(chǔ)課程的關(guān)鍵,同時,這一實踐環(huán)節(jié)也能使學生將自動控制原理應(yīng)用于自己的專業(yè)知識中,對不同專業(yè)課程的融合掌握具有一定的啟發(fā)作用。
根據(jù)“能源與動力工程”專業(yè)的不同方向,結(jié)合各專業(yè)方向有的被控對象,在實踐環(huán)節(jié)中增加對這些特殊被控對象的控制和調(diào)節(jié)作用。如對流體傳動與控制方向的學生,增加利用液壓閥作為執(zhí)行元件的控制系統(tǒng)實驗,推導(dǎo)液壓閥的數(shù)學模型,觀察它的響應(yīng)特性等;對流體機械及工程方向的學生,增加水輪機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的實驗,觀察控制器參數(shù)改變對系統(tǒng)性能的影響;對風能與動力工程方向的學生,增加風力機變槳控制實驗,使學生掌握通過測量風向變化控制風力機葉片方向改變的基本方法等。通過上述實驗,一方面讓學生復(fù)習了自動控制原理的理論知識,另一方面,使學生將控制理論直接運用到自己所學的專業(yè)知識當中,對基礎(chǔ)知識有了針對性的認識。
實踐課程的一個小變革,實際體現(xiàn)的是一種教學的新思路和新方法,實踐教學可以作為理論教學的點睛之筆,這種知識體系結(jié)構(gòu)猶如一座金字塔,我們可以把它稱為“金三角體系”,整個構(gòu)造的知識體系如圖1所示。雖然實踐課程在整個知識體系中所占的比重有限,但合理有效地設(shè)置實踐課程的形式和內(nèi)容可以使學生的整個知識體系更加牢固。
圖1 “金三角體系”知識結(jié)構(gòu)
三、實踐課程深度拓展――整合專業(yè)內(nèi)課程資源,結(jié)合校內(nèi)外豐富的實踐資源,鼓勵學生自我思考、自我創(chuàng)新
隨著學校的日益發(fā)展,學校實驗資源日益豐富,學生使用實驗資源的自由度逐步提高?,F(xiàn)在很多高等學校實行實驗室開放制度,鼓勵學生在自我思考的基礎(chǔ)上開展開放性實驗。對于自動控制原理的實踐課程教學,也可以逐步對學生開放實驗室,鼓勵學生自我學習。
同時,國家對高??蒲许椖康闹С种鹉昙哟螅芏鄧翼椖浚ㄈ纭?73計劃”、“國家自然科學基金”等)在項目實施的過程中都在國家基金的資助下建設(shè)了很多的實驗基地,如果能在項目完成后將這些實驗基地和實驗設(shè)備用于學校的教學環(huán)節(jié),實際上是提高了這些實驗基地和實驗設(shè)備的利用率,同時也使國家的扶持投資資金得到了更大的回報。以我校的具體情況為例,2006年我校承擔了國家“973計劃”――大型風力機的空氣動力學基礎(chǔ)研究,并建立了風力機外場實驗基地。在自動控制的實踐教學中,針對“風能與動力工程”專業(yè)學生,我們利用該項目的實驗風力機進行拓展性實驗,學生可在外場環(huán)境中對風力機的偏航和變槳控制等有很直觀的認識,而且我們的控制程序是開放的,可以鼓勵學生自我創(chuàng)新,通過編程實現(xiàn)更好的控制策略。拓展性實驗不僅使學生將理論知識和自己的專業(yè)方向很好地結(jié)合在一起,同時也是增加學生學習興趣的一種很好的途徑。
另外,校外實習基地是學生參與實踐,實現(xiàn)創(chuàng)新的重要平臺。不只是對于自動控制原理這一門實踐課程,專業(yè)的大多數(shù)實踐課程內(nèi)容都可以在實習過程中體現(xiàn)出來。加強特色實習基地建設(shè),不僅能使學生加深對學校理論課程和實踐課程的認識,同時豐富學生的思維方式,對學生的自我創(chuàng)新具有推進作用。
綜上所述,如果能將自動控制原理實踐課程很好地結(jié)合自動控制原理理論課程,并有專業(yè)方向針對性地開展學科交叉實驗,同時在校內(nèi)開放實驗和校外的實習過程中有所體現(xiàn),就能夠使學生的知識結(jié)構(gòu)形成網(wǎng)狀構(gòu)造,有利于學生融會貫通,學以致用。通過對這一門跨專業(yè)實踐課程教學內(nèi)容和教學方法的探討,其得到的具體教學效果和教學經(jīng)驗也可應(yīng)用于其他跨專業(yè)實踐課程的教學中,從而使實踐課程在整個本科教學過程中發(fā)揮最大的教學作用,并實現(xiàn)更好的教學效果。
[ 參 考 文 獻 ]
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關(guān)鍵詞:過控專業(yè);創(chuàng)新精神;科研能力;培養(yǎng)體系
中圖分類號:G642 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2013)48-0061-02
過程裝備與控制工程專業(yè)(以下簡稱“過控專業(yè)”)的前身是“化工機械專業(yè)”,這是在化工部化工機械教學指導(dǎo)委員會做了大量的工作的前提下,教育部于1998年3月正式批準更名的。在此后的十幾年內(nèi),過程裝備與控制工程專業(yè)的規(guī)模迅速擴大,人數(shù)需求逐年增長。本校過控專業(yè)前景較好,于2008年將過程裝備與控制工程專業(yè)由2個班增至4個班。但是,隨著社會的進步,企業(yè)對于大學生的要求越來越高,他們尤為注重大學生的創(chuàng)新能力。畢竟,只有不斷地創(chuàng)新企業(yè)才能立于不敗之地。所以,過控專業(yè)在以后的人才培養(yǎng)中更應(yīng)注重其創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。隨著時代的發(fā)展和進步,擁有科研能力和持續(xù)創(chuàng)新精神的高素質(zhì)人才就是巨大的寶藏。而過控專業(yè)相對而言是一個比較新興的專業(yè),學生的科研能力和創(chuàng)新能力還存在諸多的問題,主要是創(chuàng)新能力不強,整體素質(zhì)不高。由于過控專業(yè)有其特殊的學科特點,人們往往重視學生的理論學習能力而忽視科研和創(chuàng)新能力的培養(yǎng),導(dǎo)致學生不能成為全面發(fā)展的高素質(zhì)的人才。所以,對過控專業(yè)大學生的科研和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是很有意義的,可以適應(yīng)市場經(jīng)濟的發(fā)展要求,增強大學生的核心競爭力。過控專業(yè)大學生的科研和創(chuàng)新能力要以現(xiàn)代教育、教學理念為指導(dǎo),在各個教學環(huán)節(jié)中積極主動融入科研能力、創(chuàng)新力等方面的素質(zhì)教育。在課程的設(shè)置上加強實踐環(huán)節(jié)教學,突出創(chuàng)新性教學;在教學過程中應(yīng)能激發(fā)學生的創(chuàng)新意識,加強科研實踐培養(yǎng),加強理論與實踐的結(jié)合;使新一代的大學生不僅有專業(yè)工程基礎(chǔ)和一定的人文素養(yǎng),還具備豐富的工程實踐經(jīng)驗、創(chuàng)造力及與他人協(xié)作能力。
一、過控專業(yè)大學生科研和創(chuàng)新能力現(xiàn)狀
就過控專業(yè)而言,目前大學生的自主科研和創(chuàng)新能力較差。本專業(yè)強調(diào)的是培養(yǎng)強基礎(chǔ)、寬專業(yè)、高素質(zhì)的高級工程技術(shù)人才,使之具備較扎實的理論基礎(chǔ)、較強的計算機應(yīng)用能力、較強的專業(yè)設(shè)計與創(chuàng)新能力;但是真正要達到這樣的專業(yè)培養(yǎng)目標還需要全方位的分析和多方面的努力。目前主要存在的問題有以下幾個方面。首先缺乏創(chuàng)新觀念、創(chuàng)新欲望和創(chuàng)新毅力。雖然有部分大學生也能認識到毅力在創(chuàng)新活動中的重要性,但在實際學習過程中往往虎頭蛇尾,見異思遷,目標不明確。第二,多數(shù)的大學生興趣往往隨著時間、環(huán)境、心情經(jīng)常變化,不夠?qū)W?,逐步喪失了?chuàng)新的興趣。此外還有部分大學生雖然不滿足于現(xiàn)狀,但往往只是牢騷滿腹,怨天尤人,缺乏實際的行動。
二、過控專業(yè)大學生科研和創(chuàng)新能力不足原因分析
1.專業(yè)的課程設(shè)置不合理。由于過控專業(yè)的特殊性,它有著廣泛的學科交叉、融合。但設(shè)置的課程過于冗余,不能夠鮮明地體現(xiàn)出過控專業(yè)的特色,畢業(yè)生沒有突出的專業(yè)能力和素質(zhì)。
2.實驗設(shè)備不完備。理論與實踐是相輔相成的,脫離實踐的理論永遠不能為社會創(chuàng)造財富。由于資金等原因的限制,實驗設(shè)備不完備,學生通常不能完整的進行實驗研究,因此不能很好地把理論應(yīng)用于實踐。
3.缺少科研創(chuàng)新氛圍。現(xiàn)在的高校利益化過于嚴重,學術(shù)氛圍比較浮躁,學生很難靜下心來做研究。而且由于缺少專門的場地和指導(dǎo)老師,一般的學生自主組織的科研活動難以進行下去。
4.評價機制缺乏針對性。評價機制不能過針對性地反應(yīng)出學生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力,這樣就導(dǎo)致教學難以因材施教,難以改進教學工作;不能及時的幫助學生了解自身創(chuàng)新水平狀況,分析發(fā)現(xiàn)自己的優(yōu)勢和不足,難以進行自我調(diào)節(jié)和改進。
三、過控專業(yè)大學生科研和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的途徑
1.建設(shè)合理專業(yè)課程體系。教學與科研有機結(jié)合培養(yǎng)學生的科研能力和創(chuàng)新精神。過控專業(yè)學生主要學習數(shù)學、物理、機械制圖、工程熱力學、過程工程原理、流體力學、固體力學、機械設(shè)計及計算機控制技術(shù)方面的基本理論和基本知識。應(yīng)以當前和未來該專業(yè)人才培養(yǎng)前途為突破口,以提高過控專業(yè)本科畢業(yè)生就業(yè)率為根本導(dǎo)向,合理建設(shè)專業(yè)課程,提高學生的創(chuàng)新積極性。
2.加強實驗室建設(shè)。實驗室是專業(yè)大學生理論聯(lián)系實踐的校內(nèi)平臺,應(yīng)積極發(fā)揮其對培養(yǎng)高素質(zhì)綜合性人才的作用。逐步加強和完善過控專業(yè)課程實驗室建設(shè),同時調(diào)整、改革專業(yè)課程實驗內(nèi)容,開發(fā)和增加綜合性、創(chuàng)新性實驗的比重,以期提高學生的動手能力,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力,實現(xiàn)從科學知識型向?qū)嵱眉寄苄偷霓D(zhuǎn)化,這是大學生提高綜合素質(zhì)和增強對社會適應(yīng)能力的重要途徑。
3.科研創(chuàng)新氛圍。創(chuàng)新基地的建設(shè),可以使學生將創(chuàng)新思維轉(zhuǎn)換為創(chuàng)新成果。舉辦創(chuàng)新思維訓(xùn)練班,訓(xùn)練學生創(chuàng)新思維能力,培養(yǎng)創(chuàng)新骨干。創(chuàng)新網(wǎng)站建設(shè),建立以創(chuàng)新教育為目的的大學生創(chuàng)新網(wǎng)。建立大學生科技創(chuàng)新基金,為學生的科技創(chuàng)新由理論變?yōu)閷嵺`提供物質(zhì)保障。創(chuàng)新組織科研活動,調(diào)動學生科研創(chuàng)新的積極性。
4.評價機制創(chuàng)新。建立大學生科研創(chuàng)新人才評價體系,形成定期抽樣測評和網(wǎng)絡(luò)自測自評相結(jié)合的大學生創(chuàng)新素質(zhì)測評機制;引導(dǎo)和鼓勵學生增強創(chuàng)新意識,提高科研能力。
四、過控專業(yè)大學生科研和創(chuàng)新能力的展望
大學生科研和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)順應(yīng)了時展的潮流,是社會發(fā)展、創(chuàng)新人才短缺之需,是社會對高校培養(yǎng)高素質(zhì)人才的呼喚;是大學生身心全面發(fā)展和創(chuàng)新能力發(fā)展的需要,符合大學生身心發(fā)展的特點;也是高校提高教學質(zhì)量的明智選擇,還是高校廣大教師實現(xiàn)教學專業(yè)化的重要途徑。實施和推進大學生科研和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)過程中將會遇到多方面的壓力,會遭遇各種各樣的挫折;因此,要在正確的政策導(dǎo)向下,以人為本,改變觀念,以學生發(fā)展為本,以學習為本,才能樹立新的人才觀、學生觀、教學質(zhì)量觀。
1.教學方面的創(chuàng)新:首先結(jié)合本校實際,借鑒國外先進教學方法,引入到課程教學之中;其次將教師在教學和科研工作中積累的經(jīng)驗,引入課堂教學;第三,將企業(yè)員工培訓(xùn)的方法引進到專業(yè)課程教學中,結(jié)合卓越計劃目標要求將課堂教學和實踐相結(jié)合。
2.通過協(xié)同創(chuàng)新提升學生創(chuàng)新能力。人才培養(yǎng)的協(xié)同創(chuàng)新,是高校創(chuàng)新力提升的根本任務(wù);目的是為社會進步和科技發(fā)展培養(yǎng)一批具有創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的人才,改變?nèi)瞬排囵B(yǎng)的狀況,真正實現(xiàn)理論與實踐相結(jié)合、基礎(chǔ)理論研究和應(yīng)用研究相結(jié)合;是人才培養(yǎng)體制和科技開發(fā)體制的一種突破。通過協(xié)同創(chuàng)新提升學生創(chuàng)新能力符合教育規(guī)律和企業(yè)對人才的需求。
3.實施“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”是一項系統(tǒng)工程,改革牽一發(fā)而動全身。既要學習借鑒國內(nèi)其他高校和兄弟學院的實踐經(jīng)驗,更應(yīng)根據(jù)應(yīng)用型本科卓越工程師培養(yǎng)計劃的基本要求,結(jié)合本??陀^實際,靈活自主地制定人才培養(yǎng)的政策和措施,保障“卓越計劃”人才培養(yǎng)的目標實現(xiàn)。根據(jù)市場和企業(yè)需求,制定專業(yè)培養(yǎng)方案和培養(yǎng)標準,進行教學改革,完善校企合作機制,建立高素質(zhì)的師資隊伍,確立“卓越工程師培養(yǎng)計劃”標準,制定專業(yè)培養(yǎng)方案和專業(yè)培養(yǎng)標準并進行模塊化處理,完善過控專業(yè)創(chuàng)新人才培養(yǎng)體系。
4.改革壓抑教師積極性與創(chuàng)造性充分發(fā)揮的管理制度和教學制度。教師是知識的傳授者和創(chuàng)新教育的實施者,在培養(yǎng)學生的創(chuàng)新性及創(chuàng)新性思維方面發(fā)揮著重要的作用。師資力量建設(shè),教師教學激勵機制完善,教師的教學自,教學過程中的民主、平等、自由,動態(tài)的對話師生關(guān)系,這些因素的和諧統(tǒng)一方能有效促進學生創(chuàng)新能力的提升。
提高大學生科研和創(chuàng)新能力這項系統(tǒng)工程,目前已得到全社會的關(guān)注,大學生的科研創(chuàng)新活動雖然已經(jīng)出現(xiàn)可喜局面,正在走向良性發(fā)展,但是發(fā)展極不平衡,各方面還存在不少問題。另外,此項工程與實踐相結(jié)合,接受實踐的考驗也需要一個過程。對此我們不能操之過急,而應(yīng)突破傳統(tǒng)的教學理念,在廣大師生的齊心協(xié)力下,確保大學生的科研和創(chuàng)新能力在不久的未來能得到一個長足的發(fā)展。
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關(guān)鍵詞:預(yù)測控制;Matlab;GUI;仿真;教學研究
中圖分類號:G642.0?搖 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2014)09-0049-03
一、引言
預(yù)測控制是上世紀70年代后期產(chǎn)生的一類新型計算機控制算法,是繼PID控制之后在過程控制應(yīng)用中最廣泛、有效的控制算法。它直接產(chǎn)生于工業(yè)過程控制的實際應(yīng)用,并在與工業(yè)應(yīng)用的緊密結(jié)合中不斷完善和成熟,具有良好的魯棒性和控制效果。在石油、化工、冶金、機械等行業(yè)的過程控制系統(tǒng)中得到了成功的應(yīng)用,已成為處理復(fù)雜約束多變量控制問題的公認標準[1]。《預(yù)測控制》是雙控專業(yè)碩士重要的專業(yè)課程之一,該課程是以實際工業(yè)生產(chǎn)過程為背景,以控制理論為基礎(chǔ)發(fā)展起來的,主要向?qū)W生介紹預(yù)測控制的基本算法理論,從而使學生理解過程控制的基本原理和概念,對培養(yǎng)學生解決實際應(yīng)用問題的能力有著重要的作用。預(yù)測控制屬于先進過程控制領(lǐng)域,先進過程控制(APC)是對那些不同于常規(guī)單回路控制,并具有比常規(guī)PID控制更好的控制效果的控制策略的統(tǒng)稱,主要應(yīng)用于包含大量復(fù)雜多變量的控制問題[2]。因此《預(yù)測控制》課程具有理論性強、與實際聯(lián)系緊密,以及涉及面廣的特點,對學生理論基礎(chǔ)和設(shè)計能力要求較高,這造成該課程較為抽象難學,采用常規(guī)的課堂PPT授課方法難以激起學生的學習興趣,不能適應(yīng)專業(yè)技術(shù)課程的發(fā)展要求。為了改善這一現(xiàn)狀,多媒體技術(shù)已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于控制學科課程的課堂教學。采用多媒體課件結(jié)合板書的教學方法,可以將枯燥的理論知識更加形象化、具體化,在一定程度上能夠改善教學效果[3-5]。
隨著計算機科學的不斷發(fā)展,各種仿真軟件的日益廣泛應(yīng)用給專業(yè)課教學提供了現(xiàn)代化的教學手段。其中Matlab語言自上世紀80年代問世以來,以其高性能的數(shù)值計算和可視化的圖形功能以及簡單易學的編程方式,已被廣泛應(yīng)用于教學和科研當中。本文結(jié)合《預(yù)測控制》課程中被控對象的特點,以系統(tǒng)的控制器設(shè)計為例,將Matlab/MPC工具箱GUI的分析與綜合的功能應(yīng)用于《預(yù)測控制》教學中,通過簡單快速的仿真實驗,使學生對控制器設(shè)計的過程和控制效果有更加深刻的認識和理解,從而激發(fā)學生的學習興趣,提高教學質(zhì)量。
二、預(yù)測控制和MPC工具箱簡介[6]
目前《預(yù)測控制》課程所涉及的控制算法主要有基于非參數(shù)模型的模型算法控制(MAC)、動態(tài)矩陣控制(DMC),以及基于參數(shù)模型的廣義預(yù)測控制(GPC)和廣義極點配置控制(GPP)等。其中模型算法控制采用脈沖響應(yīng)模型,動態(tài)矩陣控制采用階躍響應(yīng)模型,這兩種模型都具有易于獲得的優(yōu)點。廣義預(yù)測控制和廣義極點配置控制是將預(yù)測控制思想與自適應(yīng)控制的結(jié)合,有助于提高控制系統(tǒng)閉環(huán)的穩(wěn)定性和魯棒性。
Matlab的MPC工具箱提供了一系列用于模型預(yù)測控制設(shè)計和分析的函數(shù)。利用這些函數(shù)可以方便的設(shè)計控制器,通過仿真獲得系統(tǒng)直觀的控制效果,有助于學生對算法的理解和學習。這些函數(shù)包括:系統(tǒng)模型辨識函數(shù),通過多變量線性回歸方法計算脈沖響應(yīng)模型和階躍響應(yīng)模型;模型建立和轉(zhuǎn)換函數(shù),建立MPC工具箱使用的MPC狀態(tài)空間模型,并完成各模型之間的相互轉(zhuǎn)換;模型預(yù)測控制器設(shè)計和仿真工具,分別面向階躍響應(yīng)模型和狀態(tài)空間模型完成控制器設(shè)計和仿真;系統(tǒng)分析工具,計算系統(tǒng)頻率響應(yīng)、極點和奇異值等。除此之外,Matlab/MPC工具箱還有一個基于人機交互界面的預(yù)測控制器設(shè)計工具,設(shè)計者可以根據(jù)菜單提示一步一步的完成控制器設(shè)計,之后利用Simulink庫中的預(yù)測控制模塊進行調(diào)用,對復(fù)雜的預(yù)測控制系統(tǒng)進行仿真。
在Matlab命令窗口中,直接鍵入mpctool用于啟動MPC設(shè)計工具,在圖形界面的左側(cè)會出現(xiàn)被控對象(Plan models)、MPC控制器(Controllers)和仿真器(Scenarios)三個欄目。隨后打開被控對象的模型輸入窗口,選擇存于Matlab工作空間或磁盤中的被控對象模型文件,同時設(shè)置被控對象輸入輸出信號的屬性,如輸入信號類型為控制變量(Manipulated),可測干擾信號(Meas.disturb.)或不可測干擾信號(Unmeas.disturb.);輸出信號類型為可為測干擾信號(Measurd)或不可測信號(Unmeasured)。將輸入輸出信號屬性設(shè)置完畢后,再對控制器屬性進行設(shè)置,如采樣間隔時間(Control interval)、預(yù)測時域(Prediction horizon)、控制時域(Control horizon),以及約束和權(quán)重值設(shè)置(Manipulated variables/Output variables)。對被控對象和控制器模型描述完畢后,在仿真器中設(shè)置仿真參數(shù),如仿真時間(Duration)、設(shè)定點(Setpoints)以及它們的信號類型(Type)、幅值(Size)和作用起始時間(Time)、周期(Period)等。所有參數(shù)完成設(shè)置后,通過Simulate對系統(tǒng)進行仿真,并將結(jié)果通過Export命令保存到Matlab工作空間或磁盤文件中。對于已設(shè)計完成的控制器,可以通過Simulink進行調(diào)用。
綜上所述,可見Matlab的MPC工具箱具有強大的設(shè)計和分析功能,能夠?qū)︻A(yù)測控制課程中所涉及到的多種基本算法進行仿真驗證,而其中基于模型預(yù)測控制設(shè)計工具的圖形界面更是能夠避免編寫代碼過程,使得控制器的設(shè)計更加方便直觀,非常適于《預(yù)測控制》課程的教學。本文在接下來的部分中將通過位置伺服控制對象,基于GUI設(shè)計預(yù)測控制仿真實驗,以幫助學生對理論知識的形象理解。
三、仿真實例
假設(shè)位置伺服系統(tǒng)由直流電機、變速箱、彈性軸承和負載組成,其數(shù)學模型描述如下:
■L=-■θL-■-■ωL (1)
■M=■■-■θL-■ (1)
ωL=■L
ωM=■M
其中kθ=1282.2;kT=10,JM=0.5;JL=50JM;ρ=20;βM=0.1;βL=25;R=20。電壓V為輸入變量,過載角位置θL和力矩T為輸出變量??刂颇繕藶椋涸陔妷旱目刂葡?,使過θL跟蹤設(shè)定值。其中輸出力矩滿足約束|T|≤78.5Nm,輸入滿足約束|V|≤220V。首先在Matlab工作空間定義系統(tǒng)的數(shù)學模型,記作MotorModel,隨后利用MPC工具箱GUI工具設(shè)計控制器。
1.導(dǎo)入模型:在命令窗口輸入mpctool,點擊Import Plant,選中被控對象模型MotorModel,點擊Import導(dǎo)入模型,如圖1(a)。
2.設(shè)置主要參數(shù)屬性:θL可測;T不可測;輸入變量為 V,輸出為θL和T,同時將采樣周期修改為0.1s。在約束面板,將輸出力矩約束修改為|T|≤78.5Nm;在權(quán)重面板,輸入 V的權(quán)重為0,變化率權(quán)重為0.1,其他均選為默認值。這里需要注意的是,增加懲罰項能夠增加控制器的魯棒性,但是會降低跟蹤的精度,因此需要根據(jù)精度和性能折中選取懲罰項,如圖1(b~e)。
3.仿真器設(shè)置:通過Setpoints設(shè)置跟蹤參考信號,本例設(shè)置θL為階躍信號,階躍時間為1s,幅值為1;T為常數(shù),幅值為0,如圖1(f)。
4.點擊Simulate開始仿真,結(jié)果如圖2(a),仿真結(jié)果尚未達到控制要求,通過進入權(quán)重頁修改權(quán)重值,以獲得滿意的控制效果,如圖2(b)。
5.當仿真得到滿意的控制效果,控制器設(shè)計完畢,點擊Controllers,選擇Export,將控制器導(dǎo)出保存至工作空間,控制器設(shè)計完畢。
可見,通過MPC工具箱的人機交互圖形界面設(shè)計預(yù)測控制器,可以直觀地觀察到控制器參數(shù)對控制效果的影響,有助于加強學生對理論知識的理解和掌握。
四、結(jié)語
在《預(yù)測控制》課程教學中引入Matlab/MPC工具箱的圖形界面工具,通過對被控對象設(shè)計控制器等內(nèi)容進行輔助分析,將抽象的控制問題形象化,讓學生直觀了解控制器設(shè)計的過程,并掌握控制器參數(shù)調(diào)整對控制效果的影響,彌補了單一課堂教學中的不足,進一步加強了學生對理論知識的理解,激發(fā)了他們的學習興趣,充分發(fā)揮其自主學習的能力,更好地掌握預(yù)測控制理論和算法,為后續(xù)的應(yīng)用研究工作打下了基礎(chǔ)。
參考文獻:
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[6]周建興.MATLAB從入門到精通[M].北京:人民郵電出版社,2012.
論文關(guān)鍵詞:食品安全,質(zhì)量控制,教學改革,高職教育
廣東輕工職業(yè)技術(shù)學院是全國最早開設(shè)食品營養(yǎng)與檢測專業(yè)的高職院校之一,目前該專業(yè)是廣東省示范性建設(shè)專業(yè),也是國家示范性建設(shè)院校重點建設(shè)專業(yè)。食品安全與質(zhì)量控制技術(shù)課程是本校食品營養(yǎng)與檢測專業(yè)的專業(yè)核心課程,本校該課程組教師對食品安全與質(zhì)量控制技術(shù)課程進行了工學結(jié)合改革和實踐,取得了良好的效果。本文結(jié)合該課程組教師的教學實踐,探討了本校該課程工學結(jié)合改革所涉及的教學目標、課程改革方案等內(nèi)容,以便在其他相關(guān)課程教學中得到借鑒和應(yīng)用。
一、食品安全與質(zhì)量控制技術(shù)課程的教學目標
食品安全與質(zhì)量控制技術(shù)是一門技術(shù)應(yīng)用性、實踐性很強的課程,是食品營養(yǎng)與檢測專業(yè)的核心課程之一,其關(guān)鍵技術(shù)在食品企業(yè)中具有廣泛應(yīng)用,有必要按照高職教育的工學結(jié)合模式進行改革。
1、職業(yè)能力目標包括:①能進行試驗設(shè)計,優(yōu)化某產(chǎn)品工藝條件及配方;②能起草某產(chǎn)品食品安全企業(yè)標準;③能判斷場景或案例是否符合食品良好生產(chǎn)規(guī)范GMP的基本要求;④能判斷場景或案例是否符合衛(wèi)生標準操作程序SSOP的基本要求;⑤能針對某食品生產(chǎn)過程案例進行危害分析,找出關(guān)鍵控制點,編制HACCP計劃初稿;⑥能針對實施質(zhì)量管理體系企業(yè)的內(nèi)審案例,能判斷合格項或不合格項。
2、本課程的知識目標包括:①了解質(zhì)量管理的發(fā)展階段和食品質(zhì)量控制的主要研究內(nèi)容,了解食品安全的的基本概念及國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀、動態(tài);②掌握食品安全與質(zhì)量控制的基本原理和主要方法;③掌握常用質(zhì)量控制工具及食品安全控制方法在食品案例中的運用,對食品生產(chǎn)過程的活動能從管理角度做出正確判斷。
3、本課程的職業(yè)素質(zhì)目標包括:①培養(yǎng)學生熱愛專業(yè)工作,自覺執(zhí)行食品相關(guān)法律法規(guī)的意識和素質(zhì)以及食品從業(yè)者必備的職業(yè)道德;②培養(yǎng)學生具備食品安全的風險意識、質(zhì)量控制的基本意識;③培養(yǎng)學生獲取信息、分析問題和解決問題的能力;④培養(yǎng)學生語言表達、團結(jié)協(xié)作、社會交往等綜合職業(yè)素質(zhì)。
二、食品安全與質(zhì)量控制技術(shù)課程的改革方案
當前,實施“工學結(jié)合”的人才培養(yǎng)模式是高職教育以就業(yè)為導(dǎo)向辦學的需要,也是高職教育教學實施的特色,它強調(diào)在教學中體現(xiàn)職業(yè)崗位與職業(yè)行為,達到高職教育培養(yǎng)具備良好職業(yè)道德的高技能型人才的辦學目標。本課程在“工學結(jié)合”教學理念的指導(dǎo)下,主要進行了如下改革:
1、以“典型食品生產(chǎn)”為載體,依據(jù)食品企業(yè)的“食品安全與質(zhì)量控制崗位要求”,確定“食品安全與質(zhì)量控制關(guān)鍵技術(shù)”為核心,打破傳統(tǒng)理論教學體系,突出“理論必需,應(yīng)用為主”,重構(gòu)課程教學內(nèi)容,確定十個能力訓(xùn)練項目,選擇的教學內(nèi)容與企業(yè)實際工作內(nèi)容一致,從教學內(nèi)容上體現(xiàn)“學習”和“工作”的緊密結(jié)合。
表1課程教學單元與能力訓(xùn)練項目
教學單元名稱
能力訓(xùn)練項目
食品安全事件分析
典型食品安全事件分析訓(xùn)練
食品工藝配方優(yōu)化設(shè)計
果汁飲料工藝配方優(yōu)化設(shè)計
QC七工具應(yīng)用
食品加工過程QC七工具案例應(yīng)用
食品安全企業(yè)標準
起草果汁飲料食品安全企業(yè)標準
食品良好生產(chǎn)規(guī)范(GMP)
提出改造學校食品加工實訓(xùn)室方案
衛(wèi)生標準操作程序(SSOP)
查找食品工廠常見衛(wèi)生問題
危害分析與關(guān)鍵控制點(HACCP)
起草果汁飲料危害分析與關(guān)鍵控制點計劃
質(zhì)量管理體系ISO9000
依據(jù)ISO9001標準查找企業(yè)案例存在的問題
食品安全管理體系ISO22000
依據(jù)ISO22000標準查找企業(yè)案例存在的問題
論文關(guān)鍵詞:食品安全,質(zhì)量控制,教學改革,高職教育
廣東輕工職業(yè)技術(shù)學院是全國最早開設(shè)食品營養(yǎng)與檢測專業(yè)的高職院校之一,目前該專業(yè)是廣東省示范性建設(shè)專業(yè),也是國家示范性建設(shè)院校重點建設(shè)專業(yè)。食品安全與質(zhì)量控制技術(shù)課程是本校食品營養(yǎng)與檢測專業(yè)的專業(yè)核心課程,本校該課程組教師對食品安全與質(zhì)量控制技術(shù)課程進行了工學結(jié)合改革和實踐,取得了良好的效果。本文結(jié)合該課程組教師的教學實踐,探討了本校該課程工學結(jié)合改革所涉及的教學目標、課程改革方案等內(nèi)容,以便在其他相關(guān)課程教學中得到借鑒和應(yīng)用。
一、食品安全與質(zhì)量控制技術(shù)課程的教學目標
食品安全與質(zhì)量控制技術(shù)是一門技術(shù)應(yīng)用性、實踐性很強的課程,是食品營養(yǎng)與檢測專業(yè)的核心課程之一,其關(guān)鍵技術(shù)在食品企業(yè)中具有廣泛應(yīng)用,有必要按照高職教育的工學結(jié)合模式進行改革。
1、職業(yè)能力目標包括:①能進行試驗設(shè)計,優(yōu)化某產(chǎn)品工藝條件及配方;②能起草某產(chǎn)品食品安全企業(yè)標準;③能判斷場景或案例是否符合食品良好生產(chǎn)規(guī)范GMP的基本要求;④能判斷場景或案例是否符合衛(wèi)生標準操作程序SSOP的基本要求;⑤能針對某食品生產(chǎn)過程案例進行危害分析,找出關(guān)鍵控制點,編制HACCP計劃初稿;⑥能針對實施質(zhì)量管理體系企業(yè)的內(nèi)審案例,能判斷合格項或不合格項。
2、本課程的知識目標包括:①了解質(zhì)量管理的發(fā)展階段和食品質(zhì)量控制的主要研究內(nèi)容,了解食品安全的的基本概念及國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀、動態(tài);②掌握食品安全與質(zhì)量控制的基本原理和主要方法;③掌握常用質(zhì)量控制工具及食品安全控制方法在食品案例中的運用,對食品生產(chǎn)過程的活動能從管理角度做出正確判斷。
3、本課程的職業(yè)素質(zhì)目標包括:①培養(yǎng)學生熱愛專業(yè)工作,自覺執(zhí)行食品相關(guān)法律法規(guī)的意識和素質(zhì)以及食品從業(yè)者必備的職業(yè)道德;②培養(yǎng)學生具備食品安全的風險意識、質(zhì)量控制的基本意識;③培養(yǎng)學生獲取信息、分析問題和解決問題的能力;④培養(yǎng)學生語言表達、團結(jié)協(xié)作、社會交往等綜合職業(yè)素質(zhì)。
二、食品安全與質(zhì)量控制技術(shù)課程的改革方案
當前,實施“工學結(jié)合”的人才培養(yǎng)模式是高職教育以就業(yè)為導(dǎo)向辦學的需要,也是高職教育教學實施的特色,它強調(diào)在教學中體現(xiàn)職業(yè)崗位與職業(yè)行為,達到高職教育培養(yǎng)具備良好職業(yè)道德的高技能型人才的辦學目標。本課程在“工學結(jié)合”教學理念的指導(dǎo)下,主要進行了如下改革:
1、以“典型食品生產(chǎn)”為載體,依據(jù)食品企業(yè)的“食品安全與質(zhì)量控制崗位要求”,確定“食品安全與質(zhì)量控制關(guān)鍵技術(shù)”為核心,打破傳統(tǒng)理論教學體系,突出“理論必需,應(yīng)用為主”,重構(gòu)課程教學內(nèi)容,確定十個能力訓(xùn)練項目,選擇的教學內(nèi)容與企業(yè)實際工作內(nèi)容一致,從教學內(nèi)容上體現(xiàn)“學習”和“工作”的緊密結(jié)合。
表1課程教學單元與能力訓(xùn)練項目
教學單元名稱
能力訓(xùn)練項目
食品安全事件分析
典型食品安全事件分析訓(xùn)練
食品工藝配方優(yōu)化設(shè)計
果汁飲料工藝配方優(yōu)化設(shè)計
QC七工具應(yīng)用
食品加工過程QC七工具案例應(yīng)用
食品安全企業(yè)標準
起草果汁飲料食品安全企業(yè)標準
食品良好生產(chǎn)規(guī)范(GMP)
提出改造學校食品加工實訓(xùn)室方案
衛(wèi)生標準操作程序(SSOP)
查找食品工廠常見衛(wèi)生問題
危害分析與關(guān)鍵控制點(HACCP)
起草果汁飲料危害分析與關(guān)鍵控制點計劃
質(zhì)量管理體系ISO9000
依據(jù)ISO9001標準查找企業(yè)案例存在的問題
食品安全管理體系ISO22000
依據(jù)ISO22000標準查找企業(yè)案例存在的問題
【關(guān)鍵詞】控制器;工學結(jié)合;課程開發(fā)
1.引言
“縫紉機控制器檢測與調(diào)試”是服裝機械專業(yè)的一門專業(yè)核心課,課程以當?shù)刂鲗?dǎo)產(chǎn)業(yè)之一的縫紉機為載體,其目標是通過縫紉機控制器載體的學習,掌握通用電子產(chǎn)品控制器的功能實現(xiàn)分析、硬件總體方案設(shè)計與電子產(chǎn)品部件檢測維修能力,熟悉縫紉機控制器的原理圖、整體元器件分布,具有縫紉機控制器制作、故障維修等能力。
臺州素有“中國縫制設(shè)備之都”的稱號,擁有多家知名廠商,對熟悉縫紉機檢測維修的學生的需求量很大??刂破魇强p紉機中核心組成部分,對它的檢測、故障維修極其重要。本課程在教學過程中模擬企業(yè)車間的學習情境,整個過程安排在縫紉機控制器拆裝裝配實訓(xùn)室進行。以實現(xiàn)“教,中,學”一體化的教學模式,以“做”為載體和目標的教學方法,學生在“做中學”,教師在“做中教”。
2.教學內(nèi)容設(shè)計
服裝機械專業(yè)為臺州職業(yè)技術(shù)學院的特色專業(yè),是在臺州縫制設(shè)備特殊產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)形勢下應(yīng)運產(chǎn)生的。廠商對能熟練操作維修縫紉機控制器的學生需求量很大,在這種特殊情況下,在教育專家指導(dǎo)、廣泛調(diào)研、多次討論的基礎(chǔ)上,以專業(yè)發(fā)展趨勢及企業(yè)的人才需求為依據(jù),結(jié)合了服裝機械專業(yè)的人才培養(yǎng)方案,對“縫紉機控制器檢測與調(diào)試”課程進行了改革。以工作項目為載體,設(shè)計教學組織形式,將企業(yè)對員工的職業(yè)素質(zhì)要求融入課程,并貫穿人才培養(yǎng)全過程;改革教學方法和手段,深入開展項目教學,以工作任務(wù)為導(dǎo)向,真正實現(xiàn)“教學做”合一。
本課程總共有80個課時,將整個教學過程分為4個項目,如表1所示。
通過對這些項目的學習,學生已具備一定的檢測、調(diào)試、故障維修的能力,并且能熟練操作萬能表、示波器、穩(wěn)壓電源、工具箱等檢測維修的設(shè)備。除此之外,由于學生自身水平有差異,在教學中應(yīng)適當?shù)夭贾脭U展任務(wù)給基礎(chǔ)好、學有余力的學生做,給他們一個發(fā)展自學能力的空間,進一步提升學生的綜合能力。
3.課程教學實踐
整個教學過程安排在縫紉機控制器拆裝裝配實訓(xùn)室進行,實訓(xùn)室中,分拆裝工作臺,計算機,學習區(qū)等幾塊,學生可以根據(jù)需要在不同的區(qū)域進行學習。項目化教學分小組進行,教師提前將任務(wù)單發(fā)至每位學生,每個班同學由教師安排分為5-6個小組,每個小組選出一名組長,由組長分配任務(wù),組織收集材料,具體安排如何檢測各個模塊,最后進行總結(jié)。
以我院服裝機械及其自動化1131班為例,該班學生總共29人。在教學實施中,如何分小組進行也是關(guān)鍵,協(xié)調(diào)不好容易出現(xiàn)松散、有些學生偷懶不動手的現(xiàn)象,所以,合理分配小組成員對整個項目的實施至關(guān)重要。本課程在分組時,將全班分為5組,首先考慮學生的自愿意向,在此基礎(chǔ)上,教師幫忙參考每組選擇一名責任心強、動手能力強、樂于助人的同學作為組長。教師在每次課開始前將任務(wù)單發(fā)至每位同學手中,然后每組同學由組長統(tǒng)籌。
以項目三中的腳踏板電路為例,該子項目為控制接口電路中模塊中的一塊。該項目要求學生先按電路圖焊接好腳踏板,然后用萬用表、示波器、穩(wěn)壓電源等進行檢測調(diào)試。在該項目中,組長的任務(wù)是:⑴從教師處領(lǐng)取任務(wù)單及焊接材料,分配給每位同學;⑵組織同學在工作區(qū)域安全焊接,然后進行檢查調(diào)試;⑶完工后,總結(jié)焊接及調(diào)試過程中容易出現(xiàn)的問題,并組織全組同學開小組會議討論解決,解決不了求助指導(dǎo)老師;⑷完成工作頁的填寫,寫成報告交給教學。教師的任務(wù)是:⑴準備好項目任務(wù)單,焊接器材,元器件,電路圖;⑵協(xié)助組長組織好課堂記錄,并講解相關(guān)知識點;⑶及時解答學生在課堂上碰到的疑難問題,并進行考核。
4.課堂考核方式
本課程以過程考核為主,平時成績占70分,期末考核占30分。平時成績?yōu)樗膫€項目的平均分。期末考核每兩個同學安排一個任務(wù),在規(guī)定的時間內(nèi)完成。每個項目的考核方法如表2所示。
每位組長都有適當?shù)募臃?,以激勵其的工作熱情。課堂上有特殊表現(xiàn)的學生也有加分。課程的總成績=平時成績×70%+期末×30%
5.小結(jié)
“縫紉機控制器的檢測與調(diào)試”作為服裝專業(yè)的核心課程,實踐能力至關(guān)重要,企業(yè)要的人才是能馬上投入使用的。所以,在課堂上實施項目化教學,模擬企業(yè)車間的模式,對鍛煉學生的故障診斷能力是有良好效果的。通過兩年的教學改革和實施,已經(jīng)取得一定的成績,學生的實踐動手能力有了很大的提高,對理論知識的理解也更加深刻。從12屆、13屆的畢業(yè)學生看,像寶石、匯寶、杰克等知名企業(yè)對我們的學生都是供不應(yīng)求。實踐證明,引入項目化教學,極大化地激發(fā)了學生的學習欲望和興趣,同時也很好地培養(yǎng)了學生的動手能力和解決問題的能力、團隊協(xié)助能力。今后,要針對課堂上還尚存的問題,進一步研究項目化教學,以更好地適應(yīng)企業(yè)對人才培養(yǎng)的需求。
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