淺談高職院?！蹲詣?dòng)控制原理》教學(xué)改革

摘要：《自動(dòng)控制原理》是電氣專業(yè)的一門(mén)重要專業(yè)基礎(chǔ)課。針對(duì)高職院校大學(xué)生的具體情況，《自動(dòng)控制原理》教學(xué)應(yīng)突出兩點(diǎn)：淡化推導(dǎo)、強(qiáng)化建模；以實(shí)驗(yàn)為手段，以課程設(shè)計(jì)為核心。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)控制原理；教學(xué)改革；數(shù)學(xué)推導(dǎo)；數(shù)學(xué)建模

1 引言?！蹲詣?dòng)控制原理》是電氣信息類專業(yè)一門(mén)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，理論性和工程實(shí)踐性都較強(qiáng)。課程涉及數(shù)學(xué)，電子，機(jī)械等多門(mén)學(xué)科知識(shí)，內(nèi)容多、概念抽象、涉及面廣，使得教師和學(xué)生在“教”和“學(xué)”的過(guò)程中普遍感到一定難度。針對(duì)這樣一種現(xiàn)狀，傳統(tǒng)的“課堂講授+驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)”是難以取得好的教學(xué)效果的。

筆者從《自動(dòng)控制原理》課程特征的角度出發(fā)，采取了相應(yīng)的教學(xué)方法，收到了較好的效果。

2 高職院?！蹲詣?dòng)控制原理》課程的特征

現(xiàn)階段的高等職業(yè)技術(shù)教育中，對(duì)學(xué)生實(shí)踐性要求很高。面對(duì)學(xué)生的這一特點(diǎn)，在教授《自動(dòng)控制原理》課程的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)存在幾方面的問(wèn)題：一、學(xué)生的學(xué)習(xí)目的不明確。不同于本科院校的學(xué)生，高職院校學(xué)生普遍感到該課程與以后的后續(xù)課程沒(méi)什么關(guān)系，學(xué)習(xí)積極性不高。 二、概念抽象，學(xué)生理解困難。這是《自動(dòng)控制原理》教學(xué)過(guò)程中普遍存在的問(wèn)題，教師可以通過(guò)恰當(dāng)?shù)呐e例，化抽象為具體，便于學(xué)生理解。三、要求學(xué)生數(shù)理基礎(chǔ)較好。《自動(dòng)控制原理》涉及高等數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)，主要是運(yùn)用拉普拉斯變換等數(shù)學(xué)工具。

3 教學(xué)過(guò)程中采用的教學(xué)方法

3.1 淡化推導(dǎo)，強(qiáng)化建模

3.1.1 淡化推導(dǎo)

對(duì)于高職院校學(xué)生，高等數(shù)學(xué)要求不高，對(duì)于《自動(dòng)控制原理》課程中經(jīng)常會(huì)運(yùn)用的拉氏變換的內(nèi)容介紹很少。多數(shù)學(xué)生沒(méi)有足夠的能力運(yùn)用拉氏變換完成相應(yīng)的推導(dǎo)。由此產(chǎn)生厭學(xué)情緒，嚴(yán)重影響教學(xué)效果。因此，在教學(xué)過(guò)程中，我以夠用為原則，讓學(xué)生熟記幾個(gè)常用的函數(shù)變化結(jié)果，要求學(xué)生會(huì)使用拉氏變換表查找復(fù)雜、非常用函數(shù)變換結(jié)果。這樣，淡化公式推導(dǎo)，使學(xué)生更容易接受，增強(qiáng)學(xué)習(xí)積極性、主動(dòng)性。

3.1.2 強(qiáng)化建模

建模是指一個(gè)知識(shí)體系整體的認(rèn)知，全面掌握知識(shí)的內(nèi)容，有利于對(duì)知識(shí)體系框架結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)。學(xué)生學(xué)習(xí)《自動(dòng)控制原理》過(guò)程中，容易只見(jiàn)樹(shù)木，不見(jiàn)森林，各知識(shí)點(diǎn)機(jī)械分割，缺乏有機(jī)聯(lián)系，更不知道自控理論用于何處和怎樣具體應(yīng)用。

強(qiáng)化建模需要全面系統(tǒng)掌握自控理論，以分析或設(shè)計(jì)一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)為主線，先建立系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，得出系統(tǒng)的微分方程、傳遞函數(shù)和動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖，再運(yùn)用時(shí)域分析法、頻率特性法或根軌跡法分析，進(jìn)行工程計(jì)算，最后得到系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能、快速性能、準(zhǔn)確性能。教學(xué)中特別注意在各章節(jié)內(nèi)容講解開(kāi)始、結(jié)束時(shí)，反復(fù)強(qiáng)調(diào)該部分在經(jīng)典控制理論中的具體位置、作用，并對(duì)相應(yīng)內(nèi)容進(jìn)行對(duì)比、分析。避免學(xué)生知識(shí)點(diǎn)孤立，知識(shí)點(diǎn)不能連貫。

3.2 以實(shí)驗(yàn)為手段，以課程設(shè)計(jì)為核心

3.2.1 以實(shí)驗(yàn)為手段

實(shí)驗(yàn)是專業(yè)課教學(xué)的重要環(huán)節(jié)。在實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)中，應(yīng)充分利用現(xiàn)代技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)技術(shù)，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和動(dòng)手能力。一、在實(shí)驗(yàn)中采用多媒體授課方式，用獨(dú)立制作的課件講授實(shí)驗(yàn)原理及實(shí)驗(yàn)方法，盡可能將虛擬電子工作臺(tái)軟件WEB，仿真軟件MATLAB、SIMULINK用于實(shí)驗(yàn)操作中進(jìn)行分析，讓學(xué)生增強(qiáng)感性認(rèn)識(shí)。二、改變單一的按部就班的方式，在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的安排上從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，由驗(yàn)證的實(shí)驗(yàn)到設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，由淺入深、循序漸進(jìn)，加強(qiáng)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力。三、在教學(xué)中激發(fā)學(xué)生的主動(dòng)性，注重教與學(xué)的互動(dòng)，盡量只講基本的操作方法，然后讓學(xué)生自己發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析，得到自己的結(jié)論。

3.2.2 以課程設(shè)計(jì)為核心

課程設(shè)計(jì)能使學(xué)生完成一個(gè)完整的系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程。根據(jù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，各單位相互關(guān)系和參數(shù)，確定系統(tǒng)固有部分的數(shù)學(xué)模型；對(duì)系統(tǒng)的固有部分框架進(jìn)行近似處理與簡(jiǎn)化，在此基礎(chǔ)上求得系統(tǒng)固有部分的頻率特性；根據(jù)使用要求，確定系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)特性；再根據(jù)性能指標(biāo)的要求，確定預(yù)期特性；將系統(tǒng)固有部分的頻率特性和預(yù)期頻率特性進(jìn)行比較，確定校正裝置結(jié)構(gòu)與參數(shù)。通過(guò)課程設(shè)計(jì)，使學(xué)生參與整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，掌握應(yīng)用理論知識(shí)、形成解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

4 結(jié)束語(yǔ)

以上是筆者對(duì)《自動(dòng)控制原理》教學(xué)改革中的一點(diǎn)體會(huì)，對(duì)于這類課程，教師在教學(xué)過(guò)程中把握“必須、夠用”的原則，形成理論和實(shí)踐充分結(jié)合，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，充分體現(xiàn)高職教學(xué)學(xué)以致用的特點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1]潘豐.《自動(dòng)控制原理》課程改革和實(shí)踐[J].無(wú)錫教育學(xué)院學(xué)報(bào)，2002，22（3）：43-45

[2]王艷.《自動(dòng)控制原理》課程教學(xué)改革與創(chuàng)新實(shí)踐[J].j江南大學(xué)學(xué)報(bào)2007，27（4）：49-51

[3]薛定宇.控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)--MATLAB語(yǔ)言及其應(yīng)用[M].清華大學(xué)出版社，2002