自動(dòng)控制原理課程的教學(xué)方法與教學(xué)手段

周迎春 胡志軍 肖慧慧

高等職業(yè)教育人才培養(yǎng)目標(biāo)是服務(wù)于生產(chǎn)第一線的高素質(zhì)、高技能的應(yīng)用型人才，學(xué)生應(yīng)具備較強(qiáng)的崗位適應(yīng)能力和解決生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題的能力。如何提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，如何使高等職業(yè)教育的課程建設(shè)與改革能夠適應(yīng)當(dāng)前發(fā)展的需要，已顯得尤為重要。本次培訓(xùn)很有啟發(fā)性和針對(duì)性，為我加深對(duì)本課程的理解和把握以及具體應(yīng)當(dāng)如何展開(kāi)課堂和課外教學(xué)很有幫助，不論是在自動(dòng)控制原理精品課程建設(shè)、課堂教學(xué)設(shè)計(jì)與教學(xué)課程設(shè)計(jì)訓(xùn)練與實(shí)踐教學(xué)設(shè)計(jì)、課程教學(xué)改革與教學(xué)資源建設(shè)規(guī)劃等方面有很多收獲。這次培訓(xùn)最大的收獲是真正認(rèn)識(shí)到學(xué)習(xí)教學(xué)方法、研究適合課程和自己風(fēng)格的教學(xué)方法的重要。

1、教學(xué)方法的名稱：“三結(jié)合”教學(xué)方法

2、教學(xué)方法的使用目的：本課程授課內(nèi)容主要包括離散系統(tǒng)理論和線性系統(tǒng)理論的相關(guān)知識(shí)。為了適應(yīng)當(dāng)今社會(huì)對(duì)人才素質(zhì)教育培養(yǎng)的要求，注重對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)的培養(yǎng)，使學(xué)生理論與實(shí)踐相結(jié)合，在本課程進(jìn)行過(guò)程中，可采取基礎(chǔ)理論與工程實(shí)際相結(jié)合,“引導(dǎo)式”、“滲透式”和“互動(dòng)式”相結(jié)合，理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)相結(jié)合的“三結(jié)合”教學(xué)方法。

3、教學(xué)方法的實(shí)施過(guò)程：

（１）基礎(chǔ)理論與工程實(shí)際相結(jié)合

本課程是一門理論和實(shí)踐結(jié)合密切的專業(yè)基礎(chǔ)課，所討論的基本問(wèn)題是在工程實(shí)踐基礎(chǔ)上提升和抽象出來(lái)的內(nèi)容，其數(shù)學(xué)表示嚴(yán)謹(jǐn)、內(nèi)容抽象、理論性強(qiáng)、與工程結(jié)合密切。但是在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中，由于這門課程涉及到較多的理論推導(dǎo)及矩陣運(yùn)算，很容易導(dǎo)致學(xué)生無(wú)法將本課程的理論與實(shí)際工程問(wèn)題聯(lián)系起來(lái)。學(xué)生往往因缺乏工程實(shí)踐知識(shí)，缺乏對(duì)實(shí)際控制系統(tǒng)的感性認(rèn)識(shí)而感到學(xué)習(xí)的內(nèi)容比較抽象、枯燥，容易產(chǎn)生畏難情緒，進(jìn)而影響學(xué)習(xí)的效果。因此，注重基礎(chǔ)理論與工程實(shí)際相結(jié)合的教學(xué)方法是學(xué)生學(xué)好這門課程的前提條件。在教學(xué)過(guò)程中，在保證基礎(chǔ)理論嚴(yán)謹(jǐn)性和系統(tǒng)性前提下，可不刻意追求定理證明中數(shù)學(xué)上的嚴(yán)密性。對(duì)一些繁雜的數(shù)學(xué)證明，授課中略去證明和推導(dǎo)過(guò)程，而著重于解釋證明過(guò)程和思路，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)結(jié)論的正確內(nèi)涵、直觀意義和需要滿足的條件，突出問(wèn)題的工程背景和提法，進(jìn)而給出抽象的定義，理論闡述盡力做到嚴(yán)謹(jǐn)、簡(jiǎn)練和易懂。即將抽象的概念與工程實(shí)際相聯(lián)系，將枯燥的理論問(wèn)題融合在實(shí)際的工程案例中，為學(xué)生作深入淺出的講解，使其通俗化、形象化、具體化。從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，并使他們深刻理解“學(xué)以致用”的意義。

（２）“引導(dǎo)式”、“滲透式”和“互動(dòng)式”教學(xué)方法相結(jié)合

“引導(dǎo)式”、“滲透式”和“互動(dòng)式”的教學(xué)方法是一種由淺入深地講解有關(guān)概念、定義和分析方法，積極引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考問(wèn)題的方法。

① 引導(dǎo)式：在講解基礎(chǔ)理論時(shí)，通過(guò)典型示例，引出基本概念，使學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)本課程的任務(wù)有一個(gè)感性認(rèn)識(shí)，明確學(xué)習(xí)的目的、方法和要求，再引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分析和討論。此外，講課中，適當(dāng)?shù)亓粢恍夷?，讓學(xué)生考慮后，再進(jìn)行講解，效果更好。這種引導(dǎo)的講課方式易于調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。

② 滲透式：本課程有這樣一個(gè)特點(diǎn)：很多公式本身都有一定的物理意義，所以在備課和講課當(dāng)中，除注意其數(shù)學(xué)推導(dǎo)外，更應(yīng)注重對(duì)數(shù)學(xué)結(jié)果給出恰當(dāng)?shù)奈锢斫忉?，就是說(shuō)應(yīng)當(dāng)把數(shù)學(xué)公式滲透到物理意義中去，這種“滲透式”的教學(xué)方法可以減少學(xué)生對(duì)公式理解的難度。

③ 互動(dòng)式：課后給學(xué)生留一些思考題，要求學(xué)生閱讀大量參考書(shū)，然后通過(guò)組織課堂討論澄清模糊概念和錯(cuò)誤理解，這就是我們所說(shuō)的“互動(dòng)式”講課方式，這樣使得學(xué)生在掌握本課程基本理論的同時(shí)也拓寬了知識(shí)面，加深了對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解。

（３）理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)相結(jié)合

注重理論教學(xué)和物理實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的教學(xué)方法是學(xué)生學(xué)好這門課程的保障?！蹲詣?dòng)控制原理（二）》是一門理論性很強(qiáng)的課程，為了幫助學(xué)生更好的掌握本課程的相關(guān)知識(shí)，自動(dòng)控制理論實(shí)驗(yàn)中有12學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)是為了配合本課程的教學(xué)開(kāi)展的。理論教學(xué)和物理實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的教學(xué)方法，能讓學(xué)生把書(shū)上所謂“飄渺”、“高深”的理論與實(shí)際的物理裝置結(jié)合起來(lái)，寓學(xué)于做，做學(xué)結(jié)合，既培養(yǎng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，又提高了他們的專業(yè)技能。例如，實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的一個(gè)實(shí)驗(yàn)是建立旋轉(zhuǎn)式倒立擺系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，分析系統(tǒng)的能控性及能觀性，利用極點(diǎn)配置對(duì)旋轉(zhuǎn)式倒立擺系統(tǒng)進(jìn)行控制，并利用Matlab進(jìn)行系統(tǒng)仿真。倒立擺作為一種自動(dòng)控制教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備,經(jīng)常被用來(lái)檢驗(yàn)各種控制策略的實(shí)際效果。許多抽象的控制概念如系統(tǒng)穩(wěn)定性、能控性、能觀性和系統(tǒng)抗干擾能力等都可以通過(guò)控制倒立擺直觀地表現(xiàn)出來(lái)。而且,倒立擺的控制技巧極富趣味性,很適合學(xué)習(xí)現(xiàn)代控制理論的學(xué)生使用它來(lái)驗(yàn)證所學(xué)的控制理論和算法，加深對(duì)所學(xué)課程的理解和掌握。因此,倒立擺設(shè)備是進(jìn)行現(xiàn)代控制理論學(xué)習(xí)和研究中較為理想的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。而我們理論課教師在授課過(guò)程中，可將倒立擺這個(gè)復(fù)雜的控制系統(tǒng)作為例子引入到教學(xué)過(guò)程中，既達(dá)到了理論聯(lián)系實(shí)際的目的，又將理論教學(xué)和物理實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了有機(jī)結(jié)合，為實(shí)驗(yàn)教學(xué)的順利開(kāi)展奠定了基礎(chǔ)。

4、教學(xué)手段：板書(shū)、多媒體教學(xué)及自動(dòng)控制理論精品課網(wǎng)上資源相結(jié)合。

板書(shū)和多媒體課件相結(jié)合。根據(jù)課程要求，研究并開(kāi)發(fā)課程多媒體課件。具體內(nèi)容包括：每一章的主要知識(shí)點(diǎn)概述、基本內(nèi)容及重點(diǎn)難點(diǎn)、典型例題、補(bǔ)充題型、課后思考題、課后作業(yè)、重點(diǎn)內(nèi)容回顧等。在每次授課時(shí)，先通過(guò)PPT進(jìn)行上次課重點(diǎn)內(nèi)容回顧，幫助學(xué)生承前啟后、溫故知新；授課過(guò)程中以多媒體課件的演示為主線，配合板書(shū)對(duì)基本理論和重點(diǎn)難點(diǎn)進(jìn)行詳盡的分析和闡述，當(dāng)遇到公式較多的地方，就利用板書(shū)引導(dǎo)學(xué)生沿著老師的思路走，集中學(xué)生注意力，明白因由過(guò)程，而當(dāng)遇到圖形、演示等形象化的信息時(shí)，就有效利用多媒體課件，在有限的教學(xué)時(shí)數(shù)內(nèi)，盡可能地直觀、形象地多介紹一些知識(shí)點(diǎn)；重要的典型例題、補(bǔ)充題型在課件中只有題目，沒(méi)有答案，授課時(shí)把思路和解題步驟在黑板上分步詳解，有助于學(xué)生消化和吸收。

充分發(fā)揮自動(dòng)控制理論精品課程網(wǎng)絡(luò)資源的作用。教師已把教學(xué)資源信息發(fā)布到網(wǎng)上,如課程介紹、教學(xué)大綱、授課PPT、課后習(xí)題答案、歷年考題等，可供學(xué)生隨時(shí)下載使用，方便學(xué)生課外自學(xué)、復(fù)習(xí)。另外，還應(yīng)該進(jìn)一步建設(shè)網(wǎng)上答疑教室和討論區(qū)。對(duì)于教師來(lái)說(shuō),可以根據(jù)學(xué)生們提出的問(wèn)題,及時(shí)發(fā)現(xiàn)教學(xué)中的不足,并做相應(yīng)的調(diào)整與改進(jìn)，教師輔導(dǎo)答疑時(shí)，也不用再受時(shí)間空間的限制；學(xué)生還可在討論區(qū)內(nèi)自由討論，交流心得，共同進(jìn)步。

5、教學(xué)方法與教學(xué)手段實(shí)施預(yù)計(jì)效果分析：通過(guò)這種基礎(chǔ)理論與工程實(shí)際相結(jié)合,“引導(dǎo)式”、“滲透式”和“互動(dòng)式”相結(jié)合，理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)相結(jié)合的“三結(jié)合”教學(xué)方法，為學(xué)生作深入淺出的講解,使學(xué)生緊跟課程內(nèi)容開(kāi)展相關(guān)的學(xué)習(xí)和研究，應(yīng)該可以激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，使學(xué)生對(duì)于這門課程從書(shū)面的、理性的認(rèn)識(shí)，細(xì)化到具體現(xiàn)實(shí)的感性認(rèn)識(shí)，理論與實(shí)踐結(jié)合更緊密；應(yīng)該可以使學(xué)生對(duì)本課程相關(guān)概念、理論和方法的正確內(nèi)涵、物理意義、應(yīng)用范圍有更系統(tǒng)和完整的認(rèn)識(shí)，為以后的專業(yè)學(xué)習(xí)和研究奠定基礎(chǔ)。