高職高專自動(dòng)控制原理教學(xué)改革探索

齊 琳

（承德石油高等?？茖W(xué)校，河北 承德 067000）

自動(dòng)控制原理是高等工科院校自動(dòng)化專業(yè)和電子信息類專業(yè)的一門重要基礎(chǔ)課程，其應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，幾乎遍及電類及非電類各個(gè)工程技術(shù)學(xué)科。學(xué)好這門課程，掌握自動(dòng)控制的基本原理，學(xué)會(huì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)方法，對(duì)于高等工科院校自動(dòng)化專業(yè)和電子信息類專業(yè)學(xué)生來(lái)說(shuō)是非常重要的。因此，高職高專自動(dòng)控制原理教學(xué)應(yīng)依據(jù)社會(huì)的發(fā)展，調(diào)整其教學(xué)方法，培養(yǎng)社會(huì)所需要的人才。

一、結(jié)合MATLAB授課，增強(qiáng)課堂教學(xué)的直觀性、生動(dòng)性

在教學(xué)過(guò)程中，注重實(shí)行啟發(fā)式教學(xué)，加強(qiáng)學(xué)生在教學(xué)活動(dòng)中的主體地位，教師在教學(xué)過(guò)程的設(shè)計(jì)、組織和指導(dǎo)上，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)性，使學(xué)生處于積極主動(dòng)的狀態(tài)，進(jìn)行觀察、比較、分析等深層次思維。在學(xué)習(xí)連續(xù)時(shí)間LIT系統(tǒng)時(shí)域分析的時(shí)候，我們適當(dāng)引入了MATLAB仿真，調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。這樣結(jié)合計(jì)算機(jī)和MATLAB仿真，使學(xué)生對(duì)系統(tǒng)響應(yīng)函數(shù)的影響有了更深刻的認(rèn)識(shí)。教學(xué)過(guò)程中，常常要分析同一系統(tǒng)在不同參數(shù)情況下對(duì)同一信號(hào)源的不同響應(yīng)過(guò)程，這就需要畫一些函數(shù)曲線，我們嘗試著將仿真軟件MATLAB引入到傳統(tǒng)的教學(xué)中來(lái)，將大量的曲線圖表清晰地展現(xiàn)在學(xué)生面前。MATLAB軟件集數(shù)值分析、矩陣運(yùn)算、信號(hào)處理和繪制圖像顯示于一體，構(gòu)成一個(gè)方便的、界面友好的用戶環(huán)境。利用MATLAB軟件來(lái)處理，不僅節(jié)省了大量的計(jì)算時(shí)間，而且有利于幫助學(xué)生加深對(duì)抽象理論的理解，提高了課堂效率，取得了比較滿意的教學(xué)效果。

二、重視實(shí)際應(yīng)用，提高學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力

在教學(xué)過(guò)程中，教師要有意識(shí)地把自控與現(xiàn)實(shí)生活結(jié)合起來(lái)，以加強(qiáng)基礎(chǔ)訓(xùn)練、注重能力培養(yǎng)為基準(zhǔn)和原則。首先，在實(shí)驗(yàn)性質(zhì)方面，采取獨(dú)立設(shè)課，獨(dú)立考核，將實(shí)驗(yàn)定性，從為課程服務(wù)改向?yàn)閷I(yè)服務(wù)，大力提高實(shí)驗(yàn)課程在學(xué)科專業(yè)中的重要地位。其次，在授課方面，多加強(qiáng)實(shí)際例子。比如：在控制系統(tǒng)的校正這一章節(jié)中，筆者結(jié)合汽車的定速巡航控制做例子。速度低一點(diǎn)，油門加一點(diǎn)，速度高上去當(dāng)然就反過(guò)來(lái)。但是如果速度低一點(diǎn)，油門就加很多，速度更低，這樣速度不但不能穩(wěn)定在要求的設(shè)定值上，還可能失控，這就是不穩(wěn)定。通過(guò)生活中實(shí)際的例子，切實(shí)提高學(xué)生認(rèn)識(shí)實(shí)際問(wèn)題和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

三、筆試與上機(jī)相結(jié)合的過(guò)程化考核方式的使用

考核是教學(xué)活動(dòng)中十分重要的環(huán)節(jié)，通過(guò)考核可以檢驗(yàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)成果。傳統(tǒng)的自動(dòng)控制原理課程的考試都采用期末筆試答卷的方式進(jìn)行。然而以期末筆試的考核方式有兩點(diǎn)明顯的不足：第一，學(xué)習(xí)自控的最終目的是解決實(shí)際問(wèn)題，而筆試只能考察理論知識(shí)掌握的水平，無(wú)法衡量知識(shí)的運(yùn)用能力，單靠筆試的方式衡量學(xué)生實(shí)際水平本身就不準(zhǔn)確。第二，一學(xué)期的學(xué)習(xí)，單靠最后一次期末考試考核學(xué)生的成績(jī)，導(dǎo)致平時(shí)相當(dāng)數(shù)目的學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)投入不夠，以考前突擊的方式應(yīng)對(duì)考試。過(guò)程化考核是一種新型的考核方式，它是在學(xué)習(xí)的過(guò)程中對(duì)學(xué)生進(jìn)行多次的分階段，多種形式的測(cè)驗(yàn)，得到最終的學(xué)習(xí)成績(jī)。這種考察方式不但較為客觀地衡量出學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握與運(yùn)用水平，還通過(guò)多次的考核時(shí)時(shí)激勵(lì)學(xué)生，在學(xué)習(xí)的過(guò)程中始終懷著嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度和飽滿的熱情，獲得最佳的學(xué)習(xí)效果。自動(dòng)控制原理課程的過(guò)程化考核采用筆試與上機(jī)相結(jié)合的方式進(jìn)行，筆試重點(diǎn)考察學(xué)生的理論知識(shí)的掌握水平，上機(jī)考核重點(diǎn)衡量學(xué)生的知識(shí)實(shí)際運(yùn)用水平。這種多次的階段性考核措施保證了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情與投入程度，在實(shí)際使用中取得了很好的教學(xué)效果。

四、加強(qiáng)對(duì)學(xué)生觀察、動(dòng)手和思想能力的培養(yǎng)，樹(shù)立嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度

自控是以實(shí)踐為基礎(chǔ)，用數(shù)學(xué)手段分析歸納和處理問(wèn)題的一門學(xué)科，實(shí)驗(yàn)不僅能展示自控中的響應(yīng)曲線變化過(guò)程，又可以培養(yǎng)學(xué)生觀察和動(dòng)手能力，激發(fā)學(xué)生的興趣和積極探索的精神。實(shí)驗(yàn)前，教師應(yīng)介紹試件的特點(diǎn)及主要儀器和設(shè)備的作用，簡(jiǎn)述實(shí)驗(yàn)的目的和操作規(guī)程。實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師要教育學(xué)生仔細(xì)觀察，做好測(cè)量和記錄，啟發(fā)、引導(dǎo)學(xué)生注意曲線的特點(diǎn)及其之間的聯(lián)系，使學(xué)生對(duì)所觀察的事物有一個(gè)比較完整、清晰的認(rèn)識(shí)，并隨時(shí)檢查學(xué)生的操作是否正確規(guī)范，這樣既培養(yǎng)了學(xué)生的觀察和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ直ＷC了實(shí)驗(yàn)的成功率。比如：在做“二階系統(tǒng)時(shí)域分析”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，當(dāng)阻尼比和自然振蕩角頻率分別變化時(shí)，系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線有什么變化，系統(tǒng)的超調(diào)量和調(diào)節(jié)時(shí)間分別是多少，要求學(xué)生作好詳細(xì)而準(zhǔn)確的記錄，并要求學(xué)生根據(jù)自己在課堂上的討論所得到的結(jié)論和實(shí)驗(yàn)所得到的結(jié)論相對(duì)照，看是否一致的。素質(zhì)教育要在充分發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用下，廣泛地讓學(xué)生主動(dòng)參與，積極思考，要發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力。在教學(xué)過(guò)程中，應(yīng)注意強(qiáng)調(diào)自控思想與研究方法的介紹，要有機(jī)地滲透激勵(lì)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)的相關(guān)內(nèi)容，觸發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維的靈感和意向。教學(xué)的目的不僅是傳授知識(shí)，更重要的是培養(yǎng)和提高學(xué)生的綜合能力，即研究問(wèn)題和解決問(wèn)題的方法。在考慮教法的同時(shí)，也要研究學(xué)法，做到既傳授知識(shí)，又培養(yǎng)學(xué)生的能力，為學(xué)生的主體性發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

五、結(jié) 語(yǔ)

結(jié)合MATLAB語(yǔ)言所擁有的豐富的控制軟件包，為自動(dòng)控制理論教學(xué)提供了全新的方法，它不僅大大縮短了對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行分析計(jì)算和設(shè)計(jì)的時(shí)間，而且直觀性強(qiáng)，使得課堂教學(xué)更加形象生動(dòng)。以上改革措施在一定的范圍內(nèi)進(jìn)行了改革實(shí)驗(yàn)，經(jīng)對(duì)已畢業(yè)的各屆學(xué)生的抽樣調(diào)查，學(xué)生認(rèn)為自己在自動(dòng)控制的軟件與硬件設(shè)計(jì)的綜合應(yīng)用能力得到了提高，并且能夠做到應(yīng)用于實(shí)際。今后我們還將進(jìn)一步深化實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革，全面推進(jìn)素質(zhì)教育。

［1］余成波，張蓮，等.自動(dòng)控制原理［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2006.

［2］師宇杰.自動(dòng)控制原理——基于MATLAB仿真［M］.北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2007.

［3］劉坤.MATLAB自動(dòng)控制原理習(xí)題精解［M］.北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2004.

［4］謝克明.自動(dòng)控制原理［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2004.

［5］胡壽松.自動(dòng)控制原理（第四版）［M］.北京：科學(xué)出版社，2001.