基于MATLAB語言的《自動控制原理》專題研究式教學探索

黎 莉 張華敏

（空軍第一航空學院，河南 信陽 464000）

基于MATLAB語言的《自動控制原理》專題研究式教學探索

黎 莉 張華敏

（空軍第一航空學院，河南 信陽 464000）

在闡述了專題研究教學模式的含義、實施過程的基礎上，指出了基于MATLAB語言的專題研究式教學模式在實施過程中應注意的幾個問題，對于《自動控制原理》課程的課堂教學改革具有一定的指導意義。

MATLAB；專題研究；教學模式

《自動控制原理》課程是空軍第一航空學院2+2本科各專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎課程，該課程具有實踐性、系統(tǒng)性強,涉及面廣、概念抽象等特點，學生初學起來普遍感到困難。為了適應任職教育崗位的需求，我們依托MATLAB仿真語言和自動控制原理仿真實驗平臺，探索了專題教學模式并應用于課堂教學。實踐證明，該教學模式能夠適應任職教育教學的規(guī)律和特點，有助于培養(yǎng)學員的思維能力和創(chuàng)新能力，提高后續(xù)專業(yè)課程的綜合分析問題、解決問題的能力。

一、“專題研究”教學模式的含義

所謂“專題研究”教學，是以任職需求為導向，以專題為形式，以解決問題為目標，以教員為主導，以學員為主體，在教學過程中通過專題研究活動，幫助學員轉變觀念、獲取知識、深化理解、提高科學研究技能的現代教學方法。其本質就是帶著問題搞研究，帶著研究開展教學，在教員與學員之間經驗共享、多向交流的過程中培養(yǎng)學員的創(chuàng)造性思維能力和分析問題、解決問題的能力。

二、“專題研究”教學模式的實施過程

根據“專題研究”教學的內容及特點，其實施的過程包括：確定研究專題、開展專題研究、匯報交流討論等基本環(huán)節(jié)。

1.確定研究專題

課程教學開始之前，教員應對學員進行充分的調研，弄清學員的崗位任職需求，學習基礎，結合本課程的內容特點，初步擬定研究的專題題目或研究方向，確保研究專題具有較強的崗位指向性。開課后，伴隨著課程的深入，學員結合實際選擇自己感興趣的研究題目或方向。

2.開展專題研究

開展專題研究的過程是解決問題的過程，學員可分組進行研究，每一個專題推選一名負責人，小組所有成員協(xié)調工作共同完成。具體可分為以下三步：第一步，確定方案。專題研究小組根據自身對專題的理解及掌握的信息量，醞釀初步的研究思路，確定初步的實施方案后，教員要組織一次開題答辯，目的是讓所有的學員和教員一起相互討論初步方案是否可行，學員要博采眾長，優(yōu)選研究方法，收集有關信息資料，形成完善的研究方案。其主要內容包括研究目標、研究方法、研究內容、研究步驟、人員分工、預期成果等。第二步，實施研究。此步驟是關鍵的環(huán)節(jié)。小組在研究時要做好三項工作：一是信息的收集。充分利用現代信息化手段，收集、篩選相關信息，并進行分析、綜合，形成再生信息；二是按照研究方案的安排進行推演，尋找解決問題的方法和途徑；三是要保持教員對研究過程的引導和控制作用，避免學員走彎路。第三步，課題結題，把研究的結果撰寫成論文或研究報告。

3.匯報交流討論

各小組根據自己的研究報告，制作相應的匯報專題片，教員組織匯報答辯活動，可聘請在本學科課程有造詣的其他教員擔任答辯評委，增進交流的深度和廣度。這一過程包含以下兩個重要環(huán)節(jié)：一是展示成果。將研究成果以小論文、圖表、電腦多媒體課件、實驗報告等不同形式表達出來，評委和學員一起交流，以求優(yōu)勢互補。二是總結反思。研究結果產生之后，還應對整個研究過程，包括研究方法的科學性和正確性，研究成果的質量及研究過程中的參與程度、合作意識、體驗感受以及其他方面的得失，進行全面的反思總結，提出本次專題研究的價值，說明存在的問題，以求獲得更深一步的理性認識，從而為后續(xù)研究奠定基礎。

三、基于MATLAB語言的“專題研究”教學模式應注意的問題

在《自控原理》課程教學改革中探索應用“專題研究”教學模式，能夠充分調動學員的積極性和創(chuàng)造性，培養(yǎng)良好的科學研究習慣，在應用過程中，要注意以下幾個方面的問題。

1.注重借助MATLAB仿真語言開展研究

MATLAB是當今國際上最流行的控制系統(tǒng)計算機輔助設計軟件工具。MATLAB除了傳統(tǒng)的交互式編程之外，還提供了豐富可靠的矩陣運算、圖形繪制、數據處理、方便的Windows編程等便利工具以及仿真環(huán)境SIMULINK。當前已成為美國和其他發(fā)達國家大學本科生、碩士生、博士生的必備工具。在應用“專題研究”教學模式時，利用MATLAB語言強大的數學計算、實時仿真功能，教員結合課堂實例、設置系統(tǒng)仿真實驗等方法，引導學員學會應用MATLAB仿真語言對開展的專題進行仿真研究，能夠提高學生的學習效率與學習積極性，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。

2.注重培養(yǎng)學員的控制系統(tǒng)分析能力

“專題研究”實際上是一個微型的研究性學習過程，但它在實施中存在耗時較多、需要充足的外界設備和課程資源等局限。因此，專題研究要緊密結合授課進度逐步進行。在授課過程中，要將控制系統(tǒng)的基本概念、基本理論和分析方法在課堂中盡量采用MATLAB語言仿真，淡化理論推導，簡化計算過程，要將系統(tǒng)分析的方法滲透到課堂教學和控制實例中，改變傳統(tǒng)的重理論講解的課堂教學模式，從而提高課堂效率，掌握分析方法。學員在課下應將所學的控制系統(tǒng)分析方法結合到專題研究的任務中，加深對理論的理解，培養(yǎng)解決實際問題的能力。

3.注重培養(yǎng)學員的信息能力

較大的信息量是學員進行專題研究的基礎，在教學過程中，教員首先要引導學員快速準確地采集有用信息，讓學員自覺產生擁有信息的渴望。這些信息包括：網絡信息、參考書籍及其相關資料等。其次要培養(yǎng)學員高效、快捷地利用信息資源處理問題的能力。對于學員來說，要學會根據研究課題的需要，經過信息的整理加工，解決實際問題。因此，在教學過程中，要培養(yǎng)學員利用信息資源獨立分析問題、解決問題的能力。三是要培養(yǎng)學員信息再生能力。在專題研究過程中，要引導學員對有用信息進行歸納和總結，以形成新的信息資源，并能將這些再生的信息資源應用到后續(xù)的教學活動中去。

［1］ 馬硯斌.“研究式教學”：軍事任職教育教學的新思路［J］.繼續(xù)教育研究，2007，（3）.

［2］ 李杰.MATLAB在自動控制原理課程中的應用［J］.中國科技創(chuàng)新導刊，2010，（3）.

［3］ 孫少春.專題研究教學模式探索與實踐［J］.教育與教學研究，2008，（4）.

2011-04-08

黎莉（1972-），女，碩士，空軍第一航空學院航空儀電工程系講師。