提高“自動控制原理”課程教學(xué)質(zhì)量的研究與探討

王三秀 蔣勝韜

摘要：針對“自動控制原理”課程理論性強、概念抽象的課程性質(zhì)以及教學(xué)現(xiàn)狀，在課程的組織與設(shè)計、課程的教學(xué)方法等方面做了有益的探索和改革，提出了一些改進措施。通過實踐教學(xué)證明，這些措施有效地提高了教學(xué)質(zhì)量，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)生分析問題和解決問題的能力。

關(guān)鍵詞：自動控制原理;教學(xué)質(zhì)量;教學(xué)方法

中圖分類號：G642.0 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）33-0088-01

一、課程性質(zhì)及教學(xué)現(xiàn)狀

“自動控制原理”是高校自動化專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，也是電子信息、機械等專業(yè)的一門非常重要的基礎(chǔ)課程。自動控制原理是電氣工程領(lǐng)域分析問題、解決問題的理論基礎(chǔ)，其應(yīng)用貫穿于電氣工程領(lǐng)域的各個方面，在控制科學(xué)與工程學(xué)科中占有重要地位。[1，2]

自動控制原理主要研究自動控制系統(tǒng)的一般規(guī)律，涉及到控制系統(tǒng)的模型建立、系統(tǒng)分析、系統(tǒng)設(shè)計的基本理論和相關(guān)技術(shù)。也就是說“自動控制原理”課程涉及廣泛的數(shù)理知識，內(nèi)容豐富且理論性強，概念抽象，是一門具有一定深度和難度的課程，要求學(xué)生具有扎實的專業(yè)基礎(chǔ)和較強的抽象思維能力、計算能力，通常大部分學(xué)生感到難學(xué)，教師也覺得難教。

通過課程學(xué)習(xí)，如果學(xué)生只是機械地記住各種公式定理，沒有跳出抽象的理論框架，沒有實際的理解和應(yīng)用能力，在面對具體實踐問題的時候，仍然不知如何運用相應(yīng)的知識來解決實際問題。那么，這門課程的講授效果是失敗的。因此，對“自動控制原理”課程的教學(xué)要理論和實踐并重，采用包括多媒體教學(xué)、傳統(tǒng)教學(xué)、MATLAB輔助教學(xué)以及網(wǎng)絡(luò)互動等多種教學(xué)方法和手段，使學(xué)生不僅僅學(xué)習(xí)、掌握好基礎(chǔ)知識、基本理論與方法，也必須注重應(yīng)用知識的能力?；诖?，筆者將從課程的組織與設(shè)計、課程的教學(xué)方法兩方面提出一些改進措施。

二、課程組織與設(shè)計

在課程的組織與設(shè)計上，“自動控制原理”課程常規(guī)的教學(xué)方式主要是通過教師課堂授課以及學(xué)生課程實驗。為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，將理論與實踐有效結(jié)合，筆者增加了學(xué)生課程設(shè)計以及網(wǎng)絡(luò)互動教學(xué)等方式。

教室課堂講授主要是講授自動控制的基本概念和基本理論、引導(dǎo)學(xué)生對自動控制系統(tǒng)進行分析與設(shè)計，讓學(xué)生了解和學(xué)習(xí)“控制理論”各種思想。課程實驗是由學(xué)生利用MATLAB語言進行控制系統(tǒng)的分析與仿真，開設(shè)的主要實驗如表1所示，通過實驗，熟練掌握MATLAB語言在自動控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。

在課堂講授和課程實驗的基礎(chǔ)上，再通過課程設(shè)計使學(xué)生加深對理論知識的理解與掌握，充分利用先進的實驗設(shè)備，為學(xué)生設(shè)計各種實踐教學(xué)內(nèi)容，使其既能發(fā)揮創(chuàng)造性，又能提高學(xué)生的實際動手能力。通過課程設(shè)計，學(xué)生對分析系統(tǒng)的工作過程、建立數(shù)學(xué)模型、分析穩(wěn)定性以及設(shè)計校正裝置等方面都有了明顯的提高。最后網(wǎng)絡(luò)互動教學(xué)，可以通過“自動控制原理”課程的精品課程網(wǎng)站，實現(xiàn)教學(xué)資源共享、作業(yè)提交、網(wǎng)上答疑，增強了師生的互動性，可對課堂講授進行有力的補充。

通過這樣幾部分的合理規(guī)劃與設(shè)計，既能使學(xué)生掌握扎實的專業(yè)基礎(chǔ)理論，又能有層次地培養(yǎng)學(xué)生的動手實踐能力，使學(xué)生能夠運用相應(yīng)的知識去解決實際問題。

三、教學(xué)方法

從教學(xué)方法上，根據(jù)“自動控制原理”課程的實際內(nèi)容，采用多種教學(xué)方法，不斷提高教學(xué)質(zhì)量。其主旨思想就是以學(xué)生為本，增強學(xué)生自主參與學(xué)習(xí)的積極性，發(fā)揮學(xué)生的自主創(chuàng)造力，提高解決問題的能力。

1.問題式教學(xué)

在課程的教學(xué)過程中，教師可以對教學(xué)中的一些重點和難點問題創(chuàng)設(shè)問題，讓學(xué)生圍繞問題制訂設(shè)計或?qū)嶒灧桨?，自主分析問題和解決問題?？梢砸髮W(xué)生自由組隊，相互之間進行交流和討論，最后由學(xué)生來介紹解決的過程。從而通過學(xué)生的觀點、看問題的角度，來加深課程理論體系中重點和難點問題的理解。

當(dāng)然所提的問題不適合太空或者太大，而應(yīng)該是建立在學(xué)生已有知識的基礎(chǔ)上，并且與學(xué)生平時身邊的事情相結(jié)合，能夠引起學(xué)生的思考。同時提出問題以后，對學(xué)生感覺特別困難的問題，也不能完全放任自留，教師應(yīng)進行一定程度的引導(dǎo)，幫助學(xué)生分析問題、解決問題，以達到更好的效果。因此，教師在問題式教學(xué)過程中應(yīng)該以組織者和引導(dǎo)者的角色出現(xiàn)在課堂上。[3]

2.案例式教學(xué)

首先，教師在講解相應(yīng)知識點的同時，可以通過具體的案例來加深學(xué)習(xí)的理解。如在講解開環(huán)控制和閉環(huán)控制時，首先講解二者的區(qū)別、優(yōu)缺點等，然后再選擇一些生活中比較熟悉的案例來具體介紹，比如空調(diào)系統(tǒng)、供水系統(tǒng)等等，貼近生活，學(xué)生容易理解。其次，可采用由學(xué)生講授案例的方式，積極鼓勵學(xué)生參與，由學(xué)生來尋找一些實際的開環(huán)系統(tǒng)以及閉環(huán)系統(tǒng)，不僅加深了學(xué)生對知識點的理解，也充分鍛煉了學(xué)生能力。

另外，根據(jù)自動控制原理課程的特點，筆者選擇學(xué)生比較熟悉的電機調(diào)速系統(tǒng)作為典型案例貫穿于教學(xué)過程。首先讓學(xué)生利用之前學(xué)過的電路、電磁學(xué)等相關(guān)基礎(chǔ)課程進行分析從而建立系統(tǒng)模型，并對模型進行簡化;接著采用MATLAB語言分析系統(tǒng)的時域特性，對概念有個直觀的認識，在此基礎(chǔ)上對概念進行講解，并對性能的影響因素進行分析;然后采用同樣的方法及教學(xué)過程引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)頻域分析方法;最后提出設(shè)計指標(biāo)要求，要求學(xué)生根據(jù)已有的知識進行控制系統(tǒng)的設(shè)計。這樣通過一個完整的案例，使學(xué)生對自動控制原理課程的基礎(chǔ)理論知識以及系統(tǒng)分析及設(shè)計都有完整的練習(xí)過程。

3.討論式教學(xué)

主講教師通過預(yù)先的設(shè)計與組織，啟發(fā)學(xué)生就某一問題或知識點進行討論，發(fā)表自己的見解。討論式教學(xué)主要是以學(xué)生為中心，在教師與學(xué)生，學(xué)生與學(xué)生之間，通過積極的討論，各抒己見，互相啟發(fā)，主動探尋知識，使學(xué)生參與到教學(xué)中來，以達到訓(xùn)練學(xué)生的自學(xué)能力、推理能力，以及應(yīng)用所學(xué)知識解決問題的一種教學(xué)方法。當(dāng)然除了要積極鼓勵和表揚發(fā)言活躍的學(xué)生之外，也要給那些性格內(nèi)向或不善表達的學(xué)生發(fā)言的機會，促使學(xué)生潛能的發(fā)揮和創(chuàng)新能力的提高。[4]

另外，在講授新的內(nèi)容之前，主講教師可以和學(xué)生一起討論新的知識點與前面學(xué)過的內(nèi)容有什么區(qū)別與聯(lián)系，這樣一方面回顧和加深舊知識點的印象，另一方面對新知識點有一個初步的認識。比如，對二階系統(tǒng)進行暫態(tài)性能分析的時候，可以與一階系統(tǒng)的暫態(tài)性能進行分析比較，以達到溫故而知新的目的?；蛘哂妙l域的Nyquist方法分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性之前，可以先鞏固一下之前時域的勞斯穩(wěn)定判據(jù)，使學(xué)生能夠明確其中的區(qū)別與聯(lián)系，加深印象。

討論題目是否合適是保證討論成功的關(guān)鍵，因此討論式教學(xué)要求教師精心設(shè)計討論題目，問題要符合教學(xué)目標(biāo)和要求，同時又要具有針對性和典型性，難度適當(dāng)，有趣味，要考慮學(xué)生的心理特點、認知水平和情感體驗。學(xué)生則要做好課前準(zhǔn)備工作，對所學(xué)內(nèi)容做好預(yù)習(xí)，有初步的感受、領(lǐng)悟和理解。

四、結(jié)語

應(yīng)用型本科院?！白詣涌刂圃怼闭n程要求學(xué)生將所學(xué)理論知識與實踐相結(jié)合，能夠用理論解決實際工程問題，而不是大量空洞的理論教學(xué)，使學(xué)生失去學(xué)習(xí)的積極性。筆者通過多年的教學(xué)經(jīng)驗，對課程的組織設(shè)計以及課程教學(xué)方法提出了一些有效的改革措施，從而提高學(xué)生的實踐能力以及自主分析解決問題的能力。

參考文獻：

[1]楊婕，程麗平，孫霞，等.應(yīng)用型本科“自動控制原理”課程改革及實踐[J].中國電力教育，2010，（4）：111-112.

[2]潘東坡，劉楓，張渝，等.對“自動控制原理”課程教學(xué)方式的探究[J].西南師范大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2008，33（4）：157-160.

[3]柳青.討論式教學(xué)的組織與引導(dǎo)[J].大連教育學(xué)院學(xué)報，2004，

20（1）：24.

[4]王瑩.討論式教學(xué)應(yīng)用中需要注意的幾個問題[J].現(xiàn)代交際，

2010，（8）：153.

（責(zé)任編輯：王意琴）