自主學(xué)習(xí)驅(qū)動(dòng)的自動(dòng)控制原理研究性教學(xué)方法

丁旭東++高悅++楊文豪

摘 要由于獨(dú)立學(xué)院工科類(lèi)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高，理論基礎(chǔ)薄弱，同時(shí)傳統(tǒng)的課程教學(xué)模式單一，課程的教學(xué)成果出現(xiàn)了一些不足之處，為進(jìn)一步適應(yīng)該學(xué)科發(fā)展，提升學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，本文以學(xué)生自主學(xué)習(xí)為方向，探討在《自動(dòng)控制原理》教學(xué)研究中的具體應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】自主；學(xué)習(xí)；自動(dòng)控制原理；研究性；獨(dú)立學(xué)院

1 自動(dòng)控制原理教學(xué)現(xiàn)狀

《自動(dòng)控制原理》是電子信息類(lèi)等專(zhuān)業(yè)的一門(mén)重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程，同時(shí)自動(dòng)控制系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，自適應(yīng)控制，智能控制等課程為《自動(dòng)控制原理》這門(mén)課程的后續(xù)課程，這些課程均以該課程為基石，故教師教好此課程，學(xué)生學(xué)好此課程是非常重要的。

根據(jù)我院對(duì)自動(dòng)化、電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃來(lái)看，《自動(dòng)控制原理》的課時(shí)為72課時(shí)，其中有8課時(shí)為實(shí)驗(yàn)課。但是課程本身的內(nèi)容卻不斷豐富，尤其教材里增加了MATLAB的輔助設(shè)計(jì)等，故出現(xiàn)了整體課時(shí)較短，尤其是在實(shí)驗(yàn)課的安排上；然而課程內(nèi)容難度沒(méi)有減少反而增大，內(nèi)容沒(méi)有刪減反而加大。這就出現(xiàn)了矛盾，而且獨(dú)立學(xué)院中相關(guān)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生跟一本二本學(xué)生比較的話，在層次上也是有差距的，這就更加突出了此矛盾。教師需要教授內(nèi)容多，但是學(xué)生無(wú)法及時(shí)在課上或課后來(lái)消化老師所講的內(nèi)容，這樣整體的教學(xué)效果就差，同樣，培養(yǎng)的學(xué)生質(zhì)量就差。有時(shí)候教師不得不要求精簡(jiǎn)課程內(nèi)容，然而目前各個(gè)院校在碩士研究生的入學(xué)考試中，《自動(dòng)控制原理》這門(mén)課程所出的試題內(nèi)容涉及面很廣，計(jì)算量非常大，而且計(jì)算復(fù)雜，故老師在刪減課程內(nèi)容時(shí)無(wú)法做到正真的刪減。然而不刪減內(nèi)容的話，會(huì)出現(xiàn)。

2 針對(duì)當(dāng)前《自動(dòng)控制原理》教學(xué)現(xiàn)狀，加強(qiáng)自主學(xué)習(xí)驅(qū)動(dòng)的教學(xué)改革研究。

2.1 注重基礎(chǔ)理論內(nèi)容的自主學(xué)習(xí)

教師要使學(xué)生成為自主學(xué)習(xí)的主體，必須確立學(xué)習(xí)是一個(gè)理解、記憶、運(yùn)用過(guò)程的觀念，學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握是一個(gè)初步理解、強(qiáng)化記憶、學(xué)會(huì)應(yīng)用、加深理解的過(guò)程。學(xué)習(xí)過(guò)程的實(shí)質(zhì)和核心在于理解，而不是記憶。確立這樣的學(xué)習(xí)觀才能使學(xué)到的知識(shí)更穩(wěn)固、更靈活，才有可能使知識(shí)成為創(chuàng)造力的翅膀。

學(xué)生對(duì)于每個(gè)章節(jié)的知識(shí)點(diǎn)要提前去預(yù)習(xí)，尤其是一些重要章節(jié)，里面的概念性的知識(shí)需要提前掌握，可以讓學(xué)生自主學(xué)習(xí)，并能學(xué)會(huì)利用思維導(dǎo)圖的方式，畫(huà)出每個(gè)章節(jié)的知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)圖。以控制系統(tǒng)的頻率特性章節(jié)為例，需要學(xué)生正確理解頻率特性的概念，掌握典型環(huán)節(jié)的頻率特性并運(yùn)用頻率特性分析系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)。熟練掌握繪制開(kāi)環(huán)系統(tǒng)Nyquist圖和Bode圖的方法，會(huì)求剪切頻率c。重點(diǎn)掌握奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)及其在系統(tǒng)分析中的應(yīng)用。重點(diǎn)掌握相角裕度、幅值裕度的計(jì)算。掌握開(kāi)環(huán)對(duì)數(shù)頻率特性與系統(tǒng)性能之間的關(guān)系，正確理解三頻段的概念。正確理解并掌握用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定傳遞函數(shù)，由最小相位系統(tǒng)的Bode圖確定系統(tǒng)的傳遞函數(shù)的方法，會(huì)求開(kāi)環(huán)放大系數(shù)K。上課后的習(xí)題就會(huì)針對(duì)這些知識(shí)點(diǎn)來(lái)進(jìn)行考察，看學(xué)生自主掌握的情況。

2.2 加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)學(xué)習(xí)的自主性

《自動(dòng)控制原理》課程內(nèi)容及多又廣，而且內(nèi)容非常抽象，控制系統(tǒng)分析、設(shè)計(jì)過(guò)程涉及到各種分析方法的繪圖和復(fù)雜的計(jì)算，且難以將理論上所描述的系統(tǒng)與各種實(shí)際的自動(dòng)控制系統(tǒng)聯(lián)系在一起，極易造成理論與實(shí)際脫節(jié)，所以教學(xué)時(shí)必須輔以足夠的實(shí)驗(yàn)。學(xué)生通過(guò)實(shí)踐性的教學(xué)環(huán)節(jié)，可以加深對(duì)控制理論課程難點(diǎn)內(nèi)容和物理現(xiàn)象的機(jī)理性理解。然而傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容陳舊，教學(xué)方法呆板，無(wú)法調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)性和積極性，難以激發(fā)他們獨(dú)立分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力和潛能，抑制學(xué)生學(xué)習(xí)個(gè)性的發(fā)展，不利學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。故在實(shí)驗(yàn)安排上，要增強(qiáng)學(xué)生的自主性。改革和完善實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱，不斷優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，對(duì)原有的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行篩選和整合，在驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)設(shè)計(jì)性、綜合性實(shí)驗(yàn)。設(shè)計(jì)性、綜合性實(shí)驗(yàn)是給定實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、要求和?shí)驗(yàn)條件，由學(xué)生自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案并加以實(shí)現(xiàn)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以訓(xùn)練學(xué)生的綜合思維能力，使綜合素質(zhì)得到提高。

3 自主學(xué)習(xí)注意點(diǎn)

3.1 注重學(xué)生主體地位

自主學(xué)習(xí)的核心在于轉(zhuǎn)變學(xué)生和教師角色，因此在進(jìn)行自主驅(qū)動(dòng)學(xué)習(xí)時(shí)應(yīng)始終以“學(xué)生為中心”，牢固樹(shù)立學(xué)生學(xué)習(xí)的主體性，從學(xué)生學(xué)習(xí)習(xí)慣、學(xué)習(xí)方法、學(xué)習(xí)能力等諸多方面進(jìn)行加強(qiáng)，同時(shí)，也要發(fā)揮好教師的引導(dǎo)作用，在看似教師功能弱化的自主學(xué)習(xí)過(guò)程中，實(shí)則對(duì)教師在時(shí)間、教學(xué)效率以及教學(xué)內(nèi)容的準(zhǔn)確度把握方面都有了進(jìn)一步的提升，因此，教師應(yīng)進(jìn)一步提升自身業(yè)務(wù)水平，以適應(yīng)自主學(xué)習(xí)教學(xué)模式。

3.2 增加網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，來(lái)豐富學(xué)生的自主學(xué)習(xí)。

采用課堂教育與網(wǎng)絡(luò)教育相結(jié)合的手段，課堂教學(xué)的一些素材和經(jīng)驗(yàn)可以為網(wǎng)絡(luò)教學(xué)提供資源，這樣學(xué)生在參與網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中可以很快的獲取知識(shí)。但是網(wǎng)絡(luò)資源中還是缺少一些直觀形象、學(xué)生學(xué)習(xí)和生活相貼近、學(xué)生感興趣的優(yōu)質(zhì)資源?？梢钥紤]設(shè)計(jì)一些形象的貼近生活的三維動(dòng)畫(huà)；設(shè)計(jì)一些體現(xiàn)控制系統(tǒng)建模、分析、設(shè)計(jì)以及仿真全過(guò)程的控制系統(tǒng)實(shí)例；模擬一些實(shí)際的線下教學(xué)場(chǎng)景；以及提高交互性內(nèi)容的占比，訓(xùn)練學(xué)生更快速掌握學(xué)習(xí)內(nèi)容。

將網(wǎng)絡(luò)自主學(xué)習(xí)作為課堂教育的補(bǔ)充并且當(dāng)做考勤，網(wǎng)絡(luò)自主學(xué)習(xí)可以解決“自動(dòng)控制原理”課堂教學(xué)學(xué)時(shí)不夠的問(wèn)題，學(xué)生可利用課余時(shí)間來(lái)進(jìn)行學(xué)習(xí)。但是該課程一般開(kāi)設(shè)時(shí)間為大三第一學(xué)期，此時(shí)同時(shí)開(kāi)課的其他課程也是非常多，學(xué)生能夠自由支配的時(shí)間相應(yīng)的減少；另外，部分學(xué)生在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)時(shí)存在自我監(jiān)管力度不夠，會(huì)容易走神或者利用電腦做其他事情，學(xué)習(xí)效率不高。故，有必要將網(wǎng)絡(luò)自主學(xué)習(xí)安排在統(tǒng)一的時(shí)間來(lái)做，可以安排在統(tǒng)一的時(shí)間段作為一個(gè)課時(shí)來(lái)進(jìn)行考勤，這樣有利于網(wǎng)絡(luò)自主學(xué)習(xí)的實(shí)施。

為了適應(yīng)自動(dòng)化學(xué)科發(fā)展，本文分析了當(dāng)前《自動(dòng)控制原理》課程的教學(xué)現(xiàn)狀，并以此給出了以學(xué)生自主學(xué)習(xí)驅(qū)動(dòng)模式下的一些教學(xué)研究以及注意點(diǎn)，希望能為該學(xué)科教學(xué)改革工作的進(jìn)一步發(fā)展做出一定的貢獻(xiàn)。

作者簡(jiǎn)介

丁旭東，男，漢族，現(xiàn)為南郵通達(dá)學(xué)院助理實(shí)驗(yàn)員。研究方向?yàn)榭刂评碚撆c控制工程。

高悅，楊文豪，系南郵通達(dá)學(xué)院13級(jí)通信工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生。

作者單位

南郵通達(dá)學(xué)院 江蘇省揚(yáng)州市 225009