自動(dòng)控制原理實(shí)踐教學(xué)改革探索

鞏銀苗，魯西坤，徐 帥

（1.安陽工學(xué)院 電子信息與電氣工程學(xué)院，河南 安陽 455000；2.國網(wǎng)河南鄲城縣供電公司，河南 鄲城 477150）

自動(dòng)控制原理實(shí)踐教學(xué)改革探索

鞏銀苗1，魯西坤1，徐 帥2

（1.安陽工學(xué)院 電子信息與電氣工程學(xué)院，河南 安陽 455000；2.國網(wǎng)河南鄲城縣供電公司，河南 鄲城 477150）

文章闡述了目前自動(dòng)控制原理實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)存在的問題，并結(jié)合安陽工學(xué)院自動(dòng)控制原理實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，提出了自動(dòng)控制原理實(shí)踐教學(xué)改革的舉措，更新了實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的教學(xué)方法、教學(xué)手段、教學(xué)內(nèi)容，改變了實(shí)踐環(huán)節(jié)的考核方式及教學(xué)質(zhì)量評價(jià)體系，設(shè)置了新的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的教學(xué)原則。實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的改革旨在使學(xué)生提高分析和設(shè)計(jì)能力，為其他專業(yè)課的學(xué)習(xí)和具體的工程實(shí)踐打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

自動(dòng)控制原理；工程實(shí)踐；教學(xué)改革

自動(dòng)控制學(xué)科是近幾十年發(fā)展起來的一門很重要的學(xué)科，雖然它的發(fā)展歷史不長，但是發(fā)展很迅速，特別是計(jì)算機(jī)的快速發(fā)展，更加快了它的發(fā)展，尤其是工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)近年來的發(fā)展[1-2]。自動(dòng)控制作為技術(shù)改造和技術(shù)發(fā)展的重要手段，已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、日常生活、航空航天和國防軍事等眾多領(lǐng)域，而當(dāng)今的控制科學(xué)已經(jīng)發(fā)展到以復(fù)雜系統(tǒng)為研究對象的智能控制階段，并具有各種不同的研究方向。因此，自動(dòng)控制理論的學(xué)習(xí)與自動(dòng)控制技術(shù)的運(yùn)用至關(guān)重要[3-4]。

1 “自動(dòng)控制原理”實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革必要性

“自動(dòng)控制原理”這門課程理論性強(qiáng)，數(shù)學(xué)計(jì)算量大，概念抽象，數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)以及結(jié)果繁雜，學(xué)生學(xué)習(xí)起來有一定的難度。因此，應(yīng)對理論課程輔助以實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，既能加深學(xué)生課程的理解，又能檢驗(yàn)學(xué)生是否牢牢掌握住了課堂理論知識。目前，隨著教學(xué)要求的提高，課時(shí)普遍被壓縮，自動(dòng)控制原理的實(shí)驗(yàn)教學(xué)急需解決以下幾個(gè)方面的問題：如何提高學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力；如何培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力；如何在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中融入理論教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生利用理論解決實(shí)際問題的能力。

2 “自動(dòng)控制原理”實(shí)踐教學(xué)目前存在的問題

2.1 實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)置不合理

傳統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)主要是針對理論知識的驗(yàn)證，要求學(xué)生對所使用的實(shí)驗(yàn)裝置，例如試驗(yàn)箱、信號發(fā)生器、示波器等，或者實(shí)驗(yàn)設(shè)備一用就是多年不變，最終的實(shí)驗(yàn)效果并不能滿足課程的要求。有的學(xué)校實(shí)踐環(huán)節(jié)雖然也起到了一定的成效，但畢竟還是停留在理論或者是軟件的基礎(chǔ)上，同學(xué)們對自動(dòng)控制原理的學(xué)習(xí)仍然不能通過工程實(shí)踐來進(jìn)行理解，這樣就達(dá)不到課程本身培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用能力的目的，學(xué)生的積極性也很難被調(diào)動(dòng)起來。

2.2 學(xué)生重視程度不夠

普通大學(xué)的學(xué)生理論基礎(chǔ)普遍不扎實(shí)，部分學(xué)生自制力差，自我約束力也較差，主動(dòng)學(xué)習(xí)意識不強(qiáng)，尤其是對待實(shí)踐環(huán)節(jié)，更是草草了事。有些同學(xué)在做實(shí)驗(yàn)前從沒有預(yù)習(xí)過實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，不知道將來的實(shí)驗(yàn)課程需要做什么。除學(xué)生自身的因素之外，也因自動(dòng)控制原理這門課程涵蓋的其他學(xué)科的內(nèi)容較多，基礎(chǔ)較差的學(xué)生跟不上課程進(jìn)度，更缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，導(dǎo)致一部分學(xué)生不明白實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的目的到底要學(xué)到些什么，對實(shí)踐環(huán)節(jié)不重視。這就導(dǎo)致了實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)效果差強(qiáng)人意。

2.3 實(shí)驗(yàn)效果欠佳

自動(dòng)控制原理的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，除了單純的全部歸于用MATLAB中的SIMULINK軟件來進(jìn)行操作的學(xué)校以外，很多學(xué)校選擇的是用實(shí)驗(yàn)箱設(shè)計(jì)的電路系統(tǒng)來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。由軟件來進(jìn)行自動(dòng)控制原理的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，雖然不用花太多的時(shí)間，但過程太簡單，學(xué)生并不能對實(shí)物建立起具體的的概念；而實(shí)驗(yàn)箱是由若干個(gè)運(yùn)放模塊構(gòu)成的，并沒有具體的應(yīng)用背景，學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)并沒有獲得任何的成就感和滿足感。因此，這兩種實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的實(shí)驗(yàn)形式過于單一，造成了實(shí)驗(yàn)效果并不明顯。

3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)改革措施

安陽工學(xué)院學(xué)校正在向應(yīng)用型本科學(xué)校發(fā)展，因此會(huì)更加注重學(xué)生的工程能力和實(shí)際動(dòng)手能力。安陽工學(xué)院為改變自動(dòng)控制原理的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)傳統(tǒng)的死板、單一的教學(xué)模式，結(jié)合近幾年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，對自動(dòng)控制原理實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行了以下幾點(diǎn)教學(xué)改革：

3.1 改變單一的實(shí)踐教學(xué)模式

安陽工學(xué)院為加強(qiáng)學(xué)生學(xué)以致用的能力，課題組采購了“THSA-1型過控綜合自動(dòng)化控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)”來作為“自動(dòng)控制原理”的實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)。本實(shí)驗(yàn)平臺(tái)所涉及的自動(dòng)控制原理實(shí)驗(yàn)，不僅僅包括驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，還包括設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和綜合性實(shí)驗(yàn)。

因此，課題組對實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱進(jìn)行了調(diào)整，將實(shí)驗(yàn)分成了3個(gè)層次：理論驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。根據(jù)自動(dòng)化和電氣工程及其自動(dòng)化的工科背景，合理安排了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、學(xué)時(shí)，不僅改變了單一的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，還增加了綜合、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，由簡到難、循序漸進(jìn)，不僅能培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和實(shí)際操作能力，也能加深學(xué)生對理論知識的理解。

3.2 構(gòu)建合理的教學(xué)質(zhì)量評價(jià)體系

學(xué)生的綜合素質(zhì)不能僅僅靠考試成績來評定，為此我院構(gòu)建了完善的教學(xué)質(zhì)量評價(jià)體系，分別包含了理論課程的評價(jià)和實(shí)驗(yàn)課程的評價(jià)兩個(gè)部分，具體分配如表1所示。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)中，預(yù)習(xí)提問環(huán)節(jié)能促使學(xué)生對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容有更深入的理解；實(shí)驗(yàn)操作環(huán)節(jié)能使所有的學(xué)生都能夠參與到實(shí)驗(yàn)中去；為防止有些同學(xué)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告結(jié)果不實(shí)，所采取的措施為給每組設(shè)定的實(shí)驗(yàn)題目都稍微有些差別，這樣既能達(dá)到督促學(xué)生獨(dú)立思考的目的，也能使每位學(xué)生的動(dòng)手操作能力得到鍛煉。

表1 教學(xué)質(zhì)量評價(jià)體系的構(gòu)成

續(xù)表1

3.3 設(shè)置實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的教學(xué)原則

針對教學(xué)質(zhì)量評價(jià)體系中的實(shí)驗(yàn)課程，課題組還設(shè)置了實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)原則。本教學(xué)原則始終是以學(xué)生為中心展開教學(xué)的。教師在課堂上不僅僅是知識的傳播者，還是教學(xué)內(nèi)容的掌控者，尤其是在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中，不僅要教會(huì)學(xué)生知識，還要教會(huì)學(xué)生動(dòng)手操作，還要做到準(zhǔn)確把控學(xué)生的學(xué)習(xí)難點(diǎn)和操作誤區(qū)。那么，以實(shí)驗(yàn)大綱和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書為依據(jù)，這種復(fù)合控制能夠更好地讓老師接收到學(xué)生的反饋，從而更好地指導(dǎo)學(xué)生做好實(shí)驗(yàn)，共同使實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)達(dá)到更好的效果。

4 結(jié)語

經(jīng)過近幾年課題組對自動(dòng)控制原理實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的不斷改革，學(xué)院已經(jīng)構(gòu)建了較為完善的實(shí)踐教學(xué)體系。通過以上幾方面的教學(xué)改革的實(shí)踐表明，實(shí)踐效果明顯比以往改善許多，學(xué)生對理論知識的理解有大幅度的提升，動(dòng)手能力也大大增強(qiáng)。但是，任何事物都是在發(fā)展中變化和革新的，自動(dòng)控制原理的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)當(dāng)然也不例外，要達(dá)到與時(shí)俱進(jìn)的目的，仍需要在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)改革的路上繼續(xù)努力，不斷改進(jìn)實(shí)驗(yàn)大綱，教學(xué)方法，實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)等方面，以適應(yīng)現(xiàn)代科技的迅速發(fā)展。

[1]胡壽松.自動(dòng)控制原理[M]. 6版. 北京：科學(xué)出版社，2013.

[2]李明大，劉小河，管萍，等. “自動(dòng)控制原理”教學(xué)改革探索[J]. 教育教學(xué)論壇，2016（16）：112-113.

[3]劉習(xí)文，劉超英. “自動(dòng)控制原理”立體式教學(xué)改革探索與實(shí)踐[J].教育教學(xué)論壇，2016（15）：122-123.

[4]劉燦，龍祖強(qiáng)，譚延亮，等. 自動(dòng)控制原理實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探索[J].科普教育，2013（11）：147.

Exploration of the practice teaching reform on the automatic control theory

Gong Yinmiao1, Lu Xikun1, Xu Shuai2
（1.Electronic Information and Electrical Engineering College of Anyang Institute of Technology, Anyang 455000, China; 2.State Grid Dancheng Power Supply Company, Dancheng 444150, China）

This paper expounded the problems existing in the practice teaching of automatic control principle, and combined with the teaching experience of practice teaching in the principle of automatic control in Anyang institute of technology, the author put forward the reform of automatic control theory practice teaching, and updated teaching methods, teaching devices and teaching contents of practice teaching,and changed the practice part of the assessment methods and teaching quality evaluation system, and set up a new teaching practice teaching principles. The reform of the practice of teaching aimed at enable students to improve the analysis and design capabilities, laying a solid foundation for the learning and specifc engineering practice of other specialized courses.

principle of automatic control; engineering practice; teaching reform

安陽工學(xué)院2016年校級教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目；項(xiàng)目名稱：自動(dòng)控制原理”理論教學(xué)與工程實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)模式改革研究；項(xiàng)目編號：AGJ2016030。

鞏銀苗（1987— ），女，江蘇豐縣，碩士研究生，助教；研究方向：高電壓絕緣技術(shù)。