《自動控制原理》教學改革探討

席劍飛

【摘 要】針對《自動控制原理》課程在教學過程中存在的問題，結(jié)合自身教學實踐，從改進教學內(nèi)容和教學方法兩個方面進行探討，提出了一些改善教學效果的措施。

【關(guān)鍵詞】自動控制原理 教學內(nèi)容 教學方法

《自動控制原理》課程是研究不同種類控制系統(tǒng)共同規(guī)律的一門技術(shù)基礎(chǔ)科學，研究的問題涉及到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)濟和人口的各個領(lǐng)域，具有科學方法論的鮮明特點，帶有普遍性，對工程實踐具有重要的指導意義。南京師范大學能源與動力工程專業(yè)在第五學期開設了《自動控制原理》這一門學科基礎(chǔ)課程。課程設置的目的是使學生系統(tǒng)地掌握自動控制的基本理論以及控制系統(tǒng)的基本分析方法、校正方法和設計方法，為專業(yè)課學習和參加控制工程實踐打下必要的基礎(chǔ)。

從筆者的教學實踐經(jīng)驗來看，目前我校能源與動力工程《自動控制原理》的教學還存在一系列問題，主要集中在教學內(nèi)容、教學方法等方面。本文對該課程教學過程中遇到的問題進行梳理和總結(jié)，提出一些個人見解，希望能對《自動控制原理》的教學改革提供一些新的思路。

一、教學現(xiàn)狀與存在問題

1.教學內(nèi)容

我校能源與動力工程《自動控制原理》的課程主要講授經(jīng)典控制原理的基本理論。主要內(nèi)容包括自動控制的基本原理、微分方程的建立、傳遞函數(shù)與動態(tài)結(jié)構(gòu)圖、時域分析、根軌跡繪制法則、頻域分析等內(nèi)容。

課程內(nèi)容豐富、知識面廣，但學時卻有限。我院目前《自動控制原理》教學計劃是63學時，其中包括18學時的實踐環(huán)節(jié)，課堂理論教學僅有45學時，因而學時短、內(nèi)容多的矛盾特別突出。課堂信息量很大，學生對教學內(nèi)容難以及時進行有效消化，教學效果不是很理想。有時不得不提出精簡課程內(nèi)容的要求，但如何精簡是一個重要問題，如果面面俱到，則導致講不透、講不深，會造成學生看似學過卻不會的情況。如果過于突出重點，又會使學生迷失在具體細節(jié)中而難以系統(tǒng)全面地把握自動控制原理的全貌。此外，在授課過程中，學生看到的僅是抽象的理論，而沒有可以實際操作的系統(tǒng)，容易使學生失去興趣?，F(xiàn)有的教材中一般不涉及理論和實際的關(guān)系問題，國內(nèi)大部分教材是從數(shù)學模型開始，對系統(tǒng)進行分析或設計，難以給學生一個直觀的印象。

2.教學方法

自動控制原理是一門理論性很強的課程，數(shù)學推導較多，學生聽起來乏味，難以激發(fā)學生的學習興趣。雖然目前多媒體的授課方式已逐步取代了傳統(tǒng)的板書教學方式，但大多數(shù)多媒體課件僅是文字、公式和圖片的組合。僅僅是把講義從黑板搬到了屏幕上，沒有發(fā)揮多媒體生動直觀的優(yōu)勢。并且當采用多媒體的教學方式時，教師的授課速度會變快，學生容易跟不上節(jié)奏，導致前一個知識點還沒有完全理解，幻燈片已經(jīng)跳到下一個知識點了，使得總體教學效果難以盡如人意。

二、教學改革探討

針對《自動控制原理》課程教學中所出現(xiàn)的一些問題，本文從改進教學內(nèi)容和教學方法兩個方面入手，就如何提高學生學習積極性進而改善教學效果提出一些個人見解。

1.改進教學內(nèi)容

要不斷改進教學內(nèi)容，在課程的內(nèi)容組織上要重點講好幾個思想方法，從方法論的角度讓學生把握自動控制原理。要使學生對控制系統(tǒng)的定性描述上升到對控制系統(tǒng)的定量描述，使學生養(yǎng)成采用“三態(tài)”（即穩(wěn)定、穩(wěn)態(tài)、動態(tài)）去描述系統(tǒng)性能的習慣。讓學生體會到可以采用不同的數(shù)學工具來描述問題和分析問題，具體包括微分方程模型、傳遞函數(shù)模型、方框圖模型、根軌跡模型、頻率特性模型等，要講清楚各種模型的使用范圍和優(yōu)缺點。

突出教學主線，注重內(nèi)容的系統(tǒng)性。本課程的三大主體是系統(tǒng)建模、系統(tǒng)分析和系統(tǒng)設計。其中系統(tǒng)建模是系統(tǒng)分析和系統(tǒng)設計的基礎(chǔ)，而系統(tǒng)分析的準確與否又直接影響系統(tǒng)設計的結(jié)果。在具體講解過程中，不僅要講清楚各部分的原理，還要重視它們之間的關(guān)系。

2.改進教學方法

教師的教學方法對于教學效果尤為重要。為了提高學生的學習興趣，除了選擇合適的教學內(nèi)容，還必須對教學方法進行適當?shù)母倪M。加強師生的互動和交流。目前《自動控制原理》課程最主要的教學方法是講授法，主要通過敘述、描繪、解釋、推論來傳遞信息、闡明概念、論證定律和公式，引導學生認識和分析問題。講授法雖有利于把握教學進度，并能在短時間內(nèi)讓學生獲得系統(tǒng)的科學知識，但該方法容易造成教師滿堂灌、學生被動聽的局面，難以激發(fā)學生的學習熱情和主動性。所以在授課過程中需要加強教師和學生的對話與交流，培養(yǎng)學生主動學習的精神。

靈活運用多媒體教學手段。主講教師要充分發(fā)揮多媒體在動畫、語音、圖形、圖像等方面的特色，調(diào)動學生學習的積極性、主動性。為了獲得更好的教學效果，需要教師投入大量精力進行備課，制作出精美的ppt課件。將授課內(nèi)容以直觀、有趣的形式展現(xiàn)出來，吸引學生的注意力，激發(fā)他們的學習興趣，提高授課效果。而理論推導過程依靠傳統(tǒng)的教學模式，以板書的形式展現(xiàn)給學生，便于學生理解和掌握。

采用多種考核方式。在教學過程中，應采取多種考核方式來激發(fā)學生的學習積極性。降低期末考試所占的比重，提高平時的課堂提問環(huán)節(jié)與課后作業(yè)在考核中的重要性。使學生不僅從理論上掌握自動控制原理的內(nèi)涵，還能把理論知識靈活運用到實踐中去，做到真正的學以致用。

本文結(jié)合南京師范大學能源與動力工程專業(yè)《自動控制原理》課程的建設，闡述了在自動控制原理教學中的一些實踐和體會。《自動控制原理》是一門理論性和應用性很強的課程，教師需要在教學過程中不斷學習教育理論，積極研究和探索教學方法，才能有效提高教學質(zhì)量。

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