基于自動控制原理課程的新型教學(xué)探討研究

沈彬彬

摘 要：自動控制原理是機(jī)械類專業(yè)重要課程，其理論性比較強(qiáng)，概念也相對抽象。本文主要闡述自動控制原理教學(xué)存在的實際問題，并從本校專業(yè)發(fā)展出發(fā)，探索新型課程教學(xué)方法，力求搭建一個開放式的教學(xué)模式體系。

關(guān)鍵詞：自動控制原理 新型教學(xué) 改革探討

Research on New Teaching Based on the Course of Automatic Control Principle

Shen Binbin

Abstract：The Principle of Automatic Control is an important course for mechanical majors. Its theory is relatively strong and the concept is relatively abstract. This article mainly elaborates the actual problems in the teaching of automatic control principles， and starts from the professional development of the school， explores new curriculum teaching methods， and strives to build an open teaching mode system.

Key words：automatic control principle， new teaching， reform discussion

當(dāng)前社會智能化發(fā)展迅猛，智能化設(shè)備逐漸融入社會的生活中，高校智能化培養(yǎng)的基礎(chǔ)課程以自動控制原理為基礎(chǔ)，該課程內(nèi)容較為復(fù)雜抽象，涉及到高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)等深奧的數(shù)學(xué)知識。該課程的培養(yǎng)目標(biāo)是讓學(xué)生對控制方法和控制理論應(yīng)用有較為深入的了解和掌握，在此基礎(chǔ)上能夠?qū)こ袒蛘吖I(yè)模型進(jìn)行控制設(shè)計，選擇合適的自動化控制策略。

1 自動控制原理教學(xué)存在的問題

1.1 學(xué)生專業(yè)基礎(chǔ)薄弱

自動控制原理課程是本校機(jī)械專業(yè)第六學(xué)期開設(shè)的專業(yè)選修課程，理論性和實踐性都非常強(qiáng)，兼容高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、大學(xué)物理學(xué)、電工電子學(xué)、機(jī)械構(gòu)造、電機(jī)傳動等課程內(nèi)容，對綜合專業(yè)能力要求比較高，除此之外還要求學(xué)生具備較好的計算能力和英語閱讀能力。本校是教育部批準(zhǔn)的二本院校，學(xué)生大多專業(yè)基礎(chǔ)比較薄弱，高數(shù)和英語都是短板科目，故而在授課過程中對于學(xué)生和教師都存在很大的難度。

大部分學(xué)生在課程第一章節(jié)學(xué)習(xí)傳遞函數(shù)內(nèi)容就覺得難以理解，因理論性講解課時比較多，學(xué)生覺得對以后的專業(yè)發(fā)展沒有太多關(guān)聯(lián)，加之習(xí)題練習(xí)基本上進(jìn)行不下去，就認(rèn)為自動控制原理課程枯燥無味，逐漸失去興趣;一部分學(xué)生因準(zhǔn)備研究生考試，了解所報考院校比較重視這門課程，對知識的學(xué)習(xí)就比較堅持，也會去多做習(xí)題查閱資料勤加思考，理解上就比其他學(xué)生要更好，但因基礎(chǔ)薄弱，對較難理解的章節(jié)還是力不從心。

1.2 教師教學(xué)過程單一

教學(xué)方法傳統(tǒng)機(jī)械，在傳統(tǒng)教學(xué)模式下，教師是教學(xué)過程的主導(dǎo)者，在授課過程中，教師大多都是根據(jù)PPT課件進(jìn)行講解，輔助也以黑板上板書為主，學(xué)生基本上也是被動接受知識的學(xué)習(xí)。教師“一言堂”必然會導(dǎo)致學(xué)生無法主動參與課程，缺乏必要的專業(yè)思維，無法真正消化吸收所學(xué)的內(nèi)容，尤其是針對需要推導(dǎo)和計算的章節(jié)，教師機(jī)械的講解，學(xué)生會感到枯燥無味，繼而產(chǎn)生厭倦。

教學(xué)環(huán)境簡陋單一，本校教授該課程的教師是機(jī)械自動化類教師，對自動控制原理的內(nèi)容了解比較透徹，也積累一定的控制學(xué)項目經(jīng)驗，但是因客觀原因，本課程所匹配的教學(xué)環(huán)境并不能滿足教學(xué)需求，教師的講解更多都是抽象概念，無法將被控對象呈現(xiàn)給學(xué)生。另外，實驗室的電腦配置不夠高，運行MATLAB軟件經(jīng)常會死機(jī)，數(shù)據(jù)庫也比較簡單，只能見到做一些基礎(chǔ)性的仿真建模。

1.3 課程設(shè)置理實不均

近年來高校對專業(yè)培養(yǎng)更側(cè)重實訓(xùn)模塊，培養(yǎng)應(yīng)用型人才，在課程設(shè)置中理論內(nèi)容被大大壓縮，本校的自動控制原理課程由原本的64課時壓縮成48課時，其中還包含實訓(xùn)課時。在傳統(tǒng)的教學(xué)過程中，教師專注理論的講解，將大量的課時用于理論的推導(dǎo)和公式的演練計算上，教師的側(cè)重點是理論講解，真正留給學(xué)生實操思考的時間非常少，學(xué)生無法對課程產(chǎn)型興趣，也會覺得這門課程就是純理論課程，于今后的專業(yè)工作發(fā)展沒有意義，也必然不會認(rèn)真學(xué)習(xí)本課程。但是對理論內(nèi)容的壓縮也必然會導(dǎo)致學(xué)生理論基礎(chǔ)掌握不夠，實操過程遇到困難也必然難以解決，所以在課程設(shè)置中要合理規(guī)劃理論和實訓(xùn)的比例。

2 自動控制原理課程教學(xué)探討

2.1 結(jié)合專業(yè)發(fā)展構(gòu)建新型教學(xué)體系

順應(yīng)高校應(yīng)用型人才的發(fā)展理念，構(gòu)建適合本校專業(yè)學(xué)生發(fā)展的課程內(nèi)容，自動控制原理課程以教材知識為基礎(chǔ)，以網(wǎng)絡(luò)課程為提升，以課堂實驗和課外創(chuàng)新為輔助，構(gòu)建新型課堂教學(xué)體系。

以教材知識為基礎(chǔ)。自動控制原理課程的教學(xué)一定要宏觀分析，重點要以實際應(yīng)用作為根本目標(biāo)，以基本概念為基礎(chǔ)，淡化對理論的推導(dǎo)，突出課堂教學(xué)的重點和實驗重點。在實際授課過程中，教師應(yīng)該時刻把控重難點分析，結(jié)合專業(yè)發(fā)展的實際應(yīng)用進(jìn)行講解，弱化公式理論的推導(dǎo)過程，引導(dǎo)學(xué)生主動思考，主動借鑒當(dāng)前比較好的網(wǎng)絡(luò)資源輔助消化，讓整個教學(xué)過程變得更加輕松愉快。教師在講解的同時，不單純依托PPT幻燈片的講解，可以采用視頻或者圖片的形式去講解真實案例，學(xué)生對被控對象的了解也會更加直觀，也會讓課堂的討論變得更加多元生動。涉及理論知識的講解環(huán)節(jié)，教師也盡量講解透徹清楚，對重難點的剖析可以采用分類、對比、歸納總結(jié)的方法，讓學(xué)生也會更加深刻掌握概念。

以網(wǎng)絡(luò)課程為提升。豐富的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源可以對教材知識加以完善提升，網(wǎng)絡(luò)中有很多自動控制原理課程的優(yōu)質(zhì)課件，教師在備課期間可以結(jié)合本校專業(yè)發(fā)展進(jìn)行優(yōu)化完善;學(xué)生也可以在網(wǎng)絡(luò)中找到本課程相關(guān)視頻或者課件講解，對教師講解過程中不理解的地方，也可以通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行查閱解惑?，F(xiàn)如今線上慕課平臺也有很大程度的改善，對課程的規(guī)劃也更加集成，比如本校新冠期間的授課大部分都選擇智慧樹平臺，在該網(wǎng)絡(luò)平臺中，有比較完善的名師視頻講解，詳細(xì)的課件PPT，一節(jié)一次的作業(yè)練習(xí)，一章一單元的小測試，還有名師每月的在線答疑等等，大部分學(xué)生都比較容易接受這種網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)。除此之外，網(wǎng)絡(luò)平臺還提供大量的軟件學(xué)習(xí)論壇，針對本課程的軟件，比如MATLAB軟件論壇就非常多，學(xué)生也可以自主學(xué)習(xí)，擴(kuò)展自己的知識寬度。

以課堂實驗和課外創(chuàng)新為輔助。課堂實驗的重點是加深對自控原理知識的了解，培養(yǎng)學(xué)生實操能力。實驗平臺的建設(shè)，以開放式為主，學(xué)生不僅能在實驗室完成理論知識的建模仿真，而且還可以進(jìn)行一些創(chuàng)新性的小實驗。通過課堂實驗的學(xué)習(xí)，引發(fā)學(xué)生對專業(yè)自主思維的能力。課外培養(yǎng)以參加全國大賽為主，提高學(xué)生綜合專業(yè)素養(yǎng)，課外培養(yǎng)應(yīng)與課內(nèi)教學(xué)內(nèi)外呼應(yīng)，循序漸進(jìn)，構(gòu)建完整的自動控制原理的實訓(xùn)體系。教師可以鼓勵學(xué)生參加一些與自動控制理論相關(guān)的課題研究，同時也應(yīng)當(dāng)鼓勵學(xué)生積極的參加一些專業(yè)競賽，還可以帶領(lǐng)學(xué)生參觀一些與自動控制相關(guān)的企業(yè)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

2.2 順應(yīng)社會趨勢提出新型教學(xué)模式

新型教學(xué)模式的提出，就是為了讓學(xué)生能夠多元化學(xué)習(xí)自動控制理論，讓學(xué)生真正體會書本知識的學(xué)習(xí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。通過教師的講授和學(xué)生的自學(xué)相結(jié)合，采用互動提問、啟發(fā)式等多種先進(jìn)的教學(xué)方法，將更多地時間放在實踐性教學(xué)方面。首先，教師在課前可以根據(jù)當(dāng)堂課所要教授的內(nèi)容，預(yù)先給出一定的問題，讓學(xué)生學(xué)習(xí)思考后回答。這樣可以然學(xué)生在課前對當(dāng)堂課的內(nèi)容有一定的了解和預(yù)習(xí)，增強(qiáng)學(xué)生在課堂上學(xué)習(xí)的積極主動性。同時，還可以充分的發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性;其次，這樣可以讓學(xué)生根據(jù)教師預(yù)先給出的問題在課堂上提問，及時的發(fā)現(xiàn)問題并且解決問題;最后通過答疑方式提高學(xué)生課堂學(xué)習(xí)的積極性，不僅能讓學(xué)生查漏補(bǔ)缺，還可以提高學(xué)生綜合專業(yè)能力。

（1）新型教學(xué)模式體系應(yīng)融入多媒體教學(xué)。多媒體教學(xué)使得教學(xué)過程更加簡潔、直觀，可以充分的調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，把教的內(nèi)容留給教師，而把學(xué)的積極性還給學(xué)生，在教學(xué)過程中，避免傳統(tǒng)教師“一言堂”帶來的乏味枯燥體驗，學(xué)生在上課過程中也會更加覺得有趣生動，師生互動也會變得更好，教學(xué)效果也會大幅度提升。

（2）新型教學(xué)體系應(yīng)結(jié)合MATLAB軟件。將MATLAB仿真軟件運用在課程教學(xué)中，能極大程度減輕學(xué)生對理論知識的理解壓力，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，加深對課程知識的掌握理解。MATLAB軟件功能非常多，其數(shù)據(jù)庫提供的分析模型可以將復(fù)雜的理論問題簡便求解，使抽象問題具體化，對一些典型系統(tǒng)進(jìn)行時域、頻域、根軌跡、線性定常系統(tǒng)進(jìn)行分析與設(shè)計。MATLAB軟件中simulink數(shù)據(jù)庫資源可以進(jìn)行簡單的建模仿真模型的構(gòu)建，對傳遞函數(shù)的理解非常有利，同時針對PID，smith等現(xiàn)代控制方法進(jìn)行簡單的建模學(xué)習(xí)。

2.3 完善課程建設(shè)搭建新型考核體系

新型課程體系的構(gòu)建必須要有完善的課程考核體系，在傳統(tǒng)考核體系中，基本就是期末考試決定課程總成績。提出新型考核體系，就要加大平時考核的力度，也要體現(xiàn)實踐考核的比例，教師在教學(xué)的過程當(dāng)中，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對學(xué)生的要求，完善課程考勤制度，另外還可以將各項目模塊的MATLAB仿真分析也納入考核體系。

自動控制原理課程是一門非常重要的專業(yè)課程，高校應(yīng)當(dāng)根據(jù)自身專業(yè)發(fā)展加強(qiáng)對課程的改革力度，引入更多實踐的內(nèi)容，為學(xué)生今后的學(xué)習(xí)和工作打下堅實的基礎(chǔ)。

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