自動(dòng)控制原理在學(xué)習(xí)生活中的運(yùn)用

張星紅 王汝鋒 趙志國

摘 ?要：自動(dòng)控制原理是一門以“抽象化、強(qiáng)理論”而著稱的課程，如何提高教師教學(xué)質(zhì)量，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，成了亟待思考的教學(xué)改革問題。“知行合一”的理論教學(xué)模式是一種良好的改革方式。致力于課本上學(xué)的理論知識(shí)應(yīng)用于學(xué)生學(xué)習(xí)和生活，提倡“在生活中學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)是為了生活”的理念。將常遇到現(xiàn)象的例子引入課堂，旨在輕松中掌握理論知識(shí)，并學(xué)以致用。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)控制原理 ?教學(xué)改革 ?控制系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：G642.0 ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2020）06（b）-0163-02

Abstract： Automatic control theory is an intercross subject of ‘a(chǎn)bstraction and theoretical basis. This problem that how to improve teaching quality and studentsinterest in learning this course is to be considered in teaching reform. The theory teaching mode of ‘the unity of knowing and doingis a fine reform means. It is engaged in applying theoretical knowledge to students' study and life and advocating the idea of ‘learning from life， learning for life. Introducing examples of common phenomena into the classroom are to understand， grasp and apply theoretical concepts in their day-to-day lives with much ease.

Key Words： Automatic control theory; Teaching reform; Control systemv

學(xué)習(xí)和生活的關(guān)系很微妙，在生活中學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)是為了生活。自動(dòng)控制原理也不例外，也是為了能在實(shí)際生活中應(yīng)用，讓人們過上美好的生活。“自動(dòng)控制原理”這門課程的特點(diǎn)是偏理論、抽象化，導(dǎo)致學(xué)生聽課會(huì)感到枯燥，如何提高課堂上的聽課效率，在不枯燥的環(huán)境中讓學(xué)生掌握知識(shí)點(diǎn)，成了教師亟待思考問題?；凇袄碚搧碓从谏?，責(zé)任重于泰山”的教書理念，該文將學(xué)習(xí)生活中的例子引入自動(dòng)控制原理課堂。在教學(xué)過程中中，將學(xué)生學(xué)習(xí)生活中遇到的例子和自控原理知識(shí)有機(jī)結(jié)合，學(xué)生將會(huì)感到自動(dòng)控制原理的理論與生活緊密相連。用自動(dòng)控制原理的知識(shí)詮釋生活中遇到的問題，有利于提高學(xué)生學(xué)習(xí)理論的興趣，更有利于學(xué)生日后思考。

1 ?運(yùn)用所學(xué)自動(dòng)控制原理知識(shí)解釋學(xué)習(xí)中遇到的問題，提高學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解能力

在自動(dòng)控制原理中有兩個(gè)重要的概念：開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)。借助于給學(xué)從圖1中可以形象地看出，平時(shí)學(xué)習(xí)中常見的語言將對(duì)應(yīng)著控制系統(tǒng)中每個(gè)部分的概念，可以直觀地讓學(xué)生理解閉環(huán)控制系統(tǒng)，比如：老師的講解視為給定輸入，學(xué)生接受情況視為輸出，上課時(shí)學(xué)生玩手機(jī)視為干擾輸入，作業(yè)情況和上課回答問題視為檢測(cè)裝置，等等。同時(shí)，借機(jī)要給學(xué)生強(qiáng)調(diào)，交作業(yè)要實(shí)事求是，切忌抄襲。原因是將會(huì)影響這門課整個(gè)教學(xué)系統(tǒng)，若作業(yè)不是反映學(xué)生們真實(shí)的水平，這就是檢測(cè)裝置不好，反饋信號(hào)就不能反映真實(shí)的情況，這直接影響偏差信號(hào)不準(zhǔn)確。比如，同學(xué)們將不理解的題目，從網(wǎng)絡(luò)或其他來源將其答案拷貝過來，老師誤以為學(xué)生已理解，對(duì)這塊知識(shí)點(diǎn)將不再加強(qiáng)或者更甚者，將會(huì)加大難度進(jìn)行講解，就導(dǎo)致了學(xué)生對(duì)于輸出的知識(shí)儲(chǔ)備良莠不齊。話鋒一轉(zhuǎn)，若課后習(xí)題在某種程度上形同虛設(shè)，老師不批改，沒接收反饋信號(hào)，如同控制系統(tǒng)中開環(huán)控制一樣（見圖2）。

將學(xué)生學(xué)習(xí)中遇到的問題與自動(dòng)控制原理的知識(shí)有意識(shí)地聯(lián)結(jié)在一起，不但可以幫助學(xué)生理解課本知識(shí)，而且無意中也增加了學(xué)生學(xué)習(xí)“理論強(qiáng)”和“抽象化”的自動(dòng)控制原理的興趣。

2 ?運(yùn)用所學(xué)自動(dòng)控制原理知識(shí)解釋生活中的一些現(xiàn)象，擴(kuò)展知識(shí)面，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

依據(jù)輸出量變化的規(guī)律，將系統(tǒng)可劃分為恒值系統(tǒng)（恒值調(diào)節(jié)系統(tǒng)）、隨動(dòng)系統(tǒng)和程序控制系統(tǒng)。根據(jù)生活中遇到的現(xiàn)象解釋3種系統(tǒng)概念。

（1）恒值調(diào)節(jié)系統(tǒng)。某種控制系統(tǒng)在輸入量為恒值時(shí)，能克服擾動(dòng)量對(duì)系統(tǒng)的影響，從而維持輸出量相對(duì)于輸入量的恒定關(guān)系，如人體本身就是一系統(tǒng)，若以體溫作為輸出，人就是一個(gè)自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，進(jìn)一步地說，這個(gè)調(diào)節(jié)系統(tǒng)是自適應(yīng)控制系統(tǒng)。借這個(gè)例子，進(jìn)一步擴(kuò)展知識(shí)面，讓學(xué)生了解什么是自適應(yīng)控制。

（2）隨動(dòng)系統(tǒng)。系統(tǒng)給定值按照事先不知道的時(shí)間函數(shù)變化，并要求被控量跟隨給定值變化。以警察追捕小偷為例，在追捕的過程中，警察的行動(dòng)作為輸出，小偷的行動(dòng)作為給定輸入，警察的行動(dòng)隨小偷行動(dòng)變化而變化，這樣組成的系統(tǒng)就是一個(gè)隨動(dòng)系統(tǒng)。

（3）程序控制系統(tǒng)。系統(tǒng)按照一定的時(shí)間函數(shù)變化，并要求被控制量隨之變化。以學(xué)生制定計(jì)劃的完成情況為例，若將按照計(jì)劃做事的行動(dòng)作為輸出，這時(shí)，系統(tǒng)就是一個(gè)程序控制系統(tǒng)。

將學(xué)生學(xué)習(xí)生活中的例子引用于自控原理課程教學(xué)改革中，使得難以理解的理論知識(shí)活靈活現(xiàn)地跳躍在生活中，有效地將理論和生活結(jié)合在一起。既能降減弱自動(dòng)控制原理的抽象性，又可以增強(qiáng)理論的直觀性，讓學(xué)生在有限的課堂時(shí)間中不再枯燥地學(xué)自動(dòng)控制原理的理論知識(shí)。從而幫助學(xué)生提高對(duì)知識(shí)的理解能力，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)“抽象化和強(qiáng)理論”課程的興趣。

將學(xué)習(xí)生活中的例子引入課堂，在講解過程中理論的直觀性增強(qiáng)了，這樣會(huì)使得枯燥無味的理論知識(shí)易于理解，課堂上的教學(xué)質(zhì)量將會(huì)明顯提高。歌德曾說，理論是灰色的，生活之樹常青。將生活學(xué)習(xí)中的例子引用到課堂中去，理論將會(huì)變成了靚麗的碧綠色。

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