《自動(dòng)控制原理》課上的生活哲理

張文麗

【摘 要】對(duì)于電氣自動(dòng)化專業(yè)，《自動(dòng)控制原理》作為一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，上課過程中教師面臨課程難，枯燥，學(xué)生沒興趣等問題。結(jié)合教學(xué)實(shí)踐，針對(duì)教學(xué)現(xiàn)狀，文中提到了一些具體教學(xué)內(nèi)容可聯(lián)系到的生活哲理。

【關(guān)鍵詞】自動(dòng)控制原理；生活哲理；課程

0.引言

對(duì)于電氣自動(dòng)化專業(yè)，《自動(dòng)控制原理》是一門重要的、綜合性很強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課。該課程不僅要求有扎實(shí)的高等數(shù)學(xué)、工程數(shù)學(xué)、電路、電機(jī)與拖動(dòng)等課程的基礎(chǔ)知識(shí)，而且還要有很強(qiáng)的計(jì)算能力。由于高職類學(xué)生對(duì)相關(guān)學(xué)科的基礎(chǔ)知識(shí)不扎實(shí)，對(duì)學(xué)科之間的交叉理解能力不夠強(qiáng)，所以出現(xiàn)了學(xué)生普遍認(rèn)為自動(dòng)控制原理學(xué)習(xí)起來很困難的現(xiàn)象。

自動(dòng)控制原理課程本身的特點(diǎn)，使得很多學(xué)生，把它當(dāng)做是一門枯燥乏味的課程。但是如果在課上摻雜一些生活哲理，結(jié)合課程內(nèi)容講一些與人生發(fā)展有關(guān)的知識(shí)，不僅可以開闊學(xué)生的知識(shí)面，還可以調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，增進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。

高職學(xué)生總是覺得課程難，不愛學(xué)，沒興趣，枯燥乏味，甚至上課打瞌睡，這是很多上課教師面臨的實(shí)際問題。然而，學(xué)生對(duì)于課上講人生發(fā)展的生活哲理，卻較感興趣。以下是作者在教學(xué)實(shí)踐中總結(jié)出來的可與課程內(nèi)容聯(lián)系的生活哲理：

1.自動(dòng)控制技術(shù)對(duì)一個(gè)國(guó)家發(fā)展的重要性及我國(guó)的現(xiàn)狀——愛國(guó)主義，為中華崛起而讀書

控制論與相對(duì)論、量子論被稱為20世紀(jì)的三大偉績(jī)。在工程和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展過程中，自動(dòng)控制技術(shù)起著十分重要的作用。應(yīng)用自動(dòng)控制理論和技術(shù)，能使人類以前認(rèn)為做不到的事情成為現(xiàn)實(shí)。人造衛(wèi)星、宇宙飛船、人類登上月球、導(dǎo)彈制導(dǎo)、人工智能、自動(dòng)駕駛等高精尖技術(shù)都離不開自動(dòng)控制技術(shù)。在各種工業(yè)部門，例如：石油、化工、冶金、機(jī)械、輕工、電子、汽車、通信、航空、航天、電力等部門，也都廣泛采用自動(dòng)控制技術(shù)。隨著自動(dòng)控制理論和實(shí)踐的不斷發(fā)展和完善，在經(jīng)濟(jì)、管理、生物、社會(huì)學(xué)、生態(tài)等各種給工程領(lǐng)域，也廣泛用自動(dòng)控制理論和技術(shù)。因此，自動(dòng)控制技術(shù)已成為最有發(fā)展前途的科學(xué)技術(shù)之一，它的發(fā)展趨勢(shì)更是不可限量?？梢院敛豢鋸埖卣f，自動(dòng)控制技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)代化社會(huì)不可或缺的組成部分。

從緒論的內(nèi)容介紹自動(dòng)控制原理的發(fā)展情況。在講到中國(guó)控制論的進(jìn)展時(shí)，必然要提到我國(guó)著名的科學(xué)家錢學(xué)森同志以及他的著作《工程控制論》。榮膺過兩彈一星功勛獎(jiǎng)?wù)率鈽s的錢學(xué)森，曾為中美兩國(guó)的導(dǎo)彈和航天計(jì)劃都作出過重大貢獻(xiàn)。36歲時(shí)錢學(xué)森便已成為麻省理工學(xué)院最年輕的終身教授，為了民族興旺，國(guó)家發(fā)展，他不畏困難，毅然回國(guó)。錢學(xué)森同志的偉大在于他心懷國(guó)家，為國(guó)家奮斗了終生。作為一代科學(xué)大師，錢學(xué)森同志對(duì)國(guó)家民族、對(duì)科學(xué)研究、對(duì)青年人才、對(duì)科學(xué)道德的摯愛，感動(dòng)了全民族。他的崇高人格和科學(xué)精神就像一座燈塔，照亮后人前行的路。

我國(guó)最近這幾年的航空技術(shù)發(fā)展很快，這和我國(guó)的綜合國(guó)力提升是分不開的，當(dāng)然還要有科技人員的努力和奮斗，但是，我們和世界前列的國(guó)家還有差距。我們要有信心，在將來，我們能趕上甚至超過他們，這還需要我國(guó)青年一代學(xué)子，付出艱辛的努力。

在自動(dòng)控制原理的課程中會(huì)有很多像李雅普諾夫這樣的外國(guó)人名字的出現(xiàn)，希望通過我們中國(guó)幾代人的共同努力，中國(guó)人的名字也能出現(xiàn)都控制論的教科書中。

在講到目前各國(guó)的自動(dòng)控制技術(shù)發(fā)展時(shí)，不免提到航空技術(shù)發(fā)展較先進(jìn)的美國(guó)和俄羅斯，機(jī)器人技術(shù)發(fā)展較先進(jìn)的日本。我國(guó)古代很早就有了指南車，地動(dòng)儀，為什么近代卻落后了呢？

諸如這樣的愛國(guó)主義的例子和發(fā)人深省的問題，激發(fā)學(xué)生的愛國(guó)主義和思考，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。每一位愛國(guó)的學(xué)生，能做到的最根本的就是好好學(xué)習(xí)，有了知識(shí)，才有能力為國(guó)家的發(fā)展而奮斗。

2.課程中的部分內(nèi)容與生活哲理之間的聯(lián)系

科學(xué)文化與人文文化都來源于實(shí)踐，都來源于人腦，都來源于人腦對(duì)實(shí)踐的感知及對(duì)感知的加工。實(shí)踐、人腦、人腦所進(jìn)行的加工，各自都是不可分割的，科學(xué)文化與人文文化是人腦加工的結(jié)果，也是不可分割的。

2.1穩(wěn)準(zhǔn)快三方面性能不可能全好，魚與熊掌不可兼得，學(xué)習(xí)與娛樂不可兼得

穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性和快速性往往是相互制約的。在設(shè)計(jì)與調(diào)試過程中，若過分強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，則可能造成系統(tǒng)響應(yīng)遲緩和控制精度較低的后果；反正，若過分強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)響應(yīng)的快速性，則又會(huì)使系統(tǒng)的振蕩加劇，甚至引起不穩(wěn)定。

在《論語·子路》中有“欲速則不達(dá)”的典故：子夏為莒父宰，問政。子曰：“無欲速，無見小利。欲速則不達(dá)，見小利則大事不成?！?/p>

如果，某系統(tǒng)的過于追求快速性了，那就很可能破壞了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。系統(tǒng)不穩(wěn)定，從而可能導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)奔潰。正是生活中欲速則不達(dá)的道理。

從另一個(gè)方面講，也就是每個(gè)系統(tǒng)不可能是十全十美的，不可能穩(wěn)準(zhǔn)快三性能都好。只能有所側(cè)重，兼顧其他。這道理在學(xué)生的日常生活中也是適用的。正如孟子《魚我所欲也》中提到“魚與熊掌不可兼得”。一個(gè)人是不可能是十全十美的，同樣一個(gè)學(xué)生也不可能十全十美。既要學(xué)習(xí)好，又要體育好，還要音樂好，還要美術(shù)好等等，怎么可能呢？只要重點(diǎn)抓住一個(gè)方面，兼顧其他，為之努力奮斗，那么這對(duì)于人生的發(fā)展就一定是有效的。

2.2 基本的反饋控制，生活哲理

反饋在自動(dòng)控制原理中是非常重要的一個(gè)概念。一個(gè)系統(tǒng)的輸出以它的一部分或全部反過來用于控制這個(gè)系統(tǒng)的輸人，就稱為這個(gè)系統(tǒng)的“反饋”。如圖一。

圖一

在人的生活中反饋是處處可見的。在參考文獻(xiàn)[2]中講到，人的反思就是一種反饋。一個(gè)人對(duì)自己有個(gè)要求，這是輸入，自己的表現(xiàn)是輸出，人的大腦將表現(xiàn)與要求作個(gè)比較，即“反省”、“反思”，如果有差異，就要按照差異情況，發(fā)出信號(hào)，作用在人這個(gè)系統(tǒng)的有關(guān)器官上，改變其表現(xiàn)。如此反復(fù)，一直到表現(xiàn)符合要求為止。我國(guó)有一個(gè)極好的教育傳統(tǒng)，即將學(xué)習(xí)、思考、實(shí)踐這三者緊密結(jié)合起來。

有些教師在講課中，會(huì)把人的整個(gè)機(jī)體作為一個(gè)系統(tǒng)來考慮，這個(gè)系統(tǒng)中也是存在反饋的。例如：人生病感冒了，有的人抵抗力比較強(qiáng)，相當(dāng)于抗干擾能力強(qiáng)，沒吃藥就好了。也就是人的機(jī)體這個(gè)系統(tǒng)檢測(cè)到有病毒入侵了，把這個(gè)信號(hào)反饋給了機(jī)體，機(jī)體免疫系統(tǒng)就會(huì)工作，把入侵病毒殺死，這樣人就恢復(fù)健康了。還有一種情況，有的人感覺到自己感冒了，就會(huì)去看醫(yī)生，吃藥，然后病好了。那么人通過醫(yī)生的檢查，開藥，反饋回來，人的機(jī)體就要吃藥，這就是反饋的一部分用于了系統(tǒng)的輸入。

再有就是教育是人生發(fā)展這個(gè)系統(tǒng)的輸入，實(shí)踐為輸出。這里的教育可以是家長(zhǎng)的教育也可以是學(xué)校的教育等等，這些教育都是人生發(fā)展這個(gè)系統(tǒng)的輸入，人神的發(fā)展就是一個(gè)系統(tǒng)，當(dāng)在實(shí)踐中遇到麻煩或困難時(shí)，就會(huì)反過來再去糾正那些教育，即反饋。如果一個(gè)人在社會(huì)上做了錯(cuò)事，就會(huì)有法律來強(qiáng)制反饋，糾正他的輸入。

2.3系統(tǒng)的干擾和輸入不是絕對(duì)的

在自動(dòng)控制原理中，干擾和輸入只是相對(duì)的，而并非絕對(duì)的。這在生活中也是常有的事。系統(tǒng)如果被擾動(dòng)控制了，就容易變壞，人也是如此。例如：社會(huì)上的某系傳銷人員的宣傳，大部分人認(rèn)為是干擾，但是卻總是有一小部分人會(huì)相信它，去從事傳銷。那么傳銷相當(dāng)于干擾，某些人卻把它當(dāng)做了輸入。當(dāng)然，最后把這些當(dāng)輸入的人，是把自己毀了。也就相當(dāng)于受干擾的影響太多，以至于，把整個(gè)系統(tǒng)都?xì)Я恕?/p>

2.4 二階系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)，在ξ不同值（欠阻尼，臨界阻尼，過阻尼）時(shí)，三種不同的情況

二階系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)，在ξ取不同值時(shí)，是不同的情況。當(dāng)0<ξ<1時(shí)，稱為欠阻尼，單位階躍響應(yīng)為衰減振蕩；當(dāng)ξ=1時(shí)，稱為臨界阻尼，單位階躍響應(yīng)為緩慢上升，無超調(diào)；當(dāng)ξ>1時(shí)，單位階躍為更慢的上升，仍然無超調(diào)。

在講課時(shí)，為了增加課上的樂趣，也便于學(xué)生記憶，這三種情況像極了人生的三種階段，年輕時(shí)，往往冒冒失失，莽莽撞撞，中年一蹦穩(wěn)扎穩(wěn)打，老年一般就穩(wěn)穩(wěn)當(dāng)當(dāng)了。

2.5系統(tǒng)辨識(shí)與識(shí)人（有改動(dòng)）

通俗的說，系統(tǒng)辨識(shí)是研究怎樣利用對(duì)未知系統(tǒng)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)或在線運(yùn)行數(shù)據(jù)（輸入/輸出）建立描述系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型的科學(xué)。

它的實(shí)質(zhì)就是透過現(xiàn)象看本質(zhì)。也就是通過表面想象看實(shí)質(zhì)現(xiàn)象。這和我們生活中的識(shí)別人是一樣的道理。有句俗語：交人交心，澆樹澆根。那么人在交往的過程中，也是要通過一個(gè)人的表現(xiàn)，來看到這個(gè)人的本質(zhì)。例如：生活中有刀子嘴豆腐心的人，其實(shí)，這種人表現(xiàn)出來的是話語惡毒，但是本質(zhì)是內(nèi)心善良。

3.總結(jié)

《自動(dòng)控制原理》一直是比較抽象、理論性強(qiáng)、容易讓學(xué)生進(jìn)入數(shù)學(xué)迷霧的一門課程，往往學(xué)生一想到這門課程就是老師在課堂上的一味推倒公式，沒有什么興趣。通過愛國(guó)主義教育和生活哲理，與這門課程的關(guān)系，讓學(xué)生能更熱愛這門課程，更好的學(xué)習(xí)這門課程。

既可以擴(kuò)大了學(xué)生的知識(shí)面，又豐富了學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，還增加了課堂的活躍氣氛，使得自動(dòng)控制原理課程不是那么的枯燥乏味，教師不是那樣呆板無趣。

通過本文作者的實(shí)踐教學(xué)，證明在課堂上講一些人生哲理，比較受學(xué)生歡迎。

【參考文獻(xiàn)】

[1]劉峰，邵世凡.自動(dòng)控制原理課程教學(xué)方法探索與改革[J].中國(guó)電力教育，2012（24）：46.

[2]楊叔子，吳波，楊克沖，熊良才.專業(yè)課中大有人文[J].高等工程教育研究，2003（5）：1.