《自動(dòng)控制原理》課程差別化教學(xué)模式研究

孫少杰 裴玖玲

（塔里木大學(xué) 機(jī)械電氣化工程學(xué)院，新疆 阿拉爾 843300）

《自動(dòng)控制原理》課程差別化教學(xué)模式研究

孫少杰 裴玖玲

（塔里木大學(xué) 機(jī)械電氣化工程學(xué)院，新疆 阿拉爾 843300）

隨著新疆地區(qū)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的發(fā)展需要，圍繞塔里木大學(xué)的“環(huán)塔里木生物多樣性和文化多元性”的特色發(fā)展宗旨，根據(jù)各專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)和應(yīng)用領(lǐng)域，對(duì)《自動(dòng)控制原理》課程進(jìn)行了教學(xué)探索。結(jié)合不同專業(yè)、民族班級(jí)的專業(yè)背景、課程銜接和學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提出對(duì)本科階段的《自動(dòng)控制原理》教學(xué)進(jìn)行研究和系統(tǒng)化設(shè)計(jì)，詳細(xì)論述了差別化教學(xué)模式在該課程中的應(yīng)用，為該課程的教學(xué)改革與實(shí)踐提供了一種新思路。

自動(dòng)控制原理；差別化教學(xué)；教學(xué)模式

《自動(dòng)控制原理》是工程類學(xué)生的重要專業(yè)基礎(chǔ)課，也是一門理論性和工程實(shí)踐性均較強(qiáng)的課程，其應(yīng)用范圍已經(jīng)滲透到各個(gè)領(lǐng)域，在整個(gè)專業(yè)課程體系中占據(jù)著非常重要地位［1］。如今，隨著新疆經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，各領(lǐng)域?qū)こ炭刂萍夹g(shù)人員的需求缺口很大，對(duì)人才的素質(zhì)要求也越來越高。塔里木大學(xué)作為南疆唯一一所綜合性大學(xué)，必須順應(yīng)潮流，培養(yǎng)市場需求的應(yīng)用型工程技術(shù)人才，那就要求學(xué)校根據(jù)不同專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和應(yīng)用領(lǐng)域不斷革新教學(xué)內(nèi)容，制定出符合市場經(jīng)濟(jì)要求的教學(xué)計(jì)劃［2］。塔里木大學(xué)自動(dòng)化學(xué)科組結(jié)合實(shí)際教學(xué)情況，對(duì)本科階段的《自動(dòng)控制原理》教學(xué)進(jìn)行研究和系統(tǒng)化設(shè)計(jì)，從教學(xué)大綱、講授內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)等方面對(duì)差別化教學(xué)模式展開了探討。

1 課程內(nèi)容和現(xiàn)狀

《自動(dòng)控制原理》是主要研究經(jīng)典自動(dòng)控制理論共同規(guī)律的技術(shù)學(xué)科，主要包括系統(tǒng)建模、時(shí)域分析、頻域分析和系統(tǒng)綜合四部分。系統(tǒng)建模部分主要介紹系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立和簡化等知識(shí)，包括微分方程模型、傳遞函數(shù)模型、框圖等；時(shí)域分析部分主要介紹根據(jù)系統(tǒng)的微分方程，以拉氏變換為工具，直接解出控制系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)，再根據(jù)響應(yīng)的表達(dá)式以及過程曲線來分析系統(tǒng)性能，如穩(wěn)定性、快速性、準(zhǔn)確性等，并找出系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、參數(shù)和這些性能之間的關(guān)系。

在塔里木大學(xué)，農(nóng)業(yè)電氣化、自動(dòng)化、農(nóng)業(yè)機(jī)械和機(jī)電一體化專業(yè)等都將《自動(dòng)控制原理》課程作為本科生的專業(yè)基礎(chǔ)必修課。在傳統(tǒng)的教學(xué)模式中，不僅所有專業(yè)均采用相同的教學(xué)大綱和教材，而且民族班級(jí)也和漢族班級(jí)使用相同的教學(xué)大綱和教材，教學(xué)進(jìn)度統(tǒng)一，進(jìn)行統(tǒng)一的考試命題。隨著教學(xué)對(duì)象的擴(kuò)展和專業(yè)口徑的不斷加寬，各專業(yè)對(duì)自動(dòng)控制原理知識(shí)的需求不同，民族班和漢族班的教學(xué)也存在很大差別，如果再采取傳統(tǒng)教學(xué)模式，將跟不上社會(huì)對(duì)自動(dòng)控制人才的需求步伐。所以，《自動(dòng)控制原理》課程必須打破專業(yè)界限，充分考慮不同專業(yè)學(xué)生的專業(yè)背景、課程銜接和學(xué)習(xí)興趣，以及民族班級(jí)漢語基礎(chǔ)薄弱、理解能力差等情況，進(jìn)行差別化教學(xué)的相關(guān)研究。

2 差別化教學(xué)模式的運(yùn)用

對(duì)《自動(dòng)控制原理》課程的差別化教學(xué)模式進(jìn)行探索和實(shí)踐時(shí)，急需要考慮課程知識(shí)的系統(tǒng)性，又必須兼顧內(nèi)容安排的科學(xué)性和授課效果的高效性。結(jié)合多年教學(xué)工作經(jīng)驗(yàn)和與同行的交流體會(huì)，筆者認(rèn)為《自動(dòng)控制原理》教學(xué)改革可從三個(gè)方面著手。

2.1 教學(xué)大綱的差別化

教學(xué)大綱是高校所開設(shè)課程的綱領(lǐng)性文件，也是任課老師執(zhí)行教學(xué)活動(dòng)的依據(jù)。根據(jù)新疆社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，考慮市場對(duì)各種控制工程人才的需求，應(yīng)結(jié)合不同專業(yè)、民族班級(jí)與漢族班級(jí)的需要，制定出能和本專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)相結(jié)合的差別化教學(xué)大綱。依據(jù)各專業(yè)側(cè)重點(diǎn)不同。

要從對(duì)控制系統(tǒng)的三個(gè)基本要求（穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性和快速性）出發(fā)，把這三個(gè)要求一直貫穿于《自動(dòng)控制原理》的教學(xué)中。教學(xué)重點(diǎn)圍繞傳遞函數(shù)展開，通過學(xué)習(xí)，必須掌握通過傳遞函數(shù)來分析、設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)，根據(jù)各典型環(huán)節(jié)的串聯(lián)、并聯(lián)分析其時(shí)域、頻域、穩(wěn)定性、靈敏性、誤差等性能，還應(yīng)掌握控制系統(tǒng)的串聯(lián)、并聯(lián)校正，進(jìn)行控制系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)以及線性離散性控制系統(tǒng)的知識(shí)。針對(duì)本課程內(nèi)容多，技術(shù)發(fā)展快，實(shí)踐性強(qiáng)等特點(diǎn)，教學(xué)方法應(yīng)采取探討式和啟發(fā)式，盡量引入工程實(shí)踐實(shí)例，教學(xué)過程以課堂采用多媒體展開教學(xué)，這樣可以把MATLAB仿真引入到教學(xué)中來［3］。

2.2 教學(xué)內(nèi)容的差別化

對(duì)于農(nóng)業(yè)機(jī)械和機(jī)電一體化專業(yè)的學(xué)生，結(jié)合前修課程和往屆畢業(yè)生從工作中反饋的重要信息，我們以機(jī)床架臺(tái)的自動(dòng)控制系統(tǒng)為例，講解自動(dòng)控制系統(tǒng)的任務(wù)、組成、控制方式的分類等自動(dòng)控制的一般概念；還以工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中常見的電機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)為例， 通過建立它的微分方程、傳遞函數(shù)、結(jié)構(gòu)框圖、信號(hào)流圖這幾種不同的數(shù)學(xué)模型來建立各模型的聯(lián)系；并以電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)為例，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析和校正等?？傊?，盡量使學(xué)生在實(shí)際生活中感受到控制理論的魅力。

2.3 實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)差別化

實(shí)踐是理論聯(lián)系實(shí)際的橋梁，是將將知識(shí)轉(zhuǎn)化為能力的重要步驟，實(shí)驗(yàn)教學(xué)也要結(jié)合專業(yè)背景，體現(xiàn)出實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的差別化。對(duì)于農(nóng)業(yè)電氣化、自動(dòng)化等強(qiáng)電類專業(yè)，除了做實(shí)驗(yàn)臺(tái)上能實(shí)現(xiàn)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)外，還通過開設(shè)電力電子綜合實(shí)驗(yàn)的形式，把《自動(dòng)控制原理》、《電力拖動(dòng)》和《電力電子技術(shù)》的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐整合，保持專業(yè)課實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的連貫性［4］。另外，可以將MATLAB軟件引入到實(shí)驗(yàn)教學(xué)中。

3 結(jié)語

在《自動(dòng)控制原理》教學(xué)中，教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段、實(shí)驗(yàn)教學(xué)等仍受到各種客觀因素的制約，需要不斷研究和實(shí)踐，建立科學(xué)、可行的教學(xué)模式。結(jié)合所在學(xué)校情況，對(duì)《自動(dòng)控制原理》差別化教學(xué)模式進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)和初步推廣。實(shí)踐表明，新的教學(xué)模式行之有效，效果明顯。但是，在與專業(yè)課程體系互相結(jié)合方面亟待解決的問題還有很多，需要廣大教師不斷總結(jié)研究。

［1］方曉柯，王建輝.《自動(dòng)控制原理》教學(xué)改革的探索與實(shí)踐［J］.科學(xué)決策2008（11）：101-102.

［2］胡明.美國幾項(xiàng)教學(xué)改革措施的啟示［J］.江蘇教育學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）2011.06：4-7.

TP13-4；G642

A

1003-5168（2015）11-277-01

孫少杰（1980-），男，漢族，塔里木大學(xué)機(jī)械電氣化工程學(xué)院，講師，碩士，主要研究方向：電力電子技術(shù)、電力拖動(dòng)和自動(dòng)控制。

此文為塔里木大學(xué)高等教育研究項(xiàng)目成果，項(xiàng)目編號(hào)TDGJ1414。