自動控制原理實驗教學(xué)改革研究與探討

李霞　李靜　姜文娟

摘 要：自動控制原理是自動化及相關(guān)專業(yè)的重要基礎(chǔ)課程。本文在對當(dāng)前高等教育面對的新問題加以分析的基礎(chǔ)上，對自動控制原理實驗教學(xué)改革的方向與手段進(jìn)行了研究與探討，以期對高等院校實驗教學(xué)改革起到一定促進(jìn)作用。

關(guān)鍵詞：自動控制原理；教學(xué)改革；虛擬實驗

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-9214（2015）12-0111-01

一、引言

當(dāng)前時代，自動控制技術(shù)在社會各領(lǐng)域均獲得了廣泛應(yīng)用。在高等院校中，自動控制原理課程是自動化及相關(guān)理工科專業(yè)的重要基礎(chǔ)課，在學(xué)生形成自動控制的基本概念、掌握控制系統(tǒng)分析與設(shè)計的基本方法、培養(yǎng)學(xué)生獨立思考能力等方面具有重要作用[1，2]。本文在對自動控制原理實驗教學(xué)所面對的新問題進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上，對該教學(xué)改革的方向與方式進(jìn)行研究，望與大家共同探討。

二、自動控制原理課程實驗教學(xué)方式與問題分析

由于自動控制原理課程具有內(nèi)容邏輯性、抽象性較強(qiáng)等特點，僅以講授形式教學(xué)，學(xué)生對知識的接受和理解較為困難。因此多以實驗教學(xué)作為理論授課的輔助手段，使理論聯(lián)系實際，在深化學(xué)生對知識理解的同時增強(qiáng)其獨立思考能力。而隨著時代的變遷，自動控制原理實驗教學(xué)也面臨著新的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。

1. 實驗資源與實驗需求的矛盾

近年來隨著高等院校的擴(kuò)招，高校的新生數(shù)量逐年增加。實驗需求的增大帶來實驗室管理困難、設(shè)備損耗加大等問題，也對實驗設(shè)備與場地的分配提出了挑戰(zhàn)。由于高等院校中自動控制原理實驗教學(xué)課程的授課時間與順序往往相近，極易造成實驗排課擁堵和學(xué)生動手機(jī)會較少等問題，對實驗室本身的運(yùn)作及教學(xué)的授課效果有不利影響。

2. 實驗?zāi)繕?biāo)對實驗方式的影響

當(dāng)前大多高校的教育目標(biāo)已由“精英教育”轉(zhuǎn)向“大眾化教育”，不再僅強(qiáng)調(diào)理論深度，而轉(zhuǎn)為重視對知識的理解、掌握與實際應(yīng)用能力[3]。大多高校本科生的自動控制原理課程教學(xué)也由更重視邏輯推導(dǎo)、強(qiáng)調(diào)理論知識深度轉(zhuǎn)而逐漸增加對培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新與獨立思考能力的重視。教學(xué)目標(biāo)的變化也對實驗教學(xué)的方式提出了新的要求。目前各高校的自動控制原理實驗教學(xué)多以在電子模擬實驗箱、示波器等設(shè)備上進(jìn)行的驗證性模擬實驗為主，存在著實驗方式較為單一、創(chuàng)新性與思考性不足等問題，將日漸難以滿足教學(xué)的需要。

3. 科技發(fā)展為實驗教學(xué)改革提供了新的可能

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的進(jìn)步和計算機(jī)軟硬件的發(fā)展，高等教育的教學(xué)方式也日趨多樣化，從而產(chǎn)生了以在線開放式教育為理念的慕課、更注重和強(qiáng)調(diào)學(xué)生主觀能動性的微課、以視頻教學(xué)先行的翻轉(zhuǎn)課堂等種種教學(xué)理念與方法的改革[4，5]。信息傳播手段與研究工具的進(jìn)步為自動控制原理實驗教學(xué)方式的改革提供了新的思路，也為課程實驗教學(xué)改革提供了新的可能。

社會環(huán)境的發(fā)展與變化帶來了新的問題與挑戰(zhàn)，也提供了新的手段與機(jī)遇。對于高校中自動控制原理課程實驗教學(xué)的改革勢在必行。

三、自動控制原理實驗教學(xué)改革思路探討

高等教育的改革是時代發(fā)展的要求。對自動控制原理實驗教學(xué)的改革，本文僅提出如下幾點主要思路。

1. 實驗教學(xué)理念的發(fā)展

近年來高校教育的教育目標(biāo)日益向培養(yǎng)創(chuàng)新型、應(yīng)用型人才方面發(fā)展。自動控制課程原有的教育方式強(qiáng)調(diào)學(xué)生對理論知識有較為深入的研究，但對實踐精神和創(chuàng)新精神的培養(yǎng)強(qiáng)調(diào)不足。理念決定著實際改革措施的方向，針對教育目標(biāo)的改變，自動控制原理實驗教學(xué)的理念首先需要發(fā)生相應(yīng)改變。實驗教學(xué)需要在原有的強(qiáng)調(diào)較扎實的掌握基本理論知識的基礎(chǔ)上，從教學(xué)理念上確立以學(xué)生為本、更好地培養(yǎng)學(xué)生的獨立思考能力、更好地發(fā)揮創(chuàng)新精神與主觀能動性作為教學(xué)改革主要目標(biāo)的理念，從而更好地實現(xiàn)實驗教學(xué)的改革。

2. 實驗教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整

教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整是教學(xué)改革的重要環(huán)節(jié)。在新的教育目標(biāo)指導(dǎo)下，在驗證性試驗的基礎(chǔ)上適當(dāng)增加鍛煉創(chuàng)造性與思考能力的實驗內(nèi)容，如采用可自主編程的教學(xué)軟件進(jìn)行基本的理論驗證和分析，或利用自動控制實驗室中較常見的倒立擺、機(jī)器人等設(shè)備實現(xiàn)對基本理論的驗證等，都是較為實際的調(diào)整方向。實驗內(nèi)容的豐富應(yīng)可更好的達(dá)到教學(xué)改革的培養(yǎng)目標(biāo)，并對提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣起到積極作用。

3. 實驗教學(xué)方式的改革

在實驗教學(xué)手段的改革方面，除在硬件方面引入與應(yīng)用結(jié)合更緊密實驗設(shè)備外，網(wǎng)絡(luò)時代的到來也為改革提出了新的思路。參考慕課所提倡的開放式教學(xué)方式，自動控制原理的實驗教學(xué)也可考慮利用網(wǎng)絡(luò)資源，以具有創(chuàng)新性的、開放式的虛擬實驗平臺作為課堂實驗的補(bǔ)充，從而在緩解實驗室實驗資源緊張問題的同時，更好的培養(yǎng)學(xué)生的主動學(xué)習(xí)精神與創(chuàng)新意識。也可在此基礎(chǔ)上結(jié)合數(shù)據(jù)庫技術(shù)，將虛擬實驗結(jié)果記入實驗成績考核范圍，提高學(xué)生自主進(jìn)行實驗的積極性，更好的保障實驗考核的公平性。

四、結(jié)論

時代的變遷向高等教育的實驗教學(xué)提出了新的問題和挑戰(zhàn)，對實驗教學(xué)的改革是教育水平提高的必然要求。群策群力，在端正教學(xué)理念的基礎(chǔ)上，以培養(yǎng)學(xué)生獨立思考、自主創(chuàng)新能力為出發(fā)點，對實驗教學(xué)的內(nèi)容、手段等方面進(jìn)行改革，必可對自動控制原理課程教學(xué)效果的提高起到積極的促進(jìn)作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]胡壽松.自動控制原理（第四版）[M].北京：科學(xué)出版社，2001.

[2]賈鶴鳴，宋文龍，戴天虹. 創(chuàng)新教育在自動控制原理教學(xué)中的實施路徑[J]. 黑龍江教育：高教研究與評估版，2014，（8）：1-2.

[3]李立國. 中國高等教育大眾化發(fā)展模式的轉(zhuǎn)變[J]. 清華大學(xué)教育研究，2014，35（1）：17-27.

[4]李亞員. 國內(nèi)慕課（MOOC）研究現(xiàn)狀述評：熱點與趨勢[J]. 電化教育研究，2015，（7）：55-60.

[5]黃琰，蔣玲，黃磊. 翻轉(zhuǎn)課堂在“現(xiàn)代教育技術(shù)”實驗教學(xué)中的應(yīng)用研究[J]. 中國電化教育，2014，（4）：110-115.endprint