三本院校自動(dòng)控制原理課程教學(xué)改革之探討

王玥

摘 要 自動(dòng)控制原理是自動(dòng)化相關(guān)專業(yè)的必修專業(yè)基礎(chǔ)課，其特點(diǎn)是：內(nèi)容抽象、實(shí)踐操作性強(qiáng)，理論與實(shí)踐易脫節(jié)。如何針對(duì)教學(xué)中出現(xiàn)的問(wèn)題，對(duì)教學(xué)與實(shí)踐環(huán)節(jié)進(jìn)行改革，找出一套適合三本院校自動(dòng)控制原理課程的教學(xué)方法，是當(dāng)前培養(yǎng)應(yīng)用型人才的需要，更是三本院校自動(dòng)控制原理教學(xué)改革的關(guān)鍵所在。

關(guān)鍵詞 自動(dòng)控制原理 實(shí)踐教學(xué) 教學(xué)改革

自動(dòng)控制原理是自動(dòng)化相關(guān)專業(yè)的一門(mén)非常重要的基礎(chǔ)課程，它在整個(gè)自動(dòng)化相關(guān)專業(yè)教學(xué)體系中有著極其重要的地位，學(xué)好它可以為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)。但是從以前的自動(dòng)控制原理課程的教學(xué)中可以發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)，它的教學(xué)效果并不是很理想。為了提高自動(dòng)控制原理課程的教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果，本著為國(guó)家培養(yǎng)應(yīng)用型人才的原則，自動(dòng)控制原理教學(xué)改革勢(shì)在必行。

1教學(xué)中存在的問(wèn)題

（1）課程理論性太強(qiáng)，概念過(guò)于抽象，各個(gè)章節(jié)所講內(nèi)容相互獨(dú)立，沒(méi)有考慮到前后聯(lián)系，知識(shí)跨越性大。

（2）教學(xué)方式中絕大部分教師僅在課堂上講解理論知識(shí)，缺少理論聯(lián)系實(shí)際，造成理論與實(shí)踐脫節(jié)，學(xué)生接受較困難。

（3）考核方式單一， 往往以一張?jiān)嚲頉Q定此門(mén)課程的最終成績(jī)，缺少對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程考核和實(shí)際動(dòng)手能力的考核。

（4）實(shí)驗(yàn)課主要是一些驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，而且采用兩種模式，一種是基于MATLAB軟件仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?，一種是基于電子線路的控制系統(tǒng)硬件實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?，軟件模式不接觸實(shí)際器件，容易造成學(xué)生對(duì)控制系統(tǒng)的感性認(rèn)識(shí)不夠，也不能鍛煉學(xué)生的硬件調(diào)試能力。硬件模式能鍛煉學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力，但由于系統(tǒng)構(gòu)建和測(cè)試會(huì)消耗掉較長(zhǎng)時(shí)間而導(dǎo)致學(xué)生專注于電路的實(shí)現(xiàn)，忽略對(duì)所搭建的控制系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析和思考。

2教學(xué)內(nèi)容和方法的改革

2.1教學(xué)內(nèi)容選擇

在教學(xué)內(nèi)容的選擇上，三本院校應(yīng)以崗位能力的培養(yǎng)為目標(biāo)，分析該崗位所應(yīng)具有的技能和知識(shí)，選擇相應(yīng)的課程內(nèi)容；將課程內(nèi)容與國(guó)家職業(yè)資格標(biāo)準(zhǔn)和崗位技能進(jìn)行有效銜接，優(yōu)化整合教學(xué)內(nèi)容。另外教學(xué)內(nèi)容還要考慮實(shí)用性， 與實(shí)際工程應(yīng)用相結(jié)合?？梢园褜?shí)用性作為知識(shí)點(diǎn)評(píng)判的重要標(biāo)志，教學(xué)內(nèi)容要選擇工程實(shí)踐中用的比較多的作為教學(xué)重點(diǎn)。除此之外， 適度性也是三本院校此門(mén)課程教學(xué)內(nèi)容需要強(qiáng)調(diào)的，所謂適度性，是指對(duì)所選的教學(xué)內(nèi)容，原理不能太復(fù)雜、內(nèi)容不能太多，難度要適中。對(duì)于一些難于理解的原理和概念可以不做詳細(xì)的分析和復(fù)雜的推導(dǎo)，在闡明原理的內(nèi)涵后，直接引用。重要的概念和基本分析問(wèn)題的方法一定要講清楚，剩下的知識(shí)可以在實(shí)踐中補(bǔ)充。

2.2章節(jié)關(guān)系的把握

現(xiàn)在市面上出現(xiàn)的自動(dòng)控制原理的教材一般更傾向于把各個(gè)章節(jié)的內(nèi)容獨(dú)立出來(lái)，這便造成一個(gè)后果，學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中常常搞不清楚各章節(jié)知識(shí)點(diǎn)之間的關(guān)系，就無(wú)法做到融會(huì)貫通，在遇到實(shí)際問(wèn)題時(shí)，便束手無(wú)策，不知從何下手，不知道用哪一章的理論知識(shí)去解決，這就需要授課老師在授課過(guò)程中幫其理清線索，弄清各章節(jié)之間的相互關(guān)系，各章節(jié)在整門(mén)課程中的位置。例如第二章數(shù)學(xué)模型的建立，建立方法：微分方程，傳遞函數(shù)，差分方程等，這一章是我們研究控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)；第三章時(shí)域分析法，第四章根軌跡分析法，第五章頻域分析法，這三章介紹分析系統(tǒng)的方法，也可稱為分析系統(tǒng)的工具；第六章系統(tǒng)校正，是設(shè)計(jì)系統(tǒng)的方法。從圖一中我們可以清楚的看到各章之間的關(guān)系。

2.3教學(xué)方法改革

2.3.1引用項(xiàng)目教學(xué)法

項(xiàng)目教學(xué)法就是師生以團(tuán)隊(duì)的形式共同實(shí)施一個(gè)完整的項(xiàng)目而進(jìn)行的教學(xué)活動(dòng)，讓學(xué)生在教師預(yù)先給定“項(xiàng)目”的驅(qū)動(dòng)下進(jìn)行學(xué)習(xí)，并且緊密結(jié)合MATLAB等系統(tǒng)仿真軟件在自動(dòng)控制方面的應(yīng)用。這些項(xiàng)目可以是教師熟悉的所教學(xué)生專業(yè)的一些工程系統(tǒng)，或是自己工程實(shí)例或課題，在項(xiàng)目教學(xué)法實(shí)施中，教師將需要解決的問(wèn)題以項(xiàng)目的形式布置給學(xué)生，學(xué)生以小組的形式，在教師指導(dǎo)下按照實(shí)際工作的完整過(guò)程，共同制訂計(jì)劃，團(tuán)體協(xié)作完成整個(gè)項(xiàng)目，目的是引導(dǎo)學(xué)生由簡(jiǎn)到繁、由易到難、循序漸進(jìn)地完成一系列“項(xiàng)目”，在完成項(xiàng)目的過(guò)程中，學(xué)生能夠體驗(yàn)實(shí)際工程項(xiàng)目的流程，并理解把握相關(guān)知識(shí)和技能，培養(yǎng)其分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。采用項(xiàng)目教學(xué)法組織教學(xué)，不但可以調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，挖掘?qū)W生的創(chuàng)造力，而且還能培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，提高學(xué)生的系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)的能力。

2.3.2任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法

講新課前，由教師向?qū)W生布置本次工作任務(wù)，教師為學(xué)生分析說(shuō)明工作任務(wù)，講解工作任務(wù)中所涉及的新理論知識(shí)，由學(xué)生自行學(xué)習(xí)并完成工作任務(wù)。在這過(guò)程中教師只是學(xué)習(xí)的組織者，起引導(dǎo)作用，最后由教師進(jìn)行歸納總結(jié)，對(duì)新的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行強(qiáng)化。使學(xué)生通過(guò)完成任務(wù)來(lái)學(xué)習(xí)新的知識(shí)，予理論于實(shí)踐中，擺脫了直接講授理論知識(shí)而帶來(lái)的枯燥感。使學(xué)生愿意去學(xué)，主動(dòng)去學(xué)。

2.3.3互動(dòng)教學(xué)法

課堂教學(xué)也可采用討論的方式， 學(xué)生是討論課的主體 ， 教師的作用是組織、引導(dǎo) ， 由學(xué)生對(duì)討論題進(jìn)行分析、綜合、歸納、推理， 得出結(jié)論。教師在完成一個(gè)章節(jié)的教學(xué)后，可以布置幾個(gè)綜合性的問(wèn)題，讓學(xué)生自由分組形成課題組。利用課余時(shí)間通過(guò)查閱資料完成題目的分析、方案選擇、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、結(jié)果分析，并制作出一份電子文檔，說(shuō)明原理、分析過(guò)程，由課題組選派一名同學(xué)在課堂上進(jìn)行講解，并且接受教師和同學(xué)的提問(wèn)，進(jìn)行討論。在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生不僅培養(yǎng)了邏輯思維能力，也提高了分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，而且還培養(yǎng)了團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力和科技論文的寫(xiě)作能力。而且還可以發(fā)現(xiàn)學(xué)生在自學(xué)過(guò)程中薄弱環(huán)節(jié)，及時(shí)加以彌補(bǔ)，對(duì)理論知識(shí)能更好地理解。教師可以根據(jù)討論中學(xué)生反映出的興趣點(diǎn)對(duì)教學(xué)過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化，起到教學(xué)相長(zhǎng)的效果。教學(xué)過(guò)程中，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行課堂討論，對(duì)于教師給的題目學(xué)生可以充分發(fā)表意見(jiàn)和看法，與老師同學(xué)探討，將其由被動(dòng)學(xué)習(xí)者變成主動(dòng)學(xué)習(xí)者，在這過(guò)程中學(xué)生處于主體地位，教師只是引領(lǐng)者。

2.4實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

2.4.1實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ礁母?/p>

結(jié)合實(shí)驗(yàn)的軟件模式和硬件模式的優(yōu)點(diǎn)，構(gòu)建適合學(xué)生應(yīng)用的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，實(shí)驗(yàn)平臺(tái)主要由操作臺(tái)和實(shí)驗(yàn)臺(tái)組成，實(shí)驗(yàn)臺(tái)提供電路模塊，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要組合構(gòu)成自動(dòng)控制系統(tǒng)的各種典型環(huán)節(jié)或系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)臺(tái)內(nèi)設(shè)計(jì)有數(shù)據(jù)處理單元，輸出以及與上位機(jī)通信。操作臺(tái)PC機(jī)裝有MATLAB軟件和虛擬電子工作平臺(tái)Multisim可以進(jìn)行控制系統(tǒng)的模型仿真和電路仿真，這就形成了集模型仿真、電路仿真、硬件系統(tǒng)調(diào)試、軟硬件結(jié)合的一體化實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。

2.4.2編寫(xiě)實(shí)用的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)

教師應(yīng)該自己編寫(xiě)適合學(xué)生能力培養(yǎng)的應(yīng)用性強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)。在指導(dǎo)書(shū)里保留典型的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，增加綜合性和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。在這本指導(dǎo)書(shū)中不要有實(shí)驗(yàn)步驟，只有實(shí)驗(yàn)要求，實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)思路。讓學(xué)生自己去思考實(shí)驗(yàn)過(guò)程，完成控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。讓學(xué)生扮演課堂的主角，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作中去發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、思考分析問(wèn)題、進(jìn)而想辦法解決問(wèn)題。這不僅能調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性，還能鍛煉了學(xué)生獨(dú)立分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。

2.5合理利用各種資源

除課堂教學(xué)外，可充分利用校園豐富的網(wǎng)絡(luò)資源，實(shí)行網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，把好的微課、慕課教學(xué)資源及課件發(fā)布于網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，使學(xué)生可以不受時(shí)間地點(diǎn)的限制進(jìn)行學(xué)習(xí)，也可以在網(wǎng)絡(luò)上設(shè)置難題解析，在線討論等，以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)自動(dòng)控制原理的興趣。并且鼓勵(lì)學(xué)生參加相關(guān)的知識(shí)講座或?qū)I(yè)社團(tuán)及大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目，在豐富學(xué)生課余生活的同時(shí)又是對(duì)課堂教學(xué)的補(bǔ)充；設(shè)立獎(jiǎng)勵(lì)政策，獎(jiǎng)勵(lì)相應(yīng)的學(xué)分或獎(jiǎng)學(xué)金，旨在鼓勵(lì)和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

2.6師資隊(duì)伍的建設(shè)

教育離不開(kāi)教師，一支優(yōu)秀的教師隊(duì)伍，是教學(xué)改革的前提條件，同時(shí)也是加強(qiáng)素質(zhì)教育和應(yīng)用教育的基礎(chǔ)。所以學(xué)校要努力創(chuàng)造條件，讓教師經(jīng)常有機(jī)會(huì)接受繼續(xù)教育和業(yè)務(wù)培訓(xùn)，及時(shí)更新知識(shí)，不斷提高教師素質(zhì)?？梢圆捎闷髽I(yè)鍛煉、掛職頂崗等方式定期到生產(chǎn)第一線學(xué)習(xí)實(shí)際應(yīng)用技術(shù)， 積累應(yīng)用于教學(xué)需要的職業(yè)技能、專業(yè)技術(shù)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)；逐步建立起一支適合三本學(xué)校應(yīng)用型教育的新型師資隊(duì)伍。

2.7考核制度的完善

考試是教學(xué)過(guò)程中的必要環(huán)節(jié)，是檢測(cè)教師傳授知識(shí)的情況和學(xué)生掌握知識(shí)效果的一種手段。自動(dòng)控制原理課程的考試應(yīng)該注重理論聯(lián)系實(shí)際，把筆試和實(shí)踐結(jié)合起來(lái)，以此來(lái)檢查學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握情況，以及動(dòng)手能力和應(yīng)用能力的培養(yǎng)。學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的掌握情況可以通過(guò)筆試來(lái)考察；學(xué)生的應(yīng)用能力和動(dòng)手能力則要通過(guò)實(shí)踐來(lái)考察，確定這兩項(xiàng)考核所占的比例，算出總成績(jī)記入成績(jī)表。這種多元化考試的目的是為了檢測(cè)學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握情況和運(yùn)用知識(shí)的能力，給學(xué)生一個(gè)全面客觀的評(píng)價(jià)。

將現(xiàn)有的教學(xué)內(nèi)容和方法進(jìn)行改革，更新教學(xué)理念，豐富教學(xué)內(nèi)容采用多樣化教學(xué)模式，有力提高課自動(dòng)控制原理的教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果。

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