立體式教學(xué)平臺(tái)下自動(dòng)控制原理課程的教學(xué)設(shè)計(jì)

魯敏+龔立嬌+岑紅蕾+趙咪

（石河子大學(xué)機(jī)械電氣工程學(xué)院，新疆 石河子 832000）

摘要：通過分析目前石河子大學(xué)機(jī)械電氣工程學(xué)院《自動(dòng)控制原理》課程教學(xué)中現(xiàn)狀和遇到的問題，提出了立體式教學(xué)平臺(tái)。根據(jù)課程的進(jìn)度和學(xué)生的認(rèn)知程度，該教學(xué)平臺(tái)分為3大部分：理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)和項(xiàng)目教學(xué)。通過此教學(xué)平臺(tái)，可以使學(xué)生的理論知識(shí)和實(shí)踐能力都得到鍛煉，為后續(xù)從事科研和工程工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)控制原理；立體式教學(xué)平臺(tái)；課程進(jìn)度；認(rèn)知程度

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）50-0174-02

一、引言

《自動(dòng)控制原理》是高等學(xué)校電子與電氣類主要的專業(yè)學(xué)科基礎(chǔ)課，它在航天、農(nóng)業(yè)、交通、電氣、機(jī)械制造等工程學(xué)科中都有非常廣泛、重要的應(yīng)用。該課程的主要任務(wù)是通過對(duì)控制理論知識(shí)的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)控制系統(tǒng)的分析設(shè)計(jì)能力、工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。為適合目前復(fù)合型人才的培養(yǎng)以及現(xiàn)代化教學(xué)的需求，《自動(dòng)控制原理》的課程教學(xué)要理論與實(shí)踐并重，不斷優(yōu)化課程體系，提出了立體化教學(xué)方式。本文結(jié)合石河子大學(xué)機(jī)械電氣工程學(xué)院電氣系《自動(dòng)控制原理》近幾年教學(xué)改革工作，對(duì)《自動(dòng)控制原理》立體式教學(xué)體系進(jìn)行研究與探討。

二、《自動(dòng)控制原理》教學(xué)現(xiàn)狀

《自動(dòng)控制原理》課程涉及到高等數(shù)學(xué)、復(fù)變函數(shù)等數(shù)學(xué)知識(shí)，比較抽象，理論性強(qiáng)；另外，《自動(dòng)控制原理》是一門與實(shí)踐緊密結(jié)合的學(xué)科，該門課程要培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和動(dòng)手能力，同時(shí)整個(gè)課程包含大量的圖形，例如根軌跡、伯德圖、極坐標(biāo)圖等，給教與學(xué)都帶來一定的困難，目前的現(xiàn)狀為：（1）教學(xué)內(nèi)容和學(xué)時(shí)之間的矛盾。目前的2013年人才培養(yǎng)方案中《自動(dòng)控制原理》課程的理論教學(xué)學(xué)時(shí)為44，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)為12，這導(dǎo)致教師只能將重點(diǎn)放在理論教學(xué)上，而且實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)較少，對(duì)于學(xué)生的實(shí)踐訓(xùn)練更少。（2）實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)的授課方式需要改進(jìn)。目前的《自動(dòng)控制原理》課程實(shí)驗(yàn)由于學(xué)時(shí)所限，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，并且主要采取實(shí)驗(yàn)老師講授、學(xué)生驗(yàn)證的方式進(jìn)行，對(duì)學(xué)生的實(shí)踐和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)都不足。（3）教學(xué)方法單一。目前的教學(xué)依然是沿用傳統(tǒng)的“課堂講授+驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)”的教學(xué)方法，難以獲得高質(zhì)量教學(xué)效果。針對(duì)上述問題，我們對(duì)《自動(dòng)控制原理》課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法及實(shí)驗(yàn)教學(xué)等進(jìn)行了改革和探索，提出了立體式教學(xué)平臺(tái)。

三、立體式教學(xué)平臺(tái)構(gòu)建

立體式教學(xué)平臺(tái)分為3大部分，分別為理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)和項(xiàng)目教學(xué)，這是根據(jù)教學(xué)進(jìn)度和學(xué)生知識(shí)掌握的過程來設(shè)置的。理論教學(xué)是學(xué)生首先接觸的部分，這一部分主要給學(xué)生奠定良好的理論基礎(chǔ)，為后續(xù)的實(shí)驗(yàn)和項(xiàng)目教學(xué)做準(zhǔn)備。理論教學(xué)的方法主要采用專題式、問題式和關(guān)聯(lián)式教學(xué)方法，具體為：（1）專題式教學(xué)法。專題式教學(xué)法主要是在理論理解的基礎(chǔ)上，結(jié)合目前自動(dòng)控制原理的研究熱點(diǎn)個(gè)國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，提出具體課題讓學(xué)生討論和分析。在這個(gè)過程中，學(xué)生一般組成小組進(jìn)行討論，最終形成小報(bào)告在全班宣讀，并對(duì)學(xué)生和老師提出的問題進(jìn)行解答。（2）問題式教學(xué)法。問題式教學(xué)法主要是通過教師提出相關(guān)問題，學(xué)生去尋找解決方案的過程來加強(qiáng)學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的掌握程度。（3）關(guān)聯(lián)教學(xué)法。所謂關(guān)聯(lián)教學(xué)法，是指教師將學(xué)生已掌握知識(shí)和其他利于新知識(shí)理解的相關(guān)信息聯(lián)系起來，特別是結(jié)合目前的最新進(jìn)展，使學(xué)生能夠拓寬專業(yè)視野，提高專業(yè)素養(yǎng)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要分為實(shí)物實(shí)驗(yàn)，半實(shí)物實(shí)驗(yàn)和虛擬實(shí)驗(yàn)3部分。這3部分的設(shè)定也是根據(jù)實(shí)驗(yàn)的難易程度以及課程的進(jìn)程安排的。一般在課程的開始部分，主要是一些小型的、驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)，此時(shí)采用實(shí)物實(shí)驗(yàn)，可以讓學(xué)生有一個(gè)非常直觀的印象，隨著內(nèi)容的推進(jìn)，實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)會(huì)加入一些綜合性的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，此時(shí)采用純實(shí)物實(shí)驗(yàn)平臺(tái)會(huì)造成實(shí)驗(yàn)平臺(tái)過大，同時(shí)實(shí)驗(yàn)過程過于復(fù)雜等現(xiàn)象，采用半實(shí)物實(shí)驗(yàn)平臺(tái)可以解決上述問題；在課程的后半部分，會(huì)出現(xiàn)一些綜合性和創(chuàng)新性的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，此時(shí)虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)可以快速，準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的搭建和調(diào)試，并最終得到需要的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。最后一部分是項(xiàng)目教學(xué)，在經(jīng)歷了理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)后，學(xué)生已經(jīng)具備基本的實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)，此時(shí)，通過驗(yàn)證性項(xiàng)目、綜合性項(xiàng)目和創(chuàng)新性項(xiàng)目，使學(xué)生能發(fā)揮所學(xué)理論與技能，獨(dú)立完成一個(gè)小型的自動(dòng)控制系統(tǒng)的分析、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)的整個(gè)過程。

平臺(tái)的示意圖見圖1。

四、教學(xué)平臺(tái)的實(shí)施過程及分析

從上述對(duì)平臺(tái)的描述可以看出，此平臺(tái)針對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)程和認(rèn)知程度進(jìn)行了不同時(shí)間段課程和實(shí)驗(yàn)的設(shè)置，在平臺(tái)實(shí)施的過程中，教師已經(jīng)從一個(gè)在課堂上照本宣科講授理論知識(shí)的傳授者轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)引導(dǎo)學(xué)生對(duì)《自動(dòng)控制原理》課程中出現(xiàn)的定理、規(guī)則、原理等去進(jìn)行分析，探討和重新認(rèn)知的一個(gè)導(dǎo)師的角色，使學(xué)生從被動(dòng)吸收知識(shí)到主動(dòng)學(xué)習(xí)知識(shí)。石河子大學(xué)機(jī)械電氣工程學(xué)院電氣系開設(shè)電氣專業(yè)已經(jīng)16年了，16年來《自動(dòng)控制原理》課程的教學(xué)不斷改革，目前提出的立體化教學(xué)平臺(tái)經(jīng)過2012，2013和2014級(jí)3屆學(xué)生的應(yīng)用，收到了不錯(cuò)的教學(xué)效果，根據(jù)學(xué)生的反映和最后期末試卷的考察結(jié)果，學(xué)生對(duì)于《自動(dòng)控制原理》這門課的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效果都有了明顯的提高，同時(shí)學(xué)生在大四考研時(shí)再復(fù)習(xí)這門課感覺輕松了很多。

五、結(jié)論

石河子大學(xué)機(jī)械電氣工程學(xué)院電氣系經(jīng)過近年的不斷改革，已經(jīng)構(gòu)建了比較完善的《自動(dòng)控制原理》教學(xué)體系，通過采用立體式教學(xué)平臺(tái)，不斷提高學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的應(yīng)用能力和創(chuàng)新意識(shí)。但是任何一門課程的教學(xué)方法和教學(xué)內(nèi)容都處于動(dòng)態(tài)發(fā)展之中，《自動(dòng)控制原理》課程也不例外，這就需要我們不斷地對(duì)教學(xué)理念進(jìn)行改革，對(duì)教學(xué)方法進(jìn)行創(chuàng)新，對(duì)教學(xué)平臺(tái)不斷完善，以適應(yīng)課程和技術(shù)的發(fā)展需求。

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