非自動化專業(yè)的自動控制原理課堂教學(xué)改革與思索

馬亞杰

摘 要：隨著自動控制的廣泛應(yīng)用，自動控制原理已成為眾多工科類非自動化專業(yè)學(xué)生的必修課程。自動控制原理課程內(nèi) 容較多、理論性較強，而非自動化專業(yè)在該課程上安排的學(xué)時較少，這給非自動化專業(yè)的教學(xué)提出了新的挑戰(zhàn)。本文在教 學(xué)內(nèi)容選擇、教學(xué)方式改進(jìn)和課程考核改革三個方面對非自動化專業(yè)的自動控制原理教學(xué)進(jìn)行了探索與思考。

關(guān)鍵詞：自動控制原理 非自動化專業(yè) 教學(xué)改革

中圖分類號：TP13-4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）07（a）-0167-02

Abstract： With the wide application of automatic control， the automatic control principle has been a compulsory course for many non-automatic engineering students. The course of automatic control principle has much content and stronger theoretical property， while the non-automation major has less time arranged in this course， which brings a new challenge to the teaching for non-automation major students. This paper explores and considers the teaching of automatic control principle for non-automation major students from teaching content selection， teaching method improvement and perfection of the assessment.

Key Words： Automatic control principle； Non-automation major； Teaching reform

隨著高新科技的迅猛發(fā)展，自動化、智能化成為工業(yè)發(fā)展的重中之重，被越來越多的領(lǐng)域所應(yīng)用，對人們生活的改善和技術(shù)的進(jìn)步起到積極作用[1]。自動化專業(yè)也逐漸發(fā)展成為各個工科類院校必設(shè)的專業(yè)，自動控制原理作為自動化專業(yè)的一門專業(yè)必修課程，具有應(yīng)用范圍廣、多學(xué)科融合等特點，在機械、航空、航天、發(fā)動機控制等領(lǐng)域應(yīng)用越來越廣[2-3]，其重要性也日益凸顯，因此開始發(fā)展成為其他非自動化專業(yè)的工科類專業(yè)的必修課或選修課。但自動控制原理同時具有內(nèi)容多且復(fù)雜、理論性強等特點，讓非自動化專業(yè)的學(xué)生系統(tǒng)的學(xué)習(xí)這門課程不切實際也沒有必要，而如何在有限的課時里使學(xué)生掌握自動控制原理的核心內(nèi)容，掌握解決問題的方法以及懂得開展實踐應(yīng)用，是開展這門課程的挑戰(zhàn)也是有意義的地方。

本文針對非自動化專業(yè)的自動控制原理教學(xué)進(jìn)行探索與思考，在教學(xué)內(nèi)容選擇、教學(xué)方式改進(jìn)和課程考核改革這三個方面開展論述，以摸索出一套適用于非自動化專業(yè)的自動控制原理的教授方法。

1 課程教學(xué)內(nèi)容選擇

如何將一門自動化專業(yè)的專業(yè)課程壓縮課時，以非自動化專業(yè)必修課的形式教授給非自動化專業(yè)的學(xué)生，讓其掌握自動控制的基本原理和方法，具備后續(xù)自主學(xué)習(xí)和設(shè)計的知識儲備，只靠課堂上大量的知識點堆積和灌輸，不僅效果差，而且效率低，而通過有針對性、有側(cè)重點的選擇教學(xué)內(nèi)容，并合理安排教學(xué)課時是一種較有效的解決方法。

自動控制原理課程由自動控制的基本概念、控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立、控制系統(tǒng)的性能分析、控制系統(tǒng)的設(shè)計和仿真等內(nèi)容組成。由于自動控制原理課程內(nèi)容較多且理論性較強，在教授非自動化專業(yè)學(xué)生時需要精選教學(xué)內(nèi)容，根據(jù)各章節(jié)不同的重點和難點，結(jié)合教學(xué)目標(biāo)，對課堂教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行篩選，增加廣度而減少深度，以加強非自動化專業(yè)學(xué)生對自動控制概念和方法的理解，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)抽象、邏輯思維能力。由于非自動化專業(yè)學(xué)生自動控制背景較弱，在精選教學(xué)內(nèi)容時應(yīng)多引入例子輔助學(xué)生對內(nèi)容的理解，同時對于不同的專業(yè)要有針對性的選擇，比如控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立，在教電類的學(xué)生時可選擇較為簡單的包含電阻電感電容的電路系統(tǒng)，對于機械類學(xué)生可選擇彈簧質(zhì)量阻尼器機械位移系統(tǒng)，而對于計算機相關(guān)專業(yè)可選擇網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)等。另一方面，由于科技發(fā)展較 快，現(xiàn)有的教學(xué)內(nèi)容往往不能滿足現(xiàn)代大學(xué)生對知識的要求，因此教師應(yīng)該注意實時更新教學(xué)內(nèi)容，用較為先進(jìn)的系統(tǒng)和實例講解和詮釋經(jīng)典的自動控制的概念和知識點。

2 課程教學(xué)方式改進(jìn)

目前無論是自動化專業(yè)還是非自動化專業(yè)的課堂上，自動控制原理課程教學(xué)都偏重于理論知識教學(xué)，而缺乏與實際工程問題的結(jié)合。除了課堂教學(xué)，國內(nèi)主流的自動控制原理教材也缺乏知識點的實踐，只在系統(tǒng)建模中有少量的體現(xiàn)，而這些建模案例較經(jīng)典，難以抓住學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

本文主張將理論與工程實例相結(jié)合，以問題為導(dǎo)向引出知識點，將關(guān)鍵知識點結(jié)合各專業(yè)的具體工程問題，突出物理意義，以解決問題深化理論教學(xué)。同時，自動控制原理中涉及大量的公式推導(dǎo)，建議將復(fù)雜的公式推導(dǎo)進(jìn)行簡化，重點突出理論的基本原理，以及使用方法，并采用Matlab等軟件工具輔助進(jìn)行計算分析以及系統(tǒng)設(shè)計，使理論知識更貼合工程實際，更易于理解吸收。

另一方面，教師在教學(xué)過程中應(yīng)采用科研和教學(xué)相結(jié)合的方法，將教學(xué)內(nèi)容與自己的科研緊密結(jié)合，利用科研結(jié)果對自動控制的難點與重點進(jìn)行循序漸的講解，并將基礎(chǔ)理論知識和最新的工程應(yīng)用相結(jié)合，分析講解身邊的典型工程案例，使學(xué)生全面掌握控制系統(tǒng)建模、分析和設(shè)計的方法。另一方面，在教學(xué)手段上應(yīng)結(jié)合現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，比如雨課堂，通過在幻燈片教學(xué)中引入音頻、視頻等教輔資料，并合理穿插互動環(huán)節(jié)，提高了課堂的生動性，保證了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣、主動性和積極性。

3 課程考核方式探索

高校課程考核方式絕大多數(shù)為考試、作業(yè)與考勤的結(jié)合，這類考核方式針對高數(shù)、物理等基礎(chǔ)科學(xué)學(xué)科具有較好的考察效果，但對于專業(yè)課程，學(xué)生具備扎實的理論基礎(chǔ)固然重要，但更為重要的是掌握解決實際問題的能力，以及具備繼續(xù)學(xué)習(xí)的知識儲備。針對非自動化專業(yè)的學(xué)生而言，這一點尤為重要，因為他們后續(xù)可能不再有相關(guān)的控制類課程的學(xué)習(xí)，但在科創(chuàng)競賽或創(chuàng)新項目研究中，甚至是今后的工作中，經(jīng)典控制理論的應(yīng)用卻是廣泛存在的，因此本文提出以實踐為主、考試為輔的課程考核方 法，以深化課堂教學(xué)的效果。

考核課題以學(xué)生自選為主、教師指定為輔，鼓勵學(xué)生從科創(chuàng)競賽或創(chuàng)新項目研究中尋求案例課題。課題開展時間可以貫穿于課程教學(xué)之中，這樣有利于加深對知識點的理解，并充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也便于老師及時對學(xué)生開展指導(dǎo)和答疑。

4 結(jié)語

綜上所述，為了適應(yīng)現(xiàn)代高等教育的需要，對非自動化專業(yè)的自動控制原理課程教學(xué)提出了新的要求和挑戰(zhàn)。本 文在教學(xué)內(nèi)容選擇、教學(xué)方式改進(jìn)以及考核方式探索方 面進(jìn)行了討論，并提出了新的教學(xué)思路，夯實了非自動化專 業(yè)學(xué)生的自動控制理論知識，培養(yǎng)了其利用自動控制的思 想和方法解決實際工程問題的能力，為其后續(xù)課程的學(xué)習(xí)奠定了良好的基礎(chǔ)。同時激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和主觀能動性，促進(jìn)其積極參加學(xué)校的各類創(chuàng)新實踐類活動。

參考文獻(xiàn)

[1] 李斌，黃建明，謝昭莉，等.“自動控制原理”課程改革思考[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報，2016， 38（3）：41-44.

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[3] 譚拂曉，王戴木.面向只能制造的自動控制原理課程教學(xué)改革[J].阜陽師范學(xué)院學(xué)報：自然科學(xué)版，2016，33（2）：121-126.