《自動(dòng)控制原理》課程改革與實(shí)踐探索

摘要：《自動(dòng)控制原理》是一門技術(shù)學(xué)科（應(yīng)用理論）。該課程通過(guò)理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)（MATLAB軟件應(yīng)用教學(xué)和SIMULINK工具箱實(shí)驗(yàn)教學(xué)）相結(jié)合是本課程改革的有效途徑之一。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)控制原理；職教改革；課程有效整合；MATLAB；SIMULINK

自動(dòng)控制原理是控制論的一個(gè)重要分支，包括經(jīng)典控制理論和現(xiàn)代控制理論兩大部分，是一門既與技術(shù)科學(xué)又與基礎(chǔ)科學(xué)相關(guān)的學(xué)科，同相對(duì)論和量子論一起被譽(yù)為20世紀(jì)上半葉的三大偉績(jī)。雖然現(xiàn)代控制理論的發(fā)展與應(yīng)用在當(dāng)今已占主導(dǎo)地位，但是作為基礎(chǔ)理論的經(jīng)典控制理論卻是絕對(duì)不可或缺的。隨著職教改革的不斷深入，對(duì)原有的課程教學(xué)必須進(jìn)行改革。通過(guò)理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)，要求學(xué)生掌握自動(dòng)控制的基本原理和概念，并具備對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行分析、計(jì)算、實(shí)驗(yàn)的初步能力。

一、課程的基本要求及安排原則

保證基礎(chǔ)（概念、方法、規(guī)律），注重對(duì)學(xué)生分析、計(jì)算實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)。在必須夠用的前提下，適當(dāng)保持學(xué)科的系統(tǒng)性，又注重理論聯(lián)系實(shí)際，并又以實(shí)際應(yīng)用為目的。

二、課程有效“整合”——理論內(nèi)容與實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的統(tǒng)一

長(zhǎng)期的《自動(dòng)控制原理》的課程授課，自動(dòng)控制專業(yè)方面實(shí)驗(yàn)內(nèi)容也就三到四次，一些同學(xué)在長(zhǎng)期的理論學(xué)習(xí)中由于不能很好的和實(shí)際情況結(jié)合起來(lái)，會(huì)對(duì)理論性過(guò)強(qiáng)的學(xué)習(xí)過(guò)程產(chǎn)生厭倦，既不利于學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，也不利于學(xué)生理論與實(shí)踐相結(jié)合的專業(yè)技能的發(fā)展。因此，我們?cè)谶@次教學(xué)改革中，大大的增加了實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的比例，獨(dú)立開(kāi)課獨(dú)立考試，控制原理授課過(guò)程中的每一章的理論和概念，均通過(guò)實(shí)驗(yàn)課程中學(xué)生的獨(dú)立操作和體驗(yàn)，以實(shí)現(xiàn)理論和實(shí)際的有機(jī)結(jié)合。

盡管在課程教學(xué)中，分為自動(dòng)控制原理和自動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)兩門課，但是整個(gè)課程的教學(xué)體系中，將教學(xué)和實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容融合在一起，做到二比一的理論和實(shí)驗(yàn)的開(kāi)課比例，即課程有效整合。學(xué)生在學(xué)習(xí)完微分方程和傳遞函數(shù)建模以后，接著實(shí)驗(yàn)課程中就講解用MATLAB和SIMULINK建立系統(tǒng)模型和求取相關(guān)框圖的傳遞函數(shù)的方法，學(xué)生感覺(jué)不再是孤立的理論，而是理論和實(shí)踐有機(jī)的結(jié)合，并將此方法貫穿了整個(gè)課程的教學(xué)中。實(shí)踐證明，這樣理論和實(shí)驗(yàn)的有效整合，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)控制理論起到了良好的作用。很多學(xué)生都說(shuō)，上課沒(méi)有完全掌握和模糊的理論，上過(guò)實(shí)驗(yàn)課后感覺(jué)清晰了。

三、改進(jìn)教學(xué)方法

首先，采用了CAI多媒體輔助教學(xué)。隨著教學(xué)設(shè)施、環(huán)境的改善，對(duì)部分教學(xué)內(nèi)容采用了計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)（CAI）。利用國(guó)際上廣為流行的控制系統(tǒng)輔助分析和設(shè)計(jì)軟件MATLAB直接進(jìn)行控制系統(tǒng)的分析或校正的演示，增強(qiáng)了學(xué)生感性認(rèn)識(shí)，提高了教學(xué)效率，收到了較好的效果。

其次，在教學(xué)中采用啟發(fā)式教學(xué)，注意培養(yǎng)學(xué)生的思維方法。如在對(duì)《自動(dòng)控制原理》的講授過(guò)程中，我們始終圍繞著系統(tǒng)的建模、分析、綜合這條主線展開(kāi)課程內(nèi)容。然后對(duì)相關(guān)的內(nèi)容講思路、講方法、做比較。這樣以點(diǎn)帶面，舉一反三，同時(shí)布置適當(dāng)?shù)牧?xí)題去強(qiáng)化對(duì)主線的認(rèn)識(shí)，從而形成科學(xué)的思維方法。

最后，改變傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式，強(qiáng)調(diào)“自己動(dòng)手，增強(qiáng)能力”。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式上，改變了以往一包到底的做法，在對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行詳細(xì)的介紹后，要求學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容完成預(yù)習(xí)報(bào)告，其中包括設(shè)備的連接方法，系統(tǒng)的工作原理、操作方法、注意事項(xiàng)及預(yù)期的實(shí)驗(yàn)結(jié)果等。在實(shí)驗(yàn)安排次序上，由簡(jiǎn)單到復(fù)雜，由驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)到設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，最后進(jìn)行綜合性實(shí)驗(yàn)，由淺入深，循序漸進(jìn)。

四、考試形式和成績(jī)的改革

考試形式和成績(jī)的評(píng)定，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度有很大的影響，對(duì)推動(dòng)素質(zhì)教育會(huì)產(chǎn)生不可替代的作用。為了科學(xué)的評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，在成績(jī)?cè)u(píng)定內(nèi)容上，我們劃分為四個(gè)組成部分：每次實(shí)驗(yàn)的操作占百分之三十的總分，使得學(xué)生必須認(rèn)真對(duì)待每次實(shí)驗(yàn)的操作；實(shí)驗(yàn)報(bào)告對(duì)于理工科學(xué)生也是一個(gè)必要的基本技能，占總成績(jī)的百分之二十；總分的另外百分之三十是期末的理論考試、百分之二十是期末上機(jī)操作考核。這種成績(jī)?cè)u(píng)定形式改變了一考定終身的考核制度，調(diào)動(dòng)了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作積極性，減輕了學(xué)生考試的負(fù)擔(dān)，學(xué)生普遍比較歡迎，認(rèn)為掌握了主動(dòng)權(quán)。

在以往的教學(xué)中，自動(dòng)控制原理的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容常常作為教學(xué)的一個(gè)組成部分，在授課期間僅穿插三次到四次，學(xué)生學(xué)完自動(dòng)控制后，對(duì)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容比較模糊，控制原理的內(nèi)容仍然是停留在課本上，一些概念和結(jié)論仍然感覺(jué)比較抽象，缺少感性認(rèn)識(shí)。今年開(kāi)始進(jìn)行了自控實(shí)驗(yàn)的教學(xué)改革，按照壓縮控制原理授課課時(shí)，自動(dòng)控制原理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容以獨(dú)立設(shè)課的形式開(kāi)課，并增設(shè)了控制原理課程實(shí)踐的課程設(shè)計(jì)。我們對(duì)自動(dòng)控制原理和實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容進(jìn)行了編排和調(diào)整并實(shí)施教學(xué)，目前實(shí)驗(yàn)開(kāi)課情況理想，取得了較好的教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)：

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