提高“自動控制原理”教學效果的幾點認識

摘 要:“自動控制原理”是自動化專業的一門重要專業基礎課程。本文分析了“自動控制原理”課程的教學特點，根據筆者的教學實踐總結了提高課程教學效果的幾點認識，包括激發學生興趣、劃分重點難點、改變教學方式、重視實驗環節等。

關鍵詞:自動控制原理 教學效果 興趣 實驗

中圖分類號:TP13-4文獻標識碼:A文章編號:1673-9795(2012)03(a)-0103-01

自動控制原理是研究自動控制共同規律的技術科學，在現代科學技術的眾多領域中，自動控制技術起著越來越重要的作用。“自動控制原理”課程是高校自動化專業的主要專業基礎課，同時也是學習后續專業課如“現代控制理論”、“智能控制”等課程的基礎，它還是自動化專業碩士研究生入學必考的專業課。

該課程的主要任務是通過對控制理論知識的學習，培養學生對控制系統的分析設計能力、工程實踐能力和創新能力。課程的特點是:理論性強、系統性強、涉及知識面廣、信息量大、更新發展快，而且比較抽象，習題多、難度大，是具有一定深度和學習難度的課程，學生感到難學，教師也難教。筆者先后執教過幾屆不同專業的“自動控制原理”，經過幾年的教學實踐，對本課程的課程特點和知識體系有了初步的掌握，現在具體總結如下。

1 引導學生入門，激發學生的學習興趣

“自動控制原理”是一門很經典的課程，其內容經過近百年的發展已經非常成熟，前后各章節內容緊密聯系、環環相扣。如果前兩章系統的數學模型學不好，第三、第四、第五章系統的時域、根軌跡、頻域的分析就無法進行，如果不會分析系統，則第六七章的系統的校正就無從談起，所以筆者特意強調，必須從開始就重視這門課程，穩扎穩打，才能步步為營。

“自動控制原理”開始就是介紹如何建立系統的數學模型，為了使學生能夠迅速入門，首先應該先簡單的幫學生復習一下有關的數學知識，如拉式變換，因為雖然有關知識在復變函數中已經講過，但是大部分同學對于相關的規則變換記得不是很清楚，這樣雖然會占用1節課時，但是講起微分方程和傳遞函數的變換時會事半功倍。第二，在講述建立系統數學模型時，可以從直流電機調速系統、反向比例放大等系統入手，這些系統比較常見，而且與其他前面的基礎課程聯系緊密，這樣可以激發學生的學習興趣，能夠迅速入門。

另外，在教材選擇上，筆者選擇的是胡壽松教授主編的《自動控制原理(第五版)》，書中很大的特色就是突出了例題和習題的工程背景，比如魚鷹型旋翼飛機的高度控制、機器人的機械臂控制，這些生動的工程實例大大激發了學生的興趣，使學生感受到了控制理論的魅力，深刻理解了“學以致用”的意義，在分析問題、解決問題的過程中，使課程的學習達到知識和能力兩方面的目標。

2 劃分重點難點，適應不同學生

“自動控制原理”的知識點非常多。這么多知識點不可能每個學生都能全面的掌握，應該考慮不同學生的學習能力差異。筆者執教幾年總結出來，“自動控制原理”與其他課程很大的一點不同是:重點一般比較簡單，而難點又是非重點。比如非線性系統的分析，雖然大部分同學學起來感覺很困難，但是教學大綱要求卻很少，所以在課時有限的情況下，首先保證重點的講解，保證學生達到教學大綱規定的基本要求，然后對于要考研的同學和一些學習能力較強的同學，引導他們對課本進行比較深入的學習。對于難點的講解，要講得明白講得透徹是比較費時間的，這與有限的課時是矛盾的，所以筆者采用了一個變通的辦法，可以在課上講解重點，難點只進行簡單講解，課后把難點的分析做成詳細的課件或者教學視頻發給學生，學生看了還有不懂的問題，再進行部分的座談。這樣即可以保證在有限課時內講完重點，又可以保證不耽誤考研同學所需要學習的難點，滿足了不同學生的不同要求。

3 多樣式的課堂教學

改變傳統的“自動控制原理”課程“填鴨式”和“灌輸式”的教學方式，采用“滲透式”和“互動式”的教學方法。自動控制原理課程有這樣一個特點:任何一個公式本身，都有一定的物理意義。所以筆者講課時，除注意其數學推導外，更注重對數學結果給出恰當的物理解釋，就是說應當把數學公式滲透到物理意義中去。這種“滲透式”的教學方法可以減小學生對公式理解的難度。

此外，講到知識點的轉換時，適當的留一些課本上沒有的問題，讓學生先思考，再進行講解，效果更好。如講到系統的時域分析時，講解完系統的時域分析后，提出一階系統和二階系統對速度信號都是有差跟蹤，為什么系統階次提高對穩態誤差沒有改善，學生會積極思考查閱資料，找出一階系統和二階系統的開環傳遞函數的相同之處—— 都有一個零極點，從而引出不同型別對不同輸入的跟蹤能力不同的問題，這樣即加深了學生對穩態誤差和系統型別及輸入階次之間的關系的理解，同時避免了容易混淆系統階次和型別的問題。這就是我們所說的“互動式”講課方式，這樣使得學生在掌握基本理論的同時調動了他們的積極性，進一步加深對所學知識的理解。

4 加強實驗環節，理論聯系實際

實驗教學也是不容忽視的一個教學環節，它不僅是對理論知識的驗證，更重要的是培養學生動手能力、基本科研能力和創新能力。根據“自動控制原理”課程的特點和課時，筆者為學生開設了四個實驗:典型環節的模擬、一階系統的時域響應、二階系統的瞬態響應分析、控制系統的校正。其中前兩個實驗屬于驗證性實驗，增加了學生對課本知識的感性認識，第三個實驗屬于設計性實驗，設計性實驗使學生更注重創新意識和思維能力的培養，學生可以通過設計性實驗，從成功和失敗中獲得經驗和訓練。系統的校正屬于綜合型實驗，實驗內容涉及本課程各章節的綜合知識，是在學生了解和掌握了本課程驗證性實驗和設計性實驗的基礎上進行的。另外，很多實驗受到實驗設備的制約，我們應當發揮計算機軟件的作用，應用Matlab等軟件進行仿真實驗。

5 結語

不斷提高“自動控制原理”課程的教學質量，是一個龐大而復雜的系統工程，本文只是談了幾點在實踐教學中體會認識，在今后的教學中教師之間還需要團隊的合作，對教學過程進行不斷的完善。

參考文獻

[1]胡壽松.自動控制原理(第五版)[M].科學出版社，2008.

[2]彭冬玲.自動控制原理的教學方法探討[J].價值工程，2010，3.

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