淺談自動控制原理課程教學改革

摘 要 自動控制原理作為電氣及自動化類專業的專業基礎課，理論性強，公式多，推導過程復雜，存在教師難教，學生難學的問題。本文從自動控制原理課程教學改革方面進行探究，重點論述了在改革教學內容、教學方法和實驗環節方面的一些體會。

關鍵詞 自動控制原理 教學改革 中學數學 教學方法

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A

On the \"Automatic Control Theory\" Teaching Reform

WU Yuanyuan[1]， LI Qingbo[2]

（[1] School of Electric and Information Engineering， Zhengzhou University of Light Industry， Zhengzhou， He'nan 450002；

[2] College of Mathematics and Information Science， Zhengzhou University of Light Industry， Zhengzhou， He'nan 450002）

Abstract For students majoring in electrical and automation，《Automatic Control Theory》is a professional basic course with complex theory and formula， then it is difficult to teach and study. From the aspects of \"Automatic Control Theory\" course teaching reform， the reform of teaching contents， teaching methods and experiment are discussed in this paper.

Key words Automatic Control Theory； teaching； reform； junior mathematics； learning style； teaching methods

自動控制原理是電氣及自動化類專業的專業基礎課，是理論性和工程實踐性較強的技術學科，是學習一些后續課程所必要的理論基礎。對于學生來說，學好該課程，具有十分重要的意義。因此，對自動控制原理的教學問題進行探究，以取得好的教學效果是有十分必要的。

自動控制原理是一門多學科交叉的課程，它要求具備高等數學、電路等課程的基礎，尤其要求扎實的數學基礎。大量的數學推導，抽象且難以理解，而實驗環節課時少，不能及時實驗，造成理論脫離實際。此外，教學手段的單一也使得教學過程枯燥乏味，難以激發學生的學習興趣和培養學生的創新能力。針對自動控制原理的課程特點以及各專業學生的反饋意見，通過在具體教學過程中通過不斷更新課程內容，不斷嘗試新的教學理念和教學方法，在教學內容、教學方法以及實驗環節等方面都進行了改革和探索，取得了較好的教學效果。

1 教學內容改革

1.1 選擇教學內容，詳略得當

自動控制原理課程包括經典控制理論的時域分析法、根軌跡法、頻域分析法、系統校正、非線性系統分析和部分現代控制理論等內容，信息量非常大。如何在有限的課時要求下，選擇適當的教學內容是課程教學改革的首要問題。

課程內容多，課時相對較少，那么就需要我們精選重點內容，并且可以弱化數學推導過程。例如時域分析部分，可以重點講解一階系統和二階系統對于階躍信號的響應分析，而對于其他典型信號的響應分析可以簡單介紹其結論。這里提出的弱化數學推導過程要適度把握。有些方法和結論的證明，如穩定性代數和判據的證明等可以省略，側重講解判據的含義及應用。但有些內容，如拉普拉斯變換及性質等數學內容，要求學生必須熟練掌握，可以根據學生的程度適當講解。

1.2 提煉教學內容，思路清晰

教學并不是簡單機械地按照教材內容教給學生，而是需要提煉教學內容，加入自己的理解或是想法，要讓整個教學內容思路清晰。自動控制原理中，不論前幾章的連續系統還是后面的離散系統，內容都是循著基本概念—系統建模—系統分析—系統設計這樣一條線來安排的。在講解每一章節時，要提煉精髓。例如，系統數學模型這一章，時域（微分方程）、復域（傳遞函數）和頻域數學模型（頻率特性）以及相互轉換關系可以用畫圖的方法表示，既精練又清晰，如圖1所示：

圖1

1.3 拓展教學內容，激發興趣

對于大學生的課程教學，不能單單著眼于教材，要適當地把一些新技術、新方法以及新問題融合到教學中去，將課程教學內容的基礎性和先進性、前沿性相結合。伴隨著控制技術與計算機的發展與應用，新的控制理論、控制策略也越來越多，在講授控制理論基本知識的基礎上，簡單介紹控制理論的前沿技術、發展趨勢和熱點問題，如魯棒控制、最優控制、模糊控制和神經網絡控制等控制理論新方法，從而提高學生的學習興趣，拓展學生的知識面，啟發學生的創新意識。

2 教學方法改革

2.1 重視板書教學方法，靈活組織課堂教學

隨著教學條件的改善，越來越多的課程教學改革把多媒體教學當成了主要的教學手段，從而忽視了傳統的板書教學。在大學課程教學中，有時黑板成了擺設，一節課上下來，黑板上沒有一個字。課件一頁一頁翻過，學生想回頭看看前面的內容很不方便，甚至聽著后邊的內容，前面講的什么都忘記了。尤其自動控制原理內容多，信息量大，因而在課堂教學中，把每次教學內容的提綱以及重要概念名稱板書下來，這樣學生可以很容易地把握每節課的主要內容。

2.2 輔助多媒體以及Matlab仿真軟件等現代化教學手段

傳統的板書教學方式雖然對課堂教學有著不容忽視的作用，但是從信息量方面來說，教學效率偏低。因此，可以輔助多媒體等現代教學手段，節省了一些時間（如板書時間、畫圖時間等），充實了課堂教學內容。此外，利用Matlab仿真軟件輔助教學，對系統進行時域分析、根軌跡分析、頻域分析、系統校正等問題進行仿真，有助于提高學生的學習興趣，加深學生對概念的理解。

3 實驗環節改革

實驗環節是自動控制原理課程教學的一個重要環節，而往往也是一個容易忽視的環節。對于實驗環節，一般存在課時較少、實驗設備老舊等客觀問題。一個簡單的實驗，由于電路和線路老化，需要反復調試、檢驗，學生做實驗的積極性得不到提高。另外學生所做的實驗多為驗證性或演示性實驗，能讓他們自己動手設計、實現的綜合性實驗不多，難以培養他們的實踐創新能力。根據實驗室現有條件，合理安排實驗課的時間和內容，壓縮驗證性實驗，增加演示性實驗和綜合性實驗，以加深學生對理論知識的理解和掌握，激發學生的學習興趣和熱情，培養學生的動手能力和創新能力。

自動控制原理課程是電氣及自動化類相關專業的一門重要的專業基礎課，對學生后續課程有重要的作用。該課程的學習，有助于提高學生的分析能力、動手能力和創新意識，因此針對該課程教學中的問題，通過教學改革，提高教學質量是非常必要的。

參考文獻

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