高職《自動控制原理》課程的教改探索

陳季云

（南通農業職業技術學院機電工程系，江蘇 南通 226007）

0 引言

隨著科技的發展，現如今自動控制技術已遍及生產生活的各個領域，不論是哪種自動控制系統，都可以在自動控制原理中找到它的思想方法的源頭，所以對于我院的機電一體化技術、電氣自動化技術等專業的學生來說，《自動控制基礎》就成為一門必修的專業基礎課，主要內容是經典控制理論的一般概念以及自動控制系統的分析和設計方法，使學生清晰地認識自動控制系統的體系構成，并初步學會利用經典控制理論分析和設計自動控制系統。然而，這門課程理論性強，數學含量大，且與工程實際結合緊密，特別是對于數理薄弱的高職學生而言，學習起來有一定的難度。針對學生的這些情況，并結合近幾年來的教學經驗，我們對該課程的知識結構和教學方法等方面進行了探索和改革，以適應高職教育的要求。

1 教學內容改革

高職學生將來的工作崗位主要是對已有實際系統的分析改進或對已有系統的故障檢修，而不是從事控制系統的設計，主要應弄清自動控制系統的原理。因此，在教學中，我們本著“講透理論，重在應用”的原則，對傳統的學科式教育教學內容進行了較大的精煉和壓縮，力求做到深入淺出，循序漸進，通俗易懂，注重物理概念敘述的同時引入案例，做到理論聯系實際，具體體現在以下兩方面：

1.1 理論必須夠用為度，精選教學內容

我院“自動控制原理”課程理論學時為48學時,教學內容多而學時少,教學中我們結合高職學生側重應用的特點,按照理論必須夠用為度的原則，刪繁就簡，弱化理論推導。比如在該課程中經常會運用到拉氏變換，然而大部分學生并不具備完成相應推導的數學能力，由此產生厭學情緒，達不到教學效果。針對此問題，教學中我們只要求學生熟記一些必須夠用的常用函數的拉氏變換結果，并教會學生靈活運用拉氏變換的相關定理去解決非常用、復雜函數的拉氏變換即可，所以在課堂上無需花時間去講解相應的數學推導過程，這樣的教學安排不僅不會對學生的后續學習帶來影響，還會使學生更容易接受，增強他們對這門課程的學習信心。

1.2 構建工程實際案例，激發學習興趣

該門課程主要是基于“反饋控制”的核心思想，針對自動控制系統及其動態的工作過程，把實際的物理系統進行數學建模，轉換成采用微分方程或傳遞函數為主的定量數學描述，在此基礎上分析控制系統的各項性能指標，所以數學模型的建立和系統性能指標分析是我們教學的重點。然而，在講解自控原理時僅僅以單純的數學模型分析為基礎，缺乏工程實際案例，理論知識的空乏會造成學生學習目標的缺失，完成課程的學習后還不知控制理論的應用所在。針對此問題，我們嘗試了案例化的教學改革，即根據精選的理論教學內容構建工程實際案例，注重案例的引入和應用，讓學生感受到課程內容很實在，用途很廣泛。比如在第一次課講解自動控制系統的組成時，筆者引入了一個淺顯易懂的水位自動控制系統，讓學生們自己分析它的工作過程，在此基礎上讓學生回答哪個是被控對象，哪個是檢測元件，哪個是執行元件等等，學生都能一一回答正確，因為有了實際案例的引入，所以學生在輕松活躍的課堂氣氛中學會了有關自動控制系統組成的理論知識，取得了很好的教學效果。在后續的教學中，我們還構建了恒溫控制系統、轉速負反饋的直流調速系統、轉速電流雙閉環直流控制系統等等來滿足理論教學的需要，降低了教學的難度，也增強了學生的工程意識。

2 教學方法改革

本課程的傳統教學方式是 “教師—黑板 （PowerPoint演示）—學生—練習”，這樣學生總是處于被動接收的地位，極大地妨礙了學生學習的主動性和積極性的發揮。因此,我們結合課程特點和高職學生實際情況,在教學方法上進行了適當改革,用以提高教學效果。

2.1 多媒體技術與MATLAB軟件相結合，發揮現代化教育技術的優勢

我們充分利用現代化的教學手段,制作了“自動控制原理”課件,用簡潔的文字、豐富的畫面、逼真的動畫以及聲音等直觀形象地將抽象的知識呈現在學生面前,使學生樂于接受，更容易理解和掌握。同時,在教學課時安排中適當增加了Matlab軟件使用這一內容,把Matlab作為一種基本工具與教學內容有機結合,教學效果有明顯提高，因為Matlab軟件有很多優點，可以在它的仿真器中構造實際的物理系統,在仿真時可以任意改變參數或環節來觀察該參數或環節的變化對整個系統響應過程的影響,操作靈活,得到的曲線直觀,復雜的數據計算可以用簡單的程序來完成,節省時間，講課時既可以用多媒體進行動態演示,也可以讓學生在電腦上自己動手操作,充分調動了學生的積極性和主動性。

2.2 將課堂搬到生產現場，充分發揮校外實訓基地的作用

傳統的理論教學以單純知識講解為主,實驗教學也只是對課堂教學內容的驗證,易使學生不知所學知識有何用處。若能充分發揮校外實訓基地的作用，讓學生親臨生產現場，聆聽企業工程技術人員的講解，學生會親自感受到學以致用，加深對工程概念、工程原理和基本理論的理解與運用。所以，在教學中，我們會安排一定量的課時到校外實訓基地進行認識實習，比如讓學生們觀察工業生產現場的物料小車控制系統、直流調速系統、恒溫控制系統等等，并引導他們分析系統工作的來龍去脈，在分析的同時適當地引入其它專業課程的相關知識，不僅使學生深刻領悟到自動控制原理是系統設計的方法來源，還能使學生對整個專業體系認識更加清晰，知道每一門專業課程的用武之地。

2.3 改革傳統的考核方法，完善考核機制

課程考核的目的是正確評價學生對知識的掌握程度，考核方法應科學合理，體現出課程特點和職業特色。該課程以往的考核方式都是憑借一張試卷來評價學生的學習情況，然而面對高職教育是以高素質高技能高技術為目標的培養要求，我們必須改革傳統的考核方式，強調學生綜合能力的培養。所以我們將考試成績分為“平時成績+實踐成績+考試成績”，平時成績占30%，包括學習態度、課堂出勤率、答疑情況、學習的主動性、完成作業情況等；實踐成績占30%，包括實驗完成情況、實驗報告完成情況、實訓基地學習情況以及運用所學專業知識解決問題的能力等；考試成績占40%，在題型分布方面，應該強化對工程應用分析方面的考核，弱化對公式推導及數理計算的要求。改革后的考核辦法更加貼近高職教育的目標，有利于教學水平和教學效果的提高。

3 結論

在近幾年的教學實踐中,我們已經對上述改革方法進行了初步實踐,取得了良好的教學效果,然而教學改革是一個長期的、不斷探索的過程，我們要緊扣該課程的教學目標和學生自身的特點,在今后的工作中不斷嘗試各種教學方法,不斷分析總結,不斷改進,找出適應高職高專教育的有效途徑。

［1］陸錦軍.自動控制原理課程教學改革實踐[J].南通職業大學學報,2005(6):103-104.

［2］趙肖宇.工程本位“自動控制原理”教學模式改革探討[J].黑龍江生態工程職業學院學報，2014(1):83-84.

［3］郝蕓.自動控制原理及應用[M].大連理工大學出版社，2011.