自動控制原理的實踐課程教學方法改革初探

【摘 要】自動控制原理是電子信息類本科專業的一門重要專業基礎課程，其實踐教學對提高學生的動手能力和創新能力具有重要意義。當前，該門課程的實踐教學存在教學內容不合理和教學管理方式粗放等問題。針對學生實際情況、因地制宜地選購教學儀器、自編實驗講義和改革考核方案是提高該門課程的實踐教學效果的重要措施。

【關鍵詞】自動控制；實踐教學；教學儀器；考核方案

一、自動控制原理的課程性質

目前，許多高校把自動控制原理設置為一門重要的工科專業課程。特別是對于自動控制、電子信息工程、測量與控制技術、機制制造與自動化等本科專業，自動控制原理是必修的專業基礎課程。在學習自動控制原理之前，一般應先修完模擬電子技術、數字電子技術、電機拖動技術、傳感器技術等先導課。在學習自動控制原理之后，一般還有單片機技術、PLC控制技術、嵌入式系統開發等選修課。若要學好自動控制技術，就不僅要求對上述先導課有一個比較全面的掌握，還要求能夠把所學到的控制方法應用于實際應用系統。只有這樣，才能深刻理解自動控制原理的基本方法與重要功能，才能激發學生的學習熱情，使其學習富有系統性和成就感。因此，自動控制原理是一門重要的專業基礎課。

二、實踐教學現狀與存在問題

目前，大部分高校的電子信息類本科專業均開設了自動控制原理，同時安排一定的實驗教學內容。實驗內容通常安排6個實驗項目，共12課時。為了簡化實驗教學工作，很少有教師針對學生實際情況自編實驗講義，通常直接使用儀器制造商提供的實驗項目說明書。儀器制造商提供的實驗項目往往存在實驗內容過于簡單、知識點單一、與教材內容不匹配等問題。如此開展實驗，導致的不良后果是，難以與課堂教學內容匹配與關聯，亦難以對重要的應用實例展開針對性的訓練，學生實踐能力得不到到實質提升。例如，教師在指導一階系統的階躍響應測量時，只是機械地要求學生觀察輸出響應是否在1T時是否上升至63.2%，在3T時是否上升至95%，在4T時是否上升至98%。在實際工作中，經常要求測量一階慣性環節的時間常數T。然而，許多學生不知道此逆過程即可用來測量時間常數。

三、改進方案

考慮到自動控制原理的重要性，其實踐課程安排可考慮做如下改進：

1.選購合適的實驗教學儀器。一些學校的儀器采購過程，往往是由學院（系部）的領導提出儀器的要求，然后送學校相關部門審批和招標，其中任課教師很少參與此過程，其發言權被嚴重削弱。若要真正改變這種情況，學校的管理層應該制定相關政策，提高儀器使用者的發言權，切實傾聽他們在采購和驗收的意見，以購買到符合教學實際情況的儀器。

2.編寫有針對性的實驗講義。教師自編講義，可以因地制宜地考慮到學生的實際情況、教師自身的知識視野，分配好驗證性與綜合性實驗的比例，有針對性開展一些應用性的實驗項目。例如，在做利用積分環節改善控制精度實驗的時候，可在實驗講義中先回顧一下模擬電子技術的積分電路及其輸入輸出特性，以理解它對微小誤差的積累功能。然后，根據PID控制方法，利用單片機、Pt100傳感器和加熱功率管構成一個閉環溫度自動控制系統。盡管這樣的實驗項目只是一個簡單的應用系統，但對培養學生實踐能力和增強學生的學習興趣是大有益處的。

3.改革實踐課程考核方案。以前，實驗成績通常是由教師根據學生實驗過程表現得出。這是方式容易導致一些濫竽充數的學生，抄襲其他同學的實驗數據以應付檢查。特別是在兩個學生共用一臺儀器的時候，這種情況尤其突出。一種比較可行的考核方案是，把最后一個實驗項目設計為綜合性實驗，并直接設置為考核項目。在考核之前1周把實驗要求跟學生講解清楚。不同的學生可以負責不同的設計內容，設計方案允許多樣化。在考核過程中，教師不僅考核其調試過程與實驗結果，同時考核他們的設計理由，并要求對異?，F象的給出解釋。盡管是做相同的實驗項目，因為不同的小組的設計思路不同，其設計方案不會完全相同。即是相同的方案，做出實驗效果亦可能不同。針對不同的實驗效果，教師只要簡單詢問，即可得出學生的真實水平。這種考核方案，只要教師嚴格執行，就可以真正杜絕學生偷懶與抄襲的毛病。

四、結論

自動控制原理是大多數工科專業的專業基礎課，對于學生開發與制作應用系統具有重要意義。在許多地方高校向應用技術型大學轉型發展的背景下，其意義顯得更加突出。目前，該門課程的實踐教學存在諸多問題，比如教學模式比較簡單粗放，教學過程管理比較松散、考核方式不合理等。選購適當的教學儀器、編寫有針對性的實驗講義和改革考核方式，是提高實踐教學效果的有力措施。

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（基金項目：2015年湖南省普通高等學校教學改革研究項目：“ICT產教融合”契機下實踐類課程教學模式改革與探索——以衡陽師范學院“電子信息工程專業”為例（湘教通〔2015〕291號369），光電信息技術湖南省應用基礎研究基地開放基金項目（GD15K05），湖南省普通高校光電課程組教學團隊項目。）