電子專業“自動控制技術”與“Matlab”課程的整合與優化

閔晶妍+陳紅兵

【摘 要】 “自動控制技術”和”Matlab”兩門課程是電子專業的專業課。如果分別采用原來兩門課程的教學內容和方法，既浪費了學時，內容上也會出現交叉的現象，根據電子專業人才培養方案計劃的要求，將以上兩門課程整合優化為一門課程——“自動控制技術與Matlab仿真”，在實際教學改革與實踐的嘗試過程中，證明了該整合方案的合理性，該整合方案既節省了課時又提高了學生的實踐動手能力，為今后的工程實踐打下了良好的基礎。

【關鍵詞】 自動控制技術；Matlab；課程整合

【Abstract】 “Automatic Control Technology” and “Matlab” are important professional courses for electric specialty. They have separated teaching contents and methods， which waste much teaching time because of some repeated contents. A reform scheme for courses， ” Automatic Control Technology” and ” Matlab”， is put forward according to the requirements of the electronic special training plan and renamed “Automatic Control Technology and Matlab”. The experimental results show that this programme is reasonable. The reorganization and optimization can short teaching time and improve students practical ability.

【Key Words】 Automatic Control Technology； Matlab； Courses Reorganization

【中圖分類號】 G643.2 【文獻標識碼】 A 【文章編號】 2095-3089（2016）31-00-01

1 引言

為了適應高校人才培養目標的需要，也為了高校學生能更好地適應社會對人才的需求，要求對某些課程進行調整。電子專業“自動控制技術”課程是一門工程性較強的課程，該課程的內容可以用MATLAB工具進行仿真實現，若將“自動控制技術”和“MATLAB”開成兩門課程，會有內容交叉和重復的現象發生，而且出現理論和實驗分離的現象，若不是同一個老師教這兩門課程，還會出現課程內容重復，缺乏連貫性，甚至有些重要內容被忽略掉的現象發生，影響了學生對該門課程的接受能力，從而也影響了課程的教學效果，因此，將這兩門課程整合優化成一門課程是一種很好的改革方案。通過對電子專業電子信息工程方向的學生實行了一個學期的課程整合改革實踐，結果表明了這種整合方案，既滿足了電子專業對人才培養方案中兩門課程學時縮減的需要，又使得學生能夠理論學習和實驗驗證聯系起來，提高了兩門課程的教學效果，學生既學到了理論知識又增強了工程實踐能力。

2 改革前的弊端

電子專業的“自動控制技術”課程是該專業的專業方向課，該門課程的工程實踐性比較強，其任務是使本專業的學生能系統地建立有關自動控制的基本概念，學習反饋控制系統的基本理論及基本方法，掌握控制系統的分析和設計方法，以及各種MATLAB分析、計算方法，為后續專業課的學習打下基礎。“自動控制技術”課程在我校電子信息工程專業教學計劃中的總學時數為54個學時，由于課時的限制，沒有實驗學時，學生只能通過課堂上的理論學時直觀地了解“自動控制技術”這門課程。該門課程的主要教學內容有：自動控制的一般概念、控制系統的數學模型、線性系統的時域分析方法、線性系統的根軌跡法、線性系統的頻域分析法、線性系統的校正方法等，并引入了采用MATLAB應用技術實現對上述控制理論內容的仿真，由于沒有實驗學時，對采用MATLAB控制理論內容進行仿真部分的內容都忽略不講，只講前面理論部分。

MATLAB課程是一種用于算法開發、數據可視化、數據分析以及數值計算的高級技術計算語言和交互式環境，是電子專業的方向課，學時為30個學時，主要實踐MATLAB工具軟件和數值計算的使用，學習了MATLAB這門課程之后，學生仍然無法把它和工程實踐聯系起來，導致實踐課程和理論課堂的脫節，并不能發揮出MATLAB課程在工程上應用的優勢，不能把學生的動手能力發掘出來。

目前的弊端有以下幾點：

（1）若將“自動控制技術”課程的MATLAB分析部分內容放在“自動控制技術”課程中講述，既沒有足夠的課時，也容易出現和MATLAB課程重復的現象。

（2）“自動控制技術”課程是純理論的講述，沒有實驗學時，鍛煉不到學生的動手實踐能力。

（3）電子專業的MATLAB課程其授課內容僅涉及一些MATLAB軟件的應用，以及一些簡單的數值計算等，在該門課程的授課過程中，指導教師并不會提到如何使用MATLAB解決控制理論的工程問題，所以，在MATLAB這門課程學完之后，學生還是不會如何利用MATLAB應用技術實現對控制理論內容的仿真實驗。

3 整合優化方法

鑒于如上所述的改革前課程設置的弊端，根據電子專業發展的趨勢和人才培養方案的要求，提出將“自動控制技術”和MATLAB兩門課程進行整合優化的方案，整合后的課程名字為“自動控制技術與Matlab仿真”，其理論學時為18學時，實驗學時為30學時。整合優化后的課程內容分為理論部分和實驗仿真兩部分，理論部分的講述內容仍然為自動控制的一般概念、控制系統的數學模型、線性系統的時域分析方法、線性系統的根軌跡法、線性系統的頻域分析法、線性系統的校正方法等，實驗部分的內容包括MATLAB的使用環境及常用命令練習、控制系統建模的MATLAB方法、線性系統時域分析的MATLAB方法、線性系統根軌跡分析的MATLAB方法、線性系統頻域分析的MATLAB方法、線性系統校正的MATLAB方法、線性離散系統分析的MATLAB方法、非線性系統分析的MATLAB方法、狀態空間分析的MATLAB方法、控制系統數學模型轉換的MATLAB方法等。由于理論學時比較少，因此在理論部分重點講述和工程應用及實際建模密切相關的理論部分，理論部分講完之后立刻進行實驗課程的實驗仿真，這樣學生對理論課程的理解也會更加深入，對如何使用MATLAB解決工程實際問題也有了明確的體驗和認識。

4 結論

將“自動控制技術”和MATLAB兩門課程按照目標有機地融合成一門課程，使得融合后課程的內容更加精煉，學時也減少了，卻增加了實驗學時，有關理論和實踐內容的具體安排，授課老師會合理地進行配置，授課過程中，不會出現內容重疊或實驗脫節等現象，既提高了教學效果，又注重理論聯系實際，使得學生的動手實踐能力大大地得到了提高。

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