《自動控制原理與系統(tǒng)》課程改革探索

趙 昀

（南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院（本科） 江蘇南京 210023）

一、以興趣激發(fā)為手段，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力

興趣是最好的老師。只有調(diào)動起學(xué)生對知識學(xué)習(xí)的興趣，他們才會積極、主動地進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)和參與課堂活動，并愿意面對學(xué)習(xí)中遇到的困難和挑戰(zhàn)。因此，課程改革最基本的手段就是要調(diào)動起學(xué)生的自主學(xué)習(xí)興趣，逐步提升他們的課堂參與度，從而使得教學(xué)質(zhì)量自然得到提升。具體的舉措包括以下幾點：①教師需要先從自身出發(fā)，提升自身的專業(yè)水平和能力素養(yǎng)，能夠?qū)⒊橄蟮摹㈦y懂的原理和知識深入淺出地表達(dá)出來，通過案例式、項目式等學(xué)生感興趣的形式來呈現(xiàn)知識點及其運用；②以貼近學(xué)生生活實際的角色為定位，以學(xué)生易接受的表達(dá)方式來講授知識；③設(shè)置課程任務(wù)及相應(yīng)的獎懲政策，作為一種教學(xué)輔助手段，可以進(jìn)一步刺激學(xué)生學(xué)習(xí)知識的主動性和積極性。

《自動控制原理與系統(tǒng)》課程與人們的日常生活聯(lián)系十分緊密，在軍事、工業(yè)、生產(chǎn)制造等各行各業(yè)都有應(yīng)用。教師可以從這些角度入手，從簡到難設(shè)置課程內(nèi)容。首先，教師可以通過身邊的例子，如抽水馬桶的控制、空調(diào)、洗衣機(jī)、冰箱等生活化的案例出發(fā)，介紹自動控制原理的基礎(chǔ)知識和系統(tǒng)框架，讓學(xué)生明白本門課程具有極大的應(yīng)用價值；其次，以工業(yè)中的一些典型應(yīng)用為例，比如恒溫控制系統(tǒng)、恒濕控制系統(tǒng)、恒液位控制系統(tǒng)，介紹自動控制系統(tǒng)的工作原理和分析方法，以培養(yǎng)學(xué)生對知識的應(yīng)用意識；最后，以航空航天領(lǐng)域、軍事領(lǐng)域先進(jìn)制造業(yè)領(lǐng)域的一些基本控制系統(tǒng)為例，比如導(dǎo)彈制導(dǎo)系統(tǒng)、飛機(jī)姿態(tài)控制系統(tǒng)、工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)，介紹自動控制系統(tǒng)的設(shè)計和開發(fā)。以上所有的這些實例，從易到難，均證明了學(xué)習(xí)本門課程的應(yīng)用價值，為學(xué)生學(xué)習(xí)該課程提供了動力，并為學(xué)生的后續(xù)學(xué)習(xí)明確了方向和目標(biāo)。[1]

二、借助多種教學(xué)手段，提高課程效率

隨著時代的進(jìn)步，以往講授式教學(xué)早已不適應(yīng)現(xiàn)階段的教育教學(xué)模式。雖然傳統(tǒng)的教學(xué)方式仍有其存在的意義，也在部分教學(xué)過程中取得了一些成效，但從目前的發(fā)展趨勢來看，單一的教學(xué)方式已經(jīng)不被現(xiàn)代的大學(xué)生所接受。近年來，信息化技術(shù)的發(fā)展帶來了新技術(shù)和新手段。根據(jù)現(xiàn)代大學(xué)生善于接受新事物的特點，教師可以借助多媒體、在線教學(xué)、情境教學(xué)等手段，結(jié)合頭腦風(fēng)暴、小組競賽等教學(xué)方法，多樣化地將知識點傳授給學(xué)生。在教材上，教師也可以運用新的教材模式，包括活頁、說明書、引導(dǎo)文、在線教材等靈活的教材形式將知識進(jìn)行分解再傳授。這樣不僅有利于調(diào)動學(xué)生的感官，而且在一定程度上輔助了教師的課堂教學(xué)。但是，《自動控制原理與系統(tǒng)》課程具有很多原理和公式的講解，教師還需要利用傳統(tǒng)的課堂模式對難點進(jìn)行解析，對知識進(jìn)行總結(jié)，才能真正保證課程質(zhì)量，而不是流于形式。

三、引入必要的輔助軟件，彌補課程資源的不足

該門課程主要介紹了自動控制系統(tǒng)的性能分析方法。每一種分析方法都要結(jié)合相應(yīng)的性能曲線來講解，比如根軌跡、對數(shù)頻率特性曲線、Bode圖等。將結(jié)果可視化更有利于學(xué)生去理解這些方法之間的區(qū)別和方法的具體運用。Matlab作為一個用于數(shù)據(jù)分析的可視化編程軟件，提供了非常便捷的自動控制系統(tǒng)仿真工具箱，可以將系統(tǒng)的不同仿真結(jié)果通過圖形界面展示出來。教師在課堂教學(xué)時引入Matlab軟件，可以有效將教材、課件、仿真技術(shù)與軟件編程融為一體，增強了學(xué)生學(xué)習(xí)的體驗感。生動形象的圖文展示形式和科學(xué)準(zhǔn)確的計算效果，對于學(xué)生多方位理解知識起到了極大的啟發(fā)作用，也彌補了課程資源的不足。[2]

四、適當(dāng)運用教學(xué)案例，加深學(xué)生對知識的理解和應(yīng)用

單純的理論教學(xué)并不能讓學(xué)生理解抽象的原理知識。加入適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)案例，轉(zhuǎn)換教學(xué)思路，有助于他們對知識的理解。在此過程中，教師也能培養(yǎng)學(xué)生對知識的應(yīng)用意識。但是，教師在教學(xué)時也要注意對案例的合理引入，不能忽視對主要教學(xué)內(nèi)容的講解，要讓學(xué)生在掌握知識原理后，針對性地運用MATLAB軟件，從而加深他們對知識的理解，逐步使學(xué)生掌握對該軟件的應(yīng)用。

五、構(gòu)建信息化教學(xué)平臺，實現(xiàn)課程資源共建共享

該課程作為自動化相關(guān)專業(yè)的一門核心課程，具有重要的作用。教師可以利用在線教學(xué)平臺——中國MOOC建立同步SPOC資源。在線教學(xué)作為線下課堂的補充，為學(xué)生提前預(yù)習(xí)和課后復(fù)習(xí)提供支持，也是提高學(xué)生終身學(xué)習(xí)能力的基礎(chǔ)保障。該學(xué)習(xí)平臺設(shè)置了“彈幕”“互動討論”“問答區(qū)”“學(xué)生互評”等功能。當(dāng)學(xué)生遇到問題時，他們可以通過提問、和同學(xué)討論等方式尋求幫助，避免問題的累積。此外，觀看視頻、回答問題、參與評價都可以為學(xué)生帶來“獎勵”，增加平時分。同時，平臺還建立有試題庫，教師可以在線布置作業(yè)、測驗，讓學(xué)生及時了解自己達(dá)到課程目標(biāo)的程度。[3]

六、結(jié)束語

新時代的飛速發(fā)展，掀起了教育教學(xué)的改革新篇章，必將推動課程的大力改革。《自動控制原理與系統(tǒng)》課程具有理論性強但實踐相關(guān)性也很高的特點。教師可以從由淺入深地設(shè)置課程內(nèi)容、多種教學(xué)方式的靈活選擇、可視化課程工具的運用、在線信息化課程平臺的構(gòu)建等多方面開展本課程的改革和實踐，以培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和終身學(xué)習(xí)能力為核心，提高課程的教學(xué)效果，推動課程的改革步伐，逐步打造高效課堂，為新形勢下職業(yè)教育課程改革提供思路和經(jīng)驗。