自動控制原理在學習生活中的運用

張星紅 王汝鋒 趙志國

摘 ?要：自動控制原理是一門以“抽象化、強理論”而著稱的課程，如何提高教師教學質量，提高學生學習興趣，成了亟待思考的教學改革問題。“知行合一”的理論教學模式是一種良好的改革方式。致力于課本上學的理論知識應用于學生學習和生活，提倡“在生活中學習，學習是為了生活”的理念。將常遇到現象的例子引入課堂，旨在輕松中掌握理論知識，并學以致用。

關鍵詞：自動控制原理 ?教學改革 ?控制系統

中圖分類號：G642.0 ? 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2020）06（b）-0163-02

Abstract： Automatic control theory is an intercross subject of ‘abstraction and theoretical basis. This problem that how to improve teaching quality and studentsinterest in learning this course is to be considered in teaching reform. The theory teaching mode of ‘the unity of knowing and doingis a fine reform means. It is engaged in applying theoretical knowledge to students' study and life and advocating the idea of ‘learning from life， learning for life. Introducing examples of common phenomena into the classroom are to understand， grasp and apply theoretical concepts in their day-to-day lives with much ease.

Key Words： Automatic control theory; Teaching reform; Control systemv

學習和生活的關系很微妙，在生活中學習，學習是為了生活。自動控制原理也不例外，也是為了能在實際生活中應用，讓人們過上美好的生活。“自動控制原理”這門課程的特點是偏理論、抽象化，導致學生聽課會感到枯燥，如何提高課堂上的聽課效率，在不枯燥的環境中讓學生掌握知識點，成了教師亟待思考問題。基于“理論來源于生活，責任重于泰山”的教書理念，該文將學習生活中的例子引入自動控制原理課堂。在教學過程中中，將學生學習生活中遇到的例子和自控原理知識有機結合，學生將會感到自動控制原理的理論與生活緊密相連。用自動控制原理的知識詮釋生活中遇到的問題，有利于提高學生學習理論的興趣，更有利于學生日后思考。

1 ?運用所學自動控制原理知識解釋學習中遇到的問題，提高學生對理論知識的理解能力

在自動控制原理中有兩個重要的概念：開環控制系統和閉環控制系統。借助于給學從圖1中可以形象地看出，平時學習中常見的語言將對應著控制系統中每個部分的概念，可以直觀地讓學生理解閉環控制系統，比如：老師的講解視為給定輸入，學生接受情況視為輸出，上課時學生玩手機視為干擾輸入，作業情況和上課回答問題視為檢測裝置，等等。同時，借機要給學生強調，交作業要實事求是，切忌抄襲。原因是將會影響這門課整個教學系統，若作業不是反映學生們真實的水平，這就是檢測裝置不好，反饋信號就不能反映真實的情況，這直接影響偏差信號不準確。比如，同學們將不理解的題目，從網絡或其他來源將其答案拷貝過來，老師誤以為學生已理解，對這塊知識點將不再加強或者更甚者，將會加大難度進行講解，就導致了學生對于輸出的知識儲備良莠不齊。話鋒一轉，若課后習題在某種程度上形同虛設，老師不批改，沒接收反饋信號，如同控制系統中開環控制一樣（見圖2）。

將學生學習中遇到的問題與自動控制原理的知識有意識地聯結在一起，不但可以幫助學生理解課本知識，而且無意中也增加了學生學習“理論強”和“抽象化”的自動控制原理的興趣。

2 ?運用所學自動控制原理知識解釋生活中的一些現象，擴展知識面，激發學生學習興趣

依據輸出量變化的規律，將系統可劃分為恒值系統（恒值調節系統）、隨動系統和程序控制系統。根據生活中遇到的現象解釋3種系統概念。

（1）恒值調節系統。某種控制系統在輸入量為恒值時，能克服擾動量對系統的影響，從而維持輸出量相對于輸入量的恒定關系，如人體本身就是一系統，若以體溫作為輸出，人就是一個自動調節系統，進一步地說，這個調節系統是自適應控制系統。借這個例子，進一步擴展知識面，讓學生了解什么是自適應控制。

（2）隨動系統。系統給定值按照事先不知道的時間函數變化，并要求被控量跟隨給定值變化。以警察追捕小偷為例，在追捕的過程中，警察的行動作為輸出，小偷的行動作為給定輸入，警察的行動隨小偷行動變化而變化，這樣組成的系統就是一個隨動系統。

（3）程序控制系統。系統按照一定的時間函數變化，并要求被控制量隨之變化。以學生制定計劃的完成情況為例，若將按照計劃做事的行動作為輸出，這時，系統就是一個程序控制系統。

將學生學習生活中的例子引用于自控原理課程教學改革中，使得難以理解的理論知識活靈活現地跳躍在生活中，有效地將理論和生活結合在一起。既能降減弱自動控制原理的抽象性，又可以增強理論的直觀性，讓學生在有限的課堂時間中不再枯燥地學自動控制原理的理論知識。從而幫助學生提高對知識的理解能力，激發學生學習“抽象化和強理論”課程的興趣。

將學習生活中的例子引入課堂，在講解過程中理論的直觀性增強了，這樣會使得枯燥無味的理論知識易于理解，課堂上的教學質量將會明顯提高。歌德曾說，理論是灰色的，生活之樹常青。將生活學習中的例子引用到課堂中去，理論將會變成了靚麗的碧綠色。

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