提高“自动控制原理”课程教学质量的研究与探讨
来源:用户上传
作者: 王三秀 蒋胜韬
摘要：针对“自动控制原理”课程理论性强、概念抽象的课程性质以及教学现状，在课程的组织与设计、课程的教学方法等方面做了有益的探索和改革，提出了一些改进措施。通过实践教学证明，这些措施有效地提高了教学质量，激发了学生的学习兴趣，提高了学生分析问题和解决问题的能力。
关键词：自动控制原理;教学质量;教学方法
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）33-0088-01
一、课程性质及教学现状
“自动控制原理”是高校自动化专业的专业基础课，也是电子信息、机械等专业的一门非常重要的基础课程。自动控制原理是电气工程领域分析问题、解决问题的理论基础，其应用贯穿于电气工程领域的各个方面，在控制科学与工程学科中占有重要地位。[1，2]
自动控制原理主要研究自动控制系统的一般规律，涉及到控制系统的模型建立、系统分析、系统设计的基本理论和相关技术。也就是说“自动控制原理”课程涉及广泛的数理知识，内容丰富且理论性强，概念抽象，是一门具有一定深度和难度的课程，要求学生具有扎实的专业基础和较强的抽象思维能力、计算能力，通常大部分学生感到难学，教师也觉得难教。
通过课程学习，如果学生只是机械地记住各种公式定理，没有跳出抽象的理论框架，没有实际的理解和应用能力，在面对具体实践问题的时候，仍然不知如何运用相应的知识来解决实际问题。那么，这门课程的讲授效果是失败的。因此，对“自动控制原理”课程的教学要理论和实践并重，采用包括多媒体教学、传统教学、MATLAB辅助教学以及网络互动等多种教学方法和手段，使学生不仅仅学习、掌握好基础知识、基本理论与方法，也必须注重应用知识的能力。基于此，笔者将从课程的组织与设计、课程的教学方法两方面提出一些改进措施。
二、课程组织与设计
在课程的组织与设计上，“自动控制原理”课程常规的教学方式主要是通过教师课堂授课以及学生课程实验。为了提高学生的学习积极性，将理论与实践有效结合，笔者增加了学生课程设计以及网络互动教学等方式。
教室课堂讲授主要是讲授自动控制的基本概念和基本理论、引导学生对自动控制系统进行分析与设计，让学生了解和学习“控制理论”各种思想。课程实验是由学生利用MATLAB语言进行控制系统的分析与仿真，开设的主要实验如表1所示，通过实验，熟练掌握MATLAB语言在自动控制系统中的应用。
在课堂讲授和课程实验的基础上，再通过课程设计使学生加深对理论知识的理解与掌握，充分利用先进的实验设备，为学生设计各种实践教学内容，使其既能发挥创造性，又能提高学生的实际动手能力。通过课程设计，学生对分析系统的工作过程、建立数学模型、分析稳定性以及设计校正装置等方面都有了明显的提高。最后网络互动教学，可以通过“自动控制原理”课程的精品课程网站，实现教学资源共享、作业提交、网上答疑，增强了师生的互动性，可对课堂讲授进行有力的补充。
通过这样几部分的合理规划与设计，既能使学生掌握扎实的专业基础理论，又能有层次地培养学生的动手实践能力，使学生能够运用相应的知识去解决实际问题。
三、教学方法
从教学方法上，根据“自动控制原理”课程的实际内容，采用多种教学方法，不断提高教学质量。其主旨思想就是以学生为本，增强学生自主参与学习的积极性，发挥学生的自主创造力，提高解决问题的能力。
1.问题式教学
在课程的教学过程中，教师可以对教学中的一些重点和难点问题创设问题，让学生围绕问题制订设计或实验方案，自主分析问题和解决问题。可以要求学生自由组队，相互之间进行交流和讨论，最后由学生来介绍解决的过程。从而通过学生的观点、看问题的角度，来加深课程理论体系中重点和难点问题的理解。
当然所提的问题不适合太空或者太大，而应该是建立在学生已有知识的基础上，并且与学生平时身边的事情相结合，能够引起学生的思考。同时提出问题以后，对学生感觉特别困难的问题，也不能完全放任自留，教师应进行一定程度的引导，帮助学生分析问题、解决问题，以达到更好的效果。因此，教师在问题式教学过程中应该以组织者和引导者的角色出现在课堂上。[3]
2.案例式教学
首先，教师在讲解相应知识点的同时，可以通过具体的案例来加深学习的理解。如在讲解开环控制和闭环控制时，首先讲解二者的区别、优缺点等，然后再选择一些生活中比较熟悉的案例来具体介绍，比如空调系统、供水系统等等，贴近生活，学生容易理解。其次，可采用由学生讲授案例的方式，积极鼓励学生参与，由学生来寻找一些实际的开环系统以及闭环系统，不仅加深了学生对知识点的理解，也充分锻炼了学生能力。
另外，根据自动控制原理课程的特点，笔者选择学生比较熟悉的电机调速系统作为典型案例贯穿于教学过程。首先让学生利用之前学过的电路、电磁学等相关基础课程进行分析从而建立系统模型，并对模型进行简化;接着采用MATLAB语言分析系统的时域特性，对概念有个直观的认识，在此基础上对概念进行讲解，并对性能的影响因素进行分析;然后采用同样的方法及教学过程引导学生学习频域分析方法;最后提出设计指标要求，要求学生根据已有的知识进行控制系统的设计。这样通过一个完整的案例，使学生对自动控制原理课程的基础理论知识以及系统分析及设计都有完整的练习过程。
3.讨论式教学
主讲教师通过预先的设计与组织，启发学生就某一问题或知识点进行讨论，发表自己的见解。讨论式教学主要是以学生为中心，在教师与学生，学生与学生之间，通过积极的讨论，各抒己见，互相启发，主动探寻知识，使学生参与到教学中来，以达到训练学生的自学能力、推理能力，以及应用所学知识解决问题的一种教学方法。当然除了要积极鼓励和表扬发言活跃的学生之外，也要给那些性格内向或不善表达的学生发言的机会，促使学生潜能的发挥和创新能力的提高。[4]
另外，在讲授新的内容之前，主讲教师可以和学生一起讨论新的知识点与前面学过的内容有什么区别与联系，这样一方面回顾和加深旧知识点的印象，另一方面对新知识点有一个初步的认识。比如，对二阶系统进行暂态性能分析的时候，可以与一阶系统的暂态性能进行分析比较，以达到温故而知新的目的。或者用频域的Nyquist方法分析系统的稳定性之前，可以先巩固一下之前时域的劳斯稳定判据，使学生能够明确其中的区别与联系，加深印象。
讨论题目是否合适是保证讨论成功的关键，因此讨论式教学要求教师精心设计讨论题目，问题要符合教学目标和要求，同时又要具有针对性和典型性，难度适当，有趣味，要考虑学生的心理特点、认知水平和情感体验。学生则要做好课前准备工作，对所学内容做好预习，有初步的感受、领悟和理解。
四、结语
应用型本科院校“自动控制原理”课程要求学生将所学理论知识与实践相结合，能够用理论解决实际工程问题，而不是大量空洞的理论教学，使学生失去学习的积极性。笔者通过多年的教学经验，对课程的组织设计以及课程教学方法提出了一些有效的改革措施，从而提高学生的实践能力以及自主分析解决问题的能力。
参考文献：
[1]杨婕，程丽平，孙霞，等.应用型本科“自动控制原理”课程改革及实践[J].中国电力教育，2010，（4）：111-112.
[2]潘东坡，刘枫，张渝，等.对“自动控制原理”课程教学方式的探究[J].西南师范大学学报（自然科学版），2008，33（4）：157-160.
[3]柳青.讨论式教学的组织与引导[J].大连教育学院学报，2004，
20（1）：24.
[4]王莹.讨论式教学应用中需要注意的几个问题[J].现代交际，
2010，（8）：153.
（责任编辑：王意琴）
转载注明来源:https://www.xzbu.com/9/view-6463593.htm
