自动控制理论课程教学改革探索
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作者: 李 涛
摘要： 为了更好地适应新形势下自动控制理论的教学，本文从课程体系、教学内容、教学方法、教学实践、考核形式等方面进行了改革探索实践，提出了一系列较为行之有效的措施和方法，对自动控制理论的教学起到了良好的效果。
关健词： 自动控制理论 课程教学 教学改革 实践
1.引言
自动控制理论是非常活跃的一个学科，它不仅仅是自动化专业的核心基础课程，还在航天、农业、交通、电气、机械制造等工程学科中都有非常广泛、重要的应用。随着计算机控制技术、通讯技术和网络技术的不断发展，自动控制理论处于一个关键的历史时期，正向着“广度”和“深度”两个方面快速发展和开拓。但是，由于该课程具有概念抽象、涉及的数学知识较多、工程实践性强等特点，因此用传统的教学方法，不少教师感到“难教”，学生也感到“抽象”难学，教学质量难以得到根本的保证。因此，在自动控制理论的教学工作中，针对社会发展变革对其新的要求，针对自动控制原理的课程特点，探索新的教学方法是非常重要和必要的。
2.课程教学改革的思路与实践
2.1坚持课程地位，提高学生学习的兴趣。
自动控制理论是一门理论性很强的课程，学生在学习该课程的时候还未接触过专业课程，因此，在学生刚开始接触这门课程的时候，不能一味地只对其灌输纯粹理论，讲述公式推导。过深的专业术语、过多的数学公式会使他们对这门课程产生畏难思想。兴趣是最好的老师，教师从第一堂课开始就应培养学生对这门课的兴趣，摒弃传统教学中发展历史的简单罗列，代之以声情并茂的图文、视频展示，如此既能融入大量专业信息，又能激发学生求知、探索的兴趣和激情，让学生真正理解和体会到自动控制理论课程在自动化专业中所处的重要位置。
2.2打破传统课程体系结构的约束。
传统的课程体系是将控制原理中经典控制理论和现代控制理论两大部分内容分割开来，自成体系，独立开课。从教学的效果来看，这样的讲授方式不利于学生建立自动控制学科基础理论和方法的总体框架。因此，我们在对课程的教学中，尽管仍然分为自动控制理论和现代控制理论两门课，但在整个课程的教学体系上已经完全打破了旧体系的约束，将经典与现代控制理论融会贯通进行教学。例如，在讲述控制对象的微分方程模型和传递函数模型的同时引入系统状态空间的概念，继而讲解状态空间和传递函数这两种系统描述之间的相互转换。通过这样一个过程，就可以将经典控制理论与现代控制理论的基本思路有机地结合。实践证明，利用这种教学方式，不仅能够使学生更好地认识控制理论的体系结构，还提高了学生学习的灵活性和主动性。
2.3加强数学知识的学习。
自动控制理论课程涉及较多的数学知识，包括高等数学、线性代数、积分变换、复变函数及矩阵论等数学知识。大量的数学知识常常令学生倍感学习压力，数学基础不好的学生更是顾虑重重，毕竟自动化系的学生是工科学生，不是纯理科学生。但是由于自动控制理论课程其自身的特点决定了学好该门课程必须具备一定的数学基础。所以，在教学过程中，教师应当根据课程的进度，有计划地给学生补习诸如拉普拉斯变换、傅立叶变换、三角变换、积分变换、留数定理、矩阵分析等数学知识，给学生创造一个相对轻松的心理环境。
2.4强化工程意识，培养工程能力。
自动控制理论课程虽然与数学等课程联系紧密，但该课程决不等同于数学课程。在该课程的教学中，我们从理论和工程应用相结合的角度，注意强化学生的工程意识，提高其工程实践能力。例如：在讲解系统的数学模型――微分方程的求解中，详细分析微分方程的解所对应的实际系统中的含义，使学生深刻理解数学意义与物理意义以及实际工程之间的联系。
2.5加强现代教学手段的使用。
随着当今信息技术地发展和网络设施的进一步完善，现代教学越来越多地依托于各种新兴的信息技术和设备。这些技术设备不仅可以有效地丰富教学手段，还可以很好地开展网络远程教育。自动控制理论课程的图形示意、图解分析较多，传统的板书方式很难直观形象地表达出来，因此适当地采用多媒体课件等现代化教学手段有助于学生理解。比如，在讲述动态“过渡过程”的概念时，采用多媒体授课方式可以将系统的过渡过程生动形象地表现出来，给学生提供最形象、直观的教学演示，有利于学生对抽象概念的理解，加深学生对这些知识点的理解，能够取得非常好的教学效果。
2.6注重实践教学，培养学生分析问题和解决问题的能力。
理论知识需要实践性教学的支持，实践性教学对巩固理论知识、培养学生分析解决问题的能力及开发他们的创造力都有重要的作用。而自动控制理论又是一门与实际紧密联系的课程，一般都安排在大学三年级第一学期，是学生接触较早的一门专业课。初学专业课的学生对实际的自动控制系统和常见的控制元件、控制器、执行机构等都没有直观的认识，对于该课程如果仅限于对知识的讲解，那么无论讲得怎么透彻，学生在学习过程中往往还是感到抽象难懂，在具体问题中，也不能够灵活运用课程中学到的知识和方法去解决。因此，引入实验教学，并且在实验过程中把理论知识的讲解和实际运用结合起来，会收到很好的效果，既使学生亲身体验控制理论的具体方法和思想，对解决实际问题能力的提高大有帮助，同时也有助于进一步深化理解所学的理论知识。
2.7考核形式的改革。
科学地运用考试的检查评价、教育激励、反馈调控、培养督导等功能对提高教育质量、推进素质教育会产生不可替代的作用。考试形式及成绩的评定，对于调动学生的积极性及提高学生的素质有重要的作用，为了检验学生的学习效果，可以将考试成绩划分为四个组成部分：平时成绩20%（包括作业、出勤率和平时课堂学习表现）、实验20%（包括实验操作和实验报告）、期中考试20%、期末考试40%。这种考核形式改变了一考定终身的考核制度，而对平时的学习及实践提出了更高的要求。结果表明，这种考核方式不仅使学生对于理论知识有很好的掌握，还充分地调动了学生实验操作的积极性，减轻了学生考试的负担，提高了学生学习的主动性。
3.结语
对自动控制理论课程的教学改革和实践切实提高了教学的灵活性和开放性，提高了学生的工程意识和创新能力。随着控制理论研究的范围进一步扩大，控制理论思想的发展和进步，在教学过程中应该不断发展和更新教学内容。
参考文献：
［1］胡寿松.自动控制理论［M］.北京：科学出版社，2002.
［2］孟令雅.自动控制理论教学漫谈［J］.电气电子教学学报，2006，28（1）：48-50.
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