《自动控制原理》课程教学改革研究

《自动控制原理》课程教学改革研究[摘要]文章根据《自动控制原理》课程的特点,在课堂教学方法和教学形式，实验和实践教学等方面进行了探索和研究，提出改善课堂教学方法，采用多种教学形式结合等方法，并在实验教学方面给出建议,最终达到提高教学质量的目的。

[关键词]自动控制教学质量实验实践

《自动控制原理》课程是测控专业及其工科专业必修的重要专业基础课程，是一门集理论性、实践性、综合性为一体的重要专业基础课程之一。课程的授课方式、讲授效果的好坏直接影响着学生后续课程的学习,影响着学生对整个专业知识的掌握。以培养学生的自主学习、提高综合能力为目标，文章力图通过对改善课堂教学方法，采用多种教学形式结合，实验和实践教学等的探讨，提出提高自动控制原理课程教学质量的几点建议和方法。

一、改善课堂教学方法，提高教学质量。

1.启发学生思考，增强学习主动性

在长期的专业教学中我们发现：该课程在传统的教学条件下，采用传统的教学模式，以教师为中心，以语言传授与黑板板书为手段向学生单向灌输式的传授知识，学生被动式地接受知识，师生互动较少；由于课程基本概念、基本原理阐述多，学生又缺乏对控制系统的感性认识，造成理解上的困难；又因课时数的限制课堂讲述内容受限，实例与实践机会会更少，最新的控制系统研究进展和发

展趋势很难进入课堂教学；内容更新慢，理论与实践脱节，学生难以理解，所以在教与学两方面的难度都非常大。课堂教学中，教师可以制作动画演示实验小课件，增加课堂趣味性，可以使课堂深动起来，有利于提高学生学习的积极性。教师在给学生讲授知识的时候要给学生留出一定的思考空间，结合应用实例，引导学生结合实际，利用所学理论思考分析问题，启发他们去思考和探索，使学生的学习始终处于“问题—思考—探索—解答”的积极参与状态。这样不仅使学生保持浓厚的兴趣和注意力的高度集中, 增强他们的

学习兴趣和积极性，而且锻炼学生独立思考和逻辑推理的能力,并最终体会到概念的内涵和规律的实质。

2.与工程实践相结合，解决实际问题

由于自动控制原理课程理论性强，与工程结合密切，教学中若只是注重纯理论知识的传授,如数学模型的介绍、时域及频域性能指标的计算等，那么面对抽象的传递函数,学生一定不会在头脑中产生被控对象和控制器的物理概念和工程概念，在下一步的专业学习或今后工作中就不知如何着手应用所学知识去解决实际问题。因此在教学中要求教师不仅要讲授一些基本原理和方法,还应与工程实践相结合,适当地将目前研究的热点（如模糊控制、神经网络等）以及当前最新科研成果引入教学，以充实课堂，既可以提高学生的兴趣，又可以激励他们的学习劲头。另外也可将该课程的学习与社会对本专业人才素质的要求，以及学生考研等联系起来，提高学生

对本课程学习的主动性和紧迫感。

二、灵活采用多种教学形式结合

由于自动控制原理课程本身的特点，教学方法的单一以及实验条件的限制，该课程长期以来一直处于教难、学更难的境况中。单一的黑板式教学方式和“填鸭式”的讲授法，使得学生只能依靠做习题来巩固和理解所学的知识，教学难以达到期望的效果。因此，应根据本课程的特点，采用多种教学形式结合来丰富课程的教学过程。教学形式不应拘束于板书、存在于课件、存在于网络学习资料中，应调动师生互动性，鼓励学生参与教师科研，课外科技活动等等，从而提高课堂教学质量。

1.课堂讨论。

在课堂讲授中，穿插一定的课堂讨论，可以活跃学生思维，帮助学生掌握所学内容，变灌输式学习为引导式、启发式和互动式学习。可以先给学生提出问题，由学生带着问题自学，独立思考，主动解惑，老师再提问，让学生充分发表见解，其他同学进行质疑、补充，接着引导学生对重要观点进行辩论，最后统一认识形成结论，即为“提出问题—学生自学—讨论提问—总结归纳”的教学过程。这种启发式的教学方法激发学生的求知欲望，进而调动学生积极思维。对教学中的重点和难点问题，采用集体讨论、观摩教学、课外答疑、网站辅导等形式也可以达到很好的教学效果。

2.辅助教学工具的使用。

matlab软件的应用特别适合作计算机辅助教学的平台，利用matlab中的自动控制原理分析模块库（control system toolbox）学生可以方便地对自动控制系统的动态过程进行仿真，以加深对课程重点和难点的认识和理解。比如在课程教学内容中系统的“冲激响应”，通过手工运算对系统的响应进行分析，学生往往只能得到相应的数学表达式，而对表达式所隐含的物理意义却缺乏足够的感性认识。利用matlab仿真软件可以使学生在仿真过程中随意改变感兴趣的参数，实时观测系统的变化，交互性好。学生能很快的进入实验的本质阶段，体味自动控制仿真乐趣和创造性，使学生的学习起到了事半功倍的效果。

3.建立课程网站，供学生自主学习。

教师应该建立《自动控制原理》课程网站，将课程的电子教案、课程教学大纲、学期授课计划、课后练习题、系统仿真模拟实验室等资源放在互联网上，供学生课外学习。这样使这门课程真正的成为基于网络资源教学的一门课程。更为关键的是我们利用网络为学生与教师、学生与学生之间提供了交流和协作的平台，网络为学生研究性的自主学习提供了交流平台。如电子邮件（e-mial）、远程登陆（telnet）、文件传输（ftp）、电子公告牌（bbs）、学生班级qq群（bbs）等等一系列双向交流工具，可以突破时空、地点及时与学生互动，大大提高了学生的学习兴趣。

三、实验和实践教学改革

实验教学有以下几个建议：一是学生在实验教学过程中要突出其主体地位，而不是被动的接受；二是实验教学要与时俱进，与现代实验技术结合。

1.学生为主体，分层次组织实验

学生在实验教学过程中要突出其主体地位，以学生为主体，实验过程中的每一步都由学生自己一步一步完成，遇到问题了要求他们自己尝试去解决问题。这样可以培养他们思考问题解决问题的能力。目前学生多数在做一些简单的验证性的实验，在准确把握原理的基础上，可以根据学生程度的不同，分层次组织不同级别的实验，不仅可以锻炼学生的实践能力，还可以启发学生的思维，对于他们日后在这一领域的发展大有裨益。根据学生的学习情况，将实验分为基础性实验，综合性实验，研究型实验。基础性实验可以包括一些基础性的仿真实验，主要为了让学生巩固和验证所学的知识，锻炼学生基本的技能。综合性实验可以开设一些基于实际系统的实验，例如直流小功率随动系统等，可以让学生把一个大的系统分成很多个问题分别进行研究和解决，重点是培养学生处理工程问题的能力。研究型实验则可以开设一些具有一定难度的有创新性的实验，主要培养学生处理工程问题的能力，创新意识和创新能力。每种实验针对不同层次的学生，这样可以满足各类学生的需要，也有助于提高学生的综合能力和创新能力，从而培养出更优秀的学生。

2.与现代技术结合，与时俱进