《自動(dòng)控制原理》教學(xué)的幾點(diǎn)建議

摘 要:《自控原理》是電氣專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課。針對(duì)高職院校大學(xué)生的具體情況，《自控原理》教學(xué)應(yīng)突出幾點(diǎn):以優(yōu)化內(nèi)容設(shè)計(jì)為核心，淡化推導(dǎo)、強(qiáng)化建模;加強(qiáng)模塊化教學(xué);理論實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，強(qiáng)化動(dòng)手能力;改進(jìn)教學(xué)方法。

關(guān)鍵詞:自控原理 教學(xué)建議 改進(jìn)方法

中圖分類號(hào):G633.3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1674-098X(2011)04(a)-0176-01

《自控原理》為電氣自動(dòng)化專業(yè)的主要專業(yè)基礎(chǔ)課程之一，這門課的理論性很強(qiáng)，偏重于原理的闡述，課程中抽象的概念較多，教學(xué)中運(yùn)用的圖解分析、要用到很多高等數(shù)學(xué)知識(shí)，如拉普拉氏變換、矩陣?yán)碚摗?fù)變函數(shù)等知識(shí)、數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)較多。針對(duì)高職院校大學(xué)生的具體情況，不少教師感到“難教”，學(xué)生感到“難學(xué)”。我個(gè)人淺見(jiàn)《自控原理》教學(xué)應(yīng)突出幾點(diǎn):以優(yōu)化內(nèi)容設(shè)計(jì)為核心，淡化推導(dǎo)、強(qiáng)化建模;加強(qiáng)模塊化教學(xué);理論實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，強(qiáng)化動(dòng)手能力;改進(jìn)教學(xué)方法。

1 優(yōu)化內(nèi)容為核心，淡化推導(dǎo)、強(qiáng)化建模

自控原理相對(duì)于其他專業(yè)課來(lái)說(shuō)，內(nèi)容模塊化、各模塊獨(dú)立性較強(qiáng)，但應(yīng)用綜合性也較強(qiáng)。是一門相對(duì)綜合的學(xué)科。為使學(xué)生能夠正確理解有關(guān)控制理論的基本概念，掌握分析自動(dòng)控制系統(tǒng)性能的基本方法并初步具備綜合設(shè)計(jì)較簡(jiǎn)單自控系統(tǒng)的能力，必須優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、淡化推導(dǎo)、強(qiáng)化建模。

1.1 淡化各種公式的推導(dǎo)

由于高職院校大學(xué)生高等數(shù)學(xué)知識(shí)及運(yùn)算能力一般，教材中存在大量的數(shù)學(xué)公式、數(shù)學(xué)分析推導(dǎo)、定理證明，因此往往使課堂教學(xué)索然無(wú)味，學(xué)生的學(xué)習(xí)激情和興趣下降，課堂氣氛差。因此需要淡化數(shù)學(xué)公式、數(shù)學(xué)分析推導(dǎo)、定理證明，但要求學(xué)生熟練應(yīng)用這些定理來(lái)解決問(wèn)題。

1.2 強(qiáng)化建模

如果學(xué)生不了解理論在實(shí)際工程中應(yīng)用的意義，不了解分析問(wèn)題的來(lái)龍去脈，對(duì)知識(shí)的掌握僅僅限于簡(jiǎn)單的背結(jié)論，套公式，做計(jì)算題，只能應(yīng)付考試，而不能真正的掌握。可以通過(guò)電機(jī)調(diào)速等實(shí)例讓學(xué)生更好的理解如何建立數(shù)學(xué)模型，以及建立數(shù)學(xué)模型對(duì)實(shí)際工程的意義，因此要加強(qiáng)實(shí)際問(wèn)題的模型轉(zhuǎn)化，以實(shí)際應(yīng)用作為導(dǎo)向，幫助他們理解分析和設(shè)計(jì)自動(dòng)控制系統(tǒng)性能，才能提高學(xué)生對(duì)控制系統(tǒng)的感性認(rèn)識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)積極性，使其更好的掌握課程的內(nèi)容。

因此優(yōu)化內(nèi)容要確定以淡化各種公式的推導(dǎo)，強(qiáng)化建立數(shù)學(xué)模型，時(shí)域法、根軌跡法和頻率特性法，綜合校正為主要內(nèi)容。

2 加強(qiáng)模塊化教學(xué)

自動(dòng)控制原理主要內(nèi)容為:一建立控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型;二用時(shí)域法、根軌跡法和頻率特性法對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的各種性能及參數(shù)進(jìn)行分析;三控制系統(tǒng)的校正即對(duì)系分析出的參數(shù)和設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)比進(jìn)行修正已達(dá)到設(shè)計(jì)目的。其中時(shí)域法、根軌跡法和頻率特性法對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的各種性能及參數(shù)進(jìn)行分析為本課程的重中之重。而且三種解決問(wèn)題的方法獨(dú)立性強(qiáng)、各有所長(zhǎng)，可以單獨(dú)成為獨(dú)立子系統(tǒng)進(jìn)行學(xué)習(xí)，每種方法為一個(gè)模塊進(jìn)行學(xué)習(xí)，避免學(xué)生記憶的混淆和理解的模糊，劃繁為簡(jiǎn)。只有三種方法都掌握了，才能綜合應(yīng)用三種方法分析系統(tǒng)性能、設(shè)計(jì)系統(tǒng)。因此在時(shí)域法、根軌跡法和頻率特性法教學(xué)時(shí)可以加強(qiáng)模塊化教學(xué)。

3 理論實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，強(qiáng)化動(dòng)手能力

近些年《自動(dòng)控制原理》課程教學(xué)， 對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握要求也越來(lái)越高，純粹的理論教學(xué)很難達(dá)到全面培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)的目的，這就突顯出作為培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐和創(chuàng)新能力重要途徑之一的實(shí)踐教學(xué)在本課程整個(gè)教學(xué)過(guò)程中的重要地位。

實(shí)踐教學(xué)的內(nèi)容要全面、體系要合理、結(jié)構(gòu)要新穎，要密切配合自動(dòng)控制原理的理論教學(xué)內(nèi)容;以理論指導(dǎo)實(shí)踐，用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證理論，重在培養(yǎng)解決實(shí)際問(wèn)題的能力，強(qiáng)化動(dòng)手能力;以實(shí)驗(yàn)為單元，從簡(jiǎn)到繁，先易后難，逐步提高學(xué)生的設(shè)計(jì)及實(shí)踐能力、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析能力;實(shí)驗(yàn)內(nèi)容要有多樣性，具有一定的基礎(chǔ)性，體現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、多思考、多實(shí)踐的原則;將實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)為驗(yàn)證性、設(shè)計(jì)性兩種類型的實(shí)驗(yàn)，以加強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力提高學(xué)生的綜合素質(zhì)等等。

自動(dòng)控制原理的典型實(shí)驗(yàn)可以使學(xué)生加深對(duì)基本概念的理解。綜合性的實(shí)物系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)可以使學(xué)生在實(shí)際系統(tǒng)的建模、分析、控制器的設(shè)計(jì)和單片機(jī)的應(yīng)用方面都得到訓(xùn)練。學(xué)生還可以根據(jù)自己的興趣、愛(ài)好及發(fā)展需求，進(jìn)行一些研究性選修實(shí)驗(yàn)，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)，動(dòng)手能力和研究的能力。

4 教學(xué)方法改進(jìn)

為使學(xué)生能夠正確理解有關(guān)控制理論的基本概念，掌握分析自動(dòng)控制系統(tǒng)性能的基本方法并初步具備綜合設(shè)計(jì)較簡(jiǎn)單自控系統(tǒng)的能力，不但需要選擇合適的教學(xué)內(nèi)容，還必須著眼于教學(xué)方法和教學(xué)手段上的改進(jìn)。

4.1 調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

因?yàn)樵撜n程的理論性很強(qiáng)，因此學(xué)生在學(xué)習(xí)中會(huì)感到枯燥無(wú)味，學(xué)習(xí)的積極性不高，往往是馬虎應(yīng)付。為了提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，在上第一堂課時(shí)，首先就向?qū)W生解釋清楚開(kāi)設(shè)本課程的意義，強(qiáng)調(diào)自動(dòng)控制技術(shù)的廣泛性、前沿性及重要性。其次傳遞給學(xué)生能夠掌握該課程的自信心及興趣。這樣學(xué)生學(xué)習(xí)積極性得到較大的提高，當(dāng)然教學(xué)效果也大不一樣了。

4.2 采用“主干式教學(xué)法”，正確處理“精講”和“泛講”之間的關(guān)系。

在教學(xué)內(nèi)容確定后，如何要學(xué)生了解到本學(xué)科研究對(duì)象和方法的特征，凝煉出教學(xué)內(nèi)容的主干，是學(xué)生掌握基本理論并能融會(huì)貫通和應(yīng)用的一個(gè)重要之處。控制學(xué)科之所以有別于與其它學(xué)科，除了研究對(duì)象不同外，它關(guān)注的問(wèn)題和研究的方法是有其特點(diǎn)的。“反饋”是自動(dòng)控制的本質(zhì)所在，其它學(xué)科研究問(wèn)題注重“因—果”，反映的是靜態(tài)的關(guān)系;而“反饋”是“因－果－因”的形式，它一定是動(dòng)態(tài)的過(guò)程，穩(wěn)定性一定是它關(guān)注始終的問(wèn)題。“動(dòng)態(tài)”與“穩(wěn)定”依賴于系統(tǒng)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)與參數(shù)。因此 “建模、分析、綜合”就是這門課程的主干。始終圍繞主干展開(kāi)教學(xué)工作，就會(huì)給出學(xué)生一個(gè)清晰的思維思路，包括與工程實(shí)際的聯(lián)系，利于學(xué)生自主、創(chuàng)新地學(xué)習(xí)。

采用“主干式教學(xué)法”，重要的部分要進(jìn)行精講，而不重要的部分，則進(jìn)行泛講，讓學(xué)生利用業(yè)余時(shí)間多查閱資料，以自學(xué)為主，這同時(shí)也培養(yǎng)了學(xué)生的自學(xué)能力。

4.3 教學(xué)方式

現(xiàn)代教育學(xué)理念和教學(xué)思想認(rèn)為學(xué)生應(yīng)該是學(xué)習(xí)的主動(dòng)參與者和積極探索者，教師在教學(xué)過(guò)程中應(yīng)充分注意采用靈活多樣的教學(xué)方式，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)激情和興趣，要鼓勵(lì)學(xué)生大膽提出問(wèn)題，并引導(dǎo)他們?nèi)ニ伎肌⑷ヌ剿鳌⑷グl(fā)現(xiàn)。

(1)教師在理論課的講授過(guò)程中，力求對(duì)內(nèi)容高度熟練，做到深入淺出地講解，引導(dǎo)學(xué)生逐步理解課程的重點(diǎn)和難點(diǎn)，讓學(xué)生掌握基本概念、基本理論和基本技術(shù)。總結(jié)起來(lái)，在教學(xué)中使用的討論式教學(xué)、推演式教學(xué)、項(xiàng)目教學(xué)法、實(shí)驗(yàn)法、引導(dǎo)教學(xué)法、情境教學(xué)法、理論聯(lián)系實(shí)際的教學(xué)方法都收到了較好的效果。

(2)注重現(xiàn)代教育技術(shù)手段的應(yīng)用，合理地運(yùn)用現(xiàn)代信息等手段，可以提高教學(xué)效率、加速學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。具體做法有使用多媒體教學(xué)、利用網(wǎng)絡(luò)資源、使用仿真平臺(tái)如MATLAB軟件的仿真實(shí)驗(yàn)，可以充分利用MATLAB軟件的方便特性，很直觀的看到實(shí)驗(yàn)結(jié)果，驗(yàn)證課堂上學(xué)過(guò)的理論知識(shí)，節(jié)省實(shí)驗(yàn)時(shí)間。