高職高專自動控制原理教學改革探索

摘要：高職院校電子與電工專業開設的自動控制原理對學生極其重要，該課程學習的好與壞直接決定了學生將來的發展方向。在重視“復合型”人才培養思想的指導下，結合當前高職電子與電工專業學制變相縮短的實際，自動控制原理課程需要進行必要的改革，以適應新的形勢發展。

關鍵詞：高職高專；MATLAB仿真；自動控制

自動控制原理是高等工科院校自動化專業和電子信息類專業的一門重要基礎課程，其應用領域非常廣泛，幾乎遍及電類及非電類各個工程技術學科。學好這門課程，掌握自動控制的基本原理，學會自動控制系統的分析和設計方法，對于高等工科院校自動化專業和電子信息類專業學生來說是非常重要的。因此，高職高專自動控制原理教學應依據社會的發展，調整其教學方法，培養社會所需要的人才。

一、結合MATLAB授課，增強課堂教學的直觀性、生動性

在教學過程中，注重實行啟發式教學，加強學生在教學活動中的主體地位，教師在教學過程的設計、組織和指導上，充分調動學生的主動性，使學生處于積極主動的狀態，進行觀察、比較、分析等深層次思維。在學習連續時間LIT系統時域分析的時候，我們適當引入了MATLAB仿真，調動了學生學習的積極性。這樣結合計算機和MATLAB仿真，使學生對系統響應函數的影響有了更深刻的認識。教學過程中，常常要分析同一系統在不同參數情況下對同一信號源的不同響應過程，這就需要畫一些函數曲線，我們嘗試著將仿真軟件MATLAB引入到傳統的教學中來，將大量的曲線圖表清晰地展現在學生面前。MATLAB軟件集數值分析、矩陣運算、信號處理和繪制圖像顯示于一體，構成一個方便的、界面友好的用戶環境。利用MATLAB軟件來處理，不僅節省了大量的計算時間，而且有利于幫助學生加深對抽象理論的理解，提高了課堂效率，取得了比較滿意的教學效果。

二、重視實際應用，提高學生解決實際問題的能力

在教學過程中，教師要有意識地把自控與現實生活結合起來，以加強基礎訓練、注重能力培養為基準和原則。首先，在實驗性質方面，采取獨立設課，獨立考核，將實驗定性，從為課程服務改向為專業服務，大力提高實驗課程在學科專業中的重要地位。其次，在授課方面，多加強實際例子。比如：在控制系統的校正這一章節中，筆者結合汽車的定速巡航控制做例子。速度低一點，油門加一點，速度高上去當然就反過來。但是如果速度低一點，油門就加很多，速度更低，這樣速度不但不能穩定在要求的設定值上，還可能失控，這就是不穩定。通過生活中實際的例子，切實提高學生認識實際問題和解決實際問題的能力。

三、筆試與上機相結合的過程化考核方式的使用

考核是教學活動中十分重要的環節，通過考核可以檢驗學生的學習成果。傳統的自動控制原理課程的考試都采用期末筆試答卷的方式進行。然而以期末筆試的考核方式有兩點明顯的不足：第一，學習自控的最終目的是解決實際問題，而筆試只能考察理論知識掌握的水平，無法衡量知識的運用能力，單靠筆試的方式衡量學生實際水平本身就不準確。第二，一學期的學習，單靠最后一次期末考試考核學生的成績，導致平時相當數目的學生對學習投入不夠，以考前突擊的方式應對考試。過程化考核是一種新型的考核方式，它是在學習的過程中對學生進行多次的分階段，多種形式的測驗，得到最終的學習成績。這種考察方式不但較為客觀地衡量出學生對知識的掌握與運用水平，還通過多次的考核時時激勵學生，在學習的過程中始終懷著嚴謹的態度和飽滿的熱情，獲得最佳的學習效果。自動控制原理課程的過程化考核采用筆試與上機相結合的方式進行，筆試重點考察學生的理論知識的掌握水平，上機考核重點衡量學生的知識實際運用水平。這種多次的階段性考核措施保證了學生的學習熱情與投入程度，在實際使用中取得了很好的教學效果。

四、加強對學生觀察、動手和思想能力的培養，樹立嚴謹的科學態度

自控是以實踐為基礎，用數學手段分析歸納和處理問題的一門學科，實驗不僅能展示自控中的響應曲線變化過程，又可以培養學生觀察和動手能力，激發學生的興趣和積極探索的精神。實驗前，教師應介紹試件的特點及主要儀器和設備的作用，簡述實驗的目的和操作規程。實驗時，教師要教育學生仔細觀察，做好測量和記錄，啟發、引導學生注意曲線的特點及其之間的聯系，使學生對所觀察的事物有一個比較完整、清晰的認識，并隨時檢查學生的操作是否正確規范，這樣既培養了學生的觀察和實驗能力，又保證了實驗的成功率。比如：在做“二階系統時域分析”的實驗時，當阻尼比和自然振蕩角頻率分別變化時，系統的階躍響應曲線有什么變化，系統的超調量和調節時間分別是多少，要求學生作好詳細而準確的記錄，并要求學生根據自己在課堂上的討論所得到的結論和實驗所得到的結論相對照，看是否一致的。素質教育要在充分發揮教師的主導作用下，廣泛地讓學生主動參與，積極思考，要發揮學生的創造性思維能力。在教學過程中，應注意強調自控思想與研究方法的介紹，要有機地滲透激勵學生創新意識的相關內容，觸發學生的創新思維的靈感和意向。教學的目的不僅是傳授知識，更重要的是培養和提高學生的綜合能力，即研究問題和解決問題的方法。在考慮教法的同時，也要研究學法，做到既傳授知識，又培養學生的能力，為學生的主體性發展奠定基礎。

五、結 語

結合MATLAB語言所擁有的豐富的控制軟件包，為自動控制理論教學提供了全新的方法，它不僅大大縮短了對控制系統進行分析計算和設計的時間，而且直觀性強，使得課堂教學更加形象生動。以上改革措施在一定的范圍內進行了改革實驗，經對已畢業的各屆學生的抽樣調查，學生認為自己在自動控制的軟件與硬件設計的綜合應用能力得到了提高，并且能夠做到應用于實際。今后我們還將進一步深化實驗教學的改革，全面推進素質教育。

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