《自動控制原理》課程課堂教學改革探索

摘要：根據《自動控制原理》課程抽象的純理論性特點，結合課堂教學實踐，提出在課堂上將多媒體、MATLAB的軟件和板書等多種教學手段有機地融合起來進行現場教學。有助于加深學生對理論知識的認知和理解，提高學習興趣和自主學習的能力，從而有效地提高教學效果。

關鍵詞：《自動控制原理》；課堂教學改革；MATLAB

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）31-035-02

《自動控制原理》是電氣自動化專業一門重要的專業基礎課，同時也是電子信息、測試科學技術與儀器等專業的基礎理論課。該課程要求學生能夠熟練掌握自動控制系統的基本原理以及系統分析和設計的方法，課程內容抽象、理論性強、前后聯系緊密，且涉及大量的物理量及微分方程的求解計算，圖形繪制復雜，對學生而言是一門重要但卻較難學習的課程，學生在學習過程中很容易產生抵觸的心理，從而影響本課程的學習效果。作者立足于培養綜合性創新型人才的考慮，并結合課堂教學經驗，多年來一直致力于對本課程課堂教學改革的方法進行探索。實踐表明，通過這些課堂教學改革，豐富了課堂教學方法，大大提高了學生學習的積極性、主動性，培養了學生的思維能力，而且進一步加深了對本課程基本理論與基本方法的理解，為后續課程的學習奠定了堅實的基礎。

一、激發學生學習的積極性與學習興趣

興趣是學生積極主動學習的動力。課堂教學改革的主要目的就是要激發學生學習的積極性與學習興趣，從而提高課程的教學質量。因此，第一堂緒論課是至關重要的。教師可以充分發揮自己的學識和知識，旁征博引許多生動的實例，非常直觀地向學生講解什么是自動控制、自動控制的原理、《自動控制原理》這門課主要解決什么等等這些問題，從而激發學生學習與探求知識的欲望。一句話：“控制無處不在”！只要有人參與的活動如開關燈、從課桌上拿起書本、人騎自行車等等處處體現著控制的思想；日常生活中的控制實例可以列舉風扇的速度控制，洗衣機的水位和時間控制，冰箱、空調的溫度控制，交通信號燈控制等等；同時，石油、化工、冶金、機械、航空航天等工業領域都離不開自動控制技術。應用自動控制理論和技術，能夠使我們很多的夢想成為現實：人造地球衛星的發射成功與安全返回，導彈準確擊中目標，雷達系統準確跟蹤目標，人類登上月球，所有的這些實例，都毫不夸張地說明自動控制技術已經成為現代化社會不可或缺的組成部分。通過緒論課的學習使學生明白了課程學習的重要性，給學生指引了學習的方向，激發了學生學習的積極性與學習興趣。

二、多種教學手段相互融合

傳統的課堂教學方式都是采用板書，教師花費很大的精力在黑板上進行公式的推導以及圖形的繪制，這種單一的教學方式雖然能夠使學生的注意力集中，但是對于一些抽象的理論卻無法更好地呈現。從而導致課堂教學中信息量較少，教學深度略顯不足。多媒體教學課件的引入能夠根據學生的學習進度進行交互式的教學，圖文并茂，克服了教師課堂教學條件的局限性。因此，教師應該擺正多媒體課件的位置，不能過分依賴于多媒體，它僅僅是課堂教學的一種輔助手段?！蹲詣涌刂圃怼氛n程的公式推導和證明比較多，不易于在多媒體上一次呈現出來，必須在黑板上現場演示。多年的課堂教學實踐表明，將板書和多媒體兩種教學手段結合起來，恰當運用才能更好地激發學生學習的興趣并提高課堂效率。

三、MATLAB軟件應用引入課堂教學

在《自動控制原理》課程的學習過程中，需要進行大量的數學計算及特征曲線的繪制，如動態響應曲線、根軌跡、奈奎斯特曲線、對數頻率特性曲線等。常用的多媒體軟件如ppt無法獲取這些圖形并對相應的特征數據進行處理計算。因此需要尋找一種簡潔易行、方便直觀的新型工具來彌補這種不足。MATLAB軟件正是適應這種需求的一種軟件，它集科學計算、圖形可視化、編程及仿真于一體，是一種使用非常方便的交互式軟件。將MATLAB軟件引入課堂輔助教學中，在課堂上將MATLAB的軟件編程、Notebook功能和Simulink仿真功能與PowerPoint課件有機地融合起來進行現場教學。該方法不僅圖文并茂、動靜結合，而且可以讓學生看到實時的科學計算結果，從而有效地激發學生的學習興趣，加深學生對抽象理論知識的理解和彌補實驗環節的不足。

四、設置適當的教學示例

根據課程每一部分的特點，設置適當的教學示例，有助于加深學生對理論知識的認知和理解，提高學習興趣和動力，培養學生的工程應用意識，提高學生的自主學習能力。其中要解決的關鍵問題是：一定要注意引入的技巧，即適當運用，且不可過多而干擾課堂教學的主要目的，應讓學生在掌握了相應控制原理后，針對性地運用MATLAB軟件，加深對所學知識的理解，掌握運用MATLAB進行系統分析和設計的方法。

五、以“學”為主，以“教”為輔

課堂教學是一門藝術，在傳統的觀念中只注重了教師“教”的作用，卻往往忽視了學生作為主體“學”的重要性。教師如果在課堂上一味地按照授課進度滔滔不絕地講課，全然忽視學生的學習動態，對于學生來說，課講得再好也是枉然，學生只是被動地接受知識，到底理解到什么程度教師全然不知，這種授課模式是必須要摒棄的。課堂教學改革的根本就是要轉變教師和學生的思想，以學生“學”為主，以教師“教”為輔，充分發揮學生的積極性和主動性。在《自動控制原理》課程的課堂改革實踐過程中，每講到新的一章內容，教師先給出本章的重點、難點及其要解決的問題。在講完新的知識點后，設置合適的問題讓學生思考，或者作為課后討論。適當的時候，也可以讓學生爬爬黑板，加深學生對知識的理解，對應于出現的問題進行現場解答。同時，我們在授課過程中共設置三次習題課，在習題課中先復習、總結已經學過的知識，對應于學生在作業中出現的具有代表性的問題重點解答，最后留出一節課的時間作為討論課。在討論課中，學生的表現異?；钴S，經常會就一個知識點展開激烈討論：例如，“不穩定的系統穩態誤差一定為無窮大，反之穩態誤差為無窮大的系統一定不穩定”這個觀點對不對？有的學生甚至能夠通過MATLAB軟件做演示支持自己的觀點：例如，作業題中出現一個四階的線性離散系統，運用雙線性變換判斷系統的穩定性。由于階次高，同學們在經過雙線性變換后所得到的方程式答案不一，有同學堅持自己的答案正確，并現場演示，在MATLAB環境下一條指令就得到所得的結果。

六、資源共享，拓寬師生聯系

經過本課題組多年的努力，《自動控制原理》課程已經建設成為省級精品課程，通過精品課程網站，實現了資源共享。學生們可以在網絡資源區域下載教師的課件、課堂授課視頻、網上自測、同步訓練、考研輔導等資源作為預習、復習的資料。同時，在學校提供的網絡教學平臺上，構建并完善了《自動控制原理》網上教學平臺，教學平臺中的各項資源也實現了共享。由于《自動控制原理》課程理論性強，課程內容多而抽象，使得學生在課堂的學習過程中無法消化，容易產生疑問。這些疑問在課后得不到教師的及時解答，久而久之，問題堆積越多，學生越容易產生抵觸厭學心理。《自動控制原理》網絡平臺很好地解決了這個問題，在平臺中開設了課程討論功能區，就教師在課堂上提出的思考題，學生們可以在線交流，同時教師也可以加入進來，引導和啟發學生思考。在網絡服務功能區中，還設立了網上提交作業、網上批閱作業、網上答疑等模塊。該網絡平臺不受時間和空間的限制，也能使學生以較少的課外學習時間獲得較好的學習效果，從而提高了學生的學習效率。

新形勢下《自動控制原理》課程課堂教學改革勢在必行。特別是將多媒體和MATLAB軟件引入到課堂教學后，采用先進的教學方法與傳統的教學方法融合起來進行現場教學，將抽象的純理論性的授課內容形象直觀地演示出來，從而有效地激發了學生學習的興趣，活躍了課堂氣氛，提高了課堂授課質量。

參考文獻：

[1]張士錢，溫發林，陳粱潔.自動控制原理課程教學研究[J].中國電力教育，2012，（18）.

[2]肖萍萍，李曉光.“自動控制原理”課程教學改革[J].電氣電子教學學報，2012，34（4）.

[3]結碩，韓光勝.Matlab在自動控制原理實驗中的應用[J].實驗技術與管理，2012，29（2）.

[4]梁淑芬.“自動控制原理”課程教學改革與實踐[J].電氣電子教學學報，2009，（12）.