獨立學(xué)院“自動控制原理”教學(xué)探討

摘要：圍繞獨立學(xué)院培養(yǎng)目標，結(jié)合電氣自動化專業(yè)特點，針對學(xué)生在“自動控制原理”教學(xué)中所呈現(xiàn)的共性問題，應(yīng)用結(jié)構(gòu)主義教學(xué)方法和范例教學(xué)方法，充分發(fā)揮教師在教學(xué)中的引導(dǎo)作用、MATLAB和網(wǎng)絡(luò)在教學(xué)中的支持作用，在教學(xué)形式和內(nèi)容安排上進行了探討。通過近幾年的教學(xué)實踐，學(xué)生在學(xué)習(xí)能力和專業(yè)技能方面都有了長足進步。

關(guān)鍵詞：自動控制原理；獨立學(xué)院；范例教學(xué)；結(jié)構(gòu)主義教學(xué)

作者簡介：周戰(zhàn)馨（1970-），女，吉林省吉林市人，常州大學(xué)信息學(xué)院，副教授；張繼（1981-），男，江蘇常州人，常州大學(xué)信息學(xué)院，講師。（江蘇 常州 213016）

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）19-0113-02

在多年的教學(xué)實踐中，我們發(fā)現(xiàn)獨立學(xué)院電氣自動化專業(yè)的學(xué)生來源復(fù)雜，學(xué)習(xí)能力參差不齊，學(xué)習(xí)目標各種各樣，這些都給“自動控制原理”教學(xué)帶來很大困難。同時，進入21世紀以來，科學(xué)技術(shù)在不斷加速中發(fā)展，尤其在電子、電氣和材料等領(lǐng)域，新材料和新技術(shù)層出不窮。但是目前高等院校開設(shè)的“自動控制原理”作為一門專業(yè)基礎(chǔ)理論課，內(nèi)容比較抽象，更多強調(diào)培養(yǎng)學(xué)生動手解算能力，與實際應(yīng)用有些脫節(jié)。

為了達到獨立學(xué)院培養(yǎng)目標，通過系統(tǒng)分析實際教學(xué)情況，查閱并參考近現(xiàn)代教學(xué)理論[1]和各個學(xué)校開展的教學(xué)改革，[2，3]在實際教學(xué)實踐中進行了有益探討。

一、問題分析

第一，獨立學(xué)院電氣自動化專業(yè)生源復(fù)雜，學(xué)習(xí)能力偏差和學(xué)習(xí)目標不明確。由于筆者所在常州大學(xué)地處江蘇省，經(jīng)濟發(fā)展在國內(nèi)處于前列，尤其在電子、電氣和能源新材料等方面。地方經(jīng)濟逐步轉(zhuǎn)向科技型，對應(yīng)用人才需求旺盛。因此從政府、企業(yè)到普通群眾無不認識到掌握技術(shù)、具有技能的重要性。隨著國家對高等教育改革的進一步推進，給更多的青年人帶來機會，面對高就業(yè)率，電氣自動化專業(yè)得到了更廣泛的關(guān)注。這樣就形成了學(xué)生中既有理科背景的，還有少部分文科背景的；既有高考偶然因素失利的，也有勉強達到錄取分數(shù)線的；既有喜愛電氣自動化專業(yè)的，更有不少是為了就業(yè)和父母期望而來的。在教學(xué)中明確體現(xiàn)了不同生源學(xué)生的學(xué)習(xí)能力差別。前兩年的大學(xué)學(xué)習(xí)過程，只能基本上幫助大部分人適應(yīng)大學(xué)教學(xué)節(jié)奏，在學(xué)習(xí)方法和學(xué)習(xí)效率方面基本沒有改進。反而不斷增加了他們的學(xué)業(yè)壓力，引發(fā)一部分人消極情緒，對自身的改進沒有了信心。第三年進入專業(yè)課學(xué)習(xí)，少部分對知識掌握好的學(xué)生，由于外界不斷對他們的肯定，學(xué)習(xí)積極性得到提高，主動與老師互動；大部分學(xué)生對專業(yè)知識剛接觸，對于抽象的理論知識不知道有何用處，對自身能力的潛力認識不夠，滿足于考試通過，拿到學(xué)分。

第二，獨立學(xué)院培養(yǎng)目標不斷變化，受母體高校影響大。自獨立學(xué)院開設(shè)之初，其培養(yǎng)目標隨著社會經(jīng)濟技術(shù)的發(fā)展和人們對其在高等教育中作用認識的加深，在不斷發(fā)展變化。從最初的對主流學(xué)校的有益補充，發(fā)展到主要培養(yǎng)技能型和技術(shù)型人才；在師資和教學(xué)設(shè)施建設(shè)上，基本都是參照所母體學(xué)校進行。為了保證教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)進度，很多師資都是從母體學(xué)校借調(diào)。所以保證了對人才的培養(yǎng)質(zhì)量，滿足了學(xué)生和家長對學(xué)校的期望，卻加重了任課教師的教學(xué)強度。任課教師要面向不同基礎(chǔ)，不同理解能力和學(xué)習(xí)能力的學(xué)生。

第三，由于我國近些年經(jīng)濟持續(xù)高速發(fā)展，對技術(shù)人才需求隨之增長。更多的企業(yè)為了自身的可持續(xù)發(fā)展，引進先進技術(shù)設(shè)備；越來越多的技術(shù)型小企業(yè)獲得發(fā)展空間；社會上不斷涌現(xiàn)新專業(yè)方向、新技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域。高中畢業(yè)生不能夠通過短時培訓(xùn)勝任崗位；普通高等學(xué)校的畢業(yè)生缺少實際動手能力，對工作崗位待遇期望值高。獨立學(xué)院通過十年多的不斷完善，已逐步注重市場調(diào)研，充分結(jié)合母體學(xué)校的專業(yè)特長，加強學(xué)生的應(yīng)用能力的培訓(xùn)，但是目前仍不能滿足社會需求。

二、實踐探討

面對以上實際情況，從掌握基本知識和應(yīng)用角度出發(fā)，在以下三方面做了教學(xué)改進。

1.實施“缺漏”教學(xué)，讓學(xué)生掌握最基本的概念和原理

心理學(xué)家M·瓦根金提出的范例教學(xué)非常適用于獨立學(xué)院“自動控制原理”的教學(xué)。他強調(diào)讓學(xué)生掌握課程中最基礎(chǔ)、最本質(zhì)的因素。因此根據(jù)電氣自動化學(xué)生的學(xué)習(xí)背景，我們精選出最典型、最有代表性的概念和原理作為授課重點，并增加相應(yīng)的授課學(xué)時。對于負反饋系統(tǒng)的理解，增加實際系統(tǒng)分析，對同一個電機速度控制系統(tǒng)在不同情況下作用進行分析。首先進行定性分析，然后再進行定量分析；對于控制系統(tǒng)穩(wěn)定性，打破章節(jié)限制，集中講解其重要性和分析手段；對于控制系統(tǒng)設(shè)計部分，側(cè)重于講解思路，只把PID控制器作為重要知識點。

實踐證明，學(xué)生認為學(xué)習(xí)節(jié)奏比較適中，對概念的理解比較清晰，減少了為了達到教學(xué)進度使得部分學(xué)生跟不上的現(xiàn)象；教師對設(shè)計部分內(nèi)容降低要求，比較符合獨立學(xué)院電氣自動化專業(yè)學(xué)生的實際學(xué)習(xí)背景，減弱了母體高校教學(xué)要求的影響。

2.應(yīng)用“結(jié)構(gòu)主義”教學(xué)方法

作為三大教學(xué)論之一，結(jié)構(gòu)主義教學(xué)論強調(diào)心理學(xué)與教育學(xué)的緊密結(jié)合。要學(xué)習(xí)和掌握學(xué)科的基本結(jié)構(gòu)；要組織螺旋式課程；要廣泛使用發(fā)現(xiàn)方法。將原發(fā)現(xiàn)過程再編制，應(yīng)用于教學(xué)中學(xué)生學(xué)習(xí)過程。發(fā)展學(xué)生的歸納、推理等思維能力。目的是讓學(xué)生形成遷移能力，這種理論特別適用于“自動控制原理”的教學(xué)。以電機速度控制系統(tǒng)為重點，設(shè)置多種工作狀態(tài)。首先演示控制系統(tǒng)工作狀態(tài)，讓學(xué)生通過測試設(shè)備發(fā)現(xiàn)問題，引導(dǎo)學(xué)生分析可能的原因，提供相應(yīng)的理論分析方法，共同分析現(xiàn)象所體現(xiàn)的控制系統(tǒng)原理。因此提高了學(xué)生參與的積極性，也增強了他們自身理解問題和解決問題的自信心。由于對電機速度控制系統(tǒng)的分析對控制系統(tǒng)三個指標——穩(wěn)定性、快速性和準確性完全覆蓋，使學(xué)生對控制系統(tǒng)原理的基本結(jié)構(gòu)有清晰的理解。許多學(xué)生不再和教師探討“自動控制原理”課程對以后工作有什么作用，與自身生活有什么聯(lián)系，傳遞函數(shù)表示什么，畫根軌跡作用是什么等等。對學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)，使學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力加強，能夠縮短適應(yīng)工作崗位的進程。

3.提高MATLAB和網(wǎng)絡(luò)的使用率

MATLAB是控制系統(tǒng)分析設(shè)計的一個平臺。[4]對于喜愛虛擬世界的年輕人而言，許多實際控制系統(tǒng)的理解難度比較大，但在虛擬世界，可以出錯，可以隨時修改，同時不受元件成本、安裝要求的限制。教師在教學(xué)過程中，利用MATLAB即時演示控制系統(tǒng)工作現(xiàn)象。在入門階段，教師充分考慮到學(xué)生英語基礎(chǔ)低面導(dǎo)致獨立閱讀幫助文件進展慢的情況，專門安排時間引領(lǐng)學(xué)生掌握基本仿真命令。

由于智能手機的普遍使用，幾乎本專業(yè)所有學(xué)生都能隨時查詢信息。通過引導(dǎo)學(xué)生查詢與“自動控制原理”課程相關(guān)內(nèi)容，使學(xué)生學(xué)會正確搜索學(xué)術(shù)信息，對信息的使用要先進行基本判斷。如對于利用SIMULINK進行仿真驗證，許多學(xué)生直接使用網(wǎng)絡(luò)上提供的模型。但在仿真時經(jīng)常出錯。此時教師幫助學(xué)生分析出錯原因，通常是在學(xué)生提出三個修改后仍不成功的情況下。由此鼓勵了一部分動手能力強學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

三、總結(jié)與展望

通過采用新的教學(xué)理念，緊密結(jié)合懷德獨立學(xué)院電氣自動化專業(yè)“自動控制原理”實際教學(xué)情況，實施了淡化理論知識推導(dǎo)，注重理論知識框架的掌握；減少對計算的要求，提高對應(yīng)用軟件的運用能力；降低對控制系統(tǒng)設(shè)計的學(xué)習(xí)要求，加強典型實際系統(tǒng)分析能力和對基本概念的理解。

分析當前教學(xué)效果，可以得出學(xué)生的自信心得到提高，教師的教學(xué)能力得到提升，擺脫了以前學(xué)生面對理論知識學(xué)習(xí)沒興趣、沒信心，教師面對學(xué)生只能放慢教節(jié)奏，全面降低教學(xué)要求，課堂很少互動的被動局面。

當然，要使“自動控制原理”課程的教學(xué)效果進一步提高，還需要對教師的應(yīng)用能力進行培訓(xùn)，提供機會讓他們走出學(xué)校到企業(yè)去，了解技術(shù)應(yīng)用新動向、新需求。學(xué)生更需要走出學(xué)校，提高對本門課程在實際系統(tǒng)中重要性的認識。這些均是我們以后需要做的工作，希望電氣自動化專業(yè)的畢業(yè)生能很好地符合社會需求，更快地適應(yīng)崗位。

參考文獻：

[1]巨瑛梅，劉旭東.當代國外教學(xué)理論[M].北京：教育科學(xué)出版社，2004：21-163.

[2]謝志剛，齊曉慧，王永川.自動控制原理教學(xué)中的方法論探討[J].中國教育技術(shù)裝備，2009，（12）：31-32.

[3]宮二玲，謝紅衛(wèi)，張紀陽.融入實踐環(huán)節(jié)，提高學(xué)習(xí)興趣——《自

動控制原理》大類基礎(chǔ)課的教學(xué)體驗[J].高等教育研究學(xué)報，2010，（2）：70-80.

[4]周磊，宋麗蓉.Matlab 在自動控制原理”課程教學(xué)中的應(yīng)用[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2010，（13）：57-59.

（責任編輯：劉輝）