《自動控制原理》課程差別化教學模式研究

孫少杰 裴玖玲

（塔里木大學 機械電氣化工程學院，新疆 阿拉爾 843300）

《自動控制原理》課程差別化教學模式研究

孫少杰 裴玖玲

（塔里木大學 機械電氣化工程學院，新疆 阿拉爾 843300）

隨著新疆地區農業現代化發展的發展需要，圍繞塔里木大學的“環塔里木生物多樣性和文化多元性”的特色發展宗旨，根據各專業的培養目標和應用領域，對《自動控制原理》課程進行了教學探索。結合不同專業、民族班級的專業背景、課程銜接和學生學習興趣，提出對本科階段的《自動控制原理》教學進行研究和系統化設計，詳細論述了差別化教學模式在該課程中的應用，為該課程的教學改革與實踐提供了一種新思路。

自動控制原理；差別化教學；教學模式

《自動控制原理》是工程類學生的重要專業基礎課，也是一門理論性和工程實踐性均較強的課程，其應用范圍已經滲透到各個領域，在整個專業課程體系中占據著非常重要地位［1］。如今，隨著新疆經濟的迅速發展，各領域對工程控制技術人員的需求缺口很大，對人才的素質要求也越來越高。塔里木大學作為南疆唯一一所綜合性大學，必須順應潮流，培養市場需求的應用型工程技術人才，那就要求學校根據不同專業培養目標和應用領域不斷革新教學內容，制定出符合市場經濟要求的教學計劃［2］。塔里木大學自動化學科組結合實際教學情況，對本科階段的《自動控制原理》教學進行研究和系統化設計，從教學大綱、講授內容、實驗環節等方面對差別化教學模式展開了探討。

1 課程內容和現狀

《自動控制原理》是主要研究經典自動控制理論共同規律的技術學科，主要包括系統建模、時域分析、頻域分析和系統綜合四部分。系統建模部分主要介紹系統數學模型的建立和簡化等知識，包括微分方程模型、傳遞函數模型、框圖等；時域分析部分主要介紹根據系統的微分方程，以拉氏變換為工具，直接解出控制系統的時間響應，再根據響應的表達式以及過程曲線來分析系統性能，如穩定性、快速性、準確性等，并找出系統結構、參數和這些性能之間的關系。

在塔里木大學，農業電氣化、自動化、農業機械和機電一體化專業等都將《自動控制原理》課程作為本科生的專業基礎必修課。在傳統的教學模式中，不僅所有專業均采用相同的教學大綱和教材，而且民族班級也和漢族班級使用相同的教學大綱和教材，教學進度統一，進行統一的考試命題。隨著教學對象的擴展和專業口徑的不斷加寬，各專業對自動控制原理知識的需求不同，民族班和漢族班的教學也存在很大差別，如果再采取傳統教學模式，將跟不上社會對自動控制人才的需求步伐。所以，《自動控制原理》課程必須打破專業界限，充分考慮不同專業學生的專業背景、課程銜接和學習興趣，以及民族班級漢語基礎薄弱、理解能力差等情況，進行差別化教學的相關研究。

2 差別化教學模式的運用

對《自動控制原理》課程的差別化教學模式進行探索和實踐時，急需要考慮課程知識的系統性，又必須兼顧內容安排的科學性和授課效果的高效性。結合多年教學工作經驗和與同行的交流體會，筆者認為《自動控制原理》教學改革可從三個方面著手。

2.1 教學大綱的差別化

教學大綱是高校所開設課程的綱領性文件，也是任課老師執行教學活動的依據。根據新疆社會經濟的發展，考慮市場對各種控制工程人才的需求，應結合不同專業、民族班級與漢族班級的需要，制定出能和本專業培養目標相結合的差別化教學大綱。依據各專業側重點不同。

要從對控制系統的三個基本要求（穩定性、準確性和快速性）出發，把這三個要求一直貫穿于《自動控制原理》的教學中。教學重點圍繞傳遞函數展開，通過學習，必須掌握通過傳遞函數來分析、設計控制系統，根據各典型環節的串聯、并聯分析其時域、頻域、穩定性、靈敏性、誤差等性能，還應掌握控制系統的串聯、并聯校正，進行控制系統的工程設計以及線性離散性控制系統的知識。針對本課程內容多，技術發展快，實踐性強等特點，教學方法應采取探討式和啟發式，盡量引入工程實踐實例，教學過程以課堂采用多媒體展開教學，這樣可以把MATLAB仿真引入到教學中來［3］。

2.2 教學內容的差別化

對于農業機械和機電一體化專業的學生，結合前修課程和往屆畢業生從工作中反饋的重要信息，我們以機床架臺的自動控制系統為例，講解自動控制系統的任務、組成、控制方式的分類等自動控制的一般概念；還以工、農業生產中常見的電機調速控制系統為例， 通過建立它的微分方程、傳遞函數、結構框圖、信號流圖這幾種不同的數學模型來建立各模型的聯系；并以電機調速系統為例，對系統進行分析和校正等。總之，盡量使學生在實際生活中感受到控制理論的魅力。

2.3 實驗環節差別化

實踐是理論聯系實際的橋梁，是將將知識轉化為能力的重要步驟，實驗教學也要結合專業背景，體現出實驗內容的差別化。對于農業電氣化、自動化等強電類專業，除了做實驗臺上能實現的驗證性實驗外，還通過開設電力電子綜合實驗的形式，把《自動控制原理》、《電力拖動》和《電力電子技術》的實驗實踐整合，保持專業課實驗內容的連貫性［4］。另外，可以將MATLAB軟件引入到實驗教學中。

3 結語

在《自動控制原理》教學中，教學內容、教學手段、實驗教學等仍受到各種客觀因素的制約，需要不斷研究和實踐，建立科學、可行的教學模式。結合所在學校情況，對《自動控制原理》差別化教學模式進行了實驗和初步推廣。實踐表明，新的教學模式行之有效，效果明顯。但是，在與專業課程體系互相結合方面亟待解決的問題還有很多，需要廣大教師不斷總結研究。

［1］方曉柯，王建輝.《自動控制原理》教學改革的探索與實踐［J］.科學決策2008（11）：101-102.

［2］胡明.美國幾項教學改革措施的啟示［J］.江蘇教育學院學報（自然科學版）2011.06：4-7.

TP13-4；G642

A

1003-5168（2015）11-277-01

孫少杰（1980-），男，漢族，塔里木大學機械電氣化工程學院，講師，碩士，主要研究方向：電力電子技術、電力拖動和自動控制。

此文為塔里木大學高等教育研究項目成果，項目編號TDGJ1414。