高職《自動控制原理與應用》課程教學改革初探

【摘要】《自動控制原理與應用》是高職高專電氣及自動化類專業的一門專業基礎課。此課程內容豐富，理論性強，存在教師難教，學生難學的問題。本文在該課程教學內容和方法等方面進行了改革和實踐，取得了較好的教學效果。

【關鍵詞】自動控制 ?教學 ?改革 ?教學方法

【中圖分類號】G71 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2015）05-0215-01

1.引論

《自動控制原理與應用》是高職高專電氣及自動化類專業學生開設的專業基礎課，是理論性、實踐性和綜合性較強的一門課程。學好該課程，有助于培養學生具備系統的觀點和思想，提高分析問題和解決問題的能力。

該課程在教學中存在以下問題：涉及的知識面廣;專業理論性強;實踐性應用性強。針對上述問題，文章就筆者所在的湖北水院的實際情況，對該課程的內容和教學方法進行了改革嘗試。

2.改革嘗試

《自動控制原理與應用》課程內容包括自動控制系統概述、系統的時域頻域分析、系統校正、典型自動控制系統分析等內容，信息量非常大。如何在有限的課時要求下，選擇適當的教學內容是課程教學改革的首要問題。筆者選取的內容都是循著基本概念-系統建模-系統分析-系統設計這樣一條線來安排的。

（1）詳細講解自動控制系統的基本概念，包括開環控制、閉環控制的特點，自動控制系統的基本組成，自動控制系統的分類和性能指標要重點講，慢慢講，講清楚，這部分內容對學生學習興趣的培養、對課程基本概念的建立、對后續內容的理解都是起著極其重要和關鍵的作用。

（2）弱化拉普拉斯變換的數學計算。自動控制系統數學模型的建立是進行系統性能分析的基礎，在經典控制理論中，自動控制系統的數學模型是建立在傳遞函數基礎之上的，而傳遞函數的概念又是建立在 拉普拉斯變換的基礎上的，拉普拉斯變換需要一定的數學基礎，學生學起來難度較大，講授過程中弱化計算，重點教學生理解拉氏變化的意義，熟記幾個常用函數的拉氏變化即可，主要依靠復阻抗的概念來求取傳遞函數，大大降低了求取傳遞函數的難度。而框圖的變換主要教授串并聯規則、反饋連接變化規則，框圖的簡化則把重點放在梅森公式特例的應用上。以上的處理既抓住了本章的重點，又降低了學生學習掌握的難度，在實際教學中收到了很好的效果。

（3）在建立系統數學模型的基礎上，就可以對自動控制系統進行分析和校正。經典控制理論的時域、頻域分析法高職學生理解起來非常困難，最后分析校正的結果也不直觀，在實際教學過程中另辟蹊徑，利用MATLAB的simulink仿真軟件學生自己上機建立系統模型進行系統仿真得到仿真輸出響應圖，從圖中得到系統的超調量、調整時間、振蕩次數等性能指標，從而判斷系統性能的好壞并學會分析各因素如何影響系統的性能，進而初步具備選擇不同校正裝置并設置合適參數以使系統滿足指標要求的能力。這種虛擬仿真信息化教學過程簡單直觀方便準確，激發學生學習的興趣，更輕松得理解掌握課程的這部分核心內容。

（4）最后在前面自動控制理論的基礎上，通過對典型自動控制系統的分析，包括溫度控制系統、水位控制系統、調速系統、位置隨動系統以及水電站發電廠液壓系統等，教會學生掌握分析實際系統的思路和步驟，培養學生分析解決具體問題的能力。筆者所在湖北水院采用TSCG-Ⅱ型實驗臺開展了溫度源溫度PID控制試驗和電機轉速PID控制試驗，通過觀察測量顯示窗測量值的變化過程來理解控制參數P、I、D對溫度、轉速的調節作用。為學生以后就業崗位所必須具備的基本能力打下了堅實的基礎。

3.結束語

本著教學與職業崗位工作能力要求接軌的原則進行《自動控制原理與應用》課程教學改革，精選和優化理論教學內容，采用虛擬仿真與實際操作相結合的信息化教學模式，達到了良好的教學效果。下一步推進實現“教、學、做”一體化的課程教學模式和開發更多符合相關職業崗位和職業能力的實驗實訓項目是進一步深化課程改革的方向。

參考文獻：

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[2]丁莉芬，鄭安平，安小宇，姜素霞.“自動控制原理”課程教學改革與實踐[J].中國電力教育，2012（13），68-69.

[3]王彬.自控原理的實踐教學研究與改革[J].科技風，2013，224.

作者簡介：

王菲（1977.09-），女，湖北武漢人，畢業于江蘇科技大學，碩士，副教授，主要從事電氣自動化、電子信息技術教育。