控制系統仿真課程教學改革

彭滔 張蓮

【摘要】本文分析了控制系統仿真課程教學過程中存在的問題，從教學模式、實踐教學和課程考核方面提出了教學改革方案。

【關鍵詞】控制系統仿真 ?教學改革 ?教學質量

【基金項目】重慶理工大學博士科研啟動基金（0107130955），重慶理工大學自動化專業建設提升計劃項目。

【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2015）08-0238-02

控制系統仿真是自動化專業的一門實踐性很強專業選修課，該課程是利用MATLAB（含SIMULINK，下面統一稱為MATLAB）軟件實現對控制系統的分析與設計，促進學生理解控制理論和方法、提高學生的動手能力[1]。本文針對教學中存在的問題，提出了教學改革措施，充分調動學生的積極性，達到提高教學質量的目的。

一、教學中存在的問題

本課程是利用MATLAB軟件講解自動控制原理等選修課程中的控制原理與方法的仿真實現，讓學生掌握計算機輔助分析與設計手段，提高綜合分析與及解決問題的工程能力。經過我們的分析，現行教學中主要存在如下三個方面的問題[2]。

1.教學模式對教學效果的影響

從上面闡述可知，該課程直接任務調用MATLAB軟件對控制系統建模、仿真和結果分析。該過程的關鍵是“練”而不是“聽”，而當前教學過程在受教學管理、傳統教學模式和教學條件的影響和限制，主要采用在教室的講授型教學方式，這與通常的理論課程并無區別，讓“練”受到了很大的限制。

2.教學內容對教學效果的影響

該課程中的控制原理和算法等理論內容都在其他控制原理課程中教授的，且某些學校還單獨開設有MATLAB課程，這讓學生有“重溫知識”的感覺，但又有內容很飄、找不到根基的感覺。這讓學生在心理上和態度上產生了懈怠的情緒，給教學效果造成消極的影響。

3.課程屬性對教學效果的影響

我們調查了多所高校的人才培養方案，本課程通常設定為專業選修課。當前的教學中，多數同學已經形成選修課沒有必修課重要，選修課比較容易通過等心理景象，甚至有些同學認為選修課是湊學分的。這使得除真正感興趣的同學外，多數同學存在一種混學分的心態。

綜上分析，我們將針對如上三個方面對控制系統仿真課程進行教學改革，以調動學生的學習積極性，提高教學質量。

二、控制系統仿真教學改革措施

1.教學模式多樣性

本課程的教學內容既有控制原理和算法的理論部分，也有軟件實現部分。為了避免上機實踐滯后課堂理論講解，將授課地點安排在機房，學生隨老師邊講解邊上機練習，同時教師也能通過計算機的現場演練，讓課堂內容生動起來。如果對仿真時間長或者涉及步驟多的仿真實例，可以通過提前準備好動畫、視頻等方式給學生演示，這種方式更為直觀、生動和及時，便于學生理解課程知識[3]。

2.加重實踐教學

在教學過程中，分階段的布置一些具有實際工程背景的建模、求解、分析與綜合等不同類型的題目，引導學生進行系統分析、編程調試、結果分析等綜合訓練，加深學生對控制系統各影響因素的理解和提高動手操作能力，從中讓學生獨立、規范、科學地完成設計。

同時將學生以2 ～ 3 人為一組，一組完成一個題目，這樣可以抑制學生的依賴思想，減少相互抄襲的現象，逐步提高學生獨立發現問題、提出問題、分析問題、解決問題和查閱資料的能力，最終使學生學會應用MATLAB軟件分析實際的工程問題[4]。

3.優化考核與評價方式

為了讓學生更好地理解控制原理和算法、掌握MATLAB軟件的語法和操作，我們提出“課程設計+面試”的考核方式。教師可根據學校的條件、行業背景、學生質量等因素設置幾個大題目或者讓學生自己選定一些實際控制系統，重點考察學生利用MATLAB實現對控制系統的多種表達、表達的快速轉換、系統各指標分析或設定性能指標進行系統的綜合設計。學生需要對其設計思想、原理分析、MATLAB語言實現等進行口頭答辯，這樣才能真正的檢驗學生對知識的掌握程度。

最終綜合題目的難易程度、完成情況、答辯情況和平時的出勤、作業情況，得出總成績。這種考核方式比考試更加靈活，也更準確的反映出學生的真實水平，對學生的學習積極性、學習主動性有極大的促進作用，也能形成良好的學習風氣、改善學習成績[5]。

三、結束語

控制系統仿真是自動化專業的一門非常重要的專業選修課，為了激發學生的學習興趣，提高學生的專業能力，達到學以致用的目的，克服以往學生動手能力差、實踐經驗缺乏等問題。我們針對當前教學中出現的問題，從教學模式、實踐教學和課程考核三個方面提出了教學改革，讓學生能夠更好地學習、掌握和應用控制系統仿真知識。

參考文獻：

[1]王力.“控制系統仿真技術”教學研究[J].中國電力教育，2013， 28： 88-89.

[2]施彥，翁貽方，韓力群.《控制系統計算機仿真》課程教學改革與實踐[J].中國電力教育，2008， 112： 74-75.

[3]張新豐，陳慧，李琪.“控制系統仿真與設計” 課程建設[J]. 電氣電子教學學報，2013，35（6）： 10-12.

[4]毛海杰，李煒，劉微容，魯春燕. “控制系統計算機仿真”課程教學探討[J] .實驗室研究與探索（增刊），2005，24： 147-149.

[5]邢廣成，田巍，趙慶.“控制系統 CAD 及仿真”課程教學改革探討[J] .創新教育，2012，23： 180.