自動控制原理實驗教學改革研究與探討

文/李霞 李靜 姜文娟

一、引言

當前時代，自動控制技術在社會各領域均獲得了廣泛應用。在高等院校中，自動控制原理課程是自動化及相關理工科專業的重要基礎課，在學生形成自動控制的基本概念、掌握控制系統分析與設計的基本方法、培養學生獨立思考能力等方面具有重要作用[1，2]。本文在對自動控制原理實驗教學所面對的新問題進行研究的基礎上，對該教學改革的方向與方式進行研究，望與大家共同探討。

二、自動控制原理課程實驗教學方式與問題分析

由于自動控制原理課程具有內容邏輯性、抽象性較強等特點，僅以講授形式教學，學生對知識的接受和理解較為困難。因此多以實驗教學作為理論授課的輔助手段，使理論聯系實際，在深化學生對知識理解的同時增強其獨立思考能力。而隨著時代的變遷，自動控制原理實驗教學也面臨著新的機遇與挑戰。

1.實驗資源與實驗需求的矛盾

近年來隨著高等院校的擴招，高校的新生數量逐年增加。實驗需求的增大帶來實驗室管理困難、設備損耗加大等問題，也對實驗設備與場地的分配提出了挑戰。由于高等院校中自動控制原理實驗教學課程的授課時間與順序往往相近，極易造成實驗排課擁堵和學生動手機會較少等問題，對實驗室本身的運作及教學的授課效果有不利影響。

2.實驗目標對實驗方式的影響

當前大多高校的教育目標已由“精英教育”轉向“大眾化教育”，不再僅強調理論深度，而轉為重視對知識的理解、掌握與實際應用能力[3]。大多高校本科生的自動控制原理課程教學也由更重視邏輯推導、強調理論知識深度轉而逐漸增加對培養學生創新與獨立思考能力的重視。教學目標的變化也對實驗教學的方式提出了新的要求。目前各高校的自動控制原理實驗教學多以在電子模擬實驗箱、示波器等設備上進行的驗證性模擬實驗為主，存在著實驗方式較為單一、創新性與思考性不足等問題，將日漸難以滿足教學的需要。

3.科技發展為實驗教學改革提供了新的可能

隨著互聯網技術的進步和計算機軟硬件的發展，高等教育的教學方式也日趨多樣化，從而產生了以在線開放式教育為理念的慕課、更注重和強調學生主觀能動性的微課、以視頻教學先行的翻轉課堂等種種教學理念與方法的改革[4，5]。信息傳播手段與研究工具的進步為自動控制原理實驗教學方式的改革提供了新的思路，也為課程實驗教學改革提供了新的可能。

社會環境的發展與變化帶來了新的問題與挑戰，也提供了新的手段與機遇。對于高校中自動控制原理課程實驗教學的改革勢在必行。

三、自動控制原理實驗教學改革思路探討

高等教育的改革是時代發展的要求。對自動控制原理實驗教學的改革，本文僅提出如下幾點主要思路。

1.實驗教學理念的發展

近年來高校教育的教育目標日益向培養創新型、應用型人才方面發展。自動控制課程原有的教育方式強調學生對理論知識有較為深入的研究，但對實踐精神和創新精神的培養強調不足。理念決定著實際改革措施的方向，針對教育目標的改變，自動控制原理實驗教學的理念首先需要發生相應改變。實驗教學需要在原有的強調較扎實的掌握基本理論知識的基礎上，從教學理念上確立以學生為本、更好地培養學生的獨立思考能力、更好地發揮創新精神與主觀能動性作為教學改革主要目標的理念，從而更好地實現實驗教學的改革。

2.實驗教學內容的調整

教學內容的調整是教學改革的重要環節。在新的教育目標指導下，在驗證性試驗的基礎上適當增加鍛煉創造性與思考能力的實驗內容，如采用可自主編程的教學軟件進行基本的理論驗證和分析，或利用自動控制實驗室中較常見的倒立擺、機器人等設備實現對基本理論的驗證等，都是較為實際的調整方向。實驗內容的豐富應可更好的達到教學改革的培養目標，并對提高學生的學習興趣起到積極作用。

3.實驗教學方式的改革

在實驗教學手段的改革方面，除在硬件方面引入與應用結合更緊密實驗設備外，網絡時代的到來也為改革提出了新的思路。參考慕課所提倡的開放式教學方式，自動控制原理的實驗教學也可考慮利用網絡資源，以具有創新性的、開放式的虛擬實驗平臺作為課堂實驗的補充，從而在緩解實驗室實驗資源緊張問題的同時，更好的培養學生的主動學習精神與創新意識。也可在此基礎上結合數據庫技術，將虛擬實驗結果記入實驗成績考核范圍，提高學生自主進行實驗的積極性，更好的保障實驗考核的公平性。

四、結論

時代的變遷向高等教育的實驗教學提出了新的問題和挑戰，對實驗教學的改革是教育水平提高的必然要求。群策群力，在端正教學理念的基礎上，以培養學生獨立思考、自主創新能力為出發點，對實驗教學的內容、手段等方面進行改革，必可對自動控制原理課程教學效果的提高起到積極的促進作用。

[1]胡壽松.自動控制原理 (第四版)[M].北京:科學出版社，2001.

[2]賈鶴鳴，宋文龍，戴天虹.創新教育在自動控制原理教學中的實施路徑[J].黑龍江教育:高教研究與評估版，2014，(8):1－2.

[3]李立國.中國高等教育大眾化發展模式的轉變 [J].清華大學教育研究，2014，35(1):17－27.

[4]李亞員.國內慕課 (MOOC)研究現狀述評:熱點與趨勢[J].電化教育研究，2015，(7):55－60.

[5]黃琰，蔣玲，黃磊.翻轉課堂在“現代教育技術”實驗教學中的應用研究[J].中國電化教育，2014，(4):110－115.