《自動控制原理》課程教學改革實踐

尹進田　劉麗　王曉芳

摘要：《自動控制原理》是自動化及眾多工科專業的一門核心必修課程，具有與其他課程不一樣的特點，其教學質量的好壞顯得異常重要。本文從課程的教學內容、教學方法、實驗環節及作業環節出發淺談了一些改革做法，通過實踐授課取得了良好的教學效果。

關鍵詞：自動控制原理；教學質量；教學方法；實驗環節

中圖分類號：G431文獻標志碼：A文章編號：2095-9214（2016）03-0145-011、引言

《自動控制原理》是自動化專業的核心課程和專業基礎必修課，同時也是自動化相關專業如電氣工程及其自動化、測控技術與儀器、信息類各專業、機械制造等專業的一門必修課，該課程最典型的特點是概念抽象、理論性強、分析方法多、要求一定的數學基礎和理論實踐結合有難度等。

自動控制理論是工業現代化的基礎和前提，是現代工業生產及技術中重要而不可缺少的組成部分[1]。通過本堂課，學生應重點掌握本專業領域中常用控制系統和自動控制中的基本方法，了解線性系統的頻率校正法以及自動控制理論在專業課和新技術、新產品上的應用[2]。

2、現狀分析

邵陽學院電氣工程系設有設自動化、電氣工程及其自動化、測控技術與儀器等專業。《自動控制原理》一直是我系各專業的一門專業基礎必修課。本課程講授經典控制理論，以研究定常系統為主，比較全面系統地向學生介紹自動控制的基本理論及其分析和設計方法，讓學生清晰地建立起線性控制系統反饋的基本概念，初步學會利用經典控制理論和時域法、根軌跡法、頻率特性法等方法來分析自動控制系統，并用頻率特性法設計自動控制系統。同時設立實驗，采用傳統與現代相結合的教學方法，也增設了習題輔導課，但其教學成果一直不是很理想主要體現幾個方面：一是學生對概念理解不透徹，如數學模型、被控量、被控對象、對數頻率特性等，導致學習效率較低；二是部分學生沒有養成動手的習慣，作業抄襲現象較嚴重；三是學生實驗積極性不高。

本院針對以上問題，召開了多次教學研討會分析了產生此現象的原因，一是該課程本身對數學要求較高、理論性和抽象性較強，學生易產生枯燥；二是學生基礎不扎實，沒有養成勤學好問的習慣；三是課程實驗項目內容有待改進，增設新穎、與現實生活密切相關的內容，同時實驗設備不全導致整個實驗難以完成，難以檢查故障且故障修復困難等，這些屬于分散學生精力，影響其學生實驗積極性。

3、教學改革的研究與實踐

近年來，筆者從事《自動控制原理》課程的教學工作中得到一些體會，并不斷改革教學內容、教學方法、實驗環節等，取得了一定的效果。具體如下：

（1）教學內容改革。《自動控制原理》課程教學內容多、涉及廣，以本校電氣工程系自動化專業為例，該課程為58個總學時，去掉10個學時實驗，使得教學學時相當緊張。因此，在教學內容上必須進行優化改革，以培養計劃和教學大綱為依托，精選重點內容，對于該課程與先修課程內容上存在有相同地方加以修改；對大綱中規定重點內容外的內容略講或者不講，敦促學生自學，這樣能把有限的學時用來講解重點內容。另外教學時通過一條課程主線，串聯所有知識點，增強課堂教學的邏輯性和條理性，便于學生在較短的教學時間內能理解和掌握該課程的基本原理。通過總結，在此基礎上提出“數學模型—系統分析—系統設計”的遞進關系教學思路。

（2）教學方法改革。課堂教學時，注重以學生為主主體，教學中用采用多媒體教學，運用豐富的畫面講解知識，激發學生興趣和理解。當然并不是所有課程對適合其媒體教學，因媒體教學節奏快，要求學生上課精力集中，對于這種情況應采用同時對重點采用黑板板書形式。針對本課程理論性強、概念抽象的特點，較多地采用在線仿真、實驗演示等方式，強化學生的理解。精選課程課外學習資料掛網上供學生課外實踐下載學習。課堂教學中合理設置疑問供學生課堂課外思考。注重總結歸納教學內容，尋找容易簡單的記憶學習方法供學生參考。

（3）實驗環節改變。目前我校《自動控制原理》課程實驗為5個項目，共10個課時，分別為型環節及階躍響應、二階系統的階躍響應、控制系統的穩定分析、連續系統串聯校正、數字PID控制，以前這5個實驗項目都為驗證性實驗，通過對 “連續系統串聯校正” 項目的內容修改和補充，并通過向學校教務處申報成為了綜合性實驗項目，項目“數字PID控制”也正在修改中，即將向學校教務處申報設計性實驗項目。另外該課程實驗設備為小型實驗箱，學生能看到的也都是元器件的標識，看不到具體元器件，通過對一臺老實驗箱的拆裝，讓學生充分了解課實驗箱的構造機理，在實踐過程中學生遇見實踐出現問題應嘗試讓學生自己去分析原因找出問題所在，充分調動學生的學習興趣。

（4）課后作業改革。課后作業是學生加深和鞏固所學內容的主要環節，也是教師跟蹤學生學習狀態的主要手段[4]。前面提到學生作業抄襲較嚴重，作業達不到預期效果，主要原因是作業用到的數學知識較多，計算量較大，學生缺乏足耐心；知識掌握在不足，可以采用“分組學習法”，一個學習小組包含4-5名學生，選取學習成績較好者擔任組長，督促其他同學的學習，包括作業、答疑及與老師溝通等。每次布置作業時，不同的小組布置的相同作業量題目，并且題型相似但不相同，老師批改作業時每個小組隨機抽查一份，習題課講解時也每個小組隨機抽取一位同學的作業，并要求該同學進行講解。事實表明，通過以上方法能比較合適地給予了學生一定的學習壓力，提高了學生們做作業的興趣，且促進了同組學生間的交流和協作，班級內的學習討論氛圍得到了很好的增強。

4、 結語

本文結合《自動控制原理》課程教學實踐，提出了自己的觀點及在教學過程中的一些經驗，上述提到的改革方法在教學過程中取得了一定的效果，但也深知還有眾多的問題等待進一步的去探索實踐，爭取不斷獲得更好的教學手段和方法，全面提高教學質量。

（作者單位：邵陽學院電氣工程系）

通訊作者：劉麗

參考文獻：

[1]田思慶，吳桂云.自動控制原理課程的教學研究與實踐[J].電氣電子教學學報，2008，30（1）：112-114.

[2]周穎，張燕，劉作軍.等.對現階段自動控制理論教學方法的探討[J].長春工業大學學報（高教研究版），2011，32（3）：57-58.

[3]薛峰，林俊，李艷玲. 高職自動控制原理課程教學改革探索[J].課程教育研究，2015.12（上旬）：229.

[4]李冬霞，石慶研. 《自動控制原理》課程教學改革探索與實踐[J]. 武漢大學學報（理學版），2012，58（S2）：153-156.