自動控制原理教學改革之體會

楊秀霞 趙賀偉 梁勇

【摘要】將自動控制原理課程的教學改革作為研究對象，從教學理念、教學內容、改革效果三個方面論述了自動控制原理課程的教學改革體會，提出了一些新穎的教學方式方法。同時闡述了自動控制原理課程應進行改革的方式和主要措施。

【關鍵詞】自動控制原理 教學改革 教學理念 改革效果

【中圖分類號】G420 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2014）11-0039-01

自動控制原理是控制類專業的核心課程，是非常重要也是難度比較大的專業基礎課，通過對目前該課程設置的分析及與軍內外、國內外多所高校相比較，我們發現在目前的課程教學中，普遍存在著研究與教學銜接不夠、理論與實踐結合不夠緊密、教學內容的深度、廣度和新穎度不夠等問題。就拿目前的課外作業來說，一般都選作理論概念的運算題目，盡量回避工程應用的題目，這就使與工程應用密切相關的專業基礎課變成了像數學課那樣的基礎課。

為了改變這種現狀，我們對《自動控制原理》課程進行了教學改革，從三個方面著手，就是：改革課程內容；改革教學環節；進行課堂教學藝術探討。

一、 改革的理念

“創造來自于興趣，興趣來自于引導，引導是教員的職責”，這是我們進行改革的基本理念。

本次教學改革主要從三個方面著手：（1）在教學內容上，把《控制系統計算機輔助設計》課程內容融入到《自動控制原理》課程中，并加強了實驗實作環節的教學，以做到理論與實踐很好地結合；（2）在作業布置上，以專題案例來實現教員的引導，使學員產生興趣，進行自研、自學和自測；（3）在課堂授課方式上，提高講課藝術，使教員的講課要講出興趣、講出重點、講出創造性。

二、改革的具體方法

（一）教學內容

設計實踐課是通過該課程教學，完成某控制系統的全過程設計。主要通過自學學完原計算機輔助設計課程的教學內容，指導學員在設計實踐中學習。而這些如果照某一本教材講課，就會成了一門應試教育，理論脫離實際，學員學完了考試能得高分，但不知如何運用。因此這樣做能解決本專業理論脫離實際的問題，而且又能提高學員獨立工作能力和創新精神。

在作業安排上，增加（或者分流）計算機輔助設計課程中的部分內容（或講課、或自學）。

（二）采用專題式研究教學

以專題研究為牽引，采用“三自”（自研、自學和自測）學習方法，充分發揮學生的好奇心、主動性和綜合應用所學知識的能力。

以第七章離散控制為例，在第一堂課的一開始，教員講了一個具有親身經歷的傳奇性故事，教研室老教授曾經解決了工業部門七個月沒有解決的一個問題，所用的技術就是《自動控制原理》第七章離散控制的內容，使學員對第七章內容產生濃厚的好奇。在講課進行的過程內，穿插《控制系統計算機輔助設計》的相關內容，主要以學員課后練習為主，對相關的知識產生感性認識，加深理解。當第七章講課結束后，把有關的資料通過講課的方式作了布置，當時布置的要求摘錄如下：

（1）復現上述排除故障的全過程仿真研究；

（2）研究解決上述故障的技術方案；

（3）如果不考慮計算延時，研究計算機芯片的應該采用多大的采樣時間？或者說，計算機芯片應該采用多大的采樣時間，就可以不用考慮計算機芯片的計算機時間？

（4）Matelab軟件應用方面的問題，例如，對同一個問題的穩定性分析，可以采用連續系統仿真方法，離散系統的仿真方法，混合系統的仿真方法，比較這三種方法的各自特點，尤其是研究的精度肯定會有差別，有差別就有比較，有比較就有分析，有分析就可以寫論文。

（5）還可以派生出很多其他的題目，靠你們自己去提煉，愛因斯坦講過：提出問題，就是解決問題的一半。

以學術論文的形式結題。在本專題研究的四周內，實驗室每周對學員開放三個下午，有兩名教員參加輔導。課程考試結束后，一周內收到論文12篇，半個月以后舉行了一次由學員自己組織了學術報告會。

（三）進行課堂教學藝術探討

講課方法改進的理念是采用激情教學法，改變傳統的“章-節-問題”的邏輯教學法。

所謂激情教學法就是講出興趣、講出重點、講出創造性。

根據凱洛夫的教員中心論，本科課堂教學中的教員是主導，應該更重視思維上的互動，互動并不僅是“提問-回答”式或者“討論”式，更重要的是提出思維的主題要有創新上的震撼力，吸引力，并在提出的同時，應用“留白”技巧，在時間和空間（版述和肢體）上留有足夠的回味間隔。我們在講第九章期望極點的配置一節里，就講到了這是古典理論沒有解決的世界性難題，是狀態空間理論的貢獻，教學方法的就是采用思維互動方法，收到了很好的效果。更有甚者，講課中在大家震撼的同時，教員還點出了期望零點的配置更是現代控制界還沒有解決的另一個世界性難題，又使學員的氣氛躁動起來。當然我們也不指望學員真能解決這個難點，但至少鼓動了學員的興趣，引導了學生的好奇和創造欲望，也擴大了學員的知識面。

三、改革的效果

在專題研究中，經過教員的引導，使學員對所學知識產生了濃厚的興趣，既理論聯系實際解決了問題，又掌握并反復應用了有關的重點內容，基本知識學得牢靠，實際能力又得到了提高。專題研究結束后，舉行了一次學術研討會，有三篇論文作了學術報告。雖然大部分論文都是模仿式的，但至少使學員經歷了一次論文寫作的全過程，在學術（研究、寫作和表達）能力上得到了鍛煉，其中有兩篇發表到期刊上。

采用的“三自”（自研、自學和自測），提高了學員學習的主動性和自學能力，培養了躍躍欲試的創造欲望。不能指望一門課能就解決學員的學習主動性，但至少能通過一門課的教學能鼓動起學員的學習熱情，即使本門課程考試結束了，很多學員還在研究一些有關的學術問題。

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作者簡介：

楊秀霞（1975.6-），女，博士，副教授，研究方向：導航、制導與控制。

趙賀偉（1985.6-），男，博士在讀，講師，研究方向：控制理論應用。