《控制系統計算機仿真》“四循環”教學實踐改革

摘 要：在《控制系統計算機仿真》課程教學實踐中，提出了“四循環”學習法。該教學法充分體現了“以學生為主體”的教學理念。通過教學實踐，取得了較好的效果。

關鍵詞：控制系統；計算機仿真；教學實踐改革；“四循環”學習法

中圖分類號：TP391.9；G642.0 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.15.127

自動化技術是一門與控制論、信息論、計算機技術等有著十分密切關系的綜合性技術。自動化技術專業人才在國防、工業、環境、航空航天、船舶等領域都有著廣泛的需求。提高自動化技術專業人才的綜合素質，培養自動化技術創新型人才是高校教學的一項重要任務。近年來，“實驗教學中心”“產學研合作基地”“大學生實踐實習基地”“大學生創新中心”等平臺建設，使得有利于學生創新能力培養的硬件條件得到了極大改善，但是仍然不能滿足自動化專業學生創新教育的需求。

計算機仿真技術是另一個創新實踐教育的重要平臺。《控制系統計算機仿真》課程是自動化專業課程中的重要環節，在眾多高校得到了重視。圍繞該課程的大量課程體系及教學實踐改革，其目標都是夯實學生基礎知識，培養學生實踐能力。我校從教學實踐改革入手，以交流為手段，以學生為主體，創新教學實踐，提出了“四循環”教學實踐方法。

1 微循環——師生點對點交流

課堂教學是日常教學中普遍采用的手段。課堂教學包括講授知識、學生回答等活動。但是，在傳統教學中存在以下3點問題：①把教學看成學生配合教師完成教案的過程。②教學完全忠實于教材，教材怎么講，課堂上就怎么講。③學生學習方式單一、被動。教師和學生之間的關系緊張，甚至處于敵對狀態。有效發揮教師和學生的主觀能動性，以學生為主體，加強師生課堂交流，提高教學質量，成為了課堂教學的難題。

我們在課堂教案中，圍繞教學大綱關鍵知識點，設計師生問答問題。通過問題，在課堂上幫助學生加深對講授知識的理解。比如，在講授數值積分基本原理時，討論歐拉法原理。通過提問，帶動學生思考歐拉法的優點和缺點。這樣可以加深學生對所學知識點的印象。這樣的教學，筆者稱之為師生之間點對點的“微循環”。

2 內循環——小組內部交流

小組內部交流，也被稱為小組討論教學法。把一個班的學生分成若干個小組，教師向小組提出一定的任務或者問題，要求小組成員通過討論共同完成或者回答問題。在該教學活動中，要注意如何編組和提問，使得小組成員之間如何更好地協作完成任務。在我們的教學中，小組一般以3～5人為一組。比如，討論如何控制仿真結果誤差。通過這樣的討論，學生們認識到仿真過程中合理選擇步長的重要性。

小組討論還體現在上機實習完成大作業上，比如共同完成感應電機雙閉環控制系統仿真設計與參數調節。小組內部交流和分工，使得大家把對雙閉環控制系統的認識在理論上變得更直觀。我們把這樣的小組內部交流稱為“內循環”。

3 外循環——分組答辯交流

上機實習完成大作業的成績通過分組答辯獲得。在答辯過程中，我們讓其他小組的學生來提問。通過這樣的提問，小組之間獲得交流，也帶動答辯學生參與思考。充分發揮答辯現場所有學生的主觀能動性。通過這樣的答辯交流，學生成為了真正的教學活動中的主體。我們把這樣的教學方式稱為“外循環”。

4 超循環——實踐課程設計

《控制系統計算機仿真》教學活動的最后一個環節是課程設計。我們在課程設計的選材上要充分體現計算機仿真技術解決工程問題。比如，我們設計了苯乙烯本體聚合的動力學仿真、神經網絡PID機械手控制等仿真項目。在這樣的項目完成中，學生往往需要查閱一些文獻來達到加深對項目理解的目的。然后才能動手設計仿真系統。這樣的課程設計有一定難度，但是可以培養學生通過查閱文獻，自主學習的能力。我們把這樣的教學活動稱為“超循環”。

5 總結

“四循環”教學實踐改變了傳統“一張嘴、一支筆、一塊黑板”的教學方法，突破了簡單的“填鴨式”教學模式，提高了學生獨立思考的能力，培養了學生的協作意識。經過自動化專業2013、2014和2015三屆274人試行，取得了較好的教學效果。教學評價普遍反映學習熱情和學習能力得到了很大的提高。

參考文獻

[1]梅從立，廖志凌，劉國海.“控制系統計算機仿真”教學改革與實踐[J].電子電氣教學學報，2009，31（6）：79-80.

[2]毛海杰，馮小林，李煒.“控制系統計算機仿真”課程改革與實踐[J].電子電氣教學學報，2009，31（增刊）：157-159.

[3]陳昊，姜建國.“控制系統計算機仿真”課程教學改革[J].煤炭高等教育，2001（2）：80-81.

[4]施彥，翁貽芳，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（5）：74-75.

[5]金小崢，王忠石.《控制系統計算機仿真》課程存在的教學問題與改革措施[J].沈陽大學學報（社會科學版），2013，15（1）：78-80.

作者簡介：梅從立（1978—），男，江蘇海安人，現就職于江蘇大學電氣學院自動化系，副教授，博士，主要從事智能信息處理與智能控制方向的研究工作。

〔編輯：劉曉芳〕