自動控制原理實踐教學改革探索

鞏銀苗，魯西坤，徐 帥

（1.安陽工學院 電子信息與電氣工程學院，河南 安陽 455000；2.國網河南鄲城縣供電公司，河南 鄲城 477150）

自動控制原理實踐教學改革探索

鞏銀苗1，魯西坤1，徐 帥2

（1.安陽工學院 電子信息與電氣工程學院，河南 安陽 455000；2.國網河南鄲城縣供電公司，河南 鄲城 477150）

文章闡述了目前自動控制原理實踐教學環節存在的問題，并結合安陽工學院自動控制原理實踐教學環節的教學經驗，提出了自動控制原理實踐教學改革的舉措，更新了實踐教學環節的教學方法、教學手段、教學內容，改變了實踐環節的考核方式及教學質量評價體系，設置了新的實踐教學環節的教學原則。實踐教學環節的改革旨在使學生提高分析和設計能力，為其他專業課的學習和具體的工程實踐打下堅實的基礎。

自動控制原理；工程實踐；教學改革

自動控制學科是近幾十年發展起來的一門很重要的學科，雖然它的發展歷史不長，但是發展很迅速，特別是計算機的快速發展，更加快了它的發展，尤其是工業自動化技術近年來的發展[1-2]。自動控制作為技術改造和技術發展的重要手段，已經被廣泛地應用于工農業生產、日常生活、航空航天和國防軍事等眾多領域，而當今的控制科學已經發展到以復雜系統為研究對象的智能控制階段，并具有各種不同的研究方向。因此，自動控制理論的學習與自動控制技術的運用至關重要[3-4]。

1 “自動控制原理”實驗教學改革必要性

“自動控制原理”這門課程理論性強，數學計算量大，概念抽象，數學公式推導以及結果繁雜，學生學習起來有一定的難度。因此，應對理論課程輔助以實踐教學環節，既能加深學生課程的理解，又能檢驗學生是否牢牢掌握住了課堂理論知識。目前，隨著教學要求的提高，課時普遍被壓縮，自動控制原理的實驗教學急需解決以下幾個方面的問題：如何提高學生理論聯系實際的能力；如何培養學生的實踐動手能力；如何在實驗教學中融入理論教學，培養學生利用理論解決實際問題的能力。

2 “自動控制原理”實踐教學目前存在的問題

2.1 實踐教學環節設置不合理

傳統的實踐教學主要是針對理論知識的驗證，要求學生對所使用的實驗裝置，例如試驗箱、信號發生器、示波器等，或者實驗設備一用就是多年不變，最終的實驗效果并不能滿足課程的要求。有的學校實踐環節雖然也起到了一定的成效，但畢竟還是停留在理論或者是軟件的基礎上，同學們對自動控制原理的學習仍然不能通過工程實踐來進行理解，這樣就達不到課程本身培養學生綜合應用能力的目的，學生的積極性也很難被調動起來。

2.2 學生重視程度不夠

普通大學的學生理論基礎普遍不扎實，部分學生自制力差，自我約束力也較差，主動學習意識不強，尤其是對待實踐環節，更是草草了事。有些同學在做實驗前從沒有預習過實驗內容，不知道將來的實驗課程需要做什么。除學生自身的因素之外，也因自動控制原理這門課程涵蓋的其他學科的內容較多，基礎較差的學生跟不上課程進度，更缺乏實踐經驗，導致一部分學生不明白實踐教學環節的目的到底要學到些什么，對實踐環節不重視。這就導致了實踐教學環節效果差強人意。

2.3 實驗效果欠佳

自動控制原理的實踐教學環節，除了單純的全部歸于用MATLAB中的SIMULINK軟件來進行操作的學校以外，很多學校選擇的是用實驗箱設計的電路系統來進行實驗。由軟件來進行自動控制原理的實踐教學環節，雖然不用花太多的時間，但過程太簡單，學生并不能對實物建立起具體的的概念；而實驗箱是由若干個運放模塊構成的，并沒有具體的應用背景，學生進行實驗時并沒有獲得任何的成就感和滿足感。因此，這兩種實踐教學環節的實驗形式過于單一，造成了實驗效果并不明顯。

3 實驗教學環節改革措施

安陽工學院學校正在向應用型本科學校發展，因此會更加注重學生的工程能力和實際動手能力。安陽工學院為改變自動控制原理的實踐教學環節傳統的死板、單一的教學模式，結合近幾年的教學經驗，對自動控制原理實踐教學環節進行了以下幾點教學改革：

3.1 改變單一的實踐教學模式

安陽工學院為加強學生學以致用的能力，課題組采購了“THSA-1型過控綜合自動化控制系統實驗平臺”來作為“自動控制原理”的實踐教學平臺。本實驗平臺所涉及的自動控制原理實驗，不僅僅包括驗證性實驗，還包括設計性實驗和綜合性實驗。

因此，課題組對實驗教學大綱進行了調整，將實驗分成了3個層次：理論驗證性實驗，系統綜合實驗，系統設計性實驗。根據自動化和電氣工程及其自動化的工科背景，合理安排了實驗內容、學時，不僅改變了單一的實驗教學模式，還增加了綜合、設計性實驗，由簡到難、循序漸進，不僅能培養學生的動手能力和實際操作能力，也能加深學生對理論知識的理解。

3.2 構建合理的教學質量評價體系

學生的綜合素質不能僅僅靠考試成績來評定，為此我院構建了完善的教學質量評價體系，分別包含了理論課程的評價和實驗課程的評價兩個部分，具體分配如表1所示。在實驗教學環節中，預習提問環節能促使學生對實驗內容有更深入的理解；實驗操作環節能使所有的學生都能夠參與到實驗中去；為防止有些同學的實驗報告結果不實，所采取的措施為給每組設定的實驗題目都稍微有些差別，這樣既能達到督促學生獨立思考的目的，也能使每位學生的動手操作能力得到鍛煉。

表1 教學質量評價體系的構成

續表1

3.3 設置實踐教學環節的教學原則

針對教學質量評價體系中的實驗課程，課題組還設置了實驗課程教學原則。本教學原則始終是以學生為中心展開教學的。教師在課堂上不僅僅是知識的傳播者，還是教學內容的掌控者，尤其是在實踐教學環節中，不僅要教會學生知識，還要教會學生動手操作，還要做到準確把控學生的學習難點和操作誤區。那么，以實驗大綱和實驗指導書為依據，這種復合控制能夠更好地讓老師接收到學生的反饋，從而更好地指導學生做好實驗，共同使實踐教學環節達到更好的效果。

4 結語

經過近幾年課題組對自動控制原理實踐教學環節的不斷改革，學院已經構建了較為完善的實踐教學體系。通過以上幾方面的教學改革的實踐表明，實踐效果明顯比以往改善許多，學生對理論知識的理解有大幅度的提升，動手能力也大大增強。但是，任何事物都是在發展中變化和革新的，自動控制原理的實踐教學環節當然也不例外，要達到與時俱進的目的，仍需要在實踐教學環節改革的路上繼續努力，不斷改進實驗大綱，教學方法，實驗環節等方面，以適應現代科技的迅速發展。

[1]胡壽松.自動控制原理[M]. 6版. 北京：科學出版社，2013.

[2]李明大，劉小河，管萍，等. “自動控制原理”教學改革探索[J]. 教育教學論壇，2016（16）：112-113.

[3]劉習文，劉超英. “自動控制原理”立體式教學改革探索與實踐[J].教育教學論壇，2016（15）：122-123.

[4]劉燦，龍祖強，譚延亮，等. 自動控制原理實驗教學改革探索[J].科普教育，2013（11）：147.

Exploration of the practice teaching reform on the automatic control theory

Gong Yinmiao1, Lu Xikun1, Xu Shuai2
（1.Electronic Information and Electrical Engineering College of Anyang Institute of Technology, Anyang 455000, China; 2.State Grid Dancheng Power Supply Company, Dancheng 444150, China）

This paper expounded the problems existing in the practice teaching of automatic control principle, and combined with the teaching experience of practice teaching in the principle of automatic control in Anyang institute of technology, the author put forward the reform of automatic control theory practice teaching, and updated teaching methods, teaching devices and teaching contents of practice teaching,and changed the practice part of the assessment methods and teaching quality evaluation system, and set up a new teaching practice teaching principles. The reform of the practice of teaching aimed at enable students to improve the analysis and design capabilities, laying a solid foundation for the learning and specifc engineering practice of other specialized courses.

principle of automatic control; engineering practice; teaching reform

安陽工學院2016年校級教育教學改革研究項目；項目名稱：自動控制原理”理論教學與工程實踐相結合的教學模式改革研究；項目編號：AGJ2016030。

鞏銀苗（1987— ），女，江蘇豐縣，碩士研究生，助教；研究方向：高電壓絕緣技術。