立體式教學平臺下自動控制原理課程的教學設計

魯敏+龔立嬌+岑紅蕾+趙咪

（石河子大學機械電氣工程學院，新疆 石河子 832000）

摘要：通過分析目前石河子大學機械電氣工程學院《自動控制原理》課程教學中現狀和遇到的問題，提出了立體式教學平臺。根據課程的進度和學生的認知程度，該教學平臺分為3大部分：理論教學、實驗教學和項目教學。通過此教學平臺，可以使學生的理論知識和實踐能力都得到鍛煉，為后續從事科研和工程工作打下堅實的基礎。

關鍵詞：自動控制原理；立體式教學平臺；課程進度；認知程度

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）50-0174-02

一、引言

《自動控制原理》是高等學校電子與電氣類主要的專業學科基礎課，它在航天、農業、交通、電氣、機械制造等工程學科中都有非常廣泛、重要的應用。該課程的主要任務是通過對控制理論知識的學習，培養學生對控制系統的分析設計能力、工程實踐能力和創新能力。為適合目前復合型人才的培養以及現代化教學的需求，《自動控制原理》的課程教學要理論與實踐并重，不斷優化課程體系，提出了立體化教學方式。本文結合石河子大學機械電氣工程學院電氣系《自動控制原理》近幾年教學改革工作，對《自動控制原理》立體式教學體系進行研究與探討。

二、《自動控制原理》教學現狀

《自動控制原理》課程涉及到高等數學、復變函數等數學知識，比較抽象，理論性強；另外，《自動控制原理》是一門與實踐緊密結合的學科，該門課程要培養學生的實踐能力和動手能力，同時整個課程包含大量的圖形，例如根軌跡、伯德圖、極坐標圖等，給教與學都帶來一定的困難，目前的現狀為：（1）教學內容和學時之間的矛盾。目前的2013年人才培養方案中《自動控制原理》課程的理論教學學時為44，實驗學時為12，這導致教師只能將重點放在理論教學上，而且實驗學時較少，對于學生的實踐訓練更少。（2）實驗學時的授課方式需要改進。目前的《自動控制原理》課程實驗由于學時所限，學生的實驗內容以驗證性實驗為主，并且主要采取實驗老師講授、學生驗證的方式進行，對學生的實踐和創新能力的培養都不足。（3）教學方法單一。目前的教學依然是沿用傳統的“課堂講授+驗證性實驗”的教學方法，難以獲得高質量教學效果。針對上述問題，我們對《自動控制原理》課程的教學內容、教學方法及實驗教學等進行了改革和探索，提出了立體式教學平臺。

三、立體式教學平臺構建

立體式教學平臺分為3大部分，分別為理論教學、實驗教學和項目教學，這是根據教學進度和學生知識掌握的過程來設置的。理論教學是學生首先接觸的部分，這一部分主要給學生奠定良好的理論基礎，為后續的實驗和項目教學做準備。理論教學的方法主要采用專題式、問題式和關聯式教學方法，具體為：（1）專題式教學法。專題式教學法主要是在理論理解的基礎上，結合目前自動控制原理的研究熱點個國內外發展現狀，提出具體課題讓學生討論和分析。在這個過程中，學生一般組成小組進行討論，最終形成小報告在全班宣讀，并對學生和老師提出的問題進行解答。（2）問題式教學法。問題式教學法主要是通過教師提出相關問題，學生去尋找解決方案的過程來加強學生對理論知識的掌握程度。（3）關聯教學法。所謂關聯教學法，是指教師將學生已掌握知識和其他利于新知識理解的相關信息聯系起來，特別是結合目前的最新進展，使學生能夠拓寬專業視野，提高專業素養。實驗教學主要分為實物實驗，半實物實驗和虛擬實驗3部分。這3部分的設定也是根據實驗的難易程度以及課程的進程安排的。一般在課程的開始部分，主要是一些小型的、驗證性的實驗，此時采用實物實驗，可以讓學生有一個非常直觀的印象，隨著內容的推進，實驗系統會加入一些綜合性的實驗內容，此時采用純實物實驗平臺會造成實驗平臺過大，同時實驗過程過于復雜等現象，采用半實物實驗平臺可以解決上述問題；在課程的后半部分，會出現一些綜合性和創新性的實驗內容，此時虛擬實驗平臺可以快速，準確地實現實驗平臺的搭建和調試，并最終得到需要的實驗結果。最后一部分是項目教學，在經歷了理論教學和實驗教學后，學生已經具備基本的實驗素養，此時，通過驗證性項目、綜合性項目和創新性項目，使學生能發揮所學理論與技能，獨立完成一個小型的自動控制系統的分析、設計、實現的整個過程。

平臺的示意圖見圖1。

四、教學平臺的實施過程及分析

從上述對平臺的描述可以看出，此平臺針對學生的學習進程和認知程度進行了不同時間段課程和實驗的設置，在平臺實施的過程中，教師已經從一個在課堂上照本宣科講授理論知識的傳授者轉變為一個引導學生對《自動控制原理》課程中出現的定理、規則、原理等去進行分析，探討和重新認知的一個導師的角色，使學生從被動吸收知識到主動學習知識。石河子大學機械電氣工程學院電氣系開設電氣專業已經16年了，16年來《自動控制原理》課程的教學不斷改革，目前提出的立體化教學平臺經過2012，2013和2014級3屆學生的應用，收到了不錯的教學效果，根據學生的反映和最后期末試卷的考察結果，學生對于《自動控制原理》這門課的學習興趣和學習效果都有了明顯的提高，同時學生在大四考研時再復習這門課感覺輕松了很多。

五、結論

石河子大學機械電氣工程學院電氣系經過近年的不斷改革，已經構建了比較完善的《自動控制原理》教學體系，通過采用立體式教學平臺，不斷提高學生對理論知識的應用能力和創新意識。但是任何一門課程的教學方法和教學內容都處于動態發展之中，《自動控制原理》課程也不例外，這就需要我們不斷地對教學理念進行改革，對教學方法進行創新，對教學平臺不斷完善，以適應課程和技術的發展需求。

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