面向工程應用型人才培養的自動控制原理課程教學改革

周福娜+++王娟

【摘要】本文以自動控制原理課程教學為例，從企業定制課程的角度改革課程教學目標，采用案例驅動的教學方式改革教學內容，推進模擬實驗、仿真實驗和實際控制平臺上創新實驗相結合的實踐環節教學，從整個專業課程體系之間關系的角度突出并鞏固課程教學理論重點和實踐關鍵，并采用面向工程人才要求的成績評定辦法，突出綜合能力考核，培養“應用型本科人才”。

【關鍵詞】應用型人才 案例教學 實踐環節 成績評定

【中圖分類號】G642.0 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2017）15-0109-02

一、引言

自動化是一個國家現代化水平和國防能力的重要標志，各高校先后開設了自動控制相關專業。自動化專業的建設需要優秀的師資隊伍，自動控制原理作為一門專業基礎平臺課，本課程對學生建立系統和工程的概念具有重要意義[1-5]。其課程建設同樣也需要一流的教學科研團隊，學院自開設自動控制原理課程以來通過制度化的課程教學討論、高標準上崗、動手能力考核等措施及時發現自動控制原理教學環節中存在的問題，使本課程教師的教學質量穩步提高。

目前《自動控制原理》的教學上尚存在諸多問題[4-5]：學生在學習過程中容易感到枯燥乏味，產生厭學情緒；教師在教授過程中也容易過分強調理論知識的推導，忽視工程應用；授課方式單一；考核方式不能反映學生的綜合素質；實驗環節過分依賴于實驗箱上的模擬實驗。

為了促進教學質量的提高，對該課程進行教學改革是十分必要的。隨著現代控制技術的迅速發展以及在各個領域的應用現狀，對這門課程的內容、教學目標要求以及對教師的要求等都發起了挑戰，因此必須確立符合我校辦學特色的理論課程和配套的實驗教學目標，加強實踐環節教學，進一步完善課程體系。并在面向工程應用型自動化專業人才的培養方面進行有益的探索，體現出培養多樣化的實踐型創新人才的專業建設目標。

二、教學改革措施

1.根據培養目標和工程應用人才需求及時更新教學目標

作為當代高技術集中體現與應用的自動化專業具有多學科交叉的特性，其課程內容更新快、實踐性強。因此，要瞄準專業發展前沿，面向經濟社會發展需求，發揮自動控制原理專業基礎平臺課的作用，以學生更好的對控制專業要解決工程任務的全面了解，逐步拓展并完善本課程的教學體系。

在學校“應用型本科人才”培養目標的基礎上，改革原有《自動控制原理》課程的教學目標，有側重點地培養學生實際分析問題、解決問題的能力，使學生具備較強的動手能力、較豐富的實踐經驗和團隊協作能力。同時，及時了解用人單位對畢業生的要求和對往屆畢業生的反饋信息，以市場為導向，由企業定制課程做標桿，科學合理地調整課程教學目標，對學生進行有針對性地培養。

2.教學方法改革

完善并發展課堂啟發式和互動式教學方法，推行自行設計、自助實驗、創新實驗的教學方法。在現有課程小組的前提下，制定課程小組定期討論制度；通過定期討論，大家互相交流，不斷學習對方授課的優秀方法，共同提高教學效果。對于這門學習難度很高的課程，教學時應注重概念，弱化計算，從實際控制系統入手進行教學，強調工程和物理概念。基于水箱液位控制、電動機的轉速控制等比較貼近生活的實際例子稍加引導，就很容易理解控制對象，被控量，給定值，反饋元件，執行機構等概念，理解控制系統的基本結構、系統的分析和校正等關鍵知識點。搭建自動控制原理課程微信平臺，讓學生學習融于手機玩樂中。不斷更新微信平臺上的教學內容，給學生提供課程的課件、實驗的輔助內容等材料，同時對學生學習生活中的疑問進行解答。

3. 教學內容改革

作為一門專業基礎平臺課，也是本專業多數高校考研的必考課程，在引導學生把握自動控制系統結構和系統分析和設計思想的基礎上，進行模塊化教學。將理論教學內容分成四大部分，課堂上首先定位全體學生對控制系統基本概念與數學描述、分析方法、設計方法、驗證與應用四大塊的整體理解，然后在每一模塊內強調考研必須掌握的關鍵知識點。課程教學體系設置環節對具有基礎屬性尤其是學習后續課程不可缺少的基礎內容應該重點詳細講解。對先修課程信號與系統中已經講過的卷積和Laplace變換、Z-變換等內容進行弱化。在課堂教學中引入Matlab控制系統分析和設計的教學，對Matlab上可以分析的部分進行有選擇性的講解。最后，選擇有代表性的基本可以貫徹整個課程教學的實際案例，開展案例教學，提高學生學習的主觀積極性。

4.增強模擬實驗、仿真實驗和實際平臺上實驗相結合的實踐環節

實驗是對理論的應用，有助于學生加深對理論知識的理解。實驗由兩部分組成：驗證性實驗和綜合性實驗。小型驗證性實驗在自動控制理論實驗箱上進行。實驗箱配有上位機仿真平臺，通過在控制系統的模擬裝置上搭建系統，調整系統參數和計算機仿真，把之前用理論分析出的結果形象直觀的表達出來，加強了學生對物理概念的掌握，將抽象的數學模型與實際系統參數聯系起來，提高學生的分析能力和實際操作能力。綜合性實驗則安排在課程基本內容學習結束之后，要求學生能綜合運用所學知識，進行系統分析和設計，使系統達到預定的性能指標。

參考文獻：

[1] 敖章洪.自動化專業實踐教學改革探討[J].科技創新導報， 2014（25）：155-156.

[2] 高瑜，付周興，焦妍君，焦水林. 《電氣自動化專業》實踐教學改革探討[J]， 高校實驗室工作研究， 2011（1）：37-38.

[3] 吳才章. 對自動化專業實踐教學體系的研究與實踐[J]， 河南工業大學學報：社會科學版， 2010（1）：116-119.

[4] 周福娜， 張素君， 陳志國， 趙建軍. 自動化專業創新人才培養模式探索[J]，中國電力教育，2010（12）：21-23.

[5] 陳貞豐. 自動化專業創新人才培養模式的探索與思考[J]， 教育教學論壇 2015（37）： 253-254.

項目資助：本文受2015年河南大學第十四批教學改革項目“《自動控制原理》教學內容與課程體系改革”的支持。