基于自動控制原理課程的新型教學探討研究

沈彬彬

摘 要：自動控制原理是機械類專業重要課程，其理論性比較強，概念也相對抽象。本文主要闡述自動控制原理教學存在的實際問題，并從本校專業發展出發，探索新型課程教學方法，力求搭建一個開放式的教學模式體系。

關鍵詞：自動控制原理 新型教學 改革探討

Research on New Teaching Based on the Course of Automatic Control Principle

Shen Binbin

Abstract：The Principle of Automatic Control is an important course for mechanical majors. Its theory is relatively strong and the concept is relatively abstract. This article mainly elaborates the actual problems in the teaching of automatic control principles， and starts from the professional development of the school， explores new curriculum teaching methods， and strives to build an open teaching mode system.

Key words：automatic control principle， new teaching， reform discussion

當前社會智能化發展迅猛，智能化設備逐漸融入社會的生活中，高校智能化培養的基礎課程以自動控制原理為基礎，該課程內容較為復雜抽象，涉及到高等數學、線性代數等深奧的數學知識。該課程的培養目標是讓學生對控制方法和控制理論應用有較為深入的了解和掌握，在此基礎上能夠對工程或者工業模型進行控制設計，選擇合適的自動化控制策略。

1 自動控制原理教學存在的問題

1.1 學生專業基礎薄弱

自動控制原理課程是本校機械專業第六學期開設的專業選修課程，理論性和實踐性都非常強，兼容高等數學、線性代數、大學物理學、電工電子學、機械構造、電機傳動等課程內容，對綜合專業能力要求比較高，除此之外還要求學生具備較好的計算能力和英語閱讀能力。本校是教育部批準的二本院校，學生大多專業基礎比較薄弱，高數和英語都是短板科目，故而在授課過程中對于學生和教師都存在很大的難度。

大部分學生在課程第一章節學習傳遞函數內容就覺得難以理解，因理論性講解課時比較多，學生覺得對以后的專業發展沒有太多關聯，加之習題練習基本上進行不下去，就認為自動控制原理課程枯燥無味，逐漸失去興趣;一部分學生因準備研究生考試，了解所報考院校比較重視這門課程，對知識的學習就比較堅持，也會去多做習題查閱資料勤加思考，理解上就比其他學生要更好，但因基礎薄弱，對較難理解的章節還是力不從心。

1.2 教師教學過程單一

教學方法傳統機械，在傳統教學模式下，教師是教學過程的主導者，在授課過程中，教師大多都是根據PPT課件進行講解，輔助也以黑板上板書為主，學生基本上也是被動接受知識的學習。教師“一言堂”必然會導致學生無法主動參與課程，缺乏必要的專業思維，無法真正消化吸收所學的內容，尤其是針對需要推導和計算的章節，教師機械的講解，學生會感到枯燥無味，繼而產生厭倦。

教學環境簡陋單一，本校教授該課程的教師是機械自動化類教師，對自動控制原理的內容了解比較透徹，也積累一定的控制學項目經驗，但是因客觀原因，本課程所匹配的教學環境并不能滿足教學需求，教師的講解更多都是抽象概念，無法將被控對象呈現給學生。另外，實驗室的電腦配置不夠高，運行MATLAB軟件經常會死機，數據庫也比較簡單，只能見到做一些基礎性的仿真建模。

1.3 課程設置理實不均

近年來高校對專業培養更側重實訓模塊，培養應用型人才，在課程設置中理論內容被大大壓縮，本校的自動控制原理課程由原本的64課時壓縮成48課時，其中還包含實訓課時。在傳統的教學過程中，教師專注理論的講解，將大量的課時用于理論的推導和公式的演練計算上，教師的側重點是理論講解，真正留給學生實操思考的時間非常少，學生無法對課程產型興趣，也會覺得這門課程就是純理論課程，于今后的專業工作發展沒有意義，也必然不會認真學習本課程。但是對理論內容的壓縮也必然會導致學生理論基礎掌握不夠，實操過程遇到困難也必然難以解決，所以在課程設置中要合理規劃理論和實訓的比例。

2 自動控制原理課程教學探討

2.1 結合專業發展構建新型教學體系

順應高校應用型人才的發展理念，構建適合本校專業學生發展的課程內容，自動控制原理課程以教材知識為基礎，以網絡課程為提升，以課堂實驗和課外創新為輔助，構建新型課堂教學體系。

以教材知識為基礎。自動控制原理課程的教學一定要宏觀分析，重點要以實際應用作為根本目標，以基本概念為基礎，淡化對理論的推導，突出課堂教學的重點和實驗重點。在實際授課過程中，教師應該時刻把控重難點分析，結合專業發展的實際應用進行講解，弱化公式理論的推導過程，引導學生主動思考，主動借鑒當前比較好的網絡資源輔助消化，讓整個教學過程變得更加輕松愉快。教師在講解的同時，不單純依托PPT幻燈片的講解，可以采用視頻或者圖片的形式去講解真實案例，學生對被控對象的了解也會更加直觀，也會讓課堂的討論變得更加多元生動。涉及理論知識的講解環節，教師也盡量講解透徹清楚，對重難點的剖析可以采用分類、對比、歸納總結的方法，讓學生也會更加深刻掌握概念。

以網絡課程為提升。豐富的網絡教學資源可以對教材知識加以完善提升，網絡中有很多自動控制原理課程的優質課件，教師在備課期間可以結合本校專業發展進行優化完善;學生也可以在網絡中找到本課程相關視頻或者課件講解，對教師講解過程中不理解的地方，也可以通過網絡進行查閱解惑。現如今線上慕課平臺也有很大程度的改善，對課程的規劃也更加集成，比如本校新冠期間的授課大部分都選擇智慧樹平臺，在該網絡平臺中，有比較完善的名師視頻講解，詳細的課件PPT，一節一次的作業練習，一章一單元的小測試，還有名師每月的在線答疑等等，大部分學生都比較容易接受這種網絡學習。除此之外，網絡平臺還提供大量的軟件學習論壇，針對本課程的軟件，比如MATLAB軟件論壇就非常多，學生也可以自主學習，擴展自己的知識寬度。

以課堂實驗和課外創新為輔助。課堂實驗的重點是加深對自控原理知識的了解，培養學生實操能力。實驗平臺的建設，以開放式為主，學生不僅能在實驗室完成理論知識的建模仿真，而且還可以進行一些創新性的小實驗。通過課堂實驗的學習，引發學生對專業自主思維的能力。課外培養以參加全國大賽為主，提高學生綜合專業素養，課外培養應與課內教學內外呼應，循序漸進，構建完整的自動控制原理的實訓體系。教師可以鼓勵學生參加一些與自動控制理論相關的課題研究，同時也應當鼓勵學生積極的參加一些專業競賽，還可以帶領學生參觀一些與自動控制相關的企業，激發學生學習的積極性。

2.2 順應社會趨勢提出新型教學模式

新型教學模式的提出，就是為了讓學生能夠多元化學習自動控制理論，讓學生真正體會書本知識的學習是遠遠不夠的。通過教師的講授和學生的自學相結合，采用互動提問、啟發式等多種先進的教學方法，將更多地時間放在實踐性教學方面。首先，教師在課前可以根據當堂課所要教授的內容，預先給出一定的問題，讓學生學習思考后回答。這樣可以然學生在課前對當堂課的內容有一定的了解和預習，增強學生在課堂上學習的積極主動性。同時，還可以充分的發揮學生學習的主觀能動性;其次，這樣可以讓學生根據教師預先給出的問題在課堂上提問，及時的發現問題并且解決問題;最后通過答疑方式提高學生課堂學習的積極性，不僅能讓學生查漏補缺，還可以提高學生綜合專業能力。

（1）新型教學模式體系應融入多媒體教學。多媒體教學使得教學過程更加簡潔、直觀，可以充分的調動學生學習的積極性，把教的內容留給教師，而把學的積極性還給學生，在教學過程中，避免傳統教師“一言堂”帶來的乏味枯燥體驗，學生在上課過程中也會更加覺得有趣生動，師生互動也會變得更好，教學效果也會大幅度提升。

（2）新型教學體系應結合MATLAB軟件。將MATLAB仿真軟件運用在課程教學中，能極大程度減輕學生對理論知識的理解壓力，調動學生學習的積極性，加深對課程知識的掌握理解。MATLAB軟件功能非常多，其數據庫提供的分析模型可以將復雜的理論問題簡便求解，使抽象問題具體化，對一些典型系統進行時域、頻域、根軌跡、線性定常系統進行分析與設計。MATLAB軟件中simulink數據庫資源可以進行簡單的建模仿真模型的構建，對傳遞函數的理解非常有利，同時針對PID，smith等現代控制方法進行簡單的建模學習。

2.3 完善課程建設搭建新型考核體系

新型課程體系的構建必須要有完善的課程考核體系，在傳統考核體系中，基本就是期末考試決定課程總成績。提出新型考核體系，就要加大平時考核的力度，也要體現實踐考核的比例，教師在教學的過程當中，應當加強對學生的要求，完善課程考勤制度，另外還可以將各項目模塊的MATLAB仿真分析也納入考核體系。

自動控制原理課程是一門非常重要的專業課程，高校應當根據自身專業發展加強對課程的改革力度，引入更多實踐的內容，為學生今后的學習和工作打下堅實的基礎。

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