高職《自控原理》課程H型教學模式改革探究

郭方營

摘要：本文將H型理論與實踐并舉的教學模式應用到高職院校《自動控制原理》課程教學中，理論部分強調(diào)把握知識主線，實踐環(huán)節(jié)將傳統(tǒng)單一的實驗轉(zhuǎn)變成遞進式的實訓項目，用工廠實際案例加強理論與實踐的融合。在教學中體現(xiàn)以學生為中心的主體地位，通過教學模式改革，逐步解決自控原理教學中存在的問題，提高了學生的學習積極性。

關(guān)鍵詞：自動控制原理;H型教學模式;遞進式

一、自動控制原理的定位及面臨的問題

自動控制原理是電氣自動化專業(yè)的核心基礎(chǔ)課程，主要培養(yǎng)學生利用控制理論的思想方法，分析和解決實際工程的能力，能夠從事自動控制系統(tǒng)調(diào)試和維護的工作，同時自動控制原理也是專升本考試的必考課程。

作為一門理論性很強的課程，需要具備一定的數(shù)學、電路基礎(chǔ)知識，教材難度雖然有所降低，但由于學生的基礎(chǔ)不牢或者是該課程的先行課程在大二上學期同步開展，加上實驗課依舊基于傳統(tǒng)的試驗箱來完成，學生在教師的指導下只能就某一個實驗內(nèi)容完成實驗得出結(jié)果，實驗和實驗之間缺乏關(guān)聯(lián)關(guān)系，理論教學與實際脫軌，無法充分調(diào)動學習的熱情，出現(xiàn)了教師難教、學生想學學不會的尷尬局面。

針對以上教學中存在的問題，程曼采用了層次化的實驗教學模式，將科研項目應用到實驗中[1];左希慶提出了以能力本位為核心的課程改革方案[2];陳雪波引入了關(guān)聯(lián)的教學方法，并以實例分析了二階系統(tǒng)時域分析與參數(shù)根軌跡的關(guān)聯(lián)關(guān)系[3]。以上成果在實際應用中都有一定的局限性，因此為了提高學生的學習積極性，根據(jù)該門課程的實際情況，需要將原來偏理論輕實踐的模式，向理論與實踐同步發(fā)展的模式轉(zhuǎn)變，也就是要進行H型教學模式的轉(zhuǎn)變。

二、H型教學模式的改革

H型教學模式指的是自動控制原理既要保留經(jīng)典控制理論不缺失，又要改善實驗環(huán)節(jié)，理論為實驗做基礎(chǔ)，實驗是對理論更好的應用，H型教學模式中間的橫線指的是工程實例，它是連接理論和實踐的橋梁，理論可以為工程應用提供依據(jù)，工程應用又可以為理論的改進提供數(shù)據(jù)和支持。

1.把握知識主線，做好理論支撐

H型模式左邊的豎線表示的是理論部分，本課程表面看起來數(shù)學公式較多且難以理解，但是每一章節(jié)的知識點具有關(guān)聯(lián)關(guān)系，只要將五種數(shù)學建模方法、三種性能指標、三種分析方法、三種校正方法連接起來就可以形成一條知識主線。

系統(tǒng)的五種數(shù)學建模分別是微分方程、傳遞函數(shù)、系統(tǒng)動態(tài)結(jié)構(gòu)圖、梅森公式、復阻抗法;三種性能指標是穩(wěn)定性、準確性和快速性，三種指標發(fā)生沖突時以穩(wěn)定為前提;三種分析方法分別是時域分析法、根軌跡法、頻域分析法，在時域分析方法里面主要是利用勞斯判據(jù)分析系統(tǒng)穩(wěn)定性、穩(wěn)態(tài)誤差分析系統(tǒng)的準確性以及使用上升時間、峰值時間、調(diào)節(jié)時間衡量系統(tǒng)的快速性;根軌跡法是指利用作圖的方法通過系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)來分析系統(tǒng)的閉環(huán)性能;頻域分析法也是利用繪制伯德圖、對數(shù)頻率特性曲線圖、奈奎斯特圖等分析系統(tǒng)的性能，通過上述方法驗證數(shù)學模型的好壞，如果系統(tǒng)性能欠佳，可以使用串聯(lián)超前校正、串聯(lián)滯后校正以及串聯(lián)超前滯后校正對系統(tǒng)進行補償和校正，達到優(yōu)化的目的。

2.由傳統(tǒng)單一實驗向遞進式實訓項目模式轉(zhuǎn)變

H型教學模式右邊的豎線指的是實驗部分，自控原理每個實驗之間存在關(guān)聯(lián)關(guān)系，只要以一個完整的工程實例為實訓項目，就可以把所涉及到的實驗按照遞進式的方法連接起來，以直流電機單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)為例，整個實驗包括典型環(huán)節(jié)的測試、PI控制器的應用、MATLAB虛擬仿真、實訓臺接線實物驗證。每個實驗環(huán)節(jié)采用遞進式展開，實驗由易到難，前面的實驗是后面實驗的基礎(chǔ)和應用，每個實驗都是總實驗環(huán)節(jié)的組成部分，而且實訓項目來自工程實際的案例，用遞進式的實訓項目取代傳統(tǒng)單一實驗，用工程實際案例代替試驗箱，這樣的實驗環(huán)節(jié)才更加實用，才能更好的起到為理論講授帶來輔助的作用。

3.依托工程案例，做好理論和實踐結(jié)合的紐帶

H型教學模式中間的橫線表示的是工程案例，理論最終要應用到實踐，實踐也是理論更新的來源。工程實例可以來源于企業(yè)案例，也可以來源于教師的科研項目。

三、教學方法的改進

在教學中應該體現(xiàn)學生的主體性，以學生為中心，教師引導的教學方法主要體現(xiàn)在六個方面，課前預習、學生課堂回答問題并針對某一知識點進行課堂講解，實踐動手、學生課堂或課后互動討論交流、課后作業(yè)和課外知識的收集、以及課堂師生互動與教學反饋，六個方面都體現(xiàn)出學生的參與性，每個方面也都要有教師進行指導，學生和教師在教學中分工明確，既體現(xiàn)學生的主體性，又發(fā)揮教師的引領(lǐng)作用。

四、總結(jié)

將H型教學模式應用到《自動控制原理》課程改革中，讓理論部分與實踐環(huán)節(jié)同步提高，相互支撐，是教學模式改革的創(chuàng)新點，以上的教學模式在自動化專業(yè)行了嘗試，相比以前的教學模式取得了一定成效，學生的興趣提高明顯，但同時也面臨著一些問題，一是實驗部分缺乏與教學模式匹配的實訓指導書，二是針對工程實例的實訓室尚未形成，只能暫時在不同的實驗室完成遞進式的實驗。但是隨著教學模式逐步完善，學生的積極性會進一步得到激發(fā)，學生的工程實踐能力會得到明顯的提高。

參考文獻：

[1]程曼，袁洪波，張曙光.自動控制原理實驗課程教學模式探索[J].農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡信息，2014（1）：115-117.

[2]左希慶，劉恒娟，錢陣華.以能力本位為核心的高職自動控制原理課程改革[J].張家口職業(yè)技術(shù)學院學報，2007，20（3）：40-41.

[3]陳雪波，歐陽鑫玉.自動控制原理教學中的關(guān)聯(lián)教學實例[J].中國科技創(chuàng)新導刊，2012（25）：110-111.

[4]夏靜萍，王瑛.自控控制原理實驗教學探究[J].實驗室研究與探索，2013，32（12）：184-189.