高校“自動控制原理”課程教學問題及對策分析

吳志剛，陳 敏

（江西理工大學，江西 南昌 330013）

0 引言

作為自動化專業的主要課程之一，“自動控制原理”是一門基礎理論課程。它的理論性十分強，并且涉及的理論面較廣，教學難度也相對較大。而根據這幾年的實踐研究發現，自動化專業的學生能夠理解并且靈活地運用自動控制原理解決問題的情況較少。基于此，本文將重點指出自動化專業“自動控制原理”課程授課過程中存在的一些問題，并且給出一些解決的對策建議，希望提高學生的學習效果[1]。

1 應用型大學“自動控制原理”課程

1.1 “自動控制原理”課程分析

“自動控制原理”是一門闡述控制系統的一般原理和方法論的課程，學生能夠了解并把握自動控制的基本理論、基本知識和基本技能，并在此基礎上提升學生的思考、分析和解決問題的能力。學習該課程，不僅能使學生養成從控制論的角度來理解系統問題，還能鞏固相關知識，如基本概念和原理、分析和規劃控制系統的技術和方法，提升學生的實驗素養，讓學生樹立實事求是的科學態度和優良的素養[2-3]。

1.2 特性分析

“自動控制原理”課程的主要特點是其教學內容較多，理論知識多，覆蓋面較大。學生字進行課程學習期間，一定要擁有堅實的數學基礎，了解多種數學理論，例如：微積分的變化、拉普拉斯變換、Z變換和矩陣等。除此之外，教學內容應該豐富到電氣工程和電氣自動化專業，并且在建模初級階段，教學內容應該包含物理、電氣專業、自動化專業和機械專業的理論知識。

“自動控制原理”作為綜合性課程，要求學生應該具備一定的自主設計控制系統的能力。另外，“自動控制原理”偏向于應用圖形分析法。在課程中使用了許多圖形和計算結合在一起的方法，對學生的繪圖能力有著一定的要求，例如系統的動態連接框圖、根軌跡、奈奎斯特圖以及伯德圖等。雖然圖形教學法在形象化、直觀性方面具有一定的優勢，但是因為傳統的板書教學耗費的時間較長，所以應該采用計算機與多媒體相結合的方式提高教學效率。最后，“自動控制原理”作為實踐性極強的一門課程，它在工程應用方面的背景較強，在開展教學活動時，應該既重視理論又強調實踐，實現工程實例和理論教學的相互結合，培養學生的工程實踐思維，提高學生在工程實踐方面的能力，這是“自動控制原理”課程教學改革所需要重視的落腳點和側重點。

2 應用型大學“自動控制原理”課程教學存在的問題

2.1 兩極分化嚴重

整個大學“自動控制原理”課程的教學過程中，存在著非常嚴重的兩極分化現象。對于學生而言，往往是缺乏自我約束能力，并且相當一部分學生的基礎理論知識不扎實，容易被一些錯誤的理論所誤導。在學習的過程中，也是屬于一種被動狀態，沒有主動學習的意識或者主動學習的意識不夠強烈，往往是老師講到哪學生學到哪，并且還存在一部分學生學習掉隊的現象。除此之外，偏科的現象也十分嚴重，對于不少學生而言，在課程的學習上往往是根據自己的喜好決定。如果喜歡這類課程就會更加有興趣，不喜歡這類課程就可能產生一些情緒化的表現，不愛進行該課程的學習，導致出現偏科的現象。“自動控制原理”課程的教學也不例外，整個課堂的表現也是存在著兩極分化現象，對于大部分學生而言，上課的表現較為散漫，只有少部分同學能夠集中精力地進行課堂的學習。

2.2 對待作業的態度不夠端正

“自動控制原理”課程教師通常是在課堂教學，在課后為學生布置作業，作業的難度不大，學生不認真對待課后作業。部分學生在課堂上走神、做與課堂教學內容無關的事情，課后不努力將作業的習題知識點理解掌握，而是上網搜索答案或直接抄同學的答案。還有一部分同學雖然課堂上理解老師教學的專業知識，但在課后不愿意花時間和獎勵在作業練習上，選擇抄襲作業應付老師。只有少部分學生會認真對待課后作業，對習題進行深入思考，認真作答。總而言之，學生需要重視課后作業。

2.3 實驗效果欠佳

“自動控制原理”課程包含了實驗課，培養學生實驗操作的實踐能力是較為重要的教學目標。據相關調查研究表明，學生實驗操作的熱情遠遠高于對理論知識的研究，但學生側重于關注實驗結果的準確率而忽視了實驗操作過程的重要性，由此出現部分學生在小組中不積極主動操作，只關心組內實驗的最后實驗結果。正因如此，形式單一且小組實驗的“自動控制原理”實驗課的教學效果不高。實驗課中學生應該積極主動參與實驗操作，按照操作流程和操作要求親自體會動手的全過程，經過親自動手操作的過程會讓學生對理論知識和實踐操作有更加深刻的領悟與深入的思考。

3 應用型大學“自動控制原理”課程教學改革的思考

3.1 小班授課

小班授課的模式一般應用于口語類課程，口語類課程要求學生都積極參與課堂，教師可以及時掌握小班里所有學生的學習情況。“自動控制原理”課程的特點決定其具有小班授課的需要。大學生在課堂上之所以不積極主動參與學習，主要原因是老師難以關注每個學生在課堂上的學習情況，小班授課則不同，老師更好觀察每個學生的實時動態，能夠與學生進行多次互動，從而促進學生的學習積極性和主動性，激發學生的學習興趣。

為有效解決學生在學習效果方面差異較大的問題，教師需要開展小班式教學，增加與學生的交流，及時幫助與學習困難的學生，確保大部分學生可以跟上班級的學習進度，從而減少學生在學習效果方面的差異。

3.2 改革教學內容。

對于應用型的課程，由于其課程本身需要注重實踐能力的培養，所以學生們在上課的時候不能花大量的時間在理論的推導證明上，老師上課要簡化推導過程讓學生們理解。針對這樣的課程，教師要不斷地進行優化，在課堂上講解理論的時候，可以把實際應用相結合，二者融會貫通讓學生感覺到理論的實用性并且感覺到職業對知識的需求性。目前，高校自動化專業開設的自動控制課程的學時約80個，其相應的實驗課時大約為20個，理論課與實踐課的授課內容主要包括經典控制論和現代控制論。在進行現代控制理論知識講解部分可以采用講座的形式讓學生們了解大概。如對于一些非線性部分的知識學生了解到一些描述函數法和相平面法就可以，不應該做過深的延展；但對于線性時域，頻域的分析與校正，離散系統分析等知識應作為課程的重點內容，讓學生們能夠理解運用。在講授重點知識時，要引導學生們對知識進行建立系統框架，并增加案例，讓學生能夠在實踐課程中，感覺到知識的實用性。

3.3 改革作業形式

教師在講授離散系統的分析與校正以及連續系統的時域和頻率分析與校正這些知識前，為了讓學生們能夠更好地了解，講授這些知識點可之前以布置一些預習作業，一般圍繞著對于輔助工具的了解，掌握一些自動控制思想理論知識。例如，在授課的過程中需要運用到自動控制思想時，上課前老師可以帶領學生運用一些自動控制的系統，讓他們在講課前利用所給的仿真軟件修改參數并觀察由于參數的改變給整體自動化控制系統帶來的變化。除了對于數據的調控，還可以讓學生們對于系統的模型性能進行分析。這些預習作業的形式多樣，有些作業可以獨自完成，有些作業可以小組的形式，不同小組派代表進行展示，其他同學給出點評意見。通過這些形式，來營造良好的學習氛圍，加深學生對于自動控制理論的理解與掌握。

3.4 改革實驗形式

在逐漸增加現有資金投入和課時的背景下，要想提升實驗教學的有效程度，應用一人一組就顯得至關重要。根據原有的單一實驗箱驗證，再加入Matlab軟件輔助設計及驗證。因為試驗箱使用的是運放電路，建模工作簡單，另外在硬件實驗上建立Matlab的Simulink仿真模型，不用耗費很多時間，所以不會給實驗過程增加太多的壓力；學生在建立仿真模型的時候也增加了對相應理論知識的理解；仿真結果比模擬電路結構更加明顯，使用仿真結果也就更容易確切地驗證相關的理論。最重要的是，幫助學生學會使用Matlab軟件，提高學生依靠有效工具解決問題的能力，提升學生在學習自動控制原理方面的水平。

4 結語

隨著“自動控制原理”課程的不斷開展，該課程在教學過程中也出現了一些不足。為有效解決這些問題，學校需要進行小班式教學、不斷創新教學方式、調整作業的提交方式。學校可以構建專業的學習平臺，為學生提供多種類型的實踐平臺，充分發揮平臺的價值，以此來提高學生的學習能力和專業素質。