探析高職高專《自動控制原理》課程教學策略

趙榮妹

（云南能源職業(yè)技術學院，云南 曲靖 655000）

引言

《自動控制原理》這一學科，是自動化專業(yè)與電氣專業(yè)的關鍵理論基礎課之一，是今后系統(tǒng)深入學習其他控制課程的重要基石，因此，各高職高專對《自動控制原理》這一課程都極為重視，他們通過《自動控制原理》這一基礎教材，進行大量的教學實踐和創(chuàng)新，以此來適應不同學校以及專業(yè)學生的特性，并取得了不錯的成果。

《自動控制原理》這一學科，遵從我國職業(yè)教育教學的特點，力求從實際應用的角度介紹自動控制系統(tǒng)的原理與性能，其具體內容包括了自動控制系統(tǒng)的基本構成、類型，自動控制系統(tǒng)的基本數(shù)學模型與組織方式，自動控制系統(tǒng)的時域分析法與頻域分析法，以及自動控制系統(tǒng)的錯誤校正方式和設計方法等。通過這些基礎理論的學習，可使學生熟悉自動控制系統(tǒng)的分析和校正方法。由于本課程涉及了高等數(shù)學、電工電子、電機、電氣控制、傳感器等諸多領域的內容，且理論推導多，抽象而不具體，因此在內容上加入了許多生產(chǎn)與生活中的應用實例，從而引導學生將基本控制理論應用于實例中加以分析，以提高學生的分析能力。

一、高職高專《自動控制原理》的相關概述

《自動控制原理》一書的主要內容重點為經(jīng)典控制理論，涉及線性定常控制系統(tǒng)的理論構造、分析、控制系統(tǒng)設計等有關基礎理論與關鍵技術，其中的線性定常系統(tǒng)分析與線性定常控制系統(tǒng)設計既是重點內容，也是難點內容[1]。

《自動控制原理》課程安排以各專業(yè)實際情況而定，一般分為理論課程和實驗課程兩個部分，教學內容有自動控制的一般概念、系統(tǒng)的數(shù)學模型、線性系統(tǒng)的時域分析、根軌跡法、頻域分析、控制系統(tǒng)的校正等幾個部分。

《自動控制原理》有比較完善的課程體系，盡管內容較多，基礎理論性也比較強，但從控制原理分析的基本觀點、系統(tǒng)模型、系統(tǒng)分析方法與系統(tǒng)技術性指標等四個方面，可概括和繪出的學科結構如圖一所示。穩(wěn)定性、快速性、準確性，一直貫徹在學校教學的各個章節(jié)當中。反映了教學前后章節(jié)與學習內容之間相互關聯(lián)的內容系統(tǒng)，能夠讓教師課堂上教學的思路保持連續(xù)。

高職高專《自動控制原理》的特點：

本學科從實際應用的視角入手，以線性定常單變量連續(xù)控制系統(tǒng)為重點討論對象，以傳遞函數(shù)模型為主要數(shù)學模型，以控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性、暫態(tài)特性和穩(wěn)定性能為主要中心議題，著重講解了自動控制的基本原理、控制系統(tǒng)的數(shù)學教育描述，及其分析和綜合的基本理論和方法。并適當進行了部分試驗，教學方法也大多通過講授實現(xiàn)。

二、高職高專《自動控制原理》課程教學現(xiàn)狀與問題

《自動控制原理》這一課程由于內容豐富、理論性強、涉及面廣，是在課程教學中對學生的專注力以及思考能力要求較高的學科。其教學內容涉及到電路分析、數(shù)學、模擬電子技術等基礎理論課程，同時，需要運用大量的數(shù)學計算進行自動化控制系統(tǒng)的建模和推導，在實際教學過程中，學生不能夠完全理解相關概念，且在各個高校的《自動控制原理》課程中，都是理論課程大于實踐課程的，這就導致學生的積極性不高[2]。理論與實踐無法實現(xiàn)融合，這就沒有辦法達到更好的教學效果，因此，課程效率不高。

究其原因，主要有以上幾點：

（一）教學模式傳統(tǒng)，照本宣科大于實際應用

《自動控制原理》這一課程，在各個高校的課程體系中，更多是以基礎的理論課程出現(xiàn)，雖然教學模式是理論+實驗結合，但學生的動手和思考時間不多，大多數(shù)都是按照老師的課件要求進行實驗，這就導致了理論課程與實驗是完全脫節(jié)的，學生對理論知識的鞏固和知識掌握程度大大欠缺。且有些高校實驗課程甚至不及理論課程的十分之一，導致學生無法通過實驗進行課程掌握，教學效果大打折扣。

（二）實驗方式和平臺單一

很多高校對于《自動控制原理》這一課程的實踐教學都是基于THBDC 型控制理論的平臺進行單臺實驗，實驗項目和課程受到平臺影響，具有一定的局限性，不利于學生的思維拓展和創(chuàng)新。

（三）課后應用欠缺

雖然各個高校都有與課程配套的實驗室和網(wǎng)絡資源，可以供學生更加系統(tǒng)的學習，但是由于《自動控制原理》這一課程體系較為專業(yè)，在實際生活中應用較少，而導致學生對課程的黏性不夠，因此，學生學習這一課程，更像是需要應付考試而學習，在實際生活中的應用為零，其使用率低，那么相應地，學生對這門課程的重視程度就不高[3]。

（四）教與學脫節(jié)

在各大高校的《自動控制原理》這一學科的課程設計中，存在很大的問題，首先是課件過于模板化，各個學校都使用同一套課件，無法因地制宜的進行課程體系設計，另外，教與學脫節(jié)嚴重，教師傳授知識的方式和方法，學生都難以接受，這也是導致學生對這一學科難吃透、無法深入學習的重要原因。教師教學過于形式化，而學生學習又比較被動，從而導致了這樣的結果。

三、高職高專《自動控制原理》課程教學策略

（一）構建一體化教學新模式

1.因地制宜的設置課程體系

由于《自動控制原理》這門課程，是很多專業(yè)的基礎課程，但是所有專業(yè)都用一本教材和教案是行不通的，需要根據(jù)不同的人才培育要求，因地制宜的設計課程體系，在教材的基礎上，進行拓展和創(chuàng)新，比如自動化和電氣工程專業(yè)，對控制理論的要求較高，這些專業(yè)今后還需要學習更加高深的知識，而自動控制原理是基礎部分，因此，在設計課程時，這些專業(yè)的教學內容應該更加系統(tǒng)化，且其理論課時和實驗課時也應該進行調整。各個高校都存在實驗課時少的問題，高校可通過適當提高實驗課時，讓學生更好地進行加深和鞏固。

2.優(yōu)化課程體系，以學生為主進行課程設計

課程內容的優(yōu)化，是提高學生學習積極性的關鍵，在進行《自動控制原理》課程優(yōu)化時，需要以學生為主體，比如可以根據(jù)長期的觀察，查看學生對學科的掌握程度，并以此來調整和修改課程內容，教師可以通過網(wǎng)絡上傳電子課件、試題庫、師生交流專區(qū)等方式，進行實時答疑和與學生線上、課后交流，以此了解每個學生的學習進度和難點，并根據(jù)這些數(shù)據(jù)來進行教案調整。同時，教師可以鼓勵學生參加學科競賽、科研項目論文寫作等，讓學生進行實際演練，增加學生對學科知識的應用同時，以獎學金和加分等鼓勵學生學習課程的積極性。

3.構建多樣化的教學模式

在上個章節(jié)中所提到的《自動化控制原理》教學存在的問題在于理論和實踐是割裂的，同時，實驗平臺較為單一，因此，各個高校的教師需要在課程的基礎上，進行相關內容和課件的設計，讓教學模式更加豐富，同時，將理論與實踐融合，引入多種先進技術，增強理論內容的實際運用場景，讓學生更加易于理解[4]。此外，不按照傳統(tǒng)模式來嚴格區(qū)分理論課和實踐課，則能夠很好地解決理論環(huán)節(jié)和實踐環(huán)節(jié)之間的同步問題。教師在授課過程中可以隨時就某個知識點讓學生進行仿真實驗，或利用實驗儀器設備進行操作，實現(xiàn)完全同步。

（二）構建多元化的課堂教學體系

由于自動控制原理這一課程的理論性較強，那么枯燥乏味的課程內容，很容易就會使學生感到厭倦，失去學習的興趣，致使教學效率變低。教師可以根據(jù)學生的興趣愛好，構建多元化的課堂教學體系，增強學生的參與感和互動性，比如通過實驗課程、案例、專題、互動等多種形式，來激發(fā)學生的活力，讓學生有參與感才能夠更好地進行課堂教學。比如在說到理論知識時，教師可以聊聊目前市面上學生感興趣的工業(yè)課題，哪些是運用到了這些理論知識的，這樣，學生就能夠更加具象地進行理解，并且增加學生對學習課程的熱情。總之，讓學生充分參與，才能夠激發(fā)其學習興趣，可以從提問+討論，引經(jīng)據(jù)典、師生互動、現(xiàn)場實驗等多種手段出發(fā)，培養(yǎng)學生對課程的興趣。

（三）利用多媒體進行輔助教學

網(wǎng)絡和多媒體技術的出現(xiàn)，使得教師在教學時，并不局限于課堂。因此，在進行教學時，教師可以運用先進技術，與學生產(chǎn)生關聯(lián)。比如，運用多媒體的動畫、視頻、精美PPT 課件等，將復雜和枯燥的理論知識，更加直觀的表達，在圖文、聲音、動畫中，與學生進行良好互動，同時，還可以通過網(wǎng)絡，進行課后學習和鞏固，教師通過將課件上傳至學習平臺，可以與學生進行遠程學習和課件共享，并為其提供在線答疑平臺，突破了課堂限制，每時每刻創(chuàng)立學習場景，讓學生更加深入學習。

（四）鼓勵學生積極參與課程實踐

為了提高學生的積極性和課堂效率，教師可以通過鼓勵學生參加各種實驗以及對實驗進行分析和拓展，通過參加各類大學生工業(yè)比賽、論文比賽等，對理論知識進行延伸，同時，對基礎的實驗進行拓展與提升，通過這一類試驗的培訓，使學生掌握工程技術與科學試驗的一般設計思路、組成與實現(xiàn)流程、常規(guī)檢測與分析等，培養(yǎng)綜合素養(yǎng)，啟發(fā)學生潛在的探究與創(chuàng)造意識。以全國大學生智能汽車學科大賽、全國電子設計大賽為促進學校實踐性課程的發(fā)展方向，把部分比賽教學內容轉變?yōu)閷W校的實踐性課程，以提高學生處理社會現(xiàn)實問題的能力。

（五）建立有效的教學質量評價體系和反饋體系

合理的質量評估系統(tǒng)是建立有效的教育體系中最核心的部分，以能力培養(yǎng)目標作為評估指標體系的核心內容，對培養(yǎng)學生質量做出正確合理的綜合評估[5]。如在學校理論教學的最終成果評估中，通常設置百分之三十的比重作為學員平時成績，由出勤、寫作、上課交流、課下答疑等綜合組成，評價了學員的創(chuàng)造精神、科研精神、科學表達能力等。而在期末考試中，除基本概念、基本理論知識的考核內容之外，還適當設置了若干可以考查學員分析創(chuàng)新能力、綜合運用創(chuàng)新能力的試題。

實驗教學單元設定學分，列入專業(yè)必修課，以小班的形式綜合訓練學員的動手、能力，以增加研究型綜合實踐活動在學生成績中所占的比例。這樣立體化的教育評價系統(tǒng)可以讓學校教師充分地摒棄了死記硬背的教學習慣，更注意于發(fā)掘學生的創(chuàng)造力和好奇心，從而培養(yǎng)學生的綜合創(chuàng)新能力。

結束語

在對《自動控制原理》這一學科的課程設計中，除了需要因地制宜的進行課程內容的調整和優(yōu)化以外，還需要結合實驗，將理論與實驗內容融合，讓學生有更深的記憶點，同時，教師需要利用多種手段來激發(fā)學生對《自動控制原理》這一學科的熱情，通過設計多樣化的教案[6]，對教學方式進行改進，利用互聯(lián)網(wǎng)和多媒體進行輔助教學以外，還可以依托各個高校的科研項目，對學生的理論知識進行加深和鞏固，這對學生未來進入社會參與實際的課程運用大有裨益。

總之，在教學中，教師需要以學生為主體進行課程體系的打造，并通過多種手段來提升學生的積極性，以此達到教學效果的最大化。