《自动控制原理》教学探讨与实践

吕文渊

（太原学院，山西 太原 030032）

1 引言

“自动控制原理” 是本、专科院校电气自动化以及自动化专业的一门重要的理论基础课。该门课程的主要特点是涉及的知识面比较广，涉及的相关学科比较多，理论性比较强，而且课程内容比较抽象，不好理解。因此，学生学习该门课程会感觉比较吃力，教师讲授该门课程也会感觉比较难讲。

2 目前教学中存在的问题

2.1 学生存在的负面心理影响

目前，很多在校大学生都存在不同程度的心理问题，比如自卑、消极、迷茫、功利等等。如果学生在学习过程中受到这些负面心理因素的干扰，那么学生的学习情绪和学习积极性就会受到很大的影响。

在 《自动控制原理》 的教学实践中，由于该课程的理论性非常强，所涉及到的前续学科较多，而且有很多的数学推理，随着课程的深入，一些学生的学习积极性就会大大降低，学习态度也变得消极被动，严重影响了该门课程的学习效果。

2.2 学生基础课程薄弱

《自动控制原理》 所涉及到的相关学科较多，比如大学物理、电路分析、信号与系统、复变函数、线性代数等，要求学生对相关学科都要有一定的了解，而学生在之前的学习中并没有做好相关知识的积累，导致在学习该门课程的时候感觉枯燥、吃力，久而久之对该门课程的学习兴趣也越来越低。

2.3 教学方式单一

目前的教学方式还是以教师讲、学生听为主，课堂讲授主要是教师将现成的定理、公式、计算方式、绘图方式告诉学生，学生主动思考和探索的机会很少，致使学生产生了厌学情绪。

3 教学改革的方向

3.1 教学内容改革

3.1.1 选取适合应用型本科学生的教材

目前，针对不同类型院校、不同类型专业，《自动控制原理》 可选择的教材特别多。我们可以针对自己学校学生基础薄弱、学习积极性不高的特点，选取一些内容有条理，而且便于学生们阅读和理解的教材来进行授课。在教学过程中，我们应该着重给同学们讲清楚该课程所涉及到的基本概念、基本理论以及一些应用案例，并且能够结合课后的习题让学生对所讲内容有更深刻的认识。

3.1.2 保持课程内容的先进性

《自动控制原理》 涉及到的内容都是一些经典的控制理论，而控制理论近年来随着科技的进步也得到了蓬勃的发展，尤其在涉及到非线性控制、鲁棒自适应控制、模糊控制以及智能控制等方面。如果在讲课过程中，我们能适时、合理地选取一些与课程内容相关的前沿知识介绍给学生，那么学生在学好书本知识的同时，也能拓宽知识面，并且能够培养他们积极探索未知科学领域的能力和兴趣。

3.1.3 教学内容中引入仿真软件

在 《自动控制原理》 的授课过程中，我们可以引入Matlab 等仿真软件，通过仿真软件可以将书本上的理论知识转换为更直观、更便于学生理解的曲线。通过采用这种比较直观、易懂的仿真教学环节，可以使学生对所学新知识的印象更加深刻，对繁杂的数学推导和抽象难懂的概念也有了深入的理解，增加了学生的学习兴趣，极大地调动了学生学习该门课程的学习积极性。

3.2 教学方法的改进

3.2.1 注重学生的学习过程

在教学中，我们要避免一味地采用 “灌输式”的教学方法，只是考虑在课堂上要把教学大纲里规定的知识全部介绍给学生，而并没有考虑学生对所教的知识的掌握和理解程度。在课堂上，我们可以设置提问环节和讨论环节，这样不仅活跃了课堂氛围，促进了学生独立思考以及学习的主动性，而且对老师也起到了及时反馈的作用，能了解到学生对当节课所讲内容的掌握程度。

针对课堂上所讲的知识点，精心挑选涉及到这些知识点的习题，以便使学生在课后能够通过习题的解答对所学知识点进行回顾和总结，从而加深对所学知识的理解和掌握。

3.2.2 授课方式的改变

首先，《自动控制原理》的课程性质决定了该门课程中会有大量的数学推导和证明过程，但是这些数学推导和证明过程又不是该门课程的重点，所以，如果在每节课中都花费大量的时间来进行这些推导和证明，就会让学生觉得课程枯燥无味，渐渐丧失了学好该门课程的兴趣。因此，在 《自动控制原理》 的讲授过程中，我们可以尽可能地淡化不必要的推导，比如Laplace 变换，只要让学生记住该门课程中常用的几个典型环节的变换结果即可，不必花费大量的课堂时间来讲述Laplace 变换的证明过程。其次，在讲授过程中，对于一个新知识点的引入，我们应该合理的设疑，让学生充分认识到学习新知识点的必要性，并对该知识点有了深刻的印象。比如在讲授劳斯判据判断系统是否稳定的时候，由于系统是否稳定与闭环特征方程的根的分布情况有关系，那么就可以设置一个问题，给学生一个五阶系统：5S5+4S4+3S3+2S2+S+1=0，来判断系统的稳定性。学生在难以求出该系统根的情况下，自然而然就会想是否还有别的办法来判断，那么我们顺势就可以引入劳斯判据。

3.2.3 采用现代化的教学手段

我们可以采用目前比较流行的 “慕课”、“微课”形式，将每一个知识点的讲解录制一个小视频，放到我们的教学网站里，学生可以根据自己的学习情况选取自己上课时没有听懂的章节进行自行学习，也可以将自己碰到的问题及时反馈给教师。

3.3 课程考核方式的改变

考核虽然不是教师授课和学生学习的最终目的，但是合理的考核方式能够反映学生掌握该门课程的基本情况，而且能够成为驱动学生学好该门课程的动力。为此，我们可以采取考试成绩、平时考勤成绩、实验报告成绩和创新内容成绩相结合的多元化考核方式。通过这种考核方式，教师能够准确地掌握学生在观察分析、动手操作以及创新思维方面的能力，从而对每一个学生给出客观的评定。

3.4 课外学习环节的补充

如果只依靠课堂教学时间，并不能培养学生的独立思考和动手能力。传统的教学方式希望学生在课堂上听了老师讲解以后，课后通过解答大量的习题来巩固所学知识，并加深对所学知识的了解，但是对于绝大部分对知识内涵没有深入理解的学生来说，习题的解答只能看成是一种解题熟练度的反映，并不能促进学生对所学知识有更深入的探索。而合理的课外学习环节的设置，便能对加深学生对知识的理解起到很好的辅助作用。比如，在课余时间可以组织一些具有创新性的小型系统设计，帮助学生将理论应用于实践，并提高学生的独立思考和探索能力。

4 结束语

随着当代科学技术的飞速发展以及当代社会对大学毕业生越来越严苛的要求，只有在教学上的不断探索与改革，不断掌握各学科的最新理论发展，并应用到我们的教学与科研上，才能取得更好的教学效果，全面提高教学质量，才能让大学毕业生更好地适应当代社会的需要。