自动控制原理实践教学改革探索

巩银苗，鲁西坤，徐 帅

（1.安阳工学院 电子信息与电气工程学院，河南 安阳 455000；2.国网河南郸城县供电公司，河南 郸城 477150）

自动控制原理实践教学改革探索

巩银苗1，鲁西坤1，徐 帅2

（1.安阳工学院 电子信息与电气工程学院，河南 安阳 455000；2.国网河南郸城县供电公司，河南 郸城 477150）

文章阐述了目前自动控制原理实践教学环节存在的问题，并结合安阳工学院自动控制原理实践教学环节的教学经验，提出了自动控制原理实践教学改革的举措，更新了实践教学环节的教学方法、教学手段、教学内容，改变了实践环节的考核方式及教学质量评价体系，设置了新的实践教学环节的教学原则。实践教学环节的改革旨在使学生提高分析和设计能力，为其他专业课的学习和具体的工程实践打下坚实的基础。

自动控制原理；工程实践；教学改革

自动控制学科是近几十年发展起来的一门很重要的学科，虽然它的发展历史不长，但是发展很迅速，特别是计算机的快速发展，更加快了它的发展，尤其是工业自动化技术近年来的发展[1-2]。自动控制作为技术改造和技术发展的重要手段，已经被广泛地应用于工农业生产、日常生活、航空航天和国防军事等众多领域，而当今的控制科学已经发展到以复杂系统为研究对象的智能控制阶段，并具有各种不同的研究方向。因此，自动控制理论的学习与自动控制技术的运用至关重要[3-4]。

1 “自动控制原理”实验教学改革必要性

“自动控制原理”这门课程理论性强，数学计算量大，概念抽象，数学公式推导以及结果繁杂，学生学习起来有一定的难度。因此，应对理论课程辅助以实践教学环节，既能加深学生课程的理解，又能检验学生是否牢牢掌握住了课堂理论知识。目前，随着教学要求的提高，课时普遍被压缩，自动控制原理的实验教学急需解决以下几个方面的问题：如何提高学生理论联系实际的能力；如何培养学生的实践动手能力；如何在实验教学中融入理论教学，培养学生利用理论解决实际问题的能力。

2 “自动控制原理”实践教学目前存在的问题

2.1 实践教学环节设置不合理

传统的实践教学主要是针对理论知识的验证，要求学生对所使用的实验装置，例如试验箱、信号发生器、示波器等，或者实验设备一用就是多年不变，最终的实验效果并不能满足课程的要求。有的学校实践环节虽然也起到了一定的成效，但毕竟还是停留在理论或者是软件的基础上，同学们对自动控制原理的学习仍然不能通过工程实践来进行理解，这样就达不到课程本身培养学生综合应用能力的目的，学生的积极性也很难被调动起来。

2.2 学生重视程度不够

普通大学的学生理论基础普遍不扎实，部分学生自制力差，自我约束力也较差，主动学习意识不强，尤其是对待实践环节，更是草草了事。有些同学在做实验前从没有预习过实验内容，不知道将来的实验课程需要做什么。除学生自身的因素之外，也因自动控制原理这门课程涵盖的其他学科的内容较多，基础较差的学生跟不上课程进度，更缺乏实践经验，导致一部分学生不明白实践教学环节的目的到底要学到些什么，对实践环节不重视。这就导致了实践教学环节效果差强人意。

2.3 实验效果欠佳

自动控制原理的实践教学环节，除了单纯的全部归于用MATLAB中的SIMULINK软件来进行操作的学校以外，很多学校选择的是用实验箱设计的电路系统来进行实验。由软件来进行自动控制原理的实践教学环节，虽然不用花太多的时间，但过程太简单，学生并不能对实物建立起具体的的概念；而实验箱是由若干个运放模块构成的，并没有具体的应用背景，学生进行实验时并没有获得任何的成就感和满足感。因此，这两种实践教学环节的实验形式过于单一，造成了实验效果并不明显。

3 实验教学环节改革措施

安阳工学院学校正在向应用型本科学校发展，因此会更加注重学生的工程能力和实际动手能力。安阳工学院为改变自动控制原理的实践教学环节传统的死板、单一的教学模式，结合近几年的教学经验，对自动控制原理实践教学环节进行了以下几点教学改革：

3.1 改变单一的实践教学模式

安阳工学院为加强学生学以致用的能力，课题组采购了“THSA-1型过控综合自动化控制系统实验平台”来作为“自动控制原理”的实践教学平台。本实验平台所涉及的自动控制原理实验，不仅仅包括验证性实验，还包括设计性实验和综合性实验。

因此，课题组对实验教学大纲进行了调整，将实验分成了3个层次：理论验证性实验，系统综合实验，系统设计性实验。根据自动化和电气工程及其自动化的工科背景，合理安排了实验内容、学时，不仅改变了单一的实验教学模式，还增加了综合、设计性实验，由简到难、循序渐进，不仅能培养学生的动手能力和实际操作能力，也能加深学生对理论知识的理解。

3.2 构建合理的教学质量评价体系

学生的综合素质不能仅仅靠考试成绩来评定，为此我院构建了完善的教学质量评价体系，分别包含了理论课程的评价和实验课程的评价两个部分，具体分配如表1所示。在实验教学环节中，预习提问环节能促使学生对实验内容有更深入的理解；实验操作环节能使所有的学生都能够参与到实验中去；为防止有些同学的实验报告结果不实，所采取的措施为给每组设定的实验题目都稍微有些差别，这样既能达到督促学生独立思考的目的，也能使每位学生的动手操作能力得到锻炼。

表1 教学质量评价体系的构成

续表1

3.3 设置实践教学环节的教学原则

针对教学质量评价体系中的实验课程，课题组还设置了实验课程教学原则。本教学原则始终是以学生为中心展开教学的。教师在课堂上不仅仅是知识的传播者，还是教学内容的掌控者，尤其是在实践教学环节中，不仅要教会学生知识，还要教会学生动手操作，还要做到准确把控学生的学习难点和操作误区。那么，以实验大纲和实验指导书为依据，这种复合控制能够更好地让老师接收到学生的反馈，从而更好地指导学生做好实验，共同使实践教学环节达到更好的效果。

4 结语

经过近几年课题组对自动控制原理实践教学环节的不断改革，学院已经构建了较为完善的实践教学体系。通过以上几方面的教学改革的实践表明，实践效果明显比以往改善许多，学生对理论知识的理解有大幅度的提升，动手能力也大大增强。但是，任何事物都是在发展中变化和革新的，自动控制原理的实践教学环节当然也不例外，要达到与时俱进的目的，仍需要在实践教学环节改革的路上继续努力，不断改进实验大纲，教学方法，实验环节等方面，以适应现代科技的迅速发展。

[1]胡寿松.自动控制原理[M]. 6版. 北京：科学出版社，2013.

[2]李明大，刘小河，管萍，等. “自动控制原理”教学改革探索[J]. 教育教学论坛，2016（16）：112-113.

[3]刘习文，刘超英. “自动控制原理”立体式教学改革探索与实践[J].教育教学论坛，2016（15）：122-123.

[4]刘灿，龙祖强，谭延亮，等. 自动控制原理实验教学改革探索[J].科普教育，2013（11）：147.

Exploration of the practice teaching reform on the automatic control theory

Gong Yinmiao1, Lu Xikun1, Xu Shuai2
（1.Electronic Information and Electrical Engineering College of Anyang Institute of Technology, Anyang 455000, China; 2.State Grid Dancheng Power Supply Company, Dancheng 444150, China）

This paper expounded the problems existing in the practice teaching of automatic control principle, and combined with the teaching experience of practice teaching in the principle of automatic control in Anyang institute of technology, the author put forward the reform of automatic control theory practice teaching, and updated teaching methods, teaching devices and teaching contents of practice teaching,and changed the practice part of the assessment methods and teaching quality evaluation system, and set up a new teaching practice teaching principles. The reform of the practice of teaching aimed at enable students to improve the analysis and design capabilities, laying a solid foundation for the learning and specifc engineering practice of other specialized courses.

principle of automatic control; engineering practice; teaching reform

安阳工学院2016年校级教育教学改革研究项目；项目名称：自动控制原理”理论教学与工程实践相结合的教学模式改革研究；项目编号：AGJ2016030。

巩银苗（1987— ），女，江苏丰县，硕士研究生，助教；研究方向：高电压绝缘技术。