立体式教学平台下自动控制原理课程的教学设计

鲁敏+龚立娇+岑红蕾+赵咪

（石河子大学机械电气工程学院，新疆 石河子 832000）

摘要：通过分析目前石河子大学机械电气工程学院《自动控制原理》课程教学中现状和遇到的问题，提出了立体式教学平台。根据课程的进度和学生的认知程度，该教学平台分为3大部分：理论教学、实验教学和项目教学。通过此教学平台，可以使学生的理论知识和实践能力都得到锻炼，为后续从事科研和工程工作打下坚实的基础。

关键词：自动控制原理；立体式教学平台；课程进度；认知程度

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）50-0174-02

一、引言

《自动控制原理》是高等学校电子与电气类主要的专业学科基础课，它在航天、农业、交通、电气、机械制造等工程学科中都有非常广泛、重要的应用。该课程的主要任务是通过对控制理论知识的学习，培养学生对控制系统的分析设计能力、工程实践能力和创新能力。为适合目前复合型人才的培养以及现代化教学的需求，《自动控制原理》的课程教学要理论与实践并重，不断优化课程体系，提出了立体化教学方式。本文结合石河子大学机械电气工程学院电气系《自动控制原理》近几年教学改革工作，对《自动控制原理》立体式教学体系进行研究与探讨。

二、《自动控制原理》教学现状

《自动控制原理》课程涉及到高等数学、复变函数等数学知识，比较抽象，理论性强；另外，《自动控制原理》是一门与实践紧密结合的学科，该门课程要培养学生的实践能力和动手能力，同時整个课程包含大量的图形，例如根轨迹、伯德图、极坐标图等，给教与学都带来一定的困难，目前的现状为：（1）教学内容和学时之间的矛盾。目前的2013年人才培养方案中《自动控制原理》课程的理论教学学时为44，实验学时为12，这导致教师只能将重点放在理论教学上，而且实验学时较少，对于学生的实践训练更少。（2）实验学时的授课方式需要改进。目前的《自动控制原理》课程实验由于学时所限，学生的实验内容以验证性实验为主，并且主要采取实验老师讲授、学生验证的方式进行，对学生的实践和创新能力的培养都不足。（3）教学方法单一。目前的教学依然是沿用传统的“课堂讲授+验证性实验”的教学方法，难以获得高质量教学效果。针对上述问题，我们对《自动控制原理》课程的教学内容、教学方法及实验教学等进行了改革和探索，提出了立体式教学平台。

三、立体式教学平台构建

立体式教学平台分为3大部分，分别为理论教学、实验教学和项目教学，这是根据教学进度和学生知识掌握的过程来设置的。理论教学是学生首先接触的部分，这一部分主要给学生奠定良好的理论基础，为后续的实验和项目教学做准备。理论教学的方法主要采用专题式、问题式和关联式教学方法，具体为：（1）专题式教学法。专题式教学法主要是在理论理解的基础上，结合目前自动控制原理的研究热点个国内外发展现状，提出具体课题让学生讨论和分析。在这个过程中，学生一般组成小组进行讨论，最终形成小报告在全班宣读，并对学生和老师提出的问题进行解答。（2）问题式教学法。问题式教学法主要是通过教师提出相关问题，学生去寻找解决方案的过程来加强学生对理论知识的掌握程度。（3）关联教学法。所谓关联教学法，是指教师将学生已掌握知识和其他利于新知识理解的相关信息联系起来，特别是结合目前的最新进展，使学生能够拓宽专业视野，提高专业素养。实验教学主要分为实物实验，半实物实验和虚拟实验3部分。这3部分的设定也是根据实验的难易程度以及课程的进程安排的。一般在课程的开始部分，主要是一些小型的、验证性的实验，此时采用实物实验，可以让学生有一个非常直观的印象，随着内容的推进，实验系统会加入一些综合性的实验内容，此时采用纯实物实验平台会造成实验平台过大，同时实验过程过于复杂等现象，采用半实物实验平台可以解决上述问题；在课程的后半部分，会出现一些综合性和创新性的实验内容，此时虚拟实验平台可以快速，准确地实现实验平台的搭建和调试，并最终得到需要的实验结果。最后一部分是项目教学，在经历了理论教学和实验教学后，学生已经具备基本的实验素养，此时，通过验证性项目、综合性项目和创新性项目，使学生能发挥所学理论与技能，独立完成一个小型的自动控制系统的分析、设计、实现的整个过程。

平台的示意图见图1。

四、教学平台的实施过程及分析

从上述对平台的描述可以看出，此平台针对学生的学习进程和认知程度进行了不同时间段课程和实验的设置，在平台实施的过程中，教师已经从一个在课堂上照本宣科讲授理论知识的传授者转变为一个引导学生对《自动控制原理》课程中出现的定理、规则、原理等去进行分析，探讨和重新认知的一个导师的角色，使学生从被动吸收知识到主动学习知识。石河子大学机械电气工程学院电气系开设电气专业已经16年了，16年来《自动控制原理》课程的教学不断改革，目前提出的立体化教学平台经过2012，2013和2014级3届学生的应用，收到了不错的教学效果，根据学生的反映和最后期末试卷的考察结果，学生对于《自动控制原理》这门课的学习兴趣和学习效果都有了明显的提高，同时学生在大四考研时再复习这门课感觉轻松了很多。

五、结论

石河子大学机械电气工程学院电气系经过近年的不断改革，已经构建了比较完善的《自动控制原理》教学体系，通过采用立体式教学平台，不断提高学生对理论知识的应用能力和创新意识。但是任何一门课程的教学方法和教学内容都处于动态发展之中，《自动控制原理》课程也不例外，这就需要我们不断地对教学理念进行改革，对教学方法进行创新，对教学平台不断完善，以适应课程和技术的发展需求。

参考文献：

[1]王亮，许军，周奇勋，乐春峡.《自动控制原理》全方位教学改革体系的构建思考[J].教育教学论坛，2016，（18）5：81-82.

[2]包建华.自动控制原理课程教学改革探索[J].科技信息，2008，（5）：500，523.

[3]胡寿送.自动控制原理[M].第5版.北京：科学出版社，2007.

[4]石河子大学机械电气工程学院2013人才培养方案[Z].石河子大学，2013.

[5]江善和，王远志.自动控制原理课程教学改革的思考个实践[J].软件导刊，2009，（8）12：189-191.