“自动控制原理”课程在应用型本科高校教学模式下的教学改革与探讨

张捷

摘  要：基于应用型本科高校培养方案的制定，针对“自动控制原理”课程本科教学面临着较大的课时删减等的现状，根据独立学院“应用型”本科高校人才培养模式的特点，研究了高等学校课程教学改革的思路，提出多种改革方式，提升该课程在应用型本科教学中的适应性。

关键词：应用型本科  独立学院  自动控制原理  教学改革

中图分类号：G64    文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2019）03（c）-0076-02

自动控制原理是笔者学校电气工程与自动化专业必修的专业基础课，理论性和实践应用性都很强，涉及多门学科知识交叉并且概念抽象难以理解，往往学生学习起来相对困难。针对“自动控制原理课程”目前存在的很多问题，从理论和实践的教学体系、教学方法、考核形式等方面进行改革和探究，达到了良好的效果。

1  目前的教学现状

目前该校电气工程及其自动化专业开设的该课程总学时48（理论44学时，实验4学时），要在44个学时内将该课程的理论知识传递给学生，值得我们认真的思考。原有的光靠课堂板书讲授的单一模式对于基础薄弱的独立学院的学生而言，总是感觉到概念抽象，用数学语言描述的概念难以转化为实际控制系统的动作。其次，学校是一所年轻的院校，缺乏办学经验，且年轻教师居多，限制了教学方法的改进。在实验教学方面，开展的实验主要以验证目的为主，学生缺乏对于相关问题多方面的分析，学生被束缚在验证性实验中，很难培养其分析问题和解决问题的能力，也不利于思维能力和创新能力的培养[1]。再者，考核方式为笔试，期中卷面占70%，实验及考勤占30%，考核方式结构僵化，容易让学生重理论轻实验，培养出来的学生只会做题，这不符合学校的“应用型人才培养模式”的办学理念。综上所述，要从理论教学、实践教学及考核方式3个方面进行改革。

2  课程教学改革思路

2.1 理论教学方法的改革

（1）随着控制理论的发展，该课程内容不断增多，而课程学时却没有增加，教学内容与学时的矛盾进一步突出。为了适应这种变化，借助于多媒体教学是教学改革的重要方式之一。多媒体不但具有形象化辅助教学的效果，而且能让学生了解整个控制的过程，使之印象深刻。同时减少了教师上课时的板书时间，采用多媒体则让教师有更多的时间详细地讲解难点。该方法对提高教学效率，保证教学质量是十分有效的。

但是多媒体技术在自动控制原理教学中也存在多方面的缺陷。

①多媒体的频繁翻页让内容一纵即逝，学生在听课过程中很难高度集中地、长时间地跟上教师的讲课思路，连贯性较差。

②该校学生的实际特点是最大的问题。少数学生基础知识扎实，绝大部分学生基础不好，理解能力差，往往学习是为了考试，全靠考前突击复习通过考试，基础是不牢固的，直接影响后续课程的学习。

因此，我们认为多媒体和板书相结合是一种较为理想的教學方式。比如在根轨迹、频率法等章节中公式的推导、讲解则采用板书的形式，让讲课速度有所减慢，学生可以有时间理解、思考、做笔记，从而加固了对知识的理解。

（2）“以教师为中心、以课堂为中心、以教材为中心”这种陈旧、单一的传统课堂教学模式”，转变为“以学生为中心、以知识掌握为基础，以能力培养为主线，以素质培养为目标”的新型教学模式。为了更好地体现应用型本科人才培养目标的思想，在授课过程中，实例的引入教学非常重要。在教学中，我们要多从学生比较熟悉的电路、电机题目举例，将控制理论的方法实际化，实现从抽象到形象的过渡[2]。在时域分析法的教学内容中，以电路为例，将有助于学生对于稳定性、快速性、准确性概念的理解。

同时，由于该课程涉及数学知识较多，尤其是微积分和拉普拉斯变换等内容，许多的结论都基于数学的推导基础上，很多学生误以为学习自动控制原理就像学习高等数学一样，并且很多学生数学底子较差，这样就更加没有学习的动力。由此，我们在课堂教学中，应该适当地削弱数学的地位，引入Matlab软件。利用软件的强大功能去完成复杂的数学计算及图形的绘制。例如，在根轨迹分析法教学中，我们可以直接用Matlab软件绘制根轨迹图形，让学生有更多精力理解根轨迹法的理论知识，同时学会了软件绘图的使用方法，减轻了学生对于数学推导的过程。

2.2 实践教学方法的改革

自动控制原理课程理论性较强，理论来自与实践。在该课程的教学中就更加要注重实践教学环节。目前的实验教学安排了4个学时的实验，涉及系统典型环节的模拟研究、典型系统瞬态响应和稳定性测试2个实验。主要利用实验箱的虚拟示波器观察波形。可以看出内容上几乎是利用运算放大器等模拟元件来完成的，在之前的模拟电子技术等课程中，学生已经掌握了该元件的使用方法，所以学生没有太多兴趣完成实验。其次，每个实验学生只要参考实验指导书就可以完成，实验原理、实验内容、实验步骤以及接线方法都写得很详细、具体。因此并没有真正培养独立思考、独立解决问题的能力。

因此，从课时上由原来的4学时增加到8学时，增加了Matlab仿真实验部分，运用Matlab仿真软件进行《自动控制原理》教学，能让学生直观、动态地观察参数的变化对实验结果的影响，加深对课堂知识的理解，突破时间和空间的限制，体现以学生为中心的理念，注重学生实践动手能力的提高，具有很强的实用性。其次，我们增加了综合性和设计性实验，比如可以让学生自己设计一个PID控制器，给出学生具体的设计参数及要求，学生通过查阅资料了解控制器的结构框架、工作原理，根据要求在Simulink中搭建控制系统的模型，根据控制对象选择整定方案，将整定后的参数作为PID控制器的参数，运行整个系统，反复调整直到达到要求。在教师的引导下，从工程的角度培养学生综合运用所学知识分析和解决问题的能力。从而可以很好地调动学生学习的积极性，培养学生自我独立意识和创新精神，激发创作激情[3]。

2.3 辅助教学环节的改革

为了让更多的学生有机会与教师交流，我们每周安排2个课时的答疑辅导时间。在讲解习题时可以使学生在教师的启发下进行思考，也能让教师对学生的掌握情况有所了解，拉近了教师与学生的距离。针对现有的以笔试为主的考核方式，设计合理的考核评估方案，降低笔试所占的权重，增加过程性考核机制，加大实验考核及课堂表现所占权值，通过以上考核方式的改革，让学生在重视理论学习的同时，通过实践能力提高综合成绩。

3  结语

总体而言，深化课程教学改革，实现应用型本科人才的培养目标是一个长期而系统的工程。在自动控制原理课程的教学改革中，我们要从教学模式、教学方法和手段等方面进行不懈的探索和创新，结合笔者学校的实际，以培养学生综合素质为教学工作重点，深化教学改革，优化课堂教学，全面提高教学质量，以适应对应用型人才培养的需要。

参考文献

[1] 赵环宇.关于自动控制原理教学的几点思考[J].大学教育，2016（12）：148-149.

[2] 刘晓燕，周彬.自动控制原理课程实验的EWB仿真[J].重庆职业技术学院学报，2006（5）：51-52.

[3] 张平.自动化专业自动控制原理实验教学改革[J].中国现代教育装备，2017（23）：64-66.