摘 要 自動控制原理作為電氣及自動化類專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，理論性強，公式多，推導過程復雜，存在教師難教，學生難學的問題。本文從自動控制原理課程教學改革方面進行探究，重點論述了在改革教學內(nèi)容、教學方法和實驗環(huán)節(jié)方面的一些體會。

關(guān)鍵詞 自動控制原理 教學改革 中學數(shù)學 教學方法

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A

On the \"Automatic Control Theory\" Teaching Reform

WU Yuanyuan[1]， LI Qingbo[2]

（[1] School of Electric and Information Engineering， Zhengzhou University of Light Industry， Zhengzhou， He'nan 450002；

[2] College of Mathematics and Information Science， Zhengzhou University of Light Industry， Zhengzhou， He'nan 450002）

Abstract For students majoring in electrical and automation，《Automatic Control Theory》is a professional basic course with complex theory and formula， then it is difficult to teach and study. From the aspects of \"Automatic Control Theory\" course teaching reform， the reform of teaching contents， teaching methods and experiment are discussed in this paper.

Key words Automatic Control Theory； teaching； reform； junior mathematics； learning style； teaching methods

自動控制原理是電氣及自動化類專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，是理論性和工程實踐性較強的技術(shù)學科，是學習一些后續(xù)課程所必要的理論基礎(chǔ)。對于學生來說，學好該課程，具有十分重要的意義。因此，對自動控制原理的教學問題進行探究，以取得好的教學效果是有十分必要的。

自動控制原理是一門多學科交叉的課程，它要求具備高等數(shù)學、電路等課程的基礎(chǔ)，尤其要求扎實的數(shù)學基礎(chǔ)。大量的數(shù)學推導，抽象且難以理解，而實驗環(huán)節(jié)課時少，不能及時實驗，造成理論脫離實際。此外，教學手段的單一也使得教學過程枯燥乏味，難以激發(fā)學生的學習興趣和培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。針對自動控制原理的課程特點以及各專業(yè)學生的反饋意見，通過在具體教學過程中通過不斷更新課程內(nèi)容，不斷嘗試新的教學理念和教學方法，在教學內(nèi)容、教學方法以及實驗環(huán)節(jié)等方面都進行了改革和探索，取得了較好的教學效果。

1 教學內(nèi)容改革

1.1 選擇教學內(nèi)容，詳略得當

自動控制原理課程包括經(jīng)典控制理論的時域分析法、根軌跡法、頻域分析法、系統(tǒng)校正、非線性系統(tǒng)分析和部分現(xiàn)代控制理論等內(nèi)容，信息量非常大。如何在有限的課時要求下，選擇適當?shù)慕虒W內(nèi)容是課程教學改革的首要問題。

課程內(nèi)容多，課時相對較少，那么就需要我們精選重點內(nèi)容，并且可以弱化數(shù)學推導過程。例如時域分析部分，可以重點講解一階系統(tǒng)和二階系統(tǒng)對于階躍信號的響應分析，而對于其他典型信號的響應分析可以簡單介紹其結(jié)論。這里提出的弱化數(shù)學推導過程要適度把握。有些方法和結(jié)論的證明，如穩(wěn)定性代數(shù)和判據(jù)的證明等可以省略，側(cè)重講解判據(jù)的含義及應用。但有些內(nèi)容，如拉普拉斯變換及性質(zhì)等數(shù)學內(nèi)容，要求學生必須熟練掌握，可以根據(jù)學生的程度適當講解。

1.2 提煉教學內(nèi)容，思路清晰

教學并不是簡單機械地按照教材內(nèi)容教給學生，而是需要提煉教學內(nèi)容，加入自己的理解或是想法，要讓整個教學內(nèi)容思路清晰。自動控制原理中，不論前幾章的連續(xù)系統(tǒng)還是后面的離散系統(tǒng)，內(nèi)容都是循著基本概念—系統(tǒng)建?！到y(tǒng)分析—系統(tǒng)設計這樣一條線來安排的。在講解每一章節(jié)時，要提煉精髓。例如，系統(tǒng)數(shù)學模型這一章，時域（微分方程）、復域（傳遞函數(shù)）和頻域數(shù)學模型（頻率特性）以及相互轉(zhuǎn)換關(guān)系可以用畫圖的方法表示，既精練又清晰，如圖1所示：

圖1

1.3 拓展教學內(nèi)容，激發(fā)興趣

對于大學生的課程教學，不能單單著眼于教材，要適當?shù)匕岩恍┬录夹g(shù)、新方法以及新問題融合到教學中去，將課程教學內(nèi)容的基礎(chǔ)性和先進性、前沿性相結(jié)合。伴隨著控制技術(shù)與計算機的發(fā)展與應用，新的控制理論、控制策略也越來越多，在講授控制理論基本知識的基礎(chǔ)上，簡單介紹控制理論的前沿技術(shù)、發(fā)展趨勢和熱點問題，如魯棒控制、最優(yōu)控制、模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡控制等控制理論新方法，從而提高學生的學習興趣，拓展學生的知識面，啟發(fā)學生的創(chuàng)新意識。

2 教學方法改革

2.1 重視板書教學方法，靈活組織課堂教學

隨著教學條件的改善，越來越多的課程教學改革把多媒體教學當成了主要的教學手段，從而忽視了傳統(tǒng)的板書教學。在大學課程教學中，有時黑板成了擺設，一節(jié)課上下來，黑板上沒有一個字。課件一頁一頁翻過，學生想回頭看看前面的內(nèi)容很不方便，甚至聽著后邊的內(nèi)容，前面講的什么都忘記了。尤其自動控制原理內(nèi)容多，信息量大，因而在課堂教學中，把每次教學內(nèi)容的提綱以及重要概念名稱板書下來，這樣學生可以很容易地把握每節(jié)課的主要內(nèi)容。

2.2 輔助多媒體以及Matlab仿真軟件等現(xiàn)代化教學手段

傳統(tǒng)的板書教學方式雖然對課堂教學有著不容忽視的作用，但是從信息量方面來說，教學效率偏低。因此，可以輔助多媒體等現(xiàn)代教學手段，節(jié)省了一些時間（如板書時間、畫圖時間等），充實了課堂教學內(nèi)容。此外，利用Matlab仿真軟件輔助教學，對系統(tǒng)進行時域分析、根軌跡分析、頻域分析、系統(tǒng)校正等問題進行仿真，有助于提高學生的學習興趣，加深學生對概念的理解。

3 實驗環(huán)節(jié)改革

實驗環(huán)節(jié)是自動控制原理課程教學的一個重要環(huán)節(jié)，而往往也是一個容易忽視的環(huán)節(jié)。對于實驗環(huán)節(jié)，一般存在課時較少、實驗設備老舊等客觀問題。一個簡單的實驗，由于電路和線路老化，需要反復調(diào)試、檢驗，學生做實驗的積極性得不到提高。另外學生所做的實驗多為驗證性或演示性實驗，能讓他們自己動手設計、實現(xiàn)的綜合性實驗不多，難以培養(yǎng)他們的實踐創(chuàng)新能力。根據(jù)實驗室現(xiàn)有條件，合理安排實驗課的時間和內(nèi)容，壓縮驗證性實驗，增加演示性實驗和綜合性實驗，以加深學生對理論知識的理解和掌握，激發(fā)學生的學習興趣和熱情，培養(yǎng)學生的動手能力和創(chuàng)新能力。

自動控制原理課程是電氣及自動化類相關(guān)專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，對學生后續(xù)課程有重要的作用。該課程的學習，有助于提高學生的分析能力、動手能力和創(chuàng)新意識，因此針對該課程教學中的問題，通過教學改革，提高教學質(zhì)量是非常必要的。

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