周樹道　王敏

[摘 要]自動控制原理是工科專業(yè)非常普遍的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，理論性和實踐應(yīng)用性都很強，概念抽象，跨學科知識多，數(shù)學基礎(chǔ)要求高，使得學生學起來具有一定的難度。根據(jù)自動控制原理具有很強的實踐特性，將項目式教學引入課程教學中，可以培養(yǎng)學生良好的職業(yè)素養(yǎng)，極大的提高學生對自動控制原理課程的學習興趣，發(fā)揮學生的主觀能動作用。

[關(guān)鍵詞]自動控制原理 項目式教學 教學設(shè)計

[中圖分類號] G642 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2014）16-0161-02

自動控制技術(shù)已廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域，并成為探索研究各種新技術(shù)新裝備的工具。該課程是理論性和工程應(yīng)用性都很強的技術(shù)基礎(chǔ)課，具有較強的邏輯分析計算性，但其直觀性、形象性不夠，要求學員具有較扎實的高等數(shù)學、大學物理、電路和信號與系統(tǒng)等課程基礎(chǔ)。雖然自動控制理論來源于實踐，但其概念比較抽象，跨學科知識較多，且數(shù)學建模能力要求較高，使得該課程學習起來較難。

因此，將項目式教學引入課程教學中，可以培養(yǎng)良好的職業(yè)素養(yǎng)，極大的提高學生對自動控制原理課程的學習興趣，發(fā)揮學生的主觀能動作用。

一、項目式教學簡介

項目式教學法是基于工作過程的一種探究式教學方法，由教師將所要學習的新知識隱含在一個或幾個基于工作過程為導(dǎo)向的項目之中，讓學生通過自己對工作過程的項目進行分析、討論，明確工作過程的項目大體涉及哪些知識，在老師的指導(dǎo)和幫助下找出解決問題的方法，最后通過項目的完成而實現(xiàn)對所學知識的應(yīng)用，用項目對能力進行反復(fù)實訓，課程教學實現(xiàn)一體化設(shè)計。簡言之，項目教學就是師生為完成某具體的工作任務(wù)而展開的教學行動。項目教學是一種方法，更是一種方案。項目式教學強調(diào)從以教案為重點過渡到以完成項目為重點，力圖在整體上有所突破，即注重完成項目的方法，在整個教學過程中系統(tǒng)地體現(xiàn)創(chuàng)新教育思想。

項目教學法的主要特點在于避開傳統(tǒng)的學科體系教學知識的完整性和系統(tǒng)性，從以邏輯思維方式為主轉(zhuǎn)向以形象思維方式為主，始終圍繞著項目是否能夠完成而進行，對知識結(jié)構(gòu)的要求本著“夠用”的原則，重在培養(yǎng)學生的動手能力、獨立獲取信息和自主建構(gòu)知識的能力，重在實踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。基于以工作過程為導(dǎo)向的項目式教學法與傳統(tǒng)的教學法相比，主要有三大轉(zhuǎn)變：以教師為中心轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W生為中心；以課本為中心轉(zhuǎn)變?yōu)橐皂椖繛橹行?；以課堂為中心轉(zhuǎn)變?yōu)橐怨ぷ鬟^程為中心。在項目式教學中，學生相互配合、相互促進，學習的過程充分體現(xiàn)團隊協(xié)作能力。

二、自動控制原理課程項目式教學設(shè)計

項目教學法一般按照以下五個教學階段進行，項目教學法的一般教學結(jié)構(gòu)如圖所示。

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項目教學法的教學結(jié)構(gòu)圖

1.明確項目任務(wù)：通常由教師提出一個或幾個項目任務(wù)設(shè)想，然后同學生一起討論，最終確定項目的目標和任務(wù)；

2.制訂計劃：由學生制訂項目工作計劃，確定工作步驟和程序，并經(jīng)教師認可；

3.實施計劃：學生確定各自在小組中的分工以及小組成員合作的形式，然后按照已確立的工作步驟和程序工作；

4.檢查評估：先由學生對自己的工作結(jié)果進行自我評估，再由教師進行檢查評分。師生共同討論、評判項目工作中出現(xiàn)的問題，學生解決問題的方法以及學習行動的特征。通過對比師生評價結(jié)果，找出造成結(jié)果差異的原因；

5.教學總結(jié)：從學生相互評議，教師給出建議雙方面入手，提高對所學內(nèi)容及所做項目的掌握。

三、自動控制原理課程項目式教學實施

基于項目教學法的自動控制原理課程的教學目標可以分為：

1.掌握自動控制系統(tǒng)的基本概念；

2.具有對自動控制線性系統(tǒng)的性能分析能力；

3.具有校正裝置的設(shè)計能力，以及改善系統(tǒng)性能的能力；

4.具有利用分析方法分析電子裝備中的自動控制系統(tǒng)的能力。

針對以上的教學目標，可建立適用于自動控制原理課程的分塊教學環(huán)節(jié)：系統(tǒng)搭建、系統(tǒng)數(shù)學建模、系統(tǒng)性能分析和系統(tǒng)性能校正四個大板塊。該教學流程可以應(yīng)用到任意的實踐項目中進行分析。

下面圍繞雷達天線伺服控制系統(tǒng)案例介紹項目式教學的具體實施過程：

1.明確項目任務(wù)：雷達天線伺服控制系統(tǒng)性能分析及校正，如設(shè)計一個雷達天線伺服控制系統(tǒng)，其單位階躍響應(yīng)無超調(diào)，且調(diào)節(jié)時間小于0.5秒。

2.制訂項目計劃：包括原理分析、組成分析、系統(tǒng)建模、動態(tài)分析和校正改善五個環(huán)節(jié)。

3.實施項目計劃：將學生5人分為一組，按照第2步制訂的原理分析、組成分析、系統(tǒng)建模、動態(tài)分析和校正改善五個環(huán)節(jié)分配給組內(nèi)不同學生相應(yīng)的環(huán)節(jié)任務(wù)，由學生按照知識框架自主選擇相應(yīng)的分析、設(shè)計方法，然后按照已確立的工作步驟和程序工作。具體工作過程如下：

原理分析：按照常規(guī)自動控制系統(tǒng)工作過程，即反饋誤差理論進行項目的工作原理分析，并確定系統(tǒng)的類型，如恒值系統(tǒng)、隨動系統(tǒng)和程序控制系統(tǒng)。

組成分析：根據(jù)系統(tǒng)類型，分析系統(tǒng)的組成，選擇相應(yīng)的機電元件，并分析控制系統(tǒng)每個組成對應(yīng)的變量參數(shù)。

系統(tǒng)建模：首先根據(jù)分析的各組成選擇相應(yīng)的元件搭建系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，然后建立系統(tǒng)對應(yīng)的數(shù)學模型——傳遞函數(shù)。

動態(tài)分析：確定系統(tǒng)的阻尼類型，利用延遲時間、上升時間、調(diào)節(jié)時間、超調(diào)量等參數(shù)定義及計算公式，對其綜合性能指標進行近似計算，判斷是否達到系統(tǒng)設(shè)計要求。如果達不到設(shè)計要求，為了滿足設(shè)計要求，必須進行校正設(shè)計。

校正設(shè)計：根據(jù)上步計算的實際性能結(jié)果與系統(tǒng)設(shè)計要求之間的偏差，選擇適用的校正控制形式來實現(xiàn)校正，即在原系統(tǒng)中適當位置添加合適的校正裝置，再重復(fù)前面4個步驟，重新計算帶校正得新系統(tǒng)的動態(tài)性能指標，直到達到系統(tǒng)設(shè)計要求為止。

4.項目檢查評估：評估學生完成的任務(wù)是否符合已設(shè)定的雷達天線伺服控制系統(tǒng)性能目標，可以通過理論分析或是試驗進行檢驗，采用過程評價和結(jié)果評價相結(jié)合的多因子加權(quán)考核方式。

5.項目教學總結(jié)：教學完成后，組織學生互相評議，并同步給出教師的建議。整個教學過程中，教師只是一個參與者和引導(dǎo)者，是學生的師父，以教會學生完成一項工作為最終目標，因此教學目標清晰。

四、可能存在的問題及教學體會

1.選擇項目時，應(yīng)選取與學生所學專業(yè)密切相關(guān)，或是與校院、省、國家級組織的大學生科技競賽等相關(guān)，再或是國民經(jīng)濟領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛的相關(guān)項目，如若選擇項目不合適，不僅學生毫無興趣，還會產(chǎn)生消極畏懼心理，這樣會對教學效果起到了相反的作用。

2.不同學生在組內(nèi)擔任的角色由組內(nèi)學生自行選擇，但教師要注意把握動態(tài)分配不同學生不同環(huán)節(jié)任務(wù)，即同一學生在不同項目中擔任的角色是不同的，這樣有利于學生能力的全面發(fā)展。

3.對項目原理分析不清，就會造成后續(xù)環(huán)節(jié)不能正常進行的結(jié)果?？梢圆扇〉慕鉀Q辦法分為兩方面，一方面，教師在教學過程中應(yīng)針對越多的不同類型自動控制系統(tǒng)進行解釋，讓學生掌握自動控制系統(tǒng)原理分析的本質(zhì)——反饋誤差控制理論，起到舉一反三的作用；另一方面，學生可充分利用課余時間多吸取和學習有關(guān)的案例知識，拓寬自己的知識面，利于新知識的掌握和消化。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 李振龍，喬俊飛，孫亮，等.自動控制原理課程體系結(jié)構(gòu)和教學方法探討[J].教學研究，2009（2）.

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[4] 劉煥新.談項目式教學法在PLC技術(shù)應(yīng)用課程教學中的運用[J].北京電力高等?？茖W校學報，2010（8）.

[5] 張麗娟.項目教學法在電子技術(shù)課程教學中的應(yīng)用[J].廣西教育，2012（31）.

[6] 代英明.項目驅(qū)動教學法在高等院校人才培養(yǎng)中的應(yīng)用研究[J].廣西教育，2009（1）.

[責任編輯：鐘 嵐]