王玲玲 丁學用

摘 要：“自動控制原理”是一門理論性和實踐性都很強的課程。針對三亞學院學生現(xiàn)狀進行了分析，結合該課程的特點及三亞學院本科人才培養(yǎng)方式，提出了以能力為核心的教學課程體系和教學方式；在課程體系、教學方法、實驗教學、考核形式等方面進行改革探索，對自動控制課程的教學起了較好的效果。并為培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神的高素質應用型人才做了積極地探索和有益地實踐。

關鍵詞：關聯(lián)教學法；MOOC；MATLAB

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：2096-000X（2017）10-0099-03

Abstract： "Automatic Control Principle" is a theoretical and practical course. According to the student's actuality and the undergraduate talents cultivation in Sanya College， this paper puts forward the curriculum system and teaching methods with ability as the core of teaching. With the reform of course system， teaching methods， practices and evaluation form， the automatic control teaching has been improved， and the cultivating of high-quality applied talents has been explored and practiced.

Keywords： Related teaching method； MOOC； MATLAB

自動控制原理課程為信息控制類專業(yè)的專業(yè)基礎課，也適用于工科其他專業(yè)作為選修課程。課程以經(jīng)典控制理論[1]為基礎，主要研究控制系統(tǒng)的分析、校正與設計。通過本課程的學習，使學生掌握自動控制的基本理論，建立控制系統(tǒng)的概念，改善控制系統(tǒng)性能的基本措施，了解工程設備的設計、制造、維護與管理等。課程強調方法論，理論性強，計算繁瑣。為了提高自動控制原理課程的教學質量，改進教學效果，提高學生分析問題和解決實際問題的能力[2]，培養(yǎng)適應現(xiàn)代科學技術發(fā)展的高質量人才，本文從自動控制原理課程的課程體系、教學方法、實驗教學和考核方式等方面進行了一系列改革和探索。

一、課程體系

目前，大部分高校自動控制原理課程在體系結構[3]定義上仍以上傳統(tǒng)為主，基本傳統(tǒng)作法是：將自動控制原理劃分為包含經(jīng)典控制與現(xiàn)代控制理論兩部分的課程，以及只有經(jīng)典控制理論部分的課程，不同專業(yè)根據(jù)專業(yè)需要選擇不同的教學內容。但是這樣選擇往往將兩部分孤立起來，這與日新月異的自動化技術發(fā)展不相符合，不利于學生對自動控制學科基礎理論和總體框架有整體的認識。

三亞學院是一所獨立設置的民辦普通本科院校，招生的學生以三本為主，學校整體培養(yǎng)方向以社會需求為定位，以培養(yǎng)應用型人才為目標，逐步與國際接軌。所以了自動控制原理課程體系改革的總體思路是：“經(jīng)典控制理論”與“現(xiàn)代控制理論”有機結合，以應用型創(chuàng)新性的觀點來融合這兩部分基礎內容，在授課平臺上闡述這兩部分內容的“個性”，表達它們的“共性”以及綜合應用。即將“經(jīng)典控制理論”與“現(xiàn)代控制理論”各自基本內容、特點以及之間的內在聯(lián)系與區(qū)別都包含在內。使學生在對比教學中認識自動控制理論，用統(tǒng)一的觀點建立對控制理論基礎知識的認識。

二、教學方法

獨立學院電子類專業(yè)生源復雜，學習能力偏差和基礎知識薄弱。學生中既有理科背景的，還有少部分文科背景的；既有高考偶然因素失利的，也有勉強達到錄取分數(shù)線的；結合三亞學院“應用型本科”的人才培養(yǎng)模式，講課內容在保證知識結構體系完整的前提下，注重基本概念，追求過程簡明、清晰和準確，重在原理，壓縮繁瑣的理論推導。做到重點突出、敘述簡潔、易教易學。

在教學方法上，課程重點關注學生系統(tǒng)分析問題能力、模型建立能力、實踐動手能力、綜合結合多種方法工程應用能力等方面的培養(yǎng)。主要采用講授法、實例講解法、計算機輔助設計教學等方法來加強教學的實踐性環(huán)節(jié)，突出應用性，培養(yǎng)學生具有掌握分析和解決自動控制領域實際問題。

（一）制定詳細的課程大綱

在學期開課之初，給出本門課程的詳細課程大綱，便于學生對課程有一個整體的了解。大綱內容包含：課程簡介與目標達成，課程資料與課程準備，具體學時分配，課程考核與成績構成，考試安排，倫理規(guī)范，其他資料與資源推薦。其中在學時分配中會給出具體的每次課的內容提要，學生課前需準備的內容，每次課程的測驗與習題。其他資料與資源推薦中會給出課程相關的學習網(wǎng)站，主要包括科技前沿、網(wǎng)站資源學習等。具體如圖1所示。

（二）MOOC資源學習

根據(jù)課程安排選擇合適的在線學習資源，其中以學堂在線的自動控制理論課程與中國大學MOOC網(wǎng)站的學習資源。以中國大學MOOC為例，本門課程的開課時間與學校開課時間基本想吻合，其中包括文本課件與視頻資源為主。每次課程時間為10分鐘左右，并包含隨堂練習，方便學生能夠隨時隨地抽出時間學習，當場練習有利于學生對本次課程學習內容的加深理解。MOOC學習資源受眾較廣，對課程的深度把握合適，且搭配有相應的動畫，能聽提高學生的注意力及學習的積極性，在整體上比較適合三本院校的學生學習。其每次課程主要包含內容如圖2所示。

（三）關聯(lián)教學法

課程之間關聯(lián)教學-關聯(lián)教學法，即剖析課程之間的內在聯(lián)系，將相關課程知識點進行分類歸納對比，找出課程與課程之間的相似部分和不同部分，讓不同課程之間知識產(chǎn)生關聯(lián)。 “自動控制原理”和“信號與系統(tǒng)”均為電氣信息大類專業(yè)的基礎平臺課程，這兩門課程在內容上存在一定的重復。比如，線性系統(tǒng)的數(shù)學模型，方框圖、信號流圖、傳遞函數(shù)、Laplace 變換和 Z 變換，系統(tǒng)階躍響應，線性定常系統(tǒng)的零極點及穩(wěn)定性判斷等內容在這兩門課中均有出現(xiàn)。雖然它們在有些內容表現(xiàn)上有一定的重復，但在課程體系及出發(fā)點上卻大不相同。信號與系統(tǒng)偏重于理論，在教學上主要側重于數(shù)學分析和運算，較少涉及應用。而自控課程則側重于控制工程概念及其應用，兩者之間有明確的區(qū)分和較好的銜接。因此在自動控制原理的教學過程中，加重對基本概念、理論和方法的闡述，使學生在思維中形成一定的工程應用概念。將這兩門課的內容有選擇性地結合在一起，進行優(yōu)化，合理安排教學內容，混合實驗課程教學，達到一加一大于二的效果。

課程不同知識點之間關聯(lián)教學，即關聯(lián)不同層次，把課程知識點以難度相當而內容不同劃分并關聯(lián)。教師在教學過程中，根據(jù)自身的教學經(jīng)驗以及知識的內在聯(lián)系，加強各部分關聯(lián)內容的講解。形式可以多種多樣，既可采用分類教學的方式，也可以采用列舉例題的方式，使學生們體會并掌握課程的核心思想。例如對連續(xù)線性定常系統(tǒng)穩(wěn)定性的判別，打破了章節(jié)限制，集中講解其重要性和分析手段。經(jīng)典控制理論給出了基本的三種判別方法，勞斯判據(jù)、根軌跡法、奈奎斯特判據(jù)，在系統(tǒng)穩(wěn)定分析的學習過程中，可以把這三種方法關聯(lián)起來，促進知識的融會貫通，加深理解記憶。這種關聯(lián)教學法針對數(shù)學基礎相對比較薄弱的學生更能加深其對專業(yè)課程的理解。

三、實驗教學

自動控制原理作為一門工科的基礎課程，實踐環(huán)節(jié)是必不可少的。目前學校實驗設備主要仍以實驗箱為主，實驗內容設計大多數(shù)也是驗證性實驗。首先實驗箱的利用率不高，其次學生基本上依照實驗指導書進行實驗，沒有加入自己的思考和理解，更有甚者在實驗完成之后并不知道實驗原理以及實驗和理論知識內容的聯(lián)系在哪里。不知其所以然，實驗也就失去了其本身的目的和意義。所以在教學中配合計算機輔助設計，可適當加大仿真環(huán)節(jié)，合理配置驗證性、設計性、綜合性實驗，充分利用仿真實驗的便利條件，彌補實驗設備的不足。

在自動控制原理這門課程中應用最廣的就是MATLAB軟件[4]。將matlab/simulink融入到實驗教學中[5]，構建系統(tǒng)模型，用語言及圖形化的編程方法，直觀地描述控制系統(tǒng)理論，加深學生對抽象理論知識的理解和掌握。將matlab仿真與實驗箱有機地結合起來，不僅為學生加深了控制系統(tǒng)建模的應用，還提高了學生的計算機技能，還可以讓學生將理論于實際聯(lián)系起來，輕松發(fā)現(xiàn)實驗中存在的問題。同時，matlab仿真縮短了理論與實際系統(tǒng)之間的距離，使理論更容易理解。整個實驗學生以英語的形式給出，這種做法利于提高學生的專業(yè)術語英文水平。在專業(yè)學習過程中，閱讀英文的科技文獻，可以對前沿知識了解有了更好的改進。

四、考核方式

自動控制原理課程的理論性、實踐性和綜合性都較強，內容多，概念抽象，涉及面廣。想要學好這門課程，還必須有扎實的數(shù)學基礎，如：高等數(shù)學、復變函數(shù)以及積分變換等數(shù)學知識，學生普遍感到有一定的難度。尤其是對于三亞學院的學生而言，其數(shù)學基礎相對薄弱。很多學生在就業(yè)選擇上，從事本專業(yè)，例如自動控制系統(tǒng)的設計與維護類工作可能相對較少，以至于學習積極性不高，考試掛科率很高。大多數(shù)學生對自身的學習成績有一定的要求，對實踐實訓感興趣，動手能力也很強，對期末考試“一考定終身”的形式深惡痛絕，挫傷了平時學習特別是技能訓練的積極性。為了改善這種狀況，采取分步的考核方式勢在必行，由傳統(tǒng)的考核方式向累加考核轉變。本課程堅持知識、技能、能力等方面全面考核，以能力和態(tài)度考核為重點。

1. 課堂表現(xiàn)與部分章節(jié)小測驗：每組課講（1次）+平時課堂答題（3次）+章節(jié)測試（4次）。

2. 隨堂作業(yè)：每上交一次課后作業(yè)即得1分，最高得10分。

3. 實驗成績：每完成一次實驗及上交實驗報告（優(yōu)秀）得5分，最高得20分。

4. 期末成績=課堂表現(xiàn)與部分章節(jié)小測驗（20%）+隨堂作業(yè)（10次）（10%）+實驗成績（20%）+期末試卷測試（50%）相結合。如圖3所示。

課堂表現(xiàn)、作業(yè)考查學生平時的學習態(tài)度、上課互動性以及作業(yè)等完成情況；章節(jié)小測檢查其階段性的學習成果，通過測驗，督促學生提高平時的學習主動性；實踐實訓將加強理論課程的學習，加深學生對本課程中的基本理論知識及基本概念的理解，提高學生學習興趣，通過各個實驗過程對課堂講授內容融會貫通；期末考試成績所占總成績的比例相應減小，主要為檢查、督促學生對平時學習進行系統(tǒng)的復習和鞏固，而不是為了應付考試而考試，對促進學生學習起到畫龍點睛的作用。

五、結束語

本文闡述了三亞學院在自動控制原理課程教學中的一些改革意見和體會。只有在教學過程中不斷學習教育理論、積極研究和改進教學方法、采取多樣化的教學方式和手段，對教學內容和教學方法提出新的研究方向，才能提高教學質量，培養(yǎng)更多的人才。

參考文獻

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[3]寧永臣，沈毅.哲學視野下的自動控制原理課協(xié)同教學研究[J].教書育人，2012（10）：78-81.

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[5]師宇杰，等.自動控制原理-基于matlab仿真的多媒體授課[M].北京：國防工業(yè)出版社，2009：92-95.