廣東理工學(xué)院 龍小麗 陳新欣

自動(dòng)控制原理是我院電氣類專業(yè)的一門基礎(chǔ)課程，其特點(diǎn)是理論性強(qiáng)、涉及多方面的數(shù)理知識(shí)且均比較抽象，具有一定深度和難度的課程。根據(jù)珠三角地區(qū)對(duì)應(yīng)用型電氣類人才需求的特點(diǎn)，結(jié)合應(yīng)用型本科人才教育的培養(yǎng)模式，以提高學(xué)生的創(chuàng)新能力為目標(biāo)，課題組圍繞課程的教材建設(shè)，教學(xué)方法、實(shí)踐手段三方面進(jìn)行教學(xué)改革研究?，F(xiàn)階段成果初步顯現(xiàn)，特別是虛擬實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)的建設(shè)，使課程與實(shí)際技術(shù)得到有機(jī)結(jié)合，突出了學(xué)生創(chuàng)新能力的綜合實(shí)踐能力的培養(yǎng)。

1 課程特點(diǎn)

自動(dòng)控制原理這門課程是廣東理工學(xué)院電氣類專業(yè)的一門重要的核心課程，其全方位地為學(xué)生介紹了經(jīng)典控制理論的基本原理、模型建立、工程分析和設(shè)計(jì)方法。本門課程直接影響到后續(xù)計(jì)算機(jī)控制、過程控制等控制類課程的學(xué)習(xí)效果，以及學(xué)生專業(yè)綜合技術(shù)知識(shí)的實(shí)踐融合效果（任瑾,張曉亞,楊振波.基于Protel電路設(shè)計(jì)的課程改革探索[J].電子世界,2016,10:50-51）。

本課程特點(diǎn)鮮明，特點(diǎn)一：牽涉理論知識(shí)較多，要有扎實(shí)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)功底。如在建立系統(tǒng)模型時(shí)要運(yùn)用一些電學(xué)、光學(xué)和熱學(xué)等物理知識(shí)，解題過程中更是會(huì)用到微積分、復(fù)變量函數(shù)論、矩陣論等內(nèi)容。特點(diǎn)二：圖形較多。如工程應(yīng)用原理圖、根軌跡圖、系統(tǒng)伯德圖和奈氏圖等，教學(xué)中圖形的使用可增強(qiáng)直觀性，但弊端是教學(xué)也會(huì)帶來一定的耗時(shí)（周武能,石紅瑞.自動(dòng)控制原理教學(xué)改革與實(shí)踐[J].教學(xué)研究,2010,01:63-66）。特點(diǎn)三:要求具有直觀的工程背景。盡管在教材中會(huì)介紹一些應(yīng)用背景，但學(xué)生并沒有感性認(rèn)識(shí)，學(xué)生只是機(jī)械地記住公式定理，更沒有將所學(xué)應(yīng)用于實(shí)踐，勢(shì)必造成理論與實(shí)踐的相對(duì)脫節(jié)，知識(shí)掌握的牢固度和靈活度大打折扣。因此針對(duì)我校電氣類應(yīng)用型人才的培養(yǎng)模式，需對(duì)自動(dòng)控制原理課程從教學(xué)建設(shè)、教學(xué)方法、實(shí)驗(yàn)實(shí)踐等方面實(shí)施相應(yīng)的改革舉措，這樣才能位地區(qū)培養(yǎng)出創(chuàng)新精神強(qiáng)和綜合實(shí)踐能力突出的人才。

2 教材建設(shè)

優(yōu)秀的教材是提高教學(xué)質(zhì)量的重要方面，同時(shí)也是優(yōu)秀教學(xué)方法傳承的重要載體。根據(jù)不同的專業(yè)選擇有針對(duì)性的教材，從而提高教學(xué)質(zhì)量。從宏觀上來講要針對(duì)不同的層次和生源對(duì)象來選擇教材，從微觀上應(yīng)提高所選教材的質(zhì)量或者自己編寫教材。

總的來說教材可分兩大類進(jìn)行選擇：（1）對(duì)于理論研究性大學(xué)的教材，內(nèi)容不僅系統(tǒng)且較為深入，列舉的工程實(shí)例多。學(xué)生可以仔細(xì)研讀從而比較深入全面地掌握自控原理，同時(shí)此類教材因內(nèi)容多所以比較厚，教師在授課方面很難在教材上發(fā)揮，需要加強(qiáng)引導(dǎo)學(xué)生自學(xué)（王萬良.“自動(dòng)控制原理”課程教學(xué)中的幾個(gè)關(guān)鍵問題[J].中國(guó)大學(xué)教學(xué),2011,08:48-51）。（2）對(duì)應(yīng)用型大學(xué)或非自動(dòng)化類專業(yè)的教材，由于基礎(chǔ)和對(duì)學(xué)習(xí)興趣等客觀原因使得他們?cè)谡n堂上容易走神，精神不集中，且課后鮮有學(xué)生能靜心研讀書籍，面對(duì)太厚太深的教材更會(huì)望而生畏。對(duì)此類學(xué)生所選取的教材應(yīng)該語(yǔ)言簡(jiǎn)明，內(nèi)容上注重基本的理論和方法，所舉例題圍繞基本內(nèi)容設(shè)置，注重實(shí)用性教學(xué)，使學(xué)生能夠容易閱讀和掌握。

對(duì)此我們選擇第二類教材，并在授課過程中對(duì)書本內(nèi)容的梳理，去粗取精，刪除一些不常用的內(nèi)容，重要的公式、概念、定理用彩色標(biāo)注。將讓學(xué)生在初步學(xué)習(xí)并了解大概理論用，應(yīng)用自動(dòng)控制理論方法解決實(shí)際問題，再對(duì)課程有興趣了以后可以仔細(xì)研讀并能不斷深入。

3 教學(xué)方法

以前我校的教學(xué)方法主要是課前對(duì)學(xué)生講清楚本章的重要性及本節(jié)課的主要內(nèi)容，課后及時(shí)對(duì)本章的主要概念公式方法進(jìn)行小結(jié)，淡化推導(dǎo)、精簡(jiǎn)公式、板書與多媒體相結(jié)合的方式。在成立課題組以后我們提倡在原有基礎(chǔ)上增加案例教學(xué)。比如數(shù)字PID控制，板帶軋制過程控制等，提高學(xué)生運(yùn)用控制理論分析和設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的能力。為此我們與相關(guān)企業(yè)聯(lián)系，收集教學(xué)實(shí)例，目前已與廣州華凌有限公司等10幾家單位合作，參觀調(diào)研自動(dòng)化生產(chǎn)一線，為教學(xué)案例收集素材，且教學(xué)過程中不斷調(diào)整課程授課內(nèi)容，讓課堂理論與工程實(shí)踐相結(jié)合，為學(xué)生工作打下基礎(chǔ)。

同時(shí)加強(qiáng)科研對(duì)教學(xué)的支撐作用，結(jié)合自身科研項(xiàng)目，給學(xué)生介紹自動(dòng)控制在科研項(xiàng)目中的應(yīng)用，同時(shí)發(fā)現(xiàn)優(yōu)秀學(xué)生引入科研中，使學(xué)生所學(xué)知識(shí)得到應(yīng)用，鍛煉處理實(shí)際問題能力，同時(shí)提高教學(xué)效果（王憲磊,王偉,裴玖玲,等.機(jī)械類專業(yè)自動(dòng)控制原理創(chuàng)新型教學(xué)改革與實(shí)踐[J].高教學(xué)刊,2016,07:132-133]）。此外，以競(jìng)賽為導(dǎo)向，積極參加各類比賽如：電子大賽。挑戰(zhàn)杯等，這些競(jìng)賽大部分都需要用到自控的基本理論。在課堂中有意識(shí)的為學(xué)生介紹比賽中用的理論，有助于分析其控制環(huán)節(jié)，并可以幫助學(xué)生取得更好地成績(jī)。

4 實(shí)踐手段

以前我校實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)單一，現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備采用模擬電路實(shí)驗(yàn)箱完成，模塊化實(shí)驗(yàn)箱中的電路具有一定局限性，實(shí)驗(yàn)效果不理想且擴(kuò)展功能不足，不利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。隨著，我校電氣類專業(yè)的學(xué)生人數(shù)不斷增加，為保證實(shí)踐教學(xué)的正常開展，就需增加實(shí)驗(yàn)設(shè)備的套數(shù)，但教學(xué)場(chǎng)地又受到制約（任瑾,唐東成,等.淺談電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)[J].電子世界,2017,08:49）。故不能采用原有實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?，為此我們提出模擬平臺(tái)和虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)一同合作來完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)。模擬平臺(tái)為原有的自控實(shí)驗(yàn)箱和過程控制系統(tǒng)裝置兩部分組成，利用實(shí)驗(yàn)箱讓學(xué)生清楚了解典型信號(hào)和典型環(huán)節(jié)的響應(yīng)曲線及各項(xiàng)性能指標(biāo)；利用過程控制系統(tǒng)裝置，讓學(xué)生進(jìn)一步掌握實(shí)際工作背景、狀態(tài)及過程。這樣做不僅不會(huì)浪費(fèi)原有試驗(yàn)箱設(shè)備更可以提高過程控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室的利用率。虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)也包含兩部分，一部分是MATLAB的虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，另一部分是LabVIEW的虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。MATLAB是一款非常強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理軟件，編程及建立模型簡(jiǎn)單易學(xué)，非常適用于仿真分析，但同時(shí)也存在負(fù)面影響，它不利于學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐及硬件調(diào)試能力的培養(yǎng)，所以部分還應(yīng)結(jié)合傳統(tǒng)的硬件設(shè)備。LabVIEW是近年來非常流行的一款圖形語(yǔ)言，基于LabVIEW的虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)是利用虛擬儀器來完成實(shí)踐教學(xué)，所謂的虛擬儀器就是用軟件代替模擬硬件的全部功能，這樣虛擬實(shí)驗(yàn)就不再是單一的程序仿真。

這種虛擬的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)在能滿足基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的同時(shí)也可為學(xué)生提供更多的實(shí)踐及創(chuàng)新機(jī)會(huì)，從而提高學(xué)生自身的實(shí)踐能力。讓傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室和先進(jìn)的虛擬軟件結(jié)合起來，是一種創(chuàng)新性的教學(xué)手段，更是實(shí)驗(yàn)改革的新方向（劉金頌,張慶陽(yáng),蘇曉峰,等.Matlab軟件在自動(dòng)控制原理實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理,2014,31(6):138-140）。

5 總結(jié)

我院電氣類專業(yè)的發(fā)展剛剛起步，對(duì)課程教學(xué)的探索也正在穩(wěn)步進(jìn)行中。瞄準(zhǔn)專業(yè)發(fā)前沿，將專業(yè)特色的人才培養(yǎng)模式與珠三角地區(qū)對(duì)應(yīng)用型電氣類專業(yè)人才需求緊密聯(lián)系起來。不斷進(jìn)行改革與創(chuàng)新，讓學(xué)生更好地對(duì)工程任務(wù)有全面了解，培養(yǎng)出具有創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力、理論基礎(chǔ)扎實(shí)、綜合實(shí)戰(zhàn)能力強(qiáng)的應(yīng)用技術(shù)人才將是今后教學(xué)工作中的重中之重（王海燕,駱健.關(guān)于高校實(shí)施工程教育專業(yè)認(rèn)證的探討[J].江蘇高教,2014,04:103-104）。