自动控制原理实验教学改革研究与探讨

2015-10-26李霞李静姜文娟

亚太教育 2015年34期

文/李霞李静姜文娟

一、引言

当前时代，自动控制技术在社会各领域均获得了广泛应用。在高等院校中，自动控制原理课程是自动化及相关理工科专业的重要基础课，在学生形成自动控制的基本概念、掌握控制系统分析与设计的基本方法、培养学生独立思考能力等方面具有重要作用[1，2]。本文在对自动控制原理实验教学所面对的新问题进行研究的基础上，对该教学改革的方向与方式进行研究，望与大家共同探讨。

二、自动控制原理课程实验教学方式与问题分析

由于自动控制原理课程具有内容逻辑性、抽象性较强等特点，仅以讲授形式教学，学生对知识的接受和理解较为困难。因此多以实验教学作为理论授课的辅助手段，使理论联系实际，在深化学生对知识理解的同时增强其独立思考能力。而随着时代的变迁，自动控制原理实验教学也面临着新的机遇与挑战。

1.实验资源与实验需求的矛盾

近年来随着高等院校的扩招，高校的新生数量逐年增加。实验需求的增大带来实验室管理困难、设备损耗加大等问题，也对实验设备与场地的分配提出了挑战。由于高等院校中自动控制原理实验教学课程的授课时间与顺序往往相近，极易造成实验排课拥堵和学生动手机会较少等问题，对实验室本身的运作及教学的授课效果有不利影响。

2.实验目标对实验方式的影响

当前大多高校的教育目标已由“精英教育”转向“大众化教育”，不再仅强调理论深度，而转为重视对知识的理解、掌握与实际应用能力[3]。大多高校本科生的自动控制原理课程教学也由更重视逻辑推导、强调理论知识深度转而逐渐增加对培养学生创新与独立思考能力的重视。教学目标的变化也对实验教学的方式提出了新的要求。目前各高校的自动控制原理实验教学多以在电子模拟实验箱、示波器等设备上进行的验证性模拟实验为主，存在着实验方式较为单一、创新性与思考性不足等问题，将日渐难以满足教学的需要。

3.科技发展为实验教学改革提供了新的可能

随着互联网技术的进步和计算机软硬件的发展，高等教育的教学方式也日趋多样化，从而产生了以在线开放式教育为理念的慕课、更注重和强调学生主观能动性的微课、以视频教学先行的翻转课堂等种种教学理念与方法的改革[4，5]。信息传播手段与研究工具的进步为自动控制原理实验教学方式的改革提供了新的思路，也为课程实验教学改革提供了新的可能。

社会环境的发展与变化带来了新的问题与挑战，也提供了新的手段与机遇。对于高校中自动控制原理课程实验教学的改革势在必行。

三、自动控制原理实验教学改革思路探讨

高等教育的改革是时代发展的要求。对自动控制原理实验教学的改革，本文仅提出如下几点主要思路。

1.实验教学理念的发展

近年来高校教育的教育目标日益向培养创新型、应用型人才方面发展。自动控制课程原有的教育方式强调学生对理论知识有较为深入的研究，但对实践精神和创新精神的培养强调不足。理念决定着实际改革措施的方向，针对教育目标的改变，自动控制原理实验教学的理念首先需要发生相应改变。实验教学需要在原有的强调较扎实的掌握基本理论知识的基础上，从教学理念上确立以学生为本、更好地培养学生的独立思考能力、更好地发挥创新精神与主观能动性作为教学改革主要目标的理念，从而更好地实现实验教学的改革。

2.实验教学内容的调整

教学内容的调整是教学改革的重要环节。在新的教育目标指导下，在验证性试验的基础上适当增加锻炼创造性与思考能力的实验内容，如采用可自主编程的教学软件进行基本的理论验证和分析，或利用自动控制实验室中较常见的倒立摆、机器人等设备实现对基本理论的验证等，都是较为实际的调整方向。实验内容的丰富应可更好的达到教学改革的培养目标，并对提高学生的学习兴趣起到积极作用。

3.实验教学方式的改革

在实验教学手段的改革方面，除在硬件方面引入与应用结合更紧密实验设备外，网络时代的到来也为改革提出了新的思路。参考慕课所提倡的开放式教学方式，自动控制原理的实验教学也可考虑利用网络资源，以具有创新性的、开放式的虚拟实验平台作为课堂实验的补充，从而在缓解实验室实验资源紧张问题的同时，更好的培养学生的主动学习精神与创新意识。也可在此基础上结合数据库技术，将虚拟实验结果记入实验成绩考核范围，提高学生自主进行实验的积极性，更好的保障实验考核的公平性。