《自动控制原理》课程教学改革实践

尹进田　刘丽　王晓芳

摘要：《自动控制原理》是自动化及众多工科专业的一门核心必修课程，具有与其他课程不一样的特点，其教学质量的好坏显得异常重要。本文从课程的教学内容、教学方法、实验环节及作业环节出发浅谈了一些改革做法，通过实践授课取得了良好的教学效果。

关键词：自动控制原理；教学质量；教学方法；实验环节

中图分类号：G431文献标志码：A文章编号：2095-9214（2016）03-0145-011、引言

《自动控制原理》是自动化专业的核心课程和专业基础必修课，同时也是自动化相关专业如电气工程及其自动化、测控技术与仪器、信息类各专业、机械制造等专业的一门必修课，该课程最典型的特点是概念抽象、理论性强、分析方法多、要求一定的数学基础和理论实践结合有难度等。

自动控制理论是工业现代化的基础和前提，是现代工业生产及技术中重要而不可缺少的组成部分[1]。通过本堂课，学生应重点掌握本专业领域中常用控制系统和自动控制中的基本方法，了解线性系统的频率校正法以及自动控制理论在专业课和新技术、新产品上的应用[2]。

2、现状分析

邵阳学院电气工程系设有设自动化、电气工程及其自动化、测控技术与仪器等专业。《自动控制原理》一直是我系各专业的一门专业基础必修课。本课程讲授经典控制理论，以研究定常系统为主，比较全面系统地向学生介绍自动控制的基本理论及其分析和设计方法，让学生清晰地建立起线性控制系统反馈的基本概念，初步学会利用经典控制理论和时域法、根轨迹法、频率特性法等方法来分析自动控制系统，并用频率特性法设计自动控制系统。同时设立实验，采用传统与现代相结合的教学方法，也增设了习题辅导课，但其教学成果一直不是很理想主要体现几个方面：一是学生对概念理解不透彻，如数学模型、被控量、被控对象、对数频率特性等，导致学习效率较低；二是部分学生没有养成动手的习惯，作业抄袭现象较严重；三是学生实验积极性不高。

本院针对以上问题，召开了多次教学研讨会分析了产生此现象的原因，一是该课程本身对数学要求较高、理论性和抽象性较强，学生易产生枯燥；二是学生基础不扎实，没有养成勤学好问的习惯；三是课程实验项目内容有待改进，增设新颖、与现实生活密切相关的内容，同时实验设备不全导致整个实验难以完成，难以检查故障且故障修复困难等，这些属于分散学生精力，影响其学生实验积极性。

3、教学改革的研究与实践

近年来，笔者从事《自动控制原理》课程的教学工作中得到一些体会，并不断改革教学内容、教学方法、实验环节等，取得了一定的效果。具体如下：

（1）教学内容改革。《自动控制原理》课程教学内容多、涉及广，以本校电气工程系自动化专业为例，该课程为58个总学时，去掉10个学时实验，使得教学学时相当紧张。因此，在教学内容上必须进行优化改革，以培养计划和教学大纲为依托，精选重点内容，对于该课程与先修课程内容上存在有相同地方加以修改；对大纲中规定重点内容外的内容略讲或者不讲，敦促学生自学，这样能把有限的学时用来讲解重点内容。另外教学时通过一条课程主线，串联所有知识点，增强课堂教学的逻辑性和条理性，便于学生在较短的教学时间内能理解和掌握该课程的基本原理。通过总结，在此基础上提出“数学模型—系统分析—系统设计”的递进关系教学思路。

（2）教学方法改革。课堂教学时，注重以学生为主主体，教学中用采用多媒体教学，运用丰富的画面讲解知识，激发学生兴趣和理解。当然并不是所有课程对适合其媒体教学，因媒体教学节奏快，要求学生上课精力集中，对于这种情况应采用同时对重点采用黑板板书形式。针对本课程理论性强、概念抽象的特点，较多地采用在线仿真、实验演示等方式，强化学生的理解。精选课程课外学习资料挂网上供学生课外实践下载学习。课堂教学中合理设置疑问供学生课堂课外思考。注重总结归纳教学内容，寻找容易简单的记忆学习方法供学生参考。

（3）实验环节改变。目前我校《自动控制原理》课程实验为5个项目，共10个课时，分别为型环节及阶跃响应、二阶系统的阶跃响应、控制系统的稳定分析、连续系统串联校正、数字PID控制，以前这5个实验项目都为验证性实验，通过对 “连续系统串联校正” 项目的内容修改和补充，并通过向学校教务处申报成为了综合性实验项目，项目“数字PID控制”也正在修改中，即将向学校教务处申报设计性实验项目。另外该课程实验设备为小型实验箱，学生能看到的也都是元器件的标识，看不到具体元器件，通过对一台老实验箱的拆装，让学生充分了解课实验箱的构造机理，在实践过程中学生遇见实践出现问题应尝试让学生自己去分析原因找出问题所在，充分调动学生的学习兴趣。

（4）课后作业改革。课后作业是学生加深和巩固所学内容的主要环节，也是教师跟踪学生学习状态的主要手段[4]。前面提到学生作业抄袭较严重，作业达不到预期效果，主要原因是作业用到的数学知识较多，计算量较大，学生缺乏足耐心；知识掌握在不足，可以采用“分组学习法”，一个学习小组包含4-5名学生，选取学习成绩较好者担任组长，督促其他同学的学习，包括作业、答疑及与老师沟通等。每次布置作业时，不同的小组布置的相同作业量题目，并且题型相似但不相同，老师批改作业时每个小组随机抽查一份，习题课讲解时也每个小组随机抽取一位同学的作业，并要求该同学进行讲解。事实表明，通过以上方法能比较合适地给予了学生一定的学习压力，提高了学生们做作业的兴趣，且促进了同组学生间的交流和协作，班级内的学习讨论氛围得到了很好的增强。

4、 结语

本文结合《自动控制原理》课程教学实践，提出了自己的观点及在教学过程中的一些经验，上述提到的改革方法在教学过程中取得了一定的效果，但也深知还有众多的问题等待进一步的去探索实践，争取不断获得更好的教学手段和方法，全面提高教学质量。

（作者单位：邵阳学院电气工程系）

通讯作者：刘丽

参考文献：

[1]田思庆，吴桂云.自动控制原理课程的教学研究与实践[J].电气电子教学学报，2008，30（1）：112-114.

[2]周颖，张燕，刘作军.等.对现阶段自动控制理论教学方法的探讨[J].长春工业大学学报（高教研究版），2011，32（3）：57-58.

[3]薛峰，林俊，李艳玲. 高职自动控制原理课程教学改革探索[J].课程教育研究，2015.12（上旬）：229.

[4]李冬霞，石庆研. 《自动控制原理》课程教学改革探索与实践[J]. 武汉大学学报（理学版），2012，58（S2）：153-156.