电子专业“自动控制技术”与“Matlab”课程的整合与优化

闵晶妍+陈红兵

【摘 要】 “自動控制技术”和”Matlab”两门课程是电子专业的专业课。如果分别采用原来两门课程的教学内容和方法，既浪费了学时，内容上也会出现交叉的现象，根据电子专业人才培养方案计划的要求，将以上两门课程整合优化为一门课程——“自动控制技术与Matlab仿真”，在实际教学改革与实践的尝试过程中，证明了该整合方案的合理性，该整合方案既节省了课时又提高了学生的实践动手能力，为今后的工程实践打下了良好的基础。

【关键词】 自动控制技术；Matlab；课程整合

【Abstract】 “Automatic Control Technology” and “Matlab” are important professional courses for electric specialty. They have separated teaching contents and methods， which waste much teaching time because of some repeated contents. A reform scheme for courses， ” Automatic Control Technology” and ” Matlab”， is put forward according to the requirements of the electronic special training plan and renamed “Automatic Control Technology and Matlab”. The experimental results show that this programme is reasonable. The reorganization and optimization can short teaching time and improve students practical ability.

【Key Words】 Automatic Control Technology； Matlab； Courses Reorganization

【中图分类号】 G643.2 【文献标识码】 A 【文章编号】 2095-3089（2016）31-00-01

1 引言

为了适应高校人才培养目标的需要，也为了高校学生能更好地适应社会对人才的需求，要求对某些课程进行调整。电子专业“自动控制技术”课程是一门工程性较强的课程，该课程的内容可以用MATLAB工具进行仿真实现，若将“自动控制技术”和“MATLAB”开成两门课程，会有内容交叉和重复的现象发生，而且出现理论和实验分离的现象，若不是同一个老师教这两门课程，还会出现课程内容重复，缺乏连贯性，甚至有些重要内容被忽略掉的现象发生，影响了学生对该门课程的接受能力，从而也影响了课程的教学效果，因此，将这两门课程整合优化成一门课程是一种很好的改革方案。通过对电子专业电子信息工程方向的学生实行了一个学期的课程整合改革实践，结果表明了这种整合方案，既满足了电子专业对人才培养方案中两门课程学时缩减的需要，又使得学生能够理论学习和实验验证联系起来，提高了两门课程的教学效果，学生既学到了理论知识又增强了工程实践能力。

2 改革前的弊端

电子专业的“自动控制技术”课程是该专业的专业方向课，该门课程的工程实践性比较强，其任务是使本专业的学生能系统地建立有关自动控制的基本概念，学习反馈控制系统的基本理论及基本方法，掌握控制系统的分析和设计方法，以及各种MATLAB分析、计算方法，为后续专业课的学习打下基础。“自动控制技术”课程在我校电子信息工程专业教学计划中的总学时数为54个学时，由于课时的限制，没有实验学时，学生只能通过课堂上的理论学时直观地了解“自动控制技术”这门课程。该门课程的主要教学内容有：自动控制的一般概念、控制系统的数学模型、线性系统的时域分析方法、线性系统的根轨迹法、线性系统的频域分析法、线性系统的校正方法等，并引入了采用MATLAB应用技术实现对上述控制理论内容的仿真，由于没有实验学时，对采用MATLAB控制理论内容进行仿真部分的内容都忽略不讲，只讲前面理论部分。

MATLAB课程是一种用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，是电子专业的方向课，学时为30个学时，主要实践MATLAB工具软件和数值计算的使用，学习了MATLAB这门课程之后，学生仍然无法把它和工程实践联系起来，导致实践课程和理论课堂的脱节，并不能发挥出MATLAB课程在工程上应用的优势，不能把学生的动手能力发掘出来。

目前的弊端有以下几点：

（1）若将“自动控制技术”课程的MATLAB分析部分内容放在“自动控制技术”课程中讲述，既没有足够的课时，也容易出现和MATLAB课程重复的现象。

（2）“自动控制技术”课程是纯理论的讲述，没有实验学时，锻炼不到学生的动手实践能力。

（3）电子专业的MATLAB课程其授课内容仅涉及一些MATLAB软件的应用，以及一些简单的数值计算等，在该门课程的授课过程中，指导教师并不会提到如何使用MATLAB解决控制理论的工程问题，所以，在MATLAB这门课程学完之后，学生还是不会如何利用MATLAB应用技术实现对控制理论内容的仿真实验。

3 整合优化方法

鉴于如上所述的改革前课程设置的弊端，根据电子专业发展的趋势和人才培养方案的要求，提出将“自动控制技术”和MATLAB两门课程进行整合优化的方案，整合后的课程名字为“自动控制技术与Matlab仿真”，其理论学时为18学时，实验学时为30学时。整合优化后的课程内容分为理论部分和实验仿真两部分，理论部分的讲述内容仍然为自动控制的一般概念、控制系统的数学模型、线性系统的时域分析方法、线性系统的根轨迹法、线性系统的频域分析法、线性系统的校正方法等，实验部分的内容包括MATLAB的使用环境及常用命令练习、控制系统建模的MATLAB方法、线性系统时域分析的MATLAB方法、线性系统根轨迹分析的MATLAB方法、线性系统频域分析的MATLAB方法、线性系统校正的MATLAB方法、线性离散系统分析的MATLAB方法、非线性系统分析的MATLAB方法、状态空间分析的MATLAB方法、控制系统数学模型转换的MATLAB方法等。由于理论学时比较少，因此在理论部分重点讲述和工程应用及实际建模密切相关的理论部分，理论部分讲完之后立刻进行实验课程的实验仿真，这样学生对理论课程的理解也会更加深入，对如何使用MATLAB解决工程实际问题也有了明确的体验和认识。

4 结论

将“自动控制技术”和MATLAB两门课程按照目标有机地融合成一门课程，使得融合后课程的内容更加精炼，学时也减少了，却增加了实验学时，有关理论和实践内容的具体安排，授课老师会合理地进行配置，授课过程中，不会出现内容重叠或实验脱节等现象，既提高了教学效果，又注重理论联系实际，使得学生的动手实践能力大大地得到了提高。

参考文献：

[1]胡寿松.自动控制原理[M].科学出版社，2007.

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