自动控制原理课程探究式教学方法研究

2017-07-14段纳1王世进2江苏师范大学电气工程及自动化学院江苏师范大学商学院

消费导刊 2017年22期

关键词：自动控制原理教学方法

段纳1. 王世进2.1.江苏师范大学电气工程及自动化学院； 2.江苏师范大学商学院

自动控制原理课程探究式教学方法研究

段纳1. 王世进2.1.江苏师范大学电气工程及自动化学院； 2.江苏师范大学商学院

本文针对自动控制原理课程教学进行探讨。分析传统教学中的问题及新工科背景下的要求，给出自动控制原理探究式教学方法的具体思路，并提供行之有效的操作步骤。通过课堂教学的反馈来看，探究式教学能锤炼学生独立思考和逻辑推理的能力，获得良好的教学效果。

自动控制原理探究式教学博德图

一、引言

自动控制原理课程主要研究自动控制系统的一般规律，涵盖控制系统的模型建立、系统分析和系统设计的基本理论和相关技术，是一门理论与实践紧密结合的课程。其特点是理论性强、具有繁琐的数学推导、复杂的绘图理论及数学计算[1-3]。学生在学习过程中不仅要掌握理论知识，还需加强工程实践能力训练[4-6]。教好学好本课程都具有重要的意义，但是目前普遍存在的问题是教师在教的过程中往往强调其逻辑性及理论体系性，而学生在学的过程中却常常忙于背公式做习题，将其当成更为高深难懂的数学课程。为改善这种状况，突显自动控制原理课程与工程实际紧密联系的特点，本文引入自动控制原理课程的探究式教学理念，以项目驱动为基础，并结合问题互动、先进辅助教学手段等方式对传统教学方法进行了改革。

二、探究式教学方法的具体思路

探究式教学，又称发现法、研究法，是指学生在学习概念和原理时，教师只是给他们一些事例和问题，让学生自己通过阅读、观察、实验、思考、讨论、听讲等途径去独立探究，自行发现并掌握相应的原理和结论的一种方法。探究式教学体现了教师指导下的学生主体作用，教师必须更新一些观念适当引导，学生能主动学习。

（一）项目驱动

通过在自动控制原理的教学中加入实践项目环节，学生利用理论知识自主思考，探究给出解决方案，从而培养学生的学习、创新和团队合作的能力。其中，教师需要合理设置项目，并给出合适的讨论方式。围绕知识点和实际应用设置实践项目，体现目的性和层次性，考虑到前后章节的连续性，前后项目设置要有关联，这样既能培养学生理论知识的实际应用能力，又能使学生从不同角度不同层面思考问题。

项目完成后应及时组织小组讨论，选择合适的项目讨论机制不但能让学生对已完成内容进行整理总结，养成良好的探究习惯，并能令其在讨论中发现新的问题，激发进一步深入探究的热情。教师要在探究意识的初期阶段下足功夫，发挥积极的作用[7]。

通过项目驱动推进学生的探究学习意愿及创新意识,利用台阶式问题的互动学习模式培养学生的批判思维能力,同时结合先进辅助教学手段及合理的评价体系促进学生的学习参与度与主动性。实践表明,探究式教学模式能帮助学生在学好专业知识的过程中有效提高自身的创新应用能力,更好地满足实现新工科背景下对应用创新型人才的需求[8,9]。

（二）设置台阶式问题，开展互动学习

由于自动控制原理课程本身知识点的抽象性，决定了学生在学习一些概念和易混淆的知识点时，出现理解不到位的情况。教师在教学过程中需认真讲解基本概念，同时合理设置台阶式问题，采用一问一答式教学模式。教师把问题抛出，请学生提出问题解决方案，当学生提出多种解决方案时，可以对每一种解决方案进行分析和论证，最后教师需要对问题及解决方案给出总结、反馈和点评。

比如控制系统的频域响应这一章节的知识点比较抽象，在讲解系统博德图与系统性能的关系时，教师首先提出问题，系统的动态特性主要取决于博德图什么位置? 系统的稳态误差与博德图有什么关系? 学生根据问题分小组讨论，通过查阅文献，分析问题的原因和结果，最后给出问题的解决方案。采用这种教学方法时，教师可以布置开放性的题目，将探究式教学中的学延伸到了课外，教师的教学灵活多样，教师和学生还可以借助网络或其他多种网络教学讨论和交流。

（三）利用先进手段辅助教学

在教学过程中，传统的教学手段可以做到将知识点传递给学生，而合理使的使用先进教学手段能够进行更为有效地教学。相对于传统教学手段而言，多媒体教学手段直观新颖，能有效利用情景演示激发学生学习兴趣，尤其在自动控制原理某一些章节优越性较为明显。在框图的等效变换、时域分析法、根轨迹法和频域分析法这些章节的教学中，可以让学生直观感受框图变换、时域、根轨迹、频域图形。例如框图的等效变换法则，相邻的比较点和引出点不可以交换位置，可以在PPT中做好动画设计，学生能较直观的接受。根轨迹图及频域图形可以用多媒体教学直观体现，既能规范作图，又直观形象。还可以借助Matlab /Simulink 软件中成熟的控制工具箱能够快捷方便地向学生展现相关方法实现的过程与结果[10]，根轨迹图和频域图形都能较形象体现。

（四）建立科学考核评价方法

学生的学习过程是个全方位的动态过程，因此对学生的考核应采取多种方式和多个过程，需要建立科学的考核评价方式。为了较好的引导学生全面发展，对学生的学习效果合理科学评价,可以在基础理论、基本知识、基本技能以及分析问题、解决问题的能力及综合素质等内容考核学生。考试形式应多样化，可以将完成平时作业的情况、在课堂上的回答问题表现、实验环节处理分析情况、开卷考试或闭卷考试卷面情况、小组讨论、课程设计论文及其他的检测手段综合参考。