自动控制原理重点课程建设与教学改革研究

王宪磊 裴玖玲 张洪洲 周 丹 许晓东

塔里木大学机械电气化工程学院 新疆阿拉尔 843300

自动控制原理课程是塔里木大学(以下简称“我校”)电气工程及其自动化、农业电气化、机械设计制造及其自动化、机械电子工程和农业机械化及其自动化等本科专业的一门重要的技术基础课，同时也是一门实践性非常强的课程，该课程在电气工程、机械工程、农业工程等领域中有着非常重要的应用，与生产实践紧密结合[1]。我校是南疆地区一所从事自然科学教育和研究的高等学府，我校大批毕业生走向生产一线，服务地方发展，电气类、机械类、农业工程类等各专业的培养目标则更加侧重面向生产一线，这就要求专业的课程设置也必须与当地实际应用联系起来，自动控制原理课程作为一门技术科学，必须与当地生产一线的电气设备、机电设备联系起来，实现理论与工程实践相结合，提高学生服务地方发展的能力。我校要培养适应我国社会主义现代化建设和区域经济社会发展要求，具有一定创新精神和创业意识，具备较强创新创业和实践能力的复合型、应用型的人才[2]。自动控制原理课程作为与生产实践紧密结合的课程，获得了学校的大力支持，成功获批塔里木大学本科重点课程建设项目。通过课程建设与教学改革，努力提高学生的自动控制基础知识掌握能力和分析问题解决问题的动手实践能力，通过该课程契合学校人才培养目标，提高课程的教学效果。

1 重点课程建设目标和思路

通过查阅各专业人才培养方案，分析自动控制课程在各专业中的重要性，结合人才培养目标，在课程教学中引入工程案例，实现理论与工程实际相结合。

通过广泛调研、走访、学习，了解课程建设的现状，学习借鉴好的课程建设经验和做法，把握课程建设的新思路，了解课程发展动态，探索多种教学方法，提高课程教学效果，激发学生的学习积极性。

结合工程生产一线，探寻控制案例，为课程教学搜集案例和素材，发现生产一线实际控制中存在的问题，把问题带进课堂，激发学生的创新思维，锻炼学生从发现问题到分析问题、解决问题的实践能力，提高课程的实践技能，培养各专业工程应用型人才。

通过课程建设，进一步增强课程组教师的教学改革意识，提高教学研究能力及课程教学水平，建成一支改革意识强、理论水平高、教学效果好的课程师资队伍。

2 重点课程教学改革

自动控制原理课程具有很强的工程实践应用背景，在教学中要时刻与工程实际结合，要结合不同的专业，选取各专业适合的教学内容，采取与各专业工程实际结合的教学素材，确保学生能结合自身所学专业，深刻领会该课程的内涵及在专业课程体系中的作用。

2.1 课程教学目标定位

自动控制原理是研究自动控制规律的一门基础课程，随着科技的发展，自动控制技术广泛应用于电气、农电、机械、机电、农机、农业等领域，自动控制原理的研究对象是自动控制系统，因此必须从大量的自动控制系统入手，讲解基本的控制理论。我校电气工程及其自动化、农业电气化、机械设计制造及其自动化、机械电子工程和农业机械化及其自动化等本科专业都开设了该课程，要根据不同专业的人才培养目标和课程体系，制订不同专业的课程教学目标，使该课程服务于各专业人才培养目标，如对于电气工程专业来说，重点要理解自动控制在电力系统中的应用；对于农电、农机等工业工程类专业，该课程重点要了解自动控制在农业生产中的应用；对于机械、机电等专业，该课程主要让学生了解自动控制在机械工程中的应用。考虑到不同专业该课程在专业课程体系中的支撑作用不同，要结合不同专业选取不同的工程实际内容，各专业的自动控制原理课程，采取不同的课程学时，如，电气工程、农电专业该课程为64学时，机电工程专业为56学时，机械工程专业为40学时，农机专业为36学时。在课程培养目标的制订上，力求使该课程与各专业的工程实际紧密结合，讲授有针对性的课程内容，体现该课程在各专业课程体系中的作用，实现课程教学目标。

2.2 课程教学方法改革

根据自动控制原理课程的特点，避免教学中的教师课堂满堂灌，使学生从自动控制原理课本中的数学内容、公式推导、纯理论知识中解放出来，想办法提高学生的学习兴趣，要让学生充分体会到该课程在各专业的工程实际中的应用，使学生觉得该课程学有所用。在该重点课程建设中，不断探索适合该课程的教学方法，例如，采用微课教学法，将众多的课程相关工程案例、视频等引入教学中，采用讨论式教学法，针对某个自动控制实例，下达设计任务和指标，要求学生发挥想象，利用所学知识，展开讨论，分析各自设计方案的优缺点，从中熟悉设计流程，分析设计方案，激发学生的思维，并将理论知识应用于实践，解决生产实践中存在的问题等。总之，重点课程建设的过程中，要不断探索课程教学方法，要结合不同专业、不同层次学生，探索合适的教学方法，提高课程教学质量。

2.3 课程教学手段改革

自动控制原理抽象，对数学知识要求高，因此在教学中，要利用好多媒体教学，制作精良的课件，这样在教学中才能在有限的学时内，讲授更多的知识，扩展课堂教学容量，并提高课程教学效果。另外也探索采用现场教学，根据教学内容，选取合适的知识点进行现场教学，可以选取学校周边的工厂及企业，针对企业中的自动控制案例进行现场教学，使学生边看控制系统边学习，以此提高学生的学习积极性。在课程实践教学中，改变单一的实验台理论验证实验，锻炼学生的自动控制设计能力，让学生熟悉设计流程，还可以给学生布置设计任务，让学生在实验室进行设计的全过程训练，最后通过仿真感知设计的结果，发现问题，进行设计改正等，以此提高学生的实践能力。鼓励学生到生产企业学习，寻找生产实践中用到的自动控制知识，让学生根据生产实践中发现的问题，及时把课本理论知识应用于生产实践，解决实际中的自动控制问题，体现课程的价值，让学生亲自感受到该课程的重要性，便于学生从根本上重视课程学习，提高课程学习的主动性，提高教学质量。

3 重点课程建设内容

3.1 购置课程相关的图书资料

加强课程建设，离不开对课程内容的不断更新，要多参考相关书籍，拓展视野，更新课程教学内容，适应时代要求，实现课程教学内容的与时俱进。在课程建设中，重点选取自动控制设计和仿真相关的书籍，也选取一些控制工程设计手册，这些参考书可以作为课程任课教师教学参考，也可以提供给有兴趣的学生进行课程的深入学习。

3.2 购置课程相关的控制实物或模型

该课程与生产实际和生活中的控制实例紧密结合，为了使学生更好地理解自动控制系统的组成、工作流程、工作原理等，在课程建设中，结合教学内容，购置小型的控制系统实物或模型，结合实物或模型讲解，方便学生理解。采用“实物+模型”的教学策略，学生可以更好地把理论知识与控制系统相结合，有利于强化学生的控制系统工程意识，提高学生的学习积极性和学习效果。

3.3 加强课程实践教学建设

加强课程实验室建设，更新实验设备，购置新的实验台，增加设计性实验，提高学生的实验动手能力。另外，多探索课程实践教学，鼓励学生从实践中发现问题，激发创新思维，应用课程所学理论知识，解决实践中的各类控制问题，培养学生创新思维能力，分析问题、解决问题能力，建立理论联系实际和团队协作的意识。让学生通过该课程的学习，掌握专业相关工程实际，体会课程的重要性，为毕业以后从事相关控制类工作打下基础，为新疆的经济社会发展、工业和农业现代化做好服务，提高服务地方建设的能力，突出学校的地域特色。

3.4 走访调研 为课程建设提供资源和素材

通过到疆内外其他高校走访调研，学习课程建设的好做法，了解课程课堂教学、实验室建设、教学条件等现状，对照我校的课程相关情况，查找自己的不足，学习其他高校好的做法，有针对性地解决课程建设中存在的问题。

通过调研相关企业单位，了解生产一线自动控制系统现状，了解企业对自动控制相关人才的需求，也为课程教学寻找工程案例素材，通过拍摄图片、视频形成生产现场原始材料，作为后期课程教学中的教学资源使用，这样才能有针对性地开展课程教学，真正培养企业需要的自动控制人才。

3.5 加强沟通 服务各专业课程体系

通过与各专业教师的广泛交流，了解各专业课程体系情况，了解自动控制原理课程在各专业课程体系中的地位，认真听取各专业教师对该课程的要求，努力使该课程更好地支撑各专业的课程体系，实现人才培养目标。

3.6 科研反哺教学

课程团队成员积极从事科研项目，主持或参与自动控制相关的科研项目。在课程教学中，鼓励学生积极参与到教师的科研项目中，激发学生的科研意识，锻炼学生利用所学课程理论知识应用于生产实践的研究中。任课教师也可以对自己科研项目中相关的自动控制内容在课堂上与学生分享，介绍自动控制在项目研究中的重要性、解决的关键问题，让学生也体会到自动控制的重要性。

3.7 鼓励参赛和参与大创项目 检验课程所学

与自动控制相关的学科竞赛众多，要鼓励学生积极报名参加，锻炼自己，检验课程所学，通过参加竞赛，可以督促学生加强课程理论学习，同时将理论所学应用于学科竞赛，解决实践问题，形成良性互动，提高课程学习效果。同时，鼓励学生积极申报大学生创新训练项目，申请自动控制相关的大创项目，开展科研全程的初步训练，为学生以后从事科研工作积累经验。

4 结语

通过对各专业自动控制原理课程的建设，精选教学内容，改变传统单一的理论推导教学，要针对不同专业引入实际工程案例，将案例教学法引入教学的全过程，有目标、有计划地使学生建立起生产实践工程概念。改变传统教学方法，采用引导、启发和互动式教学，针对某一电气、机械控制系统，设置不同情境，让学生组成学习研讨小组，分析控制系统的各种运行情况，提高学生的积极性，参与讨论，提出系统改进和创新的方案，把理论应用于实践。该课程通过一系列教学改革，提高了课程学习的效果。原来学生对该课程不重视，总认为课程内容抽象，像高等数学一样，比较枯燥。通过教师的教学创新，学生改变了对课程的看法，从根本上提高了学生的学习主动性。因此该课程对培养学生辩证思维能力、分析问题、解决问题能力以及建立理论联系实际和团队协作的科学观点都具有重要的指导作用，对实现各专业复合型应用型人才培养都有积极的作用[3]。