非自动化专业的自动控制原理课堂教学改革与思索

马亚杰

摘 要：随着自动控制的广泛应用，自动控制原理已成为众多工科类非自动化专业学生的必修课程。自动控制原理课程内 容较多、理论性较强，而非自动化专业在该课程上安排的学时较少，这给非自动化专业的教学提出了新的挑战。本文在教 学内容选择、教学方式改进和课程考核改革三个方面对非自动化专业的自动控制原理教学进行了探索与思考。

关键词：自动控制原理 非自动化专业 教学改革

中图分类号：TP13-4 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）07（a）-0167-02

Abstract： With the wide application of automatic control， the automatic control principle has been a compulsory course for many non-automatic engineering students. The course of automatic control principle has much content and stronger theoretical property， while the non-automation major has less time arranged in this course， which brings a new challenge to the teaching for non-automation major students. This paper explores and considers the teaching of automatic control principle for non-automation major students from teaching content selection， teaching method improvement and perfection of the assessment.

Key Words： Automatic control principle； Non-automation major； Teaching reform

隨着高新科技的迅猛发展，自动化、智能化成为工业发展的重中之重，被越来越多的领域所应用，对人们生活的改善和技术的进步起到积极作用[1]。自动化专业也逐渐发展成为各个工科类院校必设的专业，自动控制原理作为自动化专业的一门专业必修课程，具有应用范围广、多学科融合等特点，在机械、航空、航天、发动机控制等领域应用越来越广[2-3]，其重要性也日益凸显，因此开始发展成为其他非自动化专业的工科类专业的必修课或选修课。但自动控制原理同时具有内容多且复杂、理论性强等特点，让非自动化专业的学生系统的学习这门课程不切实际也没有必要，而如何在有限的课时里使学生掌握自动控制原理的核心内容，掌握解决问题的方法以及懂得开展实践应用，是开展这门课程的挑战也是有意义的地方。

本文针对非自动化专业的自动控制原理教学进行探索与思考，在教学内容选择、教学方式改进和课程考核改革这三个方面开展论述，以摸索出一套适用于非自动化专业的自动控制原理的教授方法。

1 课程教学内容选择

如何将一门自动化专业的专业课程压缩课时，以非自动化专业必修课的形式教授给非自动化专业的学生，让其掌握自动控制的基本原理和方法，具备后续自主学习和设计的知识储备，只靠课堂上大量的知识点堆积和灌输，不仅效果差，而且效率低，而通过有针对性、有侧重点的选择教学内容，并合理安排教学课时是一种较有效的解决方法。

自动控制原理课程由自动控制的基本概念、控制系统数学模型的建立、控制系统的性能分析、控制系统的设计和仿真等内容组成。由于自动控制原理课程内容较多且理论性较强，在教授非自动化专业学生时需要精选教学内容，根据各章节不同的重点和难点，结合教学目标，对课堂教学内容进行筛选，增加广度而减少深度，以加强非自动化专业学生对自动控制概念和方法的理解，培养学生科学抽象、逻辑思维能力。由于非自动化专业学生自动控制背景较弱，在精选教学内容时应多引入例子辅助学生对内容的理解，同时对于不同的专业要有针对性的选择，比如控制系统数学模型的建立，在教电类的学生时可选择较为简单的包含电阻电感电容的电路系统，对于机械类学生可选择弹簧质量阻尼器机械位移系统，而对于计算机相关专业可选择网络控制系统等。另一方面，由于科技发展较 快，现有的教学内容往往不能满足现代大学生对知识的要求，因此教师应该注意实时更新教学内容，用较为先进的系统和实例讲解和诠释经典的自动控制的概念和知识点。

2 课程教学方式改进

目前无论是自动化专业还是非自动化专业的课堂上，自动控制原理课程教学都偏重于理论知识教学，而缺乏与实际工程问题的结合。除了课堂教学，国内主流的自动控制原理教材也缺乏知识点的实践，只在系统建模中有少量的体现，而这些建模案例较经典，难以抓住学生的学习兴趣。

本文主张将理论与工程实例相结合，以问题为导向引出知识点，将关键知识点结合各专业的具体工程问题，突出物理意义，以解决问题深化理论教学。同时，自动控制原理中涉及大量的公式推导，建议将复杂的公式推导进行简化，重点突出理论的基本原理，以及使用方法，并采用Matlab等软件工具辅助进行计算分析以及系统设计，使理论知识更贴合工程实际，更易于理解吸收。

另一方面，教师在教学过程中应采用科研和教学相结合的方法，将教学内容与自己的科研紧密结合，利用科研结果对自动控制的难点与重点进行循序渐的讲解，并将基础理论知识和最新的工程应用相结合，分析讲解身边的典型工程案例，使学生全面掌握控制系统建模、分析和设计的方法。另一方面，在教学手段上应结合现有互联网技术，比如雨课堂，通过在幻灯片教学中引入音频、视频等教辅资料，并合理穿插互动环节，提高了课堂的生动性，保证了学生学习的兴趣、主动性和积极性。

3 课程考核方式探索

高校课程考核方式绝大多数为考试、作业与考勤的结合，这类考核方式针对高数、物理等基础科学学科具有较好的考察效果，但对于专业课程，学生具备扎实的理论基础固然重要，但更为重要的是掌握解决实际问题的能力，以及具备继续学习的知识储备。针对非自动化专业的学生而言，这一点尤为重要，因为他们后续可能不再有相关的控制类课程的学习，但在科创竞赛或创新项目研究中，甚至是今后的工作中，经典控制理论的应用却是广泛存在的，因此本文提出以实践为主、考试为辅的课程考核方 法，以深化课堂教学的效果。

考核课题以学生自选为主、教师指定为辅，鼓励学生从科创竞赛或创新项目研究中寻求案例课题。课题开展时间可以贯穿于课程教学之中，这样有利于加深对知识点的理解，并充分激发学生的学习兴趣，也便于老师及时对学生开展指导和答疑。

4 结语

综上所述，为了适应现代高等教育的需要，对非自动化专业的自动控制原理课程教学提出了新的要求和挑战。本 文在教学内容选择、教学方式改进以及考核方式探索方 面进行了讨论，并提出了新的教学思路，夯实了非自动化专 业学生的自动控制理论知识，培养了其利用自动控制的思 想和方法解决实际工程问题的能力，为其后续课程的学习奠定了良好的基础。同时激发了学生学习的兴趣和主观能动性，促进其积极参加学校的各类创新实践类活动。

参考文献

[1] 李斌，黄建明，谢昭莉，等.“自动控制原理”课程改革思考[J].电气电子教学学报，2016， 38（3）：41-44.

[2] 汪建力《.自动控制原理》课程教学改革的尝试[J].科技创新导报，2008（24）：29-31.

[3] 谭拂晓，王戴木.面向只能制造的自动控制原理课程教学改革[J].阜阳师范学院学报：自然科学版，2016，33（2）：121-126.