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摘要：《自动控制原理》课程理论性强、抽象性强，要求学生有扎实的数学基本功，这些特点对于没有高中经历直接从技校考入大学的技本生源来说，加剧了畏难情绪。针对这种现状，应从改革实验教学为主，同时对教学内容进行合理的删减，辅以现代教育技术。本文系统地阐述了这门课程教学改革的思路和方法。
关键词：自动控制原理；技本生源；教学改革；实验教学
中图分类号：G712文献标识码：A文章编号：1672-5727（2011）11-0095-02
《自动控制原理》是自动化类、电类等专业的重要专业基础课程。该课程的主要任务是使学生掌握自动控制系统的基本概念和自动控制系统分析、设计的基本方法，是后续专业课程必要的理论基础。然而，该课程的教学对于我校技本生源①来说存在着几个突出的问题：（1）课程的理论性强，涉及面广，尤其是运用数学的力度较大，抽象性强，计算复杂，学生感到难学；（2）教学对象层次差异大，有些技本生源有高中三年的求学经历，有些没有，学生水平参差不齐，教师感到难教；（3）随着自动化技术的发展，新方法、新矛盾、新问题层出不穷，迫使自动控制原理的教与学必须跟上时代的要求，不断更新内容；（4）新形势下，对学生应用自动化技术处理问题的能力要求越来越高，而目前教学中设置的各个环节对学生能力的培养比较薄弱。
为了解决上述问题，我校对技本生源的《自动控制原理》课程的实验教学内容、理论教学内容、教学方法和教学手段等进行了初步的改革。
首先，积极推进实验教学改革。
《自动控制原理》课程的实验教学应该将理论与实践有机地结合起来，以便深化学生对课堂理论的理解。但长期以来，我校一直进行的都是传统的验证性实验教学，即学生通过matlab软件编写程序，然后观察系统的响应曲线和各项性能指标。在实验教学过程中，学生按照实验指导书的内容编写matlab语句，记录响应曲线。绝大部分学生在实验中缺乏主动性，究其根源，是因为传统验证性实验缺少设计性和创新性，并且学时少，无法激发学生的学习兴趣。因此，要推进实验课程的教学改革，应以安排直观形象的实践环节为突破点。
根据《自动控制原理》课程新的学时分配（由原来的12学时增至16学时），选定的实验内容遵循以下优化原则：（1）压缩验证实验的教学时数，实验环节要突出学生的动手能力，体现我校特色，增加设计型实验、综合型实验及创新研究性实验的内容，同时在实验内容上注意新颖性、趣味性和实用性。（2）引进新技术，丰富实验教学内容。（3）虚实搭配，让学生对自己所搭建的硬件电路能同时通过专业软件监测波形，对控制系统进行图形化分析。（4）实验教学内容体现多层次、模块化形式。除了基础验证型实验外，还提供部分设计型、综合型和创新研究型实验，供学生选做。改革前，所有的实验均为matlab仿真验证性实验，改革后，删减了原来的实验1——熟悉matlab仿真工具，将原来的的实验6——基于matlab的系统稳定性分析由仿真实验变为在实验箱上由学生亲自搭建硬件电路，调整参数，监测波形，充分地将理论与实践相结合。同时还增加了其他3个设计性实验，改革前后实验变动情况如表1所示。从表1中可以看出，改革前所有的实验均是应用matlab软件进行仿真，一般都是给定学生已知的传递函数，通过编写简单语句仿真软件然后得到图形，学生完全接触不到实际的控制系统，无法将学到的自动控制原理的相关知识应用到实际问题解决中，常常造成实验与理论脱节，大部分学生在实验中表现被动，教学效果达不到预想的水平。而改革后，有50%的实验脱离了单纯的仿真软件，而是应用实验箱由学生自己搭建硬件电路，充分锻炼了学生的动手能力，在参数调解过程中遇到的种种实际情况大大激发了学生自主分析问题解决问题的能力，教学效果得到了明显提升。
其次，改革和整合教学内容。
随着控制理论的发展和计算机技术的应用，新的控制方法和控制手段也越来越多。为了适应时代要求，根据本科专业培养目标和专业特点，我们对自动控制课程的内容进行了重新整合，选用优秀教材，制定了新的教学大纲、实验大纲和考核大纲，适时地把一些新内容、新的教学成果、应用实例融入教学内容中，做到课程内容的基础性与先进性相结合，把握经典与现代、本课程与其他相关课程内容的关系处理。大幅度减少了学时数（由96学时减至80学时），将经典控制理论与现代控制理论结合起来讲授，重点讲解控制理论的基本知识及应用，理清思路，了解方法，增强系统性。针对技本生源的特点，对一些定理和法则的推导过程略讲甚至不讲，比如在第六章控制系统的校正讲解中，改革之前要花上至少1个学时的时间给学生讲解传递函数和频率特性之间对应关系的证明过程，而在改革之后，对证明推导过程点到为止，而重点强调要学会运用。
《自动控制原理》的教学内容有一条主线：系统分析和系统设计。在整个教学过程中，教学内容围绕这条主线展开，讲解自动控制的一般概念、数学模型、时域分析法、根轨迹法、频域分析法、系统的校正、非线性系统和采样控制系统的分析等。其中时域分析法、根轨迹法、频域分析法属于系统分析的内容，系统的校正属于系统设计内容，让学生在整个学习过程中，围绕“系统分析和设计”这条线进行，做到举一反三，从而对自动控制理论有一个完整清晰的理解。
在分析设计这个主线下，以稳定性指标为辅线。在各个有关章节的小结中对稳定性都予以重点讨论，通过对各种稳定性判断方法的分析，把前后的知识点加以衔接联系，并综合应用。
为体现教学内容的先进性、科学性和前沿性，引导学生进一步学习的兴趣，应对目前控制理论研究的热点和发展趋势作一些简要介绍，如模糊控制、智能控制等。
再次，改革传统教学方法和教学手段。
《自动控制原理》对学生的定性分析能力、定量估算能力、综合运用能力、数形结合能力有一定的要求，需要具有扎实的数学基础，学生在学习中经常会感到困难而产生畏难情绪，影响学习效果。因此，改革传统教学方法和教学手段，进而提高教学质量，也是课程改革应该考虑的内容之一。在以信息、知识爆炸为特征的今天，传统的教学手段已经不能适应时代的需要，教学手段的改革势在必行。对图形比较多的章节，如根轨迹法、频率分析法和系统校正等章节要采用多媒体与板书相结合的教学方法，这样，既充分利用了多媒体教学生动、逼真、容量大的优点，又充分利用了板书教学严谨性、逻辑性强的优点。还可以通过播放视频资料让学生了解自动控制技术在前沿领域的应用，激发学生的学习兴趣。实践证明，这一方法取得了良好的教学效果，受到了学生的认可，对教学质量的提高起了一定的积极作用。
该课程的教学改革已在我校技本生源中实施，取得了良好的教学效果，学生的基本知识、专业能力、实践技能乃至学习兴趣等都较以往有很大的提高。当然，教学改革的路还很长，尚需继续探索和实践，使之不断完善。下一步改革的设想有以下几点：
1.实验和实践教学的目的在于培养学生应用控制理论的方法解决实际问题、将实际问题抽象为理论问题的能力。在以后更深入的教学改革中，拟对实验只提目标和要求，不给学生详细的实验步骤和实验电路图，让学生根据个人情况自主选择难度等级不同的实验，根据系统的性能要求，独立完成系统设计、系统搭建和调试以及记录原始数据和图形并写出实验报告。所有这些必将极大地调动学生学习的主动性和积极性，既能巩固课程理论，又能激发学生学习的热情、培养学生的动手能力和独立思考的能力，使其观察、分析和解决问题的能力都有较大的提高。
2.从课程的实际及教学规律出发，以培养和提高学生的创新精神和实践技能为宗旨，真正探索出一种新的实践教育模式。
3.通过课程的建设和改革，使《自动控制原理》课程内容及课程体系得到优化，教学工作得到进一步完善和规范。在实现理论教学与工程实践最优化等方面继续进行探讨和改革，做到与时俱进，促进该学科的快速发展。
注释：
①我校本科生生源有两种：高中毕业生，简称为高本生源；技校毕业生，简称为技本生源。
参考文献：
[1]王划一.自动控制原理（第2版）[M].北京:国防工业出版社，2010.
[2]刘晓燕.自动控制原理课程教改探索[J].重庆职业技术学院学报，2006，（5）.
[3]孙洁.“自动控制原理”实验教学改革的实践[J].电气电子教学学报，2009，（6）.
[4]刘亮.“自动控制原理”课程教学改革实践与思考[J].黑龙江科技信息，2010，（2）.
[5]袁安富，张伟.《自动控制原理》课程教学改革与创新的探讨[J].中国电力教育，2008，（6）.
[6]王菁华.反馈在自动控制原理课程教学中的作用[J].天津工程师范学院学报，2007，（增刊）.
[7]彭冬玲.自动控制原理的教学方法探讨[J].价值工程，2010，（9）.
作者简介：
王菁华（1978—），女，河北滦南人，硕士，天津职业技术师范大学讲师，研究方向为控制理论与学科教学法等。
关键词：自动控制原理；技本生源；教学改革；实验教学
中图分类号：G712文献标识码：A文章编号：1672-5727（2011）11-0095-02
《自动控制原理》是自动化类、电类等专业的重要专业基础课程。该课程的主要任务是使学生掌握自动控制系统的基本概念和自动控制系统分析、设计的基本方法，是后续专业课程必要的理论基础。然而，该课程的教学对于我校技本生源①来说存在着几个突出的问题：（1）课程的理论性强，涉及面广，尤其是运用数学的力度较大，抽象性强，计算复杂，学生感到难学；（2）教学对象层次差异大，有些技本生源有高中三年的求学经历，有些没有，学生水平参差不齐，教师感到难教；（3）随着自动化技术的发展，新方法、新矛盾、新问题层出不穷，迫使自动控制原理的教与学必须跟上时代的要求，不断更新内容；（4）新形势下，对学生应用自动化技术处理问题的能力要求越来越高，而目前教学中设置的各个环节对学生能力的培养比较薄弱。
为了解决上述问题，我校对技本生源的《自动控制原理》课程的实验教学内容、理论教学内容、教学方法和教学手段等进行了初步的改革。
首先，积极推进实验教学改革。
《自动控制原理》课程的实验教学应该将理论与实践有机地结合起来，以便深化学生对课堂理论的理解。但长期以来，我校一直进行的都是传统的验证性实验教学，即学生通过matlab软件编写程序，然后观察系统的响应曲线和各项性能指标。在实验教学过程中，学生按照实验指导书的内容编写matlab语句，记录响应曲线。绝大部分学生在实验中缺乏主动性，究其根源，是因为传统验证性实验缺少设计性和创新性，并且学时少，无法激发学生的学习兴趣。因此，要推进实验课程的教学改革，应以安排直观形象的实践环节为突破点。
根据《自动控制原理》课程新的学时分配（由原来的12学时增至16学时），选定的实验内容遵循以下优化原则：（1）压缩验证实验的教学时数，实验环节要突出学生的动手能力，体现我校特色，增加设计型实验、综合型实验及创新研究性实验的内容，同时在实验内容上注意新颖性、趣味性和实用性。（2）引进新技术，丰富实验教学内容。（3）虚实搭配，让学生对自己所搭建的硬件电路能同时通过专业软件监测波形，对控制系统进行图形化分析。（4）实验教学内容体现多层次、模块化形式。除了基础验证型实验外，还提供部分设计型、综合型和创新研究型实验，供学生选做。改革前，所有的实验均为matlab仿真验证性实验，改革后，删减了原来的实验1——熟悉matlab仿真工具，将原来的的实验6——基于matlab的系统稳定性分析由仿真实验变为在实验箱上由学生亲自搭建硬件电路，调整参数，监测波形，充分地将理论与实践相结合。同时还增加了其他3个设计性实验，改革前后实验变动情况如表1所示。从表1中可以看出，改革前所有的实验均是应用matlab软件进行仿真，一般都是给定学生已知的传递函数，通过编写简单语句仿真软件然后得到图形，学生完全接触不到实际的控制系统，无法将学到的自动控制原理的相关知识应用到实际问题解决中，常常造成实验与理论脱节，大部分学生在实验中表现被动，教学效果达不到预想的水平。而改革后，有50%的实验脱离了单纯的仿真软件，而是应用实验箱由学生自己搭建硬件电路，充分锻炼了学生的动手能力，在参数调解过程中遇到的种种实际情况大大激发了学生自主分析问题解决问题的能力，教学效果得到了明显提升。
其次，改革和整合教学内容。
随着控制理论的发展和计算机技术的应用，新的控制方法和控制手段也越来越多。为了适应时代要求，根据本科专业培养目标和专业特点，我们对自动控制课程的内容进行了重新整合，选用优秀教材，制定了新的教学大纲、实验大纲和考核大纲，适时地把一些新内容、新的教学成果、应用实例融入教学内容中，做到课程内容的基础性与先进性相结合，把握经典与现代、本课程与其他相关课程内容的关系处理。大幅度减少了学时数（由96学时减至80学时），将经典控制理论与现代控制理论结合起来讲授，重点讲解控制理论的基本知识及应用，理清思路，了解方法，增强系统性。针对技本生源的特点，对一些定理和法则的推导过程略讲甚至不讲，比如在第六章控制系统的校正讲解中，改革之前要花上至少1个学时的时间给学生讲解传递函数和频率特性之间对应关系的证明过程，而在改革之后，对证明推导过程点到为止，而重点强调要学会运用。
《自动控制原理》的教学内容有一条主线：系统分析和系统设计。在整个教学过程中，教学内容围绕这条主线展开，讲解自动控制的一般概念、数学模型、时域分析法、根轨迹法、频域分析法、系统的校正、非线性系统和采样控制系统的分析等。其中时域分析法、根轨迹法、频域分析法属于系统分析的内容，系统的校正属于系统设计内容，让学生在整个学习过程中，围绕“系统分析和设计”这条线进行，做到举一反三，从而对自动控制理论有一个完整清晰的理解。
在分析设计这个主线下，以稳定性指标为辅线。在各个有关章节的小结中对稳定性都予以重点讨论，通过对各种稳定性判断方法的分析，把前后的知识点加以衔接联系，并综合应用。
为体现教学内容的先进性、科学性和前沿性，引导学生进一步学习的兴趣，应对目前控制理论研究的热点和发展趋势作一些简要介绍，如模糊控制、智能控制等。
再次，改革传统教学方法和教学手段。
《自动控制原理》对学生的定性分析能力、定量估算能力、综合运用能力、数形结合能力有一定的要求，需要具有扎实的数学基础，学生在学习中经常会感到困难而产生畏难情绪，影响学习效果。因此，改革传统教学方法和教学手段，进而提高教学质量，也是课程改革应该考虑的内容之一。在以信息、知识爆炸为特征的今天，传统的教学手段已经不能适应时代的需要，教学手段的改革势在必行。对图形比较多的章节，如根轨迹法、频率分析法和系统校正等章节要采用多媒体与板书相结合的教学方法，这样，既充分利用了多媒体教学生动、逼真、容量大的优点，又充分利用了板书教学严谨性、逻辑性强的优点。还可以通过播放视频资料让学生了解自动控制技术在前沿领域的应用，激发学生的学习兴趣。实践证明，这一方法取得了良好的教学效果，受到了学生的认可，对教学质量的提高起了一定的积极作用。
该课程的教学改革已在我校技本生源中实施，取得了良好的教学效果，学生的基本知识、专业能力、实践技能乃至学习兴趣等都较以往有很大的提高。当然，教学改革的路还很长，尚需继续探索和实践，使之不断完善。下一步改革的设想有以下几点：
1.实验和实践教学的目的在于培养学生应用控制理论的方法解决实际问题、将实际问题抽象为理论问题的能力。在以后更深入的教学改革中，拟对实验只提目标和要求，不给学生详细的实验步骤和实验电路图，让学生根据个人情况自主选择难度等级不同的实验，根据系统的性能要求，独立完成系统设计、系统搭建和调试以及记录原始数据和图形并写出实验报告。所有这些必将极大地调动学生学习的主动性和积极性，既能巩固课程理论，又能激发学生学习的热情、培养学生的动手能力和独立思考的能力，使其观察、分析和解决问题的能力都有较大的提高。
2.从课程的实际及教学规律出发，以培养和提高学生的创新精神和实践技能为宗旨，真正探索出一种新的实践教育模式。
3.通过课程的建设和改革，使《自动控制原理》课程内容及课程体系得到优化，教学工作得到进一步完善和规范。在实现理论教学与工程实践最优化等方面继续进行探讨和改革，做到与时俱进，促进该学科的快速发展。
注释：
①我校本科生生源有两种：高中毕业生，简称为高本生源；技校毕业生，简称为技本生源。
参考文献：
[1]王划一.自动控制原理（第2版）[M].北京:国防工业出版社，2010.
[2]刘晓燕.自动控制原理课程教改探索[J].重庆职业技术学院学报，2006，（5）.
[3]孙洁.“自动控制原理”实验教学改革的实践[J].电气电子教学学报，2009，（6）.
[4]刘亮.“自动控制原理”课程教学改革实践与思考[J].黑龙江科技信息，2010，（2）.
[5]袁安富，张伟.《自动控制原理》课程教学改革与创新的探讨[J].中国电力教育，2008，（6）.
[6]王菁华.反馈在自动控制原理课程教学中的作用[J].天津工程师范学院学报，2007，（增刊）.
[7]彭冬玲.自动控制原理的教学方法探讨[J].价值工程，2010，（9）.
作者简介：
王菁华（1978—），女，河北滦南人，硕士，天津职业技术师范大学讲师，研究方向为控制理论与学科教学法等。