“自动控制原理”教学改革与实践探索

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1、“自动控制原理”教学改革与实践探索　　摘要：分析了“自动控制原理”的特点和教学中存在的问题，从教学内容、教学方法和实验环节三个方面进行了教学改革，以激发学生学习兴趣，提高教学质量。通过教学实践表明，这一改革取得了较好的教学效果。　　关键词：自动控制原理；水位控制系统；工程实例　　作者简介：彭小芳（1982-），女，重庆人，中国人民解放军后勤工程学院，讲师；方卫红（1972-），男，江西广丰人，中国人民解放军后勤工程学院，副教授。（重庆401311）　　中图分类号：G642.0文献标识码：A文章编号：1007-0079（2013）07-0084-02　　“自动控制原理”是高校自动化类

2、专业的专业基础课，在整个专业教学体系中起着承上启下的重要作用，是整个专业知识框架构建的基础，也是学生学习后续专业课程不可缺少的先行基础课。该课程不仅对工程技术具有指导性，而且对培养学生的辩证思维能力，学习建立理论联系实际的科学观点以及提高其分析问题的综合能力都有着重要的作用。学生深入理解掌握“自动控制原理”课程的概念、思想和方法，对于其日后解决实际控制工程问题、掌握控制理论其他学科领域的知识都是必备的基础。7　　该课程具有内容多、理论性强、涉及知识面广等特点，有一定的深度和学习难度。在学习过程中学生容易感到枯燥乏味，产生厌学情绪，因为他们更希望学习一些工作后立马就能用的学科。在教授

3、过程中教师为突出对方法的讲解，则易过分强调理论推导与分析，而忽略工程应用，导致学生学习该课程后会做题了却与实际应用脱节。为了提高教学质量，有必要对该课程进行教学改革。　　一、精选教学内容，提高教学质量　　“自动控制原理”是一门理论性、实践性和综合性都比较强的课程，是具有一定深度和学习难度的课程，内容多、学时少的矛盾非常突出。[1]本校对该课程的安排总学时是66学时，其中实验12学时。授课内容主要包括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与校正、根轨迹法、线性系统的频域分析与校正。相对于课程标准要求的内容来说，课时安排较少，因此出现了课时非常紧张，上课节奏过快，习

4、题课少的问题，学生的学习效果不好，普遍感到所学内容不易消化。如何在有限的课时内让学生熟练掌握控制系统的分析与设计方法，精选教学内容，提高教学质量，加强对学生的能力培养，成为本课程改革的关键。　　首先，要根据课程标准和该专业培养目标要求，精选出教学重点内容。对教学大纲中的重点内容不仅要重点讲解，而且要讲深讲透，起到举一反三的作用。对一些基本概念、基本原理和基本方法要让学生很清晰地知道其工程意义。而对有些在以前课程中讲过的内容，在课堂上只对内容的应用之处进行讲授，略去重复内容。对于教学大纲中规定了解内容和一般性了解内容，要少讲或者不讲，作为自学内容让学生在课下自学。[2]7　　其次，要

5、使学生将本课程内容串联起来，熟悉各章节之间、各种方法之间的内在联系及连贯性。学生在学习过程中往往并不清楚各个知识点之间的联系，以及各个章节之间的因果关系，总感觉“不识庐山真面目”，学习起来很费力。所以在教学过程中，教师应当理清知识脉络。[1]课程内容设计中采用“一纵三横”的设计思路，具体来说，“一纵”就是在课程讲授中要求贯彻自动控制系统的建模、分析及设计方法这条主线，重点强调工程应用背景，突出能力培养。“三横”就是在方法讲授中要求强调自动控制系统的稳定性、快速性和准确性，稳、准、快三个字是分析的核心，也是设计的归宿。在对该课程进行理论分析基础上，注重强调分析和设计的方法及其工程意义

6、及对其实际应用的阐述。　　二、工程实例教学法的应用　　该课程理论性强，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，本院引入工程实例进行教学，即以一个工程实例贯穿“自动控制原理”授课全过程。工程实例式教学法采用由浅入深的方式，在授课之初教师提出工程要求和设计目标，待相关章节理论讲解之后，就要求学生完成阶段设计目标，这样层层递进以项目形式使公式形象化，用实践促进理论应用，培养学生工程应用意识，强化实践动手能力。[3]本课程在教学过程中主要以水箱

7、水位控制为主要实例，贯穿该课程主要内容。　　第一章为自动控制的一般概念，应要求学生重点掌握闭环控制系统的工作原理，能够绘制系统方框图，授课过程中着重于水位控制系统的工作原理分析及方框图绘制方法，在此基础上举一反三地引入其他控制系统。水位控制系统的原理如图1所示：7　　第二章内容为建立系统数学模型，首先建立单容水箱、阀门、液位计等设备的时域数学模型，然后以水位控制系统为例，建立系统的微分方程。为了计算简单引入传递函数，此时在第一章的方框图中各设备中填入相应的传递函数，即