提高《自动控制原理》课堂教学效果的思考

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1、提高《自动控制原理》课堂教学效果的思考　　摘要：《自动控制原理》是很多专业的一门重要专业基础课，学生普遍感到难学。本文就提高该课程课堂教学效果进行了一些思考，提出上好第一堂课，强化传递函数概念，理解特征根分布图，记忆稳态误差表等措施，帮助学生在有限的时间内掌握更多更有用的课程知识。　　关键词：《自动控制原理》；课堂教学；教学效果　　中图分类号：G642.0文献标志码：A文章编号：1674-9324（2014）49-0208-02　　《自动控制原理》是一门公认的学生难学、教师难教的课程。笔者认为，教师要传授知识给学生，并且在有限的

2、时间内帮助学生掌握更多更有用的知识，提高课堂教学效果是关键。　　一、上好第一堂课　　新课的导入做得好，课堂上就能唤起学生的求知欲望，使学生积极开动脑筋，主动地获取知识。老师每给学生新开一门课，都会精心准备第一堂课，希望通过这精彩的第一次，让学生重视该课程的学习。笔者觉得，《自动控制原理》的第一堂课如果能切实解决以下三个问题，课程教学就成功了一半。6　　1.消除学生对课程的神秘感和恐惧感。很多学生光听课程的名字，就肃然起敬，觉得这门课很高深，好神秘；加上学长学姐有关该课程如何难学的一些片面的介绍，会莫名地产生对课程的恐惧。此时老师

3、可从学生熟悉的生活出发，通过大家都有切身体会的实例，如澡堂的热水器控制、室内温度的空调器控制、根据车流量调整通行时间的交通灯自动控制等，使学生明白自动控制固然有其尖端深奥之处，但在我们的身边也有很多地方用到自动控制，平时我们自觉或不自觉地在应用自控原理的相关理论；系统学习本课程，能进一步提高理论修养，将来能更好地把相关知识应用于实践中。学生消除了对课程的神秘感和恐惧感，就能树立学好课程的信心。　　2.使学生懂得为什么要学习本课程。《自动控制原理》是高校自动化及相关专业的专业基础课，是电气信息类、机械类和能源动力类等许多专业的学科

4、基础课程。该课程也是上述专业本科生后续课程和研究生课程的基础，在控制科学与工程学科中占有基础性的地位，其重要性大家都已经达成了共识。除此以外，更重要的是《自动控制原理》中蕴含着许多解决问题的科学思想、科学方法，如黑箱方法、功能模拟方法、相似系统方法、反馈思想及方法、补偿方法、动态发展方法、信息综合应用方法等[1]。这些科学方法不仅在工程控制学科领域发挥着重要作用，也为经济控制论、社会控制论、生物控制论等许多其他学科所借鉴，适合解决许多非工程问题。因而《自动控制原理》属于一门方法论的课程，不论是哪个专业的学生，无论将来是否从事自动

5、控制相关的工作，学习该课程都是十分有用的。在教学过程中，从方法论角度介绍《自动控制原理》的理论与方法，有助于培养学生的科学思维，开阔学生的思路。学生打消了学习的顾虑，提高了对课程重要性的认识，就会主动学习。6　　3.让学生明确课程的主要内容。如果学生在学习过程中既不清楚既往学习内容的条理性，也不知道接下来要继续学习的知识内容，仅仅是老师讲什么学生就听什么，那么课程教学的效果一定不好。因此，教师在正式授课前给学生一个关于课程内容的明晰的整体概况认识十分必要。《自动控制原理》内容丰富，概念抽象，涉及面广，公式繁多。但是它的系统性非常

6、强，结构分明，条理清楚。其授课内容分为三大功能模块：系统建模、系统分析和系统设计。课本中的各章节均可归纳到这三个功能块的模式里。在这三个模块内容中，建模是基础，稳定性是系统分析的核心，稳定性基础上的性能要求是系统设计的主要任务[2]。学生明确了课程的主要内容，就能够从整体上把握课程的学习，在学习过程中能够做到有的放矢。　　二、强化一个概念――传递函数　　学生在前导课程《电路分析》中已经接触过传递函数的概念，但当时是在单一独立激励下定义的，并且主要从单纯的电路角度进行分析，称传递函数为“网络函数”。在《自动控制原理》课程中再提传递

7、函数，并不是简单的重复，而是要从更深更广的角度进行分析和讨论。传递函数是《自动控制原理》中最重要的概念，必须在课堂上着重强调。　　1.传递函数是系统模型的重点形式。经典控制理论与现代控制理论的重要区别之一就是对系统的分析建立在系统的数学模型基础上。系统的数学模型有多种形式，但都可以转化成传递函数。如零初始状态下微分方程通过拉氏变换可得到传递函数；结构图经过等效变换或梅森公式可化成简单的传递函数形式；传递函数中用jω代替s算子就得到系统的频率特性等等。因此系统的建模形式的重点是传递函数。课堂上应让学生掌握建立传递函数的各种方法，如

8、定义法、冲激响应取拉氏变换法、结构图等效变换法、梅森公式法等等。6　　2.传递函数是系统各种分析方法的基础。《自动控制原理》中对系统的分析主要介绍了时域法、频域法和根轨迹法，各种分析方法都建立在传递函数的基础上。如根轨迹分析方法，就是根据开环传递函数绘制系统参数