基于MATLAB的“自动控制原理”CAI教学设计

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1、130宗晓萍王霞唐予军：基于MATLAB的“自动控制原理，cAI教学设计信息化教学10．3969／j．issn．1671—489X．2009．30．130基于MATLAB的“自动控制原理"OAf教学设计宗晓萍王霞唐予军一要一枞一一一河北一_童大一学～一电一～．蓦子恤一信一息一工一程一学～一=二院河北保定071002“自动控制原理”是电气信息类各专业的一门主要专业注意力大部分集中在教学课件，不利于教师的随堂发挥，缺基础课程。该课程的特点是有较强的理论性，还需要多方面乏师生之间的互动和情感交流，使学生思维机制运转处于抑的数理知识和繁杂的工程图表及数学计算。在教

2、学过程中，制状态，很难调动其主动学习的积极性。如果教学内容的组织或教学方法不当，就可能使学生感到难3)绘图过程不清晰，不利于学生对各基本环节的把学、乏味，从而产生厌学情绪，影响该课程的教学质量。鉴于握。“自动控制原理”课程要求学生掌握多种图形、曲线的此，笔者借助MATLAB强大一的一～矩阵运算一及一～绘一～图一～功一能一，一进行“自一～一～一绘制方法，并根据图形和曲线分析系统的运动特征，进行系动控制原理”cAI教学设计，开发适于学生课后复习的GU1分统的综合与校正。在传统的教学过程中，教师边讲解、边绘析、仿真软件和适于教师课堂辅助教学的PPT辅助绘图、计图

3、，一条曲线、一个转折点等，其原因、意义都能够使学生算软件，用课件的形式，把比较复杂的数学运算放到计算机理解、吃透；而一般的多媒体课件往往是图像扫描，或利用后台来处理，使学生从繁杂的数学运算和绘图中解脱出来，辅助软件进行绘图，其绘图过程难以详细表达，使学生对图把主要精力集中在对基本理论、基本原理的理解以及对控制形的画法掌握得不够清晰，自然对图形的理解不会很透彻。系统的特性分析及综合设计上，取得较好的教学效果。1．2cAl教学设计根据近几年有关“自动控制原理”课程1CAl设计的基本思想的教学体会和学生的反馈信息，结合学校该课程的现状及精目前，多媒体教学在各高等

4、院校被广泛应用。不可否品课建设的实施，从教学内容、教学手段、教学方法等方面认，多媒体教学可增大课堂教学的信息量，提高教学效率。对该课程进行全方位的整合。CAI教学设计即是此次整合的同时电子教案系统性强、板书规范、图文并茂、重点突出且主要内容之一。在“自动控制原理”CAI教学设计过程中，方便学生的笔记和课后复习，受到学生的欢迎。但是，机遇通过分析该课程的特点以及多媒体教学中存在的问题，采用与挑战并存，在看到多媒体技术在教学中的优势的同时，多传统教学和CAI教学相结合的课堂教学方式，使2种教学方式媒体教学中存在的问题也相应地暴露出来J。优势互补。对于理论公式的

5、推导、证明以板书为主；对系统1．1多媒体教学中出现的问题通过教学体会和学生反馈信建模和系统分析以多媒体课件为主；对于图形、曲线的绘制息，“自动控制原理”的多媒体教学主要存在下列问题。则采用多媒体动画分解和辅助软件绘图的双重模式。1)数学推导跨度大，学生不容易接受。传统的黑板教2基于MATLAB的CAI教学软件开发学中，数学公式的推导由教师逐步进行，每一个符号、算式MATLAB是集数值计算和图形处理等强大功能于一体的科都给学生留下较深的印象；而在多媒体教学中，数学公式一学计算语言，适用于工程应用各领域的分析、设计和复杂计次呈现，推导的跨度较大，学生往往跟不上

6、，反应迟缓，对算。利用MATLAB控制工具箱和SIMULINK可以非常容易地实现公式的理解模糊不清。系统建模、系统分析、各种工程图表的绘制、系统仿真和校2)缺乏师生的情感交流，不利于调动学生主动学习的正等。根据该课程的教学需要，在MATLAB环境下开发2套教积极性。积极的情感是人的认识活动的内驱力。在传统的教学软件，~PGUI仿真软件和PPT辅助绘图、计算软件q。学过程中，教师的情感起着主导作用，一个动作、一个眼神2。1G⋯仿真软件由于“自动控制原理”课程属于基础专都直接感染着学生的学习情绪；而在多媒体教学中，学生的业课，课程安排较早，很多学生还没有接触过

7、MATLAB语言。作者：宗晓萍，教授，主要从事控制理论与控制工程方向的教学和科研工作；王霞，讲师，主要从事控制理论与检测技术方向的教学和科研工作。2009年i1月下第30期(总第183期)一—_囊_备信息化教学宗晓萍王霞唐予军：基于MATLAB的“自动控制原理”CAI~％fl31鉴于此，借助MATLAB中的GUI工具构建CAI课件使用环境，开发控制系统GUI辅助分析、仿真软件，为学生提供简捷、实用性强的人机对话窗口以及系统分析和综合的软件操作平台，增强人机交互能力，使得CAI教学得到简化。学生可以通过该平台进行控制系统综合分析与设计，还可验证自己所做作业的

8、结果。GUI仿真软件的系统功能结构如图1所示。图4Bode图进入根