自動(dòng)控制課程一體化教學(xué)模式的構(gòu)建與實(shí)踐

游德智

摘 ? 要：自動(dòng)控制課程是工科專(zhuān)業(yè)的重要基礎(chǔ)課程，具有較強(qiáng)的理論性與實(shí)踐性，概念相對(duì)抽象且涉及范圍廣，對(duì)學(xué)生的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)要求高，因此學(xué)習(xí)過(guò)程中容易遇到很多難題。若采用傳統(tǒng)教學(xué)模式，不但無(wú)法提高學(xué)生的理解，還可能產(chǎn)生更多的問(wèn)題，提高教學(xué)難度。因此，需要采取實(shí)踐教學(xué)與理論教學(xué)相融合的一體化教學(xué)模式，采用多元化教學(xué)方法，降低課程內(nèi)容的抽象性，從而提高學(xué)生的理解能力。本文主要針對(duì)自動(dòng)控制課程的一體化教學(xué)模式的構(gòu)建與實(shí)踐展開(kāi)分析。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)控制課程 ?一體化教學(xué) ?構(gòu)建與實(shí)踐

中圖分類(lèi)號(hào)：G712 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-098X（2019）11（b）-0202-02

自動(dòng)控制技術(shù)目前在各個(gè)領(lǐng)域中都有廣泛應(yīng)用，成為新技術(shù)和新設(shè)備研發(fā)的重要工具。自動(dòng)控制課程也是工科專(zhuān)業(yè)的重要基礎(chǔ)課程，包括電氣信息專(zhuān)業(yè)、能源動(dòng)力專(zhuān)業(yè)以及機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)等專(zhuān)業(yè)，在控制科學(xué)與工程學(xué)科中具有重要作用[1]。該課程具有較強(qiáng)的理論性與實(shí)踐性，其教學(xué)主要分為理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)，但是很多學(xué)校由于各種因素的限制，實(shí)踐教學(xué)較少，這必然會(huì)影響該課程的教學(xué)效果。因此，需要通過(guò)一體化教學(xué)模式的構(gòu)建，不斷提高自動(dòng)控制課程的教學(xué)效率。

1 ?自動(dòng)控制課程的概述

1.1 課程內(nèi)容

自動(dòng)控制課程主要教學(xué)內(nèi)容可以總結(jié)為三大數(shù)學(xué)模型、三大分析方法以及自動(dòng)控制系統(tǒng)的三個(gè)重要特征以及三個(gè)矯正方法[2]。三大數(shù)學(xué)模型主要是指微分方程模型、傳遞函數(shù)模型、結(jié)構(gòu)圖與信號(hào)流程圖;三大分析方法主要是指視域分析、根軌跡分析以及頻域分析;自動(dòng)控制系統(tǒng)的三個(gè)重要特征是指快、準(zhǔn)、穩(wěn);三大矯正方法則是指串聯(lián)、反饋、復(fù)合校正。自動(dòng)控制課程的重要教學(xué)目標(biāo)是通過(guò)反饋裝置設(shè)計(jì)讓任意一個(gè)系統(tǒng)擁有自動(dòng)控制能力，也就是設(shè)計(jì)一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)，但這并不是一個(gè)簡(jiǎn)單的任務(wù)，其中包括了各種難點(diǎn)，如自控系統(tǒng)對(duì)應(yīng)微分方程列寫(xiě)、根軌跡畫(huà)法及其分析等[3]。要想學(xué)好自動(dòng)控制課程，需要熟練掌握高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、電路分析以及電子技術(shù)等方面的知識(shí)，同時(shí)對(duì)于熱力學(xué)、機(jī)械學(xué)以及電機(jī)等方面的知識(shí)也要有一定的了解。

1.2 教學(xué)目標(biāo)

自動(dòng)控制課程的教學(xué)目標(biāo)是讓學(xué)生掌握自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本內(nèi)涵、原理以及結(jié)構(gòu)，從而具備自動(dòng)控制系統(tǒng)分析、設(shè)計(jì)和矯正等應(yīng)用能力，從而具備技術(shù)崗位的相應(yīng)能力，能夠從事專(zhuān)業(yè)相關(guān)崗位，也為后續(xù)專(zhuān)業(yè)課程的學(xué)習(xí)以及未來(lái)工作奠定足夠的基礎(chǔ)。

1.3 課程特點(diǎn)

理論來(lái)自于實(shí)踐活動(dòng)，自動(dòng)控制課程教學(xué)內(nèi)容也是如此，但是自動(dòng)控制課程的教學(xué)內(nèi)容相對(duì)比較抽象，知識(shí)涉及范圍廣，且對(duì)數(shù)學(xué)能力有著較高的要求，計(jì)算量大且較為復(fù)雜，很多學(xué)生在剛剛學(xué)習(xí)的時(shí)候往往由于缺乏足夠的基礎(chǔ)而出現(xiàn)較大的困難。該課程的實(shí)踐性較強(qiáng)，若缺乏實(shí)踐教學(xué)課程，僅通過(guò)多媒體以及教師演示的方式很難提高教學(xué)效率，如何通過(guò)理論聯(lián)合實(shí)踐的一體化教學(xué)模式來(lái)培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力是自動(dòng)控制課程教學(xué)需要解決的重要問(wèn)題。

2 ?自動(dòng)控制課程一體化教學(xué)模式的構(gòu)建與實(shí)踐

2.1 了解課程的總體教學(xué)目標(biāo)

根據(jù)自動(dòng)控制課程的特點(diǎn)，該課程對(duì)于教學(xué)理論以及實(shí)踐能力都有較高的要求，因此教學(xué)組織和設(shè)計(jì)中需要認(rèn)清這一要求，需要在理論教學(xué)的基礎(chǔ)上，通過(guò)生活中常見(jiàn)的自動(dòng)控制裝置為案例，在講解的過(guò)程中學(xué)生可以跟著練習(xí)，也就是課堂講解與實(shí)踐練習(xí)相結(jié)合的教學(xué)方法，還可以采取虛擬實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行訓(xùn)練，能夠提高學(xué)生對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的認(rèn)知。在教學(xué)過(guò)程中，可以將實(shí)踐教學(xué)與理論教學(xué)同時(shí)開(kāi)展，不再單獨(dú)設(shè)置相應(yīng)的實(shí)踐課程，這樣一來(lái)在學(xué)習(xí)理論的同時(shí)能夠從實(shí)踐活動(dòng)中進(jìn)行驗(yàn)證，培養(yǎng)理論知識(shí)的同時(shí)能夠鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力。

2.2 完善教學(xué)方法

根據(jù)自動(dòng)控制課程的特點(diǎn)以及學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況，可以采取多樣化的教學(xué)方法來(lái)提高教學(xué)質(zhì)量。例如采取自主學(xué)習(xí)方式，首先根據(jù)自動(dòng)控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，讓學(xué)生采用不同的方式分析系統(tǒng)的性能，然后根據(jù)要求用校正裝置對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行校正和改善，教師在講清楚要求之后，學(xué)生則可以通過(guò)自主學(xué)習(xí)和動(dòng)手操作，了解自己學(xué)習(xí)知識(shí)在實(shí)踐活動(dòng)中的應(yīng)用，加強(qiáng)知識(shí)之間的練習(xí)，并回顧自身所學(xué)知識(shí)，在課堂教學(xué)中能夠幫助學(xué)生構(gòu)建完整的知識(shí)體系，從而更好的理解知識(shí)點(diǎn)之間的聯(lián)系。還可以采取案例教學(xué)法，對(duì)于新學(xué)習(xí)的知識(shí)，可以通過(guò)實(shí)際案例來(lái)介紹其特點(diǎn)和原理，通過(guò)視頻資料能夠提高學(xué)生的理性認(rèn)知，加強(qiáng)記憶和理解。如在開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)以及閉環(huán)控制系統(tǒng)的介紹中，可以分別介紹兩種系統(tǒng)的特點(diǎn)，然后以交通信號(hào)燈控制為案例，介紹不同系統(tǒng)在信號(hào)燈控制中的應(yīng)用特點(diǎn)，開(kāi)環(huán)控制主要是采取預(yù)先設(shè)置的時(shí)間進(jìn)行循環(huán)控制，但是在流量較多的時(shí)候無(wú)法解決交通堵塞的問(wèn)題;而閉環(huán)控制則通過(guò)反饋裝置的應(yīng)用，通過(guò)感應(yīng)線(xiàn)圈來(lái)測(cè)量車(chē)流量，從而控制信號(hào)燈時(shí)間，能夠有效解決交通堵塞的問(wèn)題。通過(guò)案例教學(xué)能夠讓學(xué)生更好的理解不同系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)。此外，還可以通過(guò)情境教學(xué)法開(kāi)展教學(xué)，教師可以通過(guò)設(shè)置相應(yīng)的情境，在教師的幫助下，讓學(xué)生圍繞問(wèn)題來(lái)分析，并通過(guò)小組討論的方式開(kāi)展探究活動(dòng)。

2.3 豐富教學(xué)手段

學(xué)校需要重視教學(xué)設(shè)備的完善，為實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)配置相應(yīng)的設(shè)備，從而提高自動(dòng)控制課程效率。教師在教學(xué)中也要豐富教學(xué)手段，避免單一多媒體板書(shū)的講解方式，多利用時(shí)間活動(dòng)來(lái)提高教學(xué)效率，例如講解根軌跡分析時(shí)，可以通過(guò)對(duì)比勞斯判據(jù)和奈奎斯特判據(jù)的分析圖，從而尋找其共性與個(gè)性。學(xué)校也可以多組織一些競(jìng)賽活動(dòng)，給予一定的物質(zhì)和精神激勵(lì)，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，有助于提高教學(xué)效率。

3 ?結(jié)語(yǔ)

自動(dòng)控制課程以及相關(guān)專(zhuān)業(yè)對(duì)人才的需求決定了該課程在教學(xué)過(guò)程中不但要注重理論知識(shí)講解，還要重視學(xué)生時(shí)間能力的培養(yǎng)，因此需要適當(dāng)增加實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，提高教學(xué)效率，從而培養(yǎng)學(xué)生的專(zhuān)業(yè)技能，為后續(xù)課程以及未來(lái)發(fā)展建立基礎(chǔ)。一體化教學(xué)模式是指在理論教學(xué)中融入實(shí)踐教學(xué)，能夠省時(shí)省力，提高學(xué)生實(shí)踐能力。

參考文獻(xiàn)

[1] 吳德君.機(jī)電氣一體化教學(xué)用自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)[J].機(jī)械制造與自動(dòng)化，2017，46（6）：204-206.

[2] 馬冬梅，黨曉圓，邢陽(yáng)陽(yáng)，等.電氣工程及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)一體化教學(xué)改革的實(shí)踐與探索[J].電腦迷，2018，34（28）：158.

[3] 許閃閃.技工學(xué)校電氣自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)一體化教學(xué)的改革與發(fā)展[J].職業(yè)，2018，23（8）：94.