高?！白詣涌刂圃怼闭n程教學(xué)問題及對策分析

吳志剛，陳 敏

（江西理工大學(xué)，江西 南昌 330013）

0 引言

作為自動化專業(yè)的主要課程之一，“自動控制原理”是一門基礎(chǔ)理論課程。它的理論性十分強，并且涉及的理論面較廣，教學(xué)難度也相對較大。而根據(jù)這幾年的實踐研究發(fā)現(xiàn)，自動化專業(yè)的學(xué)生能夠理解并且靈活地運用自動控制原理解決問題的情況較少。基于此，本文將重點指出自動化專業(yè)“自動控制原理”課程授課過程中存在的一些問題，并且給出一些解決的對策建議，希望提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果[1]。

1 應(yīng)用型大學(xué)“自動控制原理”課程

1.1 “自動控制原理”課程分析

“自動控制原理”是一門闡述控制系統(tǒng)的一般原理和方法論的課程，學(xué)生能夠了解并把握自動控制的基本理論、基本知識和基本技能，并在此基礎(chǔ)上提升學(xué)生的思考、分析和解決問題的能力。學(xué)習(xí)該課程，不僅能使學(xué)生養(yǎng)成從控制論的角度來理解系統(tǒng)問題，還能鞏固相關(guān)知識，如基本概念和原理、分析和規(guī)劃控制系統(tǒng)的技術(shù)和方法，提升學(xué)生的實驗素養(yǎng)，讓學(xué)生樹立實事求是的科學(xué)態(tài)度和優(yōu)良的素養(yǎng)[2-3]。

1.2 特性分析

“自動控制原理”課程的主要特點是其教學(xué)內(nèi)容較多，理論知識多，覆蓋面較大。學(xué)生字進行課程學(xué)習(xí)期間，一定要擁有堅實的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，了解多種數(shù)學(xué)理論，例如：微積分的變化、拉普拉斯變換、Z變換和矩陣等。除此之外，教學(xué)內(nèi)容應(yīng)該豐富到電氣工程和電氣自動化專業(yè)，并且在建模初級階段，教學(xué)內(nèi)容應(yīng)該包含物理、電氣專業(yè)、自動化專業(yè)和機械專業(yè)的理論知識。

“自動控制原理”作為綜合性課程，要求學(xué)生應(yīng)該具備一定的自主設(shè)計控制系統(tǒng)的能力。另外，“自動控制原理”偏向于應(yīng)用圖形分析法。在課程中使用了許多圖形和計算結(jié)合在一起的方法，對學(xué)生的繪圖能力有著一定的要求，例如系統(tǒng)的動態(tài)連接框圖、根軌跡、奈奎斯特圖以及伯德圖等。雖然圖形教學(xué)法在形象化、直觀性方面具有一定的優(yōu)勢，但是因為傳統(tǒng)的板書教學(xué)耗費的時間較長，所以應(yīng)該采用計算機與多媒體相結(jié)合的方式提高教學(xué)效率。最后，“自動控制原理”作為實踐性極強的一門課程，它在工程應(yīng)用方面的背景較強，在開展教學(xué)活動時，應(yīng)該既重視理論又強調(diào)實踐，實現(xiàn)工程實例和理論教學(xué)的相互結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的工程實踐思維，提高學(xué)生在工程實踐方面的能力，這是“自動控制原理”課程教學(xué)改革所需要重視的落腳點和側(cè)重點。

2 應(yīng)用型大學(xué)“自動控制原理”課程教學(xué)存在的問題

2.1 兩極分化嚴重

整個大學(xué)“自動控制原理”課程的教學(xué)過程中，存在著非常嚴重的兩極分化現(xiàn)象。對于學(xué)生而言，往往是缺乏自我約束能力，并且相當(dāng)一部分學(xué)生的基礎(chǔ)理論知識不扎實，容易被一些錯誤的理論所誤導(dǎo)。在學(xué)習(xí)的過程中，也是屬于一種被動狀態(tài)，沒有主動學(xué)習(xí)的意識或者主動學(xué)習(xí)的意識不夠強烈，往往是老師講到哪學(xué)生學(xué)到哪，并且還存在一部分學(xué)生學(xué)習(xí)掉隊的現(xiàn)象。除此之外，偏科的現(xiàn)象也十分嚴重，對于不少學(xué)生而言，在課程的學(xué)習(xí)上往往是根據(jù)自己的喜好決定。如果喜歡這類課程就會更加有興趣，不喜歡這類課程就可能產(chǎn)生一些情緒化的表現(xiàn)，不愛進行該課程的學(xué)習(xí)，導(dǎo)致出現(xiàn)偏科的現(xiàn)象?！白詣涌刂圃怼闭n程的教學(xué)也不例外，整個課堂的表現(xiàn)也是存在著兩極分化現(xiàn)象，對于大部分學(xué)生而言，上課的表現(xiàn)較為散漫，只有少部分同學(xué)能夠集中精力地進行課堂的學(xué)習(xí)。

2.2 對待作業(yè)的態(tài)度不夠端正

“自動控制原理”課程教師通常是在課堂教學(xué)，在課后為學(xué)生布置作業(yè)，作業(yè)的難度不大，學(xué)生不認真對待課后作業(yè)。部分學(xué)生在課堂上走神、做與課堂教學(xué)內(nèi)容無關(guān)的事情，課后不努力將作業(yè)的習(xí)題知識點理解掌握，而是上網(wǎng)搜索答案或直接抄同學(xué)的答案。還有一部分同學(xué)雖然課堂上理解老師教學(xué)的專業(yè)知識，但在課后不愿意花時間和獎勵在作業(yè)練習(xí)上，選擇抄襲作業(yè)應(yīng)付老師。只有少部分學(xué)生會認真對待課后作業(yè)，對習(xí)題進行深入思考，認真作答?？偠灾?，學(xué)生需要重視課后作業(yè)。

2.3 實驗效果欠佳

“自動控制原理”課程包含了實驗課，培養(yǎng)學(xué)生實驗操作的實踐能力是較為重要的教學(xué)目標。據(jù)相關(guān)調(diào)查研究表明，學(xué)生實驗操作的熱情遠遠高于對理論知識的研究，但學(xué)生側(cè)重于關(guān)注實驗結(jié)果的準確率而忽視了實驗操作過程的重要性，由此出現(xiàn)部分學(xué)生在小組中不積極主動操作，只關(guān)心組內(nèi)實驗的最后實驗結(jié)果。正因如此，形式單一且小組實驗的“自動控制原理”實驗課的教學(xué)效果不高。實驗課中學(xué)生應(yīng)該積極主動參與實驗操作，按照操作流程和操作要求親自體會動手的全過程，經(jīng)過親自動手操作的過程會讓學(xué)生對理論知識和實踐操作有更加深刻的領(lǐng)悟與深入的思考。

3 應(yīng)用型大學(xué)“自動控制原理”課程教學(xué)改革的思考

3.1 小班授課

小班授課的模式一般應(yīng)用于口語類課程，口語類課程要求學(xué)生都積極參與課堂，教師可以及時掌握小班里所有學(xué)生的學(xué)習(xí)情況?！白詣涌刂圃怼闭n程的特點決定其具有小班授課的需要。大學(xué)生在課堂上之所以不積極主動參與學(xué)習(xí)，主要原因是老師難以關(guān)注每個學(xué)生在課堂上的學(xué)習(xí)情況，小班授課則不同，老師更好觀察每個學(xué)生的實時動態(tài)，能夠與學(xué)生進行多次互動，從而促進學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

為有效解決學(xué)生在學(xué)習(xí)效果方面差異較大的問題，教師需要開展小班式教學(xué)，增加與學(xué)生的交流，及時幫助與學(xué)習(xí)困難的學(xué)生，確保大部分學(xué)生可以跟上班級的學(xué)習(xí)進度，從而減少學(xué)生在學(xué)習(xí)效果方面的差異。

3.2 改革教學(xué)內(nèi)容。

對于應(yīng)用型的課程，由于其課程本身需要注重實踐能力的培養(yǎng)，所以學(xué)生們在上課的時候不能花大量的時間在理論的推導(dǎo)證明上，老師上課要簡化推導(dǎo)過程讓學(xué)生們理解。針對這樣的課程，教師要不斷地進行優(yōu)化，在課堂上講解理論的時候，可以把實際應(yīng)用相結(jié)合，二者融會貫通讓學(xué)生感覺到理論的實用性并且感覺到職業(yè)對知識的需求性。目前，高校自動化專業(yè)開設(shè)的自動控制課程的學(xué)時約80個，其相應(yīng)的實驗課時大約為20個，理論課與實踐課的授課內(nèi)容主要包括經(jīng)典控制論和現(xiàn)代控制論。在進行現(xiàn)代控制理論知識講解部分可以采用講座的形式讓學(xué)生們了解大概。如對于一些非線性部分的知識學(xué)生了解到一些描述函數(shù)法和相平面法就可以，不應(yīng)該做過深的延展；但對于線性時域，頻域的分析與校正，離散系統(tǒng)分析等知識應(yīng)作為課程的重點內(nèi)容，讓學(xué)生們能夠理解運用。在講授重點知識時，要引導(dǎo)學(xué)生們對知識進行建立系統(tǒng)框架，并增加案例，讓學(xué)生能夠在實踐課程中，感覺到知識的實用性。

3.3 改革作業(yè)形式

教師在講授離散系統(tǒng)的分析與校正以及連續(xù)系統(tǒng)的時域和頻率分析與校正這些知識前，為了讓學(xué)生們能夠更好地了解，講授這些知識點可之前以布置一些預(yù)習(xí)作業(yè)，一般圍繞著對于輔助工具的了解，掌握一些自動控制思想理論知識。例如，在授課的過程中需要運用到自動控制思想時，上課前老師可以帶領(lǐng)學(xué)生運用一些自動控制的系統(tǒng)，讓他們在講課前利用所給的仿真軟件修改參數(shù)并觀察由于參數(shù)的改變給整體自動化控制系統(tǒng)帶來的變化。除了對于數(shù)據(jù)的調(diào)控，還可以讓學(xué)生們對于系統(tǒng)的模型性能進行分析。這些預(yù)習(xí)作業(yè)的形式多樣，有些作業(yè)可以獨自完成，有些作業(yè)可以小組的形式，不同小組派代表進行展示，其他同學(xué)給出點評意見。通過這些形式，來營造良好的學(xué)習(xí)氛圍，加深學(xué)生對于自動控制理論的理解與掌握。

3.4 改革實驗形式

在逐漸增加現(xiàn)有資金投入和課時的背景下，要想提升實驗教學(xué)的有效程度，應(yīng)用一人一組就顯得至關(guān)重要。根據(jù)原有的單一實驗箱驗證，再加入Matlab軟件輔助設(shè)計及驗證。因為試驗箱使用的是運放電路，建模工作簡單，另外在硬件實驗上建立Matlab的Simulink仿真模型，不用耗費很多時間，所以不會給實驗過程增加太多的壓力；學(xué)生在建立仿真模型的時候也增加了對相應(yīng)理論知識的理解；仿真結(jié)果比模擬電路結(jié)構(gòu)更加明顯，使用仿真結(jié)果也就更容易確切地驗證相關(guān)的理論。最重要的是，幫助學(xué)生學(xué)會使用Matlab軟件，提高學(xué)生依靠有效工具解決問題的能力，提升學(xué)生在學(xué)習(xí)自動控制原理方面的水平。

4 結(jié)語

隨著“自動控制原理”課程的不斷開展，該課程在教學(xué)過程中也出現(xiàn)了一些不足。為有效解決這些問題，學(xué)校需要進行小班式教學(xué)、不斷創(chuàng)新教學(xué)方式、調(diào)整作業(yè)的提交方式。學(xué)?？梢詷?gòu)建專業(yè)的學(xué)習(xí)平臺，為學(xué)生提供多種類型的實踐平臺，充分發(fā)揮平臺的價值，以此來提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和專業(yè)素質(zhì)。