自动控制原理教学应用改革探析

自动控制原理教学应用改革探析 目录 目录1 摘要2 导言2 前言3 1. “自动控制原理”课程的特点与课程教学改革的必要性3 2. “自动控制原理”教学现状4 3. 教学优化的指导思想6 3.1. 运用模型化教学思维6 3. 2,实施主动学习促进策略6 3. 3,加强集成化项目工程教育7 4. 优化教学的实施策略8 4.1. 使用习题模型进行反馈式教学8 4. 2.利用计算机调动主动学习热情8 4. 3.组织实践项目培养综合能力8 5. 教学改革的几点尝试9 5. 1,设立基础平台课9 5. 2,优化课程内容10 5. 3,开展双语教学11 5. 4,开展课外模拟实验12 6. 教学改革的成效13 参考文献13 摘要 新时期，科技发展与社会进步给传统学科课堂教学带来了新的问题。为了 促进学校双一流学科建设，本文以“自动控制原理”课程为教学研究与实践对 象，探析了现有教学存在的问题，引入模型化教学思维、主动学习促进策略、 集成化项目工程教育教学理念，从课程内容、习题教学、理论实操等方面提出 优化自动控制原理教学的策略。旨在通过教学改革引导学生深入领会课程的知 识结构，改善本科教学中常见的基础知识掌握不牢现象，进一步提升学生运用 自动控制理论解决实际工程问题的能力。 关键词工程应用学科；教学改革；自动控制原理 导言 “自动控制原理”是自动化专业和电气专业的重要基础理论课。它是学习 “现代控制理论”、“过程控制”等本科后续课程的基础，也是学习“线性系 统理论”、“自适应控制”等研究生课程的基础，还是工业过程控制与优化设 计的理论依据[1]⑵。 各相关高校对“自动控制原理”课程的教学相当重视。他们通过精选教育 部指定教材或自编教材、精选授课教师、创建国家级或省市级或校级精品课程、 制作多媒体课件等多种手段，进行了大量的教学改革和实践工作，取得了丰硕 的教学研究成果。 紧跟教学改革的大潮，我们对“自动控制原理”课程的教学进行了大胆地 改革和创新，从培养目标到教学计划、从师资队伍建设到教材建设、从重点基 础课程到校级和市级精品课程建设、从理论教学到实验实践等方面进行了全方 位的探索，取得了比较显著的成效。 本文将结合“自动控制原理”课程的教改实践，分别阐述“自动控制原理” 课程教学改革的必要性、教学改革的几点举措、教学改革的成效及教学改革的 展望等。 刖舌 随着智能科技的广泛普及和快速发展，传统学科教学迎来了新的挑战，也 因此诞生了新的标准和要求，教学手段也向多样化发展。同时，现代社会对学 生的要求不仅满足于熟知理论，还迫切要求学生能够将课程原理与生产生活中 的实际问题联系起来，具有分析设计能力和工程实践能力。为推进我国工业现 代化，自动控制原理因其课程理论的普适性及重要性，已被列入自动化、电气 专业、机电专业等本科工程专业的必修基础课程[3][4][5]L6JL7JO 近些年来，虽然学生综合素质不断提高，但学风浮躁、课程钻研精神不足 等群体现象导致学业整体水平下降。为更好促进双一流学科建设，“自动控制 原理”课程中原有的教学体系、课程内容等方面需要进行优化改革。因此，为 让本科生教育能够紧随时代发展潮流，本文结合国内高校现有的教学条件，联 系教学实际探析工程基础学科教学的改革之道。 1. “自动控制原理”课程的特点与课程教学改革的必要性 “自动控制原理”课程的特点之一是它要求有息直观的工程背景。目前， 自动控制在工业、农业、军事、航空和社会科学等各个领域都得到了广泛地应 用。学生在学习此课程时，尽管教材中介绍了一些应用背景，但还没有感性认 识，更没有将所学知识用于实践的机会。这样势必造成理论与实践的相对脱节。 “自动控制原理”课程的特点之二是它牵涉的理论知识较多。在建立控制 系统的数学模型和各个知识点的应用时既要有力学、电学、光学和热学等物理 知识，又要有电路、电机、电力电子等知识，还要有较强的建模能力和灵活运 用知识解决实际问题的能力。另外，扎实的数学功底是学习该课程的基础。基 础数学中的微积分、复变量函数论、矩阵论等知识始终贯穿全课程。这就要求 学生具有较好的数学素养冏。 “自动控制原理”课程的特点之三是它所包含的图形多。比如工程应用原 理图、根轨迹图、极坐标图和对数坐标图等。图形可使教学的直观性增强，但 它给教学带来一定的耗时。 若使用双语教学并选用英文教材，其另一个突出的特点是专业英语的说与 听、读与写、英文教材与中文参考书的对照等形成较为突出的矛盾。学生在学 习该课程时，本来就感觉到知识的难度，再加上对英文听与读的不适应，真有 点难上加难的味道。而教师为了使学生基本能听懂，不得不使用汉语和英语交 替使用的方式，而且用英文板书时其板书的长度和速度以及使用英语的不习惯 使得耗费的时间较长。 鉴于以上特点，如果采用传统的方法进行“自动控制原理”的教学，则势 必带来时间紧、内容多、知识点难而不能达到应有的教学效果的问题。 因此，为了使学生较好地掌握“自动控制原理”的基本知识，为学生考研 或今后的相关工作打下坚实的理论基础，为了较好地解决教与学、理论学习与 实验实践、中文教材与英文教材等问题，必须进行“自动控制原理”的教学改 革与实践。而且教学改革要从教学目标、教材、教学方法和手段、实验实践等 全方位实施相应的举措。 2. “自动控制原理”教学现状 “自动控制原理”课程以复变函数与积分函数为基础，要求学生全面掌握 控制系统组成原理以及系统分析。学生在课堂中普遍反映课程内容难以掌握， 经过调查，发现教学体系中存在以下问题需要改进。 第一，学生数学基础较为薄弱。“自动控制原理”课程由于开课次序及学 时设定等原因，使得学生在学习过程中出现知识遗忘或先修课程掌握不透彻等 现象，导致数学基础薄弱，不能深入理解相关时域、频域的知识。例如在课堂 上推导控制系统的数学模型相关内容，学生需要理解大量的公式推导。再加上 该部分趣味性不足等原因，基础较差的学生在面对不熟悉的知识点时就会出现 跟不上学习进度的情况。在课程初期听不懂，学生就会丧失对课程的兴趣，并 在大脑中将其错误定位为纯理论性学科，导致对课程实用性认知模糊不清，直 接影响到后续教学和学习效果⑼。 第二，教学效果反馈滞后。本科教学知识和内容逐年增加，以及教学时长 进一步压缩，两方面因素造成教师难以及时得到学生对知识理解程度的真实反 馈。现有教学体系往往通过随堂练习、课堂提问讨论、课后习题等方式来了解 学生学习情况，经过调查，课堂效果并不理想。课外教学效果的巩固应当以习 题作为媒介，但现有的“课堂讲解原理一典型例题讲解一布置课后习题”这一 教学模型尚有改进的余地，面对习题计算量大、控制理论分析方法多、各章节 内容相互联系的现状，学生并不能及时掌握课堂教学内容，课后并不积极进行 课程内容复习与解疑。学生对先修课程内容理解不透彻，从而导致不能够掌握 该种问题模型的分析方法，导致教师不能及时学生对重难点内容的反馈。 第三，课程教学内容缺乏整体观念。如今高校应试教育氛围浓厚，学生在 学习过程中往往流于对方法论的学习，忽略了对该门课程内