论文部分内容阅读
摘要：为了适应新形势的要求，提高“自动控制原理”课程的教学质量，就“自动控制原理”课程的讲授内容、教学方法、考核形式、网络课堂等方面进行的改革与实践作了详细的介绍，其研究成果在教学实践中取得了良好效果。
关键词：自动控制原理；教学改革；实践
作者简介：范为福（1955-），女，天津人，中原工学院电子信息学院，教授；王双红（1978-），女，河南长垣人，中原工学院电子信息学院，讲师。（河南郑州450007）
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2012）06-0088-01
“自动控制原理”课程是电类、控制类、机械类等专业必修的技术（专业）基础课程，是本科生学习后续专业课程和研究生课程的重要理论基础，在整个课程体系中有承上启下的作用，同时也是通向自动控制这一高科技殿堂的第一个台阶。该课程的主要任务是通过对控制理论知识的学习，使学生树立“系统”的概念和全局的观点，培养学生对控制系统的设计能力、工程实践能力和创新意识。随着科学技术的迅猛发展和信息时代的到来，自动控制理论的内容越来越丰富、信息量大、更新发展很快，在这种形势下，教学内容应及时地吸收自动控制领域的新成果、新技术，摒弃陈旧内容，“自动控制原理”课程的教学改革势在必行。
一、从控制理论的核心体系出发，精选授课内容的主线
“自动控制原理”是一门理论性、实践性和综合性都比较强的课程，其内容丰富、概念抽象、理论性强、涉及知识面广、信息量大，是具有一定深度和学习难度的课程，内容多、学时少的矛盾非常突出，学生普遍感到有一定的难度。如何在有限的课时内让学生熟练掌握控制理论的基础原理，精选教学内容，提高教学质量，加强学生的能力培养，成为本课程改革的关键。教学改革思路是从控制理论的核心体系出发，以系统建模→系统分析→综合设计作为课程主线，突出控制系统分析与设计的共性规律和基本方法，强调工程背景，注重理论联系实际，突出分析与解决能力的培养。
为了解决“自动控制原理”课程内容多、学时少的矛盾，必须精选教学内容。所谓精选教学内容，就是以“自动控制原理”课程教学大纲为依托，根据各专业的实际需要，精选出教学大纲中的重点内容。在课程中，突出重点和难点，将基本概念、基本原理和基本方法讲深讲透，使教学内容有深度。控制系统分析与设计的主要内容和重点是研究系统的特性，即稳定性、动态特性、稳态特性。稳定性、快速性、准确性是对控制系统的基本要求，也是系统性能的重要指标。“稳、快、准”贯穿了时域分析、根轨迹分析和频域分析方法的始终，也是系统综合设计要满足的性能要求。在课程的学习中，要抓住稳、准、快这条线，建立各种系统分析与设计方法之间的联系，可以使学生统观全局，把握研究方向。另外，随着新技术新方法的不断涌现，已很少应用或不再使用的传统的经典控制理论的一些方法则要完全删除。对于教学大纲中规定的了解内容和一般性了解内容，则略讲，或作为学生的自学内容，让学生课余自学，这样，不但培养了学生自学能力和独立思考解决问题的能力，而且还节省了课内的学时。例如目前广泛使用的MATLAB软件，由于它的控制工具箱（control toolbox）与集成图形界面环境SIMULINK为控制系统的计算与仿真提供了一个强有力的工具，因此可以改变在以往的教学过程中占用了大量的课时介绍如何绘制系统的根轨迹、频率特性等曲线的现象，现在只需要在讲清楚绘制这些曲线原理的基础上，让学生掌握简单的系统根轨迹、频率特性等曲线绘制，对于复杂的情况，可以让学生使用MATLAB软件提供的相应函数命令实现这些曲线的绘制，这样一来课程的重点就可以放在如何应用根轨迹法和频域分析法进行工程分析与设计上。
二、改进教学方法，提高课堂教学效率
目前，学生获取知识的能力较过去相比有明显的提高，特别是在信息处理能力、人际交往沟通能力和对社会的适应能力提高等诸方面较为显著。尚显不足的是，自学能力不强，应用知识的能力相对较弱，因此，如何提高课堂教学和实验教学效果，激发学生学习知识的兴趣和热情，提高学生用所学过的知识去分析问题、解决问题的能力，要求我们要去大胆实践和逐步完善。
课堂教学是理论教学的主体，直接关系到教学质量的高低。以基本概念、基本方法为主线，由浅入深地引出要点；因材施教，根据不同层次的学生适当调整讲课内容和深度；采用双语教学；将控制理论的最新研究成果和动态介绍给学生等等，都是我们在课堂教学中一直坚持的。为提高教学效果和水平，在课程内容设计上做了大量工作。课程组成员对各章的基本内容都进行了深入剖析，找出其关键内容、重点和难点。课后要求学生阅读参考书和做一些概念性强的习题，这样可以使学生巩固对课堂上所学知识的理解和掌握，激发学习兴趣，引导自主学习，同时对学生也有一定的约束力和督促作用。而教师则可通过课堂练习和课后作业的信息反馈，了解学生对已学内容的理解和掌握情况，并依此及时纠正学生在基本概念和方法理解上的偏差，调整课堂教学的进度。另外，我们开发了“自动控制原理”课程的网络课堂，充分利用校园网络和网络教学多媒体课件进行网上辅助教学。在网络中，学生可以利用网络的交互性、检索性等特点来选择自己需要的内容进行独立学习。基于此，我们将教学大纲、教案、习题等教学内容制成网络版，从而建立一套自主的、有选择的学习机制，让学生在课余时间，在网上进行学习，激发其学习的主动性、创造性。
三、改革实验教学内容，培养学生实际动手能力
“自动控制原理”课程理论性强，不易理解，加强本课程的实验环节有助于加深对理论知识的理解，使学生在学习控制理论知识的前提下，建立和掌握控制系统建模、系统分析、系统设计等基本理论和方法。通过实验环节，既要帮助学生增强感性认识，加深理解，强化系统概念，又要培养学生自己动手操作，独立思考的习惯，使之进一步提高分析问题与解决问题的能力。由于在原有的控制原理实验教学中，验证性实验占有比较大的比重，不利于培养学生的综合设计能力，因此我们开发了一些设计性的实验，其目的就是要让学生加强学习控制系统的工程设计方法，通过直流电机的位置控制系统和速度控制系统来掌握系统的建模、分析和设计的方法。通过这样的设计性实验，使学生了解到实际控制系统的设计过程，培养了综合应用能力和创新意识。学生的综合应用能力和创新意识的增强，在电子科技制作大赛和毕业设计中都有体现。有些学生在毕业找工作期间备受用人单位的青睐，他们在新的岗位上能够很快适应工作，表现出良好的科研能力。
四、改革考试方式，促进教学质量的提高
考试方式一直是教育模式和教学方法的指挥棒，有什么样的考试方式必然会有什么样的教学方法，而长期以来一直凭借期末考试一张卷的模式评价学生学习情况是导致应试教育愈演愈烈的根源，在面向素质教育、培养高素质创新型人才的今天，必须从应试教育的模式中解脱出来，强调和加强学生的综合能力的培养。在考试方式上进行了必要的改革，将考试成绩分为平时成绩、考试成绩和实践成绩。平时成绩主要包括学习态度、课堂参与情况、出勤情况、学习主动性、完成作业及运用所学专业知识解决问题的能力等。考试成绩采用自编试题库AB卷同时统一命题，不仅AB卷的试题不出现重复，而且3年内，试题不重复率达到70%。在命题中，分为基本要求部分和提高部分，前者占三分之二，主要考核学生掌握基本知识的情况；后者占三分之一，重在考核学生的综合分析能力。在考试后，采用流水评卷的方式，按照评分标准严格阅卷，真实客观地打分。实践成绩主要是通过学生参加课程的实验环节情况打分。在试卷评阅后，科学地对考卷情况进行分析研究，分析学生对课程内容的理解和掌握程度，为调整下一学年度的课堂教学内容和进度提供必要的参考信息。
五、加强师资队伍建设，不断提高教学水平
“自动控制原理”课程组经常开展教研活动，近年来，开展的教研活动所涉及的内容有：“自动控制原理”课程教学体系和教学内容与方法的改革、双语教学、教材建设、实验室建设、多媒体教学研究与建设等，并经常派出多年来一直从事自动化学科建设、自动化专业教学改革和“自动控制原理”课程教学的教师参加全国自动控制原理课程教学研讨会，收获非常大，使我们更加明确了努力的方向。
课程组统一安排课程的教学、科研以及相关的学生实验、答疑、批改作业等任务。青年教师均通过岗前培训并有专人指导，传、帮、带效果显著。教师们治学严谨，教学效果良好，普遍受到学生们的好评，其中有4名教师在院级讲课比赛中获奖。
在多年的教学改革实践中，“自动控制原理”课程的教学取得了一定的成绩，由于改进了教学方法，优化了知识结构，对学生严格要求，使学生增长了知识，开阔了眼界，培养了学生运用基本理论分析和解决实际问题的能力，因此在历届、各层次的教学过程中均受到学生的好评，取得了良好的教学效果。历届考研的学生在这门课程上都取得了很好的成绩。
六、结束语
随着控制理论研究的发展，“自动控制理论”课程的内容将不断地发展和更新，因此，提高“自动控制原理”教学水平的关键是不断深化教学改革，今后以培养具有创新精神和工程实践能力的人才为核心，将改革进行到底，建设更多更好的课程以服务于学生。
参考文献：
[1]汪蕙,唐文花,刘华珍,等.电子与电气信息类专业人才培养改革的思考与实践[J].中国大学教学,2004,(10).
[2]戴跃侬.加强实验教学,提高人才质量[J].中国大学教学,2005,(8).
[3]胡寿松.自动控制原理[M].北京:科学出版社,2004.
（责任编辑：刘辉）
关键词：自动控制原理；教学改革；实践
作者简介：范为福（1955-），女，天津人，中原工学院电子信息学院，教授；王双红（1978-），女，河南长垣人，中原工学院电子信息学院，讲师。（河南郑州450007）
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2012）06-0088-01
“自动控制原理”课程是电类、控制类、机械类等专业必修的技术（专业）基础课程，是本科生学习后续专业课程和研究生课程的重要理论基础，在整个课程体系中有承上启下的作用，同时也是通向自动控制这一高科技殿堂的第一个台阶。该课程的主要任务是通过对控制理论知识的学习，使学生树立“系统”的概念和全局的观点，培养学生对控制系统的设计能力、工程实践能力和创新意识。随着科学技术的迅猛发展和信息时代的到来，自动控制理论的内容越来越丰富、信息量大、更新发展很快，在这种形势下，教学内容应及时地吸收自动控制领域的新成果、新技术，摒弃陈旧内容，“自动控制原理”课程的教学改革势在必行。
一、从控制理论的核心体系出发，精选授课内容的主线
“自动控制原理”是一门理论性、实践性和综合性都比较强的课程，其内容丰富、概念抽象、理论性强、涉及知识面广、信息量大，是具有一定深度和学习难度的课程，内容多、学时少的矛盾非常突出，学生普遍感到有一定的难度。如何在有限的课时内让学生熟练掌握控制理论的基础原理，精选教学内容，提高教学质量，加强学生的能力培养，成为本课程改革的关键。教学改革思路是从控制理论的核心体系出发，以系统建模→系统分析→综合设计作为课程主线，突出控制系统分析与设计的共性规律和基本方法，强调工程背景，注重理论联系实际，突出分析与解决能力的培养。
为了解决“自动控制原理”课程内容多、学时少的矛盾，必须精选教学内容。所谓精选教学内容，就是以“自动控制原理”课程教学大纲为依托，根据各专业的实际需要，精选出教学大纲中的重点内容。在课程中，突出重点和难点，将基本概念、基本原理和基本方法讲深讲透，使教学内容有深度。控制系统分析与设计的主要内容和重点是研究系统的特性，即稳定性、动态特性、稳态特性。稳定性、快速性、准确性是对控制系统的基本要求，也是系统性能的重要指标。“稳、快、准”贯穿了时域分析、根轨迹分析和频域分析方法的始终，也是系统综合设计要满足的性能要求。在课程的学习中，要抓住稳、准、快这条线，建立各种系统分析与设计方法之间的联系，可以使学生统观全局，把握研究方向。另外，随着新技术新方法的不断涌现，已很少应用或不再使用的传统的经典控制理论的一些方法则要完全删除。对于教学大纲中规定的了解内容和一般性了解内容，则略讲，或作为学生的自学内容，让学生课余自学，这样，不但培养了学生自学能力和独立思考解决问题的能力，而且还节省了课内的学时。例如目前广泛使用的MATLAB软件，由于它的控制工具箱（control toolbox）与集成图形界面环境SIMULINK为控制系统的计算与仿真提供了一个强有力的工具，因此可以改变在以往的教学过程中占用了大量的课时介绍如何绘制系统的根轨迹、频率特性等曲线的现象，现在只需要在讲清楚绘制这些曲线原理的基础上，让学生掌握简单的系统根轨迹、频率特性等曲线绘制，对于复杂的情况，可以让学生使用MATLAB软件提供的相应函数命令实现这些曲线的绘制，这样一来课程的重点就可以放在如何应用根轨迹法和频域分析法进行工程分析与设计上。
二、改进教学方法，提高课堂教学效率
目前，学生获取知识的能力较过去相比有明显的提高，特别是在信息处理能力、人际交往沟通能力和对社会的适应能力提高等诸方面较为显著。尚显不足的是，自学能力不强，应用知识的能力相对较弱，因此，如何提高课堂教学和实验教学效果，激发学生学习知识的兴趣和热情，提高学生用所学过的知识去分析问题、解决问题的能力，要求我们要去大胆实践和逐步完善。
课堂教学是理论教学的主体，直接关系到教学质量的高低。以基本概念、基本方法为主线，由浅入深地引出要点；因材施教，根据不同层次的学生适当调整讲课内容和深度；采用双语教学；将控制理论的最新研究成果和动态介绍给学生等等，都是我们在课堂教学中一直坚持的。为提高教学效果和水平，在课程内容设计上做了大量工作。课程组成员对各章的基本内容都进行了深入剖析，找出其关键内容、重点和难点。课后要求学生阅读参考书和做一些概念性强的习题，这样可以使学生巩固对课堂上所学知识的理解和掌握，激发学习兴趣，引导自主学习，同时对学生也有一定的约束力和督促作用。而教师则可通过课堂练习和课后作业的信息反馈，了解学生对已学内容的理解和掌握情况，并依此及时纠正学生在基本概念和方法理解上的偏差，调整课堂教学的进度。另外，我们开发了“自动控制原理”课程的网络课堂，充分利用校园网络和网络教学多媒体课件进行网上辅助教学。在网络中，学生可以利用网络的交互性、检索性等特点来选择自己需要的内容进行独立学习。基于此，我们将教学大纲、教案、习题等教学内容制成网络版，从而建立一套自主的、有选择的学习机制，让学生在课余时间，在网上进行学习，激发其学习的主动性、创造性。
三、改革实验教学内容，培养学生实际动手能力
“自动控制原理”课程理论性强，不易理解，加强本课程的实验环节有助于加深对理论知识的理解，使学生在学习控制理论知识的前提下，建立和掌握控制系统建模、系统分析、系统设计等基本理论和方法。通过实验环节，既要帮助学生增强感性认识，加深理解，强化系统概念，又要培养学生自己动手操作，独立思考的习惯，使之进一步提高分析问题与解决问题的能力。由于在原有的控制原理实验教学中，验证性实验占有比较大的比重，不利于培养学生的综合设计能力，因此我们开发了一些设计性的实验，其目的就是要让学生加强学习控制系统的工程设计方法，通过直流电机的位置控制系统和速度控制系统来掌握系统的建模、分析和设计的方法。通过这样的设计性实验，使学生了解到实际控制系统的设计过程，培养了综合应用能力和创新意识。学生的综合应用能力和创新意识的增强，在电子科技制作大赛和毕业设计中都有体现。有些学生在毕业找工作期间备受用人单位的青睐，他们在新的岗位上能够很快适应工作，表现出良好的科研能力。
四、改革考试方式，促进教学质量的提高
考试方式一直是教育模式和教学方法的指挥棒，有什么样的考试方式必然会有什么样的教学方法，而长期以来一直凭借期末考试一张卷的模式评价学生学习情况是导致应试教育愈演愈烈的根源，在面向素质教育、培养高素质创新型人才的今天，必须从应试教育的模式中解脱出来，强调和加强学生的综合能力的培养。在考试方式上进行了必要的改革，将考试成绩分为平时成绩、考试成绩和实践成绩。平时成绩主要包括学习态度、课堂参与情况、出勤情况、学习主动性、完成作业及运用所学专业知识解决问题的能力等。考试成绩采用自编试题库AB卷同时统一命题，不仅AB卷的试题不出现重复，而且3年内，试题不重复率达到70%。在命题中，分为基本要求部分和提高部分，前者占三分之二，主要考核学生掌握基本知识的情况；后者占三分之一，重在考核学生的综合分析能力。在考试后，采用流水评卷的方式，按照评分标准严格阅卷，真实客观地打分。实践成绩主要是通过学生参加课程的实验环节情况打分。在试卷评阅后，科学地对考卷情况进行分析研究，分析学生对课程内容的理解和掌握程度，为调整下一学年度的课堂教学内容和进度提供必要的参考信息。
五、加强师资队伍建设，不断提高教学水平
“自动控制原理”课程组经常开展教研活动，近年来，开展的教研活动所涉及的内容有：“自动控制原理”课程教学体系和教学内容与方法的改革、双语教学、教材建设、实验室建设、多媒体教学研究与建设等，并经常派出多年来一直从事自动化学科建设、自动化专业教学改革和“自动控制原理”课程教学的教师参加全国自动控制原理课程教学研讨会，收获非常大，使我们更加明确了努力的方向。
课程组统一安排课程的教学、科研以及相关的学生实验、答疑、批改作业等任务。青年教师均通过岗前培训并有专人指导，传、帮、带效果显著。教师们治学严谨，教学效果良好，普遍受到学生们的好评，其中有4名教师在院级讲课比赛中获奖。
在多年的教学改革实践中，“自动控制原理”课程的教学取得了一定的成绩，由于改进了教学方法，优化了知识结构，对学生严格要求，使学生增长了知识，开阔了眼界，培养了学生运用基本理论分析和解决实际问题的能力，因此在历届、各层次的教学过程中均受到学生的好评，取得了良好的教学效果。历届考研的学生在这门课程上都取得了很好的成绩。
六、结束语
随着控制理论研究的发展，“自动控制理论”课程的内容将不断地发展和更新，因此，提高“自动控制原理”教学水平的关键是不断深化教学改革，今后以培养具有创新精神和工程实践能力的人才为核心，将改革进行到底，建设更多更好的课程以服务于学生。
参考文献：
[1]汪蕙,唐文花,刘华珍,等.电子与电气信息类专业人才培养改革的思考与实践[J].中国大学教学,2004,(10).
[2]戴跃侬.加强实验教学,提高人才质量[J].中国大学教学,2005,(8).
[3]胡寿松.自动控制原理[M].北京:科学出版社,2004.
（责任编辑：刘辉）