垫】Ｑ Ｑ： Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｔｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｈｅｒａｌｄ 创新教育 高职“自动控制原理＂课程教学探索与改革 张怀宇’ 谭仁人’ 杨森滔 （１．宜宾职业技术学院；２．宜宾市环境监测站 四川宜宾 ６４４００３） 摘要：“自动控制原理”是电气自动化专业的一门重要专业基础课程，针对高职院校该课程教学中存在的学生基础薄弱，内容多而学时 少等问题，为全面提高教学质量，激发学生学习专业课的兴趣和热情，本文就精选教学内容、改革教学方法，注重理论联秉实际等方面进 行探索与改革。实践表明，通过这些探索与改革，提高了教学效率和教学效果，培养了学生对具体问题的分析和解决能力。 关键词：自动控制原理 教学内容 教学方法 教学改革 中图分类号：Ｇ７１ ２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７４－０９８Ｘ（２０１Ｏ）０３（ａ）－ＯＩ３８－０２ １引言 来的就业联系起来，让学生理解课程的重 伴随着科学技术的迅猛发展，自动化 要性；介绍自动控制理论的实际应用、发展 技术已经成为当代的前沿技术之一。作为 趋势，如智能家电和机器人等机房学生的 高职学生实际情况，在教学方法上进行了 适当改革，将Ｍａｔｌａｂ软件引入课程教学，采 用行动导向教学法，使用“学生工作页”，提 电气自动化专业学生，在将来从事生产与 学习兴趣；同时，向学生介绍本课程与其它 科技开发中都必须掌握最为基础的自动控 课程的联系。例如，讲述校正装置时，我们 制理论，因此“自动控制原理”课程，是高校 可以联系前面学过的课程“电路分析…数 电气自动化类、机械类等许多工科专业的 字电子技术”；讲述反馈原理的作用时我们 专业基础课。…“自动控制原理”是一门理论 可以联系“仪表与过程控制”课程中检测仪 性极强的工程课程，与前续课程联系紧密， 表的应用电路。让学生知道本课程在整个 数学含量大、概念抽象、涉及面广。＿２ 特别是 课程体系中的地位，以增加学习的主动性， 对于数理基础薄弱的高职学生而言，学习 促进学习积极性。 起来更为吃力。然而，这门课程的学习情况 ２．２强化基础教学，精选教学内容 又会直接影响学生对其他后续专业课的学 我院“自动控制原理”课程理论学时为 习。因此，我们从提高教学质量和学生综合 ４８学时，教学内容多而学时少，同时本着高 素质的角度出发，在总结近年教学成果的 职教育“够用、适度、实用”这一原则，结合 基础上，我们跟踪国内外控制理论的发展， 高职学生侧重应用的特点，授课教师精选 借鉴兄弟院校的先进教学经验，对“自动控 教学内容，围绕主线，突出重点。 制原理”课程知识结构和教学方法等方面 在对“自动控制原理”的讲授过程中， 进行了探究和改革，让学生在学习控制理 笔者挑选了每个章节最为重要的知识点作 论知识的过程中，逐步具备对控制系统的 为主要教学内容，如控制系统基本构成、劳 设计能力、工程实践能力和创新能力。 斯稳定判据、奈氏稳定判据和伯德图绘制 等重点知识，而对有些与先修课程雷同或 ２教学内容研究 计算相当复杂的内容不作重点讲授。同时， 自动控制理论的经典控制理论以传递 我们在讲解过程中始终围绕着系统的建 函数为基础，主要研究单输入单输出系统 模、分析、应用这条主线展开课程内容。然 的分析和设计问题，从系统的稳定性、稳态 后对相关的内容讲思路、讲方法、作比较， 性能和动态性能三方面分析系统的性能。【３】 这样以点带面，举一反三，同时布置适当的 主要包括建立传递函数的数学模型，特征 习题强化对基础知识的认识，从而形成科 方程根的分布、奈氏稳定判据、对数频率判 学的思维方法。 据，这一系列方法都必须通过复杂的数学 ２．３列举简单实例，降低学生理解难度 运算和绘图才能达到目的，尤其对于高阶 目前很多教材中列举例题难度较大， 系统，这种繁琐运算体现尤为明显，甚至学 就连高职高专类的教材中很多知识点都是 生无法根据自己的数学知识加以解决。其 以直流发电机电压自动控制系统为例进行 次，对系统的稳态性能和动态性能，同样需 分析的。学生在学习“自动控制原理”前通 要经过运算画图才能进行分析，对于数理 常并未学习过电机学知识，且这部分例题 基础薄弱的高职学生，理解和运用相关知 不太适合高职学生的学习层次。因此，我们 识更是困难。因此，精选教学内容，适当降 适当列举简单的实例，如讲解控制系统基 低难度在高职“自动控制原理”课程教学中 本构成时，笔者列举饮水机温度控制系统； 是有必要的。 讲解基本输入信号时，笔者列举出每种基 ２．１理论联系实际，激发学生兴趣 本输入信号对应的信号实例，同时比较其 如何在有限的课时内让学生熟练掌握 图形。通过这些简单实例，降低学生理解难 控制理论，正确分析控制系统的性能，学会 度，让学生很容易理解并吸收理论知识。 简单设计控制系统是“自动控制原理”课程 中的教学的关键。我们在教学中注重自动 ３教学方法研究与探索 控制理论与实际工程和其他课程的联系， 对于本课程传统教学中一般的授课思 阐明本课程的重要性，引发学生的学习兴 路是“教师一黑板一学生一练习”或“教师 趣和主动性。例如在第一堂课时我们通过 －ＰｏｗｅｒＰｏｉｎｔ演示一学生一练习”。学生只 动画及提问的方式，介绍自动控制原理在 是机械地记住若干公式定理，上完课后仍 工业部门的广泛应用，把课程的学习与未 然是一片茫然。因此，我们结合课程特点和 １ ３８ 科技创新导报Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｈｅｒａｌｄ 高学生的学习热情，巩固重点知识。 ３．１多媒体技术与Ｍａｔｌａｂ工具结合的教学模 式 我们制作了“自动控制原理”课件，理 论知识模块页面，用简洁的文字、丰富的画 面、逼真的动画以及声音等形象直观地呈 现在学生面前，不仅提高了学生学习本课 程的兴趣，还使得一些比较抽象的概念以 及过去教学过程中学生反映难以理解和掌 握的内容，通过生动、形象的方法向学生阐 明，使学生更容易理解和掌握。同时，在重 点知识及例题的讲解上，我们仍然采用板 书传统教学方式，强化重点知识，逐步分析 问题。 Ｍａｔｌａｂ仿真软件是目前广泛使用的控 制系统数字仿真软件［４】，在本科教学中已得 到广泛应用，但在高职教育中应用较少。我 们在教学课时安排中适当增加了Ｍａｔｌａｂ软 件使用这一内容，把Ｍａｔｌａｂ作为一种基本 工具与教学内容有机结合，教学效果和效 率均有明显提高。实践表明，将Ｍａｔｌａｂ引入 自动控制原理课程教学中，会使课堂变得 生动，给学生留下深刻的印象。 ３。２采用行动导向教学法，提高学生的学习 热情 学习兴趣是一种特殊的意识倾向，是 求知的源泉 】。对学生来讲，要学好一门课， 就必须对它产生浓厚的兴趣。学习自动控 制原理也是这样，只有让学生对这门课程 产生浓厚的兴趣，学生学习的主动性才能 提高，学习的热情才能高涨，才会取得好的 教学效果和学习成果。 目前，各高职院校纷纷借鉴其行动导 向教学，进行行动导向的教学改革。【５】电气 自动化技术专业在我院率先引入此教学方 法，因此，在本课程教学中采用行动导向教 学法提高教学效果是非常必要的。介于目 前教学环境的及教学班学生人数较多 等原因，在“自动控制原理”课程教学中，对 于个别章节和个别项目可借鉴行动导向教 学。例如，在讲解“单回路控制系统”部分 时，通常的教学方法是向学生逐一介绍单 回路控制系统的构成、各部分作用和设计 原则等。学生通常无法理解这样抽象的术 语，头脑中无法构建“系统”的概念。因此， （下转１４０页） ！ Ｑ： Ｓｃｉｅｎｃｅ ｅｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｆｎｎｏｖｅｔｉｏｎ Ｈｅｒａｌｄ 创新教育 感觉的再现。不是事物本身，而是人们对事 生的主体创作性，训练对画面的安排、布置 物的感知，不同的人对同一事物的感知不 会完全相同，因而“像”受人的意识和认知 过程的影响。由于意识具有主观能动性，因 和整体效果的把握能力。 课程安排上可以设置静物组合重构， 给出所画物体使学生组织画面，注意 设计素描课程设置在高职院校中的发 展现在还处在探讨的阶段，在课程规划中 始终要把握这门课程设置的目的就是服 务，服务于本专业，服务于职业，服务于设 此事物在人们头脑中形成的不同现象会对 物体与物体之间的关系同时兼顾整体协调 计。但是在对于素描的认识我们始终要明 人的行为产生不同的影响。形象是一种外 性。 确的就是基础素描与设计素描是一种沿传 在的现象，本质没有形象。本质是需要通过 （３）想像创意练习为目的 与继承、发展与创新的关系，设计素描与基 外在的形象表现出来。形象的东西是变化 设计素描训练的最终目标就是使学生 础素描的课程是不可以分离开来。在课程 无常的，本质确是不变的，是通过形象表现 掌握一定的设计绘画技能，同时能运用一 的设置上要做到有的放矢，因材施教。强调 成为一种。因此这也是大多数人一直追求 定的手法表现设计，强调短期快速的训练。 应用性，注重培养学生创新能力，培养应用 “像”的原因。在创新性的体现上我们始终 课程设置： 型人才。 要秉承这以研究追寻本质为核心，通过发 （１）感受训练 展、变化，再现整体现象的创新。 在感受训练中可以通过对触、嗅的感 参考文献 在设计素描课程安排以此三方面的特 受激发学生的丰富想像力。例如：创作课题 ［１】林家阳，冯俊熙．设计素描．北京：高等 点为出发点，构建课程规划： 安排，教师可以准备一个黑色不透明的袋 教育出版社，２００５，５． 子里面装满物品，学生分别在袋中通过触 【（１）结构性研究素描为基础 ２】曲艳玲．对当前高校设计专业素描基础 设计素描讲究结构严谨，明确的结构 与嗅的方法选择几样物品，但不可以看到 课教学的重新审视与思考．云南．保山． 表现如同一个好的产品说明书使观者很好 物品，通过接触的感受组织完成画面的设 时代人物，２００６，８． 的理解设计的意图。在教学中应注重训练 计。此训练目的是使学生摆脱视觉观察带 ［３】黄印凯．素描教学中的指导模式．杭州 学生研究形体的结构关系，形体与空间的 给我们的局限性，能够更好的发挥想像力。师范学院学报，１９９７（１）． （２）变异训练 关系。其目的则是增强学生的提炼与归纳 ［４］李庆云．论高等职业教育中的设计素描 的能力。通过分析与研究则能排除混淆视 形体的重构、材质的互换。此训练主要 教学抉择．桂林师范高等专科学校学 觉的假象。 是打破人们固有的视觉习惯，推陈出新，从 报，２００９，３． 在训练过程中可由浅入深、由易到难。 新的视角观察事物通过对新的设计形体的 从几何形体练习人手，任何形体的转变都 尝试加强学生的创新意识，在不断的尝试 是以几何形体为基础。通过这样的练习可 过程中也可以激发学生的兴趣。以增加学生的整体意识，经过绘画训练的 （３）想像力训练 最为整个课程最后的一个部分的课程 学生首先应该在观察方法上注意整体与局 此时教师可以安排一个主题让学生描绘出 部的关系。 （２）设计规划练习为发展 多种想像。以激发和培养学生的散发式多 经过严谨细致的结构训练后，加强学 点的想像能力。 （上接１ ３８页） 在教学中首先列举“人工控制锅炉水温”这 事例，让学生以检测工人的身份，说出检 测控制锅炉水温的方法。学生在回答的同 时，老师通过提问的方式引导学生得出这 种控制方法的组成。学生在回答中说出人 一将课程重点知识点进行归纳，给出部分提 示，通过填空、选择和绘图等方式完成一个 完整的题目。笔者按课程体系和具体教学 内容编写的“学生工作页”，强化基础，突出 重点，让学生在课堂教学及练习中就能较 以采用多种教学模式激发学生的学习兴趣 和求知欲，通过直观的感性认识逐步上升 为理性认识，最后对理论知识进行探究、理 解和掌握，进而培养对具体问题的分析和 解决的能力，提高了教学效率和教学效果。 轻松地掌握重点知识。通过近几年的教学 工检测控制水温的弊端，因此教师提出改 实践表明，“学生工作页”的使用，巩固各重 参考文献 ［１】黄坚．自动控制原理及其应用（第２版）． 进方法一一使用自动控制。接下来，学生在 点知识，提高了学生完成习题的能力。高等教育出版社，２００５，６． 教师的引导下，结合已经学过的知识，将人 ３．４网上学习。巩固知识丰富内容 工控制方法中的各组成部分进行逐一改 变，最后组成“自动控制锅炉水温”的自动 控制系统。通过这样“案例列举”、“角色扮 演”和“模拟教学”的方法，让学生在思考与 动手实践的过程中深刻认识单回路控制系 统的各组成部分，同时也让学生在头脑中 我们利用网络资源，引导学生上网查 ［２】陈旭，林国余．“自动控制原理”课程教 学研究与探索［Ｊ］．电气电子教学学报， 阅相关资料，取得比较前沿、创新的知识 ２００９，１０：２７． 点，充分利用课余时间对后续知识点进行 巩固。我们指导学生查找工程实例技术和 【３】王雪晴．自动控制原理教学改革探究 自动控制产品等。同时，我们建立了“自动 ［Ｊ］．中国科技信息，２００９，２２：２４２． 控制原理”教学资源平台，把教学资源发布 ［４】王琪．关于自动控制原理课程建设与教 学改革的若干思考［Ｊ］．自动化信息， 构建“系统”的概念及基本组成。行动导向 到网上，如教学大纲、授课教案、教学进度 ２００９，１１：８４． 学生可以通 教学激发了学生的学习兴趣，调动了学生 和学科发展最新动态等信息，５］姚干兵．化工仪表及自动化课程教学改 内在的学习动力，提高了学生的理解能力， 过浏览资源平台中的各个模块，了解课程 ［难点以及上课进度，还可以在讨论 革探讨【Ｊ］．科技资讯，２００８（２５）：６２－６３． 通过实践证明，采用这样的教学方式，教学 的重点、［６］俞国，施玉梅．论行动导向教学法在高 区与教师进行交流。 效果得到了很大的提高。 职教育中的运用［Ｊ］．扬州职业大学学 ３．３使用“学生工作页”。巩固重点知识 ・高职学生数理基础薄弱，归纳能力不 ４结语 报，２００８，１２（３）：４７－４９． 在“自动控制原理”课程的教学中，把 够，完成习题的能力较差，不少学生不 能完成步骤稍多的复杂题目。因此，笔者在 握课程特点和自动控制技术的发展，精选 研究教学的科学性、艺术性，把 近几年的教学中，开发了一种具有提示性 教学内容，和归纳性的教辅工具一一“学生工作页”。 “学生工作页”是以课堂习题的形式， 多媒体动画，工程实例引入课堂教学，突出 趣味性，使教学生动、有趣。教学过程中可 １ ４０ 科技创新导报Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｈｅｒａｌｄ
