提高“自动控制原理”教学效果的几点认识.doc

提高“自动控制原理”教学效果的几点认识摘 要:“自动控制原理”是自动化专业的一门重要专业基础课程。本文分析了“自动控制原理”课程的教学特点,根据笔者的教学实践总结了提高课程教学效果的几点认识,包括激发学生兴趣、划分重点难点、改变教学方式、重视实验环节等。关键词:自动控制原理 教学效果 兴趣 实验中图分类号:tp13-4文献标识码:a文章编号:1673-9795(2012)03(a)-0103-01自动控制原理是研究自动控制共同规律的技术科学,在现代科学技术的众多领域中,自动控制技术起着越来越重要的作用。“自动控制原理”课程是高校自动化专业的主要专业基础课,同时也是学习后续专业课如“现代控制理论”、“智能控制”等课程的基础,它还是自动化专业硕士研究生入学必考的专业课。该课程的主要任务是通过对控制理论知识的学习,培养学生对控制系统的分析设计能力、工程实践能力和创新能力。课程的特点是:理论性强、系统性强、涉及知识面广、信息量大、更新发展快,而且比较抽象,习题多、难度大,是具有一定深度和学习难度的课程,学生感到难学,教师也难教。笔者先后执教过几届不同专业的“自动控制原理”,经过几年的教学实践,对本课程的课程特点和知识体系有了初步的掌握,现在具体总结如下。1 引导学生入门,激发学生的学习兴趣“自动控制原理”是一门很经典的课程,其内容经过近百年的发展已经非常成熟,前后各章节内容紧密联系、环环相扣。如果前两章系统的数学模型学不好,第三、第四、第五章系统的时域、根轨迹、频域的分析就无法进行,如果不会分析系统,则第六七章的系统的校正就无从谈起,所以笔者特意强调,必须从开始就重视这门课程,稳扎稳打,才能步步为营。“自动控制原理”开始就是介绍如何建立系统的数学模型,为了使学生能够迅速入门,首先应该先简单的帮学生复习一下有关的数学知识,如拉式变换,因为虽然有关知识在复变函数中已经讲过,但是大部分同学对于相关的规则变换记得不是很清楚,这样虽然会占用1节课时,但是讲起微分方程和传递函数的变换时会事半功倍。第二,在讲述建立系统数学模型时,可以从直流电机调速系统、反向比例放大等系统入手,这些系统比较常见,而且与其他前面的基础课程联系紧密,这样可以激发学生的学习兴趣,能够迅速入门。另外,在教材选择上,笔者选择的是胡寿松教授主编的自动控制原理(第五版),书中很大的特色就是突出了例题和习题的工程背景,比如鱼鹰型旋翼飞机的高度控制、机器人的机械臂控制,这些生动的工程实例大大激发了学生的兴趣,使学生感受到了控制理论的魅力,深刻理解了“学以致用”的意义,在分析问题、解决问题的过程中,使课程的学习达到知识和能力两方面的目标。2 划分重点难点,适应不同学生“自动控制原理”的知识点非常多。这么多知识点不可能每个学生都能全面的掌握,应该考虑不同学生的学习能力差异。笔者执教几年总结出来,“自动控制原理”与其他课程很大的一点不同是:重点一般比较简单,而难点又是非重点。比如非线性系统的分析,虽然大部分同学学起来感觉很困难,但是教学大纲要求却很少,所以在课时有限的情况下,首先保证重点的讲解,保证学生达到教学大纲规定的基本要求,然后对于要考研的同学和一些学习能力较强的同学,引导他们对课本进行比较深入的学习。对于难点的讲解,要讲得明白讲得透彻是比较费时间的,这与有限的课时是矛盾的,所以笔者采用了一个变通的办法,可以在课上讲解重点,难点只进行简单讲解,课后把难点的分析做成详细的课件或者教学视频发给学生,学生看了还有不懂的问题,再进行部分的座谈。这样即可以保证在有限课时内讲完重点,又可以保证不耽误考研同学所需要学习的难点,满足了不同学生的不同要求。3 多样式的课堂教学改变传统的“自动控制原理”课程“填鸭式”和“灌输式”的教学方式,采用“渗透式”和“互动式”的教学方法。自动控制原理课程有这样一个特点:任何一个公式本身,都有一定的物理意义。所以笔者讲课时,除注意其数学推导外,更注重对数学结果给出恰当的物理解释,就是说应当把数学公式渗透到物理意义中去。这种“渗透式”的教学方法可以减小学生对公式理解的难度。此外,讲到知识点的转换时,适当的留一些课本上没有的问题,让学生先思考,再进行讲解,效果更好。如讲到系统的时域分析时,讲解完系统的时域分析后,提出一阶系统和二阶系统对速度信号都是有差跟踪,为什么系统阶次提高对稳态误差没有改善,学生会积极思考查阅资料,找出一阶系统和二阶系统的开环传递函数的相同之处 都有一个零极点,从而引出不同型别对不同输入的跟踪能力不同的问题,这样即加深了学生对稳态误差和系统型别及输入阶次之间的关系的理解,同时避免了容易混淆系统阶次和型别的问题。这就是我们所说的“互动式”讲课方式,这样使得学生在掌握基本理论的同时调动了他们的积极性,进一步加深对所学知识的理解。4 加强实验环节,理论联系实际实验教学也是不容忽视的一个教学环节,它不仅是对理论知识的验证,更重要的是培养学生动手能力、基本科研能力和创新能力。根据“自动控制原理”课程的特点和课时,笔者为学生开设了四个实验:典型环节的模拟、一阶系统的时域响应、二阶系统的瞬态响应分析、控制系统的校正。其中前两个实验属于验证性实验,增加了学生对课本知识的感性认识,第三个实验属于设计性实验,设计性实验使学生更注重创新意识和思维能力的培养,学生可以通过设计性实验,从成功和失败中获得经验和训练。系统的校正属于综合型实验,实验内容涉及本课程各章节的综合知识,是在学生了解和掌握了本课程验证性实验和设计性实验的基础上进行的。另外,很多实验受到实验设备的制约,我们应当发挥计算机软件的作用,应用matlab等软件进行仿真实验。5 结语不断提高“自动控制原理”课程的教学质量,是一个庞大而复杂的系统工程,本文只是谈了几点在实践教学中体会认识,在今后的教学中教