“自动控制原理”教学改革探索

摘要：“自动控制原理”课程在自动化类专业中占有重要地位。本文从理论性、实践性和综合性几方面分析了课程的特点，在此基础上针对本校学生的实际情况，采用了严肃课堂纪律、课后补充扩展、学期中小测验以及综合设计题小组答辩等方式进行了教学改革与创新尝试，并进行了总结。

关键词：自动化专业；自动控制原理；教学改革

中图分类号：G424 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）16-0112-02

“自动控制原理”是自动化专业和电气工程专业本科生重要的专业基础课，是后续专业课“现代控制理论”、“计算机控制系统”等课程的基础课，是很多高校控制科学与工程专业研究生入学考试的必考科目，也是“线性系统理论”、“自适应控制”、“非线性系统理论”等研究生课程的基础。自动控制原理的基本思想是整个控制科学理论体系的基石，同时也贯穿在自动化工程师的整个职业生涯中，学生对课程知识的掌握程度对个人的职业发展规划产生重要的影响，也直接关系到学生进入社会后所做出的贡献程度[1，2]。

对于“自动控制原理”课程教学的重要性，相关高校给予了高度的重视，通过有针对性地自编教材或精选教育部指定教材，由有十年以上教龄的具有丰富教学一线经验的教师担任课程的主讲教师，制作生动的多媒体课件，创建国家级、省市级或校级精品课程等方式，进行了大量的教学改革探索与实践，取得了丰富的教学研究成果[3-7]。

本文将结合北京信息科技大学的实际情况，分别阐述“自动控制原理”课程教学的特点、改革的必要性以及改革的措施。

一、课程教学的特点

1.“自动控制原理”课程的特点。“自动控制原理”是一门理论性很强的课程，基础数学中的微积分、复变函数与积分变换等知识贯穿其中。另外，进行控制系统建模时根据被控对象的不同，需要电学、力学等物理知识和电路理论、电机理论等专业知识。在整个课程体系中，需要严谨的数学推导与计算，这些都要求学生具有较高的数学基础。

“自动控制原理”是一门实践性很强的课程，广泛地应用在工业生产过程、军事国防、航空航天等各个领域，具有实际的工程背景。另外，在国家宏观经济调控、人口计划生育等社会科学中也体现了本课程的基本思想。所以，如果学生在学习中没有对课程知识的应用有感性的认识，则会造成理论与实际的脱节。

“自动控制原理”也是一门综合性的课程，既要求学生有较好的数学基础能进行数学分析和计算，又要求学生具有一定的自主设计控制系统的能力。同时，课程大量使用图形与计算相结合的方法，也要求学生具有一定的绘图能力。

2.学生的实际情况。目前，北京信息科技大学自动化专业在北京以及全国大部分省份是本科一批招生，只在个别省份是本科二批招生，所以可以保证生源质量。但由于北京市的一本录取率较其他省份高很多，所以北京的生源质量不如其他省份高。又由于生源地为北京的学生普遍没有找工作的压力以及读研究生深造的想法，所以大学期间学习的积极性不高，对未来没有危机感，在一定程度上影响了整个专业的学习氛围。

二、教学改革的必要性

鉴于以上特点与问题，如果采用传统的方法进行教学，不可避免会造成学生平时学习效果不好，只靠期末考试前突击复习的后果。因此，为了使学生较好的掌握“自动控制原理”的知识，为以后的职业生涯打下坚实的基础，也为更好地解决教学环节的相关问题，必须进行教学改革与实践。

三、教学改革的措施

围绕“自动控制原理”课程的教学，北京信息科技大学自动化学院进行了一些教学改革尝试。

1.严肃课堂教学纪律。针对部分学生学习积极性不高、课堂出勤率低的问题，采取了严格的课堂考勤制度，把关请假情况，并执行缺勤时间超过总课时的三分之一即没有考试资格的规定，严厉打击各种旷课、迟到、早退的现象。对上课时学生不专心听讲玩手机的学生进行及时提醒，必要时暂时没收手机。

2.课后补充扩展。对于基础好、学有余力、渴望继续深造的同学，在课后安排额外时间补充Matlab/Simulink控制系统仿真方面的知识，让这部分同学在掌握理论知识的基础上，通过编程仿真的方式进一步学会控制系统的分析与控制器设计。利用微信等新型通讯方式进行灵活的答疑以及常见问题的讲解，使得学生有问题可以及时询问，进而得到解答。

3.学期中小测验。由于“自动控制原理”课程学时很多，包括实验共90个学时，课程涉及到的知识点多，彼此有一定关联却又能自成体系。为督促学生能及时地进行阶段性的复习，不至于将所有复习工作都堆在期末考试前，在整个教学过程中安排两次小测验。采用开卷考试的形式，在课后进行习题的简单讲解，并且给学生分发详细的习题解答，督促学生能在阶段性的学习之后及时地复习，并使得学生在作业题的基础上有更多的题型可以用作期末考试复习材料。

4.综合设计题小组答辩。在批改学生作业时发现抄袭作业的现象较严重，为督促学生独立完成作业，在学期中段安排综合设计题小组答辩的环节。提前两周布置综合设计题题目，要求用理论分析和Matlab/Simulink编程的方式进行控制系统分析以及控制器设计。2～3名学生一组，每个小组选一名学生进行3～5分钟的讲解，之后所有小组成员回答问题，对小组全体以及每个成员进行打分。最终从全部小组中选出3～4个优秀的小组在课堂上进行讲解，教师和全体学生提问，并且教师就过程中学生遇到的问题和不足进行讲解，通过对优秀小组学生适当加分的方式对其进行激励。

四、教学改革的效果

比较近几年自动化专业5个班近150名学生的期末考试成绩，在考题难度基本不变的前提下，平均分有稳步的提高，尤其是在90～100分数段区间内，学生人数从无到有，并且有逐渐增加的趋势，而50～59分数段内的学生人数逐年减少。显然，通过新式的教学改革尝试，对专业兴趣浓厚、学有余力的学生能更加扎实地掌握课程所学内容，并且能进行灵活运用。与此同时调动了兴趣不足的学生的积极性，并帮助学习吃力的学生达到课程要求。在后续的教学和实践环节以及毕业设计中，也能明显地感觉到学生在“自动控制原理”课程上打下的基础并发挥着积极作用。

五、结语

“自动控制原理”课程是自动化相关专业重要的专业基础课程，课程知识点多，理论与实际相结合，学生学起来有一定的难度，所以针对北京信息科技大学的实际情况开展了一系列教学改革措施。在课程开始阶段给学生打好预防针，在课程中间阶段及时地督促学生，使学生有一种紧迫的危机感。这样在课程临近结束的时候学生才能较好地掌握基本知识，顺利地通过期末考试。只有紧追时代的脚步，通过教学改革与创新因材施教，牢牢把握学生观念思想的变化，才能进一步提高“自动控制原理”的教学质量。

参考文献：

[1]Katsuhiko Ogata. Modern Control Engineering（Fourth Edition）[M].北京：电子工业出版社，2007.

[2]刘小河.自动控制原理[M].北京：高等教育出版社，2014.

[3]徐颖秦，潘丰.自动控制原理立体化教学新体系的探索与实践[J].电力系统及其自动化学报，2012，24（2）：152-155.

[4]周武能，石红瑞.自动控制原理教学改革与实践[J].教学研究，2010，33（1）：63-66.

[5]王万良.“自动控制原理”课程教学中的几个关键问题[J].中国大学教学，2011，33（8）：48-51.

[6]陈雪波，欧阳鑫玉.自动控制原理教学中的关联教学实例[J].中国科教创新导刊，2012，13（25）：110-111，230.

[7]刘灿，龙祖强，谭延亮，等.自动控制原理实验教学改革探索[J].电子制作，2013，20（11）：147.