基于MATLAB语言的《自动控制原理》专题研究式教学探索

摘要：在阐述了专题研究教学模式的含义、实施过程的基础上，指出了基于MATLAB语言的专题研究式教学模式在实施过程中应注意的几个问题，对于《自动控制原理》课程的课堂教学改革具有一定的指导意义。

关键词：MATLAB；专题研究；教学模式

《自动控制原理》课程是空军第一航空学院2+2本科各专业的一门重要专业基础课程，该课程具有实践性、系统性强,涉及面广、概念抽象等特点，学生初学起来普遍感到困难。为了适应任职教育岗位的需求，我们依托MATLAB仿真语言和自动控制原理仿真实验平台，探索了专题教学模式并应用于课堂教学。实践证明，该教学模式能够适应任职教育教学的规律和特点，有助于培养学员的思维能力和创新能力，提高后续专业课程的综合分析问题、解决问题的能力。

一、“专题研究”教学模式的含义

所谓“专题研究”教学，是以任职需求为导向，以专题为形式，以解决问题为目标，以教员为主导，以学员为主体，在教学过程中通过专题研究活动，帮助学员转变观念、获取知识、深化理解、提高科学研究技能的现代教学方法。其本质就是带着问题搞研究，带着研究开展教学，在教员与学员之间经验共享、多向交流的过程中培养学员的创造性思维能力和分析问题、解决问题的能力。

二、“专题研究”教学模式的实施过程

根据“专题研究”教学的内容及特点，其实施的过程包括：确定研究专题、开展专题研究、汇报交流讨论等基本环节。

1.确定研究专题

课程教学开始之前，教员应对学员进行充分的调研，弄清学员的岗位任职需求，学习基础，结合本课程的内容特点，初步拟定研究的专题题目或研究方向，确保研究专题具有较强的岗位指向性。开课后，伴随着课程的深入，学员结合实际选择自己感兴趣的研究题目或方向。

2.开展专题研究

开展专题研究的过程是解决问题的过程，学员可分组进行研究，每一个专题推选一名负责人，小组所有成员协调工作共同完成。具体可分为以下三步：第一步，确定方案。专题研究小组根据自身对专题的理解及掌握的信息量，酝酿初步的研究思路，确定初步的实施方案后，教员要组织一次开题答辩，目的是让所有的学员和教员一起相互讨论初步方案是否可行，学员要博采众长，优选研究方法，收集有关信息资料，形成完善的研究方案。其主要内容包括研究目标、研究方法、研究内容、研究步骤、人员分工、预期成果等。第二步，实施研究。此步骤是关键的环节。小组在研究时要做好三项工作：一是信息的收集。充分利用现代信息化手段，收集、筛选相关信息，并进行分析、综合，形成再生信息；二是按照研究方案的安排进行推演，寻找解决问题的方法和途径；三是要保持教员对研究过程的引导和控制作用，避免学员走弯路。第三步，课题结题，把研究的结果撰写成论文或研究报告。

3.汇报交流讨论

各小组根据自己的研究报告，制作相应的汇报专题片，教员组织汇报答辩活动，可聘请在本学科课程有造诣的其他教员担任答辩评委，增进交流的深度和广度。这一过程包含以下两个重要环节：一是展示成果。将研究成果以小论文、图表、电脑多媒体课件、实验报告等不同形式表达出来，评委和学员一起交流，以求优势互补。二是总结反思。研究结果产生之后，还应对整个研究过程，包括研究方法的科学性和正确性，研究成果的质量及研究过程中的参与程度、合作意识、体验感受以及其他方面的得失，进行全面的反思总结，提出本次专题研究的价值，说明存在的问题，以求获得更深一步的理性认识，从而为后续研究奠定基础。

三、基于MATLAB语言的“专题研究”教学模式应注意的问题

在《自控原理》课程教学改革中探索应用“专题研究”教学模式，能够充分调动学员的积极性和创造性，培养良好的科学研究习惯，在应用过程中，要注意以下几个方面的问题。

1.注重借助MATLAB仿真语言开展研究

MATLAB是当今国际上最流行的控制系统计算机辅助设计软件工具。MATLAB除了传统的交互式编程之外，还提供了丰富可靠的矩阵运算、图形绘制、数据处理、方便的Windows编程等便利工具以及仿真环境SIMULINK。当前已成为美国和其他发达国家大学本科生、硕士生、博士生的必备工具。在应用“专题研究”教学模式时，利用MATLAB语言强大的数学计算、实时仿真功能，教员结合课堂实例、设置系统仿真实验等方法，引导学员学会应用MATLAB仿真语言对开展的专题进行仿真研究，能够提高学生的学习效率与学习积极性，培养学生的创新能力。

2.注重培养学员的控制系统分析能力

“专题研究”实际上是一个微型的研究性学习过程，但它在实施中存在耗时较多、需要充足的外界设备和课程资源等局限。因此，专题研究要紧密结合授课进度逐步进行。在授课过程中，要将控制系统的基本概念、基本理论和分析方法在课堂中尽量采用MATLAB语言仿真，淡化理论推导，简化计算过程，要将系统分析的方法渗透到课堂教学和控制实例中，改变传统的重理论讲解的课堂教学模式，从而提高课堂效率，掌握分析方法。学员在课下应将所学的控制系统分析方法结合到专题研究的任务中，加深对理论的理解，培养解决实际问题的能力。

3.注重培养学员的信息能力

较大的信息量是学员进行专题研究的基础，在教学过程中，教员首先要引导学员快速准确地采集有用信息，让学员自觉产生拥有信息的渴望。这些信息包括：网络信息、参考书籍及其相关资料等。其次要培养学员高效、快捷地利用信息资源处理问题的能力。对于学员来说，要学会根据研究课题的需要，经过信息的整理加工，解决实际问题。因此，在教学过程中，要培养学员利用信息资源独立分析问题、解决问题的能力。三是要培养学员信息再生能力。在专题研究过程中，要引导学员对有用信息进行归纳和总结，以形成新的信息资源，并能将这些再生的信息资源应用到后续的教学活动中去。

参考文献：

［1］ 马砚斌.“研究式教学”：军事任职教育教学的新思路［J］.继续教育研究，2007，（3）.

［2］ 李杰.MATLAB在自动控制原理课程中的应用［J］.中国科技创新导刊，2010，（3）.

［3］ 孙少春.专题研究教学模式探索与实践［J］.教育与教学研究，2008，（4）.