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《自动控制原理》课程教学的改革与探讨
作 者：潘学美 张安彩* 从兰美 赵
（自动化与电气工程学院，临沂大学，山东 临沂 276000）
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摘 要：《自动控制原理》课程作为高等工科院校的一门专业核心必修课程，具有严密理论逻辑性和较强工程实用性的特点。本文针对该课程教学中存在的主要问题，提出了更新教育观念、理论联系实际、融合多种教学方法、完善考核评价体系等措施，更好地加强课堂交往互动、激发学生自主学习潜能，培养学生严密的科学思维和解决复杂工程问题的能力。 Abstract：As a professional core compulsory course in engineering colleges, the course of automatic control principle has strict theoretical logicality and strong engineering practicability.In view of the main problems existing in the teaching of this course, this paper presents some measures, such as renewing the educational concept, integrating theory with practice, integrating various teaching methods, improving the assessment and evaluation system, etc.. That strengthen the interaction with students in class, stimulate students' independent learning potential, train students' rigorous scientific thinking and the ability to solve complex engineering problems.
关键词：自动控制原理；核心课程；课程教学
Key Words: Principle of Automatic Control； Core Course；Course Teaching
一、引言
《自动控制原理》课程是高等工科院校电气工程及其自动化、自动化、轨道交通信号与控制、电子信息控制等专业的一门核心课程，为学习后续课程和深入探究自动控制技术的应用打下坚实的基础[1]。本课程主要包括自动控制理论的基本概念，数学模型的建立，对系统的时域分析法、根轨迹法和频域分析法,控制系统的校正与工程设计方法,离散系统控制的基本理论,非线性控制系统分析等内容。本课程所阐述的控制系统理论和设计方法具有严密的理论逻辑性和较强的工程实用性，对培养学生理论联系实际的科学观点，提高学生综合分析问题和解决问题的能力具有重要作用。但该课程理论性较强，涵盖了复变函数与积分变换、高数等数理知识，教学内容抽象且复杂。因此，有必要对本课程进行合理的教学改革，通过更新教师教育观念、优化实验内容、运用多种教学方法、改进考核机制等举措，调动学生学习的主观能动性，引导学生独立思考，积极探索，自觉掌握科学知识和提高分析问题和解决问题的能力。
二、课程教学中存在的主要问题
（一）教师的教学观念固化
自动控制原理课程涉及到复变函数与积分变换、高数等先修数理知识，概念多，公式和原理推导繁杂，并含有许多图形分析问题[2]。针对课程特点，大部分教师仍从主观意识出发，按照科学知识的内在逻辑体系进行教学，而忽视了学生如何生动活泼地“学”。因此，目前的课堂与传统的课堂相比并没有发生根本性的改变。教师视学生为单纯接受知识的容器，向学生灌输知识，强调系统知识的传授和教师的中心地位，形成传统教育的知识中心、教师中心观念，无视学生在学习上的主观能动性。在这种“注入式”的教学思想指导下，教师在教学中仅仅起了一个现成信息的载负者和传递者的作用，而学生则仅仅起到记忆器的作用。
（二）理论与实践相脱节
该课程是一门理论性很强、应用很广泛的技术基础课程。但在授课过程中，大部分教师仍偏重于理论教学，即使有一定学时的实验教学，学生也很难从理论与实际的结合中理解和掌握知识，理论学习具有盲目性，缺乏针对性，不知道重点与非重点，只是盲目接受，难以调动学生学习的积极性。本课程的实验更多为验证性实验，设计性与综合性实验所占比重甚少，而验证性实验主要是对由比例、惯性、积分、微分、比例加微分等典型环节组成的模拟系统进行性能对比分析，内容简单，易于操作，学生只需要按照实验指导书给出的接线步骤就可以将实验内容完成[3]。这样会压抑学生的创新思维，并且实际操作能力和分析、解决问题的能力得不到足够的锻炼。
（三）教学方法枯燥乏味
本课程内容丰富且含有大量的公式，因此在授课过程中，大部分教师将多媒体课件和板书详解相结合。但多媒体课件的引入并没有从本质上改变枯燥、抽象的教学氛围，反而大量的知识点导致教学重难点模糊不清，学生学得艰苦、死板，教师只是授课，学生只是听课，很难激发学生的学习兴趣。教学方案中对于本课程的理论教学时间安排紧凑，大多数老师为了在规定时间内完成规定的教学任务，往往在课堂中是教师讲得多，与学生课堂互动得少、学生做得少，并且缺乏相应的反馈机制。因此，教师不能根据学生实际的学习效果做出合理的教学安排。像这种缺乏教学民主的教学方式，束缚了学生的主动性、创造性和独立思考能力。
（四）考核机制过于单调
目前，本课程的总成绩是由60%的期末成绩、15%的平时成绩、10%的期中成绩和15%的实验成绩构成。平时成绩主要包括考勤、课堂互动参入度、课堂笔记和作业完成情况；期末成绩主要考查学生对本课程的整体掌握程度，采用集中闭卷考试形式。由成绩构成可以看出，此考核模式更多的侧重于总结性评价，注重教学目标的达成度，忽视了学生努力学习的过程，极易使学生滋生临时抱佛脚的念想[4]，违背了以“学生发展为本”的教学理念。
三、课程教学改革
（一）提高认识，更新观念
课程教学改革应该从改变教师的教育观念出发，在教师的主导下发挥学生的主体作用，摒弃“教师中心”的传统教育理念，注重发展“以学生为本”的育人观。在课堂教学过程中，教师应该鼓励学生敢于发表不同的见解，允许学生随时向教师提出问题，使每个学生都感到自己是学习的主人，而没有压抑心理，从而建立民主平等的师生关系，创造民主和谐的课堂教学氛围。基于学生对先修知识的遗忘，在学习本课程之前，教师应该对所涉及到的数理知识进行考查，进而分析相关知识的掌握程度。针对学生的实际情况，教师应该做一些相关知识的课前讲解，发展学生对于新知识的接受能力，调动学生学习的自觉性、积极性，发挥学生自身的聪明才智。
（二）理论联系实际，优化实验内容
在传授知识的过程中，由于本课程的系统性和理论性比较强，要求学生用系统的观点来分析问题，所以教师不仅要重视书本知识的教学，还应该注重联系实际，以此激发学生的学习兴趣，培养学生的创新精神和工程应用能力。首先，对传统的教学实验内容进行一定的优化，在保留部分验证性实验的基础上，增设更多的设计性和综合性实验，能够使学生全面牢固的掌握课堂教学内容，对培养学生的实践和实际动手能力、提高学生综合素质具有重要的意义。学生可以根据自己对某些工程实践的兴趣决定实验的目的和内容，通过自行设计、自己执行，学习实际的知识和技能。其次，还应该重视将自动控制的先进技术、实际应用工程和发展前景及时向学生普及。不仅如此，还可以充分利用学院良好的学科竞赛平台，将数学建模大赛、智能车大赛、机器人大赛等赛项对标自动控制原理章节内容的学习，培养学生的创新应用能力。只有注意理论联系实际，教学才能够生动活泼，使抽象的书本知识易于被学生理解、吸收，并转化为对他们有用的精神财富。
（三）运用多种教学方法，加强交流互动
近年来，随着网络在线教育的发展，将多种信息技术与教学深度融合，形成自动控制原理课程的线上线下翻转课堂教学，积极培养、锻炼学生进行自主学习，提高学生学习兴趣，发挥学生主观能动性。其中线上网络教学可以依托智慧树在线课程平台。首先，在智慧树课程平台上传课件和学习视频等资源。然后在每次上课之前发布相应的预习任务，促使学生完成预习效果测试。教师根据学生的在线学习和反馈情况，针对难点和重点内容以及课程习题进行详细讲解，有效解决了理论课时少而内容多的问题，从而与学生可以进行更多的互动交流，及时得到反馈信息，以便做出合理的教学安排。在线下课堂教学中，要充分利用多媒体课件的优势，突出图、文、声、像等特点，吸引学生的注意力，加强互动效果。不仅如此，还可以引入Matlab 仿真平台，现场绘制出根轨迹、伯德图和奈氏曲线，丰富学生的直观认识，使学生获得生动的表象。课下采用多种方式与学生交流讨论。学生可以通过平台、QQ、微信等方式单独联系讨论学习中的问题，教师及时通过图片、语音、录制小视频等方式发给学生，实施个性化教学，让学生科学高效地学习。
（四）完善考核评价机制体系，激发学生自主学习潜能
为了有效地检验学生掌握知识、技能的程度和解决复杂工程问题的能力水平，考核评价应该由“总结性评价”逐渐向“形成性评价”转变，形成具有诊断和调控功能的多元化考核机制。平时成绩应该增设课前预习的评价标准，以此激发学生自主学习的潜能。除此之外 ，在一节课的教学中适当地增加书面测验环节，可以使教师和学生都能及时获得反馈信息，从而更好地促进教学改进教学过程，提高教学质量。实验成绩构成中增加工程实例设计，完善实验考核标准，培养学生的创新思维和分析、解决问题的能力。
四、总结
通过更新教师的教育理念、优化《自动控制原理》的课程实验内容、引入先进的网络教学平台、改进考核评价模式等举措，增强师生间的交往互动，激发学生主动学习意识，调动学生学习的积极性，培养学生逻辑思辨能力和创新应用能力，有效的推动了应用型人才的培养，提高了学生的就业竞争力。
参考文献
[1]胡开明,陈坚,钱敏.“自动控制原理”教学改革与实践创新[J].东华理工大学学报(社会科学版),2019,38(01):95-97.
[2]杨光仪,李然,于乐,周永勤.工程教育专业认证背景下的《自动控制原理》课程教学改革研究[J].高教学刊,2019(15):113-115.
[3]王宪磊,张洪洲,裴玖玲,侯宝华,周丹,许晓东.基于CDIO模式的“自动控制原理”重点课程教学改革实践[J].无线互联科技,2019,16(13):74-75，94.
[4]王妍,凌丹,郑安平,姜利英.工程教育认证背景下《自动控制原理》课程教学的改革和思考[J].当代教育实践与教学研究,2020(05):81-82.
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