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“自动控制原理”课程多方位教学改革与实践
作者：梁春辉
来源：《中国电力教育》2013年第35期
摘要：以培养应用型人才为目标，针对“自动控制原理”课程在多个不同专业教学的特点，从教学内容、教材、考核方式以及试题等方面进行多方位教学改革与创新尝试，旨在提高教学质量，提高学生的学习积极性。
关键词：应用型人才；自动控制原理；多方位教学改革
作者简介：梁春辉（1977-），女，辽宁阜新人，长春工程学院电气与信息工程学院，讲师。（吉林 长春 130012）
基金项目：本文系吉林省教育厅教育教学研究课题、吉林省教育教学研究会教学研究课题、长春工程学院重点教学改革课题的研究成果。
中图分类号：G2.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）35-0083-02
“自动控制原理”课程是长春工程学院及吉林省优秀课和精品课，是包括自动化、电气工程及其自动化、电子信息、建筑与电气、机电工程等多个专业的重要专业基础课，对后续专业课的学习起着承接作用。该课程理论性较强，涉及到高等数学、复变函数等数理知识，内容比较抽象。教材中的例题也会以电机、电路等实际问题为背景，所以各专业本科生来说都有一定的难度。教师在教学过程中也会面临涉及知识面广、信息量大、内容更新快等问题，存在教师“难教”的问题，传统的教学方法难以满足要求。所以有必要对该课程进行教学改革，提高学生对课程的感性认识，培养学生的学习兴趣。长春工程学院电气与信息工程学院“自动控制原理”课程组从以下几个方面对该课程进行多方位的改革与创新。 一、根据具体情况选取不同教材
根据“自动控制原理”课程对各个专业后续课所起的作用，大纲里对学时的要求也有不同，所以教师选取教材时应考虑满足多方面的需求。自动化、电气工程及其自动化专业都是56学时，需要学生掌握一定的理论深度，还要涉及到控制系统设计的内容，所以选择科学出版社普通高等教育“十一五”国家级规划教材《自动控制原理（第五版）》。该教材比较全面地阐述了自动控制的基本理论与应用，还包含用MATLAB软件仿真的部分。而对电子信息、机电工程等专业等只有42学时，则选取上述教材的简明教程，足以深入浅出地让学生理解和学习。在长期的教学过程中，课题组老师又根据多年的积累和经验，专门针对本校学生的特点，借鉴其他优秀教材的优点组织自编教材并使用，也收到了一定的效果。 二、教学内容的改革
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1.补充重要的先修课程
在讲述第二章数学模型过程中，求解线性定常微分方程以及微分方程变换成传递函数都要用到拉普拉斯反变换。而这一部分是很多专业在复变函数课程中作为选修内容学习的，所以为了让学生更好地理解数学模型，专门用近两课时的时间来复习拉普拉斯反变换的计算方法。 而现代控制部分涉及到大量的线性代数，也会在课前以及授课过程中给学生适当补充行列式和矩阵等数学知识。这样学生在学习新知识的过程中就会相对轻松容易。 2.根据不同情况适当删减
《自动控制原理》第六章是控制系统的校正，属于系统分析的逆问题。光靠课堂上的理论讲解学生会觉得很抽象，并且对于某一个具体问题的理解和计算会存在不唯一性，所以将这部分内容适当删减和改革。对自动化专业的学生，除了基本概念外，会稍详细地讲授串联校正和反馈校正，以便对后续课程“电力拖动自动控制系统”有一定的启发作用。而其他专业，只用1～2个学时介绍系统校正的基本概念。另外每一章后面的系统设计部分，都留给感兴趣的学生自学，同时也作为实验的参考资料，这样就可以把节省下来的课时安排到其他重要的章节上。
3.总结出简单的方法
《自动控制原理》第五章内容是线性系统频域分析法，是整个经典控制的重点和难点。科学出版社《自动控制原理（第五版）》教材中对这部分的描述又非常抽象和跳跃，因此第五章的教学也就成了教师最头疼的事情。课题组各位老师反复研究教学过程中存在的问题，广泛阅读其他教材和参考书上的方法，同时积累多年教学的经验，总结出一套简单易懂的教学方法。比如在讲授线性系统开环幅相曲线的绘制方法时，不是按照书上的方法，而是严格按照低频段（）、中频段（分别求出与实轴和虚轴交点）、高频段（）三个步骤，学生很容易理解。 在讲授频率域稳定判据时，笔者少讲其他数学知识，总结出以下步骤：绘制开环幅相曲线，并根据积分环节的个数补画大圆弧，得到奈奎斯特曲线；根据上述曲线找到和，并计算；根据已知的开环传递函数找到P，并计算；根据Z得出稳定性结论。这样学生会觉得非常有条理，解题容易。 三、考核方式的改革
较早时候“自动控制原理”课程的考核方式是平时成绩20%，这其中还包括实验和作业，期末成绩80%，这样容易产生一次考试定乾坤的状况。所以平时应该加强考核，逐渐增加平时成绩的比例。平时成绩包括考勤、作业、实验、期中考试，应该首先增加到30%。这样在一定程度上可以减少个别学生平时不努力却想通过作弊等方式蒙混过关的现象。教师在教学过程中对于平时的考勤和作业都严格要求，每次课都考勤，并与各班班长和课代表保持沟通，了解每个学生的具体情况。
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2012年长春工程学院电气工程及其自动化专业获得教育部“卓越工程师教育培养计划”教育改革试点项目专业。“自动控制原理”课程改革应在加强教育和行业、学校和企业的密切合作的前提下，在有限的教学课时中，注重理论知识的工程背景和应用，着重培养学生的工程意识、实践能力和综合素质，努力为企业造就适应其发展及需要的优秀工程师。卓越班的考核方式进一步改革，平时成绩和期末考试成绩各占50%。除了进一步加强平时的考勤、实验等，考虑到系统校正问题存在不唯一性，把这一章考核方式改为大作业。以小型课程设计出现，让学生能根据简单的参数设计出一个控制系统。另外实验部分加入matlab仿真，除了在实验室进行模拟操作外，每个实验都要求用matlab软件仿真验证。表1列出了近几年对该课程的考核方式变化情况，这样也提高了学生的综合应用能力，在近两年的教学过程中，收到了较好的效果。 四、试卷的改革 1.出题方式的改革
《自动控制原理》经典控制部分共有8章内容，除了第一章主要是概念，其他各章都涉及到计算、分析、画图、综合应用等问题。所以试卷命题存在范围广、分散性大、难易度不容易掌握等特点。
2007年学校参加教育部高等教育教学评估期间，课题组统一建立了《自动控制原理》多达几十套的试题库，授课教师在不知道试题的情况下教学，避免了老师漏题、学生套题的现象。后来课题组根据情况进行题库更新，保证不出现重复试题。 2.试题内容的改革
长春工程学院传统的命题方法是概念题（10分左右）加上多个综合题（90分左右）。这样对于成绩好的学生会觉得很容易，而对于基础较差的学生则完全摸不着头绪，所以考试成绩往往出现两极分化现象。并且每个专业都是老师自己命题，课题组成员较少互相沟通。近两年来对试题内容进行了全方位改革，教师认真研究大纲的知识点要求，所出试题模式涵盖了填空、选择、画图、计算和综合题等多种题型，并涉及到大纲里要求的每一章的多个知识点，主观题和客观题各占一定比例，对学生也是一种全面的考核。通过两个学期的实践，考试成绩两极分化的现象明显降低，收到了一定效果。 五、结论
本文从教学内容、教材、考核方式以及试题等多方位介绍了“自动控制原理”课程教学改革的情况以及实践的效果。随着计算机和现代科学计算的发展，“自动控制原理”在自动化等电类专业中的地位越来越重要，必须进一步加强该课程的教学改革，更新和完善教学内容，改进教学方法，将“自动控制原理”的教学改革推向一个新的高度。 参考文献：
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[1]胡寿松.自动控制原理[M].第五版.北京：科学出版社，2013.
[2]袁安富，张伟.《自动控制原理》课程教学改革与创新的探讨[J].中国电力教育，2008，（11）：49-50.
[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，（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. （责任编辑：王意琴）
