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Abstract: Based on the outstanding problems in the examination of automatic control theory and combined with our school automation features,a curriculum for students examination reform is proposed which emphasizing the application of ability to stimulate students interest in learning,semi-open-book examination methods,the theoretical knowledge and practical application of comprehensive testing,emphasizing the process of assessment. The expected results show that students' learning effects have been significantly improved on theoretical learning courses which are consistent with application-oriented and applying the knowledge of teaching philosophy.
Key words: automatic control theory;examination reform;program
中圖分類號:G42文獻標識碼:A文章編號:1006-4311(2010)15-0177-01
1自動控制原理課程考試改革的目的和意義
自動控制原理作為自動化及相關專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎課,是一門理論性很強的課程。同時,該門課所研究的領域也是學生從未接觸過的知識。為了使得學生能夠在學好理論的同時將其運用到實際中,激發(fā)興趣,強調(diào)過程考核,并且提高考試成績和及格率,突出教學重點,對這門課實施考試改革以配合教學改革[1]。通過考試改革可以帶動教學改革進程,構(gòu)建融會貫通、緊密配合、有機聯(lián)系的課程體系。
2自動控制原理課程考試改革的內(nèi)容
2.1 課程內(nèi)容的整合與優(yōu)化。為了培養(yǎng)學生的學習能力和實踐能力,同時檢查教學效果,在一些章節(jié)后組織編排綜合型的題目,讓學生以小論文的形式提交,將其成績記錄到期末總成績的平時成績中。這門課的教學內(nèi)容可以分成兩大部分內(nèi)容的研究:前三章為控制系統(tǒng)的時域分析,偏重經(jīng)典理論的研究;后兩章為控制系統(tǒng)的頻域分析,偏重工程實際應用。針對這樣的內(nèi)容特點,安排兩次大作業(yè),讓學生對一個生產(chǎn)生活中的實例從時域分析和頻域分析方法入手分析系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)過程和暫態(tài)過程。針對這樣的能力考核,在平時教學中,從基本概念、基本分析方法入手,結(jié)合生產(chǎn)和生活中的實例,以時域分析方法為主線,時域分析和頻域分析并進,利用直觀的物理概念,使學生充分理解系統(tǒng)參數(shù)與系統(tǒng)指標之間的內(nèi)在聯(lián)系,由淺入深地引導學生理解和掌握古典控制理論的精髓。把知識能力的考核放在首位。
2.2 由考試改革決定的教學方法和手段的改進措施。實踐環(huán)節(jié)中改變以往由教師命題的一貫做法,在學期末,安排一次綜合性實驗,題目學生可自選,也可從教師提供的試題庫中抽題,所選題目需具有一定的綜合性,采取自愿參加考試的方式。該部分的成績由五個等級構(gòu)成,即不及格不加分,及格、中、良好、優(yōu)秀會分別在在期末總成績中加相應的分數(shù),建立一個具體的評價指標體系。這樣的考核方式可以給一部分在及格線邊緣的學生一次到達及格線的機會,給一部分要提高成績績點的學生一次提高總成績的機會,給一部分爭取獎學金的學生一次到達優(yōu)秀成績的機會,給分布在每一個分數(shù)段的學生一次積極改進的機會,激發(fā)他們的學習熱情,同時能夠有效的提高及格率。
2.3 知識點的考核。筆試考試由全閉卷改為半開卷:改變原有的純粹的理論考試,把筆試試卷分成兩部分:試卷一,基本理論知識的考核,閉卷,占試卷成績的50%;試卷二,綜合能力運用的考核,開卷,可以帶查閱過的相關資料占試卷成績的50%?；纠碚撝R的考核包括:①基本知識模塊;②數(shù)學模型的建立與求解模塊;③線性連續(xù)系統(tǒng)的時域分析模塊;④線性連續(xù)系統(tǒng)的頻域分析與設計。
3 考試改革的進程安排
3.1 進行自動控制原理課程考試改革的調(diào)研。
3.2 制定出自動控制原理課程綜合應用能力考核的評價指標體系。
3.3 編制自動控制原理課程綜合性實驗試題庫。
3.4 在2007級自動控制原理期末考試中進行考試改革方案的試驗。
3.5 進行課程考試改革方案實施的初步總結(jié),寫出課程考試改革方案實施的初步總結(jié)報告。
3.6 修改課程綜合應用能力考核的評價標準。
3.7 修改自動控制原理課程綜合性實驗試題庫。
3.8 撰寫自動控制原理課程考試改革的探索的論文。
3.9 在2008級自動控制原理教學中實施課程考試改革方案。
3.10 進行自動控制原理課程考試改革方案實施的總結(jié),寫出課程考試改革方案實施的總結(jié)報告。
3.11 寫出自動控制原理課程考試改革方案的結(jié)題報告。
4自動控制原理課程考試改革的預期成果
4.1 學生學習的主動性得到增強,通過設置選做實驗,學生學習會更加主動,鼓勵學生提高綜合知識運用能力,不再像以前期末考試前幾天死記硬背,造成學的好不如背的好的怪現(xiàn)象。
4.2 學生的創(chuàng)造性思維能力得到了培養(yǎng),通過完成大作業(yè)網(wǎng)上查閱資料的能力明顯提高,大量查閱資料后會超出教師布置的題目范圍,大部分學生會對教師的題目給出多種分析結(jié)果,甚至會超出所學的范圍,突破了思維定勢,即教師告訴什么就知道什么的現(xiàn)象。
4.3 學生撰寫科技論文的能力得到提高,為以后做畢業(yè)設計撰寫畢業(yè)論文打好基礎。
4.4 學生獨立分析問題的能力將得到提高。通過采取半開卷的模式,學生不但需要掌握基本理論,還要學會更好的利用基本理論解決實際問題,強調(diào)提高學生的分析,設計能力,及尋求一題多解的發(fā)散性思維,強調(diào)工程應用背景,立意考查靈活運用所學知識解決實際問題和創(chuàng)新思維的能力,改善了以往學生認為“學了也沒有用”的想法。
4.5 制定出課程考核能力與技能的評價指標體系。
4.6 撰寫課程考試改革實施效果的調(diào)研報告。
4.7 撰寫教改論文:自動控制原理課程考試改革的探索。
4.8 提交自動控制原理課程考試改革的結(jié)題報告。
參考文獻:
關鍵詞：自動控制，天然氣管道，安全
0引言
天然氣作為一種新的清潔能源，對我國調(diào)整能源結(jié)構(gòu)、改善環(huán)境污染、方便人民生活、節(jié)約能源和減少環(huán)境污染等方面發(fā)揮了很好的作用。然而天然氣是易燃、易爆、易揮發(fā)的氣體【1】，一旦因各種原因造成管道泄漏、破壞，則可能引發(fā)火災、爆炸事故，造成生命、財產(chǎn)的巨大損失，同時給公共衛(wèi)生和環(huán)境保護帶來較長時間的負面影響。因此，加強天然氣管道的安全管理是天然氣行業(yè)的關鍵任務。將自動化控制的理論應用到天然氣管道中是提高安全管理水平的有效措施。
1自動控制理論的發(fā)展
自動控制是指在沒有人直接參與的情況下，利用外加的設備或裝置使機器設備或生產(chǎn)過程的某個工作狀態(tài)或參數(shù)自動地按照預定的規(guī)律運行【2】。
自動控制理論是研究自動控制共同規(guī)律的技術科學。它的發(fā)展初期，是以反饋理論為基礎的自動調(diào)節(jié)原理，主要用于工業(yè)控制，二戰(zhàn)期間為了設計和制造飛機及船用自動駕駛儀，火炮定位系統(tǒng)，雷達跟蹤系統(tǒng)以及其他基于反饋原理的軍用設備，進一步促進并完善了自動控制理論的發(fā)展。到戰(zhàn)后，已形成完整的自動控制理論體系，這就是以傳遞函數(shù)為基礎的經(jīng)典控制理論，它主要研究單輸入—單輸出，線形定常數(shù)系統(tǒng)的分析和設計問題。
為適應宇航技術的發(fā)展，自動控制理論跨入了一個新階段—現(xiàn)代控制理論，主要研究具有高性能，高精度的多變量變參數(shù)的最優(yōu)控制問題，主要采用的方法是以狀態(tài)為基礎的狀態(tài)空間法。目前，自動控制理論還在繼續(xù)發(fā)展，正向以控制論、信息論及仿生學為基礎的智能控制理論深入。
為了實現(xiàn)各種復雜的控制任務，首先要將被控制對象和控制裝置按照一定的方式連接起來，組成一個有機的總體，這就是自動控制系統(tǒng)。在自動控制系統(tǒng)中，被控對象的輸出量即被控量是要求嚴格加以控制的物理量，它可以要求保持為某一恒定值；而控制裝置則是對被控對象施加控制作用的機構(gòu)的總體，它可以采用不同的原理和方式對被控對象進行控制，但最基本的一種是基于反饋控制原理的反饋控制系統(tǒng)。
在反饋控制系統(tǒng)中，控制裝置對被控裝置施加的控制作用，是取自被控量的反饋信息，用來不斷修正被控量和控制量之間的偏差從而實現(xiàn)對被控量進行控制的任務，這就是反饋控制的原理。
2自動控制理論在天然氣管道中的應用
自動控制在天然氣管道方面也有很廣泛的應用。隨著我國天然氣長輸管道的蓬勃發(fā)展，尤其在西氣東輸管道投產(chǎn)運行后，我國數(shù)字化天然氣管道建設進入了高速發(fā)展時期，而數(shù)字化天然氣管道建設的核心是天然氣長輸管道SCADA系統(tǒng)的建設。SCADA（SupervisoryControl And Data Ac-quisition）系統(tǒng)，即數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)，是以計算機為基礎的監(jiān)視控制和數(shù)據(jù)采集(SCADA)系統(tǒng)作為信息時代的產(chǎn)物，已廣泛應用于電力工業(yè)、鐵路運輸、環(huán)境保護、城市公用事業(yè)及輸油輸氣管道領域【3】。輸氣管道的SCADA系統(tǒng)常采用管理集中、控制功能分散的分布式控制方式，一旦通信系統(tǒng)或調(diào)度控制中心設備故障，各站仍能獨立地運行。一個完整的輸氣管道SCADA系統(tǒng)一般可分為三級控制：調(diào)度控制中心級、站場控制級和現(xiàn)場控制級。免費論文。
目前SCADA系統(tǒng)已經(jīng)成功應用于西氣東輸管道工程，實現(xiàn)了天然氣輸氣管道的全線遠程監(jiān)控，提供了運行參數(shù)在線采集、數(shù)據(jù)趨勢和設備狀態(tài)的顯示；提供了多種管道運行報警手段，并啟動了管道運行的各類保護系統(tǒng)，如管道壓降速率保護、高低壓保護、ESD緊急停戰(zhàn)保護等，全面提高了管道運行的安全程度。免費論文。天然氣管道系統(tǒng)的穩(wěn)定、可靠運行不僅使控制工藝得到了改進，提高了企業(yè)管理水平，而且在確保安全生產(chǎn)基礎上，獲得了更大的經(jīng)濟效益。免費論文。
3 結(jié)論
在天然氣管道中應用SCADA系統(tǒng)既可以減少作業(yè)人員的數(shù)量，又可以將計算機應用到天然氣管道中，實現(xiàn)天然氣管道的信息化和自動化，更主要的是可以提高管道系統(tǒng)的安全性，極大地減少事故的發(fā)生。
參考文獻：
[1]金瑋.天然氣管道安全管理的初探[J].工作研討，2009，3：31
[2]陳建明.自動控制理論[M].北京：電子工業(yè)出版社，2009.
[3]王牧陽，喻良[J].西南給排水，2007，2（29）：43
關鍵詞：自動控制原理 過程考核 一紙開卷
中圖分類號：TP13.4 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）05（c）-0066-01
“自動控制原理”作為自動化及相關專業(yè)的專業(yè)基礎課程，在自動化專業(yè)中，起到承上啟下的核心作用。同時，在化工、機械等專業(yè)中也處于非常重要的地位。[1]目前，這門課程存在著教師難教、學生難學的雙重困惑，特別是其考核方式和考核內(nèi)容在某種程度上直接影響學生的學習態(tài)度和積極性。進行考核制度改革，是調(diào)動學生學習積極性，提高教學質(zhì)量的一種重要方法。傳統(tǒng)的考核方式大多采用閉卷或者開卷考試，存在不少弊端。
1 傳統(tǒng)考核方式及弊端
（1）不能有效促進學生對課程知識的積累，而且難以客觀評價學習效果。目前，獨立學院考試沿襲了傳統(tǒng)的課程考核模式，在這種考核模式中，期末考試是課程考核的主要方式，其所占比重較高，因此，期末考試的成績在一定程度上作為衡量課程教學效果和學生學習水平的主要依據(jù)。這樣會造成學生考試易存在作弊心理，考試臨時抱佛腳現(xiàn)象。
（2）使教與學不能較好結(jié)合。在獨立學院中，大多數(shù)學生學習只是為了考試及格，平時在課堂上和課后都不用心，不操心，得過且過，敷衍了事，很少主動總結(jié)教師課堂內(nèi)容和找教師答疑。在傳統(tǒng)考核模式中，閉卷考試容易照成學生死記硬背，是典型的記憶力考核。而且，閉卷考試客觀題較多，一定程度上也限制了學生創(chuàng)新和個性的成長。開卷考試容易形成學生不勞而獲的意識，往往把考試寄托在課本和作業(yè)上，不會主動學習。這就達不到教與學的有機結(jié)合，不能取得較好的教學效果。
2 自動控制原理考核改革的思路及方法
（1）改革考核內(nèi)容，培養(yǎng)學生創(chuàng)新應用能力。自動控制原理在實際生活中應用非常廣泛，因此，在制定課程考核內(nèi)容時，要與實際生活、先進技術和先進思想相鏈接，考核學生創(chuàng)新和靈活運用知識的能力?？己酥幸⒅貙W生個性的培養(yǎng)和發(fā)揮，使具有特殊學習興趣和有想法學生的才能得到發(fā)揮。比如，自動控制原理也是一門自動化專業(yè)和相關專業(yè)的考研課程，一部分學生需利用本課程學習考研，因此在制定課程考核時，可通過適當增加與考研內(nèi)容相關的考核試題，同時，加大考研課堂討論力度。這樣，即能滿足一部分學生考研需要，也能滿足大部分學生的學習需要?？荚嚥荒芡耆拗拼鸢福嗽硇?、原則性的問題，對于學生似是而非、較牽強的答案，特別是比較新穎的答案，要給以肯定，不能全盤否定，以利于加強學生的學習積極性、創(chuàng)新能力、主動思考和發(fā)散性思維的培養(yǎng)。
（2）加強過程考核。傳統(tǒng)考核模式可能會導致教與學相脫節(jié)。實施過程考核的考核理念，能較好的克服陳述性知識和過程性知識的分割、理論知識與實踐知識的分割、知識排序方式與知識學習方式分割的缺陷。[2]過程考核是課程教學體制中不可或缺的一部分，即體現(xiàn)了考核成績的科學性，也體現(xiàn)了公平性，一定程度上也杜絕作弊和臨時抱佛腳的心理，有利于培養(yǎng)學生重結(jié)果更重過程的人生觀和世界觀，為以后進入社會，進入職場有更好地發(fā)展。
例如，在自動控制原理課程教學中，為了增強學生的自主學習性，加大平時成績的比重，把平時成績提高到總成績的50%，同時，將考勤、課堂考核、課堂討論、課堂提問、答疑、課后作業(yè)、學生互動和課程論文等納入平時成績。在平時成績中，還要加大課堂討論和課堂提問在平時成績中的比重。這樣，既體現(xiàn)了公平性，又增加了學生的學習積極性，同時，開擴了學生的思維，培養(yǎng)了學生思考問題、分析問題和解決問題等多方面培養(yǎng)的能力，充分調(diào)動學生的自主學習性。
（3）引入“一紙開卷”?！耙患堥_卷”是指在考試開始前兩周由系部統(tǒng)一發(fā)給學生印有“自動控制原理考試專用紙”字樣的試卷紙，學生可在試卷紙上書寫與考試內(nèi)容有關的公式、內(nèi)容等，考試時允許帶進考場。[3] 考試結(jié)束后與試卷一起上交，否則視為作弊處理。
采用“一紙開卷”考核的優(yōu)點主要體現(xiàn)在以下2個方面：（1）可有效避免學生死記硬背公式和知識點，減輕學生負擔。自動控制原理課程具有理論性強、含有大量公式和圖形曲線等特點。采用“一紙開卷”的考試形式，學生可以不用死記硬背公式，可以把大量時間和精力放在知識點的理解和歸納總結(jié)上，有利于提高學生分析和主動思考的能力。（2）有利于減小作弊的幾率，端正考風?？荚嚽?，學生通過自動控制原理考試專用紙把需要記憶的公式、基本概念和歸納總結(jié)的知識點寫下來，這樣，考試時，部分基礎薄弱、學習成績較差的學生基本上不需要攜帶一些采用閉卷考試時常用的作弊小抄，而且也有利于調(diào)節(jié)學生的考場氣氛，緩解考試時的緊張。
（4）加強考核反饋機制?？己说哪康模菫榱藱z查學生是否掌握所學知識解決問題的能力?？己私Y(jié)束后，要形成反饋機制，及時的把考核結(jié)果反饋給學生，完善學生知識點的理解。特別在過程考核時，比如，在學生完成課后作業(yè)、課堂測試和課程論文后，教師要及時的根據(jù)完成情況，對學生解題或理解錯誤問題進行案例講解，對重點知識點特別強調(diào)，要求學生及時修改錯誤，加強和完善知識點的理解。
3 結(jié)語
在獨立學院學生教學過程中，自動控制原理考核改革還任重而道遠，但教師應圍繞以培養(yǎng)一線應用型人才為理念的原則，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新和實踐應用能力，培養(yǎng)面向現(xiàn)代社會的高新技術產(chǎn)業(yè)所需的復合應用型人才。實行“一紙開卷”和加強課程過程考核相結(jié)合的考核思路，推動了教學改革，促進了學生的主動學習能力，加強了學生的創(chuàng)新和綜合應用能力，避免了過去傳統(tǒng)考試模式作弊、臨時抱佛腳、單純應付考試和只要60分及格等心里和行為，提高教學質(zhì)量。
參考文獻
[1] 楊婕，程麗平.應用型本科“自動控制原理”課程改革及實踐[J].中國電力教育，2010（4）：111-112.
自動控制原理是自動化以及控制類專業(yè)最主要的專業(yè)基礎課程，在專業(yè)課程體系中占有核心地位，該課程的教學效果直接影響其他相關專業(yè)課程的教學。自動控制原理是一門理論性和實踐性都很強的課程，課程內(nèi)容涉及多門學科知識，概念抽象，包含大量數(shù)學計算。
一、影響自動控制原理課程教學效果的因素
1．學生學習目的不明確，導致失去學習興趣和動力。
自動控制原理是學生從基礎課到專業(yè)課過渡的首開專業(yè)基礎課之一。由于課程本身理論性較強，學生在學習過程中普遍不知道學習這門課程的目的及用途，甚至感到該課程與后續(xù)專業(yè)課程沒什么關系。由此導致學生學習目的不明確，從而喪失學習積極性，失去學習動力。
2．課程內(nèi)容概念抽象，在傳統(tǒng)教學模式中多媒體教學的優(yōu)勢難以發(fā)揮。
自動控制原理課程涉及較多的理論邏輯推導和抽象思維過程，這就使學生在課堂上需要更多的時間對教學內(nèi)容進行慢慢地消化、領悟。另外，自動控制原理教學內(nèi)容的掌握是建立在用數(shù)學的抽象語言描述實際控制過程的基礎上的，但是學生對于這種抽象思維的理解是一個艱難、緩慢的過程，一般直觀的展示對于這種邏輯思維過程難以有所幫助。而傳統(tǒng)多媒體教學的優(yōu)勢在于能夠在較短的時間內(nèi)提供較大的信息量，可以直觀形象地展示教學內(nèi)容，因此，傳統(tǒng)教學模式中現(xiàn)有的多媒體課件教學并不適合自動控制原理課程。
3．大量的數(shù)學推導計算使學生產(chǎn)生厭學情緒
自動控制原理教材中有許多枯燥的公式推導和大量的數(shù)學計算，這讓很多學生望而生畏，而一些數(shù)學基礎較差的學生往往沒有能力完成推導過程，這在一定程度上可使一部分學生產(chǎn)生厭學情緒，以致嚴重影響教學效果。
4．傳統(tǒng)的理論教學和考核方式缺乏實用性，難以達到培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的目的。
在傳統(tǒng)模式理論教學和考核方式下，很多學生學習后就被復雜的數(shù)學公式和抽象的理論概念搞得摸不著頭腦；有的學生也只是機械性的記住若干公式定理，只求能夠應付考試，面對具體問題時不知如何運用所學知識去解決；更有甚者，學完了也不知所學課程的目的及用途。這種傳統(tǒng)的應試教學不但使學生難以明白其實用性，也在一定程度上限制了學生學習能動性的發(fā)揮，束縛了學生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。
二、提高課程教學效果的創(chuàng)新思路
1．引入案例法教學，結(jié)合科研和生活實例，激發(fā)學習興趣。
在自動控制原理的教學過程中引入案例法教學，結(jié)合科研和生活中的實例，將抽象的概念具體化，介紹自動控制原理在實際中的應用，如何運用所學控制技術去解決實際問題。同時，對于引入的控制系統(tǒng)采取引導式、啟發(fā)式教學，在講解工程實例時適當引入一些控制領域的前沿技術，激發(fā)學生的學習興趣，增強其獨立思考的能力，擴大學生的視野和知識面，讓學生可以運用所學的專業(yè)知識去分析、改進和提高實際的控制系統(tǒng)。
2．創(chuàng)新技術形式，豐富多媒體教學手段。
課堂教學進行過程中，在運用傳統(tǒng)多媒體課件的同時，適時地穿插使用動畫演示教學，將教學內(nèi)容用逼真的動畫以及聲音形象直觀地呈現(xiàn)在學生面前。同時，充分利用目前控制和工程領域流行的Matlab語言，讓學生在Matlab/Simulink環(huán)境中對控制系統(tǒng)進行建模、仿真，使學生對控制系統(tǒng)的組成和運動情況有更加直觀的認識。通過對計算機輔助教學手段的創(chuàng)新，使學生對較抽象的概念更容易理解和掌握，從而取得良好的教學效果。
3．強化系統(tǒng)建模，淡化數(shù)學計算，加強課程的應用性。
在自動控制原理的教學過程中，要充分分析學生的思維方式，以學生為主體，淡化一些數(shù)學推導和計算，同時，為了使學生對課程知識體系框架結(jié)構(gòu)有一個整體認識與理解，加強系統(tǒng)建模的教學形式。強化系統(tǒng)建模需要在教學過程中要求學生全面系統(tǒng)掌握自動控制理論，避免將知識點孤立，并且在建立系統(tǒng)數(shù)學模型的微分方程、傳遞函數(shù)以及動態(tài)結(jié)構(gòu)圖過程中，要以分析和設計一個控制系統(tǒng)為主體思想，反復強調(diào)所學知識在控制理論中的具置和作用，從而增強學生系統(tǒng)意識的培養(yǎng)。
4．改革考核形式，加大實驗和能力考核內(nèi)容。
在自動控制原理教學中，使學生的學習過程和教師的教學過程形成一個穩(wěn)定的性能良好的閉環(huán)系統(tǒng)，就必須減小理論考核內(nèi)容，加大實驗以及能力考核力度。因此，為了達到更好的教學效果，可以將考核形式和成績評定方式劃分為以下三個組成部分：將基礎性實驗、綜合性實驗和設計性實驗部分成績作為實驗成績，并且以設計性實驗為成績主體，占課程總成績的40%；以提交大作業(yè)或者論文的能力考核形式作為期中考試，占課程總成績的30%；將傳統(tǒng)的閉卷理論考試作為期末，占課程總成績的30%。這樣不僅能夠充分發(fā)揮學生的主觀學習能力，而且可以增強學生創(chuàng)新能力和意識的培養(yǎng)。
關鍵詞：自動控制原理；教學模式；教學方法；改革創(chuàng)新
作者簡介：董帥（1985-），男，天津人，軍事交通學院裝運機械系，助教；李春卉（1977-），女，山西運城人，軍事交通學院裝運機械系，講師。（天津 300161）
中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2012）01-0019-02
自動控制原理是機械工程及其自動化專業(yè)的一門主干課程，在專業(yè)課程體系中占有重要地位。該課程的主要特點是：抽象概念多、理論性強、信息量大；所涉及的數(shù)學基礎廣泛、知識面廣；內(nèi)容豐富、更新發(fā)展快等。課程的這些特點很容易造成學生理解上的混亂，對學習造成困難，同時依靠傳統(tǒng)的教學模式，教師也很難保證較好的教學效果。因此，本文提出一些教學模式的創(chuàng)新思考，并在日常教學中有計劃、有規(guī)律的進行實踐探索，達到該門課程教師從容授課、學生輕松學習，既增強了學生的專業(yè)學習興趣，也培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新能力和工程意識。
一、傳統(tǒng)教學模式下，自動控制原理課程教學中存在的問題
1.學生基礎知識相對薄弱和學習能力的下降造成學習障礙
自動控制原理課程是控制、數(shù)學、信息技術領域的交叉學科。課程內(nèi)容涉及高等數(shù)學、工程數(shù)學、計算機、力學、電學、機械學等多門學科知識，理論性強，與工程結(jié)合密切。由于高校擴招后學生的文化基礎、自主學習動力和吃苦精神較之以往有所下降，加上學生對課程相關學科的基礎知識缺乏，對學科之間的交叉理解能力不強，以致學生普遍認為自動控制原理課程的學習困難。
2.對理論與實踐結(jié)合的重視程度不夠致使學生失去學習興趣和動力
在實際教學過程中教師往往缺乏實踐教學和理論教學的結(jié)合，學生對實際控制系統(tǒng)缺少直觀的感性認識，造成學生對于實踐環(huán)節(jié)的認識和重視度不高，缺乏工程實踐知識和創(chuàng)新能力；實驗內(nèi)容往往以驗證性實驗為主，循規(guī)蹈矩，實驗教學手段單一，某些實驗環(huán)節(jié)更是與理論教學脫節(jié)，導致學生失去了學習的興趣和動力。另外，在現(xiàn)今大環(huán)境的影響下，很多學生更注重所學知識的實用性，只想知道所學的課程對以后的工作究竟有什么用，直奔目標而去，認為“有用”則學，“無用”則混。傳統(tǒng)的教學模式下無法給學生正確的引導，導致學生失去學習的動力。
3.傳統(tǒng)的講授式課堂教學模式難以激發(fā)學生的學習興趣
自動控制原理教材中有許多抽象概念讓學生不知所云，覺得這些概念抽象得難以理解，不知道與現(xiàn)實生活有什么聯(lián)系，脫離實際在一定程度上已經(jīng)影響了學生的學習動力。再加上傳統(tǒng)的教學模式下，學生上課只能摘抄筆記被動地接受“填鴨式”教學，課堂上缺乏“參與式”、“引導式”和“啟發(fā)式”等互動教學環(huán)節(jié)，教師只是一味地進行公式推導，對學生灌輸抽象的專業(yè)理論概念，枯燥的學習內(nèi)容和單一的教學模式，極易使學生產(chǎn)生畏難情緒，進而失去學習興趣。
4.傳統(tǒng)的考核方式使學生的學習與課程要求相脫離
自動控制原理課程的教學目的是使學生了解自動控制領域的發(fā)展狀況和趨勢，掌握自動控制技術的基本理論和專業(yè)技能，增強與之相應的工程意識和創(chuàng)新能力。但課程的內(nèi)容比較抽象，單一的理論學習使學生感到枯燥厭煩，學生學習就是為了考試時能得到60分，而傳統(tǒng)考核方式中的閉卷或開卷考試都或多或少與課程要求相偏離，從而導致學生的學習效果不能達到教學目的，因此就會把教學中的教與學、學與考給割裂開來，教學達不到應有的目的。
二、課程教學改革的創(chuàng)新思考和實踐探索
1.理論教學的創(chuàng)新與實踐
（1）創(chuàng)新課程設計，優(yōu)化教學內(nèi)容。自動控制領域的發(fā)展速度越來越快，控制技術和檢測手段日益增加，不斷更新，致使自動控制原理教學內(nèi)容多、學時少的矛盾日趨突出。因此，必須根據(jù)教學目的和培養(yǎng)目標，創(chuàng)新課程設計，優(yōu)化教學內(nèi)容，并且對每個教學內(nèi)容的深度和廣度不斷更新。對于教學大綱中的重點內(nèi)容、基本概念、基本原理和基本方法，要重點講解并且需要啟發(fā)式講深講透。針對課程交叉性強的問題，對已學內(nèi)容，主要針對課程所需所用之處進行講授，并注重內(nèi)容交叉銜接處的重點講授。同時，從課程設計和教學目的的總體要求出發(fā)，打破傳統(tǒng)教材結(jié)構(gòu)的約束，改進傳統(tǒng)的教學順序，對教學內(nèi)容運用模塊化設計進行講授，從而有效地解決了教與學、學與用、目前與發(fā)展之間的矛盾，使自動控制原理課程體系結(jié)構(gòu)具有系統(tǒng)性、實用性，與時俱進。
（2）創(chuàng)新教學方法，激發(fā)學生的學習主動性。改變傳統(tǒng)“灌輸式”和“填鴨式”的教學方式而采用“參與式”、“引導式”和“啟發(fā)式”的互動教學方法，對抽象概念、定義和分析方法進行有層次的講解，有意識的啟發(fā)引導學生主動思考、討論所學內(nèi)容，積極參與到教學過程中。教師的授課過程需要聲情并茂，隨時與學生進行言語與眼神的溝通交流。同時，要打破課堂講授的單一教學模式，引導學生進行研討式學習，要求學生課后閱讀大量參考資料，在課堂中通過討論的方式不斷澄清模糊認識和錯誤概念，使學生真正成為教學活動的主體，這樣既可以激發(fā)學生的主觀能動性，同時也加深了他們對自動控制基本的理解，拓寬了知識面。
（3）充分運用現(xiàn)代化教學技術，豐富教學手段，提高教學質(zhì)量?，F(xiàn)代化的教學技術可以豐富教學手段，使課堂教學環(huán)節(jié)生動、形象、直觀，同時也能大大增加學生聽課的效率，從而提高教學質(zhì)量。在教師聲情并茂的講授過程中，適時的穿插使用動畫教學，計算機仿真教學，將教學內(nèi)容用學生最有興趣接受的方式進行教授。同時，可以充分利用目前控制界和工程界流行的Matlab語言形成集自動控制理論的基礎知識教學、系統(tǒng)分析與設計于一體的多媒體教學環(huán)境。學生通過在Matlab/Simulink環(huán)境中對所學控制系統(tǒng)進行建模、仿真，可以更加形象地認知系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)的組成以及運動過程，從而加深對抽象概念的理解。充分利用計算機輔助教學的手段，不僅可以提高學生學習課程的主觀能動性，而且可以將一些以往學生難以理解和掌握的抽象內(nèi)容，通過形象、直觀的方式展現(xiàn)給學生，使學生對所學內(nèi)容的理解和掌握更加簡單，從而提高課堂的授課效率，增強教學效果。
（4）理論結(jié)合實際，充分調(diào)動學生的主觀能動性。自動控制原理課程的教學目的就是為了使學生能夠用所學的控制技術解決實際的控制問題，在教學中把課程與工程實際應用緊密聯(lián)系可以有效提高學生的學習興趣。因此，在實際的教學過程中，應加大理論和應用相結(jié)合的重視程度，選取現(xiàn)實生活中實際的控制系統(tǒng)，引導啟發(fā)學生運用所學的控制理論知識去解決分析和設計問題。同時，為了擴大學生的視野和知識面，要不斷更新控制系統(tǒng)實例庫，引入前沿的控制系統(tǒng)和控制技術作為教學內(nèi)容介紹給學生，這樣才能真正做到學與用相結(jié)合，使學生深刻理解學以致用的意義，從而調(diào)動學生學習的主觀能動性。
2.實驗教學的創(chuàng)新與實踐
（1）創(chuàng)新實驗內(nèi)容和方法，進行分層次實驗。自動控制原理實驗教學是培養(yǎng)學生工程意識和創(chuàng)新能力的重要途徑，因此，將實驗課分為基礎性實驗、綜合性實驗、設計性實驗三個層次，運用Matlab語言對自動控制系統(tǒng)進行仿真實驗，可以更大程度地達到實驗教學的目的。為了充分體現(xiàn)課程的實踐性，與理論教學內(nèi)容緊密相關的部分一般作為基礎性實驗內(nèi)容，安排在實驗課內(nèi)完成；為了使學生對控制系統(tǒng)有直觀的感知，一般將具有特定功能控制系統(tǒng)的設計和實現(xiàn)作為綜合性實驗的內(nèi)容，安排在實驗課內(nèi)和業(yè)余時間共同完成；為了增強學生創(chuàng)新能力和工程設計能力，利用業(yè)余時間安排一些實際控制系統(tǒng)的設計和實現(xiàn)作為設計性實驗。同時，在實驗內(nèi)容方面鼓勵學生自擬實驗項目，改變常規(guī)的驗證性實驗方式，逐步轉(zhuǎn)變?yōu)榫C合性，最終實現(xiàn)設計性、創(chuàng)新性實驗。
（2）積極創(chuàng)造條件，加強實驗課程的教學。建設自動控制技術綜合實驗室，為學生提供良好的實驗條件，使自動控制原理實驗教學課程更好的為提高學生創(chuàng)新能力和工程意識的培養(yǎng)服務。同時，實驗室在時間、內(nèi)容、操作上實行按需開放制度，給予學生充分的實驗空間和足夠的實驗機會。自動控制原理課程教學的同時，同步開設Matlab語言仿真設計課程，使學生能夠充分掌握Matlab仿真知識，對于自動控制原理課中不好理解的理論知識，便于及時地實驗驗證。
3.考核形式和方法的創(chuàng)新探索
在自動控制原理教學中，要增強學生創(chuàng)新能力和工程意識的培養(yǎng)，就必須改變以往的應試教育模式。只有合理的考核與成績評定方式才能使學生的學習過程和教師的教學過程形成一個穩(wěn)定的性能良好的閉環(huán)系統(tǒng)，最終達到教學目的。因此，為了更好地實現(xiàn)教學目的，可以將考核形式和成績評定方式劃分為以下四個組成部分：根據(jù)平時課堂學習表現(xiàn)和日常作業(yè)完成情況給與平時成績，占課程總成績的10%；基礎性實驗、綜合性實驗和設計性實驗部分作為實驗成績，占課程總成績的30%；以提交大作業(yè)或者論文的形式作為期中考試，占課程總成績的30%；閉卷理論考試作為期末，占課程總成績的30%。這樣不僅使學生從單純的應試教育中脫離出來，而且學生可以更好地進行實驗操作，增強自身的創(chuàng)新能力，真正做到學以致用。
4.建設一支高素質(zhì)的教學團隊
知識的傳授、學生能力的培養(yǎng)和素質(zhì)的提高，都需要教師精心培養(yǎng)和正確指導，高素質(zhì)的教師團隊是教學模式改革創(chuàng)新的必備條件。因此，教師不但要具有嚴謹?shù)墓ぷ鲬B(tài)度、科學的研究方法，而且還應具有強烈的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新意識，同時教師還要時刻關注控制領域的發(fā)展趨勢和最新的研究成果，豐富教學內(nèi)容，更新素材庫，加強自身的業(yè)務素質(zhì)。這樣教師在授課過程中，才能視野廣闊，教學內(nèi)容充實，并且直接接觸科學研究前沿，學生在這種氛圍的熏陶下，學習興趣、實踐能力、創(chuàng)新意識就會得到潛移默化的增強。
三、結(jié)束語
在自動控制原理課程建設過程中，主要針對自動控制原理課程的特點及以往教學中存在的問題，摒棄傳統(tǒng)思想，注重使用先進的教學形式和考核模式，合理運用現(xiàn)代教育教學技術手段，推進教學模式的改革與創(chuàng)新，并且在教學實踐中取得了較好的效果，但在今后的教學實踐中仍需做進一步的探究與改進。
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論文關鍵詞：自動控制原理；教學改革；知識線索；創(chuàng)新
“自動控制原理”是高校自動化專業(yè)的專業(yè)基礎課，是電氣信息類、機械類、環(huán)境工程類等專業(yè)的學科基礎課。在整個專業(yè)知識體系中占據(jù)非常重要的地位，具有承上啟下的作用。通過對控制理論知識的學習，使學生掌握分析、測試和設計自動控制系統(tǒng)的基本方法，培養(yǎng)學生對控制系統(tǒng)的工程實踐能力和創(chuàng)新能力，為后續(xù)如“計算機控制技術”、“過程控制系統(tǒng)”、“電氣控制”、“先進控制系統(tǒng)”等專業(yè)課程提供理論基礎和分析設計方法。該課程內(nèi)容涉及數(shù)學、物理、電子、電機、機械等多學科領域，還與實際工程系統(tǒng)的控制密切相關，具有內(nèi)容豐富、理論性強、涉及知識面廣、更新發(fā)展快等特點，有一定的深度和學習難度。學生在學習過程中容易感到枯燥乏味，產(chǎn)生厭學情緒。教師在教授過程中也容易過分強調(diào)理論知識的數(shù)學推導，忽視工程應用。為了促進教學質(zhì)量的提高，對該課程進行教學改革是十分必要的。
一、優(yōu)化課程內(nèi)容，把握知識線索
1.重點突出
隨著專業(yè)口徑的不斷擴寬，各門課程的教學內(nèi)容也不斷膨脹和加深，自動控制原理課程也面臨著內(nèi)容多和課時少的矛盾，所以要精選課程內(nèi)容，突出重點。下面將每章中的一些重點分別加以闡述：
“控制系統(tǒng)基本概念”重點是自動控制系統(tǒng)的基本工作原理，自動控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及特點、組成和基本環(huán)節(jié)，自動控制系統(tǒng)的性能指標，自動控制系統(tǒng)的類型。
“控制系統(tǒng)的數(shù)學模型”重點是動態(tài)微分方程的建立，傳遞函數(shù)求解，系統(tǒng)動態(tài)結(jié)構(gòu)圖變換。
“線性連續(xù)系統(tǒng)的時域分析”重點是自動控制系統(tǒng)的暫態(tài)過程分析，代數(shù)穩(wěn)定判據(jù)，穩(wěn)態(tài)誤差求解，根軌跡的繪制，用根軌跡法分析系統(tǒng)的性能。
“線性連續(xù)系統(tǒng)的頻域分析”重點是頻率特性的繪制，頻率特性與系統(tǒng)時域指標之間的關系，頻域指標，Nyquist判據(jù)。
“線性系統(tǒng)的校正”重點是系統(tǒng)設計的思想，串聯(lián)校正的特性及作用，校正方法。
“非線性系統(tǒng)分析”重點是非線性系統(tǒng)動態(tài)過程的特點，描述函數(shù)法，改善非線性系統(tǒng)性能的措施及非線性特性的利用，相平面法。
“線性離散系統(tǒng)”重點是離散時間函數(shù)的數(shù)學表達式及采樣定理，線性常系數(shù)差分方程與脈沖傳遞函數(shù)，采樣控制系統(tǒng)的時域分析，采樣控制系統(tǒng)的頻域分析與數(shù)字校正。
2.線索清晰
自動控制原理課程理論性強、內(nèi)容多、涉及大量數(shù)學知識。同學們在學習過程中常常不清楚各個知識點之間的相互聯(lián)系，以及各個章節(jié)之間的因果關系，總感覺“不識廬山真面目”，學習起來很費力。所以在教學過程中，教師應當理清線索。就自動控制原理本身的內(nèi)在體系而言，是按照“系統(tǒng)建模、系統(tǒng)分析、系統(tǒng)綜合”這個主線展開。系統(tǒng)建模是系統(tǒng)分析和系統(tǒng)綜合的基礎，數(shù)學模型有時域模型、復域模型和頻域模型。系統(tǒng)分析是圍繞穩(wěn)定性、穩(wěn)態(tài)性能和瞬態(tài)性能展開，系統(tǒng)綜合與校正用到根軌跡法和頻域法。另外以方法為線索，可以分為“時域法、根軌跡法和頻域法”。如果以系統(tǒng)為線索，可以分為“線性系統(tǒng)、離散系統(tǒng)、非線性系統(tǒng)”。這幾條線索相互交叉，教師在講授知識點時應抓住這幾條線索，讓同學們先從宏觀上知道各個知識板塊章節(jié)間的因果關系，再從微觀上來具體消化每個知識點，這樣學習起來就更輕松。
二、結(jié)合工程實際，培養(yǎng)創(chuàng)新思維
自動控制原理課程不僅理論性強，而且工程實踐性也強。在原理的講授中要注重培養(yǎng)學生的工程思維習慣，不僅可以使學生更好理解理論知識，也可以培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意思。例如在講授反饋原理時，可以結(jié)合生活當中的空調(diào)溫度控制系統(tǒng)工作原理進行講解。并注意引導學生自己聯(lián)系生活中的事例結(jié)合控制原理的知識進行分析，激發(fā)學生的學習興趣。在引用工程實例的同時還應注意結(jié)合專業(yè)學科方向，針對我校是農(nóng)業(yè)院校的特點，可以對溫室大棚的控制系統(tǒng)工作原理進行介紹。另外，還應注意引用自動化領域的一些前沿技術。例如哈勃太空望遠鏡指向系統(tǒng)能在644km處將視野聚集在一枚硬幣上，望遠鏡的偏差在一次太空任務中得到了大規(guī)模的校正。根據(jù)這個工程背景，讓學生對哈勃太空望遠鏡指向系統(tǒng)建立數(shù)學模型，并按照設計要求進行系統(tǒng)分析。對興趣濃厚的學生，還可啟發(fā)如果在控制結(jié)構(gòu)中，引入串聯(lián)PI控制器，可否進一步優(yōu)化系統(tǒng)性能。通過這些示例的講解，使學生對自動控制原理實際應用有更深刻的認識。
三、豐富教學手段，提高教學效果 1.引入多媒體輔助教學
傳統(tǒng)的板書式教學，教師需花費大量的時間在公式推導和曲線繪制上，課堂氣氛枯燥而沉悶。隨著計算機的普及，采用多媒體輔助授課方式可以在繪圖的準確性和快速性方面有較大提高，從而提高教學效率，另外有助于學生對抽象知識的理解。但是，任何事物都有兩面性，多媒體教學也存在教學內(nèi)容大，學生思維速度跟不上等弊端。因此，教師在講授中可以以多媒體教學為主，對于一些重點難點適當?shù)妮o以板書，放慢速度。同時要注重師生之間的課堂互動，充分發(fā)揮兩種教學手段的優(yōu)點，提高教學效果。
2.加強MATLAB的應用
MATLAB軟件功能強大，具有先進的視覺化功能，是一種完善的科學計算語言。通過MATLAB仿真教學，使學生對新知識印象深刻。特別是研究系統(tǒng)中某個參數(shù)或環(huán)節(jié)變化時對系統(tǒng)的影響，可以很直觀的通過MATLAB展現(xiàn)出來。例如若已知某系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為：，求當K分別取1300和5200時，試繪制系統(tǒng)的奈奎斯特圖，并判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
通過用MATLAB編程，可繪制出系統(tǒng)的奈奎斯特圖如下：
當K=1300，系統(tǒng)穩(wěn)定，對應的階躍響應是衰減振蕩；K=5200，系統(tǒng)為臨界穩(wěn)定，其階躍響應則表現(xiàn)為等幅振蕩。
筆者編寫了《MATLAB程序設計及其應用》教材，充分發(fā)揮MATLAB在自動控制原理教學中的應用，取得了滿意的教學效果。
3.結(jié)合網(wǎng)絡教學
網(wǎng)絡教學是課堂教學的延伸。通過網(wǎng)絡教學，學生可以加深對課堂教學內(nèi)容的理解，擴大知識面，并提高學生分析問題、解決問題的能力。充分發(fā)揮網(wǎng)絡資源的優(yōu)勢，在增加知識面、提高效率、因材施教等方面對課堂教學起到了很好地補充作用，有利于充分發(fā)揮學生的主觀能動性。
四、改進實驗教學，強化動手能力
實驗教學不僅是對理論知識的驗證，更重要的是培養(yǎng)學生動手能力、基本科研能力和創(chuàng)新能力的重要環(huán)節(jié)。
1.仿真實驗和物理實驗相結(jié)合
傳統(tǒng)的自動控制原理實驗課程為物理實驗，利用實驗箱，將相應的有源網(wǎng)絡模塊連接成典型環(huán)節(jié)或系統(tǒng)，再施加典型信號，通過示波器觀察實驗結(jié)果。學生在實驗中對于所調(diào)節(jié)的參數(shù)和系統(tǒng)性能的關系難以真正理解，并且在使用中也容易損壞元件，而且元件的非線性，也會影響實驗結(jié)果。利用MATLAB軟件的SIMULINK仿真平臺作仿真實驗，能很好解決物理實驗的不足，并加深對課程知識的理解，還可以將實驗延伸到課外進行。
2.驗證實驗和設計實驗相結(jié)合
傳統(tǒng)的實驗一般都是驗證實驗，教師給出實驗目標和要求，學生根據(jù)實驗步驟來進行實驗，這類實驗對于知識點的學習和理解是有必要的，但是按部就班的實驗過程不能培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維。因此，在課程設計的形式上可開展一些設計性的實驗。教師給出設計題目，學生進行方案的設計、選擇、實施，從而培養(yǎng)學生的創(chuàng)新熱情。
3.課堂實驗和開放實驗相結(jié)合
課堂實驗的時間是有限的，應充分利用課外時間展開開放性實驗。開放性實驗應結(jié)合工程應用背景和教師的科研項目，以鍛煉學生的科研能力。
論文摘要：自動控制原理課程不僅是控制類專業(yè)而且是電子信息類專業(yè)的重要專業(yè)基礎課。主要介紹了自動控制原理課程建設與改革的實踐和體會?？偨Y(jié)了教學、教改工作中所取得的成果，提出了一些具體做法和措施，著重對課程教學內(nèi)容、教學體系的整合和優(yōu)化以及實驗內(nèi)容、實驗教學方法與實驗組織方式進行了討論，旨在突出教學重點，增強學生的動手能力，提高教學質(zhì)量。實踐證明，效果良好，并對該課程的進一步改革提出了一些設想。
引言
自動控制理論發(fā)展的歷史并不長，從二十世紀三十年代開始，不過幾十年的發(fā)展，而真正進入高等學校課程還是二十世紀五六十年代。它的出現(xiàn)給高等教育注入了新的活力，目前這門理論課程已是控制類和電子信息類專業(yè)的主要專業(yè)基礎課之一，是一門知識覆蓋面廣、課程內(nèi)容多、更新發(fā)展快且應用性很強的課程，該課程對學生建立系統(tǒng)和工程的概念具有十分重要的意義。
1改革教學內(nèi)容，提高教學質(zhì)量
隨著控制理論的發(fā)展和計算機技術的應用，新的控制方法和控制手段也越來越多，為了適應時代要求，根據(jù)本科專業(yè)培養(yǎng)目標和專業(yè)特點，我們對自動控制課程的內(nèi)容進行了重新整合，選用優(yōu)秀教材，制定了新的教學大綱、實驗大綱和考核大綱。適時地把一些新內(nèi)容、新的教學成果、應用實例融合到教學內(nèi)容中，做到課程內(nèi)容的基礎性和先進性相結(jié)合，把握經(jīng)典與現(xiàn)代、本課程與其他相關課程內(nèi)容的關系處理。大幅度減少了學時數(shù)，將經(jīng)典控制理論與現(xiàn)代控制理論結(jié)合起來講授，重點講解控制理論的基本知識及應用，理清思路，了解方法，增強系統(tǒng)性。
自動控制原理的教學內(nèi)容有一條主線：系統(tǒng)分析和系統(tǒng)設計。圍繞這條主線，把教學內(nèi)容劃分為六大塊：自動控制的一般概念、數(shù)學基礎與數(shù)學模型、系統(tǒng)的分析、系統(tǒng)的設計、采樣控制系統(tǒng)的分析和非線性系統(tǒng)的分析。對于系統(tǒng)分析是重點講解部分，介紹了各種分析方法：時域分析法、根軌跡法、頻域分析法，狀態(tài)空間法等，進行有關系統(tǒng)的動態(tài)、靜態(tài)分析，以及能控性和能觀性分析；在系統(tǒng)設計這一重點部分的講解中，介紹了根軌跡設計法、頻域設計法和狀態(tài)控制設計法，與系統(tǒng)分析相呼應，使學生在整個學習過程中，圍繞“系統(tǒng)分析和設計”這條主線進行，做到舉一反三，從而對自動控制理論有一個完整清晰的理解。
在分析設計這個主線下，以穩(wěn)定性指標為輔線。在各個有關章節(jié)的小結(jié)中對穩(wěn)定性都予以重點討論，通過對各種穩(wěn)定性判斷方法的分析，把前后的知識點加以銜接聯(lián)系，并綜合應用。
在講清系統(tǒng)物理概念的基礎上，結(jié)合課程內(nèi)容，引入先進的計算機輔助教學手段。將Matlab軟件在控制系統(tǒng)中的應用引人課堂教學，在諸多課堂教學環(huán)節(jié)中實現(xiàn)了Matlab仿真演示，增強了學生對抽象理論的感性認識，收到了良好的教學效果。
為體現(xiàn)教學內(nèi)容的先進性、科學性和前沿性，引導學生進一步學習的興趣，對目前控制理路研究的熱點和發(fā)展趨勢作一些簡要介紹，如模糊控制、智能控制等。
2改革教學方法，提升教學手段
自動控制原理對學生的定性分析能力、定量估算能力、綜合運用能力、數(shù)—形結(jié)合能力有一定的要求，并需具有扎實的數(shù)學基礎，學生在學習中經(jīng)常會感到困難而產(chǎn)生畏難情緒，影響學習效果。因此，改革傳統(tǒng)教學方法和教學手段，進而提高教學質(zhì)量，是課程改革的重中之重
2．1采用現(xiàn)代教育技術與手段提高教學效果
在以信息、知識爆炸為特征的今天，傳統(tǒng)的教學手段以不能適應時代的需要，教學手段的改革勢在必行。在《自動控制原理》課的多媒體教學實踐中，我們努力探索如何使多媒體這一先進的教學手段更好地服務于課堂教學。開發(fā)了《自動控制原理多媒體課件》、(Mat—lab仿真軟件包》等CAI課件，．采樣了多媒體與板書相結(jié)合的教學方法，既充分利用了多媒體教學的生動、逼真、容量大的優(yōu)點，又充分利用了板書教學的嚴謹性、邏輯性強的優(yōu)點。實踐證明，這一方法取得了良好的教學效果，受到了學生的認可，對教學質(zhì)量的提高起了一定的積極作用。
2．2加強實踐教學環(huán)節(jié)，增強學生的動手能力
注重實踐能力的培養(yǎng)，堅持理論聯(lián)系實際的原則，加強學生動手訓練，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。學生對新知識的理解，僅僅通過課堂講解還很不夠，必須通過實踐教學這一環(huán)節(jié)，使學生對知識有一個感性認識。
實踐教學是提高學生創(chuàng)新精神和能力的重要途徑，在教改過程中，我們加強實驗室建設，徹底改造了原有的實驗內(nèi)容，開發(fā)了綜合設計實驗及課程設計，目的在于通過實踐教學，培養(yǎng)學生應用控制理論的方法解決實際問題、將實際問題抽象為理論問題的能力。實驗只提目標和要求，沒有詳細的實驗步驟和實驗電路圖。學生根據(jù)個人情況自主選擇難度等級不同的實驗，根據(jù)系統(tǒng)的性能要求，獨立完成系統(tǒng)設計，系統(tǒng)搭建和調(diào)試，記錄原始數(shù)據(jù)和圖形，寫出實驗報告。所有這些都極大地調(diào)動了學生學習的主動性和積極性，鞏固了課程理論，激發(fā)了學生學習的熱情，培養(yǎng)了學生的動手能力和獨立思考的能力，使其觀察、分析和解決問題的能力都有很大的提高。
為了加強學生理論聯(lián)系實際的能力，在教學過程中還增加了課程設計這一教學環(huán)節(jié)，通過課程設計，使學生了解到了Matlab軟件在自動控制系統(tǒng)中的應用，拓寬學生的知識面，加深學生對(lf動控制原理》這門課程的基本概念，基本的分析方法及設計方法的理解。
3以教學推動科研，以科研促進教學
對于普通高等教育來說，教學固然重要?？蒲幸膊豢梢院鲆暋＝虒W和科研是相輔相成的兩個方面，兩者不可分割。從自動控制理論來講，它近幾十年才建立起來，與工程實際聯(lián)系較廣，特別是在發(fā)展過程中，數(shù)學和計算機起了很大的作用，成為控制理論的重要工具。因此可以說，控制理論是工程與數(shù)學、計算機科學相互作用的前沿。在教學中講授理論知識的同時，可以增加一些與科研結(jié)合的內(nèi)容，如在同學中選一些成績較好，對科研又有一定興趣的同學，參加有關教師的科研項目，也可為學生科技活動中心提供一些課題，指導學生參與科研。這樣，一方面調(diào)動了學生的積極性，培養(yǎng)了學生的動手能力，另方面，也可為科研活動的開展打好基礎。學生通過參與科研，學習興趣更加濃厚了，求知的欲望更強了。
4下一步改革設想
該課程的教學改革已在我校實施。取得了良好的教學效果，學生的基本知識、專業(yè)能力、實踐技能乃至學習興趣等。都較以往有較大的提高。教學改革的路子還很長。尚需繼續(xù)探索和實踐，使之不斷完善，下一步改革的設想有四點：
(1)從課程的實際及教學規(guī)律出發(fā)，以培養(yǎng)和提高學生的創(chuàng)新精神和實踐技能為宗旨，真正探索出一種新的實踐教育模式。
【關鍵詞】電氣；自動控制；控制方式
中圖分類號：TM92文獻標識碼A文章編號1006-0278（2013）06-183-01
一、概述
一個理想的控制系統(tǒng)，在其控制過程中應始終使被控量等于給定值。但是，由于系統(tǒng)中儲能元件的存在以及能源功率的限制，使得運動部件的加速度受到限制，其速度和位置難以瞬時變化。所以，當給定值變化時，被控量不可能立即等于給定值，而需要經(jīng)過一個過渡過程，即瞬態(tài)過程。所謂瞬態(tài)過程就是指系統(tǒng)受到外加信號作用后，被控量隨時間變化的全過程。瞬態(tài)過程可以反映系統(tǒng)內(nèi)在性能的好壞，而常見的評價系統(tǒng)優(yōu)劣的性能指標也是從瞬態(tài)過程定義出來的。對系統(tǒng)性能的基本要求有三個方面：穩(wěn)定性、快速性、準確性。
自動控制理論研究的是如何接受控制對象和環(huán)境特征，通過能動地采集和運用信息，施加控制作用，使系統(tǒng)在變化或不確定的條件下正常運行并具有預定功能。它是研究自動控制共同規(guī)律的技術科學，其主要內(nèi)容涉及受控對象、環(huán)境特征、控制目標和控制手段以及它們之間的相互作用。具有“自動”功能的裝置自古有之，瓦特發(fā)明的蒸汽機上離心調(diào)速器是比較自覺地運用反饋原理進行設計并取得成功的首例。麥克斯韋對它的穩(wěn)定性進行分析，于1868年發(fā)表的論文當屬最早的理論工作。從20世紀20年代到40年代形成了以時域法、頻率法和根軌跡法為主要內(nèi)容的“經(jīng)典”控制理論。60年代以來，隨著計算機技術的發(fā)展和航天等高科技的推動，又產(chǎn)生了基于狀態(tài)空間模型的“現(xiàn)代”控制理論。隨著自動化技術的發(fā)展，人們力求使設計的控制系統(tǒng)達到最優(yōu)的性能指標，為了使系統(tǒng)在一定的約束條件喜下，其某項性能指標達到最優(yōu)而實行的控制稱為最優(yōu)控制。當對象或環(huán)境特性變化時，為了使系統(tǒng)能自行調(diào)節(jié)，以跟蹤這種變化并保持良好的品質(zhì)，又出現(xiàn)了自適應控制。
二、自動控制系統(tǒng)的基本構(gòu)成及控制方式
（一）開環(huán)控制
控制裝置與受控對象之間只有順向作用而無反向聯(lián)系時，稱為開環(huán)控制。開環(huán)控制的特點是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和控制過程很簡單，但抗擾能力差、控制精度不高，故一般只能用于對控制性能要求較低的場合。
（二）閉環(huán)控制
控制裝置與受控對象之間，不但有順向作用，而且還有反向聯(lián)系，既有被控量對控制過程的影響，這種控制稱為閉環(huán)控制，相應的控制系統(tǒng)稱為閉環(huán)控制系統(tǒng)。閉環(huán)控制系統(tǒng)又被稱為反饋控制或按偏差控制。閉環(huán)控制系統(tǒng)是通過給定值與反饋量的偏差來實現(xiàn)控制作用的，故這種控制常稱為按偏差控制，或稱反饋控制。此類系統(tǒng)包括了兩種傳輸信號的通道：由給定值至被控量的通道稱為前向通道；由被控量至系統(tǒng)輸入端的通道稱為反饋通道。閉環(huán)系統(tǒng)能減小或消除作用，但若設計調(diào)試不當，易產(chǎn)生震蕩設置不能正常工作。自動控制原理中所討論的系統(tǒng)主要是閉環(huán)控制系統(tǒng)。
（三）復合控制
反饋控制是在外部的作用下，系統(tǒng)的被控量發(fā)生變化后才做出相應調(diào)節(jié)和控制的，在受控對象具有較大時滯的情況下，其控制作用難以及時影響被控量，進而形成快速有效的反饋控制。前饋補償控制，則在測量出外部作用的基礎上，形成與外部作用相反的控制量，該控制量與相應的外部作用共同作用的結(jié)果，使被控量基本不受影響，即在偏差產(chǎn)生之前就進行了防止偏差產(chǎn)生的控制。在這種控制方式中，由于被控量對控制過程不產(chǎn)生影響，故它也屬于開環(huán)控制。前饋補償控制與反饋控制相結(jié)合，就構(gòu)成了復合控制。復合控制有兩種基本形式：按輸入前饋補償?shù)膹秃峡刂坪桶磾_動前饋補償控制的復合控制。
三、自動控制系統(tǒng)的分類
自動控制系統(tǒng)的分類方法較多，常見的有以下幾種：線性系統(tǒng)和非線性系統(tǒng)。由線性微分方程或線性差分方程所描述的系統(tǒng)為線性系統(tǒng)；由非線性方程所描述的系統(tǒng)稱為非線性系統(tǒng)；定常系統(tǒng)和系統(tǒng)，從系統(tǒng)的數(shù)學模型來看，若微分方程的系數(shù)不是時間變量的函數(shù)則稱此類系統(tǒng)為定常系統(tǒng)。否則稱為是系統(tǒng)。若系統(tǒng)既是線性的又是定常的，則稱之為線性定常系統(tǒng)；連續(xù)系統(tǒng)、離散系統(tǒng)和采樣系統(tǒng)，從系統(tǒng)中的信號來看，若系統(tǒng)各部分的信號都是時間的連續(xù)函數(shù)即模擬量，則稱此系統(tǒng)為連續(xù)系統(tǒng)，若系統(tǒng)中有一處或多處信號為時間的離散函數(shù)，如脈沖或數(shù)碼信號，則稱之為離散系統(tǒng)。若系統(tǒng)中既有模擬量也有離散信號，則又稱為采樣系統(tǒng)；恒值系統(tǒng)、隨動系統(tǒng)和程序控制系統(tǒng)，若系統(tǒng)的給定值為一定值，而控制任務就是克服騷動，使被控量保持恒值，此類系統(tǒng)稱為恒值系統(tǒng)。若系統(tǒng)給定值按照事先不知道的時間函數(shù)變化，并要求被控量跟隨給定值的變化，則此類系統(tǒng)稱為隨動系統(tǒng)。若系統(tǒng)的給定值按照一定時間函數(shù)變化，并要求被控量隨之變化，則此類系統(tǒng)稱為程序控制系統(tǒng)。此外，根據(jù)組成系統(tǒng)的物理部件的類型，可分為機電控制系統(tǒng)、液壓控制系統(tǒng)、氣動系統(tǒng)以及生物系統(tǒng)等。根據(jù)系統(tǒng)的的被控量，又可分為位置控制系統(tǒng)、速度系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)等。
