首页 -> 2006年第5期
自动控制理论教学改革的思路与实践
作者：程淑红 刘 琳 刘志新 吴忠强 张典范
[关键词] 教学改革，自动控制理论，教学质量。
[中图分类号] TP13 [文献标识码] A [文章编号] 1005-4634(2006)05-0433-04
深化教学改革，提高教学质量，强调素质教育是当前高等学校教改的重要主题，质量意识已经成为高等教育改革的共识。工作在教学一线的教师是改革的执行者，在具体教学的过程中不断摸索、实践新的教学理念、教学方法尤为重要。在“自动控制理论”的教学工作中，要理解社会发展变革对其新的要求，调整具体的授课思路与方法。新的教学方法也要在实践中不断地验证、更新。
1 课程的特点
“自动控制理论”课程是电气自动化专业的一门理论性很强的技术基础课，也是其它电类、机电类专业的一门主干课程，在教学上占有重要的地位，一般都在大学三年级第一学期或第二学期开设。这门课有其自身的特点，如知识系统较为紧密，计算性强、作图方法多；涉及的数学基础知识较多(高等数学、线性代数、积分变换、复变函数等)；与工程实际联系较为紧密：应用定性理论的场合较多。
2 存在的问题
对于电类学生而言，“自动控制系统”是本专业学生完成专业基础课程后，开设的第一门专业课。由于大多学生在先修课程中习惯了定量化、精确化的分析方法，而不习惯用物理概念进行系统定性分析，特别是如何针对实际系统存在的问题，采取相应的分析和设计更是他们在学习方法上的薄弱之处。对知识的掌握仅仅限于简单的背结论，套公式，做计算题。不了解理论的工程应用意义，不了解分析问题的宋龙去脉，结果一门课程结束了，不知道所学的东西干什么用。
授课形式单一。在传统的教学模式下，一般都是按照教材的自然顺序按部就班地进行讲解，并且课堂授课中，教师需在黑板上做大量的数学分析推导，画大量的曲线，因此课堂教学往往是在索然无味的公式推导、定理证明和手工绘图。课堂气氛总是充斥着学生的枯燥、厌烦情绪。
在实验教学环节中，过去大多实验装置陈旧，功能单一，直流的多，交流的少；验证型实验多，设计型实验少。这样难以锻炼学生的设计能力，也难以激发学生们的学习兴趣。对于学生自学能力的培养，设计能力的开发都存在着极大的阻碍作用。
3 改革的思路与实践
3．1坚持课程地位，精心准备绪论
系统论，信息论，控制论是支撑现代社会发展的基本理论要素。能够灵活运用控制的思想，不仅仅解决工业工程问题，同时将其外延扩展到经济问题，人口问题等社会问题是所有控制学者的一个共识，并且也取得了很多重要的成果。作为控制论的入门课程，必须要让学生在首次接触课程的同时，将一个异常开阔的视野展示在他们面前，而不是让其产生这仅仅是公式推导，纯粹理论堆积的错觉，进而刺激学生求知、探索的兴趣和激情。鲜活生动的应用实例，甚至具体的视频展示则正是冲击和震撼学生这种思维的最好手段。同时更应强调作为基础的“自动控制原理”课程所处的位置。“工欲善其事，必先利其器”的道理也正是课程重要性的所在，课程地位、作用的凸现也是顺理成章的事情。因此作为课程开端的绪论显得尤为重要。摒弃传统教学中发展历史的简单罗列，取而代之的是声情并茂的图文、视频展示，既融入了大量专业信息，又激发学生的兴趣，取得了事半功倍的效果。
3．2强化数学基础，改变思维方式
不管学生如何厌烦数学理论推导，一定的数学基础是必要的。线性代数，复变函数，高等数学，矩阵论等等一些相关的基础理论和应用是反馈控制中的基本数学工具。但是，这些各代表数学科学分支的全部理论并不是学好课程的必备之需，实际课程中也仅仅用到部分相关知识，但这些又是必要的。因此事先抽出少量时间给学生补习诸如拉普拉斯变换、傅立叶变换、三角变换、积分变换、留数定理、矩阵分析等数学知识，则可避免教学过程中出现的教师思路清晰，学生不知所云的尴尬局面。
自动控制原理这一课程所涉及的研究对象都是实际的、具体的、复杂的，在进行理论研究和分析处理的各个环节，都需要适当的理论近似，以便抓住主要因素，忽略次要因素，获得有用的结果。在整个课程的教学中，经常使用定性分析与定量估算的工程处理方法，这是本课程教学的突出特点。这与基础课中研究对象都是理想化的、理论分析的逻辑过程都是十分严谨的特点不同。因而，学生在学习中容易受到基础课学习中形成的思维定势的影响，不能掌握本课程应有的思维方式和处理问题的技巧，给教学造成一些困难。因此，教师要有目的、有计划、有步骤地结合教学的具体内容对学生进行思维方式的说明、指导和训练，使学生理解并掌握诸如典型化、线性化等处理方法和意义，这也是自动控制课程教学的重要内容。
3．3改进授课形式，充分发挥传统教学特色，合理利用现代化教学资源
教学改革的实践表明，掌握方法最为重要，那些要死记硬背的公式只要会查就可以了，方法的掌握是长久的，而公式的记忆是短暂的。使学生既有意识地认识到反馈的实质，也能潜移默化地感悟到控制专家面对复杂问题时的创新思维过程。并动态调整教学大纲，使教学内容始终保持先进性、实用性和科学性。这样在内容上精而不缺，新而可达，避免了不必要的重复讲解，给学生发挥组织知识、综合知识的能力留有余地。这样就始终保持了课程的先进性，学生学习理论的新鲜感。
随着现代化教学资源的不断丰富，全新的教学模式和教学手段涌进了课堂。但在教学过程中发现，全面“现代化”并不是改善教学效果，增强教学水平，提高学习效率的最佳手段。扩充课堂信息，节约课上时间，提高教学效率的初衷没有得到完全体现，相反，学生认为这仅仅是简单的“教案平移，黑板搬家”，课堂节奏过于单一。过快的速度，过多的信息以及一些推导过程的省略使得学生对于知识理论的理解过于粗糙，甚至一片茫然。因此，教学软件的使用要有度，传统的板书教学仍然是必不可少的。二者的合理结合是改善教学效果，教师学生都能接受和认可的有效途径。费时费力的绘图，文字书写，结果对比可以采用课件形式以提高效率，而应用数学理论与技巧进行系统推导、分析的过程则可以采用传统的教学方法，以加深印象，凸现该部分的重要性。同时要注重课堂互动，教师对学生的提问，学生对教师教学内容有代表性的疑问，很多时候都可起到强化的效果，同样不可或缺。此外，在更高层次上，还可以帮助学生进一步研究所得结果有无推广价值和普遍意义，从而把孤立的知识点变为不断指向实际问题方法论知识。
利用多媒体技术和网络技术构建CAI课件使
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