浅谈自动控制原理课程教学改革-教育文档

浅谈自动控制原理课程教学改革

On the \ WU Yuanyuan[1]， LI Qingbo[2]

（[1] School of Electric and Information Engineering， Zhengzhou University of Light Industry， Zhengzhou， He'nan 450002；

[2] College of Mathematics and Information Science， Zhengzhou University of Light Industry， Zhengzhou， He'nan 450002）

For students majoring in electrical and automation，《Automatic Control Theory》is a professional basic course with complex theory and formula， then it is difficult to teach and study. From the aspects of \Theory\， the reform of teaching contents， teaching methods and experiment are discussed in this paper.

自动控制原理是电气及自动化类专业的专业基础课，是理论性和工程实践性较强的技术学科，是学习一些后续课程所必要的理论基础。对于学生来说，学好该课程，具有十分重要的意义。因此，对自动控制原理的教学问题进行探究，以取得好的教学效果是有十分必要的。

自动控制原理是一门多学科交叉的课程，它要求具备高等数学、电路等课程的基础，尤其要求扎实的数学基础。大量的数学推导，抽象且难以理解，而实验环节课时少，不能及时实验，造成理论脱离实际。此外，教学手段的单一也使得教学过程枯燥乏味，难以激发学生的学习兴趣和培养学生的创新能力。针对自动控制原理的课程特点以及各专业学生的反馈意见，通过在具体教学过程中通过不断更新课程内容，不断尝试新的教学理念和教学方法，在教学内容、教学方法以及实验环节等方面都进行了改革和探索，取得了较好的教学效果。 1 教学内容改革

1.1 选择教学内容，详略得当

自动控制原理课程包括经典控制理论的时域分析法、根轨迹法、频域分析法、系统校正、非线性系统分析和部分现代控制理论等内容，信息量非常大。如何在有限的课时要求下，选择适当的教学内容是课程教学改革的首要问题。

课程内容多，课时相对较少，那么就需要我们精选重点内容，并且可以弱化数学推导过程。例如时域分析部分，可以重点讲解一阶系统和二阶系统对于阶跃信号的响应分析，而对于其他典型信号的响应分析可以简单介绍其结论。这里提出的弱化数学推导过程要适度把握。有些方法和结论的证明，如稳定性代数和判据的证明等可以省略，侧重讲解判据的含义及应用。但有些内容，如拉普拉斯变换及性质等数学内容，要求学生必须熟练掌握，可

以根据学生的程度适当讲解。 1.2 提炼教学内容，思路清晰

教学并不是简单机械地按照教材内容教给学生，而是需要提炼教学内容，加入自己的理解或是想法，要让整个教学内容思路清晰。自动控制原理中，不论前几章的连续系统还是后面的离散系统，内容都是循着基本概念―系统建模―系统分析―系统设计这样一条线来安排的。在讲解每一章节时，要提炼精髓。例如，系统数学模型这一章，时域（微分方程）、复域（传递函数）和频域数学模型（频率特性）以及相互转换关系可以用画图的方法表示，既精练又清晰，如图1所示： 图1

1.3 拓展教学内容，激发兴趣

对于大学生的课程教学，不能单单着眼于教材，要适当地把一些新技术、新方法以及新问题融合到教学中去，将课程教学内容的基础性和先进性、前沿性相结合。伴随着控制技术与计算机的发展与应用，新的控制理论、控制策略也越来越多，在讲授控制理论基本知识的基础上，简单介绍控制理论的前沿技术、发展趋势和热点问题，如鲁棒控制、最优控制、模糊控制和神经网络控制等控制理论新方法，从而提高学生的学习兴趣，拓展学生的知识面，启发学生的创新意识。 2 教学方法改革

2.1 重视板书教学方法，灵活组织课堂教学

随着教学条件的改善，越来越多的课程教学改革把多媒体教学当成了主要的教学手段，从而忽视了传统的板书教学。在大学课程教学中，有时黑板成了摆设，一节课上下来，黑板上没有一个字。课件一页一页翻过，学生想回头看看前面的内容很不方便，甚至听着后边的内容，前面讲的什么都忘记了。尤其自动控制原理内容多，信息量大，因而在课堂教学中，把每次教学内容的提纲以及重要概念名称板书下来，这样学生可以很容易地把握每节课的主要内容。

2.2 辅助多媒体以及Matlab仿真软件等现代化教学手段 传统的板书教学方式虽然对课堂教学有着不容忽视的作用，但是从信息量方面来说，教学效率偏低。因此，可以辅助多媒体等现代教学手段，节省了一些时间（如板书时间、画图时间等），充实了课堂教学内容。此外，利用Matlab仿真软件辅助教学，对系统进行时域分析、根轨迹分析、频域分析、系统校正等问题进行仿真，有助于提高学生的学习兴趣，加深学生对概念的理解。 3 实验环节改革

实验环节是自动控制原理课程教学的一个重要环节，而往往也是一个容易忽视的环节。对于实验环节，一般存在课时较少、实验设备老旧等客观问题。一个简单的实验，由于电路和线路老化，需要反复调试、检验，学生做实验的积极性得不到提高。另外学生所做的实验多为验证性或演示性实验，能让他们自己动手设计、实现的综合性实验不多，难以培养他们的实践创新能力。

根据实验室现有条件，合理安排实验课的时间和内容，压缩验证性实验，增加演示性实验和综合性实验，以加深学生对理论知识的理解和掌握，激发学生的学习兴趣和热情，培养学生的动手能力和创新能力。

自动控制原理课程是电气及自动化类相关专业的一门重要的专业基础课，对学生后续课程有重要的作用。该课程的学习，有助于提高学生的分析能力、动手能力和创新意识，因此针对该课程教学中的问题，通过教学改革，提高教学质量是非常必要的。

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