時間：2023-03-13 11:21:57
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一、基本要求
掌握控制系統分析和綜合基本方法，
主要內容有傳遞函數和信號流圖等數學模型的建立；
系
統穩定性、
動態性能、
穩態性能的時域分析；
頻域法和根軌跡法；
系統串聯校正的設計方法；
線性離散系統的分析；
系統狀態空間建模及其求解；
系統可控性和可觀測性；
線性定常系統
狀態反饋及觀測器設計；李雅普諾夫穩定性理論。
二、考試范圍
．
自動控制的一般概念
（）自動控制系統的定義、構成；
（）自動控制系統的基本控制方式；自動控制系統的分類；
（）對控制系統的基本要求；
．
控制系統的數學模型
（）傳遞函數的定義、性質及典型環節的傳遞函數；
（）信號流圖的組成、建立及梅森增益公式；
（）閉環系統的傳遞函數：輸入量及擾動量作用下的傳遞函數、誤差傳遞函數。
．線性系統的時域分析法
（）一階系統動態性能；
（）二階系統的動態性能：典型二階系統的數學模型、欠阻尼階躍響應、二階系統的動態性能指標、二階系統性能的改善；
（）控制系統的穩定性分析及代數穩定判據；
（）控制系統的穩態性能分析：
穩態誤差的定義、
系統類型、
穩態誤差分析與靜態誤差系數。．
線性系統的根軌跡法
（）根軌跡方程：幅值條件和相角條件；
（）度根軌跡作圖的一般規則、典型的零、極點分布及其相應的根軌跡；
（）系統性能分析：穩定性分析、增加零、極點對根軌跡的影響、利用主導極點估計系統的性能指標；
．
線性系統的頻域分析法
（）頻率特性；
（）典型環節與開環系統的頻率特性；
（）奈奎斯特穩定判據及應用；
（）穩定裕度；
．
線性系統的校正法
（）校正裝置：超前、滯后網絡的特性；
（）系統校正的頻率響應法：超前、滯后校正設計；
1
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2
個人整理精品文檔，僅供個人學習使用
（）控制器：控制法則及對系統性能的影響。
.
線性離散系統的分析
()
信號采樣和保持；
()
離散系統數學模型：差分方程和脈沖傳遞函數；
()
離散系統穩定性及穩定性判據；
()
離散系統穩態誤差及動態性能分析；
.
線性系統的狀態空間分析與綜合
()
線性系統的狀態空間描述：建立、轉換、標準型；線性系統的運動分析狀態方程的解；
()
線性系統的可控性和可觀測性；
()
線性定常系統的線性變換；
()
線性定常系統的狀態反饋極點配置和全維狀態觀測器設計；
()
李雅普諾夫穩定性分析。
2
關鍵詞：自動控制；原理及設計；分析研究
前言：社會經濟的發展和建設，對于自動化的需求越來越甚。對于教學工作的開展來說，同樣需要做好相應教學工作的改革和創新，通過自動控制原理的切入，做好相應課程的設計，最終達到讓學生掌握實踐與理論知識，并對理論知識予以靈活應用的程度。因此，相關教師要注重理論教學與實踐教學兩個方面進行深入研究，做好相應課程教學設計。
一、課堂教學的改革
1.精選授課內容，強化“ 三基”教學
由于“自動控制原理”課程包涵內容復雜且知識信息量非常大，而教學學時又非常有限，這就要求教育者在實際教學時突出重點和難點，對基本知識點、基本原理和基本實驗方法要講透徹，對局部重點內容要精選授課，做到重點答疑解惑，同時，做好相關的后期有針對性的習題或者課題演練，達到強化學習的目的，教師應該盡可能引導學生去自主的實踐，從實踐總結，結合理論，強化自我知識體系，完善自我能力，
2.合理運用現代化教學手段，提高教學效率
現代教學手段已經有了很大的突破，包括多媒體在內的各種教學手段早已走進課堂。粉筆加黑板是傳統的教學基本特點，教師是課堂的主宰，老師的灌輸式教育讓學生的抽象思維能力沒有發揮余地，而教師的教學實驗效果也往往收不到很好的效果。今天，課堂上的計算機輔助教學（CAI）已司空見慣，它已經是現代教育科學與教育技術的重要拼圖，教學軟件和CAI 課件的介入，讓課堂活躍了起來，學生們的思維也開發出來，用更多的除了語言以外的內容去增加學生對知識點的理解，尤其是課程中涉及的圖標、曲線等內容，采用課件之后，內容一目了然，直觀的同時也提高了教學效率。
3.利用MATLAB語言，培養綜合分析能力
由美國Mathworks公司的第四代計算機語言MATLAB語言，該語言主要面向科學計算、數據可視化以及交互式程序設計。控制系統分析與仿真設計是該軟件的主要強項功能體現，同時MATLAB語言繪圖功能特別強勁。目前，MATLAB語言已經是我國“自動控制原理”課程的主要輔助教學工具之一。通過該軟件，可以讓學生通過軟件自我的建模、仿真過程，了解控制系統的工作原理和工作過程，讓學生對系統模型方面概念的理解不停留在紙面上，串聯自身的知識點，消化和吸收了書本內容。教W實踐來看，“自動控制原理”課程教學中引入MATLAB語言，加深了學生對自動控制原理廣義上抽象性的理解，知識涵蓋點更加直觀性。同時課堂上的學生也學會了使用先進的軟件，理論和實踐有機結合，提高了動手能力和理論能力的綜合素質。
二、實驗教學的改革
1.自動控制原理實驗教學的基本內容
實踐出真知，所以，教學中，培養學生的動手能力、基本科研能力和創新能力是檢驗教學效果的考核之一，因此教師教學中，應有的放矢的增加實驗教學內容和知識涵蓋點，實驗教學模塊的設立能強化學生對抽象的理論概念的理解和消化，進而將知識應用到實驗和實踐中，學會用科學的方法，有效的數據和涵蓋的技術來分析和整理問題，解決實際中存在的問題， 進而將諸如控制元件、傳感器、自動控制原理、仿真方法等分散的知識點進行綜合串聯，既學習了書本知識，又強化了動手能力，理論和實踐結合的方式來完成綜合性的實驗，進而達到育人的真正教學目的。
2.自動控制原理實驗教學的模式
合理安排、增加實物綜合性實驗這是目前普遍采用的一種教學方法，既能加深理論理解，又能對原理性的知識進行系統化的學習，從而達到良好的教學目的。MATLAB/SIMULINK 數字仿真環境的虛擬實驗模式也是一種被廣為傳播的一種教學方法，該方法擁有先進的計算機語言和一定的仿真能力，讓學生能切實感受控制系統和仿真設計。
這兩種實驗教學模式的相互結合， 使學生感受到物理實驗和虛擬實驗的各自優缺點，尤其是后者，成功的解決了在虛擬環境中難以建立真實系統的問題。此外， 得益于計算機的推廣，“自動控制原理”實驗教學的場地、時間不再受到限制，甚至部分教學內容得到拓展性的延伸， 越來越多的學生選擇用課外時間完成有關的實驗教學項目。
結語：
隨著國家對自動化控制要求的加劇，做好相應教學工作開展就顯得非常重要。教師要注重從自動控制原理出發開展相應的教學工作，做好相應的教學改革，真正讓學生掌握自動控制技術，并做好相應的實操教學，讓學生的應用技能不端提升。
參考文獻：
[1]牛劍峰. 綜采液壓支架跟機自動化智能化控制系統研究[J]. 煤炭科學技術，2015，12：85-91.
關鍵詞：自動化；控制系統；自動控制原理； 強化概念
中圖分類號：TP13文獻標識碼：A
1 引言
“自動控制原理”是研究自動控制共性規律的技術科學。控制理論與其它任何學科一樣，源于社會實踐和科學實踐。隨著社會生產和科學技術的迅猛發展，自動控制已形成了完整的理論體系，主要包括經典控制理論、現代控制理論，以及自20世紀80年代逐漸形成的大系統理論和智能控制理論。“自動控制原理”是自動化類專業一門很重要理論基礎和技術課程。該課程的特點是：內容豐富、理論性強、涉及知識面廣、信息量大、而且比較抽象，是具有一定深度和學習難度的課程。本文主要討論如何在這門課程的教學過程中把抽象的理論具象化，如何提高大家的興趣，如何把這門課程與整個專業體系結合起來。
2 上好《自動控制原理》第一課
對于這門難度很高的課程，第一課一定要給予學生充分的感性認識，為基本概念的掌握打下好的基礎。只有掌握了基本的概念，學生才有進一步自我深化的可能。而同時感性認識的獲得的方法莫過于實際的例子。筆者為此設計了一些例子來進行教學，獲得了較好的效果。現舉出常用的一個例子與大家共同探討。
如圖所示，這是一個水位自動控制系統。
首先需讓同學們明白這個系統的控制過程。在教學實踐中發現，由于比較貼近生活，同學們對于這個系統的自動運行原理基本都能自發自然的理解，不需太多的引導。但當教師要同學們對他自己的理解進行表述時卻都不能準確完整的表達。因此在教學過程中要引導大家如何進行準確完整的表述。一般有以下這樣幾點需要表述出來。
（1）系統的控制目標是什么？被控制量是什么？被控對象是哪個？擾動量有哪些？（被控對象和被控量不要混淆，要讓同學們分清楚，同時還要讓大家明白系統的概念）
（2）什么元件實現對被控對象的驅動？這個元件就是執行元件。
（3）哪個元件實現對被控量的測量？它就是檢測元件。它的信號是如何反饋的？
（4）輸入量由哪個元件給定？反饋量如何與給定量進行比較？（一般要進行反饋量大于給定量和小于給定量的兩方面分析，在講解的時候要重點突出負反饋在自動控制系統中作用和地位）
（5）系統還有哪些元件給定？它們在系統中起什么作用？
通過這樣的引導，同學們基本能完整準確的表述。反復進行這樣的訓練，同學們從中可以得到這些學習效果：基礎概念不斷豐富深入認識理解，系統的縝密的思維不斷建立完善，語言表達能力得到提高。而且在分析的過程中，同學還能感覺到自動化原來并不是那么神秘，是可以學會，可以掌握的，從而提高大家學習興趣。
當然在實際教學中，不能僅舉上述一個例子，還需很多例子，如直流調速系統、位置隨動系統、過程控制系統（一般書上溫度控制最常見到）等等。例子越多，同學們感性認識越豐富，基礎概念理解越深入準確。當然這個學習的過程中，還應該適當的留下空白，讓同學們解答，或者讓同學們寫出一些簡單控制系統的分析，作為大作業評講。
我們在分析自控過程時，要讓同學們領會到自動化專業課程體系的結構，知道每門課程的基本作用和地位。從而通過這門課程讓大家可以初步建立起本專業的知識框架，至于具體內容，當然需要每門課程的具體教學去完成了。
3 對“自動控制原理”課，從實際控制系統入手進行教學，強調工程和物理概念
“自動控制原理”是一門理論性較強的課程，涉及知識面廣，信息量大，所涉及的數學基礎較為廣泛，從微積分，復變函數，離散數學到矩陣理論。學生覺得難學，教師覺得難教。如果在教學過程中只注重一般的數學論證，缺乏工程和物理概念的闡述，學生學后不知用在哪里，如何運用。學生在課堂上忙于做筆記，課后忙于根據公式作大量的習題，考完試后，公式忘掉了，腦子里一片空白。這樣的學習效果為后續專業課程的學習、畢業設計以及就業工作等帶來許多問題。
任課教師必須有一個明確的認識，那就是設置本課程的教學目的并不在于使學生僅僅多學一些知識，而是通過該課程的學習，在學生頭腦中形成一種穩固的思想，并使他們自己學會找出與本專業的實踐結合點，培養一種對知識應用和創造的能力。在教學過程中一定要重點講述基本概念、基本原理和基本方法。
通過典型示例，引出控制、自動控制，反饋等基本概念。例如，通過人騎自行車這樣一個最簡單的例子，引出控制系統的基本構成，通過人的控制將不穩定的被控對象通過反饋控制變成穩定，并且可實現跟蹤控制，進而引出機器人控制這個熱點的控制問題。根據換熱器的溫度控制，讓同學們明確閉環控制的首要目的是為了克服不確定性因素，如對象本身的不確定性以及不確定性的干擾等。在關于穩定性的教學中，還要明確反饋可能會引起系統的不穩定，保持系統的穩定性是控制系統設計首先必須滿足的基本要求。通過系統傳遞函數分析的關于系統的穩定性是有界輸入/有界輸出（BI/BO）穩定性，因傳遞函數本身就是關于系統的輸入輸出描述。通過這些典型示例，使學生們對學習本課程的任務有一個感性認識，明確自動控原理課程的主要內容就是采用時域、根軌跡、頻域等各種方法分析控制系統的性能，并根據要求的系統性能指標，進行控制系統的設計校正。在掌握了這些基本概念后，學生的學習就有了明確的目的性。為了定量分析自動控制系統的性能，需用數學模型描述實際的物理系統，引出傳遞函數的概念。傳遞函數是控制理論中很重要的一個概念，不僅要讓學生掌握它是在零初始條件下輸入輸出變量的拉氏變換之比，更要明確它表示的是輸入輸出的變化量之比。還可把它引伸為一個算子，實現從輸入到輸出的一個變換。同時還要明確傳遞函數只能描述元件或系統輸入輸出特性，即端部特性，而不能描述其內部狀態。通過傳遞函數的引入，可建立控制系統的方框圖。整個經典控制理論都是以傳遞函數為核心，圍繞著系統方框圖進行分析和設計。通過強化物理概念，使學生們看到的不僅是一個個方框圖、傳遞函數，更要看到方框圖背后所代表的物理系統，這樣在進行分析和設計時就有了明確的物理概念。
在知識的傳授中，注重控制思想和工程背景。本課程的設置目的不僅是對這門學科知識的掌握，更重要的是在各行業中的具體工程應用。因此在教學的全部過程中必須注重課程在工程的具體情況，并將工程的分析、設計實現方法滲入課程的教學中，如PID參數的整定及工程整定等。還應向學生介紹控制理論的前沿和熱點，并結合教師的科研介紹在工程中的應用，以此使學生學會尋找各行業與控制理論的結合點，并去開創新的結合點，從而培養學生應用知識的能力和創新的能力。
4 注重“自動控制原理”與“信號與系統”有機結合，拓寬學生的知識面
自動化專業開設的“自動控制原理”和“信號與系統”兩門課，都是作為專業基礎課開設，兩門課程在內容上存在一定的重復。將兩門課的內容有機的結合在一起，做到一加一等于二，甚至大于二。“信號與系統”和“自動控制原理”是不同性質的專業基礎課，雖然在內容上存在重復，但在思想體系及出發點上不同。 “信號與系統”偏重于弱信號的處理與傳輸，為通信系統的學習做準備。而“自動控制原理”則側重系統的應用。因此在“自動控制原理”的教學過程中，注重對基本概念、基本理論和基本方法的闡述，使學生等到一定的工程應用概念。在選用例子時，盡量選用實際控制系統的例子，這樣能夠使學生在很少的時間內理解一般系統的控制規律，掌握控制系統的有關概念。而在講述數學模型中的信號流圖，采樣系統中的z變換和差分方程的求解等內容時，由于這部分內容與“信號與系統”中的部分內容相重復，就可簡單講解。在“自動控制原理”中不重點講述的脈沖響應函數和卷積的概念，而在“信號與系統”中作為重點進行闡述，這樣可以拓寬學生的知識面，為第三學年學生選專業奠定了基礎。
在自動化專業，同時開設“自動控制原理”和“信號與系統”兩門課的時間還不長，在教學過程中會暴露出許多問題，如何在教學內容上統籌安排，使學生在有限的學時內獲得更多的知識，仍需在今后的教學實踐中不斷探討。
參考文獻
[1]羅冀， 程桂芬等. 控制工程與信號處理[M]. 北京： 化學工業出版社，2004.
[2]鄢景華. 自動控制理論[M]. 哈爾濱： 哈爾濱工業大學出版社，2000.
[3]胡壽松. 自動控制原理（第四版）[M]. 北京： 科學出版社，2002.
關鍵詞：自動控制原理；獨立學院；范例教學；結構主義教學
作者簡介：周戰馨（1970-），女，吉林省吉林市人，常州大學信息學院，副教授；張繼（1981-），男，江蘇常州人，常州大學信息學院，講師。（江蘇 常州 213016）
中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）19-0113-02
在多年的教學實踐中，我們發現獨立學院電氣自動化專業的學生來源復雜，學習能力參差不齊，學習目標各種各樣，這些都給“自動控制原理”教學帶來很大困難。同時，進入21世紀以來，科學技術在不斷加速中發展，尤其在電子、電氣和材料等領域，新材料和新技術層出不窮。但是目前高等院校開設的“自動控制原理”作為一門專業基礎理論課，內容比較抽象，更多強調培養學生動手解算能力，與實際應用有些脫節。
為了達到獨立學院培養目標，通過系統分析實際教學情況，查閱并參考近現代教學理論[1]和各個學校開展的教學改革，[2，3]在實際教學實踐中進行了有益探討。
一、問題分析
第一，獨立學院電氣自動化專業生源復雜，學習能力偏差和學習目標不明確。由于筆者所在常州大學地處江蘇省，經濟發展在國內處于前列，尤其在電子、電氣和能源新材料等方面。地方經濟逐步轉向科技型，對應用人才需求旺盛。因此從政府、企業到普通群眾無不認識到掌握技術、具有技能的重要性。隨著國家對高等教育改革的進一步推進，給更多的青年人帶來機會，面對高就業率，電氣自動化專業得到了更廣泛的關注。這樣就形成了學生中既有理科背景的，還有少部分文科背景的；既有高考偶然因素失利的，也有勉強達到錄取分數線的；既有喜愛電氣自動化專業的，更有不少是為了就業和父母期望而來的。在教學中明確體現了不同生源學生的學習能力差別。前兩年的大學學習過程，只能基本上幫助大部分人適應大學教學節奏，在學習方法和學習效率方面基本沒有改進。反而不斷增加了他們的學業壓力，引發一部分人消極情緒，對自身的改進沒有了信心。第三年進入專業課學習，少部分對知識掌握好的學生，由于外界不斷對他們的肯定，學習積極性得到提高，主動與老師互動；大部分學生對專業知識剛接觸，對于抽象的理論知識不知道有何用處，對自身能力的潛力認識不夠，滿足于考試通過，拿到學分。
第二，獨立學院培養目標不斷變化，受母體高校影響大。自獨立學院開設之初，其培養目標隨著社會經濟技術的發展和人們對其在高等教育中作用認識的加深，在不斷發展變化。從最初的對主流學校的有益補充，發展到主要培養技能型和技術型人才；在師資和教學設施建設上，基本都是參照所母體學校進行。為了保證教學質量和教學進度，很多師資都是從母體學校借調。所以保證了對人才的培養質量，滿足了學生和家長對學校的期望，卻加重了任課教師的教學強度。任課教師要面向不同基礎，不同理解能力和學習能力的學生。
第三，由于我國近些年經濟持續高速發展，對技術人才需求隨之增長。更多的企業為了自身的可持續發展，引進先進技術設備；越來越多的技術型小企業獲得發展空間；社會上不斷涌現新專業方向、新技術應用領域。高中畢業生不能夠通過短時培訓勝任崗位；普通高等學校的畢業生缺少實際動手能力，對工作崗位待遇期望值高。獨立學院通過十年多的不斷完善，已逐步注重市場調研，充分結合母體學校的專業特長，加強學生的應用能力的培訓，但是目前仍不能滿足社會需求。
二、實踐探討
面對以上實際情況，從掌握基本知識和應用角度出發，在以下三方面做了教學改進。
1.實施“缺漏”教學，讓學生掌握最基本的概念和原理
心理學家M·瓦根金提出的范例教學非常適用于獨立學院“自動控制原理”的教學。他強調讓學生掌握課程中最基礎、最本質的因素。因此根據電氣自動化學生的學習背景，我們精選出最典型、最有代表性的概念和原理作為授課重點，并增加相應的授課學時。對于負反饋系統的理解，增加實際系統分析，對同一個電機速度控制系統在不同情況下作用進行分析。首先進行定性分析，然后再進行定量分析；對于控制系統穩定性，打破章節限制，集中講解其重要性和分析手段；對于控制系統設計部分，側重于講解思路，只把PID控制器作為重要知識點。
實踐證明，學生認為學習節奏比較適中，對概念的理解比較清晰，減少了為了達到教學進度使得部分學生跟不上的現象；教師對設計部分內容降低要求，比較符合獨立學院電氣自動化專業學生的實際學習背景，減弱了母體高校教學要求的影響。
2.應用“結構主義”教學方法
作為三大教學論之一，結構主義教學論強調心理學與教育學的緊密結合。要學習和掌握學科的基本結構；要組織螺旋式課程；要廣泛使用發現方法。將原發現過程再編制，應用于教學中學生學習過程。發展學生的歸納、推理等思維能力。目的是讓學生形成遷移能力，這種理論特別適用于“自動控制原理”的教學。以電機速度控制系統為重點，設置多種工作狀態。首先演示控制系統工作狀態，讓學生通過測試設備發現問題，引導學生分析可能的原因，提供相應的理論分析方法，共同分析現象所體現的控制系統原理。因此提高了學生參與的積極性，也增強了他們自身理解問題和解決問題的自信心。由于對電機速度控制系統的分析對控制系統三個指標——穩定性、快速性和準確性完全覆蓋，使學生對控制系統原理的基本結構有清晰的理解。許多學生不再和教師探討“自動控制原理”課程對以后工作有什么作用，與自身生活有什么聯系，傳遞函數表示什么，畫根軌跡作用是什么等等。對學習能力的培養，使學生自主學習能力加強，能夠縮短適應工作崗位的進程。
3.提高MATLAB和網絡的使用率
MATLAB是控制系統分析設計的一個平臺。[4]對于喜愛虛擬世界的年輕人而言，許多實際控制系統的理解難度比較大，但在虛擬世界，可以出錯，可以隨時修改，同時不受元件成本、安裝要求的限制。教師在教學過程中，利用MATLAB即時演示控制系統工作現象。在入門階段，教師充分考慮到學生英語基礎低面導致獨立閱讀幫助文件進展慢的情況，專門安排時間引領學生掌握基本仿真命令。
由于智能手機的普遍使用，幾乎本專業所有學生都能隨時查詢信息。通過引導學生查詢與“自動控制原理”課程相關內容，使學生學會正確搜索學術信息，對信息的使用要先進行基本判斷。如對于利用SIMULINK進行仿真驗證，許多學生直接使用網絡上提供的模型。但在仿真時經常出錯。此時教師幫助學生分析出錯原因，通常是在學生提出三個修改后仍不成功的情況下。由此鼓勵了一部分動手能力強學生的學習興趣。
三、總結與展望
通過采用新的教學理念，緊密結合懷德獨立學院電氣自動化專業“自動控制原理”實際教學情況，實施了淡化理論知識推導，注重理論知識框架的掌握；減少對計算的要求，提高對應用軟件的運用能力；降低對控制系統設計的學習要求，加強典型實際系統分析能力和對基本概念的理解。
分析當前教學效果，可以得出學生的自信心得到提高，教師的教學能力得到提升，擺脫了以前學生面對理論知識學習沒興趣、沒信心，教師面對學生只能放慢教節奏，全面降低教學要求，課堂很少互動的被動局面。
當然，要使“自動控制原理”課程的教學效果進一步提高，還需要對教師的應用能力進行培訓，提供機會讓他們走出學校到企業去，了解技術應用新動向、新需求。學生更需要走出學校，提高對本門課程在實際系統中重要性的認識。這些均是我們以后需要做的工作，希望電氣自動化專業的畢業生能很好地符合社會需求，更快地適應崗位。
參考文獻：
[1]巨瑛梅，劉旭東.當代國外教學理論[M].北京：教育科學出版社，2004：21-163.
[2]謝志剛，齊曉慧，王永川.自動控制原理教學中的方法論探討[J].中國教育技術裝備，2009，（12）：31-32.
[3]宮二玲，謝紅衛，張紀陽.融入實踐環節，提高學習興趣——《自
論文摘要：自動控制原理課程不僅是控制類專業而且是電子信息類專業的重要專業基礎課。主要介紹了自動控制原理課程建設與改革的實踐和體會。總結了教學、教改工作中所取得的成果，提出了一些具體做法和措施，著重對課程教學內容、教學體系的整合和優化以及實驗內容、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。
論文關鍵詞：自動控制原理教學改革教學質量
引言
自動控制理論發展的歷史并不長，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的主要專業基礎課之一，是一門知識覆蓋面廣、課程內容多、更新發展快且應用性很強的課程，該課程對學生建立系統和工程的概念具有十分重要的意義。
1改革教學內容，提高教學質量
隨著控制理論的發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，根據本科專業培養目標和專業特點，我們對自動控制課程的內容進行了重新整合，選用優秀教材，制定了新的教學大綱、實驗大綱和考核大綱。適時地把一些新內容、新的教學成果、應用實例融合到教學內容中，做到課程內容的基礎性和先進性相結合，把握經典與現代、本課程與其他相關課程內容的關系處理。大幅度減少了學時數，將經典控制理論與現代控制理論結合起來講授，重點講解控制理論的基本知識及應用，理清思路，了解方法，增強系統性。
自動控制原理的教學內容有一條主線：系統分析和系統設計。圍繞這條主線，把教學內容劃分為六大塊：自動控制的一般概念、數學基礎與數學模型、系統的分析、系統的設計、采樣控制系統的分析和非線性系統的分析。對于系統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，狀態空間法等，進行有關系統的動態、靜態分析，以及能控性和能觀性分析；在系統設計這一重點部分的講解中，介紹了根軌跡設計法、頻域設計法和狀態控制設計法，與系統分析相呼應，使學生在整個學習過程中，圍繞“系統分析和設計”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，以穩定性指標為輔線。在各個有關章節的小結中對穩定性都予以重點討論，通過對各種穩定性判斷方法的分析，把前后的知識點加以銜接聯系，并綜合應用。
在講清系統物理概念的基礎上，結合課程內容，引入先進的計算機輔助教學手段。將Matlab軟件在控制系統中的應用引人課堂教學，在諸多課堂教學環節中實現了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。
為體現教學內容的先進性、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—形結合能力有一定的要求，并需具有扎實的數學基礎，學生在學習中經常會感到困難而產生畏難情緒，影響學習效果。因此，改革傳統教學方法和教學手段，進而提高教學質量，是課程改革的重中之重
2．1采用現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、容量大的優點，又充分利用了板書教學的嚴謹性、邏輯性強的優點。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，對教學質量的提高起了一定的積極作用。轉貼2．2加強實踐教學環節，增強學生的動手能力
注重實踐能力的培養，堅持理論聯系實際的原則，加強學生動手訓練，培養學生的創新能力。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節，使學生對知識有一個感性認識。
實踐教學是提高學生創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容，開發了綜合設計實驗及課程設計，目的在于通過實踐教學，培養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。學生根據個人情況自主選擇難度等級不同的實驗，根據系統的性能要求，獨立完成系統設計，系統搭建和調試，記錄原始數據和圖形，寫出實驗報告。所有這些都極大地調動了學生學習的主動性和積極性，鞏固了課程理論，激發了學生學習的熱情，培養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節，通過課程設計，使學生了解到了Matlab軟件在自動控制系統中的應用，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。科研也不可以忽視。教學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，與工程實際聯系較廣，特別是在發展過程中，數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合的內容，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，一方面調動了學生的積極性，培養了學生的動手能力，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律出發，以培養和提高學生的創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。
摘 要：自動控制原理是測控技術與儀器專業的重要主干課，該門課程的實驗教學是提高基礎理論教學效果，增強學生對控制系統深入認識的重要手段。由于各高校的實際校情不同，實驗條件相差很大，很多學校無法進行有成效的在實驗臺上的實驗，而進行控制系統的仿真是解決這一問題的有效途徑。針對上述問題，建立了自動控制原理的計算機仿真實驗體系，只需借助于MATLAB/SIMULINK軟件，即可完成各種控制系統的分析、研究和實驗。
關鍵詞：測控技術與儀器 自動控制原理 MATLAB/SIMULINK 計算機仿真
中圖分類號：G420 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）07（a）-0119-02
1 自動控制原理的實驗教學
自動控制原理這門課理論性強，比較抽象，學生學習有一定的難度，因此實驗環節教學效果的好壞對學生牢固掌握課堂理論知識、提高教學效果起著非常重要的作用。在目前普遍課時壓縮，教學要求提高的前提下，實驗教學要解決以下幾個方面的問題：如何加深學生對課程中基本概念基本理論的理解；如何提高學生理論聯系實際的能力；如何培養學生實踐動手能力、分析解決控制過程中實際問題的能力；如何在實驗教學中融入新的科技發展成果，培養利用現代化的實驗和仿真手段快速檢驗和實現新的控制理論和算法的能力。
2 自動控制原理的計算機仿真實驗體系
采用MATLAB/SIMULINK軟件進行仿真，可以避免對專用實驗場地的依賴，可以進行各種控制試驗，完成實驗效果，達到實驗目的。自動控制原理的教學內容比較豐富，包括經典控制理論、現代控制理論，既涉及線性時不變系統，又涉及非線性系統，既涉及連續系統，又涉及離散系統。仿真實驗采用兩種模式，一種是運用MATLAB語言進行編程，完成相應的控制系統的構建和性能分析，一種是采用MATLAB中集成的仿真環境SIMULINK進行模塊化設計。該文僅以少學時的自動控制原理中講到的經典控制理論中的線性時不變連續系統為例加以說明。仿真實驗內容主要包括：控制系統建模；各類模型之間的轉化；復雜控制系統的化簡；典型輸入信號分析；典型環節的響應分析；二階系統的性能指標分析；采用多種方法進行系統穩定性分析；線性系統的根軌跡分析；控制系統的頻域特性及頻域性能指標分析；系統校正效果分析等。
下面以典型二階系統的階躍響應為例，介紹一下MATLAB腳本語言編程與SIMULINK模塊仿真。該實驗的目的是通過改變系統動態模型的參數，研究二階系統的重要參數阻尼比對系統動態響應的影響。二階系統的傳遞函數為：，比較當=10，=0，0.25，0.5，0.7，1.2時系統的響應特性。
采用MATLAB語言編寫的腳本文件：
Wn=10；
Kosi=[0，0.25，0.5，0.7，1.2]；
Num=Wn^2；
figure（1）
hold on
for i=1：5
Den=[1，2*Kosi（i）*Wn，Wn^2]；
t=[0：0.01：4]；
Step（Num，Den，t）
end
hold off
title（'Step Response'）
響應曲線如下：
從圖中可以清楚地看到二階系統的響應規律，當一定時，隨著的增加，振蕩減弱，超調減少，調節時間減小。
同樣，可以采用SIMULINK建立二階系統的控制模型，通過雙擊示波器Scope，可以看到SIMULINK的仿真曲線。
通過仿真實驗可以體會到，二者均可以有效地進行控制系統的仿真，可以有效地達到實驗目的。采用SIMULINK構建系統模型更加方便快捷，而采用MATLAB腳本語言則更能鍛煉同學的邏輯思維能力。
3 結語
通過仿真實驗，不僅能幫助同學們深入熟悉和掌握自動控制原理的基本知識，而且能鍛煉同學們的邏輯思維和編程能力，為其以后在測控系統設計和計算機控制算法的實現方面打下堅實基礎，對自動控制原理的教學起到畫龍點睛的作用。
參考文獻
關鍵詞：自動控制原理；教學改革；知識線索；創新
作者簡介：陳曉燕（1979-），女，四川自貢人，四川農業大學農業信息與工程技術學院，講師；龐濤（1977-），男，四川射洪人，四川農業大學農業信息與工程技術學院，講師。（四川 雅安 625014）
基金項目：本文系“四川農業大學2011年校級教學改革項目”（項目編號：X2011036）的研究成果。
中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2012）01-0016-03
“自動控制原理”是高校自動化專業的專業基礎課，是電氣信息類、機械類、環境工程類等專業的學科基礎課。在整個專業知識體系中占據非常重要的地位，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的基本方法，培養學生對控制系統的工程實踐能力和創新能力，為后續如“計算機控制技術”、“過程控制系統”、“電氣控制”、“先進控制系統”等專業課程提供理論基礎和分析設計方法。該課程內容涉及數學、物理、電子、電機、機械等多學科領域，還與實際工程系統的控制密切相關[1]，具有內容豐富、理論性強、涉及知識面廣、更新發展快等特點[2]，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，產生厭學情緒。教師在教授過程中也容易過分強調理論知識的數學推導，忽視工程應用。為了促進教學質量的提高，對該課程進行教學改革是十分必要的。
一、優化課程內容，把握知識線索
1.重點突出
隨著專業口徑的不斷擴寬，各門課程的教學內容也不斷膨脹和加深，自動控制原理課程也面臨著內容多和課時少的矛盾，所以要精選課程內容，突出重點[3]。下面將每章中的一些重點分別加以闡述：
“控制系統基本概念”重點是自動控制系統的基本工作原理，自動控制系統的結構及特點、組成和基本環節，自動控制系統的性能指標，自動控制系統的類型。
“控制系統的數學模型”重點是動態微分方程的建立，傳遞函數求解，系統動態結構圖變換。
“線性連續系統的時域分析”重點是自動控制系統的暫態過程分析，代數穩定判據，穩態誤差求解，根軌跡的繪制，用根軌跡法分析系統的性能。
“線性連續系統的頻域分析”重點是頻率特性的繪制，頻率特性與系統時域指標之間的關系，頻域指標，Nyquist判據。
“線性系統的校正”重點是系統設計的思想，串聯校正的特性及作用，校正方法。
“非線性系統分析”重點是非線性系統動態過程的特點，描述函數法，改善非線性系統性能的措施及非線性特性的利用，相平面法。
“線性離散系統”重點是離散時間函數的數學表達式及采樣定理，線性常系數差分方程與脈沖傳遞函數，采樣控制系統的時域分析，采樣控制系統的頻域分析與數字校正。
2.線索清晰
自動控制原理課程理論性強、內容多、涉及大量數學知識。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系，以及各個章節之間的因果關系，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在體系而言，是按照“系統建模、系統分析、系統綜合”這個主線展開。系統建模是系統分析和系統綜合的基礎，數學模型有時域模型、復域模型和頻域模型。系統分析是圍繞穩定性、穩態性能和瞬態性能展開，系統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”。如果以系統為線索，可以分為“線性系統、離散系統、非線性系統”。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、結合工程實際，培養創新思維
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，也可以培養學生的創新意思。例如在講授反饋原理時，可以結合生活當中的空調溫度控制系統工作原理進行講解。并注意引導學生自己聯系生活中的事例結合控制原理的知識進行分析，激發學生的學習興趣。在引用工程實例的同時還應注意結合專業學科方向，針對我校是農業院校的特點，可以對溫室大棚的控制系統工作原理進行介紹。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模的校正。根據這個工程背景，讓學生對哈勃太空望遠鏡指向系統建立數學模型，并按照設計要求進行系統分析。對興趣濃厚的學生，還可啟發如果在控制結構中，引入串聯PI控制器，可否進一步優化系統性能。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[4]。但是，任何事物都有兩面性，多媒體教學也存在教學內容大，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的輔以板書，放慢速度。同時要注重師生之間的課堂互動，充分發揮兩種教學手段的優點，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。特別是研究系統中某個參數或環節變化時對系統的影響，可以很直觀的通過MATLAB展現出來。例如若已知某系統的開環傳遞函數為：，求當K分別取1300和5200時，試繪制系統的奈奎斯特圖，并判斷系統的穩定性。
通過用MATLAB編程，可繪制出系統的奈奎斯特圖如下：
當K=1300，系統穩定，對應的階躍響應是衰減振蕩；K=5200，系統為臨界穩定，其階躍響應則表現為等幅振蕩。
筆者編寫了《MATLAB程序設計及其應用》教材，充分發揮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.結合網絡教學
網絡教學是課堂教學的延伸。通過網絡教學，學生可以加深對課堂教學內容的理解，擴大知識面，并提高學生分析問題、解決問題的能力。充分發揮網絡資源的優勢，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，有利于充分發揮學生的主觀能動性[5]。
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，更重要的是培養學生動手能力、基本科研能力和創新能力的重要環節。
1.仿真實驗和物理實驗相結合
傳統的自動控制原理實驗課程為物理實驗，利用實驗箱，將相應的有源網絡模塊連接成典型環節或系統，再施加典型信號，通過示波器觀察實驗結果。學生在實驗中對于所調節的參數和系統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，也會影響實驗結果[6]。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合
傳統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學生的創新思維。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，從而培養學生的創新熱情。
3.課堂實驗和開放實驗相結合
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。
五、結語
自動控制原理作為理論與實踐并重的一門課程，教學過程中有相當難度。本文結合自動控制原理的教學實踐，按照“優化課程內容、培養創新思維、豐富教學手段、強化動手能力”的思想，闡述了在教學過程中教師應注意的一些問題。總之，教學改革是一個長期的過程，要在教學中不斷總結和改進，以適應時代的發展。
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關鍵詞：自動控制實驗；教學探究；工程實踐；創新能力
一、引言
為貫徹落實加快發展具有中國特色的工業及培養創新型人才等戰略，2010年6月，教育部制定執行培養卓越工程師計劃。我校自動化專業2011年獲批進入全國第二批“卓越工程師”計劃。面對新的教學目標，必須改進原有的教學模式，為滿足社會新的需求，應增強學生的動手能力，培養學生的創新意識和創新能力。相比與課堂教學，實驗教學更有利于學生創新意識和能力的培養[1-3]。我校自動化專業的“卓越工程師”培養計劃的核心課程是自動控制原理，它是學生后期學習專業課程的基礎。該課程要求學生能夠結合工程實踐，掌握分析設計控制系統的方法，培養學生解決實際問題的能力。故該課程工程實踐性較強，課程實驗教學顯得十分重要。改進實驗教學各環節，有助于增強學生的動手和思考能力，對卓越班（執行“卓越工程師”培養計劃的本科班級）學生的專業知識與創新實踐能力培養具有舉足輕重的作用。
二、自動控制實驗現狀
目前自控實驗課程大都是學生在實驗箱和示波器等實驗器材上依照講義上的實驗步驟完成實驗，這樣的實驗很難滿足卓越教學計劃的要求。例如學生做控制系統數學模型實驗，學生用運算放大器等元器件建立數學模型，實驗在模擬機上顯示結果，學生做完實驗后，依舊對控制系統的數學模型的概念理解不深，更難以將此聯系上實踐工程中被控對象的數學模型。另外，目前理論驗證是自控實驗的主要內容，對于實驗結果學生預先知道，只要依照實驗指導書上的步驟就可完成實驗，這樣自控內容的實驗簡單，形式單一，抑制了學生的主觀能動性和實驗積極性，更難以培養學生的創新能力[4]。故應從自控的實驗內容、實驗教學手段和實驗考核方法等幾方面進行改進，構建以提高工程能力和實踐創新能力為目標的實驗課程模式。
三、改進自控實驗內容
自動控制原理的主要內容是從建立系統數學模型開始，然后分別從時域、根軌跡和頻域三方面來分析控制系統的性能，最后設計校正控制系統。為此實驗內容應由淺入深、循序漸進，分成驗證性實驗、設計性實驗和綜合性實驗。首先借助實驗箱和計算機里的Matlab軟件做一些驗證控制系統性能的實驗，然后結合工程實踐背景，給出實驗要求、條件和目標，由學生自己確定實驗方案，制定實驗步驟，完成控制系統設計實驗。最后在具有工程背景的典型實驗裝置上完成分析控制系統、設計工程系統的綜合性實驗。學生通過完成這些實驗，以提高自己的綜合思維和自主創新的能力。驗證性實驗內容包括典型環節的模擬、動態性能、穩定性以及穩態誤差等自動控制原理的核心知識點[5]。實驗既可以在由運算放大器等元器件組成的實驗箱上進行驗證，也可以在裝有MATLAB軟件的計算機上進行仿真驗證。這樣使學生不僅可以熟悉自控實驗里的常規實驗設備的性能，還可以在計算機上對控制系統進行仿真。以二階系統為例，學生可用MATLAB軟件對二階系統在無阻尼、欠阻尼和過阻尼三種條件下編寫仿真程序，進行仿真分析，學生能快速地觀察到二階系統的輸出響應結果，從而加深了學生對課堂上講授的理論知識的理解。這種通過實驗和仿真分析可以給學生留下很深刻的印象，提高學生的學習興趣，促進培養學生自主學習和實踐創新能力。系統設計性實驗可以由教師給出題目和實驗需要達到的目的和要求，而實驗步驟和方法由學生自主設計，期間可以和教師討論實驗結果以及有疑惑的地方[5]。控制系統設計性實驗主要是在學生學習了基本控制原理后，能夠在分析控制系統性能的基礎上，設計簡單的控制器，學會處理具有工程背景的簡單的控制系統問題。可讓學生借助MATLAB軟件設計比例微分控制的二階系統、微分反饋的二階控制系統及含有超前滯后的校正控制系統等。在這類設計性實驗中，學生自己分析、設計控制系統，最后比較分析各種控制系統的性能，獲得正確的結論。學生不僅很快熟悉自動控制基本理論，還提高了自己分析解決一些簡單的工程實際問題的能力綜合性實驗是指實驗內容涉及本課程的綜合知識或與本課程相關課程知識的實驗，是在學生了解和掌握本課程驗證性實驗和設計性實驗的基礎上進行的[6]。對卓越工程師的培養更應注重理論和工程實踐相結合，故為培養學生的工程素養，卓越班的綜合性實驗課程應引入工程實例。在數字仿真實驗的基礎上，進行工程實踐訓練。水箱液位控制系統、電動機調速系統和倒立擺系統等都是自動控制系統中具有代表性的工程控制實例。如在控制系統綜合實驗中，可給定學生上述某一實際控制系統，要求學生首先建立被控系統的數學模型，畫出控制系統結構框圖，運用課堂上所學的理論知識分析控制系統的性能，設計滿足要求的控制器，然后在計算機上進行控制系統仿真，設計控制器參數，仿真結果達到期望要求后，最后在實際系統上做實驗，能夠正確分析實驗結果。這種控制系統綜合性實驗能夠調動學生學習自控原理的主動性，并能全面培養學生的工程實踐創新能力。
四、實驗教學方法的改進
為培養卓越班學生的工程實踐能力，必須注重實驗預習及加強評價實驗全過程。將預習任務具體化，增強學生預習的主觀能動性。在學生進入實驗室前，教師應檢查學生對實驗預習的情況，教師驗收合格后方可進入實驗室。這樣加強預習監管，嚴格要求，提高實驗效果。在實驗全過程中，實驗老師要引導學生自己分析實驗中出現的問題，自己找到出現這個問題的根本原因，最后找到解決問題的方法。以培養學生獨立分析并解決工程實際問題的能力。這些對于卓越工程師日后的控制系統的工程實踐都是受益匪淺的。
五、重視創新能力，改革實驗考核機制
為培養具有創新能力的卓越工程師，實驗成績的評定應以學生能獨立分析問題和解決問題為準則。對于在實驗中能獨立分析設計控制系統的學生應給予較高的實驗成績。實驗預習成績、操作成績和實驗報告成績構成完整的實驗總成績。實驗預習成績應逐個檢查學生預習情況后給出評定，它可占實驗總成績的25%。實驗操作成績要重點考查學生的獨立分析解決控制系統問題的能力，有創新表現的學生應給高分，這部分成績可占實驗總成績的40%。實驗報告成績要重點考查學生正確分析處理實驗結果的能力，這部分成績可占實驗總成績的35%。這樣評定實驗成績以能盡快提高學生的動手能力、創新能力以及工程實踐能力。
六、結束語
本文分析了我校自動控制實驗的現狀，針對我校目前自動控制實驗的不足，探討了卓越課程自動控制原理實驗的改進措施，從改進實驗內容、實驗手段和完善考核方法等幾方面進行了探索研究。這些改革措施有助于加深學生理解自動控制概念和控制系統的分析設計方法，培養創新能力，增強分析解決實踐問題的能力，為學生走上工作崗位成為卓越工程師打下堅實的基礎。
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關鍵詞： “自動控制原理” 教學內容 學時分配 教學方法 教學設計
“自動控制原理”是電子信息科學與技術專業的一門重要專業基礎課程。它側重于理論角度，系統闡述了自動控制科學和技術領域的基本概念和基本規律，介紹了自動控制技術從建模分析到應用設計的各種思想和方法，內容十分豐富。通過自動控制理論教學，學生全面系統地掌握自動控制技術領域的基本概念、基本規律和基本分析與設計方法，以便將來勝任實際工作，具有從事相關工程和技術工作的基本素質，同時具有一定的分析和解決有關自動控制實際問題的能力。
本課程是電子通信工程、機電一體化、包裝工程等工科和理科專業的必修基礎課程。通過本課程的學習，學生將初步掌握自動控制的基礎理論，并具有對簡單連續系統進行定性分析、定量估算和初步設計的能力，進而為專業課程的學習和參加控制工程實踐打下必要基礎（方曉柯，2008）[1]。
1.教學內容研究
本課程的教學內容重點應放在以下方面：
（1）自動控制的概念、基本控制方式及特點和對控制系統性能的基本要求。
（2）典型環節的傳遞函數、結構圖化簡或梅森公式及控制系統傳遞函數的建立和表示方法、小偏差線性化方法和通過機理分析建立數學模型的方法。
（3）暫態性能指標、勞思判據、穩態誤差、終值定理、穩定性的概念及利用這些概念對二階系統性能的分析、高階系統分析方法和主導極點的概念。
（4）根軌跡的概念和繪制法則，并能利用根軌跡對系統性能進行分析、偶極子的概念及添加零極點對系統性能的影響。
（5）頻率特性的概念、開環系統頻率特性Nyquist圖和Bode圖的畫法和奈氏判據。絕對穩定系統、條件穩定系統、最小相位系統、非最小相位系統、穩定裕量、頻域性能指標的概念和頻率特性與系統性能的關系。
（6）校正的基本概念、基本校正方式和反饋校正的作用、復合校正的概念和以串聯校正為主的頻率響應綜合法、串聯校正為主的根軌跡綜合法和常用校正裝置及其作用。
為使學生更好地學習和掌握自動控制原理這門課程，依據學校制定的教學大綱，結合自己在日常教學中的經驗和我校學生的基本情況，現將本課程的教學內容和學時安排如下，見表1所示，學時共計72學時見下表。
表 “自動控制原理”課程教學內容及學時分配
2.教學方法研究
“自動控制原理”為我校物理與電子科學系應用物理學和電氣工程及其自動化這兩個本科專業的必修課程，目前校內每年學習這門課程的學生人數在100人左右；在日常教學過程中，我們重視對學生的啟發與引導，鉆研教學教法，不斷改革與創新，采用多種行之有效的教學方法和手段，并取得良好的教學效果。
2.1啟發―引導式課堂教學
課堂教學的目的是啟發學生積極主動地建構知識，引導學生分析、解決問題（閻金鐸，2009）[3]。例如，在講解典型環節的傳遞函數和結構圖化簡時，可以先啟發學生根據自己的思路化簡結構圖，求出傳遞函數，然后引導學生根據書本上的規則進行結構圖化簡。在啟發、引導學生建構知識的過程中，教師必須對所教知識本身及其來龍去脈、認識方法有清楚的認識；必須研究學生的認知規律，進而使知識的傳授過程符合學生的認知規律。這一教學模式分為以下幾步：
首先，要激發學生學習新知識的動機。
其次，要引導學生獲得豐富的感性認識，這是學生進行下一步思維加工必不可少的基礎。
第三，要引導學生的思維加工過程，進行分析、推理，然后表述認識的結果，建立概念，總結規律。
第四，要讓學生學會運用新知識解決問題。
最后，要讓學生鞏固新知識，將新知識與已有知識建立聯系，納入自己的認知結構體系。
通過運用這一教學模式，一方面教師要積極研究教學內容，找出教學內容的內在邏輯，另一方面要分析、掌握學生的認知規律與心理活動，進而將二者有機結合。
2.2自學-討論式課堂教學
課堂教學的目的除了使學生學習新知識外，更重要的是使學生學會學習。教師指導學生以知識為載體，搜集資料、閱讀理解、表達交流，從而深化對知識的理解（李振龍等，2009）[2]。例如，在講解根軌跡的概念和繪制法則時，可以讓學生先自學根軌跡的繪制法則，并給出例題讓學生自行繪制根軌跡，然后進行課堂討論，根軌跡繪制究竟應該怎么畫，要遵循怎樣的繪制原則，并且這些繪制原則之間的順序與關系是怎樣的，討論出結果之后，教師再根據這些原則畫出之前讓學生自行繪制的例題，讓學生與自己繪制的根軌跡作對比，然后發現自己哪里畫得不對，為什么不對，是漏掉或者弄錯了哪條繪制原則。
使用自學―討論式課堂教學，主題的選取非常重要，在教學前教師就要進行深入研究，選取適合學生自學的主題。自學之后每個學生獨立完成一個任務，之后就完成的任務進行成果交流與討論，最后師生共同梳理自學的內容，達成完整、準確的共識，最后形成結論。
2.3探究式課堂教學
探究式課堂教學的目的是強調學生真實的研究經歷，讓學生參與探究活動，發現問題、提出猜想、交流論證，得出結論。例如，在講解校正的基本概念、基本校正方式時，可以讓學生先分析為什么需要對系統進行校正，并且探究可以采用何種方式進行校正，提出猜想或假設，然后設計校正方案，分析論證方案的正確性與可行性，最后得出結論。在實際的課堂實踐中，大部分的學生雖然沒有探究出合理的校正方法，但是通過這種教學方式不僅發散了學生的思維，而且使學生對正確的校正方式印象深刻。
3.教學設計研究
本課程的教學設計主要包括以下幾個方面：
3.1制定教學目標。
3.2分析教學內容。
3.3分析學生和教學環境。對學生的分析包括以下方面：學生原有知識、技能，學生對教學內容的了解，學生對教學內容和多媒體的態度，學生的興趣，學生對教師的態度，學生以前的學習成就和能力層次，學生的一般學習方式，學生的總體特征，等等。學生的學習過程是通過運用已有知識解釋所學內容進而建構新知識的過程。基于他們本身的經驗，學生對教學內容和教學方式會有一定看法，他們可能對教學內容不感興趣或者不喜歡教學所使用的教學方式。只有提前了解他們對學習內容的態度及對教學方式的期望，才能據此設計相應的教學方式和教學手段，啟發引導學生，激發他們的學習興趣和求知欲望。譬如，講解對控制系統性能的基本要求時，引用現實中電阻爐溫控制系統、飛機自動駕駛儀系統等作為實例，講清楚為什么控制系統的性能需要滿足穩、快、準的要求，達到良好的效果。
3.4選擇具體教學模式、方法和策略。
3.5利用教學資源。利用學校的多媒體資源，結合板書，進行教學。并幫助學生安裝MATLAB仿真軟件進行部分習題的仿真。
3.6制定測評方法。對每一章的作業進行認真的批改，每次批改完之后總結學生易錯的題目是哪些，為什么學生在這些題目上出錯，學生是哪一部分的內容沒有掌握，以便復習的時候對這部分內容進行詳細講解。
3.7教學反思和修改。在教學過程中不斷進行反思，并根據學生的反饋信息不斷修改自己的教學內容和教學方法，以期實現教學系統的整體優化。
4.結語
“自動控制原理”是控制理論與控制工程專業的主干和必修課程，在我國的生產制造業中應用比較廣泛，尤其在工業控制領域得到廣泛應用與推廣。本文在研究課程教學內容和學時分配的基礎上，從課堂教學方法、課堂教學設計方面對本課程的教學理論與實踐進行了研究，實踐結果表明，本課程的教學內容安排是合理的，教學方法和教學設計也取得了良好效果。“自動控制原理”是一門理論性與實踐性都很強的課，要想上好這門課，必須對教學內容、教學方法、教學設計進行更深入的研究。
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