盛桂敏 王春红 曲曰阳

（绥化学院电气工程学院 黑龙江绥化 152000）

自动控制原理教学改革探索与实践

盛桂敏 王春红 曲曰阳

（绥化学院电气工程学院 黑龙江绥化 152000）

文章针对自动控制原理教学存在的问题，提出了将信息技术与实验教学融合到自动控制原理教学的设想，并将学科之间教学内容交叉的部分进行调整，利用网络信息技术手段，通过网络学习、多媒体课件教学与板书结合等课堂教学手段，与matlab仿真实验，实际硬件搭建验证实验相结合，通过考核，验证学习效果的有效性。

网络技术；自动控制原理；实践；优化

自动控制理论在电气工程领域中起着举足轻重的作用。“自动控制原理”教学内容中包括其所必需的分析解决控制部分问题的各种控制理论方法，从性质上分，该课程属于专业基础课，为相关的工科专业，提供必备的控制方面的知识。同时，自动控制原理也是部分高校作为硕士研究生入学考试的必考专业课开设。

一、课程特点及教学现状

课程特点：1.理论深奥、概念多、计算量大，该课程的学习需要的基础课较多，有高等数学、电路分析等课程作为基础，需同学们有较强的数学功底；2.实践性强，对于工程实践有重要的指导意义[1]。3.图形多，例如根轨迹图、Nyguist图和Bode图等等[2,3]，虽然图形分析简便直观，但较耗时。

教学现状：传统的自动控制原理课程教学中，采用板书教学，这种教学模式讲解详细，书写缓慢，但讲授过程枯燥，学生会感觉像是数学课，缺少实践，涉及前沿科技少。

二、解决方案

（一）整合课程结构。电子信息类专业，偏重于信号、通信方面，近年来增加了“自动控制原理”，但其内容上与“信号与系统”课程对系统的表述一致，侧重点有所区别[2]，“信号与系统”中，理论性强，应用性少，“自动控制原理”与之相反，因此，电子信息类专业可以将两门课程整合，调整教学内容，合并两门课程的知识体系，可以节省学时，使得学生理论和实际结合起来。

“自动控制原理”与“电路分析”课程存在的重复，主要体现在模型建立上，教材中的实际系统选用了很多简单电路，建立的微分方程的数学模型与“电路分析”课程重复。在授课过程中，应尽可能取消部分电路形式的模型，多改成实际系统的模型，使同学们充分感受到自动控制的实际应用性对实际应用系统的实际意义。

（二）对比法教学、多媒体与板书结合教学。对比法教学与控制系统的各种分析法方法相似，同学们学习中经常混淆各处理方法的关系，尤其关于根轨迹分析法，频域分析法中性能指标的对应关系。因此，在教学中，采用比较方法，将其归纳对比，讲授脉络清晰，同学们理解更扎实。

针对“自动控制原理”理论性强的特点，如采用实验法教学，则弱化理论推导。利用多媒体表现大的工控系统，更直观地理解系统的性能指标。可以插入视频、音频以及Flash资料，方便学生接受到更多更形象的信息，从而促进自动控制原理的教学。[3]

（三）利用网络信息技术手段促进教学。多采用启发式教学法，即给定一个实际的系统模型，由教师引导，同学们利用网络资源，查找资料，主动学习讨论，找出系统的特点，具体的稳定性，稳态性能指标以及动态性能指标，对当前的系统，提出改进策略，对改进后的系统进行分析，论证其性能。这样的学习可以实现对完整的系统理论的把握，一方面调动了学生学习的积极性，另一方面，可激发出学生的创造力，从而实现了学生自学的目的。

（四）实践教学与理论结合。

1.软硬件结合实验。系统的快速性、准确性和稳定性决定系统的好坏。在控制原理各种分析方法中，时域分析法是基础，它直观，物理概念清楚，是各种其他分析法的基础，但是分析起来需要精确的推导，理论分析过于枯燥，因此，考虑将系统的性能分析放在实验中进行，学生可以把主要精力集中在系统电路和系统特性的研究上。首先，同学们亲自搭建一阶或者二阶硬件模拟电路，其次，进行仿真曲线，从输入输出曲线上，分析系统的性能指标，从而分析系统的性能。

理论结合实践的讲授，同学们更容易理解时域法分析系统性能的特点，强化了理论知识的学习。同时，学生可以自己设计电路，分析系统的特点，并且对系统进行改进，从而对自动控制原理有个完整的分析设计过程。

2.matlab仿真实验教学。Matlab软件提供了一个可视化动态系统的一个模拟环境，其中包括自动控制系统工具箱，编程指令简约，在讲述根轨迹的绘制时，可以采用matlab教学，能够直观地演示出系统的根轨迹图形，形象，快捷，便于系统分析。另外，matalb中的simulink可以直观看到控制系统的各个组成部分相互之间的联系，教学中，我们要大力推广matlab的使用。[4]

3.实训教学。鼓励学生开展电子实训，按照各自的兴趣爱好设计实际的控制系统，例如设计智能小车，智能家居，等等。在同学们设计调试过程中，将控制理论的知识用于实践，让同学们自主完成一个真正的控制系统的设计。任课教师每周深入电子实训中心，与同学们一起学习研究，解决实际系统中的控制部分存在的问题。实训教学实现理论与实践结合，通过实践来强化理论学习。

三、结论

目前，我们在信息技术与自动控制融合方面的尝试取得了一定的成绩，虽然还在探索和实验阶段，还在不断地完善，但是自动控制原理的改革势在必行，而且要深入进行。作为教师，我们要掌握现代的教育手段，学习现代的教育技术，可以利用网络资源，例如，MOOC学习等，掌握网络知识，进行课程整合，改进教学方法，形成“自动控制原理”课程的特色，推动教学改革。[5]

[1]李占英，张明君，于晓海，等.应用型人才培养的“自动控制原理”教学改革[J].中国电力教育，2013（7）：82-83.

[2]结硕，韩光胜.Matlab在自动控制原理实验中的应用[J].实验技术与管理，2012（2）：95-97.

[3]黄坚.自动控制原理及其应用[M].北京：高等教育出版社，2004.

[4]李萍，刘国忠.“电路原理”“信号与系统”和“自动控制原理”课程的整合与优化[J].光学技术，2007（3）：243-245.

[5]张弘强，王春红.电子信息工程专业课考核改革的探索与实践[J].韶关学院学报，2015,（8）：87-90.

[责任编辑 王占峰]

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2095-0438（2017）08-0122-02

2017-03-14

盛桂敏（1983-），女，绥化学院电气工程学院讲师，硕士，研究方向：智能优化与控制；王春红（1974-），女，绥化学院电气工程学院教授，博士，研究方向：模式识别。

绥化学院2014年度教育教学改革项目（JJ20140242）。