问题链式教学法在“自动控制原理”中的应用

2012-10-12鄢圣茂宋立忠

电气电子教学学报 2012年1期

鄢圣茂，宋立忠，王洁

(海军工程大学电气与信息工程学院，湖北武汉430033)

“自动控制原理”是工科院校自动化类各专业一门重要的专业基础课。该课程采用繁多的数学工具，其系统分析设计方法复杂，该特点决定了本课程比较抽象和难学［1]。我们针对“自动控制原理”课程教学采用了问题链式教学法，通过一环扣一环的发现问题和解决问题的过程，充分调动学生的积极性和主动性，使学生的学习更具有挑战性和趣味性。

1 问题链式教学法的基本内涵

问题链式教学法按照知识点的内在联系和教学功能的不同层次，将教学内容梳理、提炼和升华，设计为呈链状结构的环环紧扣的问题集合，以激发引导学生探索性地发现问题，解决问题。

问题链式教学法是以教师为主导，以学生为主体的教学方式。它包含两层意思:首先体现在“问题”两个字上，问题的处理是问题链式教学的基本要求;其次是体现在“链”字上，链字主要表现在知识的层次上，在实际的教学过程中知识链的处理是问题链式教学的核心问题。

2 问题链式教学法的基本要求

2.1 问题链式教学法的基础

问题链式教学法的基础是问题式教学法，问题教学法的实施必须做好下面三个方面的工作。

1)教师在课前依据教学内容提出问题，所提问题按难易程度分为难、较难、一般、较易和容易等五种，按教学内容可分为基本、重点、难点和研究等类型。

2)学生应该在课堂上积极主动地思考、分析教学内容，动口、动手和动脑，敢于大胆发表自己的见解。

3)应该建立融洽的师生关系，创造融洽的讨论气氛。教师必须有一定的应变能力，对课堂教学过程中可能遇到的各种特殊情况要有合适的应对措施和处理办法。

2.2 问题链式教学法的核心

问题链式教学法的“链”字的含义就在于知识的按序连接的连续性和整体性，问题链式教学法强调的是知识点的联系。像“自动控制原理”这样的课程，所有的知识点不可能是只用一根知识链就可以串起来的，链式教学法还要体现问题链群的整体性。如何完成课程的问题链，要做好以下三个方面的工作。

1)教师应当提出要进一步研究和讨论的问题，让学生展开讨论、分析和对比，得出正确的结论后再由教师小结。

2)在学生理解各单个知识点之后，教师提出进一步讨论的问题，启发学生得出各单个知识点之间的联系，得到单个问题链。

3)在学生掌握了单个问题链之后，进一步获得各单个问题链的联系与区别，得到问题链。

这三方面是密切联系、互相依赖又逐渐提高的，这些工作可归纳为六个字:“学习，掌握，创新”。即:通过思考、分析和讨论来学习新知识;通过讨论来理解、掌握好新知识;通过大胆的设想，培养创造性思维和创新能力。

3 问题链式教学法的具体运用

3.1 基本问题链教学

在“自动控制原理”的教学中首先要抓好基本知识点教学，抓住控制系统的基本要求:稳定性、准确性和快速性，充分运用高等数学的有关工具对控制系统进行不同形式的表述［2]。

“自动控制原理”的基本知识链如图1所示，图中描述了“自动控制原理”的基本教学框架。图中每个知识点都可以提出很多不同性质的问题，这些问题自然的就构成一条链。例如图2示出自动控制系统的基本问题链，图3是控制系统数学模型的基本问题链［3]。

在“自动控制原理”教学中，紧紧围绕设计这根主线，这样我们就可很好地将“自动控制原理”的各个知识点串在一起。在讲述根轨迹法、频率响应法和状态空间法时，以设计为主线，把分析和设计有机结合起来。例如，在根轨迹一章中，突出由根轨迹选择系统增益，以及如何设计系统来使一对共轭复数极点满足系统的瞬态响应指标的内容;在频率响应一章中，突出用伯德图方法设计系统来满足稳定裕度和稳态误差指标的内容。离散控制一章重点讲解数字控制系统的连续设计法和离散设计法。通过比较，各种设计方法的优点、局限性和适用范围更加明确。