应用型本科院校《自动控制原理》课程教学改革的探讨

广东理工学院 龙小丽 陈新欣

自动控制原理是我院电气类专业的一门基础课程，其特点是理论性强、涉及多方面的数理知识且均比较抽象，具有一定深度和难度的课程。根据珠三角地区对应用型电气类人才需求的特点，结合应用型本科人才教育的培养模式，以提高学生的创新能力为目标，课题组围绕课程的教材建设，教学方法、实践手段三方面进行教学改革研究。现阶段成果初步显现，特别是虚拟实践教学平台的建设，使课程与实际技术得到有机结合，突出了学生创新能力的综合实践能力的培养。

1 课程特点

自动控制原理这门课程是广东理工学院电气类专业的一门重要的核心课程，其全方位地为学生介绍了经典控制理论的基本原理、模型建立、工程分析和设计方法。本门课程直接影响到后续计算机控制、过程控制等控制类课程的学习效果，以及学生专业综合技术知识的实践融合效果（任瑾,张晓亚,杨振波.基于Protel电路设计的课程改革探索[J].电子世界,2016,10:50-51）。

本课程特点鲜明，特点一：牵涉理论知识较多，要有扎实的数学基础功底。如在建立系统模型时要运用一些电学、光学和热学等物理知识，解题过程中更是会用到微积分、复变量函数论、矩阵论等内容。特点二：图形较多。如工程应用原理图、根轨迹图、系统伯德图和奈氏图等，教学中图形的使用可增强直观性，但弊端是教学也会带来一定的耗时（周武能,石红瑞.自动控制原理教学改革与实践[J].教学研究,2010,01:63-66）。特点三:要求具有直观的工程背景。尽管在教材中会介绍一些应用背景，但学生并没有感性认识，学生只是机械地记住公式定理，更没有将所学应用于实践，势必造成理论与实践的相对脱节，知识掌握的牢固度和灵活度大打折扣。因此针对我校电气类应用型人才的培养模式，需对自动控制原理课程从教学建设、教学方法、实验实践等方面实施相应的改革举措，这样才能位地区培养出创新精神强和综合实践能力突出的人才。

2 教材建设

优秀的教材是提高教学质量的重要方面，同时也是优秀教学方法传承的重要载体。根据不同的专业选择有针对性的教材，从而提高教学质量。从宏观上来讲要针对不同的层次和生源对象来选择教材，从微观上应提高所选教材的质量或者自己编写教材。

总的来说教材可分两大类进行选择：（1）对于理论研究性大学的教材，内容不仅系统且较为深入，列举的工程实例多。学生可以仔细研读从而比较深入全面地掌握自控原理，同时此类教材因内容多所以比较厚，教师在授课方面很难在教材上发挥，需要加强引导学生自学（王万良.“自动控制原理”课程教学中的几个关键问题[J].中国大学教学,2011,08:48-51）。（2）对应用型大学或非自动化类专业的教材，由于基础和对学习兴趣等客观原因使得他们在课堂上容易走神，精神不集中，且课后鲜有学生能静心研读书籍，面对太厚太深的教材更会望而生畏。对此类学生所选取的教材应该语言简明，内容上注重基本的理论和方法，所举例题围绕基本内容设置，注重实用性教学，使学生能够容易阅读和掌握。

对此我们选择第二类教材，并在授课过程中对书本内容的梳理，去粗取精，删除一些不常用的内容，重要的公式、概念、定理用彩色标注。将让学生在初步学习并了解大概理论用，应用自动控制理论方法解决实际问题，再对课程有兴趣了以后可以仔细研读并能不断深入。

3 教学方法

以前我校的教学方法主要是课前对学生讲清楚本章的重要性及本节课的主要内容，课后及时对本章的主要概念公式方法进行小结，淡化推导、精简公式、板书与多媒体相结合的方式。在成立课题组以后我们提倡在原有基础上增加案例教学。比如数字PID控制，板带轧制过程控制等，提高学生运用控制理论分析和设计控制系统的能力。为此我们与相关企业联系，收集教学实例，目前已与广州华凌有限公司等10几家单位合作，参观调研自动化生产一线，为教学案例收集素材，且教学过程中不断调整课程授课内容，让课堂理论与工程实践相结合，为学生工作打下基础。

同时加强科研对教学的支撑作用，结合自身科研项目，给学生介绍自动控制在科研项目中的应用，同时发现优秀学生引入科研中，使学生所学知识得到应用，锻炼处理实际问题能力，同时提高教学效果（王宪磊,王伟,裴玖玲,等.机械类专业自动控制原理创新型教学改革与实践[J].高教学刊,2016,07:132-133]）。此外，以竞赛为导向，积极参加各类比赛如：电子大赛。挑战杯等，这些竞赛大部分都需要用到自控的基本理论。在课堂中有意识的为学生介绍比赛中用的理论，有助于分析其控制环节，并可以帮助学生取得更好地成绩。

4 实践手段

以前我校实践教学平台单一，现有的实验教学设备采用模拟电路实验箱完成，模块化实验箱中的电路具有一定局限性，实验效果不理想且扩展功能不足，不利于学生创新能力的培养。随着，我校电气类专业的学生人数不断增加，为保证实践教学的正常开展，就需增加实验设备的套数，但教学场地又受到制约（任瑾,唐东成,等.浅谈电气工程及其自动化专业实验室建设[J].电子世界,2017,08:49）。故不能采用原有实验模式，为此我们提出模拟平台和虚拟实验平台一同合作来完成实验教学。模拟平台为原有的自控实验箱和过程控制系统装置两部分组成，利用实验箱让学生清楚了解典型信号和典型环节的响应曲线及各项性能指标；利用过程控制系统装置，让学生进一步掌握实际工作背景、状态及过程。这样做不仅不会浪费原有试验箱设备更可以提高过程控制系统实验室的利用率。虚拟实验平台也包含两部分，一部分是MATLAB的虚拟实验平台，另一部分是LabVIEW的虚拟实验平台。MATLAB是一款非常强大的数据处理软件，编程及建立模型简单易学，非常适用于仿真分析，但同时也存在负面影响，它不利于学生动手实践及硬件调试能力的培养，所以部分还应结合传统的硬件设备。LabVIEW是近年来非常流行的一款图形语言，基于LabVIEW的虚拟实验系统是利用虚拟仪器来完成实践教学，所谓的虚拟仪器就是用软件代替模拟硬件的全部功能，这样虚拟实验就不再是单一的程序仿真。

这种虚拟的实验平台在能满足基础实验教学的同时也可为学生提供更多的实践及创新机会，从而提高学生自身的实践能力。让传统的实验室和先进的虚拟软件结合起来，是一种创新性的教学手段，更是实验改革的新方向（刘金颂,张庆阳,苏晓峰,等.Matlab软件在自动控制原理实验中的应用[J].实验技术与管理,2014,31(6):138-140）。

5 总结

我院电气类专业的发展刚刚起步，对课程教学的探索也正在稳步进行中。瞄准专业发前沿，将专业特色的人才培养模式与珠三角地区对应用型电气类专业人才需求紧密联系起来。不断进行改革与创新，让学生更好地对工程任务有全面了解，培养出具有创新意识和创新能力、理论基础扎实、综合实战能力强的应用技术人才将是今后教学工作中的重中之重（王海燕,骆健.关于高校实施工程教育专业认证的探讨[J].江苏高教,2014,04:103-104）。