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摘要：针对上海电力学院国际交流合作办学目标，创造性地将反馈控制的思想引入“自动控制原理”教与学的实践中。将教学过程看作一个闭环控制系统，在充分了解学生情况的基础上，设计了合理的教学实施方案和科学的教学考核措施。通过师生的互动，实现了预期的教学效果。
关键词：自动控制原理；反馈控制；控制方案；考核措施
作者简介：徐晓丽（1972-），女，江苏泰州人，上海电力学院自动化工程学院，副教授。（上海 200090）
基金项目：本文系上海电力学院重点教学改革项目（项目编号：20121305）的研究成果。
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）04-0053-02
“自动控制原理”是电气自动化专业一门重要的专业课程，该课程理论性非常强，概念和定理非常多，所学知识非常抽象，不像其他专业课中的知识比较具体或者能通过具体的实物来演示和操作。然而“自动控制原理”又是一门基础课，其他很多课程，并且学生毕业后的工作很大一部分都要用到自动控制原理的知识，因此学好它是学生不容推脱的责任。
上海电力学院（以下简称“我校”）国际交流合作办学项目旨在培养具有专业的基础理论和工程技术、具有较强工程实践能力、自主创新意识和国际化视野的复合型实用专业技术人才。[1]为实现这一办学目标，同时也为了让出国学生顺利快速地适应国外的学习生活，实现国内外同类学科的有机衔接，有必要在“自动控制原理”课程的教学过程中不断探索新的思路。
一、教学反馈控制系统
一个典型的反馈控制系统包括受控过程、传感器、控制器和执行器四个基本环节。传感器用来测量被控量的大小，并传送到输入端与给定值进行比较，生成偏差信号；控制器据此按一定的控制规律运算出控制信号给执行器，从而改变被控量的实际值，达到控制目的。[2]
在“自动控制原理”的教学实践中，将反馈控制的思想引入其中，从而将教学过程看作一个反馈控制系统：整个教学活动为被控过程；教学方案为控制器；教师和学生充当执行器；教学考核起传感器的作用；良好的教学质量为期望的输出；实际的教学效果为被控量。反馈控制的突出特点是：由于信号的反馈使系统具有抑制和消除偏差的能力，从而达到高精度自动控制的目的。在教学反馈控制系统中，针对被控过程的动态特性和控制目标制定切实可行的教学实施方案，从教与学两方面改进控制方法，积极改进和丰富教学方法，实现对教学效果偏差的实时调节；要建立科学合理的教学考核措施，能实时反映实际的教学效果。所以，要使教学反馈控制系统具有良好的动态性能和稳态品质，需要师生的协同合作，使整个教学控制系统中教和学积极地互动，从而保证教学目标的实现。
二、被控过程的特性分析
“自动控制原理”课程理论性强，不仅可以为各专业的后续专业课程的学习打下坚实的基础，而且在培养学生的辩证思维能力和创新能力，提高综合分析问题、解决问题的能力等方面都具有重要的意义。但其内容多、学时少，课堂信息量大，而且在过去很长一段时间内课堂教学都比较强调它的理论性，因此，很多学生认为该课程是一门数学课程，从而产生对理论推导的畏惧以及对将来这些理论是否可用的忧虑。在教学过程中，如果过分强调其实践性，任课教师也担心学生对基本原理和分析方法的掌握会减弱，影响学生对后续课程的学习热情，从而对未来独立创新和解决问题的能力产生影响。
学生是教学活动的主体，教师要充分了解学生的基本情况，如学生的理论基础知识、学习能力、学习方法和兴趣点等。从学生自身去发现问题，对症下药，关心、鼓励和辅导基础差或对本课程缺乏兴趣的学生，了解他们学不好的原因，培养他们的学习兴趣，听取他们对教师的意见和要求。
只有在充分了解教学活动对象的基础上，才能因材施教，提出切实可行的教学控制方案。
三、教学控制方案的实施
在“自动控制原理”课程教学实践中深知：只有总结出一套让学生不仅真正理解其中的原理性概念，而且知道它们有什么用、又如何用的教与学的实施方案，才能在教学过程中获得非常好的教学效果。
从教学内容方面，进行及时的更新和合理编排，参考英文教材制作英文课件，及时补充和调整授课内容。这样既扩充了学生的专业词汇，为外教课程的顺利进行打下了良好的基础，同时也做到了与外教授课内容的无缝衔接和互相补充。
“自动控制原理”概念抽象，其理论与计算都非常烦琐，这就要求该课程在教学手段上有别于其他课程。在理论课上，首先让学生建立起对基本概念的认识，掌握分析方法和解题技巧。其次以计算机辅助教学为手段，将MATLAB仿真应用于“自动控制原理”课程教学中，能增强学生的感性认识，让其直观地领会和理解课程的分析方法，提高学生的学习兴趣，从而真正掌握所学的知识。如系统频率特性的概念较抽象，笔者在教学过程中数易其稿，先通过仿真发现：线性定常稳定系统在正弦输入信号作用下的稳态响应也是同频率的正弦信号，然后改变正弦输入的频率发现稳态输出的幅值和相位变了，最后引出频率特性的概念。在教学中结合工程实例来巩固和加深理解，引导学生用系统的观点来分析问题，把握概念、掌握各种分析方法，不断增强学生发现问题、分析问题和总结问题的能力。如PID控制器参数对系统控制性能的影响，其定性分析总是让学生很难理解。在教学过程中，借助倒立摆装置的控制实例，演示其在PID控制器作用下的控制效果，[3]使学生不仅直观地了解了它的用途，而且形象地理解了参数的作用。在实验课上，让学生自己动手做仿真实验，学生真正理解并建立了控制系统的概念。理论课上的定性分析结合实验课上的仿真实验，学生不但知其然，而且知其所以然，同时还教会了学生基本的实验技能，提高了其动手能力。[4]通过把课堂教学与实验环节相结合，学生循序渐进地完成多层次的学习任务，对自动控制原理的理解更加深入。 从学习方法方面，设计以小组为单位的学习新模式，促进互助型主动学习。为了培养学生的合作精神，提高学生的自主和自制能力，激发学生的创造性，笔者把全班学生按自愿和分配相结合的方式实现单元小组化的学习模式，即要求学生以小组方式学习、实验、完成作业。学习过程中，小组成员可针对具体问题进行个体学习、小组讨论，各自发表意见，相互取长补短。每个学生的背景不同、经历不同，对事物的认知也不同，通过合作学习，不仅有助于形成良好的学习氛围，树立共同学习的信心和乐趣，而且可以弥补个体学习的不足，并为每个学生提供了展露自己想法的机会和场所。另外，通过学习过程中的交流与协作培养了学生的合作意识、合作技能和团队精神，也促进了学生间的相互交流、相互沟通。[5]
教学过程中师生间的互动，比如课堂上启发式和悬念式的提问和讨论，也是鼓励学生积极思考、主动学习的一种方式。而上好每一章的习题课，运用、巩固和复习各章的知识点，更是对知识理解的一种刷新和校正。
四、合理的教学考核措施
为了体现公平考核、突出对学生实践能力、分析问题解决问题的能力和创新能力等多方面能力的培养，将课堂考核、实验考核以及课后作业的考核纳入平时成绩，并适当加大平时成绩的比重。其中课堂考核是日常考核的一种重要形式，可以以口头考核的方式复习上次课程的内容，也可以采取课堂测验，实时检验学生对基本概念的理解和基本解题技能的掌握。课堂考核能及时反馈教学信息，加强教学的互动性，激发学生的学习兴趣，在教学实践中收到了良好的教学效果。
我校国交班“自动控制原理”课程的期末试题分两部分：中文试题和英文试题。中文试题由本校自己命题，题型为填空题、计算题等较为基础性的考核，重点考核学生的基本概念和基本解题技能。英文试题是由英国方面外教出题，英文试题不考查定义或者理论，而是考查学生对知识点的运用，题目非常灵活，能够真实地反映出学生分析问题和解决问题的能力。
以学习过程和考试结果作为综合的衡量标准，既重视教学过程又重视学习结果，不仅提高了学生在课堂上的参与程度，调动了学生的积极性，也提高了学生的学习兴趣，变被动学习为主动，对学生创新和实践能力的培养也能起到良好的促进作用。
五、总结
将反馈控制的思想创造性地应用于“自动控制原理”课程的教学实践中，这是笔者在多年的教学过程中不断摸索并逐步形成的一种教学理念。针对我校国际交流学院学生的实际情况和培养目标，笔者提出了具体的反馈教学控制系统的实施方案，并在“自动控制原理”的教学过程中加以应用和不断改进，实践检验了该系统是科学合理且切实可行的。整个教学控制系统中教师和学生的积极互动和协同合作，保证了教学目标的实现，获得了预期的教学效果，也得到了学生的肯定。
参考文献：
[1]魏永红.切实加强中外合作办学内涵建设[J].上海教育，2007，
（21）：32.
[2]杨平，翁思义，郭平.自动控制原理——理论篇[M].北京：中国电力出版社，2009.
[3]杨平，徐春梅，等.PID控制在倒立摆实时控制系统中的应用[J].微计算机信息，2006，（19）：83-85.
[4]杨平，王志萍，徐晓丽，等.大学课程教学中的真才实学人才培养策略[J].中国电力教育，2009，（9）：126-127.
[5]杨平，翁思义，郭平.论大学课堂教学的教师主导和学生主体理念[J].中国电力教育，2008，（17）：69-70.
（责任编辑：宋秀丽）
关键词：自动控制原理；反馈控制；控制方案；考核措施
作者简介：徐晓丽（1972-），女，江苏泰州人，上海电力学院自动化工程学院，副教授。（上海 200090）
基金项目：本文系上海电力学院重点教学改革项目（项目编号：20121305）的研究成果。
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）04-0053-02
“自动控制原理”是电气自动化专业一门重要的专业课程，该课程理论性非常强，概念和定理非常多，所学知识非常抽象，不像其他专业课中的知识比较具体或者能通过具体的实物来演示和操作。然而“自动控制原理”又是一门基础课，其他很多课程，并且学生毕业后的工作很大一部分都要用到自动控制原理的知识，因此学好它是学生不容推脱的责任。
上海电力学院（以下简称“我校”）国际交流合作办学项目旨在培养具有专业的基础理论和工程技术、具有较强工程实践能力、自主创新意识和国际化视野的复合型实用专业技术人才。[1]为实现这一办学目标，同时也为了让出国学生顺利快速地适应国外的学习生活，实现国内外同类学科的有机衔接，有必要在“自动控制原理”课程的教学过程中不断探索新的思路。
一、教学反馈控制系统
一个典型的反馈控制系统包括受控过程、传感器、控制器和执行器四个基本环节。传感器用来测量被控量的大小，并传送到输入端与给定值进行比较，生成偏差信号；控制器据此按一定的控制规律运算出控制信号给执行器，从而改变被控量的实际值，达到控制目的。[2]
在“自动控制原理”的教学实践中，将反馈控制的思想引入其中，从而将教学过程看作一个反馈控制系统：整个教学活动为被控过程；教学方案为控制器；教师和学生充当执行器；教学考核起传感器的作用；良好的教学质量为期望的输出；实际的教学效果为被控量。反馈控制的突出特点是：由于信号的反馈使系统具有抑制和消除偏差的能力，从而达到高精度自动控制的目的。在教学反馈控制系统中，针对被控过程的动态特性和控制目标制定切实可行的教学实施方案，从教与学两方面改进控制方法，积极改进和丰富教学方法，实现对教学效果偏差的实时调节；要建立科学合理的教学考核措施，能实时反映实际的教学效果。所以，要使教学反馈控制系统具有良好的动态性能和稳态品质，需要师生的协同合作，使整个教学控制系统中教和学积极地互动，从而保证教学目标的实现。
二、被控过程的特性分析
“自动控制原理”课程理论性强，不仅可以为各专业的后续专业课程的学习打下坚实的基础，而且在培养学生的辩证思维能力和创新能力，提高综合分析问题、解决问题的能力等方面都具有重要的意义。但其内容多、学时少，课堂信息量大，而且在过去很长一段时间内课堂教学都比较强调它的理论性，因此，很多学生认为该课程是一门数学课程，从而产生对理论推导的畏惧以及对将来这些理论是否可用的忧虑。在教学过程中，如果过分强调其实践性，任课教师也担心学生对基本原理和分析方法的掌握会减弱，影响学生对后续课程的学习热情，从而对未来独立创新和解决问题的能力产生影响。
学生是教学活动的主体，教师要充分了解学生的基本情况，如学生的理论基础知识、学习能力、学习方法和兴趣点等。从学生自身去发现问题，对症下药，关心、鼓励和辅导基础差或对本课程缺乏兴趣的学生，了解他们学不好的原因，培养他们的学习兴趣，听取他们对教师的意见和要求。
只有在充分了解教学活动对象的基础上，才能因材施教，提出切实可行的教学控制方案。
三、教学控制方案的实施
在“自动控制原理”课程教学实践中深知：只有总结出一套让学生不仅真正理解其中的原理性概念，而且知道它们有什么用、又如何用的教与学的实施方案，才能在教学过程中获得非常好的教学效果。
从教学内容方面，进行及时的更新和合理编排，参考英文教材制作英文课件，及时补充和调整授课内容。这样既扩充了学生的专业词汇，为外教课程的顺利进行打下了良好的基础，同时也做到了与外教授课内容的无缝衔接和互相补充。
“自动控制原理”概念抽象，其理论与计算都非常烦琐，这就要求该课程在教学手段上有别于其他课程。在理论课上，首先让学生建立起对基本概念的认识，掌握分析方法和解题技巧。其次以计算机辅助教学为手段，将MATLAB仿真应用于“自动控制原理”课程教学中，能增强学生的感性认识，让其直观地领会和理解课程的分析方法，提高学生的学习兴趣，从而真正掌握所学的知识。如系统频率特性的概念较抽象，笔者在教学过程中数易其稿，先通过仿真发现：线性定常稳定系统在正弦输入信号作用下的稳态响应也是同频率的正弦信号，然后改变正弦输入的频率发现稳态输出的幅值和相位变了，最后引出频率特性的概念。在教学中结合工程实例来巩固和加深理解，引导学生用系统的观点来分析问题，把握概念、掌握各种分析方法，不断增强学生发现问题、分析问题和总结问题的能力。如PID控制器参数对系统控制性能的影响，其定性分析总是让学生很难理解。在教学过程中，借助倒立摆装置的控制实例，演示其在PID控制器作用下的控制效果，[3]使学生不仅直观地了解了它的用途，而且形象地理解了参数的作用。在实验课上，让学生自己动手做仿真实验，学生真正理解并建立了控制系统的概念。理论课上的定性分析结合实验课上的仿真实验，学生不但知其然，而且知其所以然，同时还教会了学生基本的实验技能，提高了其动手能力。[4]通过把课堂教学与实验环节相结合，学生循序渐进地完成多层次的学习任务，对自动控制原理的理解更加深入。 从学习方法方面，设计以小组为单位的学习新模式，促进互助型主动学习。为了培养学生的合作精神，提高学生的自主和自制能力，激发学生的创造性，笔者把全班学生按自愿和分配相结合的方式实现单元小组化的学习模式，即要求学生以小组方式学习、实验、完成作业。学习过程中，小组成员可针对具体问题进行个体学习、小组讨论，各自发表意见，相互取长补短。每个学生的背景不同、经历不同，对事物的认知也不同，通过合作学习，不仅有助于形成良好的学习氛围，树立共同学习的信心和乐趣，而且可以弥补个体学习的不足，并为每个学生提供了展露自己想法的机会和场所。另外，通过学习过程中的交流与协作培养了学生的合作意识、合作技能和团队精神，也促进了学生间的相互交流、相互沟通。[5]
教学过程中师生间的互动，比如课堂上启发式和悬念式的提问和讨论，也是鼓励学生积极思考、主动学习的一种方式。而上好每一章的习题课，运用、巩固和复习各章的知识点，更是对知识理解的一种刷新和校正。
四、合理的教学考核措施
为了体现公平考核、突出对学生实践能力、分析问题解决问题的能力和创新能力等多方面能力的培养，将课堂考核、实验考核以及课后作业的考核纳入平时成绩，并适当加大平时成绩的比重。其中课堂考核是日常考核的一种重要形式，可以以口头考核的方式复习上次课程的内容，也可以采取课堂测验，实时检验学生对基本概念的理解和基本解题技能的掌握。课堂考核能及时反馈教学信息，加强教学的互动性，激发学生的学习兴趣，在教学实践中收到了良好的教学效果。
我校国交班“自动控制原理”课程的期末试题分两部分：中文试题和英文试题。中文试题由本校自己命题，题型为填空题、计算题等较为基础性的考核，重点考核学生的基本概念和基本解题技能。英文试题是由英国方面外教出题，英文试题不考查定义或者理论，而是考查学生对知识点的运用，题目非常灵活，能够真实地反映出学生分析问题和解决问题的能力。
以学习过程和考试结果作为综合的衡量标准，既重视教学过程又重视学习结果，不仅提高了学生在课堂上的参与程度，调动了学生的积极性，也提高了学生的学习兴趣，变被动学习为主动，对学生创新和实践能力的培养也能起到良好的促进作用。
五、总结
将反馈控制的思想创造性地应用于“自动控制原理”课程的教学实践中，这是笔者在多年的教学过程中不断摸索并逐步形成的一种教学理念。针对我校国际交流学院学生的实际情况和培养目标，笔者提出了具体的反馈教学控制系统的实施方案，并在“自动控制原理”的教学过程中加以应用和不断改进，实践检验了该系统是科学合理且切实可行的。整个教学控制系统中教师和学生的积极互动和协同合作，保证了教学目标的实现，获得了预期的教学效果，也得到了学生的肯定。
参考文献：
[1]魏永红.切实加强中外合作办学内涵建设[J].上海教育，2007，
（21）：32.
[2]杨平，翁思义，郭平.自动控制原理——理论篇[M].北京：中国电力出版社，2009.
[3]杨平，徐春梅，等.PID控制在倒立摆实时控制系统中的应用[J].微计算机信息，2006，（19）：83-85.
[4]杨平，王志萍，徐晓丽，等.大学课程教学中的真才实学人才培养策略[J].中国电力教育，2009，（9）：126-127.
[5]杨平，翁思义，郭平.论大学课堂教学的教师主导和学生主体理念[J].中国电力教育，2008，（17）：69-70.
（责任编辑：宋秀丽）