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摘要：首先对自动控制原理的研究对象及其应用做了简要的介绍。然后，从教学内容和教学形式的现状以及当前学生的特点和就业现状等方面，分析了教学改革的必要性。最后，从理论教学、实践教学、考核与评价等方面探讨了对自动控制原理的教学改革方案。
关键词：自动控制原理；教学改革；教学质量
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）21-0016-02
自动控制原理是高校电气信息类、控制类、机械类等许多专业的一门理论性和工程实践性均很强学科基础课和必修课。它在工农业、电气信息、机械、航空航天等工程学科中都有非常重要且广泛的应用。[1，2]
该课程通过讲解以传递函数为基础的经典控制理论知识，使学生掌握与控制系统相关的概念、原理和方法，分析系统和控制器设计等知识，达到培养学生对控制系统的分析、设计、工程实践、综合应用和创新等能力。因此，自动控制原理必须执行理论教学与实践训练并重的教学形式。这些特点很容易导致教师难教好、学生难学好的困局，并且较好的教学效果难以通过传统的教学方法和教学模式来保证。
本文将针对自动控制原理课程当前教学过程中存在的主要问题以及该课程的特点，从理论教学、实践教学、考核与评价三方面探讨教学改革的思路及措施，充分调动教师和学生两方面的积极性，促进教学质量的提高。
一、自动控制原理教学改革的必要性
1.教学内容的现状
自动控制原理在一定程度上反映了由机械化步入电气化，继而走向自动化、信息化和智能化的时代特征，内容涉及机械、电气、信息等多个学科。因此，许多学者综合考虑各学科特点、培养目标及背靠行业的差异，编撰了适用于不同层次和不同专业的教材。但由于自动控制理论的本质是研究系统状态的变化规律和改变这种变化的可能性和方法，致使各教材虽在视角、编排、表达描述和例题上存在这样或那样的差别，但核心内容都是围绕控制系统的分析和设计问题展开的。[3，4]
2.就业因素的影响
现在就业市场竞争异常激烈，对于工科学生，工程实践能力和动手操作能力是招聘单位最看重的。而自动控制原理偏重于理论分析，不像其他的软件和硬件课程一样，能给学生编程和熟悉硬件那样以直接的指导。实际的自动控制系统一般较复杂，学校受现行的教育模式的影响、资金和场地的限制等原因，难以具备真实系统级的实验教学设备，基本上以较简易的实验教具充当实践教学，而使得学生关注的只是自动化设备的零部件构成和组合布置，造成实践环节不能被学生正确认识和高度重视，导到学生动手能力不强。
从上面的分析可知，学生要学好该课程，要有扎实的数学、电路、机械、电气等相关知识，和需具备较强的分析和计算能力。若学生基础知识不扎实，则较难理解各学科间的内在联系。且现行教学模式中绝大部分是重理论轻实践，教学方法也采用灌输填鸭式较多，使学生只是背概念，抄笔记，记公式，而没去启发学生思考数学公式与实际工程系统的内在物理联系，工程系统的互动讨论也少之又少。这使得学生普遍认为课程的内容枯燥而抽象，难以深刻体会数学公式和图表背后的物理含义，导致学生普遍学习热情不高，部分基础不好的学生厌学情绪较重。加上受“读书就是为找个好工作”的功利主义思想影响，自动控制原理给人以内容抽象、不实用的感觉，只有部分考研或对自己要求比较高的学生有较高的学习积极性。因此，笔者认为自动控制原理教学改革需从理论教学、实践教学、考试与评价等几方面进行。
二、自动控制原理教学改革措施
1.理论教学
（1）精炼课堂教学内容。在保证课程内容的严密性、完整性和系统性的基础上，精选教学内容。便于学生更好的理解、掌握和应用自控原理和方法，对教学大纲中规定的重点概念、定理、方法和结论要讲深讲透，而大纲中规定的了解性内容和使用较少的内容，略讲或不讲。在讲解过程中，重点讲思路、结论和应用，除重要的推导步骤之外，弱化数学推导和证明，不至于讓学生形成学控制就是学数学的感觉，重在展示该课程工程化的一面。只有强化了控制思想，才能让学生自己在控制器设计时灵活运用而不是生搬硬套，提高分析和设计能力。[5]
同时，要适时结合当前工农业，航空航天、汽车船舶等领域中最新应用的自动技术和最新科研发展动态更新到教学中。不断丰富课堂教学的例子，开阔学生的视野，生动课堂，以至保持自动控制原理课程教学内容的先进性。[6]
（2）分层次教学。根据培养目标、教学对象、专业层次的不同，可以进行分层次教学以缓解不同学生需求和专业培养目标不同的矛盾。
第一层是核心内容，是要重点掌握的内容，主要包括控制系统分析与综合的基本概念、原理和结论。这一层次要重点讲解，并通过课内外大量的习题加以强化，让学生做到知其然，又知其所以然的程度。
第二层是一般了解掌握的内容，该层次的知识采用注重结论、突出应用、简化推导的教学模式，重点达到让学生会应用的程度，或应用时能找相应的结论即可，节省课上学时。
第三层为重点难点拓展内容，这部分知识具有一定的难度和深度，主要满足考研和对自己要求较高的学生的需求。教师只利用15分钟在章节的小结中找出与考研相关的知识点或类型题，而不花过多时间在课上讲解，重点引出解题思路，进行课后扩展作业练习，以充分调动学生的积极性。
分层教学中，教师应相应地把作业分成两类：第一类是所有学生都必须做的普通作业，主要训练基本知识；第二类是学有余力的学生选做的扩展问题，主要包括课内没有讲过的具有一定深度的考研题和应用问题，起到扩展知识深度和广度、培养创新能力的作用，增强了学生的学习兴趣、应用能力和考研自信心。[7]
2.实践教学
（1）强化学生的工程意识。自动控制原理重在阐述原理和方法，虽与电路、机械、力学、数学等有着紧密联系，但自动控制不是对电气或机械系统的简单抽象，也不是单一的数理逻辑推导。在教学中，应选取工程实际对象，站在理论结合应用的角度，运动自控方法解决分析和设计问题，不断提高学生的实践能力，强化工程意识。首先，教师可利用计算机多媒体技术表现力强、具有图文并茂的特点，用形象生动的动画展示一些简单的控制系统，这不仅能使学生易于理解概念，熟知控制系统的各环节，还能明确认识整个控制过程。其次，在相关章节结束后，结合工程背景补充讲解一些大题目，以强化工程意识、激发学习兴趣、感受自动控制的魅力，达到学以致用的意义。[8] （2）优化课程实验。通过结合实际系统，优化课程实验，培养学生设计实验能力和动手操作能力，以及查阅文献能力和综合解决问题能力。由于将MATLAB软件引入实验教学能取得良好的效果，因此实验分成通过计算机模拟仿真和实际设计两个阶段。
仿真阶段：引导学生运用Simulink独立设计某些具体的控制系统并进行仿真，验证理论知识。仿真的重点是给定性能指标，让学生独立制订控制方案、选择控制单元、设计控制器、绘制控制图纸、编制说明书、模拟工程设计的全过程，并将通过仿真检验设计效果。
动手操作阶段：学生通过仿真的锻炼，在条件允许的情况下，适当结合一些具体控制装置，进行实践操作。本阶段只提实现目标和要求，不提供实验电路图、步骤和说明，学生可根据个人实际情况自主选择不同难度等级的实验，但必须独立完成控制方案设计、搭建控制系统并完成调试，记录原始数据和绘制图形，写出实验报告。
通过仿真和动手操作这两方面的训练，巩固了理论知识，极大地调动了学生的学习自主性和积极性，激发学习热情，培养独立思考能力和动手能力，提高观察、分析和解决问题的能力。[9，10]
（3）以科研促进教学。虽然教学是高校的基本职责和功能的体现，但科研是高校中不可或缺的重要组成部分，特别是现代高校，教学和科研相辅相成，两者不可分割。
近几十年，数学和计算机的发展对自动化控制原理起到了巨大的推动作用，甚至毫不夸张地说，当今的控制理论是利用计算机运用数学原理对工程实际作用的前沿结果。因此，在教学中适当地介绍一些相关科技领域的新动态、新成果，能使学生了解当前学科发展动态，拓宽知识面，极大激发学生的学习兴趣。在条件允许的情况下，挑选一些成绩好、能力强、有科研兴趣的学生参加到老师的课题中，指导学生参与科研，为学生的科技活动提供一些项目。这样，既能调动学生的积极性，增强创新意识和创新能力，还能为学生开展科技竞赛活动的打好基础。通过参与科研，学生提高了学习兴趣和求知欲望，促进了教学和科研相互发展的效果。
三、考核与评价
科学的考核与评价方式，是引导学生全面发展，培养学生综合能力和真实反映学习效果的重要措施。因此，笔者进行了改革：最终成绩包括平时成绩（占40%）和期末成绩（占60%）两部分。平时成绩包括考勤（10%）、平时作业（20%）、课程实验（10%）。加强平时学习严格要求学生，注重教学过程管理，改变传统的一考定终身的评价制度。
具体实施细则为：考勤成绩不及格的（>6分），取消其课程资格，必须重修；作业不及格的（>10分），作业记零分；实验旷课累计达4学时的，实验记零分。期末成绩采用闭卷形式，考试内容要覆盖课程的基础概念、原理、方法、技能，以及综合分析和设计问题，检验学生解决问题的能力及综合素質。这样处理，有助于引导学生主动学习，促进形成好的学风，改善学生的成绩。[11，12]
四、结束语
自动化控制原理是电气信息类专业的一门非常重要的必修课，而当前的现状是自动控制原理教学内容和教学形式的原理、方法讲解得多，缺乏工程应用性的特点，现在学生的自主学习能力普遍有所下降。为了激发学生的学习兴趣，提高学生的素质，达到学以致用的目的，笔者提出从自动控制原理课程的理论教学、实践教学、考核与评价等方面对自动控制原理课程提出了教学改革，让学生能够更好地学习、掌握和应用自动化控制原理知识。
参考文献：
[1]刘灿，王文炜，龙祖强，等.《自动控制原理》课程教学改革的探索[J].衡阳师范学院学报，2011，32（3）：166-168.
[2]刘丙友.“自动控制原理”课程教学改革与探索[J].中国电力教育，2011，（4）：62-63.
[3]胡寿松.自动控制原理[M].第五版.北京：科学出版社，2007.
[4]余成波，张莲，胡晓倩.自动控制原理[M].第2版.北京：清华大学出版社，2009.
[5]林剑辉，赵燕东，王海兰.高等农林院校工科专业“自动控制原理”课程教学改革的探讨[J].中国林业教育，2009，（27）：24-26.
[6]包建华.自动控制原理课程教学改革探索[J].科技信息，2008，
（25）：500.
[7]张明君，崔杏利，梅彦平，等.多目标的“自动控制原理”课程教学实践与成效[J].中国电力教育，2009，（14）：134-136.
[8]李润生，姚颖.自动控制原理课程教学改革与实践[J].辽宁科技学院学报，2010，12（3）：63-64.
[9]秦怀宇.自动控制原理课程教学改革与实践[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2011，（11）：237-238.
[10]张栋.自动控制原理实验教学改革探索与实践[J].实验室科学，
2011，14（5）：37-40.
[11]李文聪，陈慧蓉.高职教育中的自动控制原理课程教学改革探讨[J].宿州学院学报，2010，25（5）：110-112.
[12]欧阳鑫玉，陈雪波.自动控制原理课程建设与教学实践[J].中国电力教育，2012，（18）：52-55.
（责任编辑：王意琴）
关键词：自动控制原理；教学改革；教学质量
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）21-0016-02
自动控制原理是高校电气信息类、控制类、机械类等许多专业的一门理论性和工程实践性均很强学科基础课和必修课。它在工农业、电气信息、机械、航空航天等工程学科中都有非常重要且广泛的应用。[1，2]
该课程通过讲解以传递函数为基础的经典控制理论知识，使学生掌握与控制系统相关的概念、原理和方法，分析系统和控制器设计等知识，达到培养学生对控制系统的分析、设计、工程实践、综合应用和创新等能力。因此，自动控制原理必须执行理论教学与实践训练并重的教学形式。这些特点很容易导致教师难教好、学生难学好的困局，并且较好的教学效果难以通过传统的教学方法和教学模式来保证。
本文将针对自动控制原理课程当前教学过程中存在的主要问题以及该课程的特点，从理论教学、实践教学、考核与评价三方面探讨教学改革的思路及措施，充分调动教师和学生两方面的积极性，促进教学质量的提高。
一、自动控制原理教学改革的必要性
1.教学内容的现状
自动控制原理在一定程度上反映了由机械化步入电气化，继而走向自动化、信息化和智能化的时代特征，内容涉及机械、电气、信息等多个学科。因此，许多学者综合考虑各学科特点、培养目标及背靠行业的差异，编撰了适用于不同层次和不同专业的教材。但由于自动控制理论的本质是研究系统状态的变化规律和改变这种变化的可能性和方法，致使各教材虽在视角、编排、表达描述和例题上存在这样或那样的差别，但核心内容都是围绕控制系统的分析和设计问题展开的。[3，4]
2.就业因素的影响
现在就业市场竞争异常激烈，对于工科学生，工程实践能力和动手操作能力是招聘单位最看重的。而自动控制原理偏重于理论分析，不像其他的软件和硬件课程一样，能给学生编程和熟悉硬件那样以直接的指导。实际的自动控制系统一般较复杂，学校受现行的教育模式的影响、资金和场地的限制等原因，难以具备真实系统级的实验教学设备，基本上以较简易的实验教具充当实践教学，而使得学生关注的只是自动化设备的零部件构成和组合布置，造成实践环节不能被学生正确认识和高度重视，导到学生动手能力不强。
从上面的分析可知，学生要学好该课程，要有扎实的数学、电路、机械、电气等相关知识，和需具备较强的分析和计算能力。若学生基础知识不扎实，则较难理解各学科间的内在联系。且现行教学模式中绝大部分是重理论轻实践，教学方法也采用灌输填鸭式较多，使学生只是背概念，抄笔记，记公式，而没去启发学生思考数学公式与实际工程系统的内在物理联系，工程系统的互动讨论也少之又少。这使得学生普遍认为课程的内容枯燥而抽象，难以深刻体会数学公式和图表背后的物理含义，导致学生普遍学习热情不高，部分基础不好的学生厌学情绪较重。加上受“读书就是为找个好工作”的功利主义思想影响，自动控制原理给人以内容抽象、不实用的感觉，只有部分考研或对自己要求比较高的学生有较高的学习积极性。因此，笔者认为自动控制原理教学改革需从理论教学、实践教学、考试与评价等几方面进行。
二、自动控制原理教学改革措施
1.理论教学
（1）精炼课堂教学内容。在保证课程内容的严密性、完整性和系统性的基础上，精选教学内容。便于学生更好的理解、掌握和应用自控原理和方法，对教学大纲中规定的重点概念、定理、方法和结论要讲深讲透，而大纲中规定的了解性内容和使用较少的内容，略讲或不讲。在讲解过程中，重点讲思路、结论和应用，除重要的推导步骤之外，弱化数学推导和证明，不至于讓学生形成学控制就是学数学的感觉，重在展示该课程工程化的一面。只有强化了控制思想，才能让学生自己在控制器设计时灵活运用而不是生搬硬套，提高分析和设计能力。[5]
同时，要适时结合当前工农业，航空航天、汽车船舶等领域中最新应用的自动技术和最新科研发展动态更新到教学中。不断丰富课堂教学的例子，开阔学生的视野，生动课堂，以至保持自动控制原理课程教学内容的先进性。[6]
（2）分层次教学。根据培养目标、教学对象、专业层次的不同，可以进行分层次教学以缓解不同学生需求和专业培养目标不同的矛盾。
第一层是核心内容，是要重点掌握的内容，主要包括控制系统分析与综合的基本概念、原理和结论。这一层次要重点讲解，并通过课内外大量的习题加以强化，让学生做到知其然，又知其所以然的程度。
第二层是一般了解掌握的内容，该层次的知识采用注重结论、突出应用、简化推导的教学模式，重点达到让学生会应用的程度，或应用时能找相应的结论即可，节省课上学时。
第三层为重点难点拓展内容，这部分知识具有一定的难度和深度，主要满足考研和对自己要求较高的学生的需求。教师只利用15分钟在章节的小结中找出与考研相关的知识点或类型题，而不花过多时间在课上讲解，重点引出解题思路，进行课后扩展作业练习，以充分调动学生的积极性。
分层教学中，教师应相应地把作业分成两类：第一类是所有学生都必须做的普通作业，主要训练基本知识；第二类是学有余力的学生选做的扩展问题，主要包括课内没有讲过的具有一定深度的考研题和应用问题，起到扩展知识深度和广度、培养创新能力的作用，增强了学生的学习兴趣、应用能力和考研自信心。[7]
2.实践教学
（1）强化学生的工程意识。自动控制原理重在阐述原理和方法，虽与电路、机械、力学、数学等有着紧密联系，但自动控制不是对电气或机械系统的简单抽象，也不是单一的数理逻辑推导。在教学中，应选取工程实际对象，站在理论结合应用的角度，运动自控方法解决分析和设计问题，不断提高学生的实践能力，强化工程意识。首先，教师可利用计算机多媒体技术表现力强、具有图文并茂的特点，用形象生动的动画展示一些简单的控制系统，这不仅能使学生易于理解概念，熟知控制系统的各环节，还能明确认识整个控制过程。其次，在相关章节结束后，结合工程背景补充讲解一些大题目，以强化工程意识、激发学习兴趣、感受自动控制的魅力，达到学以致用的意义。[8] （2）优化课程实验。通过结合实际系统，优化课程实验，培养学生设计实验能力和动手操作能力，以及查阅文献能力和综合解决问题能力。由于将MATLAB软件引入实验教学能取得良好的效果，因此实验分成通过计算机模拟仿真和实际设计两个阶段。
仿真阶段：引导学生运用Simulink独立设计某些具体的控制系统并进行仿真，验证理论知识。仿真的重点是给定性能指标，让学生独立制订控制方案、选择控制单元、设计控制器、绘制控制图纸、编制说明书、模拟工程设计的全过程，并将通过仿真检验设计效果。
动手操作阶段：学生通过仿真的锻炼，在条件允许的情况下，适当结合一些具体控制装置，进行实践操作。本阶段只提实现目标和要求，不提供实验电路图、步骤和说明，学生可根据个人实际情况自主选择不同难度等级的实验，但必须独立完成控制方案设计、搭建控制系统并完成调试，记录原始数据和绘制图形，写出实验报告。
通过仿真和动手操作这两方面的训练，巩固了理论知识，极大地调动了学生的学习自主性和积极性，激发学习热情，培养独立思考能力和动手能力，提高观察、分析和解决问题的能力。[9，10]
（3）以科研促进教学。虽然教学是高校的基本职责和功能的体现，但科研是高校中不可或缺的重要组成部分，特别是现代高校，教学和科研相辅相成，两者不可分割。
近几十年，数学和计算机的发展对自动化控制原理起到了巨大的推动作用，甚至毫不夸张地说，当今的控制理论是利用计算机运用数学原理对工程实际作用的前沿结果。因此，在教学中适当地介绍一些相关科技领域的新动态、新成果，能使学生了解当前学科发展动态，拓宽知识面，极大激发学生的学习兴趣。在条件允许的情况下，挑选一些成绩好、能力强、有科研兴趣的学生参加到老师的课题中，指导学生参与科研，为学生的科技活动提供一些项目。这样，既能调动学生的积极性，增强创新意识和创新能力，还能为学生开展科技竞赛活动的打好基础。通过参与科研，学生提高了学习兴趣和求知欲望，促进了教学和科研相互发展的效果。
三、考核与评价
科学的考核与评价方式，是引导学生全面发展，培养学生综合能力和真实反映学习效果的重要措施。因此，笔者进行了改革：最终成绩包括平时成绩（占40%）和期末成绩（占60%）两部分。平时成绩包括考勤（10%）、平时作业（20%）、课程实验（10%）。加强平时学习严格要求学生，注重教学过程管理，改变传统的一考定终身的评价制度。
具体实施细则为：考勤成绩不及格的（>6分），取消其课程资格，必须重修；作业不及格的（>10分），作业记零分；实验旷课累计达4学时的，实验记零分。期末成绩采用闭卷形式，考试内容要覆盖课程的基础概念、原理、方法、技能，以及综合分析和设计问题，检验学生解决问题的能力及综合素質。这样处理，有助于引导学生主动学习，促进形成好的学风，改善学生的成绩。[11，12]
四、结束语
自动化控制原理是电气信息类专业的一门非常重要的必修课，而当前的现状是自动控制原理教学内容和教学形式的原理、方法讲解得多，缺乏工程应用性的特点，现在学生的自主学习能力普遍有所下降。为了激发学生的学习兴趣，提高学生的素质，达到学以致用的目的，笔者提出从自动控制原理课程的理论教学、实践教学、考核与评价等方面对自动控制原理课程提出了教学改革，让学生能够更好地学习、掌握和应用自动化控制原理知识。
参考文献：
[1]刘灿，王文炜，龙祖强，等.《自动控制原理》课程教学改革的探索[J].衡阳师范学院学报，2011，32（3）：166-168.
[2]刘丙友.“自动控制原理”课程教学改革与探索[J].中国电力教育，2011，（4）：62-63.
[3]胡寿松.自动控制原理[M].第五版.北京：科学出版社，2007.
[4]余成波，张莲，胡晓倩.自动控制原理[M].第2版.北京：清华大学出版社，2009.
[5]林剑辉，赵燕东，王海兰.高等农林院校工科专业“自动控制原理”课程教学改革的探讨[J].中国林业教育，2009，（27）：24-26.
[6]包建华.自动控制原理课程教学改革探索[J].科技信息，2008，
（25）：500.
[7]张明君，崔杏利，梅彦平，等.多目标的“自动控制原理”课程教学实践与成效[J].中国电力教育，2009，（14）：134-136.
[8]李润生，姚颖.自动控制原理课程教学改革与实践[J].辽宁科技学院学报，2010，12（3）：63-64.
[9]秦怀宇.自动控制原理课程教学改革与实践[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2011，（11）：237-238.
[10]张栋.自动控制原理实验教学改革探索与实践[J].实验室科学，
2011，14（5）：37-40.
[11]李文聪，陈慧蓉.高职教育中的自动控制原理课程教学改革探讨[J].宿州学院学报，2010，25（5）：110-112.
[12]欧阳鑫玉，陈雪波.自动控制原理课程建设与教学实践[J].中国电力教育，2012，（18）：52-55.
（责任编辑：王意琴）