论文摘要:文章分析了自动控制原理的特点和教学中存在的问题,提出把握知识线索、培养创新思维、丰富教学手段以及改进实验教学等一系列教学改革的具体措施。通过教学实践表明,取得了较好的教学效果。
论文关键词:自动控制原理;教学改革;知识线索;创新
“自动控制原理”是高校自动化专业的专业基础课,是电气信息类、机械类、环境工程类等专业的学科基础课。在整个专业知识体系中占据非常重要的地位,具有承上启下的作用。通过对控制理论知识的学习,使学生掌握分析、测试和设计自动控制系统的基本方法,培养学生对控制系统的工程实践能力和创新能力,为后续如“计算机控制技术”、“过程控制系统”、“电气控制”、“先进控制系统”等专业课程提供理论基础和分析设计方法。该课程内容涉及数学、物理、电子、电机、机械等多学科领域,还与实际工程系统的控制密切相关,具有内容丰富、理论性强、涉及知识面广、更新发展快等特点,有一定的深度和学习难度。学生在学习过程中容易感到枯燥乏味,产生厌学情绪。教师在教授过程中也容易过分强调理论知识的数学推导,忽视工程应用。为了促进教学质量的提高,对该课程进行教学改革是十分必要的。
一、优化课程内容,把握知识线索
1.重点突出
随着专业口径的不断扩宽,各门课程的教学内容也不断膨胀和加深,自动控制原理课程也面临着内容多和课时少的矛盾,所以要精选课程内容,突出重点。下面将每章中的一些重点分别加以阐述:
“控制系统基本概念”重点是自动控制系统的基本工作原理,自动控制系统的结构及特点、组成和基本环节,自动控制系统的性能指标,自动控制系统的类型。
“控制系统的数学模型”重点是动态微分方程的建立,传递函数求解,系统动态结构图变换。
“线性连续系统的时域分析”重点是自动控制系统的暂态过程分析,代数稳定判据,稳态误差求解,根轨迹的绘制,用根轨迹法分析系统的性能。
“线性连续系统的频域分析”重点是频率特性的绘制,频率特性与系统时域指标之间的关系,频域指标,Nyquist判据。
“线性系统的校正”重点是系统设计的思想,串联校正的特性及作用,校正方法。
“非线性系统分析”重点是非线性系统动态过程的特点,描述函数法,改善非线性系统性能的措施及非线性特性的利用,相平面法。
“线性离散系统”重点是离散时间函数的数学表达式及采样定理,线性常系数差分方程与脉冲传递函数,采样控制系统的时域分析,采样控制系统的频域分析与数字校正。
2.线索清晰
自动控制原理课程理论性强、内容多、涉及大量数学知识。同学们在学习过程中常常不清楚各个知识点之间的相互联系,以及各个章节之间的因果关系,总感觉“不识庐山真面目”,学习起来很费力。所以在教学过程中,教师应当理清线索。就自动控制原理本身的内在体系而言,是按照“系统建模、系统分析、系统综合”这个主线展开。系统建模是系统分析和系统综合的基础,数学模型有时域模型、复域模型和频域模型。系统分析是围绕稳定性、稳态性能和瞬态性能展开,系统综合与校正用到根轨迹法和频域法。另外以方法为线索,可以分为“时域法、根轨迹法和频域法”。如果以系统为线索,可以分为“线性系统、离散系统、非线性系统”。这几条线索相互交叉,教师在讲授知识点时应抓住这几条线索,让同学们先从宏观上知道各个知识板块章节间的因果关系,再从微观上来具体消化每个知识点,这样学习起来就更轻松。
二、结合工程实际,培养创新思维
自动控制原理课程不仅理论性强,而且工程实践性也强。在原理的讲授中要注重培养学生的工程思维习惯,不仅可以使学生更好理解理论知识,也可以培养学生的创新意思。例如在讲授反