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自动控制理论论文关于自动控制论文 理论与实践相结合在“自动控制原理”课程中的新探索 　摘要:针对高校工科专业课程存在的一些教学问题,提出一些理论与实践相结合的看法和对策,以解决其中的一些矛盾。首先,对工科的专业课程教学特点进行了总体分析,其次,提出几个主要的解决方向,并用具体的专业课程为例加以说明,给出应对的方法。最后,对全文进行了总述。 　　关键词:实践教学;专业课程;自动控制原理 　　作者简介:张敏(1980-),女,江苏扬州人,南京信息工程大学信息与控制学院,讲师,工学博士,主要研究方向:复杂系统智能自适应控制。(江苏 南京 210044) 　　高等学校的工科专业课程的教学一直力求理论与实践相结合,力求让学生掌握扎实的理论基础的同时,获得一定的实践动手能力和工程应用认识。这是目前高等工科院校在专业教学中的共识和目标,是专业课程设置和安排的指导思想。理论和实践应具有同等的地位,两者相互联系,密不可分,在教学中忽略任何一面都是不合理,不成功的。但是,如何正确的看待理论和实践在教学中的地位,怎样合理安排两者的关系,并以较好的方式进行表现,以及把握和实现二者结合的难点体现在何处?这些问题是需要教师长期深入的研究,在教学过程中不断实验,积累经验,才能逐渐摸索出行之有效的解决之道。但殊途同归,各种解决的方案必然在实质上具有同一性,具有一些共同的特征和规律。本文以教学实践为基础,对以上问题进行了一些思考。 　　理论和实践在高校工科专业教学中应具有同等的地位。古人云“格物致知”,而后“治国平天下”,“格物致知”即是说学习理论,“治国平天下”即是实践活动,掌握理论知识的目的就是为了从事生产实践,因此,如果在教学中一味的强调理论学习,而不去引导学生如何应用,让学生对专业课的认识仅止于一堆公式、定理和数学推导,却不懂得在实际中有什么作用和怎么用,这样,即使学生能够掌握这些书本上的理论,但仍不能领悟这门学科的真谛,无法真正体会学习的真正目的,甚至会产生觉得学习无用的观点,以致失去学习乐趣,不重视专业课程的学习,专业基础不扎实,造成恶性循环。教学的目的是授之以“渔”,因此最重要的是让学生掌握这门专业技能,而不仅仅是简单的教给他们理论知识。我国高校由于历史背景的不同和发展水平的高低,专业课的教学理念也有一定的差异,大致可分为四种类型,第一类是技术教学型大学,以职业技术学院为代表,主要培养在第一线工作的高级技术人才;第二类是教学型的大学,以培养本科生为根本任务的高校为代表,其中许多是近几年从专科学校升格为普通本科院校;第三类是教学科研型大学或称应用型大学,主要培养应用技术的高层次开发人才;第四类是研究型大学,以研究生教育为主,是精英教育,科学家、社会活动家、各类高层次专家等将从这类学校走出来。因此,不同类型的大学中,教学中的理论和实践的比重和要求也就不同了。技术教学型和教学型大学中更注重实践环节,研究型大学则更注重对理论的深刻理解。而应用型大学对二者均有要求,必须适度把握,不仅仅是简单的对等处理,应根据专业课特点,对教学做整体规划。以自动化专业的“自动控制原理”为例,这是一门理论性较强的课程,但是广泛应用于生产实践,鉴于课时的限制,这门课程基本以理论教学为主,很多原理方法抽象晦涩,学生往往会觉得学习枯燥,难以理解;同时,实验课时较少,学生在实验过程中不能很快地消化所学的课堂知识,从而不能取得很好的学习效果,有的学生甚至学习完成后也没能理解控制原理的实质和用处。因此,对于这门重要的专业核心课程,应针对其工科背景和课程特点,增强理论同实践的结合,通过工程实际的分析,更为直观和深入浅出的讲解理论知识,以便使初学者较为轻松的入门。笔者通过自身的专业研究和教学实践,以“自动控制原理”课程为例,提出几点理论与实践结合的具体构想。 　　一、夯实基础,提高学习效率 　　“自动控制原理”对数学基础要求较高,需要学生较好的掌握多门前期课程,包括“高等数学”、“电路分析基础”、“复变函数”、“线性代数”等。这些前期的基础课程掌握的好坏直接影响学生学习的进度及积极性。基础薄弱的学生,往往在课程学习过程中遇到相关的理论推导,不能很好的理解,导致学习过程的中断,如果不能及时复习,就会导致学习的落后。反之,对于有较好数学基础的学生,在本课程学习中就能更加明白各种理论和方法的由来,加深理解,从而能够灵活应用,认识专业的特点和真谛。可见,在学习本课程时,必须要夯实基础,扫除学习障碍。具体的方式,可采用在课程教学过程中,特别是讲解重点内容之前,列出相关的前期数学知识,要求学生进行温习,并进行思考。这样,既可以让学生更顺畅的学习,又能帮助他们明白以前所学的数学知识的用处,即通过专业课程,使得学生将数学上的理论知识结合到工科的专业课程实践中,提高思维水平,拓宽视野。 　　二、强化实例,深入浅出理解知识点 　　工科的专业课程最鲜明的特点是其应用性,课程中的各种理论和方法都是具有工程应用背景,已经广泛使用或有广阔的应用前景。因此,在教学过程中必须加入大量的实例讲解,以生动直观地显示各类理论和方法在实际工业系统中的具体应用过程,从而能够让学生不仅学懂理论上的知识,还能够知道如何应用;同时,能够加深对知识的理解,这样就避免了单纯学习理论知识时,学生感觉抽象晦涩。通过实例的分析,循序渐进引导学生思考,深入浅出地讲解知识点,激发学生的主观能动性,主动积极寻求解决问题的方法,并在此过程中逐渐领悟理论知识。例如,在讲解“自动控制原理”的时域分析方法时,部分学生对于性能指标没有感性的认识,不能理解其对系统分析和设计的重要意义,针对这种情况,举出大家熟知的“哈勃望远镜”作为教学实例,对其指向系统进行性能分析和设计,引导学生利用已学的知识,从建立系统模型开始,逐步按照课堂所讲的方法推导和计算,通过灵活运用性能指标的计算公式,得到理想的参数值,以此确定其中的放大器增益。通过这一计算过程,学生可以直观地感受到书本知识在实际中的应用,并能激发学习兴趣,获得理论联系实际的启发,从而对理论知识的理解和记忆产生良好的促进效果。 　　三、增强实践,提高应用能力 　　工科课程理论联系实际的特点不仅体现在教学中的实例分析,更依赖于大量动手能力的培养和实际操作的训练,在学生亲自动手进行实验的过程中,才能使理论知识得到升华,也才能使学生真正的掌握各种方法,理解各个知识点。因此,实践环节是重要且必不可少的课程内容,合理有效地安排好实践是非常重要的。首先,实践的内容选择必须兼顾特色和代表性两方面,既要考虑到学校的特色背景也要充分体现课程知识的应用价值,此外还要考虑到是否易于学生理解,便于启发思维。如“自动控制原理”课程中通常采用实际的电路系统、液位系统以及电机调速系统的控制方法设计作为实践的主要内容。其次,实践环节的课时设置必须充分考虑学生的特点和培养目标,偏重“研究型”的教学,可适当增加实践的深度,以减少课时量;而偏重“应用技术型”的教学,则应安排较多的课时,以便增加实践的广度,丰富实践的内容。其三,实践的过程需要精心设计,应能让学生充分思考和动手,同时给予一定的指导,可以设置一些小“障碍”来激发学生的主观能动性,如对实践中用到的某一元件的作用和使用方法事先不进行重点讲解,而让学生在实验过程中发现问题,思考问题,再最终解决。最后,还应要求学生做好实验报告,特别是对实验的思考,这部分常常被学生忽
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