电气工程及自动化学的内容精品(七篇)

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关键词：《自动控制原理》；教学改革；工程实践能力

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）04-0141-02

一、引言

随着科技的日新月异，自动控制技术的应用与发展在社会各个领域已取得了丰硕成果。在控制技术需求的推动下，控制理论本身也取得了显著进步。为了适应新形式下的人才培养需求，更好地满足我国新能源产业及电力行业的发展要求，石河子大学自开设电气工程及其自动化专业以来，一直将《自动控制原理》课程设为该专业本科生的专业基础课程。

《自动控制原理》是主要讲述控制系统的一般原理和方法论的课程。学生通过该课程的学习，能掌握自动控制方面的基本理论、基本知识和基本技能，以此为基础培养学生的分析和解决问题能力。培养学生从控制论的角度认识和理解系统问题，巩固基本概念和原理、分析和设计控制系统的技术和方法，锻炼基本的实验能力，促进学生养成理论联系实际的学风和实事求是的科学态度。

近年来，《自动控制原理》课程改革与实践工作也在逐步完善中。通过教材改革、授课教师讲课比赛、创建精品课程、多媒体课件大赛和开展双语教学等多种实践工作，不断丰富教学手段，积累教学研究成果。本文立足于综合创新型人才培养的思考和教学改革的必要性，深入解析了《自动控制原理》课程特性及教学过程中存在的若干关键问题，并结合笔者多年课程教学实践与体会，提出了几点课程教学改革举措及展望。

二、课程特性及关键问题分析

1.课程特性分析。《自动控制原理》课程的首要特性是其涉及的理论知识较多，覆盖的学科广及信息量大。在课程学习过程中，学生必须具备宽厚的数学基础，熟练掌握如微积分变换、拉普拉斯变换、Z变换及矩阵运算等数学工具。此外，面向电气工程及其自动化专业，尤其在建模阶段，课程既涉及物理与化学的基础知识，又涉及电气、机械工程等专业学科知识。因此，要求学生有扎实的数学功底和灵活运用知识解决实际问题的能力。《自动控制原理》也是一门综合性的课程，要求学生具有一定的自主设计控制系统的能力。其次，自动控制原理偏向于图形分析法的应用。课程大量使用图形与计算相结合的方法，要求学生具有一定的绘图能力，比如系统的动态连接框图、根轨迹、奈奎斯特图和伯德图等。虽然图形教学法具有直观性与形象化的优势，但传统板书教学耗时量较大，应结合计算机和多媒体技术提升教学效率。最后，《自动控制原理》是一门实践性很强的课程，其工程应用背景浓烈，在教学过程中，必须坚持理论与实践并重，将工程实例与理论教学紧密融合，拓展学生的工程实践思维，培养学生的工程实践能力，这才是《自动控制原理》课程教学改革的侧重点与落脚点。

2.课程教学存在的关键问题。鉴于上述课程特性分析，《自动控制原理》在教学方面存在一些亟需解决的问题。（1）《自动控制原理》课程理论性强，涉及面广，尤其在数学应用方面，抽象性强且计算复杂，教学困难。此外，随着自动化技术的发展，新方法与新问题层出不穷，迫使理论的教与学必须紧跟时代的需求，不断更新内容。如何从大量的数学论证逐渐侧重到工程应用中，为后续专业课程的学习及毕业设计和科研工作是至关重要的。（2）《自动控制原理》课程理论教学与工程实践很难完全同步。由于学生在课堂集中接触的是理论知识，对事物的认知与分析能力有限，很难主动挖掘和联系工程实际中存在的理论与应用问题。此外，随着控制理论自身的不断完善，控制对象的范畴也不断延伸，需要授课教师本身具有很高的专业素养。因此，理论知识与工程实践的严重脱节会造成学生的积极性与主动性不强，严重情况下还会引起课程重要知识点吃不透、想不深的问题。因此，面对“时间紧、内容多、理论难”的问题，传统的教学方法与方式已经完全不能满足《自动控制原理》的教学要求。为了更好地解决教与学、理论学习与实验实践等问题，《自动控制原理》的教学改革与实践措施必须不断完善。

三、教学改革措施初探

笔者根据多年的教学经验和课程总结，基于上述的课程特性分析及教学存在的关键问题，在如何优化课程教学主线、凝练教学内容、加强实践环节等方面进行了改革初探。

1.注重概念，由浅入深，优化教学主线。《自动控制原理》的授课内容应突出控制系统建模、分析与设计方法的讲授，着重于分析与设计理论的重要概念和方法论。在教学过程中，重视知识点的推导思路，淡化数学推导过程，由浅入深地贯穿所有知识点。在满足教学内容系统性的前提下，优化教学主线，注重知识点彼此间的关系。

2.精练课程内容，模块化知识结构，突显教学内容的系统性。考虑学生自身的专业水平、培养目标及实践平台等因素，优化教学内容。根据“自动控制理论”的知识结构特性，课程主要划分为三大模块：数学建模、控制系统分析法和设计原理，其中数学建模是理论基础，系统分析是课程核心，系统设计是控制的最终目标。在教学中必须突出知识的系统性，培养学生“模块化”与“系统化”思维。

3.理论与实践递进式教学。为了培养学生良好的学习素养，必须加强理论知识和工程实际紧密结合，教学既要注重理论知识的传授，又要结合一定的工程应用实例，强调控制系统的物理内涵与应用背景，深化学生对控制理论的认知和理解，培养良好的系统化与工程化的思维方式。

4.积极开展开放性实验，加强实践环节，提高工程应用能力。自“卓越工程师教育培养计划”启动以来，推动了教学改革的新。在教学过程中，充分利用工程分析的思维模式与手段，加强控制思想和工程背景的阐述。建立基于MATLAB/SIMULINK仿真环境的虚拟实验模式，增加综合性和设计性的实验项目。此外，以科研和竞赛为契机，提高实践动手能力，利用大学生创新实验室和开放式实验教学平台，积极鼓励大学生参加课外科技竞赛活动。通过与学生之间的沟通与探讨，从理论与实践、学习方法与科研态度、学习兴趣与价值观等方面全面提升学生的专业能力和科研素养。

四、结语

随着社会的进步和科技的发展，专业知识的更新和能力提升必须与时俱进。因此，课程教学改革和实践是势在必行的。本文探讨了面向应用型本科的《自动控制原理》课程的教学改革问题。通过改革，使课程的教学内容更符合专业的课程体系，教学方法和教学手段更突显专业的系统性和创新性，从而提升教学质量与效率，激发创新意识，提高解决工程实际问题的能力。

参考文献：

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Technological and Applied Undergraduate Education Reform on "Automatic Control Theory"

ZHAO Mi，LU Min，CEN Hong-lei

（Machinery and Electricity College of Shihezi University，Shihezi，Xinjiang 832003，China）