導(dǎo)語(yǔ)：如何才能寫(xiě)好一篇控制理論的基本概念，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

關(guān)鍵詞：自動(dòng)控制原理；教學(xué)方法；教學(xué)改革

0 引言

自動(dòng)控制理論是研究自動(dòng)控制共性規(guī)律的技術(shù)科學(xué)，是自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)本科和研究生課程的基礎(chǔ)課程，因此，它是自動(dòng)化類(lèi)專(zhuān)業(yè)很重要理論基礎(chǔ)和技術(shù)課程。自動(dòng)控制理論主要包括經(jīng)典控制理論、現(xiàn)代控制理論，以及自20世紀(jì)80年代逐漸形成的大系統(tǒng)理論和智能控制理論。這里主要探討一下經(jīng)典控制理論部分——“自動(dòng)控制原理”的本科教學(xué)。

1 教學(xué)方法改革

對(duì)于這門(mén)難度很高的課程，教學(xué)時(shí)應(yīng)注重概念，弱化計(jì)算。只有掌握了基本的概念，有了充分的感性認(rèn)識(shí)，學(xué)生才有進(jìn)一步自我深化的可能。而同時(shí)感性認(rèn)識(shí)獲得的方法莫過(guò)于實(shí)際的例子。例如：在第一章基本概念中講解自動(dòng)控制系統(tǒng)的定義和組成的時(shí)候，首先需讓同學(xué)們明白系統(tǒng)的控制過(guò)程，因此我分別舉了一個(gè)人工水位控制系統(tǒng)和自動(dòng)水位控制系統(tǒng)來(lái)對(duì)比講解。由于比較貼近生活，同學(xué)們對(duì)于這個(gè)人工系統(tǒng)的自動(dòng)運(yùn)行原理基本都能自發(fā)自然的理解，所以稍加引導(dǎo)，就很容易理解控制對(duì)象，被控量，給定值，反饋元件，執(zhí)行機(jī)構(gòu)等概念。

另外在不同的章節(jié)盡量研究同一個(gè)問(wèn)題，舉熟悉的例子，這樣有利于理解新的概念，有利于鞏固學(xué)過(guò)的知識(shí)，有利于將不同章節(jié)中的知識(shí)融會(huì)貫通。

2 課程內(nèi)容改革

自動(dòng)控制原理的教學(xué)過(guò)程應(yīng)突出本門(mén)課程具有的方法論特點(diǎn)，使學(xué)生建立系統(tǒng)的觀點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)控制系統(tǒng)的分析能力和初步的控制器設(shè)計(jì)能力，為專(zhuān)業(yè)課的學(xué)習(xí)和參加控制工程實(shí)踐提供必要的理論基礎(chǔ)。采用“模塊化”教學(xué)改革方案。理論教學(xué)內(nèi)容主要由四大部分組成，即控制系統(tǒng)基本概念與數(shù)學(xué)描述、分析方法、設(shè)計(jì)方法、驗(yàn)證與應(yīng)用四大塊。其中對(duì)具有基礎(chǔ)屬性尤其是學(xué)習(xí)后續(xù)課程不可缺少的基礎(chǔ)內(nèi)容應(yīng)該重點(diǎn)詳細(xì)講解。同樣，控制系統(tǒng)頻域及時(shí)域校正方法也可以選擇性地講解，因?yàn)檫@部分內(nèi)容完全可以采用matlab方法完成。

3 理論與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合

實(shí)驗(yàn)是對(duì)理論的應(yīng)用，有助于學(xué)生把枯燥抽象的理論形象化，從而加深對(duì)理論知識(shí)的理解。實(shí)驗(yàn)由兩部分組成，結(jié)合教學(xué)進(jìn)度完成分為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。配備自動(dòng)控制理論實(shí)驗(yàn)箱和小功率隨動(dòng)系統(tǒng)裝置。小型驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)在自動(dòng)控制理論實(shí)驗(yàn)箱上進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)箱配有上位機(jī)Labview仿真平臺(tái)，通過(guò)在控制系統(tǒng)的模擬裝置上搭建系統(tǒng)，調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)和計(jì)算機(jī)仿真，把之前用理論分析出的結(jié)果形象直觀的表達(dá)出來(lái)，加強(qiáng)了學(xué)生對(duì)物理概念的掌握，將抽象的數(shù)學(xué)模型與實(shí)際系統(tǒng)參數(shù)聯(lián)系起來(lái)，提高學(xué)生的分析能力和實(shí)際操作能力。綜合性實(shí)驗(yàn)則安排在課程基本內(nèi)容學(xué)習(xí)結(jié)束之后，要求學(xué)生能綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，進(jìn)行系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)，使系統(tǒng)達(dá)到預(yù)定的性能指標(biāo)。

4 從實(shí)際控制系統(tǒng)入手進(jìn)行教學(xué)，強(qiáng)調(diào)工程和物理概念

“自動(dòng)控制原理”是一門(mén)理論性較強(qiáng)的課程，涉及知識(shí)面廣，信息量大，所涉及的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)較為廣泛，從微積分、復(fù)變函數(shù)、離散數(shù)學(xué)到矩陣?yán)碚?。學(xué)生覺(jué)得難學(xué)，教師覺(jué)得難教。如果在教學(xué)過(guò)程中只注重一般的數(shù)學(xué)論證，缺乏工程和物理概念的闡述，學(xué)生學(xué)后不知用在哪里，如何運(yùn)用。學(xué)生在課堂上忙于做筆記，課后忙于根據(jù)公式作大量的習(xí)題，考完試后，公式忘掉了，腦子里一片空白。這樣的學(xué)習(xí)效果為后續(xù)專(zhuān)業(yè)課程的學(xué)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)以及就業(yè)工作等帶來(lái)許多問(wèn)題。

在知識(shí)的傳授中，注重控制思想和工程背景。本課程的設(shè)置目的不僅是對(duì)這門(mén)學(xué)科知識(shí)的掌握，更重要的是在各行業(yè)中的具體工程應(yīng)用。因此在教學(xué)的全部過(guò)程中必須注重課程在工程的具體情況，并將工程的分析、設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)方法滲入課程的教學(xué)中，如PID參數(shù)的整定及工程整定，可以通過(guò)直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制來(lái)實(shí)例講解，并且借助于計(jì)算機(jī)輔助方法Matlab仿真。

5 “自動(dòng)控制原理”與“信號(hào)與系統(tǒng)”有機(jī)結(jié)合，拓寬學(xué)生的知識(shí)面

自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)的“自動(dòng)控制原理”和“信號(hào)與系統(tǒng)”兩門(mén)課，都是作為專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課開(kāi)設(shè)，兩門(mén)課程在內(nèi)容上存在一定的重復(fù)。將兩門(mén)課的內(nèi)容有機(jī)的結(jié)合在一起，做到一加一等于二，甚至大于二?！靶盘?hào)與系統(tǒng)”和“自動(dòng)控制原理”是不同性質(zhì)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，雖然在內(nèi)容上存在重復(fù)，但在思想體系及出發(fā)點(diǎn)上不同?！靶盘?hào)與系統(tǒng)”偏重于弱信號(hào)的處理與傳輸，為通信系統(tǒng)的學(xué)習(xí)做準(zhǔn)備。而“自動(dòng)控制原理”則側(cè)重系統(tǒng)的應(yīng)用。因此在“自動(dòng)控制原理”的教學(xué)過(guò)程中，注重對(duì)基本概念、基本理論和基本方法的闡述，使學(xué)生等到一定的工程應(yīng)用概念。在選用例子時(shí)，盡量選用實(shí)際控制系統(tǒng)的例子，這樣能夠使學(xué)生在很少的時(shí)間內(nèi)理解一般系統(tǒng)的控制規(guī)律，掌握控制系統(tǒng)的有關(guān)概念。而在講述數(shù)學(xué)模型中的信號(hào)流圖，采樣系統(tǒng)中的z變換和差分方程的求解等內(nèi)容時(shí)，由于這部分內(nèi)容與“信號(hào)與系統(tǒng)”中的部分內(nèi)容相重復(fù)，就可簡(jiǎn)單講解。在“自動(dòng)控制原理”中不重點(diǎn)講述的脈沖響應(yīng)函數(shù)和卷積的概念，而在“信號(hào)與系統(tǒng)”中作為重點(diǎn)進(jìn)行闡述，這樣可以拓寬學(xué)生的知識(shí)面，為第三學(xué)年學(xué)生選專(zhuān)業(yè)奠定了基礎(chǔ)。

6 結(jié)語(yǔ)

“自動(dòng)控制原理”是有關(guān)自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的一門(mén)基于實(shí)踐的理論基礎(chǔ)課。各個(gè)相關(guān)高校都非常重視這門(mén)課的教學(xué)改革與創(chuàng)新，并取得了很大的成績(jī)。但在教學(xué)中還存在著諸如學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和實(shí)驗(yàn)條件的限制等問(wèn)題。隨著時(shí)代的進(jìn)步，、教學(xué)手段的更新也會(huì)與時(shí)俱進(jìn)。只有不懈地努力，堅(jiān)持理論與實(shí)踐相結(jié)合的原則、堅(jiān)持以培養(yǎng)學(xué)生的解決實(shí)際問(wèn)題的能力為基準(zhǔn)，就一定能進(jìn)一步提高教學(xué)質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

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[3]胡壽松.自動(dòng)控制原理[M].第四版.北京：科學(xué)出版社，2002.

篇2

關(guān)鍵詞： 《線性系統(tǒng)理論》 課程教改 基本概念 教學(xué)方法 實(shí)例教學(xué)

引言

目前，《線性系統(tǒng)理論》是國(guó)內(nèi)“控制理論與控制工程”專(zhuān)業(yè)研究生階段的學(xué)位基礎(chǔ)課之一。國(guó)內(nèi)許多院校為了加強(qiáng)對(duì)相關(guān)專(zhuān)業(yè)學(xué)生控制理論的強(qiáng)化，特別在本科階段開(kāi)設(shè)了《現(xiàn)代控制理論》等課程，其主要內(nèi)容與《線性系統(tǒng)理論》基本相同，只是學(xué)時(shí)較少而已。

從學(xué)科發(fā)展和課程建設(shè)的角度來(lái)看，《線性系統(tǒng)理論》類(lèi)課程一直是電子信息類(lèi)學(xué)科的核心基礎(chǔ)課程，占用的學(xué)時(shí)較多，教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié)都受到廣泛重視，它也被看成是控制類(lèi)研究生專(zhuān)業(yè)的標(biāo)志性課程。因此，這門(mén)課程教學(xué)的效果將直接關(guān)系到相關(guān)專(zhuān)業(yè)的學(xué)科發(fā)展和研究生的培養(yǎng)質(zhì)量，它在研究生培養(yǎng)中占有十分重要的地位。

從控制理論發(fā)展的角度來(lái)看，目前已經(jīng)建立了完善的線性系統(tǒng)理論體系，包含能控性、能觀測(cè)性、線性系統(tǒng)穩(wěn)定性和系統(tǒng)綜合等在內(nèi)的系統(tǒng)分析綜合的理論方法，這些理論和方法也將為后續(xù)專(zhuān)業(yè)課程，如，最優(yōu)控制、自適應(yīng)控制和非線性系統(tǒng)等課程的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。因此，《線性系統(tǒng)理論》課程的主要任務(wù)是通過(guò)對(duì)線性控制理論知識(shí)的講授和指導(dǎo)，奠定研究生的控制理論基礎(chǔ)，培養(yǎng)研究生對(duì)控制系統(tǒng)的初步分析和綜合能力，在此基礎(chǔ)上能夠掌握解決初步控制問(wèn)題的基本方法，這對(duì)研究生的專(zhuān)業(yè)理論學(xué)習(xí)，專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)的培養(yǎng)，以及工程實(shí)踐能力的提高具有十分重要的作用。

《線性系統(tǒng)理論》課程的主要特點(diǎn)是將實(shí)際系統(tǒng)抽象為狀態(tài)空間描述的數(shù)學(xué)模型，根據(jù)數(shù)學(xué)模型研究系統(tǒng)的各個(gè)方面，理論性強(qiáng)、內(nèi)容豐富。由于課程概念抽象、數(shù)學(xué)知識(shí)比重大、涉及知識(shí)面廣、理論公式多、習(xí)題類(lèi)型繁雜、計(jì)算難度較高，學(xué)生感到難學(xué)、枯燥，容易產(chǎn)生恐懼心理和厭學(xué)情緒，學(xué)習(xí)效果不理想，這將嚴(yán)重影響研究生的培養(yǎng)質(zhì)量和學(xué)科的發(fā)展。

國(guó)內(nèi)許多院校都對(duì)《線性系統(tǒng)理論》課程的教學(xué)十分重視，在注重精選教材和重視課堂教學(xué)的同時(shí)，還將《線性系統(tǒng)理論》列為研究生精品課程、重點(diǎn)課程或雙語(yǔ)課程進(jìn)行建設(shè)。例如，早在20世紀(jì)90年代，清華大學(xué)的《線性系統(tǒng)理論》課程就被作為重點(diǎn)課程建設(shè)，2002年清華大學(xué)研究生精品課程建設(shè)工程正式啟動(dòng)，自動(dòng)化系的《線性系統(tǒng)理論》課程首先就被納入到精品課程建設(shè)項(xiàng)目中。此外，哈爾濱工業(yè)大學(xué)、北京航空航天學(xué)院、中國(guó)科技大學(xué)、上海交大和南京航空航天學(xué)院等許多高校都將“線性系統(tǒng)理論”列為研究生精品課程、重點(diǎn)課程或雙語(yǔ)課程進(jìn)行建設(shè)。國(guó)外一些高校如美國(guó)南加州大學(xué)、匹斯堡大學(xué)和德克薩斯大學(xué)等除采用精品教材或自編教材外，還借用輔助教學(xué)手段提高教學(xué)質(zhì)量，同時(shí)特別注重課程實(shí)踐和師生的互動(dòng)增強(qiáng)教學(xué)效果，最重要的是教授們將自己的最新研究成果也在教學(xué)中充分展現(xiàn)出來(lái)，充分體現(xiàn)出研究型教學(xué)的特點(diǎn)。

我校開(kāi)設(shè)的《線性系統(tǒng)理論》課程教學(xué)內(nèi)容主要以線性系統(tǒng)的分析理論和綜合方法為主，課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)根據(jù)本學(xué)科發(fā)展的規(guī)劃目標(biāo)，結(jié)合國(guó)內(nèi)外相關(guān)學(xué)科的先進(jìn)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和航運(yùn)交通行業(yè)的科技發(fā)展，對(duì)該課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法等進(jìn)行了改革、探索和實(shí)踐，結(jié)合科研項(xiàng)目，在《線性系統(tǒng)理論》課程的理論學(xué)習(xí)、發(fā)展動(dòng)態(tài)和實(shí)例教學(xué)等方面開(kāi)展了研究型教學(xué)研究。

1.注重基本概念，突破難點(diǎn)內(nèi)容

相較于本科階段講授的《自動(dòng)控制原理》課程，《線性系統(tǒng)理論》提供了一種截然不同的控制系統(tǒng)分析和綜合的方法，課程具有較強(qiáng)的理論性和較完整的知識(shí)體系。在教學(xué)中，既要給學(xué)生建立完整的知識(shí)體系，加強(qiáng)基本概念學(xué)習(xí)，又要強(qiáng)調(diào)理論聯(lián)系實(shí)際，注重概念背景的理解和理論運(yùn)用條件的掌握。

例如，在講解線性系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的時(shí)候，課程中介紹了一種將微分方程模型轉(zhuǎn)化為狀態(tài)空間模型的方法，當(dāng)時(shí)并未說(shuō)明為什么用這種方法選擇狀態(tài)變量，而且由于一些后續(xù)的概念還沒(méi)有引入，實(shí)際上也沒(méi)有辦法講清楚這樣選擇狀態(tài)變量的好處。但是在后來(lái)講解線性系統(tǒng)的能控性和能觀測(cè)性概念的時(shí)候，我們就及時(shí)地把前面講解的模型的變換方法與其能控性和能觀測(cè)性問(wèn)題聯(lián)系起來(lái)，告訴同學(xué)們當(dāng)時(shí)為什么要選擇那樣的狀態(tài)變量，而且這樣的模型變換不需要再討論其能控性或能觀測(cè)性的問(wèn)題，使得同學(xué)們對(duì)于前后的概念有一個(gè)完整的理解，也搞清楚了什么樣的模型需要討論能控性和能觀測(cè)性的問(wèn)題。

在系統(tǒng)穩(wěn)定性理論的講授中，涉及許多穩(wěn)定性概念和穩(wěn)定性定理，理論性較強(qiáng)，例如，BIBO穩(wěn)定、李亞普諾夫穩(wěn)定、漸進(jìn)穩(wěn)定、一致漸進(jìn)穩(wěn)定、大范圍一致漸進(jìn)穩(wěn)定等，這些概念對(duì)于理解和運(yùn)用李亞普諾夫穩(wěn)定性理論十分重要，但是初學(xué)者容易混淆。我們就讓學(xué)生根據(jù)自己的理解對(duì)這些概念及條件進(jìn)行歸納，然后在課上進(jìn)行比較討論，最后我們?cè)俳o出一個(gè)歸納各種穩(wěn)定性概念的表格（見(jiàn)表1），讓同學(xué)們找出這些概念列表的異同和條件增減的關(guān)系。通過(guò)這種形式的教學(xué)，學(xué)生對(duì)于李亞普諾夫穩(wěn)定性理論涉及的基本概念和定理有了較扎實(shí)和全面的掌握。

表1 課程涉及的各種穩(wěn)定性概念的比較歸納

在李亞普諾夫穩(wěn)定性理論中，系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)是以系統(tǒng)儲(chǔ)能形態(tài)變化作為衡量準(zhǔn)則的，這對(duì)于絕大多數(shù)物理系統(tǒng)都適用，這一點(diǎn)是比較形象和易于理解的，關(guān)鍵是建立系統(tǒng)儲(chǔ)能的數(shù)學(xué)描述，即選取合適的李亞普諾夫函數(shù)，迄今沒(méi)有普適的方法來(lái)建立系統(tǒng)的能量函數(shù)，這對(duì)于初學(xué)者來(lái)說(shuō)又是一個(gè)難點(diǎn)。實(shí)際上對(duì)于低年級(jí)研究生短期內(nèi)也不可能嫻熟地掌握各種選取李亞普諾夫函數(shù)的技巧。這時(shí)，我們根據(jù)科研工作的實(shí)際情況和經(jīng)驗(yàn)，將李亞普諾夫函數(shù)的選擇、控制器參數(shù)的設(shè)計(jì)和系統(tǒng)穩(wěn)定性分析等幾個(gè)問(wèn)題相結(jié)合進(jìn)行案例教學(xué)，使學(xué)生了解李亞普諾夫理論的實(shí)際使用方法，加深了他們對(duì)這方面知識(shí)的理解，經(jīng)過(guò)近年教學(xué)實(shí)踐對(duì)比，獲得了較好的反響。

2.關(guān)注學(xué)科發(fā)展，不斷改進(jìn)教學(xué)方法

線性系統(tǒng)理論的發(fā)展目前已經(jīng)比較成熟，《線性系統(tǒng)理論》課程主要是為研究生進(jìn)行科學(xué)研究和工程實(shí)踐打下理論基礎(chǔ)。

目前，《線性系統(tǒng)理論》類(lèi)課程已被國(guó)內(nèi)外大學(xué)廣泛列為電子類(lèi)專(zhuān)業(yè)、系統(tǒng)工程專(zhuān)業(yè)和控制專(zhuān)業(yè)高年級(jí)本科生和研究生的核心課程，由于它關(guān)系到學(xué)科的發(fā)展和研究生培養(yǎng)，課程的建設(shè)和教學(xué)方法的改革受到了普遍重視。在國(guó)外，《線性系統(tǒng)理論》課程在注重精選教材和重視課堂教學(xué)的同時(shí)，采取了研究型教學(xué)，借用輔助教學(xué)手段提高教學(xué)質(zhì)量。

我們?cè)诓粩嗵接懜倪M(jìn)教學(xué)的同時(shí)，也在時(shí)刻關(guān)注相關(guān)學(xué)科發(fā)展和教學(xué)動(dòng)態(tài)，不斷采納“他山之石”。

（1）建立完整教學(xué)體系，靈活運(yùn)用不同教學(xué)方法。在控制理論發(fā)展的漫漫歷程中，線性系統(tǒng)理論只是其中的一個(gè)發(fā)展階段，然而對(duì)于研究生來(lái)說(shuō)，這是一門(mén)全新的基礎(chǔ)知識(shí)，對(duì)于未來(lái)繼續(xù)學(xué)習(xí)后續(xù)課程是十分必要的。在學(xué)習(xí)過(guò)程中，不但要掌握知識(shí)難點(diǎn)和要點(diǎn)，而且要突出它在整個(gè)控制領(lǐng)域的地位和作用。對(duì)于《線性控制理論》課程本身，它也有著相對(duì)完整的知識(shí)體系，遵循循序漸進(jìn)的規(guī)律展現(xiàn)課程的內(nèi)容。因此，在課程教學(xué)中，我們非常注意把握這些內(nèi)在的規(guī)律，幫助學(xué)生們理清楚點(diǎn)和面的關(guān)系，即始終把教學(xué)內(nèi)容置于一個(gè)體系當(dāng)中，始終讓學(xué)生搞清楚所學(xué)知識(shí)的運(yùn)用條件及能夠解決的問(wèn)題，即課程的知識(shí)體系定位。

在課程教學(xué)中，充分運(yùn)用各種先進(jìn)傳媒技術(shù)帶來(lái)的便利，例如，利用互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)字校園平臺(tái)、多媒體教室等手段建立起交互式的教學(xué)環(huán)境，將多媒體課件講授、在線/離線答疑、專(zhuān)題討論、文獻(xiàn)閱讀、課后作業(yè)和課程考核評(píng)估等環(huán)節(jié)結(jié)合起來(lái)，構(gòu)建多樣化的學(xué)習(xí)環(huán)境，適應(yīng)當(dāng)代青年學(xué)生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)。

（2）結(jié)合最新科研教學(xué)成果，大力推進(jìn)研究型教學(xué)。我們?cè)凇毒€性系統(tǒng)理論》課程教學(xué)中充分吸收國(guó)內(nèi)外院校課程建設(shè)的有益經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合海事院校的行業(yè)特點(diǎn)，利用多媒體手段，積極開(kāi)展課內(nèi)外的專(zhuān)題研討，推進(jìn)研究型教學(xué)。比如，就線性系統(tǒng)理論的發(fā)展?fàn)顩r、李亞普諾夫理論的應(yīng)用情況、船舶港機(jī)的控制問(wèn)題等內(nèi)容，組織學(xué)生課外查閱文獻(xiàn)，編寫(xiě)成電子講稿，然后通過(guò)教室的多媒體設(shè)備在課堂上分組講解討論，通過(guò)師生互動(dòng)增強(qiáng)教學(xué)效果。

圖1 橋式吊車(chē)運(yùn)動(dòng)

另外，結(jié)合教師的科研課題，引入真實(shí)物理對(duì)象，開(kāi)展研究型教學(xué)。例如，對(duì)于圖1所示的一種二維橋式吊車(chē)，在一定條件下簡(jiǎn)化后的微分方程模型如下：

（M+m）x-mlθ-2mlθ+Dx=f■ml-mlθ■-mg=f■ml■θ+2mllθ-mxl=0（1）

可以選擇如下?tīng)顟B(tài)變量：x■=x，x■=l，x■=θ，x■=x，x■=l，x■=θ，則上面微分方程就可以化為下面的狀態(tài)方程：

x■=x■x■=x■x■=x■x■=（f■-Dx■）/Mx■=g+x■x■■+f■/mx■=（f■-Dx■）/Mx■-2x■x■/x■（2）

在理解各個(gè)變量物理意義后，組織同學(xué)對(duì)上面兩種模型采用Matlab/Simulink進(jìn)行仿真，通過(guò)仿真曲線的對(duì)比研究，深入了解兩種模型的建立方法、狀態(tài)變量選擇對(duì)模型的影響等，然后指導(dǎo)學(xué)生嘗試進(jìn)行控制器設(shè)計(jì)和仿真。

（3）課外閱讀論文，關(guān)注科研動(dòng)態(tài)。線性系統(tǒng)理論作為一種控制手段隨著時(shí)間的推移也在不斷地豐富完善，其中的一些基本方法也用于解決一些帶有大滯后、輸入受限、非線性特性系統(tǒng)的控制器設(shè)計(jì)問(wèn)題。筆者在進(jìn)行課外論文推薦的時(shí)候，結(jié)合自己所講授的自適應(yīng)控制課程，著意向?qū)W生講解不同控制方法的發(fā)展情況、特點(diǎn)和應(yīng)用條件，特別是將線性系統(tǒng)理論應(yīng)用于不同的工業(yè)控制環(huán)境，解決了許多實(shí)際問(wèn)題，以期引起學(xué)生的研究興趣和探索欲望。我們將這些有關(guān)線性系統(tǒng)理論最新發(fā)展和應(yīng)用的論文精選出來(lái)，推薦給學(xué)生閱讀，并作為課程考核的一項(xiàng)內(nèi)容，使他們注意了解相關(guān)學(xué)科的發(fā)展動(dòng)態(tài)。

經(jīng)過(guò)幾年的努力，理論教學(xué)與科研實(shí)際背景相結(jié)合的方法，取得了較好的效果，研究生普遍能夠較快地進(jìn)入科研環(huán)節(jié)。

3.加強(qiáng)實(shí)例教學(xué)，使課程具體生動(dòng)

我們?cè)凇毒€性系統(tǒng)理論》課程教學(xué)中，還特別注重理論聯(lián)系實(shí)際，通過(guò)具體的實(shí)例將抽象的概念、方法和理論具體化，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)和動(dòng)手能力。

（1）利用Matlab/Simulink工具提供的強(qiáng)大的功能，將計(jì)算機(jī)仿真手段引入課堂。除了在教學(xué)過(guò)程中提供計(jì)算機(jī)仿真案例外，還要求學(xué)生利用這些仿真工具完成1—2項(xiàng)課后作業(yè)，使這種仿真工具的使用成為教學(xué)輔助手段。

（2）開(kāi)設(shè)橋式吊車(chē)控制開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)課程，提高學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際控制問(wèn)題的能力。針對(duì)我們重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的一臺(tái)橋式吊車(chē)的控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)（如圖1），課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)首先給出了橋式吊車(chē)的微分方程模型，然后要求學(xué)生將其變?yōu)闋顟B(tài)方程，在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)一種控制器，利用李亞普諾夫方法分析穩(wěn)定性，然后用Simulink完成計(jì)算機(jī)仿真研究，最后，選擇較好的控制方案進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)。通過(guò)這個(gè)過(guò)程，學(xué)生將學(xué)到的知識(shí)與解決實(shí)際的控制問(wèn)題聯(lián)系了起來(lái)，增強(qiáng)了感性認(rèn)識(shí)，提高了分析能力，更重要的是學(xué)會(huì)了解決控制問(wèn)題的方法。

圖2 橋式吊車(chē)控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

加強(qiáng)課程教學(xué)的實(shí)踐環(huán)節(jié)，有效地培養(yǎng)了研究生的動(dòng)手能力。經(jīng)過(guò)近年來(lái)的實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，對(duì)課程實(shí)踐環(huán)節(jié)感興趣的學(xué)生人數(shù)普遍增加，并有效地激發(fā)出學(xué)生對(duì)控制理論方法進(jìn)行嘗試的熱情，取得了較好的效果。

結(jié)語(yǔ)

本文首先探討了“線性控制理論”研究生課程的重要性和特點(diǎn)，分析了國(guó)內(nèi)外大學(xué)相關(guān)專(zhuān)業(yè)對(duì)于該課程建設(shè)的不同情況，然后結(jié)合我們教學(xué)團(tuán)隊(duì)的教學(xué)科研經(jīng)驗(yàn)對(duì)課程教學(xué)改革進(jìn)行探索，重點(diǎn)探討研究型教學(xué)方法和內(nèi)容，以期提高研究生培養(yǎng)的質(zhì)量。經(jīng)過(guò)近年來(lái)教學(xué)評(píng)估情況的統(tǒng)計(jì)對(duì)比，教改方法取得了較好的效果。

參考文獻(xiàn)：

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篇3

內(nèi)部控制基本概念

內(nèi)部控制是指一個(gè)單位為了實(shí)現(xiàn)其經(jīng)營(yíng)目標(biāo)，保護(hù)資產(chǎn)的安全完整，保證會(huì)計(jì)信息資料的正確可靠，確保經(jīng)營(yíng)方針的貫徹執(zhí)行，保證經(jīng)營(yíng)活動(dòng)的經(jīng)濟(jì)性、效率性和效果性而在單位內(nèi)部采取的自我調(diào)整、約束、規(guī)劃、評(píng)價(jià)和控制的一系列方法、手續(xù)與措施的總稱。

內(nèi)部控制包括控制環(huán)境、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、控制活動(dòng)、信息與溝通、監(jiān)控等五個(gè)相互聯(lián)系的要素。控制環(huán)境是基礎(chǔ)，包括治理結(jié)構(gòu)、組織機(jī)構(gòu)設(shè)置與權(quán)責(zé)分配、企業(yè)文化、人力資源政策、內(nèi)部審計(jì)機(jī)制、反舞弊機(jī)制等；風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是重要環(huán)節(jié)和內(nèi)容，包括目標(biāo)設(shè)定、風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別、風(fēng)險(xiǎn)分析和風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)；控制活動(dòng)是具體方式和載體，包括職責(zé)分工控制、授權(quán)控制、審核批準(zhǔn)控制、預(yù)算控制、財(cái)產(chǎn)保護(hù)控制、會(huì)計(jì)系統(tǒng)控制、內(nèi)部報(bào)告控制等；信息與溝通是重要條件，包括信息的收集機(jī)制及在企業(yè)內(nèi)部和與企業(yè)外部有關(guān)方面的溝通機(jī)制等；監(jiān)測(cè)是重要保證，要進(jìn)行持續(xù)性監(jiān)督檢查，提交檢查報(bào)告并提出改進(jìn)措施。

內(nèi)部控制理論文獻(xiàn)綜述

吳水澎、邵賢弟、陳漢文等人探討了企業(yè)內(nèi)部控制理論的發(fā)展與啟示。作者在研究了內(nèi)部控制理論當(dāng)時(shí)的最新進(jìn)展，即COSO報(bào)告之后，提出該報(bào)告對(duì)構(gòu)建我國(guó)企業(yè)內(nèi)部控制綜合框架的啟發(fā)和借鑒意義體現(xiàn)在五個(gè)方面，即完善企業(yè)的控制環(huán)境、進(jìn)行全面的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、設(shè)立良好的控制活動(dòng)、加強(qiáng)信息流動(dòng)與溝通、加強(qiáng)企業(yè)的內(nèi)部監(jiān)督；同時(shí)建議有關(guān)部門(mén)和團(tuán)體制定企業(yè)內(nèi)部控制準(zhǔn)則或指南，為企業(yè)內(nèi)部控制建設(shè)提供一個(gè)框架和參考依據(jù)。

陳關(guān)亭討論了企業(yè)內(nèi)部控制的假說(shuō)，并著重分析了如下幾個(gè)問(wèn)題：第一，風(fēng)險(xiǎn)管理與管理的關(guān)系。作者認(rèn)為管理包括機(jī)會(huì)管理和風(fēng)險(xiǎn)管理兩個(gè)方面。機(jī)會(huì)管理主要是增加價(jià)值，而風(fēng)險(xiǎn)管理主要防止價(jià)值減少。第二，風(fēng)險(xiǎn)管理與內(nèi)部控制的關(guān)系。作者認(rèn)為風(fēng)險(xiǎn)管理與內(nèi)部控制并不是包含關(guān)系，而是完全等價(jià)的。第三，內(nèi)部控制與財(cái)務(wù)報(bào)告的關(guān)系。作者認(rèn)為，既然企業(yè)可以作假帳，那么就同樣可以超越內(nèi)部控制，內(nèi)部控制很難防止虛假財(cái)務(wù)報(bào)告。第四，企業(yè)層面控制與業(yè)務(wù)層面控制的關(guān)系。認(rèn)為企業(yè)層面控制應(yīng)貫通業(yè)務(wù)層面控制。第五，COSO框架與我國(guó)內(nèi)部控制現(xiàn)狀。在COSO框架評(píng)價(jià)下我國(guó)企業(yè)的內(nèi)部控制遠(yuǎn)未取得預(yù)期的效果。

楊雄勝則指出傳統(tǒng)的內(nèi)部控制理論已面臨來(lái)自研究對(duì)象、控制立足點(diǎn)及前提條件三方面的挑戰(zhàn)?？刂茖?duì)象已不再是權(quán)力制衡、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的組織，內(nèi)部控制成為組織全力制衡的機(jī)制，應(yīng)使組織具有學(xué)習(xí)型特征。必須把基于權(quán)力控制的內(nèi)部控制轉(zhuǎn)變?yōu)榛谛畔⒂^的內(nèi)部控制。

潘琰與鄭仙萍則注重對(duì)內(nèi)部控制理論構(gòu)建的基本假設(shè)進(jìn)行了探討。他們?cè)诮缍▋?nèi)部控制基本假設(shè)的內(nèi)涵和厘清內(nèi)部控制基本假設(shè)的特征之后，提出內(nèi)部控制的四個(gè)基本假設(shè)：控制實(shí)體假設(shè)、可控性假設(shè)、復(fù)雜人性假設(shè)和不串通假設(shè)。

謝志華則探討了內(nèi)部控制的本質(zhì)和結(jié)構(gòu)。作者指出企業(yè)組織關(guān)系包括設(shè)立關(guān)系和運(yùn)行關(guān)系，這兩種關(guān)系決定了企業(yè)內(nèi)部控制的本質(zhì)和結(jié)構(gòu)。在企業(yè)組織關(guān)系中，在發(fā)起設(shè)立時(shí)會(huì)形成平等的契約關(guān)系，以此為基礎(chǔ)所形成的企業(yè)內(nèi)部控制的本質(zhì)是制衡。而在運(yùn)行時(shí)會(huì)形成科層的等級(jí)關(guān)系，以此為基礎(chǔ)所形成的企業(yè)內(nèi)部控制的本質(zhì)是監(jiān)督。制衡和監(jiān)督既相互區(qū)別又相互聯(lián)系。

篇4

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代控制理論；教學(xué)內(nèi)容；教學(xué)方法；考核方式

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2015）41-0132-02

現(xiàn)代控制理論是在上世紀(jì)50年代蓬勃興起的航天技術(shù)推動(dòng)下發(fā)展起來(lái)的，它是自動(dòng)控制理論的重要組成部分?，F(xiàn)代控制理論課程是自動(dòng)化、電氣工程等專(zhuān)業(yè)的核心課程，它主要研究線性系統(tǒng)狀態(tài)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律以及改變這種運(yùn)動(dòng)規(guī)律的可行性及方法，其目的在于建立和揭示隱藏在系統(tǒng)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)、行為、參數(shù)及性能之間的定性或定量關(guān)系。從宏觀而言，現(xiàn)代控制理論主要研究系統(tǒng)分析與系統(tǒng)綜合兩方面的問(wèn)題，這門(mén)課程的特點(diǎn)是理論性強(qiáng)，用到較多的數(shù)理知識(shí)，運(yùn)算量較大，抽象概念和結(jié)論較多，內(nèi)容涉及多個(gè)學(xué)科的交叉。然而目前大多數(shù)理工科高校中該課程的教學(xué)學(xué)時(shí)壓縮為32學(xué)時(shí)。所以在這有限的學(xué)時(shí)之內(nèi)，如何甄選恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)內(nèi)容，改進(jìn)傳統(tǒng)的教學(xué)方法，提高教學(xué)質(zhì)量已成為教學(xué)改革所面臨的一個(gè)重要問(wèn)題。為了有效地解決這一突出問(wèn)題，我校自動(dòng)化系控制理論課題組的教師，結(jié)合現(xiàn)代控制理論課程體系的特點(diǎn)，以創(chuàng)新培養(yǎng)模式和教育理念為指導(dǎo)，不斷探索與總結(jié)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，近幾年在教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化，教學(xué)方法的改進(jìn)以及考核方式的完善等方面做了一系列有益嘗試與拓新，取得了令人滿意的教學(xué)效果。

一、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容 突出教學(xué)重點(diǎn)

在僅有的32課時(shí)授課限制下，任課教師要想將教材內(nèi)容完整無(wú)缺地、極其細(xì)致地灌輸給學(xué)生，那是很難做到的。而且即便勉強(qiáng)能夠把所有內(nèi)容講完，可能也會(huì)出現(xiàn)“欲速則不達(dá)”的后果。因此教師必須按照“高等學(xué)校自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)教學(xué)指導(dǎo)分委員會(huì)”制定的教學(xué)大綱要求，精選教學(xué)內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)基本理論，突出教學(xué)重點(diǎn)，才能達(dá)到預(yù)期的教學(xué)目的[1]。針對(duì)現(xiàn)代控制理論課程體系的特點(diǎn)，我系教師在充分討論和調(diào)研的基礎(chǔ)上將教學(xué)內(nèi)容劃分為三大塊，即系統(tǒng)建模、系統(tǒng)分析、系統(tǒng)綜合，這種分塊方法符合人們解決工程問(wèn)題的一般程序?，F(xiàn)代控制理論這門(mén)課程理論性、運(yùn)算繁雜，學(xué)生容易對(duì)該課程產(chǎn)生恐懼心理和厭學(xué)情緒。這就需要任課教師在講授這門(mén)課程的主體內(nèi)容之前，認(rèn)真準(zhǔn)備一次內(nèi)容充實(shí)、脈絡(luò)清晰的緒論課。在緒論部分教師需要講授現(xiàn)代控制理論的發(fā)展過(guò)程、研究?jī)?nèi)容、應(yīng)用領(lǐng)域以及它與經(jīng)典控制理論聯(lián)系，這樣能夠使學(xué)生對(duì)該課程的結(jié)構(gòu)與內(nèi)容有一個(gè)全局的把握，從而很好激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。在講授系統(tǒng)建模部分，教師需要對(duì)這一部分內(nèi)容進(jìn)行“削枝強(qiáng)桿”，重點(diǎn)講解狀態(tài)、狀態(tài)空間、狀態(tài)方程與輸出方程幾個(gè)概念。在理論方面重點(diǎn)講述狀態(tài)空間表達(dá)式的建立方法，三種建模方法當(dāng)中根據(jù)機(jī)理建模和根據(jù)微分方程建模是講解的重點(diǎn)。為了體現(xiàn)現(xiàn)代控制理論課程的實(shí)用性，教師可以針對(duì)不用的專(zhuān)業(yè)選擇不同的例子進(jìn)行講解。例如，如果授課對(duì)象是自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的學(xué)生，教師可以選擇車(chē)載倒立擺系統(tǒng)作為建模的例子進(jìn)行講解，如果學(xué)生是近電氣類(lèi)專(zhuān)業(yè)的學(xué)生，則可將機(jī)電系統(tǒng)作為建模的對(duì)象進(jìn)行講解。這主要是充分考慮到學(xué)生的專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)和知識(shí)系體，盡量選擇學(xué)生所熟悉的系統(tǒng)作為建模對(duì)象，這樣一方面可以降低課程的難度、便于學(xué)生把握，另一方面也能夠體現(xiàn)該課程的實(shí)用性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。對(duì)于系統(tǒng)分析部分，它是現(xiàn)代控制理論課程的難點(diǎn)，這是由于該部分理論性強(qiáng)，用到較多的線性代數(shù)、微分/差分方程、矩陣論以及復(fù)變函數(shù)與積分變換等基礎(chǔ)課的知識(shí)。為此教師在精簡(jiǎn)教學(xué)內(nèi)容的同時(shí)，備課時(shí)必須要做好知識(shí)“回爐”的準(zhǔn)備，有些復(fù)雜的數(shù)理基礎(chǔ)知識(shí)要安排學(xué)生課下復(fù)習(xí)，講課時(shí)可以以隨時(shí)提問(wèn)的方式引導(dǎo)學(xué)生思考。對(duì)于系統(tǒng)分析這一難點(diǎn)部分可以按教材章節(jié)體系細(xì)化為運(yùn)動(dòng)方程求解、能控性與能觀性、穩(wěn)定性三個(gè)面講授。這一部分的講述最好按照由特殊到一般的原則進(jìn)行，例如在講解運(yùn)動(dòng)方程的求解問(wèn)題時(shí)，首先重點(diǎn)講解連續(xù)時(shí)間線性定常齊次方程的求解，其核心放在矩陣指數(shù)函數(shù)計(jì)算這一問(wèn)題上，齊次方程的求解方法掌握后，再逐步過(guò)渡到非齊次方程的求解；在講解能控性與能觀性判別問(wèn)題時(shí)，也是先講連續(xù)時(shí)間定常系統(tǒng)的判據(jù)，再過(guò)渡到離散時(shí)間系統(tǒng)的判據(jù)；穩(wěn)定性問(wèn)題先講連續(xù)時(shí)間線性定常自治系統(tǒng)的穩(wěn)定性判據(jù)，再過(guò)渡的一般線性系統(tǒng)的Lyapunov穩(wěn)定性判據(jù)。在授課內(nèi)容的詳略安排上，要將主要精力放到連續(xù)/離散時(shí)間線性定常系統(tǒng)的分析問(wèn)題上，而對(duì)時(shí)變系統(tǒng)和非線性系統(tǒng)的分析方法則可以略講。只有這樣將理論性強(qiáng)的內(nèi)容劃整為零、各個(gè)擊破，同時(shí)針對(duì)各部分內(nèi)容抓大放小、突出重點(diǎn)，才能使學(xué)生更深刻、透徹地理解課本主體內(nèi)容。從哲學(xué)的觀點(diǎn)而言，系統(tǒng)分析屬于系統(tǒng)認(rèn)識(shí)的范疇，而系統(tǒng)綜合則為改造系統(tǒng)的范疇。在講授系統(tǒng)綜合問(wèn)題時(shí)一定要向?qū)W生強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)分析與系統(tǒng)綜合兩者之間的“前呼后應(yīng)”對(duì)照關(guān)系。對(duì)于系統(tǒng)綜合問(wèn)題的講授重點(diǎn)應(yīng)放在極配置、觀測(cè)器設(shè)計(jì)以及線性二次型最優(yōu)控制幾個(gè)經(jīng)典問(wèn)題上，而對(duì)于系統(tǒng)解耦、漸近跟蹤的問(wèn)題則可略講。總之，在優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容的同時(shí)，教師必須抓住課程的重點(diǎn)，使學(xué)生掌握必要的基礎(chǔ)知識(shí)和重點(diǎn)內(nèi)容，學(xué)時(shí)的壓縮不能以削弱教學(xué)內(nèi)容為代價(jià)，而應(yīng)該突出重點(diǎn)難點(diǎn)問(wèn)題，使學(xué)生更為系統(tǒng)地掌握更多的基本知識(shí)和基本理論，從而為創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)打下扎實(shí)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)。

二、改進(jìn)教學(xué)方法 提高教學(xué)質(zhì)量

教學(xué)方法是任課教師為了完成教學(xué)任務(wù)，傳授與學(xué)習(xí)教學(xué)內(nèi)容所用的基本手段與途徑，這其中包括教師講授的方法和學(xué)生學(xué)習(xí)的方法。當(dāng)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)目標(biāo)確定之后，教學(xué)方法是否得當(dāng)，對(duì)教學(xué)效果起到舉足輕重的作用。由于現(xiàn)代控制理論課程的概念較為抽象、內(nèi)容極為豐富，所以對(duì)其教學(xué)方法有很高要求。改進(jìn)教學(xué)方法，進(jìn)而提高教學(xué)質(zhì)量，是本課程改革的重中之重。我系控制理論課題組的教師在該課程的教學(xué)過(guò)程中，靈活選擇流圖法，案例法、討論法等教學(xué)方法，努力提高教學(xué)質(zhì)量。

1.流圖法教學(xué)。在講授課程的緒論部分時(shí)，首先將《現(xiàn)代控制理論》課程各章之間的邏輯關(guān)系用一個(gè)框圖羅列出來(lái)，并在圖中用不同顏色的文字將各章的重點(diǎn)、難點(diǎn)以及學(xué)習(xí)的先后次序詳細(xì)地標(biāo)出來(lái)，這樣有利于學(xué)生在大腦中建立起這門(mén)程的大致框架，從而對(duì)課程的總體內(nèi)容有一個(gè)粗線條的把握，有助于學(xué)生快速入門(mén)。

2.案例法教學(xué)。這種教學(xué)方法是上世紀(jì)初美國(guó)哈佛大學(xué)工商管理學(xué)院提出的，它主要是通過(guò)對(duì)經(jīng)典案例的分析進(jìn)行教學(xué)的方法，在教學(xué)過(guò)程中通過(guò)組織學(xué)生討論一些具有典型意義的案例，并針對(duì)案例提出有效的問(wèn)題解決方法，從而使學(xué)生掌握有關(guān)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)與基本理論[2]?，F(xiàn)代控制理論具有理論性與實(shí)踐性并重的特點(diǎn)，它與工程實(shí)際問(wèn)題和社會(huì)經(jīng)濟(jì)問(wèn)題有著密切的聯(lián)系?，F(xiàn)實(shí)生活中有很多問(wèn)題都可以借助現(xiàn)代控制理論的知識(shí)來(lái)解釋?zhuān)@些問(wèn)題都可以作為教學(xué)案例。

3.討論法教學(xué)。討論法又稱為“辯論法”，是授課教師引導(dǎo)學(xué)生圍繞某一問(wèn)題在課堂上或小組里各抒已見(jiàn)、互相爭(zhēng)辯的教學(xué)方法?，F(xiàn)代控制理論課程有很多抽象的概念，這些概念大多是以純數(shù)學(xué)的方式引入的，很多時(shí)候老師需要引導(dǎo)學(xué)生去“咬文嚼字”，并提出一些非常相近概念，讓學(xué)生參與討論并分析這些概念的異同。

三、完善考核方式 調(diào)整評(píng)價(jià)體系

對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)成績(jī)的評(píng)價(jià)，不僅可以作為檢查學(xué)生是否掌握課程內(nèi)容的手段，也可以作為任課老師教學(xué)效果的一種反饋機(jī)制。教師應(yīng)該把課程考核當(dāng)成調(diào)動(dòng)教與學(xué)雙方積極性的有效手段，而不能把它作為對(duì)學(xué)生施壓的途徑[3]。采用合理的課程考核方法，不但有助于調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，而且也有利于老師即時(shí)改良教學(xué)方法，提高教學(xué)質(zhì)量?，F(xiàn)代控制理論是理論性較強(qiáng)的課程，因此書(shū)面命題應(yīng)重點(diǎn)考查學(xué)生對(duì)基本概念的理解和基本理論的應(yīng)用上。同時(shí)該課程的許多知識(shí)點(diǎn)又頗具應(yīng)用性，所以僅用試卷的方式考核難以全面準(zhǔn)確地反映學(xué)生分析與解決問(wèn)題的能力。因此，更為恰當(dāng)?shù)目己朔绞綉?yīng)該是將期末的書(shū)面考試與平時(shí)課堂表現(xiàn)、實(shí)驗(yàn)成績(jī)以及創(chuàng)新性設(shè)計(jì)成績(jī)相結(jié)合。為此，我系將最終總評(píng)成績(jī)改革為“平時(shí)成績(jī)+實(shí)驗(yàn)成績(jī)+期末成績(jī)+創(chuàng)新性設(shè)計(jì)考核”的模塊化分級(jí)積分。該課程的考核總評(píng)成績(jī)最高為100分，其中：（1）平時(shí)成績(jī)30分（出勤與課堂表現(xiàn)10分，課后作業(yè)20分）；（2）實(shí)驗(yàn)成績(jī)20分（利用Matlab編程完成實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)10分，實(shí)驗(yàn)報(bào)告10分）；（3）期末試卷考試成績(jī)50分；（4）在總評(píng)成績(jī)不超過(guò)100分的情況下，利用現(xiàn)代控制理論進(jìn)行創(chuàng)新性設(shè)計(jì)并撰寫(xiě)書(shū)面報(bào)告者可加創(chuàng)新成績(jī)10分。

在過(guò)去的幾年中，針對(duì)現(xiàn)代控制理論教學(xué)改革中教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化、教學(xué)方法的改進(jìn)以及考核方式的完善等方面，我系控制理論課題組的教師進(jìn)行了一系列的努力與探索。從教學(xué)效果來(lái)看，這些方面的改革激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，增強(qiáng)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的動(dòng)力，培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)踐能力與創(chuàng)新能力，教學(xué)質(zhì)量得到了很大提升。但是在教學(xué)改革實(shí)踐過(guò)程中，也遇到了很多新問(wèn)題，這就要求我們?nèi)握n教師要不斷研究教學(xué)方法、探索教學(xué)規(guī)律，為持續(xù)提高教學(xué)質(zhì)量貢獻(xiàn)力量。

參考文獻(xiàn)：

[1]滕青芳.《現(xiàn)代控制理論》課程教學(xué)改革的探索與實(shí)踐[J].蘭州交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2014，33（5）：156-159.

篇5

現(xiàn)代控制理論近年來(lái)發(fā)展迅速，使得我們對(duì)各類(lèi)控制對(duì)象有了更好的理解，能夠很好地刻畫(huà)實(shí)際對(duì)象中事件驅(qū)動(dòng)的動(dòng)態(tài)過(guò)程，提出了離散事件系統(tǒng)，它的動(dòng)態(tài)行為是由一系列隨機(jī)出現(xiàn)的事件驅(qū)動(dòng)的，而且控制理論界已經(jīng)給出了很多建模方法和建模工具，如Gracefet圖、自動(dòng)機(jī)和Petri網(wǎng)[2,3]。而現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)仿真內(nèi)容主要是面向連續(xù)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，雖然也涉及離散事件系統(tǒng)，但是對(duì)離散事件系統(tǒng)建模和仿真方法少有涉獵。離散事件系統(tǒng)的模型大部分來(lái)自計(jì)算機(jī)科學(xué)研究領(lǐng)域，現(xiàn)代控制理論和控制工程都離不開(kāi)計(jì)算機(jī)，對(duì)此類(lèi)建模工具的了解可以拓寬自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)，提升他們思考和解決計(jì)算機(jī)控制工程問(wèn)題的能力。為此，在計(jì)算機(jī)仿真課程內(nèi)容中，我們?cè)黾恿俗詣?dòng)機(jī)和Petri網(wǎng)的基本概念?？紤]到學(xué)生缺乏離散數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)，我們擬根據(jù)實(shí)際對(duì)象建模需要，結(jié)合Matlab中的stateflow工具箱，介紹離散事件系統(tǒng)的建模和仿真方法。具體內(nèi)容包括：

(1)離散事件系統(tǒng)概念；

(2)自動(dòng)機(jī)模型；

(3)Petri網(wǎng)模型；

(4)離散事件系統(tǒng)的自動(dòng)機(jī)模型的建模方法；

(5)離散事件系統(tǒng)Petri網(wǎng)模型的建模方法；

(6)自動(dòng)機(jī)的仿真模型的設(shè)計(jì)方法；

(7)Petri網(wǎng)的仿真模型的設(shè)計(jì)方法。

另外，現(xiàn)實(shí)工程領(lǐng)域大多數(shù)系統(tǒng)是混雜系統(tǒng)[4]，既有連續(xù)變化的特征，又有事件驅(qū)動(dòng)的特征，而且連續(xù)變量子系統(tǒng)與事件系統(tǒng)之間相互作用相互影響。從20世紀(jì)60年代，學(xué)界就開(kāi)始了混雜系統(tǒng)的研究，目前已經(jīng)取得了豐富的成果，涉及混雜系統(tǒng)的建模、分析、控制、調(diào)度和優(yōu)化等問(wèn)題。其中，建模和分析方法對(duì)自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)知識(shí)體系的構(gòu)建非常重要，事件驅(qū)動(dòng)的思想能夠讓學(xué)生將控制理論與實(shí)際過(guò)程更好地建立聯(lián)系，因此在計(jì)算機(jī)仿真課程中，我們?cè)黾恿藢?duì)混合自動(dòng)機(jī)和混合Petri網(wǎng)的介紹，并結(jié)合實(shí)例闡述如何給出混雜系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型以及仿真模型和仿真程序的設(shè)計(jì)方法。具體內(nèi)容包括：

(1)混雜系統(tǒng)概念；

(2)混合自動(dòng)機(jī)；

(3)混合Petri網(wǎng)；

(4)混雜系統(tǒng)的混合自動(dòng)機(jī)建模方法；

(5)混雜系統(tǒng)的混合Petri網(wǎng)建模方法；

(6)混合自動(dòng)機(jī)的仿真模型的設(shè)計(jì)方法；

(7)混合Petri網(wǎng)的仿真模型的設(shè)計(jì)方法。

二、計(jì)算機(jī)仿真實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容改革

計(jì)算機(jī)仿真是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，利用代碼將實(shí)際對(duì)象虛擬到計(jì)算機(jī)中，這就要求自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的學(xué)生不僅要掌握知識(shí)概念，還要能夠編寫(xiě)代碼用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)抽象的概念。如果實(shí)驗(yàn)課內(nèi)容設(shè)計(jì)合理，可以很好地鍛煉學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力。鑒于自動(dòng)控制原理大量?jī)?nèi)容屬于動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的分析方法，而仿真是分析系統(tǒng)不可或缺的手段，仿真實(shí)踐課程可以鞏固控制原理的抽象的知識(shí)。如何設(shè)計(jì)仿真課程的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目對(duì)自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的計(jì)算機(jī)仿真課程非常重要，圍繞自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)課程體系，我們擬設(shè)定如下實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目：

(1)二階電路的C程序仿真實(shí)驗(yàn)；

(2)單容水箱的C程序仿真實(shí)驗(yàn)；

(3)電機(jī)拖動(dòng)控制系統(tǒng)的C程序仿真實(shí)驗(yàn)；

(4)一階倒立擺的C程序仿真實(shí)驗(yàn)；

(5)立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)的自動(dòng)機(jī)模型仿真實(shí)驗(yàn)；

(6)立體倉(cāng)庫(kù)系統(tǒng)的Petri網(wǎng)模型仿真實(shí)驗(yàn)；

(7)Bang-bang控制液位系統(tǒng)的混雜自動(dòng)機(jī)、Petri網(wǎng)模型的仿真實(shí)驗(yàn)；

(8)反應(yīng)釜復(fù)雜控制系統(tǒng)的Matlab仿真。

三、結(jié)束語(yǔ)

篇6

關(guān)鍵詞：數(shù)學(xué) 金融數(shù)學(xué) 資產(chǎn)定價(jià)

引言

隨著現(xiàn)代金融理論的逐步發(fā)展和完善，現(xiàn)代金融理論變得更加的復(fù)雜。而其中數(shù)學(xué)方法在其中的應(yīng)用尤為重要，尤其是在金融數(shù)學(xué)形成之后，數(shù)學(xué)在進(jìn)入體系中的應(yīng)用變得更加重要。因此，分析數(shù)學(xué)在金融領(lǐng)域當(dāng)中的具體應(yīng)用具有現(xiàn)實(shí)的意義。

一、金融數(shù)學(xué)的基本定義

從金融數(shù)學(xué)的廣義定義來(lái)講，金融數(shù)學(xué)是指將數(shù)學(xué)理論與方法應(yīng)用到金融經(jīng)濟(jì)運(yùn)行當(dāng)中的一門(mén)新學(xué)科。從狹義的定義來(lái)講，金融領(lǐng)域中的數(shù)學(xué)問(wèn)題主要是對(duì)不確定條件下多組合證券選擇以及組合投資資產(chǎn)定價(jià)理論的分析，其中的套利、最優(yōu)以及均衡是整個(gè)理論當(dāng)中最為重要的三個(gè)基本概念。

將數(shù)學(xué)應(yīng)用到金融領(lǐng)域當(dāng)中就是以一些金融或者是經(jīng)濟(jì)中的相關(guān)假設(shè)出發(fā)，采用抽象的數(shù)學(xué)方法來(lái)構(gòu)建如何金融機(jī)理的相關(guān)數(shù)學(xué)模型。金融數(shù)學(xué)的主要包括數(shù)學(xué)基本概念與方法、相關(guān)的自然科學(xué)方法等在進(jìn)入理論當(dāng)中的多種形式的應(yīng)用。通過(guò)數(shù)學(xué)的應(yīng)用來(lái)表達(dá)、推理以及證明相關(guān)的金融學(xué)基本原理。從金融數(shù)學(xué)的本質(zhì)來(lái)看，金融數(shù)學(xué)屬于金融學(xué)的一個(gè)重要分支。所以，金融數(shù)學(xué)是完全建立在金融理論的背景和基礎(chǔ)之上的，通過(guò)金融正規(guī)學(xué)術(shù)訓(xùn)練的從事金融數(shù)學(xué)的人將會(huì)在這個(gè)背景下更加具有優(yōu)勢(shì)。金融學(xué)是以經(jīng)濟(jì)學(xué)的應(yīng)用分支學(xué)科身份發(fā)展起來(lái)的，雖然它以自身充足的特征而從經(jīng)濟(jì)學(xué)中獨(dú)立了出來(lái)，但是它依然需要以經(jīng)濟(jì)原理以及相關(guān)的經(jīng)濟(jì)技術(shù)作為基礎(chǔ)背景。同時(shí)，金融數(shù)學(xué)還需要財(cái)務(wù)知識(shí)、稅收理論以及會(huì)計(jì)原理等作為知識(shí)背景。

二、隨機(jī)最優(yōu)控制理論

在當(dāng)前金融理論的數(shù)學(xué)應(yīng)用過(guò)程中，一個(gè)重要的應(yīng)用領(lǐng)域就是利用數(shù)學(xué)來(lái)解決金融問(wèn)題當(dāng)中的隨機(jī)性問(wèn)題。而采用數(shù)學(xué)理論來(lái)解決金融問(wèn)題的一個(gè)重要方法和手段就是隨機(jī)最優(yōu)控制理論。

隨機(jī)最優(yōu)控制是在整個(gè)控制理論發(fā)展晚期逐步的發(fā)展起來(lái)的，通過(guò)應(yīng)用貝爾曼最優(yōu)化原理，在結(jié)合測(cè)度理論以及泛函分析的方法來(lái)對(duì)隨機(jī)性問(wèn)題進(jìn)行分析。這種方法形成于上世紀(jì)的60 年代末，并在70年代初變得逐步的成熟。從應(yīng)用隨機(jī)最優(yōu)控制理論方法而言，金融學(xué)家在這方面的反應(yīng)是十分迅速的。在70年代初，金融學(xué)研究領(lǐng)域當(dāng)中就出現(xiàn)了幾篇相關(guān)的經(jīng)濟(jì)學(xué)論文，其中就包括默頓（Merton）利用連續(xù)時(shí)間的方法論述消費(fèi)與資產(chǎn)組合中存在的問(wèn)題，使得兩者之間的組合分析更加符合實(shí)際情況；而布羅克 (Brock) 和米爾曼（Mirman）則在隨機(jī)變化的情況下，使用離散時(shí)間的方法對(duì)經(jīng)濟(jì)最優(yōu)增長(zhǎng)的問(wèn)題進(jìn)行了論述。隨后，隨機(jī)最優(yōu)控制方法在大部分的金融領(lǐng)域當(dāng)中都得到了應(yīng)用。我國(guó)的彭實(shí)戈等中青年學(xué)者在這方面也做出了大量的卓越貢獻(xiàn)。

三、微分對(duì)策方法在期權(quán)定價(jià)與投資決策中的應(yīng)用

在現(xiàn)代金融理論當(dāng)中，數(shù)學(xué)在金融領(lǐng)域中的另外一個(gè)重要應(yīng)用就是利用微分對(duì)策方法在期權(quán)定價(jià)以及投資決策中進(jìn)行了分析，而且這方面的應(yīng)用取得了較為明顯的成果。由于在金融市場(chǎng)的整體規(guī)律與穩(wěn)態(tài)假設(shè)不相符合，出現(xiàn)異常的波動(dòng)過(guò)程中，就會(huì)導(dǎo)致證券的價(jià)格出現(xiàn)異常變化，往往這種變化不服從集合布朗運(yùn)動(dòng)。這時(shí)，我們就需要使用隨機(jī)動(dòng)態(tài)模型來(lái)對(duì)證券投資的整體決策問(wèn)題進(jìn)行研究和分析。這種方法不管是從理論上還是從實(shí)際中都存在著較大的偏差。而利用微分對(duì)策方法來(lái)對(duì)金融領(lǐng)域當(dāng)中的非幾何布朗分布規(guī)律的金融問(wèn)題有重要的所用，不但可以有效的放松這個(gè)方面的假設(shè)，還可以將不確定的擾動(dòng)假象成為敵對(duì)的方面。針對(duì)整個(gè)不確定問(wèn)題進(jìn)行的優(yōu)化分析將可以得到穩(wěn)定性(魯棒性)最強(qiáng)的投資組合策略。

同時(shí)，在利用微分對(duì)策方法對(duì)進(jìn)入領(lǐng)域中的問(wèn)題進(jìn)行分析的過(guò)程中，只需要進(jìn)行一次貝爾曼方程的求解，而該方程屬于一階偏微分方程，相對(duì)隨機(jī)求解問(wèn)題中的二階偏微分方程而言要簡(jiǎn)單得多。所以，應(yīng)用微分對(duì)策方法來(lái)研究金融領(lǐng)域當(dāng)中的問(wèn)題將具有廣闊的前景，尤其是對(duì)于那些隨機(jī)對(duì)策、重復(fù)問(wèn)題、組合問(wèn)題等金融證券投資問(wèn)題當(dāng)中的研究具有尤為重要的意義。

四、資本資產(chǎn)定價(jià)模型(CAPM)

這里所提到的資本資產(chǎn)定價(jià)模型就是建立在以夏普、林特納以及莫辛獨(dú)立提出的模型基礎(chǔ)之上的。這個(gè)模型具有一系列的相關(guān)理想假設(shè)，可以將其數(shù)學(xué)模型描述成為：

或

其中，——零風(fēng)險(xiǎn)利率；

——證券市場(chǎng)所有證券的評(píng)價(jià)預(yù)期收益率；

——證券市場(chǎng)所有證券的評(píng)價(jià)預(yù)期方差；

——證券I 的預(yù)期收益率；

——證券I 的平均收益率；

——預(yù)期收益率與平均收益之間的協(xié)方差。

通過(guò)利用CAPM模型，建立起了風(fēng)險(xiǎn)與證券收益之間的關(guān)系，將風(fēng)險(xiǎn)報(bào)酬之間的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行了完整的表述，也就是說(shuō)風(fēng)險(xiǎn)報(bào)酬屬于一個(gè)影響著證券所有收益的相關(guān)影響因子的風(fēng)險(xiǎn)組合。而所有的相關(guān)因素是表示的是證券市場(chǎng)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的承擔(dān)者所提供的報(bào)酬，它們只與各個(gè)相關(guān)因素直接相關(guān)，而與單個(gè)證券種類(lèi)沒(méi)有明顯的關(guān)系。利用這個(gè)證券模型建立起了各個(gè)證券收益與整個(gè)資產(chǎn)組合收益之間存在的量化關(guān)系，其中的 值反映的就是這種相關(guān)程度的大小。而各個(gè)不同程度的 值就可以反映出證券市場(chǎng)當(dāng)中所有證券的收益結(jié)構(gòu)。在金融領(lǐng)域當(dāng)中，還可以利用CAPM來(lái)對(duì)證券金融市場(chǎng)中的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行歸類(lèi)，分為系統(tǒng)與非系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)兩種?？偟膩?lái)講，通過(guò)數(shù)學(xué)來(lái)建立模型，可以為資本資產(chǎn)定價(jià)模型以及收益的預(yù)期提供一個(gè)更加近似的預(yù)測(cè)。

五、結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)金融數(shù)學(xué)的基本定義以及功用進(jìn)行了論述，從隨機(jī)優(yōu)化理論、微分對(duì)策在期權(quán)定價(jià)與投資決策中的應(yīng)用以及資本資產(chǎn)定價(jià)模型的構(gòu)建三個(gè)方面探討了數(shù)學(xué)在金融領(lǐng)域中的應(yīng)用。體現(xiàn)出了數(shù)學(xué)對(duì)現(xiàn)代金融分析的重要作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]陶袁，張志軍.現(xiàn)代金融理論中金融數(shù)學(xué)的應(yīng)用. 集團(tuán)經(jīng)濟(jì)研究, 2007(34):252

篇7

論文關(guān)鍵詞：自考機(jī)械過(guò)程控制基礎(chǔ)，教學(xué)

 

《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》課程，是全國(guó)高等教育自學(xué)考試機(jī)電一體化工程專(zhuān)業(yè)（獨(dú)立本科）必考的一門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課。并且是一門(mén)重要專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課。工程控制論實(shí)質(zhì)上是研究工程技術(shù)中廣義系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題[1]。機(jī)械工程控制基礎(chǔ)課程的主要內(nèi)容就是根據(jù)控制論的理論基礎(chǔ)，研究機(jī)械工程技術(shù)中廣義系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題。

本課程的主要目的在于培養(yǎng)學(xué)生以動(dòng)態(tài)、整體、聯(lián)系的觀點(diǎn)研究分析一個(gè)機(jī)械工程系統(tǒng)，運(yùn)用控制論中的基本概念和方法，解決機(jī)械工程領(lǐng)域中有關(guān)自動(dòng)控制及系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方面的問(wèn)題。其特點(diǎn)是從信息的傳遞、轉(zhuǎn)換和反饋角度來(lái)分析系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)行為；為采用控制的觀點(diǎn)和思想方法解決生產(chǎn)過(guò)程中存在的問(wèn)題以及為了使系統(tǒng)按預(yù)定的規(guī)律運(yùn)動(dòng)，達(dá)到預(yù)定的技術(shù)指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)最佳控制打下基礎(chǔ)；并且也可以為后續(xù)的機(jī)械類(lèi)相關(guān)課程的學(xué)習(xí)打下一定的理論基礎(chǔ)[2]。

機(jī)械工程控制基礎(chǔ)研究的問(wèn)題帶有普遍性，對(duì)工程實(shí)踐具有重要的指導(dǎo)意義，該課程的開(kāi)設(shè)對(duì)培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用控制原理的基本方法教育教學(xué)論文，提高分析和解決各種工程問(wèn)題的能力奠定扎實(shí)的理論基礎(chǔ)。為后續(xù)專(zhuān)業(yè)課學(xué)習(xí)和今后從事控制工程實(shí)踐奠定基礎(chǔ)。

本課程要求考生掌握經(jīng)典控制理論的基本概念，基本原理和基本方法。在牢固掌握控制理論基本概念和典型自動(dòng)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，具備對(duì)簡(jiǎn)單機(jī)電系統(tǒng)進(jìn)行分析的能力，深刻理解并熟練掌握典型系統(tǒng)（特別是一階系統(tǒng)）的時(shí)域和頻域特性；能判別系統(tǒng)的穩(wěn)定性；了解系統(tǒng)辨識(shí)的基本原理及相應(yīng)的方法怎么寫(xiě)論文。

但是，由于該課程比較抽象，學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情不高，學(xué)習(xí)效果也不理想，甚至產(chǎn)生厭學(xué)的情緒。本文針對(duì)自考生的這種現(xiàn)象，提出了與普通本科教學(xué)不同的教學(xué)方法和教學(xué)手段。針對(duì)非自學(xué)型自考學(xué)生，從教師的講解思路和方法出發(fā)，結(jié)合本課程的特點(diǎn)，淺談筆者的教學(xué)體會(huì)，以供同行商榷。

1、了解學(xué)生學(xué)習(xí)現(xiàn)狀

自考學(xué)生普遍是，在高中時(shí)期學(xué)習(xí)相對(duì)較差，但是，又具有想學(xué)會(huì)心態(tài)。因此，這是最大的一個(gè)矛盾，本身的基礎(chǔ)薄弱，又想學(xué)會(huì)教育教學(xué)論文，通過(guò)考試。這就需要教師的辛勤付出去幫助學(xué)生解決這一矛盾。

本門(mén)課程要求以物理，電工學(xué)，高等數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)，這些前期課程，學(xué)生本身可能就沒(méi)有學(xué)精通，所以，學(xué)習(xí)氣機(jī)械工程控制基礎(chǔ)就會(huì)更難。作為授課教師，一定要充分了解學(xué)生學(xué)不會(huì)，是什么原因造成的。當(dāng)了解的現(xiàn)狀后，就應(yīng)該吧學(xué)生不會(huì)的內(nèi)容再給補(bǔ)充上。當(dāng)然這里也存在一個(gè)課時(shí)的問(wèn)題，不可能把前期的課程全部都再教一遍，能做到的只是，當(dāng)本門(mén)課程用到哪部分內(nèi)容后，就把那一部分內(nèi)容補(bǔ)充上，絕不可能通篇全講。

例如：在第二章講授拉普拉斯變換時(shí)，就必須把高等數(shù)學(xué)中積分和求導(dǎo)的基本公式補(bǔ)充上，不然學(xué)生就會(huì)因?yàn)榉e分求導(dǎo)不會(huì)，而導(dǎo)致拉普拉斯變換學(xué)不會(huì)。

例如：在講第三章系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型時(shí)，就必須把物理的受力分析教育教學(xué)論文，牛頓定律等補(bǔ)充上。這樣學(xué)生才可以分析一個(gè)機(jī)械系統(tǒng)的受力，才可以建立微分方程。在這一章的內(nèi)容中還要補(bǔ)充上基爾霍夫電壓定律，電流定律，不然學(xué)生就很難建立電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的微分方程。

在補(bǔ)充上述的內(nèi)容時(shí)，主要是要注重對(duì)這些基礎(chǔ)理論如何應(yīng)用?？梢酝ㄟ^(guò)多講例題，講簡(jiǎn)單的例題，來(lái)使得學(xué)生能會(huì)用這些基礎(chǔ)理論。

2、樹(shù)立學(xué)生學(xué)習(xí)信心

改變學(xué)生對(duì)機(jī)械工程控制基礎(chǔ)的厭學(xué)心理，解除對(duì)這門(mén)課產(chǎn)生恐懼的精神壓力，營(yíng)造出一種比較輕松愉快的心理環(huán)境；還應(yīng)該排除心理障礙，盡快的熟悉本門(mén)課程中處理問(wèn)題的方法，轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)觀念。

學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)，剛剛開(kāi)始學(xué)，就會(huì)覺(jué)得不會(huì)，因?yàn)?，開(kāi)始部分就是拉普拉斯變換。但是，這一章必須要讓學(xué)生學(xué)會(huì)！這是磨刀不費(fèi)砍材功。這里當(dāng)然要用到較多的高數(shù)知識(shí)，用什么就補(bǔ)什么，這里即使用的課時(shí)較多，也必須學(xué)會(huì)怎么寫(xiě)論文。一方面這是整個(gè)課程的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)教育教學(xué)論文，另一方面如果開(kāi)始學(xué)生就沒(méi)學(xué)會(huì)，那么就會(huì)導(dǎo)致學(xué)生放棄這門(mén)課?？梢酝ㄟ^(guò)一些簡(jiǎn)單的練習(xí)，讓學(xué)生感覺(jué)自己會(huì)做題，在心理上，學(xué)生就會(huì)慢慢的建立起信心來(lái)。在這樣的一個(gè)基礎(chǔ)上，學(xué)生才可以不恐懼，也就不放棄了。教師講課的過(guò)程中常常通過(guò)一些暗示給學(xué)生，這門(mén)課簡(jiǎn)單，易學(xué)會(huì)，易通過(guò)。這對(duì)于學(xué)生樹(shù)立學(xué)會(huì)的信心和通過(guò)的信心，是很有幫助的。

每年都會(huì)有一部分考生在聽(tīng)課過(guò)程中或聽(tīng)完全課程后，進(jìn)入復(fù)習(xí)階段時(shí)感到心中沒(méi)底，加之時(shí)間緊，就放棄了，很可惜。所以，進(jìn)入復(fù)習(xí)階段，教師更應(yīng)多給學(xué)生鼓鼓勁，讓學(xué)生樹(shù)立“我能行” 的信心。樹(shù)立考試成功的信心，不打 “退堂鼓”。

3、提高學(xué)生應(yīng)試能力

一般這個(gè)階段要放在全課程學(xué)完之后教育教學(xué)論文，提高學(xué)生應(yīng)試能力是至關(guān)重要的，也是提分最快的方法。

首先，要掌握考試重點(diǎn)，不能通篇用勁。在全面閱讀教材的基礎(chǔ)上，掌握重點(diǎn)章節(jié)內(nèi)容，著重掌握系統(tǒng)傳遞函數(shù)、方塊圖、誤差分析、時(shí)域分析、頻域分析、穩(wěn)定性判別。從知識(shí)點(diǎn)分布來(lái)看，本課程試題覆蓋了教材七章的全部?jī)?nèi)容。單選題覆蓋面最廣，基本上每章都能涉及。填空題覆蓋面廣，覆蓋了教材的七章內(nèi)容，主要是考查學(xué)生掌握基本概念的能力，也有少部分是計(jì)算的。簡(jiǎn)答題考查學(xué)生掌握基本概念，最近幾年的簡(jiǎn)答題多數(shù)都是概述、識(shí)記基本概念。計(jì)算題分布很廣，主要是考查學(xué)生的綜合應(yīng)用能力。從整體來(lái)看，教材七章內(nèi)容知識(shí)點(diǎn)分布不均勻，重點(diǎn)章節(jié)主要是第3章，第4章，第5章，第6章。而第1章、第2章和第7章是知識(shí)點(diǎn)考查較少的章節(jié)。

其次，全面分析歷年考題教育教學(xué)論文，了解考試中的題型規(guī)范，試題難度，學(xué)生在學(xué)習(xí)的過(guò)程中要熟練掌握各種典型的例題。熟練掌握出現(xiàn)在歷年考題中典型題型的解題思路，并多次練習(xí)，歷年考題可以反復(fù)練習(xí)多次怎么寫(xiě)論文。

例如：勞斯穩(wěn)定判據(jù)的題目，一部分題目為直接運(yùn)用勞斯判據(jù)來(lái)判斷穩(wěn)定性，還有一部分題目為，求取系統(tǒng)中某參數(shù)的穩(wěn)定范圍。但是這類(lèi)題目，只要多做練習(xí)，學(xué)生基本都可以掌握。

最后，學(xué)生在應(yīng)試中總是存在一些問(wèn)題。因此，要求學(xué)生要做到：1.排除一切思想雜念，一心一意答題。2.拿到試卷后，迅速瀏覽試卷。同時(shí)要快速瀏覽考題和相應(yīng)的分值，按難易程度確定做題的順序，首先做最熟悉的題目和內(nèi)容；主觀題中如有得心應(yīng)手題，應(yīng)先做，然后再按順序答題，遇到一時(shí)難答的題果斷跳過(guò)教育教學(xué)論文，答后面的題，以防在某道題上耽擱時(shí)間，影響后面的答題。3.答完卷后別忘記重新考慮最初沒(méi)確定答案的那些題，另外要至少全部檢查一遍看有沒(méi)有因疏忽而出錯(cuò)的地方。4.不要盲目提前交卷，在確保沒(méi)有漏題的情況下經(jīng)過(guò)兩遍檢查方可交卷。

4、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)潛能

學(xué)完本課程后，進(jìn)入復(fù)習(xí)階段，一般說(shuō)來(lái)至少要留出一個(gè)月的總復(fù)習(xí)時(shí)間。在總復(fù)習(xí)期間，教師給學(xué)生鼓勁，教給學(xué)生復(fù)習(xí)方法，把學(xué)生的學(xué)習(xí)潛能最大限度的挖掘出來(lái)。要提醒學(xué)生注意：1.制定詳細(xì)的復(fù)習(xí)計(jì)劃，按部就班地復(fù)習(xí)，提高效率。在復(fù)習(xí)時(shí)更應(yīng)注意經(jīng)常翻閱和回憶教材摘要認(rèn)真領(lǐng)會(huì)，揣摩并加以熟練掌握。

參考文獻(xiàn)

[1]楊叔子，機(jī)械工程控制基礎(chǔ)（第五版），武漢：華中科技大學(xué)出版社，2005.2。

[2]陳康寧，機(jī)械工程控制基礎(chǔ)（1999年版），西安，西安交通大學(xué)出版社，2008.218。

篇8

關(guān)鍵詞 機(jī)械控制工程基礎(chǔ) 課程改革 一般本科院校 專(zhuān)業(yè)特色

中圖分類(lèi)號(hào)：G714 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.16400/ki.kjdks.2015.08.019

Undergraduate College Mechanical Control

Engineering Curriculum Reform Practice

TANG Hongbin， WU Kangxiong

（College of Automotive and Mechanical Engineering，

Changsha University of Science & Technology， Changsha， Hu'nan 410004）

Abstract For "Mechanical Control Engineering" course characteristics， combined with "mechanical engineering and automation，" Changsha University of professional features， from the teaching content and optimization theory with practice， Practice， teaching methods， teaching ideas into other aspects of the curriculum reform practice. The results show that the practice of these reforms to stimulate student interest， and achieved good results.

Key words Mechanical Control Engineering; course reform; undergraduate college; professional features

0 引言

機(jī)械控制工程基礎(chǔ)是機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)的必修課，是一門(mén)非常重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，在機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)的人才培養(yǎng)體系中起著承上啟下的作用。①它基于經(jīng)典控制理論，結(jié)合機(jī)械工程中的實(shí)際控制應(yīng)用，介紹經(jīng)典控制理論的基本概念、控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型、頻率特性、穩(wěn)定性分析、快速性分析、準(zhǔn)確性分析及控制系統(tǒng)性能校正等。通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解機(jī)械控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，掌握自動(dòng)控制理論在機(jī)械工程中的具體應(yīng)用;學(xué)會(huì)分析機(jī)械工程系統(tǒng)的穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性、快速性等基本性能，掌握系統(tǒng)設(shè)計(jì)和校正的本方法;培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，為后續(xù)學(xué)習(xí)專(zhuān)業(yè)課以及從事相關(guān)工作打下基礎(chǔ)。②

機(jī)械控制工程基礎(chǔ)是數(shù)理基礎(chǔ)課程與專(zhuān)業(yè)課程之間的一道橋梁，課程中有大量的公式、定理、判據(jù)，涉及時(shí)間域、頻率域和復(fù)數(shù)域，課程內(nèi)容較枯燥。筆者通過(guò)多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：學(xué)生感到該課程難度較大，對(duì)所學(xué)內(nèi)容不易消化和吸收。這使得一部分學(xué)生在學(xué)習(xí)中的主動(dòng)性變差，產(chǎn)生厭學(xué)情緒，從而嚴(yán)重影響到了課程的教學(xué)質(zhì)量。這導(dǎo)致學(xué)生整個(gè)機(jī)械專(zhuān)業(yè)知識(shí)體系不完善，出現(xiàn)了中斷，從而影響了人才培養(yǎng)質(zhì)量。因此，結(jié)合機(jī)械控制工程基礎(chǔ)的課程特點(diǎn)進(jìn)行教學(xué)改革，對(duì)于提高該課程的教學(xué)質(zhì)量，是十分必要的。

本文根據(jù)機(jī)械控制工程基礎(chǔ)課程特點(diǎn)，結(jié)合我校機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)特色，從課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段及實(shí)驗(yàn)教學(xué)等方面開(kāi)展了一定的探索和研究，對(duì)于促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和學(xué)習(xí)效果有一定的參考作用。

1 我校機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)特色

長(zhǎng)沙理工大學(xué)的“機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化”專(zhuān)業(yè)是學(xué)校的骨干專(zhuān)業(yè)，其起源于原湖南交通學(xué)校1956年創(chuàng)辦的“船舶技術(shù)管理”專(zhuān)業(yè)和隨后開(kāi)設(shè)的“筑路工程機(jī)械”專(zhuān)業(yè)。1978年經(jīng)國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)，在湖南交通學(xué)校的基礎(chǔ)上創(chuàng)辦長(zhǎng)沙交通學(xué)院，歸通部直接管理。自1979年始，筑路工程機(jī)械專(zhuān)業(yè)面向全國(guó)招收四年制本科生。1987年長(zhǎng)沙交通學(xué)院開(kāi)設(shè)機(jī)械制造工藝與設(shè)備專(zhuān)業(yè)，當(dāng)年開(kāi)始面向全國(guó)招收三年制大專(zhuān)班。1996年經(jīng)教育部批準(zhǔn)，在原機(jī)械制造工藝與設(shè)備專(zhuān)科專(zhuān)業(yè)的基礎(chǔ)上創(chuàng)辦“機(jī)械電子工程”四年制本科專(zhuān)業(yè)。1998年，“筑路工程機(jī)械”和“機(jī)械電子工程”兩專(zhuān)業(yè)合并為“機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化”，設(shè)工程機(jī)械和機(jī)電一體化兩個(gè)方向。幾十年來(lái)，已培養(yǎng)了近三千名主要在機(jī)械和交通領(lǐng)域相關(guān)行業(yè)就業(yè)的畢業(yè)生，具有鮮明的機(jī)械行業(yè)和交通行業(yè)特色，形成了“立通和工程機(jī)械行業(yè)，傳承‘鋪路石’精神;夯實(shí)基礎(chǔ)知識(shí)，突出機(jī)電一體化;強(qiáng)化工程實(shí)踐與動(dòng)手能力，培養(yǎng)面向基層的高級(jí)應(yīng)用型人才”的專(zhuān)業(yè)特色。

2 改革措施

根據(jù)機(jī)械控制工程基礎(chǔ)課程特點(diǎn)，結(jié)合我?！皺C(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化”專(zhuān)業(yè)特色，從教學(xué)內(nèi)容理論聯(lián)系實(shí)際、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、實(shí)踐環(huán)節(jié)注重虛實(shí)結(jié)合、多樣化的教學(xué)手段、將CDIO教學(xué)理念引入教學(xué)等方面采取了措施進(jìn)行了課程改革。

2.1 教學(xué)內(nèi)容理論聯(lián)系實(shí)際

機(jī)械控制工程基礎(chǔ)所討論的問(wèn)題源于工程實(shí)踐，是進(jìn)行自動(dòng)控制系統(tǒng)性能分析和設(shè)計(jì)所面臨的共性問(wèn)題。隨著工業(yè)化進(jìn)程的不斷加快和科學(xué)技術(shù)水平不斷提高，控制理論的應(yīng)用面越來(lái)越寬，知識(shí)體系越來(lái)越成熟。但由于本課程偏重理論基礎(chǔ)的介紹，往往使學(xué)生在學(xué)習(xí)中對(duì)實(shí)際的控制系統(tǒng)缺乏感性知識(shí)，他們感到學(xué)習(xí)的內(nèi)容比較抽象，和他們接觸的控制系統(tǒng)差距很大，影響學(xué)習(xí)效果。因此，教師在教學(xué)過(guò)程中應(yīng)注重理論聯(lián)系實(shí)際。比如，講到機(jī)械控制系統(tǒng)的組成時(shí)，多舉一些工程機(jī)械控制系統(tǒng)和數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)的實(shí)例，很容易提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。這樣既克服了該門(mén)課程的理論性和抽象性，又增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)能動(dòng)性，開(kāi)闊了學(xué)生視野，從而很好地促進(jìn)教學(xué)效果。

2.2 優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

機(jī)械控制工程基礎(chǔ)內(nèi)容比較多而且也比較抽象，我?！皺C(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化”專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃中機(jī)械控制工程基礎(chǔ)安排為2.5學(xué)分，40學(xué)時(shí)。由于課程知識(shí)點(diǎn)較多，在規(guī)定的時(shí)間難以把所有內(nèi)容講完。所以，我們必須加強(qiáng)課程知識(shí)體系的研究，對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化。根據(jù)我校機(jī)械工程專(zhuān)業(yè)狀況，我們把課程教學(xué)內(nèi)容重放在控制理論的基本概念、控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型、系統(tǒng)穩(wěn)定性分析、系統(tǒng)快速性分析、系統(tǒng)準(zhǔn)確性分析及系統(tǒng)性能校正等幾部分，而對(duì)于要求較高的內(nèi)容，如非線性控制系統(tǒng)、離散控制系統(tǒng)系統(tǒng)及根軌跡法等只作簡(jiǎn)要闡述，感興趣的學(xué)生可以在課下和老師進(jìn)行交流。

2.3 實(shí)踐環(huán)節(jié)注重“虛”、“實(shí)”結(jié)合

機(jī)械控制工程基礎(chǔ)是一門(mén)注重實(shí)踐、實(shí)踐性很強(qiáng)的專(zhuān)業(yè)課程。實(shí)踐環(huán)節(jié)對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題并運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決問(wèn)題的能力起著非常重要的作用，有利于學(xué)生工程實(shí)踐能力的提高。很多高校機(jī)械控制工程基礎(chǔ)的實(shí)踐環(huán)節(jié)一般借助MATLAB軟件實(shí)施，通常是上機(jī)實(shí)驗(yàn)。③④然而，單純采用MATLAB軟件進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)，不夠直觀，與工程實(shí)際有些脫節(jié)，激發(fā)不起學(xué)生興趣，實(shí)驗(yàn)效果不是很理想。為此，我們對(duì)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方式進(jìn)行了改革，采取了“虛”、“實(shí)”結(jié)合的實(shí)驗(yàn)方式，一部分實(shí)驗(yàn)借助MATLAB軟件平臺(tái)上機(jī)進(jìn)行，同時(shí)還開(kāi)設(shè)了實(shí)物實(shí)驗(yàn)。學(xué)院為本課程購(gòu)買(mǎi)了自動(dòng)控制工程基礎(chǔ)試驗(yàn)臺(tái)，可以進(jìn)行控制系統(tǒng)的時(shí)域響應(yīng)分析、頻率特性測(cè)試、校正設(shè)計(jì)等實(shí)物實(shí)驗(yàn)。相對(duì)于軟件實(shí)驗(yàn)，利用真實(shí)的控制器件，更能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生主觀能動(dòng)性，學(xué)生也普遍反映更加喜歡這種實(shí)驗(yàn)形式，取得了較好效果。

2.4 多樣化的教學(xué)手段

機(jī)械控制工程基礎(chǔ)課程中的許多概念和原理等內(nèi)容，學(xué)習(xí)過(guò)程中需要大量復(fù)雜的計(jì)算、分析、作圖，這使得傳統(tǒng)的常規(guī)的課堂授課方法很難使學(xué)生充分消化吸收。要想獲得較好的教學(xué)效果，必須對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)方法進(jìn)行改革，采用多樣化教學(xué)手段。為此，我們?cè)谡n堂教學(xué)中采用“以多媒體教學(xué)為主，板書(shū)為輔”的方法，改變傳統(tǒng)“板書(shū)教學(xué)”方式。同時(shí)，針對(duì)該課程理論性強(qiáng)、計(jì)算復(fù)雜、繪圖工作量大的特點(diǎn)，將MATLAB軟件引入教學(xué)中。MATLAB軟件中有專(zhuān)門(mén)的控制系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)工具箱，比較容易繪制系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)曲線、Nyquist圖、Bode圖等，利用Simulink模塊可以方便地進(jìn)行控制系統(tǒng)的性能分析和設(shè)計(jì)，獲得了良好的教學(xué)效果。

2.5 將CDIO教學(xué)理念引入教學(xué)

CDIO是構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計(jì)（Design）、實(shí)施（Implement）、運(yùn)作（Operate）等四個(gè)英文單詞的縮寫(xiě)，⑤代表了產(chǎn)品、系統(tǒng)或過(guò)程的整個(gè)生命周期的所有環(huán)節(jié)。CDIO工程教育教學(xué)模式的核心思想是把整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程利用“工程項(xiàng)目”來(lái)組織，以學(xué)生在項(xiàng)目實(shí)施不同階段的知識(shí)需求為驅(qū)動(dòng)來(lái)安排教學(xué)內(nèi)容和方法。由于機(jī)械控制工程基礎(chǔ)這門(mén)課程系統(tǒng)性強(qiáng)，適合借助工程案例借助CDIO模式進(jìn)行教學(xué)。作者針對(duì)機(jī)械控制工程基礎(chǔ)課程特點(diǎn)提出的CDIO教學(xué)模式包括四個(gè)過(guò)程：構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)施和考核。老師針對(duì)所講授的知識(shí)點(diǎn)結(jié)合具體的工程實(shí)例，提出了幾個(gè)適合機(jī)械控制工程基礎(chǔ)的“工程項(xiàng)目”，并力爭(zhēng)把本門(mén)課程的主要知識(shí)點(diǎn)融入到“工程項(xiàng)目”中。在實(shí)施過(guò)程中，把學(xué)生分成若干小組，給每個(gè)小組分配不同的“工程項(xiàng)目”，針對(duì)所要學(xué)習(xí)的知識(shí)點(diǎn)，查閱資料，進(jìn)行分組討論，加深對(duì)知識(shí)的理解，并提出解決“工程項(xiàng)目”的具體方案。然后，合理綜合課程內(nèi)容，通過(guò)綜合性實(shí)驗(yàn)或模擬仿真加以驗(yàn)證。最后，改革傳統(tǒng)考核方式，加大學(xué)生在“工程項(xiàng)目”實(shí)施過(guò)程中和實(shí)踐部分的考核分值，根據(jù)學(xué)生的考試成績(jī)、“工程項(xiàng)目”實(shí)施中的表現(xiàn)、實(shí)踐動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力等來(lái)綜合評(píng)分。

3 結(jié)語(yǔ)

高等教育的核心是提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，工程教育的目標(biāo)是為社會(huì)輸送合格的工程師，這些目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)是要落實(shí)在具體的教學(xué)過(guò)程中。隨著自動(dòng)控制技術(shù)的不斷進(jìn)步，當(dāng)前高等工程教育對(duì)人才培養(yǎng)有了更高的要求，機(jī)械控制工程基礎(chǔ)及其他相關(guān)課程的教學(xué)改革也應(yīng)與時(shí)俱進(jìn)，這就要求任課教師要樹(shù)立“提高人才培養(yǎng)質(zhì)量”的教學(xué)理念，不斷改善教學(xué)方法，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，精心組織教學(xué)過(guò)程，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，使學(xué)生能夠更好地學(xué)習(xí)和掌握相關(guān)專(zhuān)業(yè)知識(shí)，為自身全面發(fā)展創(chuàng)造良好的條件。筆者從教學(xué)內(nèi)容理論聯(lián)系實(shí)際、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、實(shí)踐環(huán)節(jié)注重虛實(shí)結(jié)合、多樣化的教學(xué)手段、將CDIO教學(xué)理念引入教學(xué)等方面采取了措施進(jìn)行了機(jī)械控制工程基礎(chǔ)的課程改革，取得了良好的效果。

基金項(xiàng)目：長(zhǎng)沙理工大學(xué)2014年教學(xué)改革研究項(xiàng)目（JG1439）

注釋

① 鄭明軍，劉希太，王海花.《機(jī)械控制工程基礎(chǔ)》課程教學(xué)改革研究與實(shí)踐[J].中國(guó)科技信息，2009（6）：257-258.

② 王芳.“機(jī)械控制工程基礎(chǔ)”課程教學(xué)改革探討[J].西安航空技術(shù)高等專(zhuān)科學(xué)校學(xué)報(bào)，2008（26）：76-77.

③ 鄭明軍，劉希太，王海花.MATLAB在《機(jī)械控制工程基礎(chǔ)》教學(xué)中的應(yīng)用探討[J].太原理工大學(xué)學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版），2001（19）：39-41.

篇9

關(guān)鍵詞：自動(dòng)控制理論；課程體系；教學(xué)改革；網(wǎng)絡(luò)教學(xué)

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）24-0154-03

一、引言

自動(dòng)控制理論是研究自動(dòng)控制一般規(guī)律的技術(shù)科學(xué)，是自動(dòng)控制技術(shù)的理論基礎(chǔ)。由于自動(dòng)控制理論內(nèi)容涉及面廣，包括電路、大學(xué)物理、高等數(shù)學(xué)、積分變換、線性代數(shù)、機(jī)械、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)等交叉學(xué)科的很多知識(shí)，理論性和抽象性強(qiáng)，具有內(nèi)容豐富、信息量大和發(fā)展更新速度快等特點(diǎn)[1，2]，因此難教難學(xué)，在學(xué)生中流傳著自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的“天書(shū)”這一雅號(hào)。所以，為了使學(xué)生更好地學(xué)習(xí)這門(mén)課程，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下良好基礎(chǔ)，本文將從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)手段等方面進(jìn)行改革探索。

二、自動(dòng)控制理論的課程設(shè)置

1.課程地位與目的。隨著現(xiàn)代化技術(shù)的不斷發(fā)展，自動(dòng)化越發(fā)深入各行各業(yè)以及人們的生活，自動(dòng)化知識(shí)也越來(lái)越成為人們需要了解的必不可少的內(nèi)容。因此自動(dòng)控制理論成為工科院校自動(dòng)化、電力、電自、機(jī)械、熱能、核電、風(fēng)電、建環(huán)等諸多本科專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程，同時(shí)也是自動(dòng)化類(lèi)專(zhuān)業(yè)的碩士研究生入學(xué)考試的必考課程[2]。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使每個(gè)學(xué)生能多角度、分層次地充分了解和認(rèn)識(shí)自動(dòng)控制理論以及相關(guān)課程發(fā)展的狀況及專(zhuān)業(yè)知識(shí)特點(diǎn)，并把握局部或整體的理論，使學(xué)生所學(xué)知識(shí)同實(shí)際工業(yè)過(guò)程的應(yīng)用相聯(lián)系，為學(xué)生實(shí)踐打下扎實(shí)的基礎(chǔ)，也為學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)“過(guò)程控制”、“運(yùn)動(dòng)控制”、“計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)”等后續(xù)專(zhuān)業(yè)課程打下良好的基礎(chǔ)。

2.課程教學(xué)的原則。在教學(xué)過(guò)程中，以學(xué)生為本是教學(xué)的基本原則，要時(shí)刻圍繞以學(xué)生為中心展開(kāi)教學(xué)[3]。對(duì)于教師來(lái)說(shuō)，教師是知識(shí)的傳播者，教師在傳授知識(shí)的過(guò)程中，必須對(duì)所傳授的知識(shí)掌握透徹，理清課程脈絡(luò)，使所講內(nèi)容前后連貫，構(gòu)成一個(gè)統(tǒng)一的整體。對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)，學(xué)生是知識(shí)的接受者，學(xué)生的知識(shí)水平和理解能力有限，準(zhǔn)確地把握好學(xué)生的學(xué)習(xí)難點(diǎn)、理解誤區(qū)，相應(yīng)的調(diào)整授課內(nèi)容，講解時(shí)做到深入淺出，才能更好地引導(dǎo)學(xué)生掌握學(xué)習(xí)內(nèi)容。其教與學(xué)的關(guān)系可用圖1來(lái)表示[2]，形成復(fù)合控制，以求得更好的教學(xué)效果。

三、自動(dòng)控制理論的課程體系

自動(dòng)控制理論的課程體系包括結(jié)構(gòu)體系和內(nèi)容體系兩方面，結(jié)構(gòu)體系強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)的主線，是該門(mén)課程的整體脈絡(luò)，使學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中能夠縱觀全局；內(nèi)容體系強(qiáng)調(diào)不同專(zhuān)業(yè)對(duì)該課程應(yīng)掌握的內(nèi)容以及學(xué)習(xí)要求，使學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)能夠突出重點(diǎn)[4]。

1.結(jié)構(gòu)體系。結(jié)構(gòu)體系的把握要從“三縱三橫”出發(fā)[5]?！叭v”是指系統(tǒng)在三域（時(shí)域、頻域、復(fù)域）中的數(shù)學(xué)模型；“三橫”指系統(tǒng)特性（穩(wěn)定性、靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性）的分析。如圖2所示。（1）“三縱”理清三域中的數(shù)學(xué)模型之間的關(guān)系，如圖3所示。對(duì)于一個(gè)實(shí)際系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，可以根據(jù)對(duì)象的特點(diǎn)建立時(shí)域模型、復(fù)域模型和頻域模型，模型的建立是等效的，三種模型之間可以按照?qǐng)D3所示相互轉(zhuǎn)換。學(xué)會(huì)建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型是分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的前提，因此學(xué)生能夠理清三者之間的關(guān)系對(duì)于后續(xù)的學(xué)習(xí)至關(guān)重要。把握好這條主線，使學(xué)生能夠縱觀全局，樹(shù)立一個(gè)“縱向”思路。（2）三橫。結(jié)合系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，熟練掌握系統(tǒng)分析的三要素：穩(wěn)定性、靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性。系統(tǒng)性能指標(biāo)是衡量系統(tǒng)好壞的重要依據(jù)。只有能夠準(zhǔn)確分析系統(tǒng)的性能，才能知道如何更好的改進(jìn)系統(tǒng)，這樣才能使學(xué)生形成良好的“橫向”思維。

2.內(nèi)容體系。自動(dòng)控制理論包括經(jīng)典控制理論和現(xiàn)代控制理論兩部分。（1）經(jīng)典控制理論：主要內(nèi)容有自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成和結(jié)構(gòu)，自動(dòng)控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)，自動(dòng)控制系統(tǒng)的模型建立，線性系統(tǒng)的時(shí)域分析、根軌跡分析和頻率特性分析，離散系統(tǒng)的模型建立及性能分析，非線性系統(tǒng)的性能分析以及自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，等等[6]。按照先概念、再模型、然后分析方法和指標(biāo)、最后校正的步驟逐步進(jìn)行。（2）現(xiàn)代控制理論：主要內(nèi)容有系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型即狀態(tài)空間表達(dá)式的建立，控制系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)分析、能控性與能觀性分析、系統(tǒng)穩(wěn)定性的分析以及系統(tǒng)的反饋校正、極點(diǎn)配置、狀態(tài)觀測(cè)器的建立等[7]。按照先概念、再模型、然后分析方法和指標(biāo)、最后校正的步驟進(jìn)行。

四、自動(dòng)控制理論課程教學(xué)現(xiàn)狀

1.從教師來(lái)說(shuō)，教師之間“各自為政”，不利于提高教師的教學(xué)水平和工作效率。其一，在課堂教學(xué)上每位不同的授課教師都是按照自己的理解設(shè)計(jì)了不同的課件，因教學(xué)經(jīng)驗(yàn)不同，即使選用相同的教材，每個(gè)人根據(jù)所教專(zhuān)業(yè)不同靈活選用例子的水平以及利用多媒體和板書(shū)的結(jié)合程度都是不同的，互相交流、集體備課討論環(huán)節(jié)較少，導(dǎo)致不同教師即使講授同一門(mén)課程教學(xué)效果也可能相差很大。其二，目前自動(dòng)控制理論課程因涉及的專(zhuān)業(yè)面廣而課目眾多，教師任務(wù)繁重，并且每個(gè)教師按自己的教學(xué)任務(wù)設(shè)答疑時(shí)間、地點(diǎn)，因此導(dǎo)致教師之間的教學(xué)交流較少。

2.從學(xué)生來(lái)說(shuō)，不能給學(xué)生創(chuàng)造更好的自動(dòng)控制理論的課外學(xué)習(xí)環(huán)境。由于學(xué)生功課學(xué)習(xí)任務(wù)重，不可能有大量的時(shí)間搜索整理大量的自動(dòng)控制理論的課外拓展學(xué)習(xí)資料，也不可能實(shí)現(xiàn)不受時(shí)間地點(diǎn)限制的與同學(xué)、教師交流和討論，因此減少了學(xué)生的學(xué)習(xí)途徑，限制了學(xué)生對(duì)本門(mén)課學(xué)習(xí)的興趣度和學(xué)習(xí)熱情。其次，學(xué)生學(xué)習(xí)的態(tài)度也有很大變化，當(dāng)前學(xué)生學(xué)習(xí)更加注重以后是否能應(yīng)用到工作實(shí)際當(dāng)中，如果與以后工作無(wú)關(guān)，學(xué)生對(duì)該門(mén)課程就會(huì)變得消極懈怠[1]，而且學(xué)生不重視理論的學(xué)習(xí)，覺(jué)得枯燥乏味，降低了學(xué)習(xí)興趣，因此提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣是自動(dòng)控制理論課程的重要環(huán)節(jié)[8]。

五、自動(dòng)控制原理課程的改革與實(shí)踐

針對(duì)上述教學(xué)過(guò)程中存在的問(wèn)題，我們從以下方面進(jìn)行改革與實(shí)踐。

1.更新教學(xué)內(nèi)容，激發(fā)學(xué)生對(duì)自動(dòng)控制理論學(xué)習(xí)的好奇心和自主學(xué)習(xí)動(dòng)力。（1）重視理論教學(xué)同時(shí)注重理論聯(lián)系實(shí)際，在課堂講授內(nèi)容中注意基本概念與基本方法的介紹，同時(shí)積極引入案例式教學(xué)方法，通過(guò)列舉日常生產(chǎn)中的通俗易懂的實(shí)例，如馬桶水箱水位控制系統(tǒng)、冰箱、空調(diào)溫度控制系統(tǒng)等，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。（2）通過(guò)理論聯(lián)系電力大學(xué)專(zhuān)業(yè)背景、電力專(zhuān)業(yè)特色，例如自動(dòng)化、熱能等專(zhuān)業(yè)可以列舉如汽包水位控制系統(tǒng)、主蒸汽溫度控制系統(tǒng)、爐膛負(fù)壓控制系統(tǒng)等例子，對(duì)于機(jī)械專(zhuān)業(yè)可以選取阻尼器、彈簧等構(gòu)成的機(jī)械系統(tǒng)，于電氣專(zhuān)業(yè)可以選取電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)、RLC電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等，通過(guò)大量控制系統(tǒng)的實(shí)例進(jìn)行分析，提高學(xué)生分析問(wèn)題的能力，同時(shí)提高學(xué)生對(duì)后續(xù)專(zhuān)業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)的好奇心和學(xué)習(xí)興趣，做好后續(xù)課程學(xué)習(xí)的鋪墊和引導(dǎo)。（3）理論指導(dǎo)科研，科研促進(jìn)教學(xué)的發(fā)展。建設(shè)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，可以促進(jìn)教師進(jìn)行教學(xué)交流，及時(shí)更新目前的教學(xué)內(nèi)容；在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)及自動(dòng)控制理論課內(nèi)拓展上，教師可以結(jié)合自己的前沿科學(xué)研究及自動(dòng)控制理論的前沿發(fā)展、應(yīng)用進(jìn)行拓展和引導(dǎo)，比如通過(guò)自動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)神十飛天、“玉兔號(hào)”月球車(chē)成功登陸等都離不開(kāi)自動(dòng)控制技術(shù)，激發(fā)學(xué)生對(duì)本課程的學(xué)習(xí)熱情。

2.改進(jìn)課堂教學(xué)方法。變“灌輸式”課堂教學(xué)模式為“引導(dǎo)式”、“互動(dòng)式”模式。在課堂教學(xué)中，運(yùn)用講授法、多媒體演示法、提問(wèn)互動(dòng)法、討論探討法等多種教學(xué)方法；注意采用啟發(fā)式教學(xué)方法，尋找學(xué)生學(xué)習(xí)的興奮點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生積極思考，鼓勵(lì)學(xué)生積極質(zhì)疑，由被動(dòng)受教轉(zhuǎn)為積極參與，形成較為獨(dú)特的教學(xué)風(fēng)格。

3.豐富課堂教學(xué)手段，提高教學(xué)效果。對(duì)于目前設(shè)計(jì)研制的多媒體教學(xué)課件和電子教案進(jìn)行不斷的充實(shí)和完善，各位教師互相交流，達(dá)成共識(shí)，形成統(tǒng)一研制的對(duì)應(yīng)不同學(xué)時(shí)、不同專(zhuān)業(yè)的多個(gè)多媒體課件。課件要能夠充分利用現(xiàn)代化教學(xué)設(shè)備和教學(xué)手段，采用板書(shū)和多媒體相結(jié)合，使課堂教學(xué)圖文并茂、生動(dòng)活潑，增加課堂講授的信息量，提高課堂教學(xué)效率，更加有效地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和能力的培養(yǎng)。利用MATLAB軟件輔助課堂教學(xué)，幫助學(xué)生理解抽象的控制理論，利用典型事例和啟發(fā)式的課堂教學(xué)，結(jié)合科研實(shí)踐和專(zhuān)業(yè)發(fā)展講授課本內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。課外有效利用基于網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的教學(xué)，將所有資源放置在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上，真正實(shí)現(xiàn)交互式雙向教學(xué)。

4.改革考核方法。在考核方式上，采用平時(shí)考核和期末考試考核相結(jié)合的方式。平時(shí)成績(jī)包括到課、作業(yè)占總成績(jī)的30%，期末考試成績(jī)占70%，注重了過(guò)程考核和考試結(jié)果考核相結(jié)合，但效果仍不夠理想。有的學(xué)生存在“上課為點(diǎn)卯，作業(yè)通過(guò)抄，考試靠突擊，考后全忘光”的學(xué)習(xí)方式，不符合知識(shí)的學(xué)習(xí)過(guò)程，更談不上日后知識(shí)的靈活運(yùn)用與創(chuàng)新了。通過(guò)改革考核方式，增加多次階段性單元測(cè)驗(yàn)、抽查作業(yè)、課堂提問(wèn)、網(wǎng)絡(luò)答疑、期中考試等多種過(guò)程學(xué)習(xí)考核渠道，考試命題由以前的一種題型變?yōu)椴捎枚喾N題型，增加覆蓋面，以客觀衡量教學(xué)效果。試卷評(píng)閱后，科學(xué)地對(duì)考卷情況進(jìn)行分析研究，分析學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容的理解和掌握程度，為調(diào)整下一學(xué)年度的課堂教學(xué)內(nèi)容和進(jìn)度提供必要的參考信息。在不斷的改革探索中旨在建立科學(xué)、多樣的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，深化考試內(nèi)容和形式改革，注重學(xué)習(xí)過(guò)程考查，將過(guò)程性評(píng)價(jià)與結(jié)果性評(píng)價(jià)相結(jié)合，強(qiáng)化學(xué)生綜合素質(zhì)和能力的評(píng)價(jià)。

5.改革實(shí)踐教學(xué)和課程設(shè)計(jì)內(nèi)容。建立了自動(dòng)控制原理實(shí)驗(yàn)室、控制系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)兩個(gè)實(shí)踐性教學(xué)基地和大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐基地等，通過(guò)實(shí)踐培養(yǎng)學(xué)生理論與實(shí)際相結(jié)合的能力以及創(chuàng)新能力，鼓勵(lì)學(xué)生參加數(shù)學(xué)建模、設(shè)計(jì)大賽等鍛煉自己理論聯(lián)系實(shí)際的能力。由于教學(xué)改革和創(chuàng)新任務(wù)繁重，需要在所有自動(dòng)控制理論教師積極參與協(xié)作下完成。

6.利用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)進(jìn)行自動(dòng)控制理論網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的建設(shè)，以輔助課堂教學(xué)，更好地完成自動(dòng)控制理論的教學(xué)工作的改革，提高教學(xué)效果。

六、結(jié)語(yǔ)

經(jīng)實(shí)踐表明，教師的授課效果明顯改善，學(xué)評(píng)成績(jī)大幅度提升，學(xué)生的自動(dòng)控制理論學(xué)習(xí)成績(jī)大幅度提升，學(xué)生自動(dòng)控制理論課的考研成績(jī)有明顯的提升?？傊?，自動(dòng)控制理論是一門(mén)理論性和實(shí)踐性都較強(qiáng)的學(xué)科，教師只有在教學(xué)過(guò)程中不斷的反思并探索新的教學(xué)方法，并在實(shí)踐中加以應(yīng)用，才能切實(shí)提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)出高素質(zhì)人才。

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篇10

關(guān)鍵詞：自動(dòng)控制原理；教學(xué)方法；教學(xué)實(shí)踐

作者簡(jiǎn)介：任琦梅（1978-），女，河南平頂山人，河南城建學(xué)院電氣與電子工程系，講師。（河南 平頂山 467000）

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2013）02-0106-02

“自動(dòng)控制原理”是電氣工程類(lèi)及相關(guān)專(zhuān)業(yè)一門(mén)重要的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程，它是后續(xù)“運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)”、“過(guò)程控制系統(tǒng)”、“計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)”等專(zhuān)業(yè)課程的基礎(chǔ)，同時(shí)也是控制理論與控制工程專(zhuān)業(yè)考研的一門(mén)課程，在專(zhuān)業(yè)課程體系中占有重要的地位。

“自動(dòng)控制原理”介紹的是控制系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)的基本理論和方法，不針對(duì)某一個(gè)或某一類(lèi)具體的系統(tǒng)，而是在工程實(shí)踐基礎(chǔ)上提升和抽象出來(lái)的內(nèi)容，理論性強(qiáng)、概念抽象、數(shù)學(xué)公式多、內(nèi)容豐富、涉及知識(shí)面廣。學(xué)生往往因?yàn)槿狈こ虒?shí)踐知識(shí)，缺乏對(duì)實(shí)際系統(tǒng)的感性認(rèn)識(shí)而感到學(xué)習(xí)內(nèi)容比較抽象、枯燥，因數(shù)學(xué)基礎(chǔ)不扎實(shí)而對(duì)大量的公式產(chǎn)生畏難情緒，從而影響學(xué)習(xí)效果，所以要不斷進(jìn)行教學(xué)研究和教育改革以提高教學(xué)質(zhì)量。本文探討并總結(jié)了一些“自動(dòng)控制原理”的教學(xué)方法，在教學(xué)實(shí)踐中取得了較好的教學(xué)效果。

一、“自動(dòng)控制原理”教學(xué)方法

1.激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

興趣是學(xué)習(xí)最好的老師。有了濃厚的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生才會(huì)有學(xué)習(xí)的積極性。

（1）上好第一次課，調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)興趣。講授課程內(nèi)容之前，首先要讓學(xué)生明確該課程在專(zhuān)業(yè)中所處的地位和作用，讓學(xué)生從思想上引起重視。第一次課，要給學(xué)生多舉一些實(shí)際系統(tǒng)的例子，特別是貼近生活、容易理解的實(shí)例，比如水箱控制系統(tǒng)、爐溫控制系統(tǒng)、直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)等，分析系統(tǒng)的控制過(guò)程和運(yùn)行原理，讓學(xué)生對(duì)控制系統(tǒng)有充分的感性認(rèn)識(shí)，對(duì)開(kāi)環(huán)控制和閉環(huán)控制的概念、控制系統(tǒng)的組成等有深刻的理解，為以后的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。最后，可以把控制系統(tǒng)的概念應(yīng)用到教學(xué)活動(dòng)中，和學(xué)生一起建立一個(gè)教與學(xué)的系統(tǒng)框圖，通過(guò)討論的方法，讓學(xué)生自己提出反饋的途徑（比如作業(yè)、提問(wèn)、建議、復(fù)習(xí)等）和前饋的通道（如預(yù)習(xí)等），在這個(gè)過(guò)程中學(xué)生可以更好地理解基本概念，并極大地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。構(gòu)建的教與學(xué)系統(tǒng)框圖如圖1所示。

（2）自始至終保持學(xué)習(xí)興趣。“自動(dòng)控制原理”是一門(mén)理論性比較強(qiáng)的課程，即使在一開(kāi)始學(xué)生學(xué)習(xí)勁頭十足，在課程學(xué)習(xí)過(guò)程中抽象的概念和理論、大量的數(shù)學(xué)公式也會(huì)使學(xué)生產(chǎn)生畏難情緒。在課程講了一半時(shí)還有學(xué)生以為該課程只是公式的推導(dǎo)，所以，如何在學(xué)習(xí)的過(guò)程中始終讓學(xué)生明確學(xué)習(xí)的目的和保持學(xué)習(xí)興趣，是一個(gè)值得思考的問(wèn)題。在教學(xué)的過(guò)程中，可以以一個(gè)學(xué)生比較熟悉的工程實(shí)例貫穿始終，分別以時(shí)域分析法、根軌跡法和頻率特性法對(duì)這個(gè)控制系統(tǒng)進(jìn)行多方面的分析，并對(duì)各種分析結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，然后用校正的知識(shí)對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行改造和設(shè)計(jì)。這樣，學(xué)生在整個(gè)的學(xué)習(xí)過(guò)程中都可以學(xué)以致用，并對(duì)各章知識(shí)融會(huì)貫通。

2.注重基本概念和物理意義

“自動(dòng)控制原理”課程中有很多的公式推導(dǎo)，要用到高等數(shù)學(xué)或工程數(shù)學(xué)的知識(shí)，如果在講解時(shí)進(jìn)行大量繁瑣的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，容易讓學(xué)生有上數(shù)學(xué)課的感覺(jué)而找不到本課程重點(diǎn)，如果數(shù)學(xué)基礎(chǔ)不扎實(shí)，還容易產(chǎn)生畏難情緒。所以在講解時(shí)應(yīng)該淡化公式推導(dǎo)重在結(jié)果分析。比如在講解典型二階系統(tǒng)的階躍響應(yīng)時(shí)，求解不同阻尼比時(shí)的階躍響應(yīng)表達(dá)式是很繁瑣的，需要用到拉氏反變換的計(jì)算，在講解時(shí)可以說(shuō)明推導(dǎo)方法，即先求得的表達(dá)式，再進(jìn)行拉氏反變換求取系統(tǒng)的響應(yīng)，因?yàn)椴煌枘岜葧r(shí)系統(tǒng)特征根的形式不同，用部分分式法對(duì)進(jìn)行分解的情況不同，所以求得的響應(yīng)表達(dá)式也就有不同的形式，而對(duì)具體的推導(dǎo)過(guò)程可以一帶而過(guò)，重點(diǎn)分析對(duì)比不同阻尼比下的階躍響應(yīng)形式和系統(tǒng)的性能，使學(xué)生對(duì)阻尼比的概念和物理意義有更深刻的理解。

3.注重前后知識(shí)的內(nèi)在聯(lián)系

經(jīng)典控制理論中的時(shí)域分析法、根軌跡法和頻域分析法三大分析方法往往是被分成獨(dú)立的章節(jié)編寫(xiě)，但在講授時(shí)要注意它們之間的內(nèi)在聯(lián)系，對(duì)各種分析方法進(jìn)行對(duì)比，比如根軌跡上不同位置對(duì)應(yīng)的時(shí)域響應(yīng)形式的分析、勞斯判據(jù)和奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)的對(duì)比、奈奎斯特圖和伯德圖的對(duì)比、頻域指標(biāo)和時(shí)域指標(biāo)之間的聯(lián)系、用不同分析方法分析增大開(kāi)環(huán)增益對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響等等，這樣可以使學(xué)生既復(fù)習(xí)了原有知識(shí)又對(duì)新知識(shí)有更深入的理解，做到溫故而知新。

在講授到后續(xù)課程中要用到的內(nèi)容時(shí)，也可以對(duì)學(xué)生點(diǎn)明，比如在后續(xù)的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)課程中要用三頻段的知識(shí)對(duì)調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)，這樣可以引起學(xué)生的注意讓學(xué)生更認(rèn)真學(xué)習(xí)。

4.靈活多樣的教學(xué)方法

（1）多媒體教學(xué)和傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合。多媒體教學(xué)是傳統(tǒng)教學(xué)方式的有效輔助手段，在教學(xué)過(guò)程中，合理選擇和運(yùn)用現(xiàn)代教學(xué)媒體，并與板書(shū)等傳統(tǒng)教學(xué)手段有機(jī)結(jié)合，共同參與教學(xué)全過(guò)程，將圖片、動(dòng)畫(huà)、聲音等多種媒體信息作用于學(xué)生，可以調(diào)動(dòng)學(xué)生的興趣和學(xué)習(xí)的積極主動(dòng)性，提高課堂效率，達(dá)到更好的教學(xué)效果。比如水位控制系統(tǒng)、爐溫控制系統(tǒng)等可以做成動(dòng)畫(huà)，使學(xué)生直觀地看到系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程，更好地理解系統(tǒng)各部分所起的作用和自動(dòng)調(diào)節(jié)過(guò)程；講解根軌跡和頻率特性時(shí)以板書(shū)的形式演示作圖的過(guò)程，使學(xué)生更容易理解和掌握等等。在用多媒體課件進(jìn)行教學(xué)時(shí)要注意講解和操作展示的同步性，避免整屏出現(xiàn)大量文字的問(wèn)題，并且時(shí)刻注意發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用。

（2）設(shè)置課堂討論，鼓勵(lì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)。在教學(xué)中可以針對(duì)某些重點(diǎn)、難點(diǎn)問(wèn)題進(jìn)行課堂討論，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，并且通過(guò)討論，可以使學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)有更深刻的理解。比如在各種分析方法都學(xué)完了之后，可以給出一個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖，讓學(xué)生討論判斷該系統(tǒng)穩(wěn)定的方法有哪些，并對(duì)這些方法判斷的結(jié)果進(jìn)行比較，使學(xué)生自己對(duì)以往的知識(shí)點(diǎn)有一個(gè)很好的總結(jié)并加深印象。再比如，講完系統(tǒng)的校正后，給出一個(gè)系統(tǒng)和要求的性能指標(biāo)，讓學(xué)生討論有哪些校正的方法和途徑，該如何實(shí)現(xiàn)，并對(duì)各種方案進(jìn)行比較，可以使學(xué)生更牢固地理解和掌握各種校正方法，并且學(xué)以致用。

（3）MATLAB在教學(xué)中的應(yīng)用。MATLAB仿真技術(shù)已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于控制系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)中，在教學(xué)中利用MATLAB的圖形化和交互功能，能使抽象的理論變得生動(dòng)形象，易于接受和理解，而且用MATLAB畫(huà)圖遠(yuǎn)比手工畫(huà)圖準(zhǔn)確。比如在講解典型二階系統(tǒng)的階躍響應(yīng)時(shí)，可以利用MATLAB逐條畫(huà)出不同阻尼比時(shí)的單位階躍響應(yīng)曲線，并把這些曲線以不同的顏色畫(huà)在一張圖上進(jìn)行對(duì)比，給學(xué)生以直觀的印象使學(xué)生更容易理解阻尼比對(duì)二階系統(tǒng)性能的影響。

（4）充分利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)是課堂教學(xué)的延伸，可以對(duì)課堂教學(xué)起到很好的補(bǔ)充作用。建立網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，讓學(xué)生在課余時(shí)間也可以自主學(xué)習(xí)，加深對(duì)課堂教學(xué)知識(shí)的理解并擴(kuò)寬知識(shí)面。學(xué)生也可以在網(wǎng)上和同學(xué)、老師一起討論問(wèn)題，并尋求解決的辦法，進(jìn)一步提高自己分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。

5.多層次的反饋鏈條

在教學(xué)過(guò)程中應(yīng)該及時(shí)和學(xué)生進(jìn)行溝通和交流，以便及時(shí)獲得學(xué)生的反饋信息。比如課堂教學(xué)時(shí)注意學(xué)生的反應(yīng)，進(jìn)行課堂提問(wèn)和課堂討論，及時(shí)批講作業(yè)，利用課間和課余時(shí)間與學(xué)生進(jìn)行交流和答疑，聽(tīng)取學(xué)生的意見(jiàn)和建議并改進(jìn)等等。將“反饋”的概念很好地應(yīng)用到教學(xué)活動(dòng)中，建立多層次的反饋鏈條，才能達(dá)到更好地教學(xué)效果。

6.多模式的實(shí)驗(yàn)教學(xué)

實(shí)驗(yàn)是“自動(dòng)控制原理”教學(xué)的重要組成部分，通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以使學(xué)生加深對(duì)理論知識(shí)的理解，并且初步將理論知識(shí)應(yīng)用于工程實(shí)際。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式比較單一，通常是給出系統(tǒng)的模擬電路圖，學(xué)生按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)搭建電路、調(diào)節(jié)參數(shù)，即可順利地得到實(shí)驗(yàn)曲線和數(shù)據(jù)。如果在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中設(shè)置一些有一定設(shè)計(jì)性的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，并且把仿真實(shí)驗(yàn)和物理實(shí)驗(yàn)結(jié)合起來(lái)，可以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，使學(xué)生真正做到理論聯(lián)系實(shí)際。

比如在做典型二階系統(tǒng)的階躍響應(yīng)實(shí)驗(yàn)時(shí)，只給出參考的電路圖和要求的阻尼比等參數(shù)，預(yù)習(xí)時(shí)讓學(xué)生自己根據(jù)電路圖畫(huà)出系統(tǒng)的方框圖，并根據(jù)要求的阻尼比和無(wú)阻尼自然振蕩頻率確定電路中各部分的電阻電容值，實(shí)驗(yàn)中利用實(shí)驗(yàn)箱搭建電路求取階躍響應(yīng)曲線，同時(shí)用Simulink仿真軟件搭建系統(tǒng)框圖進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，把理論分析、物理實(shí)驗(yàn)和仿真實(shí)驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比和分析，一方面會(huì)加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的理解，另一方面也讓學(xué)生學(xué)會(huì)從實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，同時(shí)進(jìn)一步理解對(duì)工程實(shí)踐進(jìn)行仿真的意義。

二、結(jié)論

在多年的“自動(dòng)控制原理”教學(xué)過(guò)程中，經(jīng)過(guò)不斷摸索和實(shí)踐，上述教學(xué)方法取得了較好地教學(xué)效果。總之，自動(dòng)控制原理是一門(mén)理論性和應(yīng)用性都較強(qiáng)的課程，教師只有在教學(xué)過(guò)程中不斷探索研究各種教學(xué)方法，善于總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，并在實(shí)踐中加以驗(yàn)證和改進(jìn)，才能切實(shí)提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)出高素質(zhì)的人才。

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