时间：2023-03-13 11:21:57
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一、基本要求
掌握控制系统分析和综合基本方法，
主要内容有传递函数和信号流图等数学模型的建立；
系
统稳定性、
动态性能、
稳态性能的时域分析；
频域法和根轨迹法；
系统串联校正的设计方法；
线性离散系统的分析；
系统状态空间建模及其求解；
系统可控性和可观测性；
线性定常系统
状态反馈及观测器设计；李雅普诺夫稳定性理论。
二、考试范围
．
自动控制的一般概念
（）自动控制系统的定义、构成；
（）自动控制系统的基本控制方式；自动控制系统的分类；
（）对控制系统的基本要求；
．
控制系统的数学模型
（）传递函数的定义、性质及典型环节的传递函数；
（）信号流图的组成、建立及梅森增益公式；
（）闭环系统的传递函数：输入量及扰动量作用下的传递函数、误差传递函数。
．线性系统的时域分析法
（）一阶系统动态性能；
（）二阶系统的动态性能：典型二阶系统的数学模型、欠阻尼阶跃响应、二阶系统的动态性能指标、二阶系统性能的改善；
（）控制系统的稳定性分析及代数稳定判据；
（）控制系统的稳态性能分析：
稳态误差的定义、
系统类型、
稳态误差分析与静态误差系数。．
线性系统的根轨迹法
（）根轨迹方程：幅值条件和相角条件；
（）度根轨迹作图的一般规则、典型的零、极点分布及其相应的根轨迹；
（）系统性能分析：稳定性分析、增加零、极点对根轨迹的影响、利用主导极点估计系统的性能指标；
．
线性系统的频域分析法
（）频率特性；
（）典型环节与开环系统的频率特性；
（）奈奎斯特稳定判据及应用；
（）稳定裕度；
．
线性系统的校正法
（）校正装置：超前、滞后网络的特性；
（）系统校正的频率响应法：超前、滞后校正设计；
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（）控制器：控制法则及对系统性能的影响。
.
线性离散系统的分析
()
信号采样和保持；
()
离散系统数学模型：差分方程和脉冲传递函数；
()
离散系统稳定性及稳定性判据；
()
离散系统稳态误差及动态性能分析；
.
线性系统的状态空间分析与综合
()
线性系统的状态空间描述：建立、转换、标准型；线性系统的运动分析状态方程的解；
()
线性系统的可控性和可观测性；
()
线性定常系统的线性变换；
()
线性定常系统的状态反馈极点配置和全维状态观测器设计；
()
李雅普诺夫稳定性分析。
2
关键词：自动控制；原理及设计；分析研究
前言：社会经济的发展和建设，对于自动化的需求越来越甚。对于教学工作的开展来说，同样需要做好相应教学工作的改革和创新，通过自动控制原理的切入，做好相应课程的设计，最终达到让学生掌握实践与理论知识，并对理论知识予以灵活应用的程度。因此，相关教师要注重理论教学与实践教学两个方面进行深入研究，做好相应课程教学设计。
一、课堂教学的改革
1.精选授课内容，强化“ 三基”教学
由于“自动控制原理”课程包涵内容复杂且知识信息量非常大，而教学学时又非常有限，这就要求教育者在实际教学时突出重点和难点，对基本知识点、基本原理和基本实验方法要讲透彻，对局部重点内容要精选授课，做到重点答疑解惑，同时，做好相关的后期有针对性的习题或者课题演练，达到强化学习的目的，教师应该尽可能引导学生去自主的实践，从实践总结，结合理论，强化自我知识体系，完善自我能力，
2.合理运用现代化教学手段，提高教学效率
现代教学手段已经有了很大的突破，包括多媒体在内的各种教学手段早已走进课堂。粉笔加黑板是传统的教学基本特点，教师是课堂的主宰，老师的灌输式教育让学生的抽象思维能力没有发挥余地，而教师的教学实验效果也往往收不到很好的效果。今天，课堂上的计算机辅助教学（CAI）已司空见惯，它已经是现代教育科学与教育技术的重要拼图，教学软件和CAI 课件的介入，让课堂活跃了起来，学生们的思维也开发出来，用更多的除了语言以外的内容去增加学生对知识点的理解，尤其是课程中涉及的图标、曲线等内容，采用课件之后，内容一目了然，直观的同时也提高了教学效率。
3.利用MATLAB语言，培养综合分析能力
由美国Mathworks公司的第四代计算机语言MATLAB语言，该语言主要面向科学计算、数据可视化以及交互式程序设计。控制系统分析与仿真设计是该软件的主要强项功能体现，同时MATLAB语言绘图功能特别强劲。目前，MATLAB语言已经是我国“自动控制原理”课程的主要辅助教学工具之一。通过该软件，可以让学生通过软件自我的建模、仿真过程，了解控制系统的工作原理和工作过程，让学生对系统模型方面概念的理解不停留在纸面上，串联自身的知识点，消化和吸收了书本内容。教W实践来看，“自动控制原理”课程教学中引入MATLAB语言，加深了学生对自动控制原理广义上抽象性的理解，知识涵盖点更加直观性。同时课堂上的学生也学会了使用先进的软件，理论和实践有机结合，提高了动手能力和理论能力的综合素质。
二、实验教学的改革
1.自动控制原理实验教学的基本内容
实践出真知，所以，教学中，培养学生的动手能力、基本科研能力和创新能力是检验教学效果的考核之一，因此教师教学中，应有的放矢的增加实验教学内容和知识涵盖点，实验教学模块的设立能强化学生对抽象的理论概念的理解和消化，进而将知识应用到实验和实践中，学会用科学的方法，有效的数据和涵盖的技术来分析和整理问题，解决实际中存在的问题， 进而将诸如控制元件、传感器、自动控制原理、仿真方法等分散的知识点进行综合串联，既学习了书本知识，又强化了动手能力，理论和实践结合的方式来完成综合性的实验，进而达到育人的真正教学目的。
2.自动控制原理实验教学的模式
合理安排、增加实物综合性实验这是目前普遍采用的一种教学方法，既能加深理论理解，又能对原理性的知识进行系统化的学习，从而达到良好的教学目的。MATLAB/SIMULINK 数字仿真环境的虚拟实验模式也是一种被广为传播的一种教学方法，该方法拥有先进的计算机语言和一定的仿真能力，让学生能切实感受控制系统和仿真设计。
这两种实验教学模式的相互结合， 使学生感受到物理实验和虚拟实验的各自优缺点，尤其是后者，成功的解决了在虚拟环境中难以建立真实系统的问题。此外， 得益于计算机的推广，“自动控制原理”实验教学的场地、时间不再受到限制，甚至部分教学内容得到拓展性的延伸， 越来越多的学生选择用课外时间完成有关的实验教学项目。
结语：
随着国家对自动化控制要求的加剧，做好相应教学工作开展就显得非常重要。教师要注重从自动控制原理出发开展相应的教学工作，做好相应的教学改革，真正让学生掌握自动控制技术，并做好相应的实操教学，让学生的应用技能不端提升。
参考文献：
[1]牛剑峰. 综采液压支架跟机自动化智能化控制系统研究[J]. 煤炭科学技术，2015，12：85-91.
关键词：自动化；控制系统；自动控制原理； 强化概念
中图分类号：TP13文献标识码：A
1 引言
“自动控制原理”是研究自动控制共性规律的技术科学。控制理论与其它任何学科一样，源于社会实践和科学实践。随着社会生产和科学技术的迅猛发展，自动控制已形成了完整的理论体系，主要包括经典控制理论、现代控制理论，以及自20世纪80年代逐渐形成的大系统理论和智能控制理论。“自动控制原理”是自动化类专业一门很重要理论基础和技术课程。该课程的特点是：内容丰富、理论性强、涉及知识面广、信息量大、而且比较抽象，是具有一定深度和学习难度的课程。本文主要讨论如何在这门课程的教学过程中把抽象的理论具象化，如何提高大家的兴趣，如何把这门课程与整个专业体系结合起来。
2 上好《自动控制原理》第一课
对于这门难度很高的课程，第一课一定要给予学生充分的感性认识，为基本概念的掌握打下好的基础。只有掌握了基本的概念，学生才有进一步自我深化的可能。而同时感性认识的获得的方法莫过于实际的例子。笔者为此设计了一些例子来进行教学，获得了较好的效果。现举出常用的一个例子与大家共同探讨。
如图所示，这是一个水位自动控制系统。
首先需让同学们明白这个系统的控制过程。在教学实践中发现，由于比较贴近生活，同学们对于这个系统的自动运行原理基本都能自发自然的理解，不需太多的引导。但当教师要同学们对他自己的理解进行表述时却都不能准确完整的表达。因此在教学过程中要引导大家如何进行准确完整的表述。一般有以下这样几点需要表述出来。
（1）系统的控制目标是什么？被控制量是什么？被控对象是哪个？扰动量有哪些？（被控对象和被控量不要混淆，要让同学们分清楚，同时还要让大家明白系统的概念）
（2）什么元件实现对被控对象的驱动？这个元件就是执行元件。
（3）哪个元件实现对被控量的测量？它就是检测元件。它的信号是如何反馈的？
（4）输入量由哪个元件给定？反馈量如何与给定量进行比较？（一般要进行反馈量大于给定量和小于给定量的两方面分析，在讲解的时候要重点突出负反馈在自动控制系统中作用和地位）
（5）系统还有哪些元件给定？它们在系统中起什么作用？
通过这样的引导，同学们基本能完整准确的表述。反复进行这样的训练，同学们从中可以得到这些学习效果：基础概念不断丰富深入认识理解，系统的缜密的思维不断建立完善，语言表达能力得到提高。而且在分析的过程中，同学还能感觉到自动化原来并不是那么神秘，是可以学会，可以掌握的，从而提高大家学习兴趣。
当然在实际教学中，不能仅举上述一个例子，还需很多例子，如直流调速系统、位置随动系统、过程控制系统（一般书上温度控制最常见到）等等。例子越多，同学们感性认识越丰富，基础概念理解越深入准确。当然这个学习的过程中，还应该适当的留下空白，让同学们解答，或者让同学们写出一些简单控制系统的分析，作为大作业评讲。
我们在分析自控过程时，要让同学们领会到自动化专业课程体系的结构，知道每门课程的基本作用和地位。从而通过这门课程让大家可以初步建立起本专业的知识框架，至于具体内容，当然需要每门课程的具体教学去完成了。
3 对“自动控制原理”课，从实际控制系统入手进行教学，强调工程和物理概念
“自动控制原理”是一门理论性较强的课程，涉及知识面广，信息量大，所涉及的数学基础较为广泛，从微积分，复变函数，离散数学到矩阵理论。学生觉得难学，教师觉得难教。如果在教学过程中只注重一般的数学论证，缺乏工程和物理概念的阐述，学生学后不知用在哪里，如何运用。学生在课堂上忙于做笔记，课后忙于根据公式作大量的习题，考完试后，公式忘掉了，脑子里一片空白。这样的学习效果为后续专业课程的学习、毕业设计以及就业工作等带来许多问题。
任课教师必须有一个明确的认识，那就是设置本课程的教学目的并不在于使学生仅仅多学一些知识，而是通过该课程的学习，在学生头脑中形成一种稳固的思想，并使他们自己学会找出与本专业的实践结合点，培养一种对知识应用和创造的能力。在教学过程中一定要重点讲述基本概念、基本原理和基本方法。
通过典型示例，引出控制、自动控制，反馈等基本概念。例如，通过人骑自行车这样一个最简单的例子，引出控制系统的基本构成，通过人的控制将不稳定的被控对象通过反馈控制变成稳定，并且可实现跟踪控制，进而引出机器人控制这个热点的控制问题。根据换热器的温度控制，让同学们明确闭环控制的首要目的是为了克服不确定性因素，如对象本身的不确定性以及不确定性的干扰等。在关于稳定性的教学中，还要明确反馈可能会引起系统的不稳定，保持系统的稳定性是控制系统设计首先必须满足的基本要求。通过系统传递函数分析的关于系统的稳定性是有界输入/有界输出（BI/BO）稳定性，因传递函数本身就是关于系统的输入输出描述。通过这些典型示例，使学生们对学习本课程的任务有一个感性认识，明确自动控原理课程的主要内容就是采用时域、根轨迹、频域等各种方法分析控制系统的性能，并根据要求的系统性能指标，进行控制系统的设计校正。在掌握了这些基本概念后，学生的学习就有了明确的目的性。为了定量分析自动控制系统的性能，需用数学模型描述实际的物理系统，引出传递函数的概念。传递函数是控制理论中很重要的一个概念，不仅要让学生掌握它是在零初始条件下输入输出变量的拉氏变换之比，更要明确它表示的是输入输出的变化量之比。还可把它引伸为一个算子，实现从输入到输出的一个变换。同时还要明确传递函数只能描述元件或系统输入输出特性，即端部特性，而不能描述其内部状态。通过传递函数的引入，可建立控制系统的方框图。整个经典控制理论都是以传递函数为核心，围绕着系统方框图进行分析和设计。通过强化物理概念，使学生们看到的不仅是一个个方框图、传递函数，更要看到方框图背后所代表的物理系统，这样在进行分析和设计时就有了明确的物理概念。
在知识的传授中，注重控制思想和工程背景。本课程的设置目的不仅是对这门学科知识的掌握，更重要的是在各行业中的具体工程应用。因此在教学的全部过程中必须注重课程在工程的具体情况，并将工程的分析、设计实现方法渗入课程的教学中，如PID参数的整定及工程整定等。还应向学生介绍控制理论的前沿和热点，并结合教师的科研介绍在工程中的应用，以此使学生学会寻找各行业与控制理论的结合点，并去开创新的结合点，从而培养学生应用知识的能力和创新的能力。
4 注重“自动控制原理”与“信号与系统”有机结合，拓宽学生的知识面
自动化专业开设的“自动控制原理”和“信号与系统”两门课，都是作为专业基础课开设，两门课程在内容上存在一定的重复。将两门课的内容有机的结合在一起，做到一加一等于二，甚至大于二。“信号与系统”和“自动控制原理”是不同性质的专业基础课，虽然在内容上存在重复，但在思想体系及出发点上不同。 “信号与系统”偏重于弱信号的处理与传输，为通信系统的学习做准备。而“自动控制原理”则侧重系统的应用。因此在“自动控制原理”的教学过程中，注重对基本概念、基本理论和基本方法的阐述，使学生等到一定的工程应用概念。在选用例子时，尽量选用实际控制系统的例子，这样能够使学生在很少的时间内理解一般系统的控制规律，掌握控制系统的有关概念。而在讲述数学模型中的信号流图，采样系统中的z变换和差分方程的求解等内容时，由于这部分内容与“信号与系统”中的部分内容相重复，就可简单讲解。在“自动控制原理”中不重点讲述的脉冲响应函数和卷积的概念，而在“信号与系统”中作为重点进行阐述，这样可以拓宽学生的知识面，为第三学年学生选专业奠定了基础。
在自动化专业，同时开设“自动控制原理”和“信号与系统”两门课的时间还不长，在教学过程中会暴露出许多问题，如何在教学内容上统筹安排，使学生在有限的学时内获得更多的知识，仍需在今后的教学实践中不断探讨。
参考文献
[1]罗冀， 程桂芬等. 控制工程与信号处理[M]. 北京： 化学工业出版社，2004.
[2]鄢景华. 自动控制理论[M]. 哈尔滨： 哈尔滨工业大学出版社，2000.
[3]胡寿松. 自动控制原理（第四版）[M]. 北京： 科学出版社，2002.
关键词：自动控制原理；独立学院；范例教学；结构主义教学
作者简介：周战馨（1970-），女，吉林省吉林市人，常州大学信息学院，副教授；张继（1981-），男，江苏常州人，常州大学信息学院，讲师。（江苏 常州 213016）
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）19-0113-02
在多年的教学实践中，我们发现独立学院电气自动化专业的学生来源复杂，学习能力参差不齐，学习目标各种各样，这些都给“自动控制原理”教学带来很大困难。同时，进入21世纪以来，科学技术在不断加速中发展，尤其在电子、电气和材料等领域，新材料和新技术层出不穷。但是目前高等院校开设的“自动控制原理”作为一门专业基础理论课，内容比较抽象，更多强调培养学生动手解算能力，与实际应用有些脱节。
为了达到独立学院培养目标，通过系统分析实际教学情况，查阅并参考近现代教学理论[1]和各个学校开展的教学改革，[2，3]在实际教学实践中进行了有益探讨。
一、问题分析
第一，独立学院电气自动化专业生源复杂，学习能力偏差和学习目标不明确。由于笔者所在常州大学地处江苏省，经济发展在国内处于前列，尤其在电子、电气和能源新材料等方面。地方经济逐步转向科技型，对应用人才需求旺盛。因此从政府、企业到普通群众无不认识到掌握技术、具有技能的重要性。随着国家对高等教育改革的进一步推进，给更多的青年人带来机会，面对高就业率，电气自动化专业得到了更广泛的关注。这样就形成了学生中既有理科背景的，还有少部分文科背景的；既有高考偶然因素失利的，也有勉强达到录取分数线的；既有喜爱电气自动化专业的，更有不少是为了就业和父母期望而来的。在教学中明确体现了不同生源学生的学习能力差别。前两年的大学学习过程，只能基本上帮助大部分人适应大学教学节奏，在学习方法和学习效率方面基本没有改进。反而不断增加了他们的学业压力，引发一部分人消极情绪，对自身的改进没有了信心。第三年进入专业课学习，少部分对知识掌握好的学生，由于外界不断对他们的肯定，学习积极性得到提高，主动与老师互动；大部分学生对专业知识刚接触，对于抽象的理论知识不知道有何用处，对自身能力的潜力认识不够，满足于考试通过，拿到学分。
第二，独立学院培养目标不断变化，受母体高校影响大。自独立学院开设之初，其培养目标随着社会经济技术的发展和人们对其在高等教育中作用认识的加深，在不断发展变化。从最初的对主流学校的有益补充，发展到主要培养技能型和技术型人才；在师资和教学设施建设上，基本都是参照所母体学校进行。为了保证教学质量和教学进度，很多师资都是从母体学校借调。所以保证了对人才的培养质量，满足了学生和家长对学校的期望，却加重了任课教师的教学强度。任课教师要面向不同基础，不同理解能力和学习能力的学生。
第三，由于我国近些年经济持续高速发展，对技术人才需求随之增长。更多的企业为了自身的可持续发展，引进先进技术设备；越来越多的技术型小企业获得发展空间；社会上不断涌现新专业方向、新技术应用领域。高中毕业生不能够通过短时培训胜任岗位；普通高等学校的毕业生缺少实际动手能力，对工作岗位待遇期望值高。独立学院通过十年多的不断完善，已逐步注重市场调研，充分结合母体学校的专业特长，加强学生的应用能力的培训，但是目前仍不能满足社会需求。
二、实践探讨
面对以上实际情况，从掌握基本知识和应用角度出发，在以下三方面做了教学改进。
1.实施“缺漏”教学，让学生掌握最基本的概念和原理
心理学家M·瓦根金提出的范例教学非常适用于独立学院“自动控制原理”的教学。他强调让学生掌握课程中最基础、最本质的因素。因此根据电气自动化学生的学习背景，我们精选出最典型、最有代表性的概念和原理作为授课重点，并增加相应的授课学时。对于负反馈系统的理解，增加实际系统分析，对同一个电机速度控制系统在不同情况下作用进行分析。首先进行定性分析，然后再进行定量分析；对于控制系统稳定性，打破章节限制，集中讲解其重要性和分析手段；对于控制系统设计部分，侧重于讲解思路，只把PID控制器作为重要知识点。
实践证明，学生认为学习节奏比较适中，对概念的理解比较清晰，减少了为了达到教学进度使得部分学生跟不上的现象；教师对设计部分内容降低要求，比较符合独立学院电气自动化专业学生的实际学习背景，减弱了母体高校教学要求的影响。
2.应用“结构主义”教学方法
作为三大教学论之一，结构主义教学论强调心理学与教育学的紧密结合。要学习和掌握学科的基本结构；要组织螺旋式课程；要广泛使用发现方法。将原发现过程再编制，应用于教学中学生学习过程。发展学生的归纳、推理等思维能力。目的是让学生形成迁移能力，这种理论特别适用于“自动控制原理”的教学。以电机速度控制系统为重点，设置多种工作状态。首先演示控制系统工作状态，让学生通过测试设备发现问题，引导学生分析可能的原因，提供相应的理论分析方法，共同分析现象所体现的控制系统原理。因此提高了学生参与的积极性，也增强了他们自身理解问题和解决问题的自信心。由于对电机速度控制系统的分析对控制系统三个指标——稳定性、快速性和准确性完全覆盖，使学生对控制系统原理的基本结构有清晰的理解。许多学生不再和教师探讨“自动控制原理”课程对以后工作有什么作用，与自身生活有什么联系，传递函数表示什么，画根轨迹作用是什么等等。对学习能力的培养，使学生自主学习能力加强，能够缩短适应工作岗位的进程。
3.提高MATLAB和网络的使用率
MATLAB是控制系统分析设计的一个平台。[4]对于喜爱虚拟世界的年轻人而言，许多实际控制系统的理解难度比较大，但在虚拟世界，可以出错，可以随时修改，同时不受元件成本、安装要求的限制。教师在教学过程中，利用MATLAB即时演示控制系统工作现象。在入门阶段，教师充分考虑到学生英语基础低面导致独立阅读帮助文件进展慢的情况，专门安排时间引领学生掌握基本仿真命令。
由于智能手机的普遍使用，几乎本专业所有学生都能随时查询信息。通过引导学生查询与“自动控制原理”课程相关内容，使学生学会正确搜索学术信息，对信息的使用要先进行基本判断。如对于利用SIMULINK进行仿真验证，许多学生直接使用网络上提供的模型。但在仿真时经常出错。此时教师帮助学生分析出错原因，通常是在学生提出三个修改后仍不成功的情况下。由此鼓励了一部分动手能力强学生的学习兴趣。
三、总结与展望
通过采用新的教学理念，紧密结合怀德独立学院电气自动化专业“自动控制原理”实际教学情况，实施了淡化理论知识推导，注重理论知识框架的掌握；减少对计算的要求，提高对应用软件的运用能力；降低对控制系统设计的学习要求，加强典型实际系统分析能力和对基本概念的理解。
分析当前教学效果，可以得出学生的自信心得到提高，教师的教学能力得到提升，摆脱了以前学生面对理论知识学习没兴趣、没信心，教师面对学生只能放慢教节奏，全面降低教学要求，课堂很少互动的被动局面。
当然，要使“自动控制原理”课程的教学效果进一步提高，还需要对教师的应用能力进行培训，提供机会让他们走出学校到企业去，了解技术应用新动向、新需求。学生更需要走出学校，提高对本门课程在实际系统中重要性的认识。这些均是我们以后需要做的工作，希望电气自动化专业的毕业生能很好地符合社会需求，更快地适应岗位。
参考文献：
[1]巨瑛梅，刘旭东.当代国外教学理论[M].北京：教育科学出版社，2004：21-163.
[2]谢志刚，齐晓慧，王永川.自动控制原理教学中的方法论探讨[J].中国教育技术装备，2009，（12）：31-32.
[3]宫二玲，谢红卫，张纪阳.融入实践环节，提高学习兴趣——《自
论文摘要：自动控制原理课程不仅是控制类专业而且是电子信息类专业的重要专业基础课。主要介绍了自动控制原理课程建设与改革的实践和体会。总结了教学、教改工作中所取得的成果，提出了一些具体做法和措施，着重对课程教学内容、教学体系的整合和优化以及实验内容、实验教学方法与实验组织方式进行了讨论，旨在突出教学重点，增强学生的动手能力，提高教学质量。实践证明，效果良好，并对该课程的进一步改革提出了一些设想。
论文关键词：自动控制原理教学改革教学质量
引言
自动控制理论发展的历史并不长，从二十世纪三十年代开始，不过几十年的发展，而真正进入高等学校课程还是二十世纪五六十年代。它的出现给高等教育注入了新的活力，目前这门理论课程已是控制类和电子信息类专业的主要专业基础课之一，是一门知识覆盖面广、课程内容多、更新发展快且应用性很强的课程，该课程对学生建立系统和工程的概念具有十分重要的意义。
1改革教学内容，提高教学质量
随着控制理论的发展和计算机技术的应用，新的控制方法和控制手段也越来越多，为了适应时代要求，根据本科专业培养目标和专业特点，我们对自动控制课程的内容进行了重新整合，选用优秀教材，制定了新的教学大纲、实验大纲和考核大纲。适时地把一些新内容、新的教学成果、应用实例融合到教学内容中，做到课程内容的基础性和先进性相结合，把握经典与现代、本课程与其他相关课程内容的关系处理。大幅度减少了学时数，将经典控制理论与现代控制理论结合起来讲授，重点讲解控制理论的基本知识及应用，理清思路，了解方法，增强系统性。
自动控制原理的教学内容有一条主线：系统分析和系统设计。围绕这条主线，把教学内容划分为六大块：自动控制的一般概念、数学基础与数学模型、系统的分析、系统的设计、采样控制系统的分析和非线性系统的分析。对于系统分析是重点讲解部分，介绍了各种分析方法：时域分析法、根轨迹法、频域分析法，状态空间法等，进行有关系统的动态、静态分析，以及能控性和能观性分析；在系统设计这一重点部分的讲解中，介绍了根轨迹设计法、频域设计法和状态控制设计法，与系统分析相呼应，使学生在整个学习过程中，围绕“系统分析和设计”这条主线进行，做到举一反三，从而对自动控制理论有一个完整清晰的理解。
在分析设计这个主线下，以稳定性指标为辅线。在各个有关章节的小结中对稳定性都予以重点讨论，通过对各种稳定性判断方法的分析，把前后的知识点加以衔接联系，并综合应用。
在讲清系统物理概念的基础上，结合课程内容，引入先进的计算机辅助教学手段。将Matlab软件在控制系统中的应用引人课堂教学，在诸多课堂教学环节中实现了Matlab仿真演示，增强了学生对抽象理论的感性认识，收到了良好的教学效果。
为体现教学内容的先进性、科学性和前沿性，引导学生进一步学习的兴趣，对目前控制理路研究的热点和发展趋势作一些简要介绍，如模糊控制、智能控制等。
2改革教学方法，提升教学手段
自动控制原理对学生的定性分析能力、定量估算能力、综合运用能力、数—形结合能力有一定的要求，并需具有扎实的数学基础，学生在学习中经常会感到困难而产生畏难情绪，影响学习效果。因此，改革传统教学方法和教学手段，进而提高教学质量，是课程改革的重中之重
2．1采用现代教育技术与手段提高教学效果
在以信息、知识爆炸为特征的今天，传统的教学手段以不能适应时代的需要，教学手段的改革势在必行。在《自动控制原理》课的多媒体教学实践中，我们努力探索如何使多媒体这一先进的教学手段更好地服务于课堂教学。开发了《自动控制原理多媒体课件》、(Mat—lab仿真软件包》等CAI课件，．采样了多媒体与板书相结合的教学方法，既充分利用了多媒体教学的生动、逼真、容量大的优点，又充分利用了板书教学的严谨性、逻辑性强的优点。实践证明，这一方法取得了良好的教学效果，受到了学生的认可，对教学质量的提高起了一定的积极作用。转贴2．2加强实践教学环节，增强学生的动手能力
注重实践能力的培养，坚持理论联系实际的原则，加强学生动手训练，培养学生的创新能力。学生对新知识的理解，仅仅通过课堂讲解还很不够，必须通过实践教学这一环节，使学生对知识有一个感性认识。
实践教学是提高学生创新精神和能力的重要途径，在教改过程中，我们加强实验室建设，彻底改造了原有的实验内容，开发了综合设计实验及课程设计，目的在于通过实践教学，培养学生应用控制理论的方法解决实际问题、将实际问题抽象为理论问题的能力。实验只提目标和要求，没有详细的实验步骤和实验电路图。学生根据个人情况自主选择难度等级不同的实验，根据系统的性能要求，独立完成系统设计，系统搭建和调试，记录原始数据和图形，写出实验报告。所有这些都极大地调动了学生学习的主动性和积极性，巩固了课程理论，激发了学生学习的热情，培养了学生的动手能力和独立思考的能力，使其观察、分析和解决问题的能力都有很大的提高。
为了加强学生理论联系实际的能力，在教学过程中还增加了课程设计这一教学环节，通过课程设计，使学生了解到了Matlab软件在自动控制系统中的应用，拓宽学生的知识面，加深学生对(lf动控制原理》这门课程的基本概念，基本的分析方法及设计方法的理解。
3以教学推动科研，以科研促进教学
对于普通高等教育来说，教学固然重要。科研也不可以忽视。教学和科研是相辅相成的两个方面，两者不可分割。从自动控制理论来讲，它近几十年才建立起来，与工程实际联系较广，特别是在发展过程中，数学和计算机起了很大的作用，成为控制理论的重要工具。因此可以说，控制理论是工程与数学、计算机科学相互作用的前沿。在教学中讲授理论知识的同时，可以增加一些与科研结合的内容，如在同学中选一些成绩较好，对科研又有一定兴趣的同学，参加有关教师的科研项目，也可为学生科技活动中心提供一些课题，指导学生参与科研。这样，一方面调动了学生的积极性，培养了学生的动手能力，另方面，也可为科研活动的开展打好基础。学生通过参与科研，学习兴趣更加浓厚了，求知的欲望更强了。
4下一步改革设想
该课程的教学改革已在我校实施。取得了良好的教学效果，学生的基本知识、专业能力、实践技能乃至学习兴趣等。都较以往有较大的提高。教学改革的路子还很长。尚需继续探索和实践，使之不断完善，下一步改革的设想有四点：
(1)从课程的实际及教学规律出发，以培养和提高学生的创新精神和实践技能为宗旨，真正探索出一种新的实践教育模式。
摘 要：自动控制原理是测控技术与仪器专业的重要主干课，该门课程的实验教学是提高基础理论教学效果，增强学生对控制系统深入认识的重要手段。由于各高校的实际校情不同，实验条件相差很大，很多学校无法进行有成效的在实验台上的实验，而进行控制系统的仿真是解决这一问题的有效途径。针对上述问题，建立了自动控制原理的计算机仿真实验体系，只需借助于MATLAB/SIMULINK软件，即可完成各种控制系统的分析、研究和实验。
关键词：测控技术与仪器 自动控制原理 MATLAB/SIMULINK 计算机仿真
中图分类号：G420 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）07（a）-0119-02
1 自动控制原理的实验教学
自动控制原理这门课理论性强，比较抽象，学生学习有一定的难度，因此实验环节教学效果的好坏对学生牢固掌握课堂理论知识、提高教学效果起着非常重要的作用。在目前普遍课时压缩，教学要求提高的前提下，实验教学要解决以下几个方面的问题：如何加深学生对课程中基本概念基本理论的理解；如何提高学生理论联系实际的能力；如何培养学生实践动手能力、分析解决控制过程中实际问题的能力；如何在实验教学中融入新的科技发展成果，培养利用现代化的实验和仿真手段快速检验和实现新的控制理论和算法的能力。
2 自动控制原理的计算机仿真实验体系
采用MATLAB/SIMULINK软件进行仿真，可以避免对专用实验场地的依赖，可以进行各种控制试验，完成实验效果，达到实验目的。自动控制原理的教学内容比较丰富，包括经典控制理论、现代控制理论，既涉及线性时不变系统，又涉及非线性系统，既涉及连续系统，又涉及离散系统。仿真实验采用两种模式，一种是运用MATLAB语言进行编程，完成相应的控制系统的构建和性能分析，一种是采用MATLAB中集成的仿真环境SIMULINK进行模块化设计。该文仅以少学时的自动控制原理中讲到的经典控制理论中的线性时不变连续系统为例加以说明。仿真实验内容主要包括：控制系统建模；各类模型之间的转化；复杂控制系统的化简；典型输入信号分析；典型环节的响应分析；二阶系统的性能指标分析；采用多种方法进行系统稳定性分析；线性系统的根轨迹分析；控制系统的频域特性及频域性能指标分析；系统校正效果分析等。
下面以典型二阶系统的阶跃响应为例，介绍一下MATLAB脚本语言编程与SIMULINK模块仿真。该实验的目的是通过改变系统动态模型的参数，研究二阶系统的重要参数阻尼比对系统动态响应的影响。二阶系统的传递函数为：，比较当=10，=0，0.25，0.5，0.7，1.2时系统的响应特性。
采用MATLAB语言编写的脚本文件：
Wn=10；
Kosi=[0，0.25，0.5，0.7，1.2]；
Num=Wn^2；
figure（1）
hold on
for i=1：5
Den=[1，2*Kosi（i）*Wn，Wn^2]；
t=[0：0.01：4]；
Step（Num，Den，t）
end
hold off
title（'Step Response'）
响应曲线如下：
从图中可以清楚地看到二阶系统的响应规律，当一定时，随着的增加，振荡减弱，超调减少，调节时间减小。
同样，可以采用SIMULINK建立二阶系统的控制模型，通过双击示波器Scope，可以看到SIMULINK的仿真曲线。
通过仿真实验可以体会到，二者均可以有效地进行控制系统的仿真，可以有效地达到实验目的。采用SIMULINK构建系统模型更加方便快捷，而采用MATLAB脚本语言则更能锻炼同学的逻辑思维能力。
3 结语
通过仿真实验，不仅能帮助同学们深入熟悉和掌握自动控制原理的基本知识，而且能锻炼同学们的逻辑思维和编程能力，为其以后在测控系统设计和计算机控制算法的实现方面打下坚实基础，对自动控制原理的教学起到画龙点睛的作用。
参考文献
关键词：自动控制原理；教学改革；知识线索；创新
作者简介：陈晓燕（1979-），女，四川自贡人，四川农业大学农业信息与工程技术学院，讲师；庞涛（1977-），男，四川射洪人，四川农业大学农业信息与工程技术学院，讲师。（四川 雅安 625014）
基金项目：本文系“四川农业大学2011年校级教学改革项目”（项目编号：X2011036）的研究成果。
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2012）01-0016-03
“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[1]，具有内容丰富、理论性强、涉及知识面广、更新发展快等特点[2]，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[3]。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。例如在讲授反馈原理时，可以结合生活当中的空调温度控制系统工作原理进行讲解。并注意引导学生自己联系生活中的事例结合控制原理的知识进行分析，激发学生的学习兴趣。在引用工程实例的同时还应注意结合专业学科方向，针对我校是农业院校的特点，可以对温室大棚的控制系统工作原理进行介绍。另外，还应注意引用自动化领域的一些前沿技术。例如哈勃太空望远镜指向系统能在644km处将视野聚集在一枚硬币上，望远镜的偏差在一次太空任务中得到了大规模的校正。根据这个工程背景，让学生对哈勃太空望远镜指向系统建立数学模型，并按照设计要求进行系统分析。对兴趣浓厚的学生，还可启发如果在控制结构中，引入串联PI控制器，可否进一步优化系统性能。通过这些示例的讲解，使学生对自动控制原理实际应用有更深刻的认识。
三、丰富教学手段，提高教学效果
1.引入多媒体辅助教学
传统的板书式教学，教师需花费大量的时间在公式推导和曲线绘制上，课堂气氛枯燥而沉闷。随着计算机的普及，采用多媒体辅助授课方式可以在绘图的准确性和快速性方面有较大提高，从而提高教学效率，另外有助于学生对抽象知识的理解[4]。但是，任何事物都有两面性，多媒体教学也存在教学内容大，学生思维速度跟不上等弊端。因此，教师在讲授中可以以多媒体教学为主，对于一些重点难点适当的辅以板书，放慢速度。同时要注重师生之间的课堂互动，充分发挥两种教学手段的优点，提高教学效果。
2.加强MATLAB的应用
MATLAB软件功能强大，具有先进的视觉化功能，是一种完善的科学计算语言。通过MATLAB仿真教学，使学生对新知识印象深刻。特别是研究系统中某个参数或环节变化时对系统的影响，可以很直观的通过MATLAB展现出来。例如若已知某系统的开环传递函数为：，求当K分别取1300和5200时，试绘制系统的奈奎斯特图，并判断系统的稳定性。
通过用MATLAB编程，可绘制出系统的奈奎斯特图如下：
当K=1300，系统稳定，对应的阶跃响应是衰减振荡；K=5200，系统为临界稳定，其阶跃响应则表现为等幅振荡。
笔者编写了《MATLAB程序设计及其应用》教材，充分发挥MATLAB在自动控制原理教学中的应用，取得了满意的教学效果。
3.结合网络教学
网络教学是课堂教学的延伸。通过网络教学，学生可以加深对课堂教学内容的理解，扩大知识面，并提高学生分析问题、解决问题的能力。充分发挥网络资源的优势，在增加知识面、提高效率、因材施教等方面对课堂教学起到了很好地补充作用，有利于充分发挥学生的主观能动性[5]。
四、改进实验教学，强化动手能力
实验教学不仅是对理论知识的验证，更重要的是培养学生动手能力、基本科研能力和创新能力的重要环节。
1.仿真实验和物理实验相结合
传统的自动控制原理实验课程为物理实验，利用实验箱，将相应的有源网络模块连接成典型环节或系统，再施加典型信号，通过示波器观察实验结果。学生在实验中对于所调节的参数和系统性能的关系难以真正理解，并且在使用中也容易损坏元件，而且元件的非线性，也会影响实验结果[6]。利用MATLAB软件的SIMULINK仿真平台作仿真实验，能很好解决物理实验的不足，并加深对课程知识的理解，还可以将实验延伸到课外进行。
2.验证实验和设计实验相结合
传统的实验一般都是验证实验，教师给出实验目标和要求，学生根据实验步骤来进行实验，这类实验对于知识点的学习和理解是有必要的，但是按部就班的实验过程不能培养学生的创新思维。因此，在课程设计的形式上可开展一些设计性的实验。教师给出设计题目，学生进行方案的设计、选择、实施，从而培养学生的创新热情。
3.课堂实验和开放实验相结合
课堂实验的时间是有限的，应充分利用课外时间展开开放性实验。开放性实验应结合工程应用背景和教师的科研项目，以锻炼学生的科研能力。
五、结语
自动控制原理作为理论与实践并重的一门课程，教学过程中有相当难度。本文结合自动控制原理的教学实践，按照“优化课程内容、培养创新思维、丰富教学手段、强化动手能力”的思想，阐述了在教学过程中教师应注意的一些问题。总之，教学改革是一个长期的过程，要在教学中不断总结和改进，以适应时代的发展。
参考文献：
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[4]孟令雅.自动控制理论教学漫谈[J].电气电子教学学报,2006,(1):48-50.
关键词：自动控制实验；教学探究；工程实践；创新能力
一、引言
为贯彻落实加快发展具有中国特色的工业及培养创新型人才等战略，2010年6月，教育部制定执行培养卓越工程师计划。我校自动化专业2011年获批进入全国第二批“卓越工程师”计划。面对新的教学目标，必须改进原有的教学模式，为满足社会新的需求，应增强学生的动手能力，培养学生的创新意识和创新能力。相比与课堂教学，实验教学更有利于学生创新意识和能力的培养[1-3]。我校自动化专业的“卓越工程师”培养计划的核心课程是自动控制原理，它是学生后期学习专业课程的基础。该课程要求学生能够结合工程实践，掌握分析设计控制系统的方法，培养学生解决实际问题的能力。故该课程工程实践性较强，课程实验教学显得十分重要。改进实验教学各环节，有助于增强学生的动手和思考能力，对卓越班（执行“卓越工程师”培养计划的本科班级）学生的专业知识与创新实践能力培养具有举足轻重的作用。
二、自动控制实验现状
目前自控实验课程大都是学生在实验箱和示波器等实验器材上依照讲义上的实验步骤完成实验，这样的实验很难满足卓越教学计划的要求。例如学生做控制系统数学模型实验，学生用运算放大器等元器件建立数学模型，实验在模拟机上显示结果，学生做完实验后，依旧对控制系统的数学模型的概念理解不深，更难以将此联系上实践工程中被控对象的数学模型。另外，目前理论验证是自控实验的主要内容，对于实验结果学生预先知道，只要依照实验指导书上的步骤就可完成实验，这样自控内容的实验简单，形式单一，抑制了学生的主观能动性和实验积极性，更难以培养学生的创新能力[4]。故应从自控的实验内容、实验教学手段和实验考核方法等几方面进行改进，构建以提高工程能力和实践创新能力为目标的实验课程模式。
三、改进自控实验内容
自动控制原理的主要内容是从建立系统数学模型开始，然后分别从时域、根轨迹和频域三方面来分析控制系统的性能，最后设计校正控制系统。为此实验内容应由浅入深、循序渐进，分成验证性实验、设计性实验和综合性实验。首先借助实验箱和计算机里的Matlab软件做一些验证控制系统性能的实验，然后结合工程实践背景，给出实验要求、条件和目标，由学生自己确定实验方案，制定实验步骤，完成控制系统设计实验。最后在具有工程背景的典型实验装置上完成分析控制系统、设计工程系统的综合性实验。学生通过完成这些实验，以提高自己的综合思维和自主创新的能力。验证性实验内容包括典型环节的模拟、动态性能、稳定性以及稳态误差等自动控制原理的核心知识点[5]。实验既可以在由运算放大器等元器件组成的实验箱上进行验证，也可以在装有MATLAB软件的计算机上进行仿真验证。这样使学生不仅可以熟悉自控实验里的常规实验设备的性能，还可以在计算机上对控制系统进行仿真。以二阶系统为例，学生可用MATLAB软件对二阶系统在无阻尼、欠阻尼和过阻尼三种条件下编写仿真程序，进行仿真分析，学生能快速地观察到二阶系统的输出响应结果，从而加深了学生对课堂上讲授的理论知识的理解。这种通过实验和仿真分析可以给学生留下很深刻的印象，提高学生的学习兴趣，促进培养学生自主学习和实践创新能力。系统设计性实验可以由教师给出题目和实验需要达到的目的和要求，而实验步骤和方法由学生自主设计，期间可以和教师讨论实验结果以及有疑惑的地方[5]。控制系统设计性实验主要是在学生学习了基本控制原理后，能够在分析控制系统性能的基础上，设计简单的控制器，学会处理具有工程背景的简单的控制系统问题。可让学生借助MATLAB软件设计比例微分控制的二阶系统、微分反馈的二阶控制系统及含有超前滞后的校正控制系统等。在这类设计性实验中，学生自己分析、设计控制系统，最后比较分析各种控制系统的性能，获得正确的结论。学生不仅很快熟悉自动控制基本理论，还提高了自己分析解决一些简单的工程实际问题的能力综合性实验是指实验内容涉及本课程的综合知识或与本课程相关课程知识的实验，是在学生了解和掌握本课程验证性实验和设计性实验的基础上进行的[6]。对卓越工程师的培养更应注重理论和工程实践相结合，故为培养学生的工程素养，卓越班的综合性实验课程应引入工程实例。在数字仿真实验的基础上，进行工程实践训练。水箱液位控制系统、电动机调速系统和倒立摆系统等都是自动控制系统中具有代表性的工程控制实例。如在控制系统综合实验中，可给定学生上述某一实际控制系统，要求学生首先建立被控系统的数学模型，画出控制系统结构框图，运用课堂上所学的理论知识分析控制系统的性能，设计满足要求的控制器，然后在计算机上进行控制系统仿真，设计控制器参数，仿真结果达到期望要求后，最后在实际系统上做实验，能够正确分析实验结果。这种控制系统综合性实验能够调动学生学习自控原理的主动性，并能全面培养学生的工程实践创新能力。
四、实验教学方法的改进
为培养卓越班学生的工程实践能力，必须注重实验预习及加强评价实验全过程。将预习任务具体化，增强学生预习的主观能动性。在学生进入实验室前，教师应检查学生对实验预习的情况，教师验收合格后方可进入实验室。这样加强预习监管，严格要求，提高实验效果。在实验全过程中，实验老师要引导学生自己分析实验中出现的问题，自己找到出现这个问题的根本原因，最后找到解决问题的方法。以培养学生独立分析并解决工程实际问题的能力。这些对于卓越工程师日后的控制系统的工程实践都是受益匪浅的。
五、重视创新能力，改革实验考核机制
为培养具有创新能力的卓越工程师，实验成绩的评定应以学生能独立分析问题和解决问题为准则。对于在实验中能独立分析设计控制系统的学生应给予较高的实验成绩。实验预习成绩、操作成绩和实验报告成绩构成完整的实验总成绩。实验预习成绩应逐个检查学生预习情况后给出评定，它可占实验总成绩的25%。实验操作成绩要重点考查学生的独立分析解决控制系统问题的能力，有创新表现的学生应给高分，这部分成绩可占实验总成绩的40%。实验报告成绩要重点考查学生正确分析处理实验结果的能力，这部分成绩可占实验总成绩的35%。这样评定实验成绩以能尽快提高学生的动手能力、创新能力以及工程实践能力。
六、结束语
本文分析了我校自动控制实验的现状，针对我校目前自动控制实验的不足，探讨了卓越课程自动控制原理实验的改进措施，从改进实验内容、实验手段和完善考核方法等几方面进行了探索研究。这些改革措施有助于加深学生理解自动控制概念和控制系统的分析设计方法，培养创新能力，增强分析解决实践问题的能力，为学生走上工作岗位成为卓越工程师打下坚实的基础。
参考文献：
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关键词： “自动控制原理” 教学内容 学时分配 教学方法 教学设计
“自动控制原理”是电子信息科学与技术专业的一门重要专业基础课程。它侧重于理论角度，系统阐述了自动控制科学和技术领域的基本概念和基本规律，介绍了自动控制技术从建模分析到应用设计的各种思想和方法，内容十分丰富。通过自动控制理论教学，学生全面系统地掌握自动控制技术领域的基本概念、基本规律和基本分析与设计方法，以便将来胜任实际工作，具有从事相关工程和技术工作的基本素质，同时具有一定的分析和解决有关自动控制实际问题的能力。
本课程是电子通信工程、机电一体化、包装工程等工科和理科专业的必修基础课程。通过本课程的学习，学生将初步掌握自动控制的基础理论，并具有对简单连续系统进行定性分析、定量估算和初步设计的能力，进而为专业课程的学习和参加控制工程实践打下必要基础（方晓柯，2008）[1]。
1.教学内容研究
本课程的教学内容重点应放在以下方面：
（1）自动控制的概念、基本控制方式及特点和对控制系统性能的基本要求。
（2）典型环节的传递函数、结构图化简或梅森公式及控制系统传递函数的建立和表示方法、小偏差线性化方法和通过机理分析建立数学模型的方法。
（3）暂态性能指标、劳思判据、稳态误差、终值定理、稳定性的概念及利用这些概念对二阶系统性能的分析、高阶系统分析方法和主导极点的概念。
（4）根轨迹的概念和绘制法则，并能利用根轨迹对系统性能进行分析、偶极子的概念及添加零极点对系统性能的影响。
（5）频率特性的概念、开环系统频率特性Nyquist图和Bode图的画法和奈氏判据。绝对稳定系统、条件稳定系统、最小相位系统、非最小相位系统、稳定裕量、频域性能指标的概念和频率特性与系统性能的关系。
（6）校正的基本概念、基本校正方式和反馈校正的作用、复合校正的概念和以串联校正为主的频率响应综合法、串联校正为主的根轨迹综合法和常用校正装置及其作用。
为使学生更好地学习和掌握自动控制原理这门课程，依据学校制定的教学大纲，结合自己在日常教学中的经验和我校学生的基本情况，现将本课程的教学内容和学时安排如下，见表1所示，学时共计72学时见下表。
表 “自动控制原理”课程教学内容及学时分配
2.教学方法研究
“自动控制原理”为我校物理与电子科学系应用物理学和电气工程及其自动化这两个本科专业的必修课程，目前校内每年学习这门课程的学生人数在100人左右；在日常教学过程中，我们重视对学生的启发与引导，钻研教学教法，不断改革与创新，采用多种行之有效的教学方法和手段，并取得良好的教学效果。
2.1启发―引导式课堂教学
课堂教学的目的是启发学生积极主动地建构知识，引导学生分析、解决问题（阎金铎，2009）[3]。例如，在讲解典型环节的传递函数和结构图化简时，可以先启发学生根据自己的思路化简结构图，求出传递函数，然后引导学生根据书本上的规则进行结构图化简。在启发、引导学生建构知识的过程中，教师必须对所教知识本身及其来龙去脉、认识方法有清楚的认识；必须研究学生的认知规律，进而使知识的传授过程符合学生的认知规律。这一教学模式分为以下几步：
首先，要激发学生学习新知识的动机。
其次，要引导学生获得丰富的感性认识，这是学生进行下一步思维加工必不可少的基础。
第三，要引导学生的思维加工过程，进行分析、推理，然后表述认识的结果，建立概念，总结规律。
第四，要让学生学会运用新知识解决问题。
最后，要让学生巩固新知识，将新知识与已有知识建立联系，纳入自己的认知结构体系。
通过运用这一教学模式，一方面教师要积极研究教学内容，找出教学内容的内在逻辑，另一方面要分析、掌握学生的认知规律与心理活动，进而将二者有机结合。
2.2自学-讨论式课堂教学
课堂教学的目的除了使学生学习新知识外，更重要的是使学生学会学习。教师指导学生以知识为载体，搜集资料、阅读理解、表达交流，从而深化对知识的理解（李振龙等，2009）[2]。例如，在讲解根轨迹的概念和绘制法则时，可以让学生先自学根轨迹的绘制法则，并给出例题让学生自行绘制根轨迹，然后进行课堂讨论，根轨迹绘制究竟应该怎么画，要遵循怎样的绘制原则，并且这些绘制原则之间的顺序与关系是怎样的，讨论出结果之后，教师再根据这些原则画出之前让学生自行绘制的例题，让学生与自己绘制的根轨迹作对比，然后发现自己哪里画得不对，为什么不对，是漏掉或者弄错了哪条绘制原则。
使用自学―讨论式课堂教学，主题的选取非常重要，在教学前教师就要进行深入研究，选取适合学生自学的主题。自学之后每个学生独立完成一个任务，之后就完成的任务进行成果交流与讨论，最后师生共同梳理自学的内容，达成完整、准确的共识，最后形成结论。
2.3探究式课堂教学
探究式课堂教学的目的是强调学生真实的研究经历，让学生参与探究活动，发现问题、提出猜想、交流论证，得出结论。例如，在讲解校正的基本概念、基本校正方式时，可以让学生先分析为什么需要对系统进行校正，并且探究可以采用何种方式进行校正，提出猜想或假设，然后设计校正方案，分析论证方案的正确性与可行性，最后得出结论。在实际的课堂实践中，大部分的学生虽然没有探究出合理的校正方法，但是通过这种教学方式不仅发散了学生的思维，而且使学生对正确的校正方式印象深刻。
3.教学设计研究
本课程的教学设计主要包括以下几个方面：
3.1制定教学目标。
3.2分析教学内容。
3.3分析学生和教学环境。对学生的分析包括以下方面：学生原有知识、技能，学生对教学内容的了解，学生对教学内容和多媒体的态度，学生的兴趣，学生对教师的态度，学生以前的学习成就和能力层次，学生的一般学习方式，学生的总体特征，等等。学生的学习过程是通过运用已有知识解释所学内容进而建构新知识的过程。基于他们本身的经验，学生对教学内容和教学方式会有一定看法，他们可能对教学内容不感兴趣或者不喜欢教学所使用的教学方式。只有提前了解他们对学习内容的态度及对教学方式的期望，才能据此设计相应的教学方式和教学手段，启发引导学生，激发他们的学习兴趣和求知欲望。譬如，讲解对控制系统性能的基本要求时，引用现实中电阻炉温控制系统、飞机自动驾驶仪系统等作为实例，讲清楚为什么控制系统的性能需要满足稳、快、准的要求，达到良好的效果。
3.4选择具体教学模式、方法和策略。
3.5利用教学资源。利用学校的多媒体资源，结合板书，进行教学。并帮助学生安装MATLAB仿真软件进行部分习题的仿真。
3.6制定测评方法。对每一章的作业进行认真的批改，每次批改完之后总结学生易错的题目是哪些，为什么学生在这些题目上出错，学生是哪一部分的内容没有掌握，以便复习的时候对这部分内容进行详细讲解。
3.7教学反思和修改。在教学过程中不断进行反思，并根据学生的反馈信息不断修改自己的教学内容和教学方法，以期实现教学系统的整体优化。
4.结语
“自动控制原理”是控制理论与控制工程专业的主干和必修课程，在我国的生产制造业中应用比较广泛，尤其在工业控制领域得到广泛应用与推广。本文在研究课程教学内容和学时分配的基础上，从课堂教学方法、课堂教学设计方面对本课程的教学理论与实践进行了研究，实践结果表明，本课程的教学内容安排是合理的，教学方法和教学设计也取得了良好效果。“自动控制原理”是一门理论性与实践性都很强的课，要想上好这门课，必须对教学内容、教学方法、教学设计进行更深入的研究。
参考文献：
[1]方晓柯，王建辉，郑艳，等.《自动控制原理》教学改革的探索与实践[J].教育实践研究，2008，（11）：101-102.
[2]李振龙，乔俊飞，孙亮，等.自动控制原理课程体系结构和教学方法探讨[J].教学研究，2009，32（2）：66-68，72.
