摘  要：为了满足新形势下工程应用型人才的需求，本文提出了自动控制原理教学改革的方向和侧重点。通过分析课程特性和若干关键问题，从优化课程教学主线、凝练教学内容、加强实践环节等方面深入探讨了课程改革的若干举措。实践表明，这些措施能促进学生形成系统的理论分析方法和设计思路，培养学生的创新能力，提升工程实践能力。
关键词：自动控制原理；教学改革；工程实践能力
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.精炼课程内容，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功模块：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高潮。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、结束语
随着社会进步和科技发展，专业知识的更新和能力提升亦必须与时俱进。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。
作者简介：赵咪（1980-），女，汉族，新疆石河子。石河子大学机械电气工程学院副教授，博士，研究方向：电气工程及其自动化。
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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, Xinjiang Shihezi, 832003）
Abstract: In order to satisfy the requirements of engineering applied talents cultivation in new situation, aiming at the character of automatic control theory and some key issues in teaching, this paper deeply explores a number of measures of the curriculum teaching reform for automatic control theory, and expounds the focus of education reform. The practice indicates that these reform measures can facilitate in establishing systemic analysis method and design approaches, training the innovative capacity of students, and promoting the ability of engineering practice.
Keywords: Automatic control theory; Teaching reform; Engineering application ability.