在自动控制原理课程中,传统的教学方法面临着知识点繁多、涉及大量数学公式和计算,以及课时不足的挑战。为解决这些问题,李中琴和李丽两位教师在其发表的《基于“系统化”理论和MATLAB的自动控制原理课程的教学改革》一文中提出了采用“系统化”理论和MATLAB软件辅助教学的改革方案。文章首先介绍了“自动控制原理”课程的重要性,该课程不仅是自动化学科的核心基础课,也对信息和机电类专业的学生至关重要。课程的主要内容包括自动控制的基本概念、控制系统的数学模型、经典控制理论的时域、根轨迹和频域分析方法,以及控制系统的校正和设计等方面。由于内容丰富且理论抽象,学生在学习时常常感到困难。
为了提高教学效率,作者在教学改革中采用系统化的方法,将零散的知识点归纳整理,将教学内容划分为两大主线、三种分析方法和三个分析点。两大主线指的是系统分析和系统设计;三种分析方法指的是时域分析法、根轨迹分析法和频域分析法,这些方法能够从快速性、准确性和稳定性三个角度综合分析控制系统的性能。在教学环节设计上,重点介绍控制系统的数学模型和经典控制理论的时域分析法,帮助学生理解如何建立数学模型,并评估系统的性能。
系统化理论的应用是改革的关键部分之一。通过将系统分析的依据、分析方法、评判标准和系统矫正的问题串联,使四大主要知识点——数学模型、三种分析方法、性能指标和控制系统的矫正——紧密联系在一起,便于学生抓住学习重点。系统化教学不仅帮助学生系统化知识体系,而且还促进了他们辩证思维和创新能力的培养,进一步提高了他们解决实际问题的能力。
除了系统化理论,MATLAB软件的引入是教学改革的另一项重要内容。MATLAB是一种强大的数学计算和数据分析软件,广泛应用于自动化控制领域。它能够处理复杂的数学计算,提供可视化的数据分析工具,以及进行控制系统的设计和仿真。通过MATLAB,教师可以更直观地展示控制系统的设计过程和性能分析结果,为学生提供一个更具操作性的学习环境。
文章中提到,教学实践证明,应用系统化理论和MATLAB软件进行教学改革后,课堂教学效率得到了显著提高,学生的学习效果也得到了改善。这一改革方案不仅提高了学生的理论知识掌握程度,还提升了他们的实践操作能力和工程设计能力。文章的关键词包括自动控制原理、系统化、MATLAB和教学改革,这些关键词准确概括了文章的核心内容。
作者通过对比传统教学方法和改革后的教学方法,强调了后者在提高教学效率、增强学生理解能力方面的优势。文章还特别指出,教学改革不仅涉及课程内容的系统化处理,还包括了教学方法、教学手段的更新,以及教学目标和教学理念的调整。最终,改革的目标是培养学生的系统思维能力,增强其解决实际工程问题的能力,并在未来的学术研究或职业生涯中能够灵活运用所学知识。
此外,文章还提到了基金项目和作者简介信息,显示了研究的学术背景和研究方向。作者李中琴是新乡学院机电工程学院的一名教师,致力于自动控制系统的研究、设计与教学工作。