控制系统仿真课程教学改革

【摘要】本文分析了控制系统仿真课程教学过程中存在的问题，从教学模式、实践教学和课程考核方面提出了教学改革方案。

【关键词】控制系统仿真 教学改革 教学质量

【基金项目】重庆理工大学博士科研启动基金（0107130955），重庆理工大学自动化专业建设提升计划项目。

控制系统仿真是自动化专业的一门实践性很强专业选修课，该课程是利用MATLAB（含SIMULINK，下面统一称为MATLAB）软件实现对控制系统的分析与设计，促进学生理解控制理论和方法、提高学生的动手能力[1]。本文针对教学中存在的问题，提出了教学改革措施，充分调动学生的积极性，达到提高教学质量的目的。

一、教学中存在的问题

本课程是利用MATLAB软件讲解自动控制原理等选修课程中的控制原理与方法的仿真实现，让学生掌握计算机辅助分析与设计手段，提高综合分析与及解决问题的工程能力。经过我们的分析，现行教学中主要存在如下三个方面的问题[2]。

1.教学模式对教学效果的影响

从上面阐述可知，该课程直接任务调用MATLAB软件对控制系统建模、仿真和结果分析。该过程的关键是“练”而不是“听”，而当前教学过程在受教学管理、传统教学模式和教学条件的影响和限制，主要采用在教室的讲授型教学方式，这与通常的理论课程并无区别，让“练”受到了很大的限制。

2.教学内容对教学效果的影响

该课程中的控制原理和算法等理论内容都在其他控制原理课程中教授的，且某些学校还单独开设有MATLAB课程，这让学生有“重温知识”的感觉，但又有内容很飘、找不到根基的感觉。这让学生在心理上和态度上产生了懈怠的情绪，给教学效果造成消极的影响。

3.课程属性对教学效果的影响

我们调查了多所高校的人才培养方案，本课程通常设定为专业选修课。当前的教学中，多数同学已经形成选修课没有必修课重要，选修课比较容易通过等心理景象，甚至有些同学认为选修课是凑学分的。这使得除真正感兴趣的同学外，多数同学存在一种混学分的心态。

综上分析，我们将针对如上三个方面对控制系统仿真课程进行教学改革，以调动学生的学习积极性，提高教学质量。

二、控制系统仿真教学改革措施

1.教学模式多样性

本课程的教学内容既有控制原理和算法的理论部分，也有软件实现部分。为了避免上机实践滞后课堂理论讲解，将授课地点安排在机房，学生随老师边讲解边上机练习，同时教师也能通过计算机的现场演练，让课堂内容生动起来。如果对仿真时间长或者涉及步骤多的仿真实例，可以通过提前准备好动画、视频等方式给学生演示，这种方式更为直观、生动和及时，便于学生理解课程知识[3]。

2.加重实践教学

在教学过程中，分阶段的布置一些具有实际工程背景的建模、求解、分析与综合等不同类型的题目，引导学生进行系统分析、编程调试、结果分析等综合训练，加深学生对控制系统各影响因素的理解和提高动手操作能力，从中让学生独立、规范、科学地完成设计。

同时将学生以2 ～ 3 人为一组，一组完成一个题目，这样可以抑制学生的依赖思想，减少相互抄袭的现象，逐步提高学生独立发现问题、提出问题、分析问题、解决问题和查阅资料的能力，最终使学生学会应用MATLAB软件分析实际的工程问题[4]。

3.优化考核与评价方式

为了让学生更好地理解控制原理和算法、掌握MATLAB软件的语法和操作，我们提出“课程设计+面试”的考核方式。教师可根据学校的条件、行业背景、学生质量等因素设置几个大题目或者让学生自己选定一些实际控制系统，重点考察学生利用MATLAB实现对控制系统的多种表达、表达的快速转换、系统各指标分析或设定性能指标进行系统的综合设计。学生需要对其设计思想、原理分析、MATLAB语言实现等进行口头答辩，这样才能真正的检验学生对知识的掌握程度。

最终综合题目的难易程度、完成情况、答辩情况和平时的出勤、作业情况，得出总成绩。这种考核方式比考试更加灵活，也更准确的反映出学生的真实水平，对学生的学习积极性、学习主动性有极大的促进作用，也能形成良好的学习风气、改善学习成绩[5]。

三、结束语

控制系统仿真是自动化专业的一门非常重要的专业选修课，为了激发学生的学习兴趣，提高学生的专业能力，达到学以致用的目的，克服以往学生动手能力差、实践经验缺乏等问题。我们针对当前教学中出现的问题，从教学模式、实践教学和课程考核三个方面提出了教学改革，让学生能够更好地学习、掌握和应用控制系统仿真知识。

参考文献：

[4]毛海杰，李炜，刘微容，鲁春燕. “控制系统计算机仿真”课程教学探讨[J] .实验室研究与探索（增刊），2005，24： 147-149.