0 引言

“自动控制原理”是自动化、电气等相关专业本科生的一门主干课程，也是交通工程、仪器仪表、化工等许多非自动化类专业的重要选修课程。该课程的主要作用是使学生掌握自动控制的基本原理，建立较完善的知识体系，并在此基础上，培养学生辩证思维的能力和理论联系实际进而解决问题的能力。

针对“自动控制原理”的教学研究历来都是自动化及相关专业教师的重要课题。基于该课题，众多高校教师进行了大量的教学研究和实践工作，并取得了丰富的成果[1,2]。然而，对于一些开设了 “自动控制原理”课程的非自动化类专业而言，由于学生缺乏相关的专业知识背景，加上课时安排有限(通常仅为32学时)，并不适合采用和自动化专业相同的教学模式。因此，在非自动化类专业该课程的教学过程中，需要结合本专业的特点和要求，因材施教，探索新型的教学模式。

本文基于笔者的亲身教学经历和感悟，以非自动化类的交通工程专业为例，针对其“自动控制原理”课程教学模式进行初步的探讨。

1 课程教学存在的问题

“自动控制原理”课程是自动化及相关专业的主干课程。该课程理论性较强，涉及知识面广，因而要求学生在学习该课程之前需要具备相应的数学、电路以及信号与系统知识基础。然而，笔者是面向交通工程专业学生进行授课，学生具有非自动化专业的特殊性。在教学过程中，笔者发现了一些问题，主要概括为以下四点：

(1)利用符合学院大学生特点、发挥老同志作用的活动载体，和原有学生思想教育活动相结合，和校关工委组织的活动相结合。将老同志深入开学典礼，讲历史，讲文化传承，讲科学研究，讲学习方式方法等，逐步发展为相对固定的品牌。

1.1 学生相关基础知识薄弱、学习积极性低

再说烟酒。烟酒伤身，早已是科学共识，但嗜烟酗酒的人在年轻时，总是以为烟酒的危害离自己很远，总是觉得那是危言耸听，总是侥幸地认为自己不会被厄运砸到。当有一天，躺在了医院里、病床上，甚至车轮下，医生说就是吸烟太多喝酒太狠了，你追悔莫及，悔不当初。可世界上没有后悔药，没有回头路，都是单程单行票。居安的时候不信有危，有危的时候没有了返回安的路。

1.2 适合非自动化类专业的教材少

上述四点问题均是笔者在实际教学过程中遇到的主要问题，这些问题都说明非自动化类专业的“自动控制原理”课程教学有其特殊性，不能把自动化类专业的教学模式生搬硬套过来。为提高教学效率和质量，达成教学目标，需要探索新的适合非自动化类专业的“自动控制原理”课程教学模式，笔者认为，可以具体从教材选取、基础知识补充、教学内容编排、教学方式和考核方式改革这五个方面着手改革。

对于自动化专业的学生， “自动控制原理”课程的先修课程主要包括“高等数学”、“线性代数”、“电路原理”、“信号与系统”等。然而，由于交通工程专业属于非电类专业，学生除了学习过“高等数学”中的一些知识外，在电路原理、数电、模电，以及信号与系统以及拉普拉斯变换、复变函数等知识方面，都很缺乏甚至没有学习过。这些因素在客观上造成学生较难理解和消化“自动控制原理”的课程内容，对课程教学的顺利实施提出了挑战。也正因为课程相关基础知识比较薄弱，学生在课程学习过程中很容易因为畏难心理而提不起兴趣、学习积极性低，甚至对课程学习产生排斥情绪。

1.3 教学学时少引起的内容取舍和精简

以我院为例，自动化专业学生的“自动控制原理”课程总共包括96个授课学时和若干实验学时，其中经典控制理论部分为48个学时，现代控制理论部分也是48个学时，学生有足够多的学时系统地学习自动控制原理的相关知识。然而，交通工程专业的“自动控制原理”课程仅为32学时，而且没有辅助的实验学时，这就要求笔者要以较少的学时来完成自动控制原理知识的系统传授。这意味着笔者必需要根据交通工程专业特点，对教学内容加以取舍和精简，突出重点与特色。到底该突出哪些重点，又该删减哪些内容，这便是笔者在授课时面临的一个难题。

1.4 课程教学内容易与专业背景脱节

从年龄上看，上榜新人的平均年龄为47．8岁。年龄最小的新人是今年35岁的科技独角兽柔宇科技的创始人刘自鸿。

国内各高校自动化专业“自动控制原理”课程使用的经典教材有多种，以我院为例，使用的是由我院田玉平教授主编的《自动控制原理》一书[3]。该书是“十一五”国家级规划教材，突破了传统的编排方式，以系统建模、系统分析和系统综合校正这三个控制理论的主要任务为主线，系统地介绍了自动控制的基本理论，内容翔实、思路清晰。然而，该教材中涉及了很多包括电路原理、信号与系统等在内的先修课程知识，对于自动化和相关专业的学生，该教材十分适用，但对于交通工程专业的学生，由于缺乏如上节所述的相关基础知识，加上专业培养目标也有所不同，该书很难再作为主教材使用，需要选用其他适合的教材。

2 新型课程教学模式初探

2.1 选取适合非自动化类专业的教材

商务部的结论标志着其改变了不向非市场经济国家征收反补贴税的态度，这是“双反”问题出现的转折点。而法院在这一案件中的所进行的推测也并非无中生有，它指明了在现有法律框架下，并不存在明确的法规来规范非市场经济国家对本国商品的补贴问题，相关法规的模糊或缺失容易造成权力的滥用，而这为将来的贸易冲突埋下了伏笔。

基于上述的四点主要问题，笔者查阅了多种“自动控制原理”教材。在比较了诸多教材后，笔者决定选用由浙江工业大学王万良教授和赵燕伟教授编著的《自动控制原理(非自动化类)》一书作为课程教材[4]。该书深入浅出地介绍了自动控制的基本原理，沿着自动控制理论的发展历程进行介绍，即先连续系统理论后离散系统理论，先线性系统理论后非线性系统理论的顺序介绍，并分别采用不同的分析工具分析系统的性能指标，包括稳定性、暂态行能和稳态性能。该书内容难度适中，以概念和原理为主，没有大量的公式推导和计算，适合非自动化类专业学生学习。此外，为了能够把一些自动控制原理中的重点知识点讲解得更透彻，笔者把我院田玉平教授主编的《自动控制原理》一书作为辅助教材。实际的教学效果表明，把《自动控制原理(非自动化类)》作为主教材并把《自动控制原理》作为辅助教材的多教材结合方式，既能保证教学内容体系的完整性，又能让学生更容易接受和掌握相关的自动控制理论知识。

2.2 注重相关基础知识的补充

基于选取的教材，结合交通工程专业的特点，并考虑到教学内容多而学时少的矛盾，笔者对课程教学内容进行了优化编排，重点讲授基本概念、原理、方法以及应用价值高的内容，少讲或不讲非基本知识点和实用价值较低的内容。在教学过程中，以概念和原理讲授为主，强调对知识点的理解，推导和计算为辅。进一步地，在教学中强调理论联系实际，编排、穿插与该专业相符合的控制系统实例，使学生能更容易地理解各重要知识点，提高授课和学习效率。

面向自动化类专业学生的“自动控制原理”课程与“电路原理”、“信号与系统”、“电机学”等都是密切相关的，课程中所列举的很多实际例子也都是出自这些领域。但在面向交通工程专业学生讲授该课程时，这些电路、信号、电机方面的控制对象实例不宜再用。再则，该课程本身以理论知识为主，注重理论推导和公式计算等，如果减少了这些控制实例后，容易导致该课程变成学生眼中的另一门“数学课”。实际上，在交通工程领域，也有很多自动控制的实例，如轨道交通的信号控制、高速公路ETC电子不停车收费系统等。如何在讲授控制理论知识的同时，有机地结合交通工程专业背景实例，加深学生的理论和认识，避免把该课程上成数学课，避免教学内容和专业背景脱节，也是笔者面临的实际问题。

2.3 合理编排教学内容

根据1.1节中的分析，非自动化类专业的学生缺乏很多学习“自动控制原理”课程必备的基础知识，包括电路、信号与系统以及相关的数学知识。因此，授课教师在教学中对相关基础知识有意识地进行补充，是该课程教学能够顺利实施的重要保障。更重要的一个问题是如何补充基础知识，是划出专门的课时来讲基础知识，还是结合具体情况，在讲解控制原理相关的知识点时，能够有机地将相关基础知识融合进去？笔者在授课时采用了后一种方式，达到了良好的效果：一方面，这样不至于在教学初期把该课程上成数学课，从而避免使学生产生排斥心理；另一方面，将控制理论的知识点与相关基础知识有机融合，能够使学生充分体会到相关基础知识在自动控制原理中的作用，以便更有效地吸收和掌握补充的基础知识。

家父毕业于台北帝国大学，在台湾就医术小有名气，到大陆后，医术高明加上为人谦和，诊所生意兴旺发达，到民国26二十六年‘七七事变’前，已扩大成一家小规模的医院。

就交通工程专业的“自动控制原理”课程而言，具体教学内容包括：第1章为绪论，介绍自动控制的发展史和自动控制系统的基本概念；第2章为系统的模型，首先介绍了傅里叶变换和拉普拉斯变换两类基本工具，然后从微分方程和传递函数两个角度介绍建立控制系统数学模型的基本方法。其中，以汽车缓震系统为例，分析了系统微分方程模型的建立过程，并以交通信号灯自动控制系统为例，讲授了系统框图的绘制方法；第3章为时域分析法，主要介绍分析控制系统稳定性、暂态性能和稳态性能的时域方法。其中，以火车自动开水机为例，分析了控制系统的各项性能指标；第4章为频率法，也是“自动控制原理”课程的教学难点，主要介绍频率特性的概念，用于分析系统稳定性的奈奎斯特图，以及用于分析系统相对稳定性和开环频域指标的伯德图；第5章为系统校正方法，目标为了解和掌握PID等用于改善系统性能的校正方法。其中，以交通信号灯控制为例，讲授了PID校正方法的基本原理。由于在交通工程领域，较少涉及系统校正的根轨迹法，因而没有安排根轨迹法的教学。

2.4 充分结合理论教学与实验教学

在课程教学中，对于理论教学部分，笔者采用板书和PPT相结合的教学方式。对于实验教学部分，即对一些需要通过编程来实现的控制系统问题，则使用Matlab/Simulink软件进行课堂演示，以加深学生对知识点的理解，促进其对知识点的掌握。如1.1节所述，交通工程专业学生在电路、信号与系统等方面的知识比较匮乏，因而传统的基于电路元件(如电阻、电感、电容、运算放大器等)的自动控制仿真实验平台并不适用。为此，笔者在教学中以交通信号灯自动控制系统等交通工程领域内涉及的典型自动控制系统为例，基于Matlab/Simulink软件分别对系统建模，暂、稳态性能分析以及系统校正等各环节进行了演示。在课堂演示过程中，充分与学生互动，使学生能够在学习过程中吸收相关知识，并以小组为单位来合作，对仿真实验例子进行复现，进而掌握基本的Matlab/Simulink软件仿真实验技术。

2.5 采用灵活多样的课程考核方式

为避免出现 “平时不学，考前突击”的情况，笔者为该课程制定了较为灵活多样的综合考核方法，即在学生期末总成绩中，平时作业和考勤占10%，二次课堂测验共占40%，期末考试占50%。其中，二次课堂测验替代了期中考试。一方面，二次课堂测验能够促进学生养成温故知新的习惯，另一方面，也客观上减轻了学生期末考试的负担，调动了学生学习的积极性。考虑到交通工程专业学生的实际情况，笔者在授课过程中以讲授基本概念和原理为主，辅以恰当的推导和计算，避免较为冗繁的数学运算。因此，在期末考试试卷中，并没有安排需要较大计算量的题目。(王翔宇等文)

采取这种综合考核方式的主要目的就是突出平时学习的重要性，并使得学生得到客观的课程成绩和总评。

3 结语

由于专业背景的特殊性，非自动化类专业“自动控制原理”课程教学不能直接照搬自动化类专业的课程教学模式。结合笔者在交通工程专业“自动控制原理”授课的教学经验，本文分析了该课程教学中存在的四点主要问题，并且有针对性地探讨了一种新型教学模式。从教学过程看，该教学模式有效地解决了上述的几点问题，取得了很好的教学效果，提高了学生学习的积极性和学习效率。

参考文献:

[1] 唐超颖, 姜斌. “自动控制原理”课程的探究性教学实践[J]. 南京: 电气电子教学学报, 2007, 29(6): 91-93.

[2] 郭爱文, 周洪. “自动控制原理”课程教学改革探讨[J]. 南京: 电气电子教学学报, 2014, 36(1): 11-12.

[3] 田玉平主编. 自动控制原理(第二版) [M]. 北京: 科学出版社, 2006年8月.

[4] 王万良, 赵燕伟编著. 自动控制原理(非自动化类) [M]. 北京: 机械工业出版社, 2009年2月.