《“自动控制理论”系统观思维可视化的教学探索》-教育论文，科学教育论文-论文范文参考-科学狗论文网

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“自动控制理论”系统观思维可视化的教学探索

范文

杜鹏英李艳君姚立海徐洁

摘要针对“自动控制理论”课程教学过程中，理论性较强、知识点繁多，学习者学习有难度等教学现状，在该课程的教学中从专业层、课程内容架构层、各知识模块层等不同层面渗透系统观的理念，梳理各层知识的关联，并通过思维导图进行可视化展示。在教学中通过引言和总结进行导问-导学的设计，促进了学习者的学习效率，提升了教学效果。

关键词系统观层次型知识关联

中图分类号：G424? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻标识码：A ? ?DOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2019.12.062

The Teaching Exploration of "Automatic Control Theory"

System View Thinking Visualization

DU Pengying， LI Yanjun， YAO Lihai， XU Jie

（Automation Department， Zhejiang University City College， Hangzhou， Zhejiang 310015）

Abstract In view of the teaching situation of "automatic control theory" course， such as strong theory， many knowledge points， and difficulty for learners to learn， etc.， in the teaching of this course， the concept of system concept is infiltrated from different levels， such as professional level， course content architecture level， knowledge module level， etc.， and the correlation of knowledge at each level is combed， and visual display is carried out through thinking map. In the teaching process， the introduction and summary are used to design the question guide design， which promotes the learning efficiency of learners and improves the teaching effect.

Keywords system view; hierarchical type; knowledge relevance

“自动控制理论”是高等学校自动化、电气、机电等工科专业的一门专业学科基础基础课，在专业教学中占有重要地位。课程理论性强，知识点较多，学生在学习过程中会感觉到难度较大，难以建立知识的关联，系统综合应用和分析能力不足，需要对相关分散知识点彼此间有关联的信息进行分层、分类管理。利用系统观思维，建立各知识点的关联图，构建知识体系系统架构进行自动控制理论的知识导航，可以将系统观思维可视化展示，有利于系统观思维的训练。

系统观体现在不同的层面上，专业（蓝图）、课程（森林）、模块（树林）等由宏观到微观逐层进行系统化，强调各模块、各知识点所处的位置及作用，使学习者心中有数、有的放矢、目标明确。因此在该课程的教学设计中，梳理各个章节的关系、各章的知识点以及各综合知识点等不同层面的知识关联，总体、局部渗透并体现系统观。

1 专业层面的系统观思维体现

从专业和学科角度来看，先根据专业学习所要达到的目标（即蓝图），将自动控制理论课程放到专业课程体系中，明确课程的专业地位，从宏观上理解该课程学习的意义及在相关领域中的作用，提升学习的兴趣和价值感。

宏观上，从专业和课程关系的角度分析，一个典型的自动控制系统所需的知识结构涉及控制器、功率放大与变化、执行机构、被控对象、信号检测、信号处理、控制测量等相关知识，每部分知识即为专业中相关各课程的内容，而自动控制理论是整个系统建模、分析设计的理论基础。学习者可以从整体上把握专业学习蓝图，并清晰地掌握各课程的关系以及在蓝图中的地位和作用。掌握自动控制理论在整个自动化专业中是重要的理论基础，该课程的学习是学习好专业的根基所在。

2 课程层面的系统观思维体现

课程（森林）的体系化主要围绕控制系统的分析和设计，梳理课程的各模块（树木）内容之间的关联，并寻迹各模块在自动控制系统分析和设计中的作用。各模块即为各种树林，了解了森林里的各种树林，将总的知识体系和目标以及各模块的知识和目标进行关联，各知识模块及其实际应用的意义就可以很清晰地表达出来。

从自动控制理论课程角度上系统构建内容体系结构。该课程主要研究线性系统、离散系统和非线性系统，各个系统主要进行系统建模、性能分析。线性系统中由第一章的基本概念及系统出发，要进行及系统的分析和设计，就需要进行系统的建模，涉及第二章的内容;在分析方法中有时域分析、复域分析和频域分析不同的分析方法，分别涉及第三章、第四章和第五章;系统的特性如果不满足要求，需要进行校正和设计，此部分知识涉及第六章的内容;另外对于另外两类系统，则分别涉及第七章和第八章的知识。

3 知识模块层面的系统观思维体现

各章知识模块（树木）中，相关知识点（枝叶）之间也有各种关系，梳理各模块与各知识点的关联，以第三章时域分析为例（如图1）。对于各种关系的解读和导航，有利于对整个知识模块的了解。这样可以构建知识网络，掌握其中的内在练习，环环相扣，每个知识点的掌握。明确了各枝叶对各树林的关系及贡献，学生就会对所学的每个知识点都能清楚地知道其功能和作用，有效带动学习的效率、提升学习动力。

4 导问—导学教学方法

通过不同层次的系统化知识构建和梳理，每一层级的知识关系谱图通过思维导图进行可视化展示，在教学中起到很好的导航和导学作用。首先通过宏观层的课程与专业的关系、课程各模块知识的关系初步引导学生进行课程内容的导论学习，系统地把控课程内容及相互关系，粗略勾勒了课程内容和实现目标的轮廓。通過后续的内容不断深入探究，结合不同层次的思维导图进行系统化地引导和导航，这样学习者就很清晰地明确各知识点的作用和意义，而不是只关注知识点本身，却不知道其在课程学习目标中的作用，即便学会了各个知识点，也不能够进行系统地分析和应用。

另外在各模块的学习中都有引言和总结环节，通过引言，根据各模块的所需要达到的目标进行设疑，由已学知识结合整体系统目标，构建体系化的问题，通过导问迁移引出新模块的内容、目标以及与整体目标的关联，引发学生解决问题和主动思考，进行导问。通过导问可以将各模块的知识点系统化进行引入，逐层深入探究。另外在各模块知识结束时进行总结，并通过思维导图进行知识点梳理，强化明确各知识点的关系，根据系统的整体思维导图知识结构，并关联到后续模块知识的学习。整个过程自成链路，展示了思维和学习痕迹，很好地起到导问和导学的作用，让学习者可以很便捷高效地前行，不至于因为繁杂的知识点，而茫然盲目，不知方向。

5 总结

在“自动控制理论”教学中植入系统观理念，构建不同层次的系统化知识结构，将繁多的抽象知识点进行关联，体系化地开展思考及学习活动，在教学实施中提升了自动控制理论的学习路径，有效建立了课程总目标和各知识点分目标的关系，大大提升了自主探索知识的学习信心。基于思维导图的系统观可视化方法的应用在自动控制理论的教学中，在课堂互动、学生学习投入、学习主动性等方面都有了一定的改善和提升。

基金项目：2019《自动控制理论》浙江省在线课程建设;2019浙江省教育科学规划研究课题（2019SCG201）;2019浙江大学城市学院教学成果孵化项目（智能制造背景下多方协同的信电类交叉复合实践平台构建与实施）;2019浙江大学城市学院校企共建重点课程建设项目（XQ1905），2016浙江省高等教育教学改革项目（jg20160225）

参考文献

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[3] 蒋宗礼.本科工程教育：聚焦学生解决复杂工程问题能力的培养[J].中国大学教学，2016（11）：27-30.

[4] 王万良.“自动控制原理”课程教学中的几个关键问题[J].中国大学教学，2011（8）：48-51.

[5] 白康，陈文颖，程海燕.思维导图在高校工科课程教学中的应用初探[J].教育教学论坛，2019.11：178-179.

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