王居鳳

摘 要：線性系統(tǒng)理論是高等院校自動化、控制等相關專業(yè)的必修課程之一，該課程理論性很強，通過三個方面探討了如何利用興趣教學方法進行教學。

關鍵詞：線性系統(tǒng)理論；教學；興趣

線性系統(tǒng)理論該門課比較抽象、理論性比較強，需要用大量的數(shù)學知識，這讓一些學生望而卻步，還有些學生認為該課程在實際中沒有什么用，不是很重視線性系統(tǒng)理論的學習。如果學生對這門課有興趣，則會主動學習。作為線性系統(tǒng)理論老師，如何讓學生有學習的動力顯得非常重要。本文將在課堂上如何利用興趣教學方法做些探討。

一、選講相關的歷史資料，激發(fā)學生的興趣

在教學中，適當講些與本課程相關的歷史資料，比如，對線性系統(tǒng)理論的發(fā)展有著重要貢獻的科學家做些介紹、對一些理論的產(chǎn)生做些介紹。在第一次課上需要介紹一些線性系統(tǒng)理論的起源與發(fā)展，讓學生對這門課有個大致的了解。

線性系統(tǒng)的思想在很久的古代就有了。線性系統(tǒng)理論分為兩個階段，一是經(jīng)典線性系統(tǒng)理論，另一是現(xiàn)代線性系統(tǒng)理論。經(jīng)典線性系統(tǒng)理論以單輸入單輸出為研究對象，20世紀50年代開始，隨著航空科技的發(fā)展，線性系統(tǒng)理論已不能滿足實際需要，因而導致了線性系統(tǒng)理論從經(jīng)典到現(xiàn)代的轉變，現(xiàn)代線性理論研究多輸入多輸出系統(tǒng)，建立在狀態(tài)空間的模型上，可以揭示系統(tǒng)內(nèi)部特性。

二、精選與實際相關的例子，增強趣味性

選些經(jīng)典的實際例子，將被控對象的圖片展示出來，能激起學生的好奇心，從而產(chǎn)生興趣。

例如，展示古代水鐘“銅壺滴漏”，讓學生解釋液位控制系統(tǒng)。隨著銅壺內(nèi)收集的水逐漸增多，木塊托著箭桿也慢慢地往上浮，古人從箭桿上的標記所指位置來判斷時間。由于漏壺內(nèi)的水多時，流水較快，水少時流水慢，影響計時精度。于是在漏壺上再加一只漏壺，并在兩漏壺之間加一浮子，水從下面漏壺流出去的同時，上面漏壺的水即源源不斷地補充給下面的漏壺，使下面漏壺內(nèi)的水均勻地流入箭壺，從而取得比較精確的時刻。

例如，講述狀態(tài)空間模型時，舉小車-倒立擺例子，分析結構，將其建模，然后再在狀態(tài)空間模型上分析系統(tǒng)的特性。問學生，如何設計外部力，使得倒立擺相對于小車的位置不變？再進一步講述這個外力不但可以求出而且可以通過遠程控制來實現(xiàn)。使學生明白抽象的系統(tǒng)是來源于生活，避免學生覺得線性系統(tǒng)理論沒有什么作用。

三、增加上機實驗課

線性系統(tǒng)理論里有著復雜的計算，而Matlab軟件有強大的計算功能，通過Matlab可以節(jié)省計算時間。Matlab中還有仿真的功能，比如在學習系統(tǒng)穩(wěn)定性時，通過Matlab可以將系統(tǒng)的狀態(tài)軌跡圖展示出來。讓學生對系統(tǒng)的穩(wěn)定性有個感性的認識，從而激發(fā)學生的學習興趣。

參考文獻：

鄭大鐘.線性系統(tǒng)理論[M].北京：清華大學出版社，2012.

（作者單位 中國計量學院數(shù)學系）