孟祥毅

[摘要]? 根據(jù)職校生的學(xué)習(xí)能力和綜合素質(zhì)的客觀實(shí)際，沿著控制學(xué)科的歷史發(fā)展軌跡，將控制論的專(zhuān)業(yè)理論教學(xué)與學(xué)生的三觀教育相融合，從愛(ài)國(guó)主義、科學(xué)素養(yǎng)、工程實(shí)踐、科學(xué)探究等方面精選教學(xué)場(chǎng)景，圍繞軍事、重大歷史事件、生活實(shí)用技術(shù)方面等素材作為教學(xué)經(jīng)典案例和主要線索，探究基于視覺(jué)的圖景思維的教育思想及教學(xué)方式方法，培養(yǎng)學(xué)生用數(shù)學(xué)的思想解釋分析控制理論的物理屬性的能力，探索控制理論在學(xué)習(xí)中的圖景思維一般規(guī)律，總結(jié)出可行的規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化思維流程模式。

[關(guān)鍵詞]? 視覺(jué)思維;轉(zhuǎn)彎半徑;軌線預(yù)測(cè);PID控制

[中圖分類(lèi)號(hào)]? G712? ? ? ? ? ? ? ? ?[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]? A? ? ? ? ? ? ? [文章編號(hào)]? 2096-0603（2021）37-0202-02

自動(dòng)控制原理課程的重要意義不僅僅是自動(dòng)化類(lèi)的專(zhuān)業(yè)理論課程，也是一門(mén)具有數(shù)學(xué)思想和物理屬性的科學(xué)思想性課程，其理論主要來(lái)源于現(xiàn)代交通運(yùn)輸?shù)臉?biāo)志性產(chǎn)物艦船、汽車(chē)及航空航天的大發(fā)展。由此，課程的教學(xué)沿著學(xué)科的發(fā)展歷史軌跡，通過(guò)以多媒體的圖像與視頻教學(xué)為主要形式，確立軍事、體育，后退式、停直式停車(chē)等內(nèi)容為教育教學(xué)的技術(shù)載體，豐富的影視及重要?dú)v史事件資料為視頻化教學(xué)提供了堅(jiān)實(shí)的物質(zhì)條件保障。本文主張課堂教學(xué)的形態(tài)把工程技術(shù)案例的數(shù)學(xué)性分析演算與圖象及視頻化的圖景思維邏輯的教學(xué)有機(jī)融合，將有限的課時(shí)用于多看、多想、多分析的混合式思想性啟發(fā)教育，教學(xué)圍繞“看”做文章，這種形式適合技工院校學(xué)生的認(rèn)知心理現(xiàn)狀。

一、研究的必要性

大多數(shù)院校的授課教學(xué)現(xiàn)狀是開(kāi)篇圍繞教科書(shū)中的工業(yè)生產(chǎn)典型對(duì)象的自動(dòng)控制為教學(xué)主線展開(kāi)討論，圍繞預(yù)設(shè)好的集成化的工業(yè)過(guò)程控制系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)裝置和計(jì)算機(jī)仿真開(kāi)展教學(xué)，教學(xué)的邏輯是為后續(xù)的工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)服務(wù)。這些內(nèi)容及形式對(duì)技校生開(kāi)展思想啟發(fā)教育來(lái)說(shuō)難度還是很高的，聽(tīng)課率就是最好的教學(xué)效果指標(biāo)。有必要換個(gè)角度，從科學(xué)技術(shù)發(fā)展的歷史脈絡(luò)出發(fā)，從現(xiàn)實(shí)生活實(shí)用技能角度，借鑒“視覺(jué)思維”教學(xué)理論，進(jìn)行視覺(jué)化思維教學(xué)探索與實(shí)踐，解決控制理論數(shù)學(xué)性描述與其物理屬性闡述論證過(guò)程中的數(shù)學(xué)思維障礙問(wèn)題。

（一）將愛(ài)國(guó)主義與專(zhuān)業(yè)理論有機(jī)融合

控制理論有一個(gè)極為重要的知識(shí)點(diǎn)——阻尼，阻尼（damping）是指搖蕩系統(tǒng)或振動(dòng)系統(tǒng)受到阻滯使能量隨時(shí)間而耗散的物理現(xiàn)象。用圖景視頻的方式演繹是最好的形式，可選之材很多，軍事題材也是不勝枚舉。根據(jù)圖景思維流程的視覺(jué)思維理論，可以用線性排列的時(shí)間序列逐一展示有關(guān)教學(xué)視頻，學(xué)生會(huì)根據(jù)其內(nèi)在的邏輯，自己加工成思維流程。

將具有愛(ài)國(guó)主義和國(guó)防教育意義的教學(xué)素材展示給學(xué)生，教師首先應(yīng)是一個(gè)愛(ài)國(guó)者，如果是一個(gè)軍事題材的愛(ài)好者會(huì)更好。

案例一：攝制于1952年的國(guó)產(chǎn)黑白戰(zhàn)爭(zhēng)電影《南征北戰(zhàn)》，展現(xiàn)了人民解放軍在山東沂蒙地區(qū)發(fā)起了圍殲國(guó)民黨李仙洲集團(tuán)的萊蕪戰(zhàn)役。解放軍用繳獲的美制105毫米榴彈炮，準(zhǔn)確地把炮彈打到敵人的碉堡，炮彈的爆炸是實(shí)彈射擊，有個(gè)細(xì)節(jié)就是炮彈出膛的反作用力使炮身緩慢后縮，這就是阻尼器的作用。值得一提的是，片中演員有很多是參加了當(dāng)年的這場(chǎng)戰(zhàn)役的解放軍戰(zhàn)士，所用的武器都是真槍實(shí)彈，就連兩軍所穿的軍服都是當(dāng)年交戰(zhàn)雙方的實(shí)物。這部電影的誕生，要感謝陳毅元帥的鼎力支持和粟裕大將的親切關(guān)懷，令人遺憾的是，看過(guò)革命歷史題材的軍事電影的學(xué)生為數(shù)不多，愛(ài)國(guó)主義和國(guó)防教育在學(xué)生的思想意識(shí)和文化積淀幾乎是一片空白，這是令人極為擔(dān)憂(yōu)的。

（二）科學(xué)素養(yǎng)是控制理論教學(xué)的核心能力

選擇處于運(yùn)動(dòng)中的汽車(chē)這樣一個(gè)不穩(wěn)定的對(duì)象為研究話(huà)題，通過(guò)閉環(huán)負(fù)反饋的控制，實(shí)現(xiàn)在穩(wěn)定的前提下按照一定的預(yù)期參考軌線，實(shí)施安全、順暢地精確控制其運(yùn)動(dòng)軌跡入軌就位的話(huà)題展開(kāi)圖象思維教學(xué)序列。學(xué)生面對(duì)似曾相識(shí)的景象，重新看待和認(rèn)識(shí)生活中常見(jiàn)的這個(gè)“新生”事物。駕車(chē)這個(gè)技能并不是孤立存在的新事物，而是圍繞學(xué)習(xí)這個(gè)“新”技能，需要換一個(gè)“新腦筋”，把已經(jīng)存在的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)和技能從思想認(rèn)識(shí)、科學(xué)知識(shí)與技能和具體實(shí)踐幾個(gè)層面有機(jī)地重新組織綜合，構(gòu)建成一個(gè)有針對(duì)性的、非常有把握的、體系化的知識(shí)體系及認(rèn)知體系，會(huì)“看”能“說(shuō)”眼中之所見(jiàn)，多看是至關(guān)重要的，而基于視覺(jué)的景象圖象化思維及信息處理和加工在其中發(fā)揮重要的作用，是廣大民眾基于視覺(jué)圖景學(xué)習(xí)的直覺(jué)思維方式的普遍客觀實(shí)在。

學(xué)無(wú)止境，每次駕車(chē)都是一次新的學(xué)習(xí)和重新認(rèn)識(shí)及提高的過(guò)程，是人駕馭交通工具技術(shù)范式的一個(gè)具體實(shí)踐性活動(dòng)，需要有針對(duì)性的、持續(xù)的、有目的的、系統(tǒng)的觀察，積累充分的感性認(rèn)識(shí)，從而獲得思維的啟發(fā)，升華為理性認(rèn)識(shí);駕車(chē)具有很強(qiáng)的科學(xué)性、重復(fù)性、可逆性及可追溯性，很有必要充分利用互聯(lián)網(wǎng)和文獻(xiàn)資源，博采眾長(zhǎng)，汲取借鑒和學(xué)習(xí)別人的經(jīng)驗(yàn)，全面深刻地重新認(rèn)識(shí)所面對(duì)的種種現(xiàn)象問(wèn)題;有助于把自身已有的知識(shí)、技能和生活經(jīng)驗(yàn)經(jīng)過(guò)系統(tǒng)化、理性化和邏輯化的加工，重新構(gòu)建一個(gè)圖形化和技術(shù)規(guī)范化的圖景交互式思維結(jié)構(gòu)。

從認(rèn)識(shí)與思維發(fā)展規(guī)律看，圖景思維是融合形象思維和抽象思維混合而成的一種綜合思維方式，如同庖丁解牛之初的“所見(jiàn)無(wú)非牛者”進(jìn)階“三年之后，未嘗見(jiàn)全牛也”，直至“以神遇而不以目視”，達(dá)到形象中有抽象的“游刃有余”之境界，建立“理智直觀”的視角，需要運(yùn)用多種思維技巧來(lái)建立物理的靜態(tài)圖形和動(dòng)態(tài)景象的關(guān)聯(lián)關(guān)系，來(lái)定性解析汽車(chē)后退垂直停車(chē)案例（倒車(chē)入庫(kù)）技術(shù)，分析技術(shù)體系中的骨干支撐點(diǎn)的視覺(jué)景象背后的科學(xué)道理，概括出簡(jiǎn)便實(shí)用操作技術(shù)模式，科學(xué)闡述后退式駕車(chē)行為的逆向參照空間控制機(jī)理及其心理圖景思維流程。