一、引言

自動控制課程是大多數工科大學的重要專業基礎課，自動控制技術已經廣泛應用于國民經濟的各個領域。一個優秀的控制系統設計人員必須具備廣博的知識和精湛的技能，必須能夠把這些知識靈活地運用到實際工作當中。作為自動控制課程的教學人員，既要交給學生深厚的理論知識，又要培養學生的工程能力、理論知識以及一些與數學有關的技能，可以利用傳統的課堂教學方式，較好的教給學生。然而，工程能力的培養則是課堂教學所不能達到的[1]。以往的工程設計人員，是通過長期的實際工作的磨練來逐步提高自己的工程能力的。計算機網絡技術的飛速發展，為實施素質教育、培養學員的創新能力，提供了一條新的途徑。應用計算機能夠設計出非常好的人機交互式教學軟件，以其形象的圖形界面和高度的交互性培養學員對工程問題的直覺和敏銳的洞察力。應用網絡技術，將先進的教學、實驗軟件移植到網上，以達到遠程教學、遠程實驗的目的，改傳統的“定時定點”的教學方式為“隨時隨地”的教學方式，培養學員的自學與創新能力，達到課堂教學所達不到的教學效果。本文將自動控制課程的人機交互式教學軟件與計算機網絡技術進行了有機的結合，對自動控制課程交互式遠程教學系統進行了初步研究。　

二、組成及原理

2.1硬件

自動控制課程遠程教學系統的原理框圖如圖1所示。該系統由服務器、教員工作站、實驗室工作站、小功率隨動系統、教室工作站、學員工作站等組成。

每一個可以上網的終端都可訪問本系統。教學服務器作為本系統同外部窗口，所有的信息均在此發布。虛線以下部分為教學樓內各工作站。教員工作站分布在各個辦公室，供教員寫教案、改作業、答疑等；教室配置一臺無盤工作站、投影儀和大屏幕，上課時用來調用服務器上的電子教案；實驗室配置一臺實驗工作站、小功率隨動系統及小攝像頭，完成遠程實驗；建立一個學員工作站房，供學員自習、考試。

2.2軟件

為了能夠更好地配合課堂教學，本系統嚴格按照自動控制課程教學的各個環節來組織內容。軟件部分包括遠程授課、遠程實驗、網上答疑以及討論、網上練習及試題庫、電子教案、網上考試系統和網上教學評估等七個子系統等，與相應的硬件相配合，形成一個完備的多媒體網絡教學系統。

自動控制課程遠程授課子系統用于自動控制課程的遠程教學，同時也為部隊的繼續教育提供服務；遠程實驗子系統用于通過網絡向學員提供實驗；網上答疑和討論子系統用于教員通過網絡對學員學習過程中所遇到的問題進行答疑，也可用于與學員進行網上交互式討論教學；網上練習及習題庫子系統用于向學員提供全面新穎的練習題，供學生自我測試對所學知識加深理解；電子教案子系統供教員開發電子教案，制作各類圖表、曲線、演示稿等。網上考試子系統用于對學生學習情況進行檢測，系統根據難度系數隨機組成試題，尤其適用于遠程的函授，和小范圍的補考，對于大面積的考試也可以利用該系統出題；教學評估子系統，用于對教學情況進行評估與分析。 限于篇幅，本文著重介紹院承授課及遠程實驗子系統。

三、遠程授課系統

該系統是一個具有良好交互性的多媒體教學軟件。不同的學生可以根據自己的具體情況來使用該系統。比如在學習繪制根軌跡的法則時，甲學生要了解某一條法則的證明，它就可以通過單擊窗口的選擇證明按鈕調出證明過程。乙學生需要做一道例題加深一下理解，也可以單擊窗口的例題按鈕調出一道相關例題。該系統可以充分利用現有的計算機軟硬件功能，更形象、更直觀地把抽象的知識傳授給學生。

四、遠程實驗子系統

該子系統用于自動控制課程的遠程實驗，旨在幫助學生理解教學難點，掌握教學重點并提高學生的實際工程能力。數字仿真由一套完整的實驗軟件構成。遠端用戶，可以通過現有校園網訪問本系統，下載并運行自己所需要的專題實驗。數字仿真實驗，涵蓋了整個自動控制課程的實驗。如時域法中的二階系統仿真、高階系統仿真；根軌跡法中的根軌跡繪制；頻域法中的頻率特性；系統校正；相軌跡繪制等。另外，該子系統還提供了部分實物，給學生提供了實際的設計、分析和綜合自動控制系統的實驗環境。由實驗室工作站(實驗臺)和數控小功率隨動系統組成，其原理框圖如圖5所示。學生可以對控制系統設計、研究并選擇合適的校正裝置；從原理上研究各種控制理論的應用。包括：最優控制、自適應控制、變結構控制和智能控制。具體辦法為：實驗者在遠程終端上通過網絡將控制器參數發給本系統服務器，由服務器通知實驗平臺準備實驗，并將參數傳給實驗臺，由實驗臺控制小功率隨動系統進行實驗。應用攝像頭可以拍攝實驗過程并發給遠端用戶。數據采集接口將按要求采集實驗結果經實驗臺處理后發回遠程用戶，以便對實驗結果進行分析。

五、結論

隨著計算機網絡技術的飛速發展，“多媒體通訊網”必將成為下世紀的重要教學工具。把高科技的工具——計算機及網絡技術用于自動控制課程的教學中，充分利用網絡傳遞信息的能力，實行遠程教學，打破以往的“定時、定點、定量”教學的局限，把學習的“時間、空間、深度、廣度”******限度的延伸，以達到對課堂教學的有益補充，是教育發展的必然趨勢。本文所介紹的，自動控制課程遠程教學系統所體現的教學方式，僅僅是一種初步的嘗試，希望這種嘗試能起到拋磚引玉的作用。