自动化学习原理和学习方法.doc

8 学习原理和学习方法本章讨论与自动化专业有关的学习原理和学习方法，旨在为本专业科学生提供一个学习的指导。8.1 大学学习的概念 与中学阶段不同，大学阶段是开始系统掌握专门知识和运用专门知识的学习过程。包括课堂授课、自习、作业练习、课程考试、课外阅读、实验课、实习、课程设计、文献检索与资料搜集、研究报告、毕业设计等等。在这个学习过程中，优秀的学生始终处于主动地位，他(或她)能够及时准确地掌握所学课程的知识要点，而且能够把理论与实际联系起来，勇于动手完成各种实验，并热爱科技作品制作。同时通过大量阅读书籍和文献，广泛涉猎相关的知识领域，举一反三，使学到的知识能够灵活运用。这样，当大学毕业时，已经显现出在本专门领域的知识功底。一旦进入更高层次的学习阶段，或者走向社会，很快就会成为本专业领域的专家。相反，有些掌握学习方法不当的同学，往往处于被动的学习过程，他(或她)总是赶不上学习的进度，不能很好地掌握知识要点，或者不善于动手完成实验，理论脱离实际等等。这样，在未来的工作中就会觉得力不从心。 因此，掌握好的学习方法，理解大学学习的特点，将对每个大学生都具有十分重要的意义。实际上，大学学习就是在教师指导下学生的一种知识(或信息)获取的过程，学生本人是学习的主体，知识就是学习的对象。在这个过程中，主体的积极性是一个关键的因素。主体的积极性来源于对学习目的的明确。也就是说，学生本人必须明确为何要上大学，上大学要于什么。在社会主义的祖国，学习的根本目的是为人民服务，而上大学就是为了增长为人民服务的本领；就是为了学会生存和更好生活的本领，成为国家和社会的栋梁之才。学习目的明确了，也有了学习积极性，紧接着就要掌握好的学习方法。好的学习方法不是一成不变的，而且根据个人的特点的不同也有所不同。一般来说，对每门课程在课堂授课前要对授课内容进行预习，首先知道一个大概，这样在听课时就能紧跟教师的思路，不至于因学习的效率较差而白白浪费听课时间。其次，要对教师的授课内容进行复习，以便牢固掌握所学知识。更重要的是，需要通过实验来验证课堂传授知识的正确性，或者通过大量阅读参考文献来印证知识的相互联系。这样，大学阶段就会对某个专业领域的知识奠定了很好的基础。8.2 自动化专业大学生的学习任务 自动化专业是一个相对比较通用的专业，它涉及到工农业生产、国防建设，甚至人们的日常生活。学习自动化专业要掌握的基本知识非常广泛，因而学习任务就相对繁重。现在就本书编者的理解对自动化专业大学生的学习任务综述如下： (1)政治与人文科学的学习 自动化专业的大学生与我国所有的大学生一样，在大学阶段必须学好指定的政治与人文科学知识。正如前面所述，要树立正确的人生观和世界观，明确大学学习的目的，认识到客观世界是物质的，其演变是辩证的。因此，政治与人文科学知识的学习是必不可少的。这样才能排除社会上各种不良思潮和风气的影响。其次，在大学阶段必须学好外语。大学生要想成为这个领域的专家，需要阅读大量的外文文献以了解和掌握国外的有关动态，更需要加强与国际上的学术交流，用外语撰写并宣读学术论文，这都需要很好的外语基础，读、听、写和说四种能力都需要。 (2)自然科学基础理论知识的学习。因为自动化专业涉及的领域广泛，因而对包括数学在内的自然科学基础理论知识要求较高。数学的学习，除了要牢固掌握大学高等数学所包括的微积分基础知识之外，有关复变函数等应用数学的内容也要很好掌握。此外，要求对线性代数和概率论有较好的基础。因为现代科学计算需要大量的线性代数知识，而自动化专业将来面临处理很多不确定性科学问题需要概率论知识的支持。 (3)其次，大学物理和化学是自然科学最基础的知识，有关力学、电磁学、热学和光学的基础知识将会对工程类大学生未来的素质培养起到非常重要的作用。由于自动化专业的服务对象非常广泛，因此化学的基础知识，是非常重要的。物理和化学知识是许多行业和生产的基础。 (4)专业基础课程的学习。自动化专业属于信息类专业，在大学阶段必须掌握有关电路、信号与系统、自动控制理论(经典部分)等专业基础知识，同时还应该牢固地掌握微型计算机原理、数据结构等有关计算机的专业基础知识。与此同时，还应该对信息领域的其他知识有所了解，如集成电路设计、通信原理和信息论的初步知识等。特别是控制理论和计算机的知识，应是自动化专业的基础。 (5)专业课的学习。自动化专业的本科生应对工业仪表、可编程控制器、过程控制、分布式计算机控制系统、接口技术、现代控制理论等专业课程有比较深入的了解。并能够针对具体的应用对象设计合理的控制系统，应能进行参数整定和调试。 (6)专题讲座课的学习。为了拓宽自动化专业本科生的知识面，各大学都开设了一定数量的专题讲座课。本书编者认为这类讲座课应该分为两类。一类是补充自动化专业本科生课程设置的偏差，如理论力学对于自动化专业就非常重要，可以用讲座形式加以补充。另一类就是对本学科更高层次的知识进行初步的概念讲述，如随机系统分析、估计理论与卡尔曼滤波、数字信号处理、图像处理、数据库、计算机网络、最优控制等。这样就使自动化专业的本科学生有比较广泛的知识基础，为将来准备广阔的活动空间。8.3 学习过程和掌握客观规律大学本科的学习，实际上可以分为两个阶段。第一阶段是由入学到完成基础课学习。第二阶段是由进入专业基础课学习到毕业设计。 在第一阶段，大多数本科学生的学习带有盲目性，既不了解本专业的情况，也不太了解学习这些基础知识究竟是为什么。一种最原始的学习动力就是知识本身的吸引力，经典的数学和物理学等所具有的严格科学体系，使不少胸怀大志的大学生领略到知识的奥秘。大学校园浓厚的学术空气使他们感到新鲜，感到对知识的渴求。大学教师严谨的授课风格和丰富的知识也往往使他们为之倾倒。在考场上一试身手，争取得到好成绩也是一些大学生学习的动力。在此阶段，一些优秀的学生开始冒尖，他们崇拜的人物往往是牛顿和爱因斯坦，谈论的是微积分和相对论，想象中的未来是在科学上的重大发现，学习成绩一路领先。但是，有一些学生却不能很好地适应大学的学习生活，尤其不能适应强烈的竞争环境。他(或她)在中学阶段可能是全年级的佼佼者，而现在却远远地落在了别人后边。开始可能不服气，经过多次较量井失败后可能怀疑自己的能力，进而自暴自弃，成绩一落千丈。为此，在此阶段应该注重人生观的培养，尤其要明确大学本科学习的目的是培养将来为人民服务的本领。牢牢地掌握基础知识是进一步获得专业知识必不可少的环节。一次或几次考试的成败不足以说明一个人的未来。学生要争取好的成绩，但学习的目的不只是为了成绩。在此阶段，教师要引导学生们逐步掌握基础课学习的规律。既然基础课具有严格的理论体系，学习的方法就应该着重理解这种体系的核心内容，以及这种体系的科学价值。基础课需要通过大量练习才能牢固掌握演算和推理的基本功，同时物理实验之类的实践课程也是加深理解的有效途径。 在第二阶段，大多数大学生已经适应了大学的学习环境。由于开始接触专业基础知识，此时会有两种不同的倾向。一种倾向是对专门知识的新鲜感觉，特别是了解到专业领域已经取得的辉煌成就，为自己将来成为该专业领域的一员而感到自豪。此时，学习拔尖的学生会对专业基础知识和专业知识产生浓厚的兴趣，尽量运用已经掌握的基础理论来诠释本专业遇到的各种问题，尽可能用科学实验来验证所学理论的正确性，从而取得好的学习成绩，并且打下了牢固的专业基础，对专业知识也有深入的了解。与此相反，另一种倾向是有些学生或者因为特别喜欢基础知识的严谨性，而对具有概括性和经验性的专业基础知识和专业知识不适应，总是怀疑其正确性而拒绝接受；或者因为缺乏归纳思维的能力而对相对分散的知识难以理出头绪，从而失去对专业知识的兴趣。后面几种情况都会导致学习成绩下降，达不到预期的培养目标。在此阶段，大学生们需要调整自己的心态，使之适应专业基础课和专业课学习的特点。一方面要理解不同领域知识固有的差别，要适应专业基础课和专业课相对分散的知识体系，要从将来所从事自动化事业的角度看待所学的课程，决不能按一时的兴趣进行取舍，更不能妄自菲薄，在学习上打退堂鼓。正确的方法是从将来应用的角度更多地了解本专业的课程设置和所学课程的基本内容，密切结合课程实验，培养专业兴趣，使得学习成为一种乐趣，而不是一种负担。只有这样，才能学好专业基础课和专业课。8.4 对学习有重要影响的一些因素 进入大学学习的一批大学生本来都是中学时期的佼佼者，为什么在大学阶段会急剧地拉大差距?是什么因素对大学生的学习效果产生影响?要回答这样的问题是十分困难的。就本书编者的理解，大致有如下因素： (1)学习的目的性 有的学生具有明确的学习目的掌握知识，掌握为人民服务、为社会主义祖国服务的本领。在学习的过程中学会学习，学会在将来的激烈竞争的社会中生存与发展的本领。还有一些学生压根就没有想过到底为什么而学习。由于学习的目的不同，产生的学习动力也不同。学习目的不明确的人特别容易患忽冷忽热的毛病，而学习目的不正确的人往往表现为心胸狭隘，个人利益高于一切，严重影响与同学和教师的关系，或者容易受到社会上各种不良思潮和风气的影响。只有树立正确的人生观和世界观，建立为人民服务的思想，才能树立正确的学习目的，才能持之以恒地对待学习。 (2)学习方法有的学生在学习遇到困难或处于相对落后位置时，往往产生一种认识：学习好是因为天生聪明，学习不好是因为天生笨拙。因为他们与拔尖学生有着差不多的经历，也付出了差不多的辛苦，学习的态度也同样端正，为什么结果会有如此大的差别?所以容易归结为天分的高低。本书编者认为，人的大脑存在差异，聪明程度也不尽相同。但是，一批同时进入同一大学同一专业的大学生们在天资方面决不会有太大的差异。问题往往出在所采用的学习方法不同。正如前面所述，针对不同阶段所学课程特点的不同，采用与之相应的正确学习方法，就可以取得好的效果；采用不正确的学习方法，事倍功半。不仅学习吃力，而且得不到好的效果。 (3)环境因素 大学不是与世隔绝的书斋，社会上的任何风吹草动都会影响大学生的学习情绪。我国正在建立社会主义的市场经济，这从整体上对于我国社会经济的进步有着十分重大的意义。但是，有些学生不能正确把握自己，急功近利，过早地希望在市场上一试身手，不能专心致力于课程学习，这样必然会影响自己的学习成绩。其次，大学生过多地将时间花在谈恋爱上也是影响学习的一个重要因素。尤其是刚刚入学不久的大学生，年龄太小，涉世不深，一旦沉人爱河，往往不能自拔，整天神不守舍，注意力不集中，如何能学好功课呢?再者，社会上的各种反科学的歪理邪说也是大学生们要深深警惕和抵制的。 (4)经济条件 现在，经济条件有时也是影响学习的一个因素。由于大学不再是义务教育的阶段，国家目前实行有限收费的制度，这对改善教学条件，发展我国的教育事业都有非常积极的作用。但是，这必然会对部分来自农村的学生和城市低收人家庭的学生产生影响。国家和学校已经采取了贷款等政策，社会上也有许多有识之士和对国家高教事业持支持态度的企业，在高校设立了各种各样的奖学金，这为解决部分学生的困难起到很大的作用。随着我国经济的进一步发展，相信会得到进一步的改善。作为学生，务必要正确对待经济条件，不能因为家庭经济条件优越就养成乱花钱的恶习，也不能因为经济一时的困难就丧失学习的信心。正确的态度是积极争取优异成绩，为改善学习环境尽可能创造条件，尽量节约开支，同学互相支持。同学中不要拿经济条件来攀比，更不要讲究排场乱花钱。相互比较的是学习，是所具有的知识水平和从事实际工作的能力。8.5 怎样学好理论课 对于自动化专业的大学生而言，理论课主要包括基础课和部分专业基础课，也包括个别专业课如自动控制理论等。所谓理论课是指具有严格的理论体系，需要定量描述和抽象思维的一类课程，如数学、物理、控制理论等。对于工程类专业设置的理论课实际上就是本专业的基础，离开这个基础就不能深入理解本专业面临要解决的实际问题，更不能对这些问题提出有效的解决方案。如何学好理论课呢?就本书编者的理解，大致谈如下观点： (1)广泛阅读教材和参考书籍，深刻理解理论体系 大凡理论课程都有比较严谨的理论体系，而不同的书籍对此理论体系的叙述方式及涉及的内容则不尽相同。为了能够对这个理论体系有全面深入的了解，学生就需要阅读不同的书籍进行相互印证。特别是数学，工学类和理学类的数学教科书的教学内容差异很大，对理论的叙述方式差别也很大。对于一个工学类的大学生，如果不满足课堂教学的内容，参阅理学类的教科书也能获益匪浅。当然，这需要根据个人的情况而定，平时学习已经感到吃力的学生则不宜大量阅读参考书。 (2)完成大量练习，积极讨论问题 理论课程大都附有大量的习题，严格准确地完成这些习题对加深理论本身的认识有不可替代的作用。学生做的练习越多，对理论的理解就越深入。在试做习题之前，一定要对有关理论内容，有初步的理解，不然则是事倍功半，欲速则不达。除了大量做习题之外，同学问相互讨论也是深入掌握理论课程内容的有效手段。因为理论课程有其固有的难点，个人的理解有时会出现偏差，或从不同的角度，通过集体讨论可以纠正错误理解或相互补充。这种讨论可以是教师组织的人范讨论，也可以是几个同学的相互切磋。养成相互讨论的学风，对于日后积极开展学术交流都有不可估量的影响。 (3)理论联系实际，演绎归纳并重自动化专业的大学生和所有工学类大学生一样，学习理论的目的是为工程实践服务，而且大多数理论本身就产生于实践。理论联系实际是一个好的学习方法。只有把理论应用于实践，学生才能进一步理解理论的重要性和正确性。也只有通过实践，学生才能真正把实际问题与理论结合起来，进而把经验上升为理论。值得注意的是，许多理论课程采用的是演绎体系，即由一般到个别的过程。初学者往往在惊叹理论体系的严谨性之外，总是弄不明白怎么会得到这样的理论体系。因为，这种演绎过程条理清晰，逻辑严谨，是掌握理论知识的正确途径。但是，工程实践类的知识往往是归纳体系，即由个别到一般的过程。这种过程反映了人类掌握知识的真实过程，也是大学生日后从事科学研究和工程实践要掌握的基本方法。在学习理论课时，学生需要正确把握演绎方法和归纳方法的正确运用，这样才有可能真正掌握科学的学习方法。8.6 重视实验课、重视计算机的应用 自动化专业的大学生将来主要从事的是自动化领域或相关领域的科学研究、工程设计、系统开发或组织生产等项工作，大学阶段要特别重视动手能力的培养，包括课程实验、计算机应用等。要特别重视对各种常用元件和工具的熟悉和使用，如各类电表、万用表、示波器、信号发生器、微型电机以及电子元件和常用集成电路块等。书本知识的培养并不能代替能力的培养，如果忽视动手能力的培养，将来只能是一个眼高手低的空头理论家，缺乏分析问题和解决实际问题的真本领。大学学习期间，各类课程实验不多，所以一定要特别珍惜。 那么如何重视实验课呢?无论是基础课的实验，还是专业基础课和专业课的实验，其共同的特点就是要求学生亲自动手完成某些操作，获得实验数据，然后分析实验结果，再撰写实验报告等。所谓重视，就是要求每个学生认认真真地准备实验，仔仔细细地操作，然后经过思考和分析，得到一个比较全面的、符合科学规律的实验结果，并体现在自己的实验报告里。其中最主要的是独立操作，独立分析，以培养独立工作的能力和严谨的工作态度。在实验课中每个学生不能依赖别人，不能抄袭别人的结果，更不能偷工减料，弄虚作假。培养科学的态度和严格的工作作风是实验课的重要目的之一，特别是通过整套的实验训练，学生可以从中了解如何进行科学实验，如何严格处理实验结果，如何从实验数据中得到科学结论等等。 当代大学生与过去历代大学生最大的差别就是要求具有熟练的计算机技能，这不仅是科学和技术发展的需要，也是考核当代大学生能力的一个重要指标。熟练掌握计算机，包括对操作系统、编程语言、数据库、计算机网络等的熟练掌握，也包括对自动化领域各种计算机系统的了解，如办公自动化系统、工业过程分布式计算机控制系统、计算机辅助决策系统等。大多数大学生对于计算机的热情较高，特别对上网都比较感兴趣。此时特别要注意正确分配时间，正确掌握尺度，既要熟练掌握计算机，又不能沉溺于计算机而不能自拔。8.7 重视面向实际，勇于解决实际问题 对自动化本科大学培养的最终目的，就是使学生能解决自动化及相关领域的各种科学技术问题。在大学学习的阶段他们就要注重培养解决实际问题的能力。特别是到了高年级，大学生已经开始接触并掌握了一些专业知识，这就需要进一步拓宽知识面，对本专业领域的实际问题要有所了解。自动化是一个适应范围特别宽广的专业，包括由办公自动化到各种工业过程的控制，由机器人到各种空间飞行器，由简单的逻辑控制到复杂的智能控制等等内容。因此，自动化专业的大学生特别需要重视面向实际，要有意识地注意工程实际中提出的各种问题。要面向实际和爱好实际。在参观和生产实习中，一定要不耻下问，向工人师傅学习，向企业的工程技术人员学习，向各个领域的专家学习，向实际学习，学习实际知识，学会解决实际问题的能力。这可以缩短从大学学习后到实际单位工作间的客观存在的距离。有条件的学生最好能参与各种科技作品制作和学生科协组织的小型项目开发，这对锻炼解决实际问题的能力很有好处。 思 考 题 8.1 试小结你对大学学习特点的认识。哪些是适应的?哪些还不适应，应该怎样去适应? 8.2 在中学时你对什么课感兴趣?学习上有哪些特长?课余有什么爱好和特长?你准备在大学里怎样进一步发展自己的爱好和特长?如果什幺都爱好，或没什么兴趣和特长，你准备怎样加以调整? 8.3 公共课、基础课、技术基础课和专业课，它们各是哪种类型的课程?你现在认识到从这几类课程中各应该学到哪些主要的知识? 8.4 你认识到哪些课程是本专业的主要课程(含基础课)?明确本专业的几个主要课程系列对提高学习质量有什么帮助? 8.5 试述听好教师的课堂讲授在学好理论课程中的作用，以及学好实践课程在培养能力方面的作用。 8.6 试述学习理论课和学习实践课在学习方法上的区别。 8.7 你认为听好教师讲课和记好课堂笔记有矛盾吗?如果无矛盾你是怎样处理的?如果有矛盾，你准备怎样去解决它? 8.8 在学习过程中多提问题有什么好处?谈谈你和教师、同学讨论学习过程中产生问题的讨论方式，举几个讨论过程中尝到“甜头”的例子，并分析为什么这种讨论有收获。 8.9 你平时怎样处理复习和做作业的关系?在你自学的过程中，在什么情况下做作业最有效? 8.10 试总结自己的学习方法(听课和记课堂笔记、预习、复习、做作业、讨论、看参考文献和记读书笔记、学习总结等)。哪些方面可取，应该继续做好；哪些方面不可取，应该设法改进。 8.1l 你是怎样看待考试的?你从长期学习实践中认识到考试的主要作用是什么?你怎样对待考试中的成功和失败?