面向創新能力培養的控制理論課堂教學探索

摘 要：面向創新能力培養的控制理論教學，根據控制理論與工程應用背景和數學知識聯系緊密的特點，從教學內容、教學方法和考核方式三個方面進行了探索，以培養學生的創新思維和能力。

關鍵詞：創新能力培養 控制理論 課程教學 教學內容 教學方法 考核方式

中圖分類號：G421 文獻標識碼：A

創造性是問題解決的最高級表現，一部人類文明進步史就是一個依靠不斷創新推動社會生產力發展的歷史。創新已成為全球經濟增長最重要的驅動力量，競爭取勝的法寶，建設創新型國家成為現階段國家發展的重中之重。培養具有創新精神和創新能力的人才，是高等學校的首要任務，“為創造性而教”應該成為高等學校教學的主要目標之一。

本文考慮面向創新能力培養的控制理論教學問題，對控制理論教學中的教學內容、教學方法、考核標準分別進行探討。

一、教學內容

1 精心準備緒論

緒論作為課堂教學的第一課，必須將一個空間上和時間上異常開闊的視野展示在他們面前，讓學生認識到控制領域是一個廣闊的天地，是認識世界和改造世界的有力工具，并且掌握、應用和發展控制理論的道路就在腳下，激發學生求知欲和探索的激情。

從控制工程的應用背景出發，系統地闡述控制理論在解決實際生產和生活問題中的應用，激發學生學習的興趣和進而改造世界的欲望。在此通過多個實例來介紹實際的控制問題，激發學生的興趣，讓學生了解控制系統的組成，同時提出控制系統的穩定性分析問題和控制算法的設計問題，逐漸向數學抽象過渡。從控制理論的發展史出發，特別是通過關鍵事件和人物的介紹，形成對控制理論各種分析和綜合方法的歷史和邏輯聯系認識，幫助學生把握控制理論的綱領，為學生系統地學習控制理論奠定基礎。結合學生的認識發展的特點，恰當地介紹控制思想的人類歷史活動中運用實例，對于學生直觀地了解控制問題有著很大的幫助，人類認識和運用控制的歷史過程，在一定程度上反映了每個人認識該問題所必然要經歷的過程。

在教學過程中，摒棄傳統教學中發展歷史的簡單羅列，取而代之以聲情并茂的圖文、視頻展示。鮮活生動的應用實例和具體的視頻展示，則是沖擊和震撼學生思維的最好手段，既融入了大量專業信息，又激發學生的興趣和創造的欲望，取得了事半功倍的效果。

2 由數學抽象走向數學具體。發展創新思維和能力

控制理論來源于工程應用，又與數學工具緊密聯系。系統建模、穩定性分析以及控制綜合，都涉及到大量的數學概念、推導和演算等。熟練地掌握各種數學工具，是有效地理解基本概念、基本方法的前提，也是求解控制問題的基本條件。

控制理論涉及的問題不是單純的數學問題，有著具體的工程應用背景，脫離了工程背景，控制理論將難以走向實踐。控制理論的講解必須堅持一種從實踐中來，經過數學抽象和求解，又到實踐中去的科學思路。在控制理論的教學中，教師要注重理論與實踐的對應關系，詳細講解數學問題、定義和推導等與一般工程應用之間的關系，由過去的數學抽象走向數學具體，使得學生的理論知識和應用背景保持聯系，保持一致。一旦學生的理論知識與實踐建立起了聯系，將激發學生應用控制理論解決工程問題的欲望，培養學生的創新思維和能力。

由于控制問題的求解很大程度依賴于數學工具的發展水平，因此數學工具的發展水平對控制理論的發展形成了一個約束。在控制理論的相關知識點指出與此相關的問題，則更進一步闡釋了控制理論與數學的關系，激發了學生在控制理論上的創新欲望。

3 注重與相關專業問題的聯系

控制理論課程作為一門專業理論課程，為電工學科各專業服務。每個專業特色不一樣，后續課程設置也不一樣，因此，對該課程內容的側重面會有不同的要求。課程內容組織既要反映控制工程和系統工程發展方向，同時兼顧各院校本科基礎和研究生入學考試相關層面。突出專業特色，注重相關專業的聯系和滲透。

4 增加有關控制科學的前沿知識

增加有關控制科學的前沿交叉知識，以培養學生的創新精神，教師要將最新科學知識補充和融合到教學內容中，促進科研成果進教材、進課堂，把學生引領到學科專業的國際前沿，使其了解到最新科技發展動態，培養科學意識和創新思維。

二、教學方法與考核方式

(一)教學方法

面向創新能力培養的教學方法，就是在教學過程中學生不僅獲得傳授的知識，而且學習到創新思維方式和創新能力。

1 堅持以人為本

以人為本的根本目的在于對人性的喚醒和尊重，最大限度地調動人的積極因素，最充分地激發人的創造活力和發揮人的主觀能動性。堅持以人為本的控制理論教學，要尊重學生的主體地位，高校教學模式要從以教為中心轉向以學為中心，把學生看作充滿活力的知識探索者和潛在的知識創造者。在教學中注重培養學生獨立思考、勇于探索和自主學習的能力，讓控制問題的提出、數學建模、系統分析和綜合方法的講解過程成為創造能力培養和創新人格養成的過程；根據學生在興趣、個性心理品質、數學基礎、工程應用和辯證思維能力等上的差別，有策略地講授各種控制問題的解決方法，實行因材施教，一定程度上促使學生個性和特長的發展。

2 研究性教學

研究性教學是以人為本教學的具體和繼續深化。教師要改變傳統被動的灌輸式教學方式，使教學帶有研究的性質，改以啟發式、問題式和探究式，善于提出問題，啟發學生獨立思考，尋求正確答案。教師應為學生創造一個能支持或高度容忍標新立異者和偏離常規者的環境，讓學生感受到“心理安全”和“心理自由”；要尊重與眾不同的疑問和觀念，向學生證明他們的觀念是有價值的，給以不計其數的學習機會，激發學生的創新思維和獨立思考熱情，指導學生掌握發現、分析和解決問題的科學思維方法，使得知識的講解呈現為一個知識隨問題的產生、解決而逐漸生成的過程。研究性教學強調問題在教學和學習中的重要性，學生帶著問題學習，教師針對問題教授，實現雙向交流，并為學生提供一個獨立實驗、實踐的機會，使其體驗科學探索的過程，掌握科研的方法，并有所創新和發明。

3 合理使用多媒體教學功能

將板書與多媒體課件結合起來，提高控制理論教學的效果。控制理論課程教學牽涉到較多的基本概念、基本方法和控制框圖的講解，同時受控對象的穩定性分析和控制器設計需要大量的數學推導和演算，因此利用多媒體課件來描述文字性和結果性的內容，可以大大減少課堂上耗時的工作量，同時通過板書來講解有關數學推導和演算的內容，幫助學生更好地理解知識內容。

4， 效發揮MATLAB的輔助分析與設計功能

MATLAB軟件已成為控制系統建模、分析、綜合和仿真的重要工具軟件，將MATLAB和控制理論教學有機結合起來，通過MATLAB在課堂教學中的應用，讓學生輕松地掌握各種數學計算的實現，同時讓學生直觀地了解控制系統分析和綜合的各種方法，降低控制理論教學的抽象性、增加直觀性。

(二)考核方式

當前大學生的考核方式主要是考試，評價標準主要是考試分數。這種以考試成績評價學生的方式嚴重地影響了學生的學習積極性，不利于學生創新思維和能力的培養，也助長了猜題、押題以及磨老師等不正之風。為了改變這種狀況，促進創新思維和能力的培養，在考核內容上，要重點測評學生靈活運用知識自主分析、解決控制問題的能力以及實踐、創新能力，可采用開卷、綜合大作業、專題小論文等靈活多樣的考試方法。另外，評價應該參考學生在整個教學過程中的學習表現，將平時成績按照一定的比例記人總評成績。

三、結束語

本文通過教學內容，教學方法和考核方式三個方面，闡述了面向創新能力培養的控制理論教學，通過大量的觀察和實踐，取得了積極效果。面向創新能力培養的教學是時代的迫切需要，教師應該不斷反思教學實踐，積極進行教學改革探索，從而促進教學實踐不斷發展。

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(文字編輯、責任校對：王麗華)