應用型本科院校“控制工程基礎”課程教學的若干關鍵要點探究

馮鈞

[摘 要]應用型院校“控制工程基礎”課程的教學改革從教學內容和體系、教學方法和手段以及考核方式等三個方面來看，需要在教學實踐中通過整合和優化課程體系、引入現代教學手段和改革多樣化考試方法來提高課堂教學質量和學生的積極性，培養學生分析和解決工程實際問題的能力。應用型本科院校的“控制工程基礎”課程教學需要學生將所學課程知識充分運用到實踐中，以直接有效解決工程實際問題為目的，不進行大量枯燥乏味的理論教學，避免教學失去正確的方向。

[關鍵詞]控制工程基礎 應用型人才 教學改革

[中圖分類號] G642.3[文獻標識碼] A[文章編號] 2095-3437（2015）07-0161-02

近些年，為了快速推進高等教育大眾化，高校根據自身情況進行合理定位，將辦學目標定位為應用型人才培養的地方本科高校。這類高校主要面向地方，培養適應區域行業需求，具有較強動手能力的高技能型工程技術人才。這類人才的顯著特征主要表現在：能在現場實際操作解決工程問題，因而也被冠以“現場工程師”的美譽。這就要求該類高校在教學過程中必須體現應用能力培養的理念。

“控制工程基礎”課程是電氣信息類、機械儀表類、動力工程類等工科類專業的學科基礎課，具有涉及專業面寬廣的特點。“控制工程基礎”課程研究的是脫離于具體應用領域和對象的共性問題，具有通用指導性的意義。而本課程的傳統教學普遍脫離實際，理念概念偏深，無法適應應用型人才的培養需求。學生在學習過程中容易感覺枯燥，主觀能動性較差，實踐教學內容設置和現場實際嚴重脫離，考核方式比較傳統單一，學生的知識應用能力、問題的現場解決能力、校外科技創新能力方面有待提高。

我們從應用型本科院校的教學理念出發，以提高該門課程的教學質量為原則，從教學內容、教學方法、教學藝術、實踐教學、考核方法等方面進行教學改革的對策研究和實踐探索。

一、教學內容改革

“控制工程基礎”課程屬于技術基礎課，在講授的時間上處在學生剛學完通用基礎課向專業課轉換時，因此教學內容組織的好壞直接決定著學生學習的效果。“控制工程基礎”課程教學內容組織的宗旨是講清體系、講清思想、講清方法。

（一）經典控制和現代控制體系融合

“控制工程基礎”中的經典控制和現代控制部分實際上是交替發展的，因而將這兩部分內容聯系起來，前后打通，結合講授既符合科學理論內在的有機統一，又能取得更好的教學效果。這種教學體系使學生首先學會控制系統的各種數學模型，繼而掌握系統的時域分析、根軌跡分析、頻域分析等分析方法，最后學會系統的串聯校正等設計方法，對控制理論分析有一個完整、系統的認識。

（二）精煉教學內容，強化工程實際，打通系統建模、分析和設計三部分內容

系統建模是系統分析和設計的基礎，因此，加強建模部分的講授是十分重要的，在此基礎上介紹系統時域、根軌跡和頻域分析，最后介紹系統設計，此三部分內容可以大量實際工程系統為例，涉及面要寬，包括日常生活、醫療儀器設備、交通、航空航天設備、機器人等方面。這樣可將控制的客體表達清晰，給學生一個明晰的背景空間，幫助學生深入體會理論與實際的有機結合。以南京理工大學為例，教師在講授過程中，以具有鮮明國防特色的火炮隨動系統為例，將其建模、分析與設計貫穿于各個章節的教學過程，這些前沿性和具有實際背景的專業知識，實踐經驗以及科學研究的思路、方法，使課堂教學更加形象、生動，教學內容更加豐富，理論與實際聯系更加緊密，學生大開眼界。

（三）改革實驗教學內容，豐富項目工具教學

為了滿足應用技能型本科人才培養目的，需要科學合理設置實驗項目。改革實踐教學內容，通過三個層次設置實驗項目內容，包括：驗證型基礎實驗、綜合型分析實驗和創新型設計實驗。驗證型基礎實驗主要讓學生驗證控制系統的基本知識和理論;綜合型分析實驗培養學生分析系統綜合能力;創新型設計實驗要求較高，要求學生創造性地自主設計實驗方案，培養學生創新精神和解決問題的能力。根據上述思路組織實踐教學內容：

1.系統建模

應用MATLAB / Simulink建立系統模型，掌握基于MATLAB / Simulink進行系統仿真的分析方法。

2.系統分析

熟悉三階以下系統的時域和頻域分析方法，掌握基于MATLAB / Simulink進行時域特性和頻域特性分析的方法，運用勞斯穩定判據、奈奎斯特穩定判據和對數頻率特性圖穩定判據判斷控制系統的穩定性。

3.系統設計

掌握系統設計和校正方法，掌握基于MATLAB / Simulink進行系統設計和校正的方法。

二、教學方法和手段改革

（一）凝練教學語言，在教學中有效運用控制思想

“控制工程基礎”課程內容不能理論太深，應該注意增加若干在工程實際中已經有效的控制的例子。實際上，應用型本科學生只要掌握這些控制和系統的基本內容和知識，不需要過于追求理論的嚴謹和前沿內容。因此，應用型人才的本科教學應力求避免追求理論體系的嚴整、語言的艱澀難懂，注重從工程實際角度，通過列舉大量典型的工程系統作為例子，例如國防科技系統、鋼鐵冶金系統、工業機器人控制系統等，以達到較好的教學效果。

（二）充分利用多媒體教學，豐富課堂教學形式

多媒體課件和課程建設網站是課堂教學的輔助工具，它在教學過程中發揮輔助性教學儀器的功能。我們可以自制多媒體課件，將課堂上教學所需的圖、例題和習題根據自己的教學需要，合理組織和安排，組成一個素材庫，使其在課堂教學中發揮更好的作用。我們同時還需要充分利用黑板板書的傳統教學形式開展教學。這樣既節省教學時間，同時又使教學內容簡單直觀，學生學習效果必然更好。

（三）充分利用MATLAB專業工具

“控制工程基礎”課程的理論深，系統的原理方框圖繪制復雜，運用傳統的教學方式無法使學生輕易學懂，所以要將MATLAB專業工具有效引入教學活動中。教師在課堂上要熟練運用MATLAB工具，學生的作業也要反復練習運用MATLAB工具。例如：利用MATLAB軟件求解系統響應，可以快速繪制得到系統的時域、頻域和奈奎斯特響應曲線。除此之外，基于Simulink模塊進行系統仿真的設計界面形象生動，使學生易于理解和接收。針對控制工程計算復雜和繪圖量大的特點，運用MATLAB軟件進行專業教學，可以收到事半功倍的教學效果。

三、課程考核手段和考試方法改革

“控制工程基礎”課程的考核方法和考試評價機制也有待于進一步改革。在培養工程應用型人才的理念的指引下，單靠課程考試的筆試成績來評價學生的學習情況是不合理的，平時上課的出勤率、課堂的聽課認真程度、實驗完成的情況都應在最終總評的成績中占有一定比例。

基于上述存在的問題，對“控制工程基礎”課程考核上進行有力的改革，使考核方式多元化，科學合理評價學生的學習過程與效果，改變學生的應試理念，將課程考核分為平時考勤率、作業完成情況、實驗報告和期末考試成績等多個方面。

1.平時考勤率占總分的10%，反映出學生平時的出勤率。

2.作業完成情況占總分的10%，反映出學生平時的學習態度和效果。

3.實驗成績占總分的10%，根據實驗考勤、實驗數據、創新能力和實驗報告等來加權評定。

4.課程報告占總分的20%，課程報告針對一類實際系統，要求學生掌握系統建模、分析系統性能、系統校正設計的綜合訓練環節。

5.期末考試成績占總分的50%，期末考試采用閉卷形式，試題以主觀應用型題目為主，著重考核學生對知識點的掌握與綜合應用能力。

實踐結果表明：這種全面綜合的考核方式不僅取得了比較好的效果，而且也符合教學檢驗的評價要求。

四、結束語

應用型本科院校的“控制工程基礎”課程教學需要學生將所學課程知識充分運用到實踐中，以直接有效解決工程實際問題為目的，不進行大量枯燥乏味的理論教學，避免教學失去正確的方向。通過幾年的教學研究、探索和實踐，應用型本科院校“控制工程基礎”課程所進行的改革取得了較好的效果。

[ 參 考 文 獻 ]

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[4] 王衍學，楊銀銀，蔣占四.《控制工程基礎》課程教學改革若干思考[J].科技信息，2011（8）：454-455.

[責任編輯：鐘 嵐]