控制系統(tǒng)工程教學(xué)改革的思考與探索

陳曉明

摘 要：近些年，隨著《控制系統(tǒng)工程》這門課程講授的內(nèi)容在許多領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用，對(duì)這門課的教學(xué)要求越來越高。《控制系統(tǒng)工程》這門課程理論性較強(qiáng)而且應(yīng)用性廣闊，作為一門內(nèi)容豐富且較為抽象的課程，學(xué)生掌握起來難度較大。為了在課堂上提高教學(xué)質(zhì)量，該文從教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置、教學(xué)方法的改進(jìn)和考核方法的完善等方面進(jìn)行了思考和相應(yīng)探索。

關(guān)鍵詞：教學(xué)質(zhì)量 控制系統(tǒng)工程 教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G64 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）12（a）-0180-02

Abstract：Control system engineering plays an important role in many fields and the requirements of the teaching control system engineering is becoming more and more high. "Control system engineering" is a course which is rich in content，more abstract， strong theoretical， with broad applicability and difficult for students to master.In order to improve the quality of teaching， this article carries on the thinking and corresponding explorationfrom the setting of the teaching content，teaching method improvement and perfection of the assessment.

Key Words：Quality of teaching；Control system engineering；Teaching reform

近年來，隨著自動(dòng)化領(lǐng)域的快速發(fā)展以及高新技術(shù)的不斷進(jìn)步，對(duì)高等院校的自動(dòng)化教育提出了前所未有的更高的要求。作為《控制系統(tǒng)工程》這門課的任課教師，迫切體會(huì)到自動(dòng)控制教學(xué)改革的重要性和迫切性。深化自動(dòng)控制學(xué)科相關(guān)課程的教學(xué)改革，提高教學(xué)質(zhì)量具有重要的意義，教師需要在具體的教學(xué)過程中不斷改進(jìn)，思考新的教學(xué)方法，優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，改進(jìn)教學(xué)理念，提高這門課程的教學(xué)質(zhì)量。

1 教學(xué)過程中存在的問題

“控制系統(tǒng)工程”是高等教育中自動(dòng)化專業(yè)的一門理論性很強(qiáng)的基礎(chǔ)課。眾所周知，隨著時(shí)代的發(fā)展，控制理論在很多領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用，比如航空航天、建筑、交通、機(jī)械制造等。“控制系統(tǒng)工程”也隨之成為高校工科不同領(lǐng)域?qū)I(yè)的一門主干課程，在高等教育課程設(shè)置中具有非常重要的地位。這門課程的特點(diǎn)在于知識(shí)的交叉性強(qiáng)，課程前后聯(lián)系緊密連貫性較強(qiáng)，需要較強(qiáng)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，需要較強(qiáng)的動(dòng)手能力，需要與工程實(shí)踐緊密聯(lián)系，是后續(xù)專業(yè)課學(xué)習(xí)的重要基礎(chǔ)。

控制系統(tǒng)工程這門課程存在很多抽象的理論概念，許多理論結(jié)果和推導(dǎo)過程都運(yùn)用到數(shù)學(xué)的知識(shí)。在授課過程中，有些教師習(xí)慣于照本宣科做大量的數(shù)學(xué)推導(dǎo)，證明書中的數(shù)學(xué)結(jié)論和定理，以及繪制一些數(shù)學(xué)曲線，卻很少解釋其對(duì)應(yīng)的物理意義及工程背景。這種現(xiàn)象造成了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣低，學(xué)習(xí)難度大，理解困難，并覺得課程內(nèi)容非常枯燥。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)中，許多的實(shí)驗(yàn)裝置非常陳舊，靈活性很差，限制了學(xué)生的動(dòng)手能力和想象空間。而且，許多實(shí)驗(yàn)過程非常單一，設(shè)計(jì)型的實(shí)驗(yàn)較少，使得學(xué)生不能充分鍛煉設(shè)計(jì)能力，也不能及時(shí)將課堂上的理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際中。久而久之，做實(shí)驗(yàn)也變成了程序化的枯燥任務(wù)，學(xué)生們也對(duì)控制系統(tǒng)工程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)失去了興趣，這對(duì)于學(xué)生動(dòng)手能力的培養(yǎng)是非常不利的。

2 教學(xué)改革的思考與探索

2.1 精選教學(xué)內(nèi)容

教師應(yīng)該根據(jù)《控制工程基礎(chǔ)》課程的教學(xué)大綱，對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行宏觀地把握，應(yīng)該深刻理解教材的知識(shí)結(jié)構(gòu)和內(nèi)容體系，抓住課程中的重點(diǎn)難點(diǎn)，進(jìn)行有的放矢地教學(xué)。根據(jù)課程內(nèi)不同章節(jié)不同內(nèi)容的復(fù)雜度，以及教學(xué)目標(biāo)的側(cè)重點(diǎn)，把握好深度和廣度，對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行梳理并篩選。通過這樣的精選過程，合理組織教學(xué)內(nèi)容，體現(xiàn)出內(nèi)容的由簡單到復(fù)雜，層級(jí)的遞進(jìn)。采取循序漸進(jìn)，逐步深化的順序?qū)虒W(xué)內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整，教師必須抓住課程的重點(diǎn)，比如，注意強(qiáng)調(diào)基本概念的理解，在有些難點(diǎn)問題上要多出例題幫助學(xué)生理解，一些重點(diǎn)內(nèi)容的課時(shí)也需要按照學(xué)生的掌握程度做及時(shí)的調(diào)整。只有這樣才可以使學(xué)生掌握基礎(chǔ)知識(shí)，理解重點(diǎn)難點(diǎn)，為后續(xù)學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

此外，在課程內(nèi)容優(yōu)化方面還需注重知識(shí)結(jié)構(gòu)的更新。由于自動(dòng)控制這個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展速度非常快，有些課程內(nèi)容已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)滯后，這就對(duì)教師提出了新的要求。對(duì)于經(jīng)典控制中的一些基礎(chǔ)內(nèi)容需要予以保留，這樣才可以為后續(xù)的知識(shí)學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。同時(shí)，對(duì)于一些已經(jīng)陳舊過時(shí)的內(nèi)容，可以做適當(dāng)刪減。此外，在這門課程的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，也需要及時(shí)跟蹤工程實(shí)際的發(fā)展，比如與企業(yè)緊密結(jié)合，及時(shí)引入新的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。同時(shí)，隨著課程講解的深入，可將驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)逐漸升級(jí)為設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)，從教師協(xié)助指導(dǎo)，逐漸過渡為學(xué)生獨(dú)立完成。經(jīng)過這樣的教學(xué)內(nèi)容精選后，可以讓學(xué)生既掌握好理論知識(shí)，也可以鍛煉實(shí)踐能力。

2.2 改進(jìn)授課形式

隨著現(xiàn)代化教學(xué)資源的不斷豐富，高校教育越來越多地采用多媒體教學(xué)。不過，控制理論與工程這門課理論推導(dǎo)較多，雖然多媒體教學(xué)可以顯示大量內(nèi)容，但是演示過程較為迅速，往往學(xué)生還沒有理解就已經(jīng)進(jìn)入了下個(gè)幻燈片頁面。此外，單一的放映過程使得學(xué)生容易感覺枯燥。因此，雖然多媒體教學(xué)軟件帶來了很多的便利，但傳統(tǒng)的板書教學(xué)仍然是必不可少的，如果想提高教學(xué)效果，需要多媒體教學(xué)和板書教學(xué)進(jìn)行完美結(jié)合。另一方面，除了選擇好教學(xué)媒介之外，還要教師加強(qiáng)課堂互動(dòng)，比如提問學(xué)生、小組討論等方式，這類互動(dòng)過程可起到強(qiáng)化理解的效果。此外，還可以充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，完善課程網(wǎng)站的功能，比如下載課件、互動(dòng)交流、測(cè)驗(yàn)、答疑輔導(dǎo)等功能。

在控制理論工程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，需要加強(qiáng)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)建設(shè)，將傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和相關(guān)實(shí)驗(yàn)設(shè)備信息全部上網(wǎng)，這樣學(xué)生可以通過互聯(lián)網(wǎng)了解實(shí)驗(yàn)。此外，還需建立開放實(shí)驗(yàn)室，鼓勵(lì)開展開放型實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可通過實(shí)驗(yàn)平臺(tái)自主選擇實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與時(shí)間，同時(shí)完成多個(gè)不同的實(shí)驗(yàn)。此外，還可以借助于仿真軟件MATLAB的強(qiáng)大功能，可以進(jìn)一步提高實(shí)驗(yàn)效率，在虛擬仿真平臺(tái)下分析系統(tǒng)的性能并完成實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。

2.3 完善考核方式

眾所周知，考試是教學(xué)工作的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，是檢驗(yàn)學(xué)生水平的主要手段，是檢查學(xué)生是否掌握知識(shí)的主要方式。與此同時(shí)，對(duì)考核成績的評(píng)價(jià)還是教師教學(xué)效果的一種反饋。目前高校課程的考核大多數(shù)還是采用考試這種方式，這存在很多弊端，比如學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性低落、教學(xué)效果難以全面評(píng)價(jià)等。為提高教學(xué)質(zhì)量，調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，促使教師改進(jìn)教學(xué)方法，需要完善考核方式，采用合理的考核方法。這需要教師對(duì)考核方式做出改革，考試內(nèi)容應(yīng)當(dāng)突出基礎(chǔ)性、實(shí)踐性和創(chuàng)新性，考試試題應(yīng)該具有較大的開放性，并且應(yīng)該分階段進(jìn)行考試。除了最后的卷面考試，教師應(yīng)該在平時(shí)的教學(xué)活動(dòng)中，通過課堂提問、平時(shí)作業(yè)、書面報(bào)告等方法對(duì)學(xué)生進(jìn)行全方面考核，而且要提高日常表現(xiàn)占的比例，或者增加其他考核方式，比如幾個(gè)學(xué)生共同完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)，或是完成一篇相關(guān)論文等形式考核。

綜上所述，為了適應(yīng)高等教育質(zhì)量提高的需要，需要在教學(xué)模式以及教學(xué)方法等方面不斷進(jìn)行教育教學(xué)的改革與創(chuàng)新，需要在實(shí)踐中大膽嘗試、不斷探索、驗(yàn)證并持續(xù)不斷地改進(jìn)。通過在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、考核方式等方面的改進(jìn)，提高控制系統(tǒng)工程課程的教學(xué)質(zhì)量，改善教學(xué)效果，激發(fā)學(xué)生的興趣，使得學(xué)生掌握基礎(chǔ)理論知識(shí)并提高學(xué)生的動(dòng)手能力，這將使得學(xué)生全面掌握本門課程的知識(shí)點(diǎn)，也為今后的學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)。

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