問(wèn)題驅(qū)動(dòng)教學(xué)法在《自動(dòng)控制原理》“穩(wěn)態(tài)誤差分析”教學(xué)中的應(yīng)用

楊艷麗 郭一鋒 張國(guó)良 王蜂

摘要：自動(dòng)控制原理課程是第二炮兵工程大學(xué)測(cè)控工程等專業(yè)一門非常重要的工程技術(shù)基礎(chǔ)必修課，肩負(fù)著為后續(xù)武器系統(tǒng)相關(guān)課程打下堅(jiān)實(shí)理論基礎(chǔ)的任務(wù)。為了改變傳統(tǒng)填鴨式的教學(xué)模式，在教學(xué)過(guò)程中采用問(wèn)題驅(qū)動(dòng)教學(xué)法。實(shí)踐結(jié)果表明：該方法充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性和主動(dòng)性，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)了學(xué)生的合作精神，開(kāi)拓了學(xué)生的創(chuàng)新能力，推動(dòng)了教學(xué)改革，提高了課堂教學(xué)的質(zhì)量和效果。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)控制原理；問(wèn)題驅(qū)動(dòng)教學(xué)法；過(guò)程設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：G642.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）17-0184-02

“自動(dòng)控制原理”是第二炮兵工程大學(xué)生長(zhǎng)干部學(xué)歷教育“測(cè)控工程”等專業(yè)的一門必修工程技術(shù)基礎(chǔ)課程，肩負(fù)著為后續(xù)武器系統(tǒng)相關(guān)課程打下堅(jiān)實(shí)理論基礎(chǔ)的任務(wù)。該課程來(lái)源于控制工程的社會(huì)實(shí)踐，又回到工程實(shí)際中去指導(dǎo)系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)，具有濃厚的工程背景，理論性較強(qiáng)，公式較多，計(jì)算繁瑣。如果按照傳統(tǒng)的“填鴨式”方法組織教學(xué)，學(xué)生會(huì)覺(jué)得枯燥乏味，產(chǎn)生厭學(xué)情緒，教學(xué)效果大打折扣。因此在本課程的教學(xué)中貫穿問(wèn)題驅(qū)動(dòng)教學(xué)法，以“問(wèn)題驅(qū)動(dòng)”調(diào)動(dòng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性，培養(yǎng)學(xué)生的合作精神，開(kāi)拓學(xué)生的創(chuàng)新能力。

一、何謂問(wèn)題驅(qū)動(dòng)教學(xué)法

著名科學(xué)方法論學(xué)者源普爾（K.R.Popper）認(rèn)為：“正是問(wèn)題激發(fā)我們?nèi)W(xué)習(xí)，去發(fā)展知識(shí)，去實(shí)踐，去觀察”。問(wèn)題驅(qū)動(dòng)教學(xué)法即基于問(wèn)題的教學(xué)方法是一種以學(xué)生為主體、以專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的各種問(wèn)題為學(xué)習(xí)起點(diǎn)，以問(wèn)題為核心規(guī)劃學(xué)習(xí)內(nèi)容，以探索問(wèn)題來(lái)引導(dǎo)和維持學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)機(jī)，讓學(xué)生圍繞問(wèn)題尋求解決方案的一種學(xué)習(xí)方法。教師在此過(guò)程中的角色是問(wèn)題的提出者、課程的設(shè)計(jì)者以及結(jié)果的評(píng)估者，學(xué)生必須擁有學(xué)習(xí)的主動(dòng)權(quán)，教師不斷地引導(dǎo)和激勵(lì)學(xué)生前進(jìn)。

二、問(wèn)題驅(qū)動(dòng)教學(xué)法過(guò)程設(shè)計(jì)

1.教師提出問(wèn)題。教師要在課前準(zhǔn)備好問(wèn)題。從現(xiàn)代教學(xué)論點(diǎn)看，教學(xué)過(guò)程既是學(xué)生的認(rèn)識(shí)過(guò)程，又是學(xué)生思維發(fā)展的過(guò)程，而思維的動(dòng)力又是由疑問(wèn)引起的，學(xué)生心中有了疑問(wèn)，才會(huì)促使他們主動(dòng)探究，合作交流，向老師質(zhì)疑，以解心中的疑團(tuán)，從而獲取新知識(shí)。因此，在學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)過(guò)程中，運(yùn)用問(wèn)題驅(qū)動(dòng)教學(xué)的第一步是提出問(wèn)題[1]。

2.分析問(wèn)題。這一階段以學(xué)生的活動(dòng)為主，常常讓全班同學(xué)相互間進(jìn)行討論和交流，也可以全體同學(xué)分組討論，爭(zhēng)取讓每個(gè)學(xué)生都提出自己的觀點(diǎn)和看法。教師在此階段主要是發(fā)揮引導(dǎo)作用，當(dāng)討論發(fā)生跑題或者學(xué)生們誤解問(wèn)題的本意時(shí)，給予及時(shí)的提醒和引導(dǎo)。

3.解決問(wèn)題。即在教師的引導(dǎo)下，讓學(xué)生們通過(guò)自主探索、小組合作交流等一些手段和方法進(jìn)行相關(guān)知識(shí)的學(xué)習(xí)，提出解決問(wèn)題的方法，這時(shí)可以讓學(xué)生用報(bào)告的方式與全班進(jìn)行交流。學(xué)生會(huì)從中獲得成功的愉悅、自信的情感，逐步形成主動(dòng)探索知識(shí)的能力

4.結(jié)果評(píng)價(jià)。包括自我評(píng)估、小組互評(píng)及教師評(píng)價(jià)等，評(píng)價(jià)內(nèi)容為小組整體表現(xiàn)、問(wèn)題解決方法的合理性、個(gè)人貢獻(xiàn)等。

三、問(wèn)題驅(qū)動(dòng)教學(xué)法的實(shí)施

在多年的教學(xué)實(shí)踐中，筆者運(yùn)用問(wèn)題驅(qū)動(dòng)教學(xué)法講授《自動(dòng)控制原理》“線性系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差計(jì)算”課程，取得了較好的效果，下面加以說(shuō)明。

1.提出問(wèn)題。控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差，是系統(tǒng)控制準(zhǔn)確度的一種度量，是一項(xiàng)重要的技術(shù)指標(biāo)。穩(wěn)態(tài)誤差和哪些因素有關(guān)，如何計(jì)算穩(wěn)態(tài)誤差呢？

2.分析問(wèn)題接下來(lái)讓學(xué)生自由討論。從穩(wěn)態(tài)誤差的定義入手，e（∞）=lime（t），顯然，計(jì)算穩(wěn)態(tài)誤差最直接的方法是定義法，對(duì)于如下所示的典型線性系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖：

3.解決問(wèn)題。對(duì)表格進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)：對(duì)于靜態(tài)誤差系數(shù)而言，對(duì)角線上是開(kāi)環(huán)增益，對(duì)角線以上是0，對(duì)角線以下是無(wú)窮大；對(duì)穩(wěn)態(tài)誤差而言，對(duì)角線上是常數(shù)，對(duì)角線以上是無(wú)窮大，對(duì)角線以下是0，表格可以向右向下無(wú)限擴(kuò)展。對(duì)一個(gè)特定形式的輸入來(lái)說(shuō)，積分環(huán)節(jié)的個(gè)數(shù)ν越多，穩(wěn)態(tài)誤差越小；開(kāi)環(huán)增益越大，穩(wěn)態(tài)誤差越小；但是兩者的影響是有區(qū)別的，ν的影響是質(zhì)的變化，它可以使穩(wěn)態(tài)誤差由無(wú)窮大變?yōu)橐粋€(gè)常數(shù)，由一個(gè)常數(shù)變?yōu)?，開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)中ν越多，系統(tǒng)跟蹤變化輸入信號(hào)的能力越強(qiáng)；開(kāi)環(huán)增益的影響是量的變化，它只能影響一個(gè)特定輸入和一個(gè)對(duì)應(yīng)ν下穩(wěn)態(tài)誤差的大小；這樣一種求解穩(wěn)態(tài)誤差的方法雖然是從終值定理中來(lái)，但是對(duì)于具有t形式的輸入來(lái)說(shuō)，它完全可以脫離終值定理而獨(dú)立存在，我們甚至不必求出誤差信號(hào)的復(fù)數(shù)域表達(dá)式E（s），只需開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)即可，相比終值定理，計(jì)算的復(fù)雜性進(jìn)一步降低了。

4.結(jié)果評(píng)價(jià)。小組將各成員的最終成果匯總整合，形成統(tǒng)一的PPT匯報(bào)文檔，由各小組做報(bào)告，然后其他組自由質(zhì)詢，最后全班針對(duì)問(wèn)題進(jìn)行討論，同時(shí)個(gè)人提交書(shū)面課程總結(jié)。課程學(xué)習(xí)的最終成績(jī)由課程學(xué)習(xí)質(zhì)量和課程總結(jié)質(zhì)量綜合評(píng)分，前者以小組評(píng)分為主，主要指標(biāo)包括學(xué)習(xí)過(guò)程的表現(xiàn)、學(xué)習(xí)成果的組織、匯報(bào)時(shí)的語(yǔ)言表述、匯報(bào)時(shí)與聽(tīng)眾的交流技巧；后者以個(gè)人評(píng)分為主，主要指標(biāo)包括總結(jié)內(nèi)容的正確性、深度和規(guī)范性。

四、結(jié)論

通過(guò)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)問(wèn)題驅(qū)動(dòng)教學(xué)法有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)及與他人協(xié)作的能力，推動(dòng)了《自動(dòng)控制原理》的教學(xué)改革，提高了課堂教學(xué)的質(zhì)量和效果，提升了人才的培養(yǎng)質(zhì)量，更好地適應(yīng)部隊(duì)任職對(duì)人才的需要。