構建控制工程系列課程的立體化教學體系

王琪?高嵩?王坤

【摘 要】 針對目前工科畢業生創新能力較差的現象和傳統控制工程系列課程存在的問題，本文從理論課程教學體系、實踐教學模式、師資隊伍建設、教材建設、網絡教學平臺等幾個方面，論述了多層次、多形態立體化教學體系的構建策略，旨在提高學生的創新思維意識和創新能力。

【關鍵詞】 控制工程系列課程；立體化；教學體系；構建

一、引言

控制工程系列課程研究自動控制系統的規律，是自動化、電氣工程及其自動化的重要課程，在人才培養中占有極為重要的地位。在幾十年的課程建設過程中，由自動控制理論、現代控制理論、計算機控制技術、先進控制理論、控制系統仿真與CAD、自動化系統工程設計、運動控制系統、過程控制系統八門課程組成了控制工程系列課程。隨著特色專業建設的開展及卓越計劃的實施，研究與構建控制工程類系列課程的立體化教學體系，符合行業發展的規律，符合我國建設創新型國家的戰略決策，符合建設優勢專業的要求。那么在以工程素質與工程實踐能力培養為目標的教學體系之上，如何對教學內容進行重組、整合和更新，結合自動化與電氣行業的工程問題、工程案例和工程項目，建立課程教學的新體系，解決教學實施中的矛盾，如何培養符合工業化與信息化融合的需要，符合地方經濟發展需要的具有創新能力的工程人才成為當前的重點研究課題。

在教學實踐中，本著以培養高素質工科學生為主要目標，以課程體系建設為主線，以創新能力培養為核心，以實驗教學改革為重點，將理論教學、實踐教學、師資隊伍建設、教材建設、網絡教學平臺融為一體，逐步構建了多層次、多形態的立體化教學體系。

二、構建的立體化教學體系的實施過程

1、創建四個層次、八門課程的全方位、立體化課程體系

控制工程系列課程是自動化、電氣工程及其自動化的主干專業基礎課程。一直以來，存在著“基礎與應用”、“重點內容與知識面”之間的矛盾。我們通過優化課程設置、更新課

程內容，對課程體系進行了改革，以“自動控制理論”、“現代控制理論”為基礎，“控制系統仿真與CAD”、“計算機控制系統”、“先進控制技術”為拓展，“運動控制系統”、“過程控制系統”為應用，“自動化系統工程設計”為綜合，形成了四個層次、八門課程的全方位、立體化課程體系，減少了課程間的交叉重復，理順了控制工程系列課程的內容銜接，明確了控制工程系列課程的地位及與后續課程之間的關系，突出控制工程系列課程的物理概念及工程背景，從多個層次提高了學生的創新能力，如圖1所示。

2、構建多層次、多元化的實踐教學模式

為解決理論與實踐相脫節、實踐教學模式陳舊，實踐教學手段過于單一的問題，教學團隊以培養學生的創新設計能力和綜合設計能力為主線，對實踐教學內容、實踐教學手段、實踐教學方法進行改革，不斷培養、提高學生的自學能力和分析問題能力。在強調基礎性實驗的基礎上，注重綜合設計性實驗，加強創新型實驗，形成必修實驗、選修實驗、開放實驗、創新實驗相結合的多層次實踐教學內容，以及集課程設計、科技競賽、科研訓練于一體的多元化實踐教學模式，體現了各取所需、因材施教的教學原則，達到了適合學生個性發展、培養創新能力的教學目標，如圖2所示。

3、構建多樣化的師資隊伍，全方位培養學生創新能力

為了建設一流的教學隊伍支撐控制工程系列課程的立體化教學體系，學院采取了多種措施，鼓勵和引導教師積極投入立體化教學體系的各個層面，穩定核心隊伍，提高骨干教師待遇，鼓勵青年教師攻讀高一級學位，組織教師深入企業一線。在崗位設置與聘任、職稱評聘、績效工資核定、對外交流與合作等方面給予核心隊伍以傾斜，對師資隊伍建設起到了積極的促進作用。近年來，通過持續的人才引進，大量的博士和碩士進入了隊伍。通過指定教風過硬、知識過硬的老教師進行一對一的傳幫帶，使年輕教師能順利融入隊伍和教學工作，保證隊伍的持續發展。通過多年的建設、隊伍成員的職稱結構、學歷結構、知識結構、年齡結構、學緣結構等逐步優化，實現隊伍的滾動和可持續發展。以高水平師資隊伍為學生創新能力的提高保駕護航。

4、選用和開展以培養創新能力為目標的教材建設

教材是進行教學的基本工具，要適應多樣化的教學需要，把握好教學內容和課程體系的改革方向，注重素質教育和創新能力與實踐能力的培養，培養創新人才的重要保證。在教材建設工作中更新觀念，樹立精品意識，增強質量意識，抓好重點規劃，以控制工程系列課程體系特點，選用注重創新能力培養的優秀規劃教材的同時積極開展工程特色教材和講義的編寫，緊密結合控制工程系列立體化教學體系，突出控制理論的物理概念及工程背景，淡化數學證明為原則，優化教學內容，使課程體系的知識結構更加合理，內容更加科學、先進、系統、豐富、新穎，并兼顧教學體系內的各門課程間內容的合理銜接，進一步明確了各門課程的教學重點及側重面，使教學內容服務于學生創新能力的培養。

5、創建了培養學生創新意識的網絡教學平臺

為解決課外研究、師生討論受時間、空間限制的矛盾，以“服務于教師和學生”為指導思想，創建了網絡教學平臺。網絡平臺由網絡課程教學平臺和網絡實驗教學平臺組成。網絡課程教學平臺包括多媒體課件、電子教材、網絡課程等；網絡實驗教學平臺包括常規實驗指導、演示實驗視頻及可視化虛擬實驗。學生可以隨時隨地進行自學、自測、習題自查和自主實驗，網絡平臺形象地反映了專業知識模塊的結構和教學內容，拓寬了學生的思維空間，激發了學生的創新意識，為“自主學習型教學模式”的推廣奠定了基礎，達到我們教學研究成果最終要服務于學生的理念。

網絡平臺的建設改變了單純理論灌輸的教學模式，培養了學生強烈的創新欲望、創新思維和創新能力，在教學中真正做到了“兩個區別、三個結合”。

兩個區別，即區別于純理論教學，不搞純理論灌輸；區別于一般實驗教學，不單純搞驗證性實驗。

三個結合，即理論講授與實踐教學相結合；教師講授與師生討論相結合；課內教學與課外研究相結合。圍繞課程的重點內容、重要概念，師生共同提出新問題、進行新思考，同時將研究型教學模式與討論式教學模式相結合，課內教學與課外研究相結合。師生共同對提出的問題進行課內、課外網上討論，達到互相啟發，激發創新思維的火花，培養學生強烈的創新意識。

三、結束語

以“培養高素質工科學生”為主要目標，以“課程體系建設”為主線，以“創新能力培養”為核心，以“教學隊伍建設”為保證，以“實驗教學改革”為重點，將理論教學、實驗教學、網絡環境、實踐訓練、創新創業融為一體，逐步構建的多層次、多形態的立體化控制理論教學體系，豐富了教師的教學手段，改善課堂教學效果，切實強化了實驗教學環節，培養了學生具有強烈地自主學習欲望，帶動考核方式及其它相關課程的教學改革，為學生探索和創新能力的培養提供了平臺。實踐證明，新的控制工程系列課程體系有利于培養學生的創新能力和工程實踐能力，體現了提高教學質量和培養優秀人才的宗旨，是教育領域應用信息技術的一種創新，具有實際應用推廣價值。

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【作者簡介】

王 琪（1979-）女，西安工業大學電子信息工程學院副教授，主要研究方向：控制理論與控制工程.