新工科背景下自動控制原理課程教學改革

石建平 劉鵬

摘要：經(jīng)濟新常態(tài)對傳統(tǒng)工科專業(yè)人才培養(yǎng)提出了新的挑戰(zhàn)，培養(yǎng)具有較強工程實踐能力、創(chuàng)新能力的高素質(zhì)人才是對新時代下工科學生的基本要求。為適應和達到這一培養(yǎng)要求，以自動控制原理為例，分析了課程特點與教學現(xiàn)狀，針對學生特征，從講授內(nèi)容、方法、手段和考核方式等方面進行了其課程教學改革，為新時代地方應用型本科普通高校新工科人才培養(yǎng)提供參考。

關鍵詞：新工科；應用型人才；教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）08-0138-02

具有較強工程實踐能力、創(chuàng)新能力的高素質(zhì)人才成為新時代高校工科學生人才培養(yǎng)的基本要求；作為地方普通綜合性院校，把握好新時代工科人才培養(yǎng)的內(nèi)涵，積極進行應用型新工科人才培養(yǎng)探索具有重要意義[1-3]。一方面，可以改善高校畢業(yè)生嚴峻的就業(yè)形勢，提高高校畢業(yè)生質(zhì)量；另一方面，可以發(fā)揮工程科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的主體作用，為區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級提供人才支撐。故本文以電子類、機械類專業(yè)的重要課程——自動控制原理為例，從新理念、新模式、新方法、新技術等方面進行了自動控制原理教學改革，進行地方應用型本科普通高校新工科人才培養(yǎng)探索，為新時代應用型人才的培養(yǎng)提供參考。

一、課程特點

本課程是電子類、機械類專業(yè)的一門重要專業(yè)課，主要學習控制系統(tǒng)分析與設計的基礎知識，包括線性控制系統(tǒng)的建模，時域分析法（系統(tǒng)穩(wěn)定性、穩(wěn)態(tài)特性和動態(tài)特性），根軌跡分析法，頻率分析法等分析方法。其內(nèi)容具有以下特點：

（一）涉及學科知識廣泛

其主要學習控制系統(tǒng)的一般規(guī)律：系統(tǒng)模型建立、分析及設計的基本知識，要求學生先修電路原理、模擬電子技術、復變函數(shù)、線性代數(shù)、微積分、大學物理等，具備數(shù)學、物理及電工學、力學等基礎。

（二）內(nèi)容理論性強、比較抽象

課程要求學生具備較強數(shù)學和物理基礎的原因就在于其理論性強，很難理解其過程、原理。雖然自動控制原理中包含大量圖形幫助學習，化抽象為具體，但這些圖形的理解是建立在數(shù)理基礎上的。

（三）工程性強、更新速度快

課程通過數(shù)學化手段理解其工程物理意義，但其最終目的是將基本原理和方法應用到工程實際中去，因此其需理論知識與工程聯(lián)系緊密。此外，控制學科，尤其是人工智能作為新興產(chǎn)業(yè)備受關注，其知識更新速度很快。

二、教學現(xiàn)狀

目前本課程內(nèi)容多，且僅36學時，加之比較難學，故學生積極性不高，教學過程中存在以下突出問題：

（一）理論與實際聯(lián)系不緊密、教學過程容易枯燥無味

對選定教材進行調(diào)整，利用PPT進行教學的課堂教學難以激發(fā)學生的興趣，加上本課程內(nèi)容多、理論性強、比較抽象難理解等特點，很容易使課堂教學變得單調(diào)乏味。目前教學過程中，雖然也有與實際結(jié)合的案例，但基本知識和案例的融合還不是特別緊密，尤其表現(xiàn)形式還有待加強。

（二）方法和手段有待改進、考核方式單一

“教師—電子教案—學生”的課堂教學模式雖然較傳統(tǒng)板書推導過程、手工畫圖有很大進步，但難以難以滿足新時代對高等教育教學的要求。通常考核方式采用學生平時成績、實驗報告和期末閉卷考試成績進行綜合，這種考核方式不受學生歡迎，也很難訓練和培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和思維，學生較為被動。

三、學生特征

（一）基礎相對較弱、常有畏難心理

課程授課對象為電子類、機械類專業(yè)本科生，眾所周知西部教育水平整體落后于中東部，學生的數(shù)學、物理、力學、電路等基礎普遍較弱，在學習對數(shù)理化基礎要求較高的課程時，難免產(chǎn)生畏難情緒和心理，對學習失去信心和興趣。

（二）自我管理能力不強、學習動力不足

現(xiàn)在學生多為95后，受成長環(huán)境、家庭教育等影響，嬌生慣養(yǎng)，個性較強，但自我管理和控制能力較差，做事往往缺乏毅力。部分學生學習目標不明確，專業(yè)思想不牢固，加上現(xiàn)代社會的各種誘惑，尤其是網(wǎng)絡影響，而智能手機的普及使得很多學生成為課堂低頭族；教育引導不到位，造成學習動力不足。

四、教學改革措施

針對自動控制原理教學過程中存在的問題，基于課程特點和學生特征，結(jié)合新時代對工科專業(yè)學生素養(yǎng)和能力要求，從應用型人才培養(yǎng)出發(fā)，圍繞更新課程理念、簡化教學內(nèi)容、改進教學方法、采用新興教學手段、改變考核方式等方面進行了初步探索。

（一）更新課程理念、簡化內(nèi)容

本課程涉及內(nèi)容多，作為電子類、機械專業(yè)的一門重要專業(yè)課，應根據(jù)學生特點、課程性質(zhì)及課程體系，對其知識內(nèi)容講授選取整合、難度深淺及應用程度等需要再次調(diào)整梳理、充實更新，為此將各基本概念、原理及方法等知識點進行具體化、形象化、實用化、簡單化處理，并應用到實際案例中。將工程實際案例融入教學內(nèi)容進行教學，重視與工程實際的結(jié)合和聯(lián)系，進行創(chuàng)新思維和綜合分析能力的培養(yǎng)；同時將實驗課程一并考慮，并適當增加學生實際動手的設計性和綜合性實驗，通過基礎的應用，培養(yǎng)學生的工程思維意識。

（二）優(yōu)化課程教學方法

改“教師—電子教案—學生”的課堂教學為“學生—案例/討論/知識點講授/案例/討論—教師”的課堂教學，綜合運用案例教學法、討論教學法、啟發(fā)式教學法、任務驅(qū)動法和五步（連接、呈現(xiàn)、體驗、反思、應用）優(yōu)化教學法等多種方法進行創(chuàng)新思維訓練和培養(yǎng)。尤其是積極采用基于創(chuàng)新思維的五步優(yōu)化教學法在自動控制原理中的應用，效果良好。

（三）改建課程教學手段

手段是實現(xiàn)良好教學效果的利器，為此，充分發(fā)揮現(xiàn)代教學手段解決抽象和理論性課程學習中存在的問題，將相關知識點的基本概念及原理進行教學手段的革新，利用Flash動畫、語音圖像等視頻化手段，發(fā)揮Matlab在自動控制原理講授中圖形化和動態(tài)化的獨特作用，同時采用微課、慕課等新形式，利用智能手機的普及、學生低頭族的特點，提高學生的學習興趣。

（四）完善課程考核方式

將一兩個小時的閉卷考試改為綜合考試考察，成績構成由三大部分組成：1）平時成績，這部分考核包括課堂出勤、課后作業(yè)及課堂表現(xiàn)等；2）學期考試成績：在出題時基于基本知識應用為出發(fā)點和落腳點，將基本概念、原理及分析方法與最新實際案例融合作為試題的形式，將新時代對工科專業(yè)的能力要求貫穿到試題之中，訓練學生工程實踐能力、創(chuàng)新能力等；3）實驗實踐成績：由實驗課表現(xiàn)、實驗報告、一篇課程相關的實踐報告及答辯等組成，強化學生的動手能力和工程意識。三者比例按照學校相關要求執(zhí)行。

五、結(jié)束語

課程教學改革是一項長期而艱巨的課題，本文僅針對實際教學情況，從講授內(nèi)容、方法、手段和考核方式等方面對自動控制原理的教學改革進行了初步探索，期望為新時代地方應用型本科普通高校新工科人才培養(yǎng)提供參考。

參考文獻：

[1]李占英，張明君，于曉海，等.應用型人才培養(yǎng)的“自動控制原理”教學改革[J].中國電力教育，2013，（7）：82-83.

[2]賴強.基于工程應用型人才培養(yǎng)的《自動控制原理》課程教學改革研究[J].教育教學論壇，2017，（40）：104-105.

[3]周福娜，王娟.面向工程應用型人才培養(yǎng)的自動控制原理課程教學改革[J].課程教育研究，2017，（15）：109-110.