獨立學院自動控制原理教學質量提升路徑探究

葛繼偉

摘? 要：在我國教育體系中，以培養應用型人才為導向的獨立學院，長期將學科教育當成難題。自動控制原理作為一門理論性強的學科，素為獨立院校教學領域的一大難點，受到教育工作者的廣泛關注。本文從獨立院校自動控制原理教學的難點出發，從四個方面提出了提升教學質量的基本思路與實施策略，以期能為教學效果提升提供幫助。

關鍵詞：自動控制原理;獨立院校;應用型人才培養;教學質量

中圖分類號：G642? ? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：1673-7164（2020）44-0054-03

近年來，隨著經濟的發展，社會對高素質應用型人才的需求越來越大，獨立院校在其中也發揮了重要作用。然而由于種種原因，獨立院校的許多理論型課程教學效果明顯不足，這也成為一個越來越值得研究的問題。自動控制原理在一般的大學工科教育體系中作為相關專業最重要的一門理論型專業基礎課而存在。在獨立院校的背景下，該課程實際上以一個“老大難”的問題而存在，素以“教者棘手，學者掛科率高”聞名。為此，本文從自動控制原理的教學難點出發，提出了提升獨立學院自動控制原理教學質量的基本思路與實施策略，并為進一步的研究打下了一定的基礎。

一、獨立學院自動控制原理的教學難點

對自動化專業來說，自動控制原理是一門重要的專業基礎課程，該課程的最大教學難點在于，其是一門以專業的數理知識為基礎，結合系統化的動力學理論，對經典控制理論進行研究的專門課程。該課程需要學生精通諸如微分方程、拉普拉斯變換和復域分析等大學數學中較為抽象的艱深知識點，學習難度大，方法掌握難，對學生的學習基礎和自學能力都提出了極高的要求。

難點之二在于生源。獨立院校學生數理基礎較差，甚至有專轉本學生在專科階段結束后立刻學習自動控制原理，諸多前置課程掌握不足，很容易產生厭學情緒，覺得教師上課屬于“念天書”，并出現逃課、抄襲作業等不良現象。

難點之三在于因人才素質低、教學經費不足等原因，普遍存在輕視實驗類課程的傾向。學生也對相關實驗缺乏了解，無法通過鮮活的實驗課程提高自身素質，激發自身潛力，再加上學生普遍存在的對實驗課的輕視，均加劇了實驗類課程在獨立院校自動控制原理課程教學中的困境。

難點之四是相關研究匱乏。在當前特殊時期的時代背景下，包括網絡教學在內的諸多新型教學方式均已得到了大規模運用，然而獨立院校對如何將網絡教學應用于自動控制原理等課程的研究尚屬于剛剛起步的階段，亟須得到相關教育工作者的重視。

二、提升獨立學院自動控制原理教學質量的基本思路與實施策略

提升獨立學院自動控制原理教學質量的基本思路在于抓住病因（教學難點），對癥下藥地加以解決。教學難點在上文已列出，教育工作者需要做的就是發現難點并加以討論，通過實踐—反饋—再實踐的機制解決難點。本文針對教學難點，提出了以下四種實施策略。

（一）夯實學生數理基礎，生動講解理論難題

教師在教學過程中，需特別注意對學生學習基礎的掌握，要做到“熟悉學情、熟悉大綱、熟悉教材”。教師在教授本課程過程中，需要基于因材施教的原則，針對學生學習過程中的難點與薄弱環節，深入淺出地講解課程。例如，在教授穩態誤差這一概念時，可通過一個形象的案例幫助學生掌握：假設長江水流流速10m/s，一艘船從下游的港口南京出發，逆流而駛向上游港口武漢。該船的航速完全和其與終點武漢的距離正相關。當其駛到與武漢相對較近的一個地點時，該船只系統僅提供10m/s的動力開往武漢，然而水流卻又抵消掉了它的動力，使得它進退不得。該船只與武漢的距離便是穩態誤差。通過該舉例，結合圖1，能夠幫助學生意識到經典控制理論所依賴的反饋控制中存在某些內在缺陷，從而對更加先進的控制理論產生了進一步學習的興趣。同樣需要注意的是，在學生學習過程中，針對某些較為復雜的理論問題，可以通過念口訣的方式以加深記憶 [1]。

（二）熟練運用Matlab控件，創新使用演示軟件

在自動控制原理的教學過程中，如果能夠做到在多媒體教室中熟練運用Matlab控件，會達到事半功倍的效果。與傳統教學方式相比，運用Matlab控件可以強化學生參與感。傳統教學方式，無論是板書還是PPT，均存在學生在學習過程中缺乏主體性，僅僅是被動接受教師信息的情況，無法參與教學過程。而在多媒體教室中，學生通過親自使用Matlab控件調節系統參數，能夠直觀感受到自動控制原理這門課程的魅力，獲得探索感與滿足感，避免了課堂的單調乏味。此外，部分動手能力強、好奇心重的學生會試圖打開控件源文件，了解背后的代碼，甚至在教師鼓勵下加以改進。如此，便可獲得讓教育者所期望的教育遷移的效果，使得自動控制原理與編程知識相結合，獲得1+1>2的效果。

在演示軟件使用過程中，教師需注意的是，不能僅僅將其窄化為對PPT的捧讀，可以從以下幾點出發加以創新：在教學過程中，PPT應被作為教學工具使用，教學過程中的主體始終是活生生的教師，教師應結合PPT進行授課，并輔以板書，結合現實案例，講述生動有趣且有新意的“段子”，以提高學生學習積極性;PPT在制作過程中，需要注意其易讀性與生動性。在PPT課件制作過程中，PPT要做到字號偏大，字體柔和，突出主要信息，忽略次要信息（可將其放置于注釋中板書講解），公式推導過程與相關圖形最好有動畫效果;同時，目前市面上已出現了諸多新型演示軟件，相較于PPT，它們有著更好的視覺效果和更加豐富的功能，在教師授課過程中應注意加以應用，目前比較著名的有Focusky和Prezi [2]。

（三）強化實驗教學，突出應用導向

因為客觀原因，在獨立學院自動控制原理的教學過程中，必須要主次分明，重點突出應用與實驗內容，確保教學內容與學生職業發展需求相兼容，培養高質量應用型人才。為此，教師應高度重視實驗性課程，在大綱編寫時，應確保至少不少于15%的學時為實驗課。在相應的教學過程中，教師可將理論課程與實驗課程結合授課，比如正常情況下一節課由兩課時組成，可嘗試第一節課教授理論內容，第二節課教授實驗內容，兩者間做到緊密聯系、相互鞏固、共同促進;可將反饋控制的理論框架與電機調速的實際過程相結合，將控制理論實用化，實現從抽象到形象的轉變，有助于提高學生的理解。若因客觀條件，無法進行相關實驗時，可通過Simulink仿真實現 [3]。

（四）探索利用網絡平臺，構建新型輔導機制

當前，諸多新型教學方式均已得到了大規模的運用。鑒于線下面對面授課依舊有其不可取代性，全日制高等教育仍需要在封閉的校園環境和常態化的課堂授課中才能進行。但教師可以利用網絡平臺進行輔助性的教育教學活動。例如，在課前制作一個將本節課主要知識點囊括其中的課件，該課件最好應做成類似微博長圖片的格式，以實現在QQ、微信等年輕人使用的即時通信軟件中能夠被快速打開的功能。在課堂教學中，教師可以事先準備若干選擇題于網絡平臺上，在兩節課的間隙階段翻看學生的答案，做到隨堂反饋和及時回復，縮短教師與學生的距離感。在課后的輔導過程中，若因客觀原因教師無法輔導學生，教師可以從網絡教育平臺中尋找相關資源替代 [4]。

三、結語

如今，教育部在關于教學改革的綱要中，已明確提出了杜絕“水課”、打造“金課”的目標。自動控制原理作為一門抽象艱深、理解不易的課程，極其容易陷入教師在講臺上空講、學生卻無人聽課的“水課”經典狀態。為此，本文從教學方法、教學內容、考核機制和輔導機制的角度出發進行了一定的探索與研究。現階段獨立學院的教育工作者應以提高學生全面綜合素養為授課教學的工作重點，深化相關改革，優化課堂質量，為培養國家下一代應用型人才而服務。

參考文獻：

[1] 陳曉娟. 口訣法在自動控制原理與系統教學中的應用[J]. 中國教育技術裝備，2016（20）：118-119.

[2] 楊建. Focusky在可視化教學中的應用[J]. 現代教育，2016（3）：33-34.

[3] 張捷. “自動控制原理”課程在應用型本科高校教學模式下的教學改革與探討[J]. 科技資訊，2020（18）：76-77.

[4] 袁桂麗，王寶源，劉向杰. 基于網絡平臺的自動控制原理課程教學改革探索[J]. 中國教育信息化，2016，387（24）：56-58.

（薦稿人：張天平，揚州大學信息工程學院教授）

（責任編輯：鄒宇銘）