學(xué)生學(xué)習(xí)評價改革在《現(xiàn)代控制理論》課程的探討

陳向勇 趙 峰 郭 明

（臨沂大學(xué)自動化與電氣工程學(xué)院 山東·臨沂 276005）

《現(xiàn)代控制理論》課程是自動化類專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，是從事控制類相關(guān)科學(xué)研究的基礎(chǔ)理論。通過本課程的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生分析建模、認(rèn)知理論、設(shè)計實施的能力，同時結(jié)合計算機技術(shù)等解決控制系統(tǒng)的分析和綜合問題的能力，為控制系統(tǒng)開發(fā)與設(shè)計奠定理論基礎(chǔ)。隨著社會的飛速發(fā)展，高校人才培養(yǎng)模式不斷變化，高等教育改革在如火如荼地進(jìn)行，在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)、工程教育認(rèn)證和應(yīng)用型人才培養(yǎng)的背景下，基于《現(xiàn)代控制理論》課程的自動化專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)從傳統(tǒng)培養(yǎng)“專才”轉(zhuǎn)變?yōu)榕囵B(yǎng)發(fā)展型、應(yīng)用型的具有較強實踐動手能力的“通才”。這對本門課程提出了更高的要求，需要在不斷完善教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)理念的前提下，對本門課程的學(xué)生學(xué)習(xí)評價進(jìn)行改革，建立系統(tǒng)、完善、多層次、多角度的《現(xiàn)代控制理論》教學(xué)體系。

1 目前對學(xué)生學(xué)習(xí)評價存在的問題

傳統(tǒng)的《現(xiàn)代控制理論》課程考試方式以閉卷考試為主，平時考勤為輔，這種考試方式有其優(yōu)點，考試組織方便，對學(xué)生學(xué)習(xí)評價標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，當(dāng)然也存在不足。學(xué)生一般在考前根據(jù)教師講解的重點用功學(xué)習(xí)，死記硬背，不能真正學(xué)到知識，而且筆試反映的是學(xué)生對理論知識的掌握程度，不能反映學(xué)生的應(yīng)用能力和創(chuàng)造能力。

2 學(xué)生學(xué)習(xí)評價改革思路

（1）基于課堂基礎(chǔ)知識教學(xué)的學(xué)生學(xué)習(xí)評價方法。由于《現(xiàn)代控制理論》課程是高等工科院校自動化專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程。它以《高等數(shù)學(xué)》《線性代數(shù)》《復(fù)變函數(shù)》《自動控制原理》為基礎(chǔ)，理論性強，內(nèi)容豐富，概念抽象，數(shù)學(xué)推理與矩陣運算多，這就要求學(xué)生必須具有扎實的前沿課程的基礎(chǔ)知識。因此，學(xué)生學(xué)習(xí)評價主要以平時的筆記、不定期抽查、基礎(chǔ)測驗、作業(yè)和期末閉卷考試為評價標(biāo)準(zhǔn)，同時基于以學(xué)生為主體的教學(xué)模式，在教師教授的基礎(chǔ)上，發(fā)揮學(xué)生的主動性，針對與前沿課程聯(lián)系密切的章節(jié)，以學(xué)生主動講授和團(tuán)隊合作講授的綜合表現(xiàn)為評價標(biāo)準(zhǔn)，從而促進(jìn)學(xué)生的主動學(xué)習(xí)的積極性。

（2）基于Matlab輔助設(shè)計的學(xué)生學(xué)習(xí)評價方法。由于《現(xiàn)代控制理論》的主要數(shù)學(xué)工具是線性代數(shù)和常微分方程，作為一種高性能計算軟件，Matlab以矩陣為基本運算單元，同時又可以調(diào)用預(yù)先定義的函數(shù)求解不同類型的控制問題，具有較好的交互分析能力，也可實現(xiàn)對《現(xiàn)代控制理論》的直觀式教學(xué)，增強學(xué)生的計算機仿真和計算能力，在講授基于Matlab的控制系統(tǒng)輔助設(shè)計的基礎(chǔ)上，讓學(xué)生能夠?qū)θ舾上到y(tǒng)的傳遞函數(shù)、狀態(tài)響應(yīng)曲線、控制器的狀態(tài)曲線、零極點增益模型等進(jìn)行獨立的繪制，掌握控制系統(tǒng)穩(wěn)定性方法和時域響應(yīng)的求解方法，增加認(rèn)知和應(yīng)用能力。基于此，以獨立或團(tuán)隊完成基于Matlab的控制系統(tǒng)輔助設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行考核評價成為評價學(xué)生學(xué)習(xí)過程能力的主要依據(jù)。

（3）基于實踐教學(xué)環(huán)節(jié)和創(chuàng)新性設(shè)計的學(xué)生學(xué)習(xí)評價方法。近幾年，隨著各種大學(xué)生科技競賽（如“恩智浦杯”智能汽車競賽，電子設(shè)計大賽，機器人大賽）受到應(yīng)用型大學(xué)的重視與參與，而基于《現(xiàn)代控制理論》的系統(tǒng)設(shè)計成為自動化專業(yè)學(xué)科競賽的核心關(guān)鍵環(huán)節(jié)。這就要求自動化專業(yè)學(xué)生在掌握《現(xiàn)代控制理論》基礎(chǔ)知識的基礎(chǔ)上，具備較強的分析實際問題和解決實際問題的能力。因此，針對課程過程學(xué)習(xí)的能力以及在實踐中動手操作的能力的培養(yǎng)，以學(xué)生參與競賽、獲得獎勵為評價標(biāo)準(zhǔn)成為評價學(xué)生的綜合素質(zhì)的重要手段之一。

（4）基于科學(xué)研究的研討和項目式的學(xué)生學(xué)習(xí)評價辦法。《現(xiàn)代控制理論》主要講述狀態(tài)空間建模、系統(tǒng)穩(wěn)定性分析和線性系統(tǒng)控制器設(shè)計與最優(yōu)控制等內(nèi)容，這也是當(dāng)前控制科學(xué)與工程領(lǐng)域研究的基礎(chǔ)內(nèi)容。以大學(xué)生科研項目和創(chuàng)新訓(xùn)項目為基礎(chǔ)，以解決實際自動控制問題等為目標(biāo)，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)研究的作風(fēng)，是實踐教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，以實現(xiàn)對學(xué)生創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)。基于此，學(xué)生主持大學(xué)生科研項目、發(fā)表學(xué)術(shù)論文、完成調(diào)查研究報告、實現(xiàn)創(chuàng)新性設(shè)計以及獲得專利等成為學(xué)生實踐能力評價的重要手段之一。

3 學(xué)生學(xué)習(xí)評價方案

（1）評價目標(biāo)。從宏觀角度把握課程的體系結(jié)構(gòu)，建立起《現(xiàn)代控制理論》的基本框架；掌握線性系統(tǒng)的設(shè)計方法和穩(wěn)定性分析方法，并能進(jìn)行一定功能的完整程序編寫；實踐教學(xué)采用傳統(tǒng)內(nèi)容與現(xiàn)代內(nèi)容相結(jié)合、軟硬件結(jié)合、虛擬和實際結(jié)合、教師命題與學(xué)生自擬題目相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的工程實踐能力和創(chuàng)造性思維能力；根據(jù)系統(tǒng)的不可變部分及給出的綜合性性能指標(biāo)，設(shè)計出滿足控制系統(tǒng)要求的解決方案，培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)設(shè)計能力；了解控制科學(xué)與工程的前沿發(fā)展動態(tài)，熟悉控制領(lǐng)域的研究框架，鍛煉學(xué)生的綜合應(yīng)用知識能力以及編程能力，為學(xué)習(xí)后續(xù)學(xué)習(xí)后繼課程及從事本專業(yè)的工程技術(shù)工作和科學(xué)研究打下堅實基礎(chǔ)；能夠以控制系統(tǒng)為核心的控制方案設(shè)計的目的，為畢業(yè)后從事基于自動控制系統(tǒng)的開發(fā)與維護(hù)奠定堅實的基礎(chǔ)。

（2）評價主體。學(xué)生學(xué)習(xí)評價主體實現(xiàn)學(xué)生自評和互評、教師評價以及課程教學(xué)團(tuán)隊的評價的多元化方式。學(xué)生自評和互評成績占總評價成績10%，其評價點主要包括作業(yè)、考勤、基礎(chǔ)測驗、課堂表現(xiàn)、筆記和團(tuán)隊合作以及創(chuàng)新等方面。評價等級分為優(yōu)秀、良好、及格和不及格四個等級。學(xué)生可根據(jù)整體表現(xiàn)的完成情況，是否認(rèn)真；團(tuán)隊的合作意識是否積極以及是否有創(chuàng)新等方面進(jìn)行自評和互評。教師對學(xué)生的評價占總評價成績的20%，其考核點主要包括所有作業(yè)的考核、基礎(chǔ)測驗、計算機輔助設(shè)計的實現(xiàn)、創(chuàng)新成果等進(jìn)行評價。評價等級分為優(yōu)秀、良好、及格和不及格四個等級。課程教學(xué)團(tuán)隊主要是根據(jù)成果水平和獲得競賽獎勵以及是否有創(chuàng)新等方面進(jìn)行賦分。

（3）評價項目。根據(jù)《現(xiàn)代控制理論》課程的特點和畢業(yè)設(shè)計要求，對于學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)行多樣化評價，其評價項目包括：課堂基礎(chǔ)知識評價項目：作業(yè)、筆記、主動講課次數(shù)、基礎(chǔ)測驗、期中考試、課后設(shè)計作業(yè)、期末考試等。Matlab輔助設(shè)計評價項目：上機操作測試、仿真設(shè)計作業(yè)、控制系統(tǒng)設(shè)計制作、設(shè)計報告等。實踐教學(xué)的學(xué)習(xí)評價項目：主持大學(xué)生創(chuàng)新研究項目、學(xué)科競賽獲獎、發(fā)表論文、獲批專利、獲得大學(xué)生科研成果獎、設(shè)計報告等。

4 預(yù)期效果

以培養(yǎng)應(yīng)用型人才的實踐能力為目的，提出的適用于《現(xiàn)代控制理論》課程教學(xué)對學(xué)生學(xué)習(xí)成果的評價體系，可以把學(xué)生從死記硬背中完全解放出來，從單一的評價方式變成過程性和多元化評價方式，全面系統(tǒng)的考核學(xué)生在《現(xiàn)代控制理論》課程方面的學(xué)習(xí)情況。

（1）專業(yè)知識方面。通過課程參與度、研討式學(xué)習(xí)方法以及混合式教學(xué)方法的實施，可以讓學(xué)生對《現(xiàn)代控制理論》的基本原理和發(fā)展規(guī)律及其與理論與實際的關(guān)系有了更全面的認(rèn)識；更深入地理解現(xiàn)代控制理論的研究內(nèi)容、任務(wù)、特點和方法掌握地更扎實、更熟練；知識結(jié)構(gòu)和知識體系進(jìn)一步完善，批判性思維得到培養(yǎng)。

（2）能力培養(yǎng)方面。通過注重學(xué)習(xí)過程和實踐創(chuàng)新能力提升的特色考試環(huán)節(jié)，能夠使學(xué)生將所學(xué)的控制理論基礎(chǔ)理論知識靈活地運用到控制系統(tǒng)設(shè)計中，能夠準(zhǔn)確描述實際控制系統(tǒng)的研究對象、研究工具、研究方法和性能實現(xiàn)等，做到了學(xué)以致用。同時使得從自動化專業(yè)角度發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題能力得以提高，運用控制理論與應(yīng)用技術(shù)綜合進(jìn)行應(yīng)用能力和技能得到鍛煉。有助于學(xué)生理解本課程的理論知識，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和學(xué)習(xí)積極性。

（3）綜合素質(zhì)方面。將提高學(xué)生對自動控制技術(shù)與控制科學(xué)前沿等方面認(rèn)識。由于提高了學(xué)生在實踐創(chuàng)新方面的學(xué)生學(xué)習(xí)評價比重，更能調(diào)動學(xué)生的積極性。營造一個充滿陽光和快樂的學(xué)習(xí)氛圍，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)內(nèi)驅(qū)力。

5 結(jié)束語

在現(xiàn)代控制理論教學(xué)過程中，教師適時地展開激勵性評價、過程性評價、多元性評價可以很好地調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，促進(jìn)課堂生成性資源的產(chǎn)生，促進(jìn)學(xué)生的個性發(fā)展，從而達(dá)到提高教學(xué)效率、學(xué)生創(chuàng)新能力提高的目的。