面向創(chuàng)新能力培養(yǎng)的控制理論課堂教學(xué)探索

摘 要：面向創(chuàng)新能力培養(yǎng)的控制理論教學(xué)，根據(jù)控制理論與工程應(yīng)用背景和數(shù)學(xué)知識聯(lián)系緊密的特點(diǎn)，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核方式三個方面進(jìn)行了探索，以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和能力。

關(guān)鍵詞：創(chuàng)新能力培養(yǎng) 控制理論 課程教學(xué) 教學(xué)內(nèi)容 教學(xué)方法 考核方式

中圖分類號：G421 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

創(chuàng)造性是問題解決的最高級表現(xiàn)，一部人類文明進(jìn)步史就是一個依靠不斷創(chuàng)新推動社會生產(chǎn)力發(fā)展的歷史。創(chuàng)新已成為全球經(jīng)濟(jì)增長最重要的驅(qū)動力量，競爭取勝的法寶，建設(shè)創(chuàng)新型國家成為現(xiàn)階段國家發(fā)展的重中之重。培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的人才，是高等學(xué)校的首要任務(wù)，“為創(chuàng)造性而教”應(yīng)該成為高等學(xué)校教學(xué)的主要目標(biāo)之一。

本文考慮面向創(chuàng)新能力培養(yǎng)的控制理論教學(xué)問題，對控制理論教學(xué)中的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、考核標(biāo)準(zhǔn)分別進(jìn)行探討。

一、教學(xué)內(nèi)容

1 精心準(zhǔn)備緒論

緒論作為課堂教學(xué)的第一課，必須將一個空間上和時間上異常開闊的視野展示在他們面前，讓學(xué)生認(rèn)識到控制領(lǐng)域是一個廣闊的天地，是認(rèn)識世界和改造世界的有力工具，并且掌握、應(yīng)用和發(fā)展控制理論的道路就在腳下，激發(fā)學(xué)生求知欲和探索的激情。

從控制工程的應(yīng)用背景出發(fā)，系統(tǒng)地闡述控制理論在解決實(shí)際生產(chǎn)和生活問題中的應(yīng)用，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和進(jìn)而改造世界的欲望。在此通過多個實(shí)例來介紹實(shí)際的控制問題，激發(fā)學(xué)生的興趣，讓學(xué)生了解控制系統(tǒng)的組成，同時提出控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析問題和控制算法的設(shè)計(jì)問題，逐漸向數(shù)學(xué)抽象過渡。從控制理論的發(fā)展史出發(fā)，特別是通過關(guān)鍵事件和人物的介紹，形成對控制理論各種分析和綜合方法的歷史和邏輯聯(lián)系認(rèn)識，幫助學(xué)生把握控制理論的綱領(lǐng)，為學(xué)生系統(tǒng)地學(xué)習(xí)控制理論奠定基礎(chǔ)。結(jié)合學(xué)生的認(rèn)識發(fā)展的特點(diǎn)，恰當(dāng)?shù)亟榻B控制思想的人類歷史活動中運(yùn)用實(shí)例，對于學(xué)生直觀地了解控制問題有著很大的幫助，人類認(rèn)識和運(yùn)用控制的歷史過程，在一定程度上反映了每個人認(rèn)識該問題所必然要經(jīng)歷的過程。

在教學(xué)過程中，摒棄傳統(tǒng)教學(xué)中發(fā)展歷史的簡單羅列，取而代之以聲情并茂的圖文、視頻展示。鮮活生動的應(yīng)用實(shí)例和具體的視頻展示，則是沖擊和震撼學(xué)生思維的最好手段，既融入了大量專業(yè)信息，又激發(fā)學(xué)生的興趣和創(chuàng)造的欲望，取得了事半功倍的效果。

2 由數(shù)學(xué)抽象走向數(shù)學(xué)具體。發(fā)展創(chuàng)新思維和能力

控制理論來源于工程應(yīng)用，又與數(shù)學(xué)工具緊密聯(lián)系。系統(tǒng)建模、穩(wěn)定性分析以及控制綜合，都涉及到大量的數(shù)學(xué)概念、推導(dǎo)和演算等。熟練地掌握各種數(shù)學(xué)工具，是有效地理解基本概念、基本方法的前提，也是求解控制問題的基本條件。

控制理論涉及的問題不是單純的數(shù)學(xué)問題，有著具體的工程應(yīng)用背景，脫離了工程背景，控制理論將難以走向?qū)嵺`?？刂评碚摰闹v解必須堅(jiān)持一種從實(shí)踐中來，經(jīng)過數(shù)學(xué)抽象和求解，又到實(shí)踐中去的科學(xué)思路。在控制理論的教學(xué)中，教師要注重理論與實(shí)踐的對應(yīng)關(guān)系，詳細(xì)講解數(shù)學(xué)問題、定義和推導(dǎo)等與一般工程應(yīng)用之間的關(guān)系，由過去的數(shù)學(xué)抽象走向數(shù)學(xué)具體，使得學(xué)生的理論知識和應(yīng)用背景保持聯(lián)系，保持一致。一旦學(xué)生的理論知識與實(shí)踐建立起了聯(lián)系，將激發(fā)學(xué)生應(yīng)用控制理論解決工程問題的欲望，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和能力。

由于控制問題的求解很大程度依賴于數(shù)學(xué)工具的發(fā)展水平，因此數(shù)學(xué)工具的發(fā)展水平對控制理論的發(fā)展形成了一個約束。在控制理論的相關(guān)知識點(diǎn)指出與此相關(guān)的問題，則更進(jìn)一步闡釋了控制理論與數(shù)學(xué)的關(guān)系，激發(fā)了學(xué)生在控制理論上的創(chuàng)新欲望。

3 注重與相關(guān)專業(yè)問題的聯(lián)系

控制理論課程作為一門專業(yè)理論課程，為電工學(xué)科各專業(yè)服務(wù)。每個專業(yè)特色不一樣，后續(xù)課程設(shè)置也不一樣，因此，對該課程內(nèi)容的側(cè)重面會有不同的要求。課程內(nèi)容組織既要反映控制工程和系統(tǒng)工程發(fā)展方向，同時兼顧各院校本科基礎(chǔ)和研究生入學(xué)考試相關(guān)層面。突出專業(yè)特色，注重相關(guān)專業(yè)的聯(lián)系和滲透。

4 增加有關(guān)控制科學(xué)的前沿知識

增加有關(guān)控制科學(xué)的前沿交叉知識，以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神，教師要將最新科學(xué)知識補(bǔ)充和融合到教學(xué)內(nèi)容中，促進(jìn)科研成果進(jìn)教材、進(jìn)課堂，把學(xué)生引領(lǐng)到學(xué)科專業(yè)的國際前沿，使其了解到最新科技發(fā)展動態(tài)，培養(yǎng)科學(xué)意識和創(chuàng)新思維。

二、教學(xué)方法與考核方式

(一)教學(xué)方法

面向創(chuàng)新能力培養(yǎng)的教學(xué)方法，就是在教學(xué)過程中學(xué)生不僅獲得傳授的知識，而且學(xué)習(xí)到創(chuàng)新思維方式和創(chuàng)新能力。

1 堅(jiān)持以人為本

以人為本的根本目的在于對人性的喚醒和尊重，最大限度地調(diào)動人的積極因素，最充分地激發(fā)人的創(chuàng)造活力和發(fā)揮人的主觀能動性。堅(jiān)持以人為本的控制理論教學(xué)，要尊重學(xué)生的主體地位，高校教學(xué)模式要從以教為中心轉(zhuǎn)向以學(xué)為中心，把學(xué)生看作充滿活力的知識探索者和潛在的知識創(chuàng)造者。在教學(xué)中注重培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、勇于探索和自主學(xué)習(xí)的能力，讓控制問題的提出、數(shù)學(xué)建模、系統(tǒng)分析和綜合方法的講解過程成為創(chuàng)造能力培養(yǎng)和創(chuàng)新人格養(yǎng)成的過程；根據(jù)學(xué)生在興趣、個性心理品質(zhì)、數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、工程應(yīng)用和辯證思維能力等上的差別，有策略地講授各種控制問題的解決方法，實(shí)行因材施教，一定程度上促使學(xué)生個性和特長的發(fā)展。

2 研究性教學(xué)

研究性教學(xué)是以人為本教學(xué)的具體和繼續(xù)深化。教師要改變傳統(tǒng)被動的灌輸式教學(xué)方式，使教學(xué)帶有研究的性質(zhì)，改以啟發(fā)式、問題式和探究式，善于提出問題，啟發(fā)學(xué)生獨(dú)立思考，尋求正確答案。教師應(yīng)為學(xué)生創(chuàng)造一個能支持或高度容忍標(biāo)新立異者和偏離常規(guī)者的環(huán)境，讓學(xué)生感受到“心理安全”和“心理自由”；要尊重與眾不同的疑問和觀念，向?qū)W生證明他們的觀念是有價值的，給以不計(jì)其數(shù)的學(xué)習(xí)機(jī)會，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維和獨(dú)立思考熱情，指導(dǎo)學(xué)生掌握發(fā)現(xiàn)、分析和解決問題的科學(xué)思維方法，使得知識的講解呈現(xiàn)為一個知識隨問題的產(chǎn)生、解決而逐漸生成的過程。研究性教學(xué)強(qiáng)調(diào)問題在教學(xué)和學(xué)習(xí)中的重要性，學(xué)生帶著問題學(xué)習(xí)，教師針對問題教授，實(shí)現(xiàn)雙向交流，并為學(xué)生提供一個獨(dú)立實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐的機(jī)會，使其體驗(yàn)科學(xué)探索的過程，掌握科研的方法，并有所創(chuàng)新和發(fā)明。

3 合理使用多媒體教學(xué)功能

將板書與多媒體課件結(jié)合起來，提高控制理論教學(xué)的效果?？刂评碚撜n程教學(xué)牽涉到較多的基本概念、基本方法和控制框圖的講解，同時受控對象的穩(wěn)定性分析和控制器設(shè)計(jì)需要大量的數(shù)學(xué)推導(dǎo)和演算，因此利用多媒體課件來描述文字性和結(jié)果性的內(nèi)容，可以大大減少課堂上耗時的工作量，同時通過板書來講解有關(guān)數(shù)學(xué)推導(dǎo)和演算的內(nèi)容，幫助學(xué)生更好地理解知識內(nèi)容。

4， 效發(fā)揮MATLAB的輔助分析與設(shè)計(jì)功能

MATLAB軟件已成為控制系統(tǒng)建模、分析、綜合和仿真的重要工具軟件，將MATLAB和控制理論教學(xué)有機(jī)結(jié)合起來，通過MATLAB在課堂教學(xué)中的應(yīng)用，讓學(xué)生輕松地掌握各種數(shù)學(xué)計(jì)算的實(shí)現(xiàn)，同時讓學(xué)生直觀地了解控制系統(tǒng)分析和綜合的各種方法，降低控制理論教學(xué)的抽象性、增加直觀性。

(二)考核方式

當(dāng)前大學(xué)生的考核方式主要是考試，評價標(biāo)準(zhǔn)主要是考試分?jǐn)?shù)。這種以考試成績評價學(xué)生的方式嚴(yán)重地影響了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，不利于學(xué)生創(chuàng)新思維和能力的培養(yǎng)，也助長了猜題、押題以及磨老師等不正之風(fēng)。為了改變這種狀況，促進(jìn)創(chuàng)新思維和能力的培養(yǎng)，在考核內(nèi)容上，要重點(diǎn)測評學(xué)生靈活運(yùn)用知識自主分析、解決控制問題的能力以及實(shí)踐、創(chuàng)新能力，可采用開卷、綜合大作業(yè)、專題小論文等靈活多樣的考試方法。另外，評價應(yīng)該參考學(xué)生在整個教學(xué)過程中的學(xué)習(xí)表現(xiàn)，將平時成績按照一定的比例記人總評成績。

三、結(jié)束語

本文通過教學(xué)內(nèi)容，教學(xué)方法和考核方式三個方面，闡述了面向創(chuàng)新能力培養(yǎng)的控制理論教學(xué)，通過大量的觀察和實(shí)踐，取得了積極效果。面向創(chuàng)新能力培養(yǎng)的教學(xué)是時代的迫切需要，教師應(yīng)該不斷反思教學(xué)實(shí)踐，積極進(jìn)行教學(xué)改革探索，從而促進(jìn)教學(xué)實(shí)踐不斷發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1][3]伍新春高等教育心理學(xué)[M].北京：高等教育出版社，1998.232.261

[2]王章豹，石芳娟，大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)：問題、意義與原則[J].合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(社會科學(xué)版)，2007，2l(6)：96-101

[4]高立群，等，關(guān)于本科生教學(xué)改革的實(shí)踐思考——以《現(xiàn)代控制理論》課為例[J].遼寧教育研究，2006(1):78—79

[5]王艷秋基于MATLAB教學(xué)平臺的自動控制理論教學(xué)改革與實(shí)踐[J].遼寧工學(xué)院學(xué)報(bào)，2006，8(1)：122—124

[6]黃敏，崔寶同現(xiàn)代控制理論課程教學(xué)的改革與實(shí)踐[J].邊疆經(jīng)濟(jì)與文化，2006(3)：152—153

(文字編輯、責(zé)任校對：王麗華)