應(yīng)用型本科院?！翱刂乒こ袒A(chǔ)”課程教學(xué)的若干關(guān)鍵要點(diǎn)探究

馮鈞

[摘 要]應(yīng)用型院?！翱刂乒こ袒A(chǔ)”課程的教學(xué)改革從教學(xué)內(nèi)容和體系、教學(xué)方法和手段以及考核方式等三個(gè)方面來(lái)看，需要在教學(xué)實(shí)踐中通過(guò)整合和優(yōu)化課程體系、引入現(xiàn)代教學(xué)手段和改革多樣化考試方法來(lái)提高課堂教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生的積極性，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力。應(yīng)用型本科院校的“控制工程基礎(chǔ)”課程教學(xué)需要學(xué)生將所學(xué)課程知識(shí)充分運(yùn)用到實(shí)踐中，以直接有效解決工程實(shí)際問(wèn)題為目的，不進(jìn)行大量枯燥乏味的理論教學(xué)，避免教學(xué)失去正確的方向。

[關(guān)鍵詞]控制工程基礎(chǔ) 應(yīng)用型人才 教學(xué)改革

[中圖分類(lèi)號(hào)] G642.3[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A[文章編號(hào)] 2095-3437（2015）07-0161-02

近些年，為了快速推進(jìn)高等教育大眾化，高校根據(jù)自身情況進(jìn)行合理定位，將辦學(xué)目標(biāo)定位為應(yīng)用型人才培養(yǎng)的地方本科高校。這類(lèi)高校主要面向地方，培養(yǎng)適應(yīng)區(qū)域行業(yè)需求，具有較強(qiáng)動(dòng)手能力的高技能型工程技術(shù)人才。這類(lèi)人才的顯著特征主要表現(xiàn)在：能在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際操作解決工程問(wèn)題，因而也被冠以“現(xiàn)場(chǎng)工程師”的美譽(yù)。這就要求該類(lèi)高校在教學(xué)過(guò)程中必須體現(xiàn)應(yīng)用能力培養(yǎng)的理念。

“控制工程基礎(chǔ)”課程是電氣信息類(lèi)、機(jī)械儀表類(lèi)、動(dòng)力工程類(lèi)等工科類(lèi)專(zhuān)業(yè)的學(xué)科基礎(chǔ)課，具有涉及專(zhuān)業(yè)面寬廣的特點(diǎn)?！翱刂乒こ袒A(chǔ)”課程研究的是脫離于具體應(yīng)用領(lǐng)域和對(duì)象的共性問(wèn)題，具有通用指導(dǎo)性的意義。而本課程的傳統(tǒng)教學(xué)普遍脫離實(shí)際，理念概念偏深，無(wú)法適應(yīng)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)需求。學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中容易感覺(jué)枯燥，主觀能動(dòng)性較差，實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容設(shè)置和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際嚴(yán)重脫離，考核方式比較傳統(tǒng)單一，學(xué)生的知識(shí)應(yīng)用能力、問(wèn)題的現(xiàn)場(chǎng)解決能力、校外科技創(chuàng)新能力方面有待提高。

我們從應(yīng)用型本科院校的教學(xué)理念出發(fā)，以提高該門(mén)課程的教學(xué)質(zhì)量為原則，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)藝術(shù)、實(shí)踐教學(xué)、考核方法等方面進(jìn)行教學(xué)改革的對(duì)策研究和實(shí)踐探索。

一、教學(xué)內(nèi)容改革

“控制工程基礎(chǔ)”課程屬于技術(shù)基礎(chǔ)課，在講授的時(shí)間上處在學(xué)生剛學(xué)完通用基礎(chǔ)課向?qū)I(yè)課轉(zhuǎn)換時(shí)，因此教學(xué)內(nèi)容組織的好壞直接決定著學(xué)生學(xué)習(xí)的效果。“控制工程基礎(chǔ)”課程教學(xué)內(nèi)容組織的宗旨是講清體系、講清思想、講清方法。

（一）經(jīng)典控制和現(xiàn)代控制體系融合

“控制工程基礎(chǔ)”中的經(jīng)典控制和現(xiàn)代控制部分實(shí)際上是交替發(fā)展的，因而將這兩部分內(nèi)容聯(lián)系起來(lái)，前后打通，結(jié)合講授既符合科學(xué)理論內(nèi)在的有機(jī)統(tǒng)一，又能取得更好的教學(xué)效果。這種教學(xué)體系使學(xué)生首先學(xué)會(huì)控制系統(tǒng)的各種數(shù)學(xué)模型，繼而掌握系統(tǒng)的時(shí)域分析、根軌跡分析、頻域分析等分析方法，最后學(xué)會(huì)系統(tǒng)的串聯(lián)校正等設(shè)計(jì)方法，對(duì)控制理論分析有一個(gè)完整、系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)。

（二）精煉教學(xué)內(nèi)容，強(qiáng)化工程實(shí)際，打通系統(tǒng)建模、分析和設(shè)計(jì)三部分內(nèi)容

系統(tǒng)建模是系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，因此，加強(qiáng)建模部分的講授是十分重要的，在此基礎(chǔ)上介紹系統(tǒng)時(shí)域、根軌跡和頻域分析，最后介紹系統(tǒng)設(shè)計(jì)，此三部分內(nèi)容可以大量實(shí)際工程系統(tǒng)為例，涉及面要寬，包括日常生活、醫(yī)療儀器設(shè)備、交通、航空航天設(shè)備、機(jī)器人等方面。這樣可將控制的客體表達(dá)清晰，給學(xué)生一個(gè)明晰的背景空間，幫助學(xué)生深入體會(huì)理論與實(shí)際的有機(jī)結(jié)合。以南京理工大學(xué)為例，教師在講授過(guò)程中，以具有鮮明國(guó)防特色的火炮隨動(dòng)系統(tǒng)為例，將其建模、分析與設(shè)計(jì)貫穿于各個(gè)章節(jié)的教學(xué)過(guò)程，這些前沿性和具有實(shí)際背景的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)以及科學(xué)研究的思路、方法，使課堂教學(xué)更加形象、生動(dòng)，教學(xué)內(nèi)容更加豐富，理論與實(shí)際聯(lián)系更加緊密，學(xué)生大開(kāi)眼界。

（三）改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，豐富項(xiàng)目工具教學(xué)

為了滿足應(yīng)用技能型本科人才培養(yǎng)目的，需要科學(xué)合理設(shè)置實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。改革實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，通過(guò)三個(gè)層次設(shè)置實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目?jī)?nèi)容，包括：驗(yàn)證型基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、綜合型分析實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新型設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。驗(yàn)證型基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)主要讓學(xué)生驗(yàn)證控制系統(tǒng)的基本知識(shí)和理論;綜合型分析實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生分析系統(tǒng)綜合能力;創(chuàng)新型設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)要求較高，要求學(xué)生創(chuàng)造性地自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和解決問(wèn)題的能力。根據(jù)上述思路組織實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容：

1.系統(tǒng)建模

應(yīng)用MATLAB / Simulink建立系統(tǒng)模型，掌握基于MATLAB / Simulink進(jìn)行系統(tǒng)仿真的分析方法。

2.系統(tǒng)分析

熟悉三階以下系統(tǒng)的時(shí)域和頻域分析方法，掌握基于MATLAB / Simulink進(jìn)行時(shí)域特性和頻域特性分析的方法，運(yùn)用勞斯穩(wěn)定判據(jù)、奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)和對(duì)數(shù)頻率特性圖穩(wěn)定判據(jù)判斷控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

3.系統(tǒng)設(shè)計(jì)

掌握系統(tǒng)設(shè)計(jì)和校正方法，掌握基于MATLAB / Simulink進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)和校正的方法。

二、教學(xué)方法和手段改革

（一）凝練教學(xué)語(yǔ)言，在教學(xué)中有效運(yùn)用控制思想

“控制工程基礎(chǔ)”課程內(nèi)容不能理論太深，應(yīng)該注意增加若干在工程實(shí)際中已經(jīng)有效的控制的例子。實(shí)際上，應(yīng)用型本科學(xué)生只要掌握這些控制和系統(tǒng)的基本內(nèi)容和知識(shí)，不需要過(guò)于追求理論的嚴(yán)謹(jǐn)和前沿內(nèi)容。因此，應(yīng)用型人才的本科教學(xué)應(yīng)力求避免追求理論體系的嚴(yán)整、語(yǔ)言的艱澀難懂，注重從工程實(shí)際角度，通過(guò)列舉大量典型的工程系統(tǒng)作為例子，例如國(guó)防科技系統(tǒng)、鋼鐵冶金系統(tǒng)、工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)等，以達(dá)到較好的教學(xué)效果。

（二）充分利用多媒體教學(xué)，豐富課堂教學(xué)形式

多媒體課件和課程建設(shè)網(wǎng)站是課堂教學(xué)的輔助工具，它在教學(xué)過(guò)程中發(fā)揮輔助性教學(xué)儀器的功能。我們可以自制多媒體課件，將課堂上教學(xué)所需的圖、例題和習(xí)題根據(jù)自己的教學(xué)需要，合理組織和安排，組成一個(gè)素材庫(kù)，使其在課堂教學(xué)中發(fā)揮更好的作用。我們同時(shí)還需要充分利用黑板板書(shū)的傳統(tǒng)教學(xué)形式開(kāi)展教學(xué)。這樣既節(jié)省教學(xué)時(shí)間，同時(shí)又使教學(xué)內(nèi)容簡(jiǎn)單直觀，學(xué)生學(xué)習(xí)效果必然更好。

（三）充分利用MATLAB專(zhuān)業(yè)工具

“控制工程基礎(chǔ)”課程的理論深，系統(tǒng)的原理方框圖繪制復(fù)雜，運(yùn)用傳統(tǒng)的教學(xué)方式無(wú)法使學(xué)生輕易學(xué)懂，所以要將MATLAB專(zhuān)業(yè)工具有效引入教學(xué)活動(dòng)中。教師在課堂上要熟練運(yùn)用MATLAB工具，學(xué)生的作業(yè)也要反復(fù)練習(xí)運(yùn)用MATLAB工具。例如：利用MATLAB軟件求解系統(tǒng)響應(yīng)，可以快速繪制得到系統(tǒng)的時(shí)域、頻域和奈奎斯特響應(yīng)曲線。除此之外，基于Simulink模塊進(jìn)行系統(tǒng)仿真的設(shè)計(jì)界面形象生動(dòng)，使學(xué)生易于理解和接收。針對(duì)控制工程計(jì)算復(fù)雜和繪圖量大的特點(diǎn)，運(yùn)用MATLAB軟件進(jìn)行專(zhuān)業(yè)教學(xué)，可以收到事半功倍的教學(xué)效果。

三、課程考核手段和考試方法改革

“控制工程基礎(chǔ)”課程的考核方法和考試評(píng)價(jià)機(jī)制也有待于進(jìn)一步改革。在培養(yǎng)工程應(yīng)用型人才的理念的指引下，單靠課程考試的筆試成績(jī)來(lái)評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況是不合理的，平時(shí)上課的出勤率、課堂的聽(tīng)課認(rèn)真程度、實(shí)驗(yàn)完成的情況都應(yīng)在最終總評(píng)的成績(jī)中占有一定比例。

基于上述存在的問(wèn)題，對(duì)“控制工程基礎(chǔ)”課程考核上進(jìn)行有力的改革，使考核方式多元化，科學(xué)合理評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程與效果，改變學(xué)生的應(yīng)試?yán)砟睿瑢⒄n程考核分為平時(shí)考勤率、作業(yè)完成情況、實(shí)驗(yàn)報(bào)告和期末考試成績(jī)等多個(gè)方面。

1.平時(shí)考勤率占總分的10%，反映出學(xué)生平時(shí)的出勤率。

2.作業(yè)完成情況占總分的10%，反映出學(xué)生平時(shí)的學(xué)習(xí)態(tài)度和效果。

3.實(shí)驗(yàn)成績(jī)占總分的10%，根據(jù)實(shí)驗(yàn)考勤、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、創(chuàng)新能力和實(shí)驗(yàn)報(bào)告等來(lái)加權(quán)評(píng)定。

4.課程報(bào)告占總分的20%，課程報(bào)告針對(duì)一類(lèi)實(shí)際系統(tǒng)，要求學(xué)生掌握系統(tǒng)建模、分析系統(tǒng)性能、系統(tǒng)校正設(shè)計(jì)的綜合訓(xùn)練環(huán)節(jié)。

5.期末考試成績(jī)占總分的50%，期末考試采用閉卷形式，試題以主觀應(yīng)用型題目為主，著重考核學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握與綜合應(yīng)用能力。

實(shí)踐結(jié)果表明：這種全面綜合的考核方式不僅取得了比較好的效果，而且也符合教學(xué)檢驗(yàn)的評(píng)價(jià)要求。

四、結(jié)束語(yǔ)

應(yīng)用型本科院校的“控制工程基礎(chǔ)”課程教學(xué)需要學(xué)生將所學(xué)課程知識(shí)充分運(yùn)用到實(shí)踐中，以直接有效解決工程實(shí)際問(wèn)題為目的，不進(jìn)行大量枯燥乏味的理論教學(xué)，避免教學(xué)失去正確的方向。通過(guò)幾年的教學(xué)研究、探索和實(shí)踐，應(yīng)用型本科院?！翱刂乒こ袒A(chǔ)”課程所進(jìn)行的改革取得了較好的效果。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

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[責(zé)任編輯：鐘 嵐]