應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)下“現(xiàn)代控制理論”課程改革探索

嚴(yán)海領(lǐng)

摘 要： “現(xiàn)代控制理論”是自動(dòng)化專業(yè)的一門較重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，為響應(yīng)國(guó)家提出的應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)的目標(biāo)，作者在分析礦大銀川學(xué)院現(xiàn)代控制理論課程目前教學(xué)情況的基礎(chǔ)上，指出了其教學(xué)過程中存在的主要問題，并針對(duì)這些問題從課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、考核辦法等方面提出了相應(yīng)的解決方法。本文中提出的換位教學(xué)、利用計(jì)算機(jī)解決問題、考核誘學(xué)等教學(xué)方法對(duì)其他工科課程的教學(xué)也有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞： 現(xiàn)代控制理論 換位教學(xué) 計(jì)算機(jī)教學(xué) 考核誘學(xué)

1.課程背景

近年來，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，社會(huì)對(duì)應(yīng)用型創(chuàng)新人才的需求急劇增加。高校傳統(tǒng)的學(xué)術(shù)型的培養(yǎng)模式已很難滿足社會(huì)發(fā)展的需要，為此《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要》（2010-2020）指出：“堅(jiān)持能力為重。優(yōu)化知識(shí)結(jié)構(gòu)，豐富社會(huì)實(shí)踐，強(qiáng)化能力培養(yǎng)。著力提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力，教育學(xué)生學(xué)會(huì)知識(shí)技能，學(xué)會(huì)動(dòng)手動(dòng)腦?！盵1]在此大環(huán)境下，獨(dú)立的地方院校向應(yīng)用型大學(xué)轉(zhuǎn)變勢(shì)在必行，相對(duì)應(yīng)的學(xué)術(shù)型的課程教學(xué)也面臨新的挑戰(zhàn)。

“現(xiàn)代控制理論”課程是自動(dòng)化專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)理論課。現(xiàn)代控制理論是經(jīng)典控制理論的發(fā)展理論，學(xué)生在學(xué)習(xí)了經(jīng)典控制理論單輸入單輸出（SISO）系統(tǒng)的分析設(shè)計(jì)方法之后，進(jìn)一步學(xué)習(xí)現(xiàn)代控制理論，通過學(xué)習(xí)掌握狀態(tài)空間分析控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的方法、多輸入多輸出（MIMO）系統(tǒng)的分析設(shè)計(jì)方法，為實(shí)現(xiàn)復(fù)雜系統(tǒng)的控制奠定理論基礎(chǔ)。

2.教學(xué)過程中的主要矛盾

“現(xiàn)代控制理論”課程為純理論課程，內(nèi)容抽象，涉及的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)也較多，學(xué)生不易掌握，大部分學(xué)生在堅(jiān)持學(xué)習(xí)一段時(shí)間后，容易出現(xiàn)對(duì)課程內(nèi)容不理解，學(xué)習(xí)積極性下降，聽課不認(rèn)真等現(xiàn)象。大部分教師采用的是傳統(tǒng)的講授教學(xué)方式，課堂氣氛沉悶無趣，加之課程本身為考查課，考試形式及內(nèi)容也是循規(guī)蹈矩，教師和學(xué)生的重視程度都不足，各種原因?qū)е略撜n程的教學(xué)效果總體不是很好，離應(yīng)用型人才培養(yǎng)的教學(xué)目標(biāo)很遙遠(yuǎn)。

3.課程改革措施

應(yīng)用型人才是指能夠?qū)I(yè)知識(shí)和技能應(yīng)用于所從事的專業(yè)，具有較強(qiáng)適應(yīng)能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)精神等基本特征的一種專門的人才類型[2]。應(yīng)用型人才培養(yǎng)以學(xué)生的應(yīng)用能力的培養(yǎng)為核心。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，要求各門課程教師結(jié)合自己課程的特點(diǎn)，學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)、能力及興趣，采取一系列積極有效的措施進(jìn)行課程改革。下面，針對(duì)“現(xiàn)代控制理論”課程，結(jié)合中國(guó)礦業(yè)大學(xué)銀川學(xué)院的學(xué)生及本課程的具體情況，從課程內(nèi)容、教學(xué)方法及考核評(píng)價(jià)體系等方面提出具體的課程改革措施。

3.1合理的安排課程內(nèi)容

現(xiàn)代控制理論課程學(xué)時(shí)安排一般較少，因此在課程內(nèi)容上不能夠面面俱到，結(jié)合應(yīng)用型目標(biāo)，課程主要以培養(yǎng)學(xué)生利用理論知識(shí)解決實(shí)際問題的能力、建立數(shù)學(xué)模型解決工程實(shí)際問題的思維方法及借助計(jì)算機(jī)解決工程計(jì)算問題的能力為主，同時(shí)盡可能兼顧知識(shí)的系統(tǒng)性。因此，在內(nèi)容設(shè)置上，可先采用較少學(xué)時(shí)快速講解完相關(guān)知識(shí)章節(jié)后，利用合適學(xué)時(shí)，結(jié)合幾個(gè)章節(jié)內(nèi)容，采取案例教學(xué)的方式，以類似“應(yīng)用題”的方式提出具體工程實(shí)際問題，然后建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，接著利用計(jì)算機(jī)解決數(shù)學(xué)計(jì)算問題，最后結(jié)合控制理論知識(shí)，將結(jié)論反饋回工程實(shí)際問題。將分析解決問題的思維方式和方法貫穿于授課的整體過程之中，將各種控制理論、軟件工具及工程實(shí)際問題融為一體。如此，學(xué)生不會(huì)再感到理論課程學(xué)而無用。在認(rèn)識(shí)到課程的重要性后，引導(dǎo)學(xué)生利用業(yè)余時(shí)間學(xué)習(xí)理論及軟件等相關(guān)知識(shí)。

3.2選擇適合的教學(xué)方法

適合的教學(xué)方法，對(duì)于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動(dòng)其學(xué)習(xí)主觀能動(dòng)性有顯著作用。

3.2.1換位教學(xué)的方法

換位教學(xué)，即在教學(xué)過程中把教師和學(xué)生角色互換，由學(xué)生搜集、整理相關(guān)資料并在課堂上講解，而以教師的指導(dǎo)、點(diǎn)評(píng)、糾正和補(bǔ)充為輔[3]。這也可以說是目前較為流行的“顛倒課堂”的方法。教師可以選擇合適的章節(jié)的知識(shí)點(diǎn)或工程問題，提前布置給學(xué)生，并對(duì)學(xué)生進(jìn)行分組，后由各小組學(xué)生對(duì)所布置課題進(jìn)行講解，通過各組的講解交流，加深學(xué)生對(duì)該課題的理解，同時(shí)提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和語(yǔ)言表達(dá)能力。教師在和學(xué)生的交流學(xué)習(xí)過程中進(jìn)一步了解學(xué)生，汲取更寬泛的知識(shí)，達(dá)到自我提升的目的。

3.2.2案例法

案例法主要是為了解決“學(xué)生對(duì)知識(shí)不知道如何使用”的問題，提高學(xué)生對(duì)知識(shí)的應(yīng)用能力而設(shè)計(jì)的。其主要實(shí)現(xiàn)過程可參考前文所述。案例法將工程實(shí)際問題和理論知識(shí)相結(jié)合，學(xué)生在聽課過程中能深刻認(rèn)識(shí)到高等數(shù)學(xué)的作用、線性代數(shù)的作用、控制理論知識(shí)的作用、計(jì)算機(jī)在工程實(shí)際中的應(yīng)用及matlab等開發(fā)軟件的作用，學(xué)生不會(huì)再認(rèn)為知識(shí)是死的，而是對(duì)將來就業(yè)有幫助的，自然也就提高學(xué)習(xí)積極性。

3.2.3計(jì)算機(jī)教學(xué)法

目前計(jì)算機(jī)教學(xué)在現(xiàn)代控制理論的教學(xué)中使用并不普遍，計(jì)算機(jī)教學(xué)不是平時(shí)所說的多媒體教學(xué)，根據(jù)中國(guó)礦業(yè)大學(xué)銀川學(xué)院現(xiàn)代控制理論課程學(xué)時(shí)，我們也不建議開設(shè)實(shí)驗(yàn)課，而是在上課過程中在課堂的內(nèi)容上加入利用matlab軟件進(jìn)行矩陣計(jì)算等相關(guān)內(nèi)容的介紹，即給學(xué)生灌輸利用計(jì)算機(jī)及相關(guān)軟件解決工程實(shí)際問題的方法。教師可在講解完傳統(tǒng)的矩陣計(jì)算的方法即手動(dòng)計(jì)算的方法后，利用matlab軟件再計(jì)算一遍，在此過程中，學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)利用現(xiàn)代的計(jì)算機(jī)及軟件解決計(jì)算問題過程非常簡(jiǎn)單且效率很高，逐步培養(yǎng)計(jì)算機(jī)及軟件應(yīng)用能力。

3.3科學(xué)設(shè)置考核評(píng)價(jià)體系

考試，是目前最普遍的對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)情況的考核方式。目前，現(xiàn)代控制理論考試形式基本可以分為開卷考試、閉卷考試、半開半閉考試等若干種考核方式，學(xué)生最后的成績(jī)也基本上是按平時(shí)成績(jī)（20%～30%）+考試成績(jī)（80%～70%）確定，平時(shí)成績(jī)大部分是按照出勤和作業(yè)上交情況給出的，而在上課表現(xiàn)情況和作業(yè)完成質(zhì)量上，并沒有明顯區(qū)分，考試內(nèi)容基本上循規(guī)蹈矩，按照知識(shí)點(diǎn)，設(shè)計(jì)性及應(yīng)用性的試題比重明顯不足?？梢娔壳暗目己嗽u(píng)價(jià)體系并不能夠達(dá)到測(cè)試應(yīng)用型人才培養(yǎng)效果的目的，也沒有從應(yīng)用型的角度引導(dǎo)學(xué)生，因此，我們需要設(shè)計(jì)更合理的考核評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)，讓考試達(dá)到以考誘學(xué)的目的。

鑒于上述所做改革措施，現(xiàn)代控制理論的最終成績(jī)可按下述方法確定：平時(shí)成績(jī)15%+課堂表現(xiàn)15%+考試成績(jī)70%。其中平時(shí)成績(jī)包含出勤情況和作業(yè)情況，作業(yè)成績(jī)要按作業(yè)完成質(zhì)量打分，如作業(yè)使用matlab軟件完成，則可給出加分；課堂表現(xiàn)主要是針對(duì)換位教學(xué)的方法給出的評(píng)價(jià)，對(duì)課下準(zhǔn)備充分，課堂表現(xiàn)情況活躍及優(yōu)秀的學(xué)生給予相應(yīng)高分；考試成績(jī)依然按之前評(píng)價(jià)給出，但是在考試內(nèi)容上會(huì)做較大調(diào)整，減少知識(shí)點(diǎn)的考查，增加分析型題目、設(shè)計(jì)型題目及應(yīng)用類題目的比重。如此，可以達(dá)到以考誘學(xué)、以成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)應(yīng)用型人才培養(yǎng)質(zhì)量的目的。

4.結(jié)語(yǔ)

本文在分析了應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式下，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)銀川學(xué)院現(xiàn)代控制理論課程目前教學(xué)情況的基礎(chǔ)上，提出了其教學(xué)過程中存在的主要問題，并針對(duì)這些問題從課程教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法及考核辦法等方面提出了相應(yīng)的解決方法。文中提出的換位教學(xué)、利用計(jì)算機(jī)解決問題、考核誘學(xué)等教學(xué)方法對(duì)其他工科課程的教學(xué)也有一定的借鑒意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]夏平，周學(xué)君.基于目標(biāo)導(dǎo)向的工程應(yīng)用型人才培養(yǎng)實(shí)踐體系構(gòu)建與探索[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2014.

[2]普林林.應(yīng)用型本科教育解構(gòu)及其人才培養(yǎng)模式的建構(gòu)[J].教育與職業(yè)，2009.

[3]閆改珍，等.應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式中《電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程建設(shè)的探索[J].德州學(xué)院學(xué)報(bào)，2014.