新型應用技術大學建設的幾點教學思考——以計算機控制系統(tǒng)課程教學為例*

李丹菁　王建華　陳嵐　萬衡（上海應用技術學院電氣與電子工程學院，上海201418）

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新型應用技術大學建設的幾點教學思考——以計算機控制系統(tǒng)課程教學為例*

李丹菁王建華陳嵐萬衡
（上海應用技術學院電氣與電子工程學院，上海201418）

德國的工程教育處于世界領先水平。自上世紀六、七十年代以來，德國的應用技術大學（Universities of Applied Sci-ences，德文原文Fachhochschulen，簡稱FH，也譯作“應用科學大學”，“應用科技大學”），例如：科隆應用技術大學，亞琛應用技術大學等等，作為德國高等教育系統(tǒng)中不可或缺的重要組成部分，為工業(yè)界培養(yǎng)了大量高級應用型技術、管理人才。他們的優(yōu)質辦學成果吸引了其他國家的注目及肯定，成為許多國家應用技術大學學習的典范[1-5]。

近來，我們國家啟動了相關計劃，《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》中提出，要重點擴大“應用型、復合型、技能型”人才培養(yǎng)規(guī)模[6]，建立、發(fā)展新型的應用技術大學。為此，在借鑒、學習德國應用技術大學的成功經驗的基礎上，結合我校（上海應用技術學院）現(xiàn)有特色，以培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實踐能力的、具有國際視野的、一線工程師為主的高層次應用技術人才為目標，我們在課程的教學上也相應進行了改進嘗試。同時，這個過程也促使我們對教學作進一步思考。在此過程中，德國應用技術大學課程教學展開的相關經驗，從課程內容、教學方法到課程評價方法等，都給了我們較大的啟發(fā)，實踐應用中效果也較明顯。本文以計算機控制系統(tǒng)(Computer Control Systems)這一課程的教學為例，圍繞以上幾個教學方面展開，對建立新型應用技術大學提出幾點教學思考及教學實施，以期為業(yè)內的研究者和應用者拋磚引玉，提供一些初步資料。

一、課程內容

德國的應用技術大學在課程內容的設置與教學計劃制定方面具有重視基礎理論教學、突出專業(yè)教育、注重校企合作教育等鮮明特色，完全不同于傳統(tǒng)大學，所培養(yǎng)的應用型人才得到社會的高度認可，成為推動德國現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展不可缺少的重要力量[7]。以此為參考，目前，我們對于課程內容從三個方面作了改進的嘗試：加強基礎理論、加強應用結合以及加強國際化。同時，這幾方面的改進也不同程度提高了學生的學習興趣，加深了理解程度，拓展了學生視野。

（一）強調基礎知識，夯實理論根基

計算機控制系統(tǒng)綜合了計算機控制系統(tǒng)的控制理論和先進的應用技術，是一門理論與實踐密切聯(lián)系的課程。目前，國際上幾乎所有研究型院校在本科高年級或者研究生學習階段都開設有這一課程。相應的，本課程較偏重理論內容。

近年來，石油、化工、能源、動力、環(huán)保、生物工程等各行業(yè)都在向大型化、聯(lián)合化、自動化、高效化、節(jié)能化、環(huán)?；姆较蚣涌彀l(fā)展，相關的控制工程要求越來越復雜。向這些行業(yè)輸送高層次專業(yè)技術人才的自動化專業(yè)在面臨培養(yǎng)要求越來越高的同時，對計算機控制先進應用技術的掌握需求也更為迫切。因此，作為專業(yè)主干課程及核心課程，我校為電氣工程及其自動化、自動化類專業(yè)學生在四年級上學期開設了計算機控制系統(tǒng)課程。作為應用技術型大學，我校開設的這門課程一向偏向技術應用，理論部分比較淺顯，即使是有些重要的課程

基礎理論，例如采樣定理，也只是點到即止，這對于學生對課程內容的理解及技術的應用，其實是不利的。

在與德國一些應用技術大學的交流、合作過程中，我們發(fā)現(xiàn)，即使是應用技術大學，實際上對于基礎理論的教學是十分看重與強調的。掌握基礎的理論，學習不浮于表面，不僅是知其然，更知其所以然，就會有更扎實的效果，進而促進對技術的更好應用，同時保證學生的可持續(xù)發(fā)展能力。為幫助學生更好地理解課程內容，我們適當增加基礎理論的講解，對于原理性理論性內容的解釋，盡量做到淺顯易懂，讓學生了解來龍去脈從而扎實掌握理論知識。同樣是采樣定理，通過深入淺出講解隱匿震蕩、頻率混疊等背景知識，輔以實例演示，使學生有更好的理解。同時學生對于綜合考慮被控對象、干擾噪聲等各方面因素下計算機控制所用采樣周期的選擇依據(jù)，也有了更深刻的印象及切實的掌握。

（二）理論聯(lián)系實際，加強校企合作

德國應用技術大學的教師根據(jù)培養(yǎng)目標、對專業(yè)的理解等來組織和選擇教學內容，可以自編講義，自定進度，同時，根據(jù)企業(yè)的實際需要不斷調整教學內容[8]。新型的應用技術大學，培養(yǎng)的是新時代一線工程師。因此，在實踐、實驗之外，課程講授內容的組織也需要著力推進理論、實踐和能力培養(yǎng)相結合。以此為指導思想，在教學過程中，一方面需要密切關注國際院校、行業(yè)新趨勢，追蹤前沿技術，以增加、調整與實踐結合的內容和實例。一個例子是在講完計算機控制一大重要控制算法——PID控制的改進方法后，可以進一步分析汽車巡航模式不同情形下應用這些方法的速度控制實例并展示相應效果。對于一些重要的知識點，進一步采用相關軟件（這方面，同目前的許多德國高校一樣，我們向學生介紹并使用開源軟件SCILAB及SCI-COS）進行仿真演示或驗證，取得了較好的效果。

另一方面，為提高學生的實際應用能力，有必要積極展開與企業(yè)的合作。計算機控制技術在不斷進化，從軟件到硬件、從元件到系統(tǒng)都在快速地發(fā)展和更新。在這個過程中，企業(yè)是一大推動者——他們不但是日新月異更新技術的使用者，還往往是研發(fā)者。與企業(yè)建立直接的合作，不但有助于加強學生對課堂知識的掌握，還能加強他們實際的工作能力，積累經驗。目前，我們與Rockwell Automation公司簽署全面戰(zhàn)略合作協(xié)議，已建立有“集散控制實驗室”，雙方正在共同建設“上海應用技術學院--羅克韋爾自動化技術應用研究工程中心”。多方面的合作為學生對課程知識的深化應用提供了良好的平臺。同時，通過校企合作，對部分課時，我們直接請企業(yè)里有豐富工程經驗的一線工程師進課堂，將Rockwell Automation公司自動控制領域的新技術融入到課程的知識體系結構中，不但解決了課程教材的知識體系與現(xiàn)有的自動化產品技術資料明顯脫節(jié)的問題，還能把工程師的現(xiàn)場經驗傳授給學生。這些不但提高了學生的學習興趣，利于學生更生動直觀地理解相關知識，同時促進他們對技術的應用能力。

（三）引進英語教學，培養(yǎng)國際視野

在現(xiàn)代科技的促進支持下，世界已經是一個地球村，國際間的合作日益重要，國際化的企業(yè)數(shù)不勝數(shù)。對能勝任國際化背景中工作的人才需求，無論在哪個國家，都越來越普遍。加強國際化，正是德國的應用技術大學目前的一個發(fā)展方向。這一點除了加強國際交流與合作[9]，還體現(xiàn)在一些課程的授課語言使用的是較為通用的國際語言：英語。這些措施有益于培養(yǎng)具有國際視野工程師的措施，也與我們新型應用技術大學的人才培養(yǎng)目標相符合，值得借鑒。

在相當長時期內，主流的計算機控制技術都來自發(fā)達國家。同時，計算機控制系統(tǒng)中的大量專業(yè)詞匯、知識點是自動化類專業(yè)學習的基礎。況且計算機控制系統(tǒng)涉及多方面大量的前沿科學，在知識信息呈爆炸性速度增長的時代，必須跟上甚至超越先進國家的研究步伐。因此，與德國以及我國其他一些高校一樣，我們將英語教學引進計算機控制系統(tǒng)這門課程。使用英文教材，制作英文PPT，課堂上引進英語教學，有助于進一步培養(yǎng)具有國際化背景工作能力的一線工程師。課程的英語教學，除了在一定程度上能提高學生的英語運用能力外，更重要的是能幫助學生進行專業(yè)層面的國際交流，使他們熟練掌握計算機控制系統(tǒng)中的英文專業(yè)詞匯、專業(yè)術語，不至于在學了積分飽和PID的改進后，在國際化企業(yè)的工作交流中不知道integrator windup這類專用術語的含義。另一方面，英語教學也能促進對課程內容的更好掌握。例如，在講解間接的計算機控制連續(xù)域設計方法的時候，提出emulation的概念，在促進學生理解理論方法的同時，對于連續(xù)域間接設計及離散域直接設計兩種控制設計方法的效果也進一步加深印象。

二、教學方法

不管是中國還是德國，啟發(fā)式的教學方法都是較為有效的一種教學手段。相比較而言，德國的教學中課堂交流討論更多一些。在啟發(fā)式教學的基礎上，強調課堂互動，多種教學方法靈活使用，以提高學生自主學習能力與創(chuàng)新素養(yǎng)。為此，我們采取以下措施：

（一）問題驅動

進一步注重以問題驅動的教學展開，在講解每個知識點時，注意提出問題，強化學生的問題意識，培養(yǎng)學生提出問題的能力。同時，引導啟發(fā)學生向解決問題的方向主動積極思考。例如，講解積分分離PID改進控制的閾值設置問題，采用由教師先講解基本知識，并提出2-3個思考點，由學生進行討論并進行陳述，之后由教師分析點評。通過這種方法，有效地實現(xiàn)了學生的深入思考和積極參與，激發(fā)學生的學習興趣，學生分析問題和解決問題的能力得到了提高。

（二）課堂互動

增加課程討論與課堂互動。同時，課堂上隨時注意學生的了解程度，并鼓勵學生發(fā)散思維，尤其鼓勵學生積極提問。對于一些看似需要記憶的內容，例如，計算機控制系統(tǒng)設計原則這部分內容，乍一看較為枯燥，因此我們采用課堂討論的形式，讓學生先討論設計出的系統(tǒng)應該具有什么樣的性能，經過大家的思考及積極討論之后，六大設計原則基本都有同學提出，最后進行總結歸納。通過討論，加深了學生的印象，不再有枯燥的感覺。

（三）課堂練習

增加課堂練習，部分內容改講為練，讓學生當場加深印象，扎實掌握每節(jié)課所學知識。理論后緊接實例，一兩個實例講解后，再舉實例讓學生練習。典型的例子如模擬量輸入通道接口設計的講解，在學過AD574芯片各引腳功能之后，立即舉一個接線圖例子，針對其接線進一步講解相應具有的工作狀態(tài)及功能，接著再給出一張新的接線圖，讓學生練習總結。當場練習往往能激發(fā)學生的興趣、注意力及主動性，比單純講授有效。

三、課程評價方法

德國包括應用技術大學在內的高校，往往比較注重對學生學習過程的評價，最終的期末考試有時候可以進行三次：兩次考試不通過，還有一次口試機會。對于學生學習的評價考

核，過去我們采用平時成績30%，期末考試70%的比例進行評價，過于看重期末考試。針對這個問題，我們加大了平時學習過程評價的比例。具體采用的過程評價包括平時的上課出勤情況，課上討論問題、回答問題的表現(xiàn)，實驗的成功完成與否等因素。

（一）平時的上課考勤

這部分一般不計入成績，僅在必要時作為平時成績的一個參考，其主要作用是激勵學生的學習自覺主動性，鼓勵學生積極出席課堂教學，畢竟對多數(shù)學生來說，有老師教可起到事半功倍的效果。

（二）課上討論問題、回答問題的表現(xiàn)

對于一些問題或討論主題，不追求標準答案，學生可以開放式思考，暢所欲言。這部分與平時的作業(yè)完成情況一起作為平時成績的主要來源，一方面衡量學生的學習情況，同時引導學生積極思考，主動學習，主動創(chuàng)新。

（三）實驗的成功完成與否

實驗的成功完成是參加期末筆試的必要前提，主要目的是培養(yǎng)并提高學生實踐動手能力、實際解決問題的能力。

具體的要求即，若實驗部分沒有成功完成，則課程總成績?yōu)椴患案?。在成功完成實驗部分的條件下：

課程總成績越平時成績伊50%+期末筆試成績伊50%。

同樣，期末筆試僅提供參考答案，而非標準答案，鼓勵學生創(chuàng)新思維。通過采用上述過程評價方法，一方面更真實的反應學生的綜合能力、對課程的掌握程度與學習情況，另一方面不再是一考定乾坤，有助于激勵學生平時加強主動學習。總的來看，采用過程評價對培養(yǎng)學生良好的獨立學習能力及分析、解決問題的能力，促進學生對課程知識的深入理解都有裨益。

四、結束語

借鑒德國應用技術大學的成功經驗，建設我國新型應用技術大學，培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實踐能力的、具有國際視野的、一線工程師為主的高層次應用技術人才，依然需要重視基礎理論，加強理論應用實踐，配合校企合作，引入英語教學，加強國際化，同時在啟發(fā)式教學的基礎上，多種教學方法靈活使用，展開過程評價機制，對學生實踐能力培養(yǎng)、學習能力培養(yǎng)、專業(yè)技術能力培養(yǎng)、素質提升均有一定促進作用。

參考文獻

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[9]董大奎.德國FH教育及其在中國的實踐研究[J].職業(yè)技術教育，2007（1）：19-25.

摘要：隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，建立新型的應用技術大學，培養(yǎng)高級應用型技術人才已日益重要。德國應用技術大學的成功為我們提供了培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實踐能力的、具有國際視野的、一線工程師為主的高層次應用技術人才的寶貴經驗。圍繞計算機控制系統(tǒng)(Computer Control Systems)這一課程的教學，從課程內容、教學方法以及課程評價方法等方面，對建立及發(fā)展新型應用技術大學提出幾點教學思考，以期為業(yè)內的研究者和應用者提供一些初步資料。

關鍵詞：德國經驗；應用技術大學；計算機控制系統(tǒng)

*基金項目院2015年上海高校示范性全英語課程建設項目淵課程院計算機控制系統(tǒng)冤袁上海應用技術學院重點課程項目袁2015年上海應用技術學院校企合作課程項目

Abstract:Along with the development of modern industry, it has become increasingly important to establish new breed of Universities of Applied Sciences (UAS), to cultivate high-grade engineers. The success of universities of ap-plied sciences (Fachhochschulen) in Germany provides us valuable experience in cultivating innovative and skilled, high-grade engineering talents (most of whom are frontline engineers) with international perspective. In order to estab-lish and develop such UAS, this paper focuses on teaching of Computer Control Systems, some thoughts on course content, teaching method and course evaluation method are proposed to provide preliminary information to interested researchers and users.

Keywords:German experiences; Fachhochschulen (universities of applied sciences); computer control systems

作者簡介：李丹菁（1973-），女，博士，講師，碩導，研究方向：控制理論與控制工程。

中圖分類號：G642

文獻標志碼：A

文章編號：2096-000X（2016）02-0061-03