《分布式控制系統(tǒng)》課程案例教學(xué)法實施方法與效果探討

高瑋瑋++王明紅++杜向陽++周俊++雷菊陽++閆娟

摘要：通過對《分布式控制》課程的實際教學(xué)經(jīng)驗進(jìn)行總結(jié)，以案例準(zhǔn)備、問題提出、實施討論和總結(jié)思考的方式在實際教學(xué)過程中實施案例教學(xué)法，深化學(xué)生對抽象知識的理解。同時，通過以案例為基礎(chǔ)的課程設(shè)計強(qiáng)化學(xué)生對知識的綜合運(yùn)用能力。實踐表明，案例教學(xué)法的實施顯著提高了課程教學(xué)效果。

0 引言

《分布式控制系統(tǒng)》為上海工程技術(shù)大學(xué)現(xiàn)代裝備與控制工程專業(yè)重要專業(yè)課程，該課程依托該專業(yè)的相關(guān)基礎(chǔ)課程，實現(xiàn)了學(xué)生對具體控制方法和控制理論的學(xué)習(xí)。該課程在實施過程中，存在理論知識抽象、具體控制過程難于理解等問題。為此，在該課程的具體講述過程中，大量的案例教學(xué)法被插入到教學(xué)過程當(dāng)中，以增強(qiáng)學(xué)生對抽象知識的理解。對實際教學(xué)過程進(jìn)行總結(jié)，構(gòu)建該課程的案例教學(xué)體系，對增強(qiáng)教學(xué)效果、提升學(xué)生的掌握水平意義重大。

1 課程性質(zhì)分析

《分布式控制系統(tǒng)》課程重在加強(qiáng)學(xué)生對相關(guān)經(jīng)典控制模型（如PID控制模型等）的理解與運(yùn)用。學(xué)生在學(xué)習(xí)此課程時，難免會遇到接受困難的問題。主要原因在于學(xué)生在控制科學(xué)方面理論基礎(chǔ)與實踐經(jīng)驗的不足。為此，在教學(xué)過程中，應(yīng)當(dāng)盡量避免單一地對控制理論進(jìn)行枯燥的講解，應(yīng)當(dāng)結(jié)合現(xiàn)實生活中的簡單實例，啟發(fā)學(xué)生對簡單問題的思考，引導(dǎo)學(xué)生理論聯(lián)系實際的思考方式。

2 案例教學(xué)法的具體實施過程

案例教學(xué)法的實施并不是簡單的通過實例向?qū)W生講述抽象知識，應(yīng)當(dāng)在培養(yǎng)學(xué)生通過案例理解問題的基礎(chǔ)上，通過案例加強(qiáng)學(xué)生對相關(guān)知識的掌握與理解。其具體實施過程包括案例準(zhǔn)備、問題設(shè)定、實施討論及總結(jié)思考四個環(huán)節(jié)。

2.1 案例準(zhǔn)備

針對課程中的知識難點，結(jié)合學(xué)生易于理解的案例構(gòu)建整個教學(xué)課程的案例庫。值得注意的是，案例的數(shù)量并非越多越好。最好使用同一案例解釋多個知識難點，如簡單換熱器案例可以同時解釋該課程中前饋控制、復(fù)合控制以及時滯補(bǔ)償控制等環(huán)節(jié)，這樣更有助于加強(qiáng)學(xué)生從整體上把握課程知識，真正做到融匯貫通。

2.2問題設(shè)定

通過案例的描述引出問題，結(jié)合案例中存在的現(xiàn)象解釋問題，問題的設(shè)定不應(yīng)當(dāng)超越學(xué)生現(xiàn)有的認(rèn)識范圍。如在講述選擇控制模型時，以生活中最為常見的汽包燃?xì)鈮毫刂茷槔?，易于啟發(fā)學(xué)生對問題的思考。

2.3 實施討論

在問題確立后，應(yīng)當(dāng)充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，在活躍課堂氣氛的同時，強(qiáng)化教學(xué)效果。對此，可采用分組討論或反轉(zhuǎn)課堂的方式，激發(fā)學(xué)生主動學(xué)習(xí)、主動思考的積極性。同時，在實施過程中，主講教師應(yīng)當(dāng)充分發(fā)揮課堂主導(dǎo)作用，在摒棄傳統(tǒng)填鴨式教學(xué)的同時，引導(dǎo)學(xué)生以正確的方向思考問題。

2.4 總結(jié)思考

基于學(xué)生在主講教師引導(dǎo)下的思考結(jié)果，將所有討論結(jié)果匯總，并與課程難點知識進(jìn)行對照，使學(xué)生的學(xué)習(xí)過程回歸課程主線。

3 能力提升

在完成部分章節(jié)學(xué)習(xí)后，為提升學(xué)生對知識的總體把握及應(yīng)用能力，必須要引入相關(guān)事件教學(xué)環(huán)節(jié)。在實踐教學(xué)環(huán)節(jié)中，案例教學(xué)的思想應(yīng)當(dāng)?shù)靡愿映浞值捏w現(xiàn)。對此，該課程共有3個課程設(shè)計環(huán)節(jié)，分別為：PID控制實驗、時滯對象PID位置算法控制實驗和循環(huán)燈監(jiān)控實驗，強(qiáng)化學(xué)生對PID控制算法、時滯補(bǔ)償控制以及S7300PLC仿真器與計算機(jī)相連的組態(tài)過程等問題的理解與應(yīng)用。

在課程設(shè)計環(huán)節(jié)中，為充分發(fā)揮案例教學(xué)法的優(yōu)勢，主講教師對每一位同學(xué)的案例場景進(jìn)行調(diào)整，激發(fā)每一位學(xué)生主動思考的能力。要求學(xué)生按照主講教師設(shè)計的場景，通過一定技術(shù)手段實現(xiàn)案例。同時，在課程設(shè)計報告的撰寫過程中，要求學(xué)生用相關(guān)課程知識解釋案例演示中存在的現(xiàn)象。這樣，不僅擴(kuò)大了學(xué)生的認(rèn)識范圍，更能深化學(xué)生對課程核心知識的掌握。

4 結(jié)語

案例教學(xué)法具有授課形式生動多樣的特點，可以很好的提升學(xué)生對抽象知識的理解。在我校《分布式控制系統(tǒng)》課程講述過程中推廣案例教學(xué)法以來，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性明顯提高，課堂氣氛也有了較為明顯的改觀。更為重要的是，通過案例教學(xué)法的實施，學(xué)生對該課程的掌握情況得到明顯提升，對知識的應(yīng)用能力明顯加強(qiáng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]王明紅， 王大中， 金全意. 現(xiàn)代裝備與控制工程專業(yè)方向的專業(yè)課程設(shè)計環(huán)節(jié)安排的探討[J]. 教法研究， 2013， 5（6）： 74-75.

[2]王明紅. 數(shù)控技術(shù)課程教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)環(huán)節(jié)的安排與實施[J]. 機(jī)械設(shè)計教學(xué)研究， 2012： 189-192.

作者簡介：高瑋瑋（1985-），江蘇鹽城人，講師，主要從事計算機(jī)輔助生物醫(yī)學(xué)工程研究。