《現(xiàn)代控制理論》課程教學(xué)改革與實(shí)踐研究

張虹　張宇輝　初壯

摘 要：依據(jù)《現(xiàn)代控制理論》課程內(nèi)容及培養(yǎng)目標(biāo)，結(jié)合研究生教學(xué)特點(diǎn)，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)評(píng)價(jià)等方面，對(duì)《現(xiàn)代控制理論》課程的教學(xué)改革進(jìn)行了探索和研究。實(shí)踐表明，專(zhuān)題研討式教學(xué)措施有效地提高了教學(xué)質(zhì)量，取得了較好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代控制理論 研究生 專(zhuān)題 教學(xué)改革

中圖分類(lèi)號(hào)：G64 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2018）01（c）-0201-02

Abstract： According to course content and training target of modern control theory， combined with graduate teaching characteristics，teaching reform of modern control theory course was explored and studied from teaching content，teaching method and evaluation. Practice results have proved that the topics teaching measures effectively improve the teaching quality， and achieved good teaching results.

Key Words： Modern control theory； Graduate students； Topics； Teaching reform

《現(xiàn)代控制理論》是我校電氣工程專(zhuān)業(yè)碩士研究生的學(xué)位基礎(chǔ)課程，通過(guò)對(duì)該課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生們掌握現(xiàn)代控制理論的原理與方法，培養(yǎng)系統(tǒng)分析和綜合設(shè)計(jì)能力。理解和掌握控制原理相關(guān)的知識(shí)，能夠?qū)W以致用，為碩士研究生今后從事相關(guān)工作打下堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)[1-2]。

我?？鐚?zhuān)業(yè)考入電氣工程專(zhuān)業(yè)的碩士研究生比例較多，學(xué)生的基礎(chǔ)參差不齊。雖然他們?cè)谘芯可荚囍?，學(xué)習(xí)了一部分專(zhuān)業(yè)知識(shí)，但是仍然缺乏系統(tǒng)的專(zhuān)業(yè)理論。通過(guò)調(diào)查學(xué)生們的學(xué)習(xí)情況發(fā)現(xiàn)，學(xué)生們對(duì)該課程的學(xué)習(xí)興趣不濃，感覺(jué)該課程理論性強(qiáng)，枯燥無(wú)味，不能很好地理論聯(lián)系實(shí)際。這種狀況直接導(dǎo)致聽(tīng)課積極性不高，大部分同學(xué)不能很好地掌握和領(lǐng)會(huì)課程內(nèi)容，學(xué)習(xí)效果不佳。

近年來(lái)，在教學(xué)實(shí)踐中，我們依據(jù)課程內(nèi)容及研究生的教學(xué)特點(diǎn)，從教學(xué)內(nèi)容整合，教學(xué)方法的運(yùn)用，考核方式的改進(jìn)等方面對(duì)該課程進(jìn)行了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和改革，并在實(shí)施過(guò)程中不斷地進(jìn)行完善，取得了較好的教學(xué)效果。

1 教學(xué)內(nèi)容注重理論性與實(shí)踐性相結(jié)合

《現(xiàn)代系統(tǒng)理論》課程著重研究系統(tǒng)狀態(tài)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和改變這種運(yùn)動(dòng)規(guī)律的可能性和方法，教學(xué)內(nèi)容理論性強(qiáng)，涉及的公式較多，又與應(yīng)用聯(lián)系緊密。所以，應(yīng)從理論部分和實(shí)踐部分兩個(gè)方面來(lái)學(xué)習(xí)該門(mén)課程，加強(qiáng)理論與實(shí)際的聯(lián)系。

理論部分是課程教學(xué)的核心內(nèi)容，將課程內(nèi)容進(jìn)行整合梳理，主要由系統(tǒng)分析和系統(tǒng)綜合兩大部分組成。系統(tǒng)分析部分包括運(yùn)動(dòng)分析、能控性、能觀性和穩(wěn)定性等知識(shí)點(diǎn)，系統(tǒng)綜合部分包括極點(diǎn)配置、狀態(tài)反饋、狀態(tài)觀測(cè)器設(shè)計(jì)以及最優(yōu)控制部分，知識(shí)模塊如表1所示。

仿真實(shí)驗(yàn)主要是借助于Matlab軟件，該軟件具有編程簡(jiǎn)單，功能強(qiáng)大等特點(diǎn)。通過(guò)Matlab軟件，輔以講解實(shí)現(xiàn)過(guò)程，并繪制曲線(xiàn)，能夠很好地調(diào)動(dòng)同學(xué)們的學(xué)習(xí)積極性。課余時(shí)間，布置相關(guān)的仿真作業(yè)，強(qiáng)化同學(xué)們的學(xué)習(xí)，使課程的學(xué)習(xí)不再枯燥和單調(diào)。

2 教學(xué)方法注重講授式與專(zhuān)題式相結(jié)合

我校電氣工程專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)的《現(xiàn)代控制理論》課程，總學(xué)時(shí)一共32學(xué)時(shí)，學(xué)時(shí)相對(duì)較緊張。對(duì)于研究生教學(xué)來(lái)說(shuō)，如何使學(xué)生在有限的學(xué)時(shí)里，既能夠掌握系統(tǒng)分析和系統(tǒng)綜合方法，又能夠充分進(jìn)行思考和探索，是教師課堂急需解決的問(wèn)題。

專(zhuān)題式教學(xué)是根據(jù)教學(xué)大綱的要求，在把握教學(xué)重點(diǎn)的基礎(chǔ)上，以問(wèn)題為導(dǎo)向，設(shè)置若干個(gè)專(zhuān)題進(jìn)行學(xué)習(xí)，解決傳統(tǒng)式教學(xué)模式單一的問(wèn)題。根據(jù)教學(xué)大綱的要求，通過(guò)對(duì)教學(xué)內(nèi)容的整合，將《現(xiàn)代控制理論》內(nèi)容分為4個(gè)教學(xué)專(zhuān)題，如表2所示，使課程授課由過(guò)去的“講授式”變成了“講授-研討”的二元模式[3-5]。在授課過(guò)程中，綜合運(yùn)用講授、閱讀、討論和Matlab仿真等多種教學(xué)方法。教師通過(guò)問(wèn)題背景提出問(wèn)題，引導(dǎo)研究生提煉問(wèn)題實(shí)質(zhì)， 啟發(fā)尋求解決問(wèn)題的途徑與方法，注重分析和討論，而不是單一講解例題和習(xí)題。

3 教學(xué)考核方式和教學(xué)效果評(píng)價(jià)

期末考核時(shí)，加強(qiáng)對(duì)學(xué)生綜合能力的考核，考核的依據(jù)是：（1）參加討論的發(fā)言?xún)?nèi)容與水平，占權(quán)重20%；（2）仿真編程完成情況，占權(quán)重10%；（3）期末考試成績(jī)，占權(quán)重70%。這樣的考核方式，注重學(xué)生們平時(shí)學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)，而不是僅僅依靠期末一張卷子來(lái)評(píng)定學(xué)習(xí)成績(jī)。全面了解研究生對(duì)本門(mén)課程的學(xué)習(xí)情況之后，綜合給出期末的評(píng)定成績(jī)。

專(zhuān)題式研討式教學(xué)，因新穎的教學(xué)方法和靈活的教學(xué)形式，受到了學(xué)生們的廣泛歡迎，多數(shù)學(xué)生反映通過(guò)研討式教學(xué)使他們?cè)黾恿藢?zhuān)業(yè)知識(shí)，提升了專(zhuān)業(yè)素質(zhì)。上課過(guò)程雖然很累很緊張，但收獲也是滿(mǎn)滿(mǎn)的，能夠?qū)W以致用。學(xué)生們?cè)趯W(xué)習(xí)過(guò)程中，也不斷對(duì)教學(xué)方法提出一些改革性的建議。

經(jīng)過(guò)2年的教學(xué)實(shí)踐，同學(xué)們對(duì)專(zhuān)題式授課模式給予了肯定的評(píng)價(jià)。在學(xué)習(xí)課程的過(guò)程中，同學(xué)們不但掌握了《現(xiàn)代控制理論》的基本內(nèi)容，而且提高了閱讀和撰寫(xiě)科研論文的能力，對(duì)從事研究工作產(chǎn)生了濃厚的興趣，取得了較好的教學(xué)效果。教師專(zhuān)題的設(shè)計(jì)、教學(xué)準(zhǔn)備、研討方式、考核方式都影響教學(xué)效果，專(zhuān)題式教學(xué)方式是教師與學(xué)生們教學(xué)相長(zhǎng)的過(guò)程，有利于研究生培養(yǎng)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

4 結(jié)語(yǔ)

以上是筆者對(duì)《現(xiàn)代控制理論》課程的教學(xué)體會(huì)與實(shí)踐，在教學(xué)過(guò)程中采用專(zhuān)題研討式教學(xué)方法和多樣化的教學(xué)手段，更好地發(fā)揮了學(xué)生們學(xué)習(xí)的能動(dòng)性，提高了同學(xué)們的科研能力，取得了一定的教學(xué)效果。但是，在授課過(guò)程中，專(zhuān)題式教學(xué)研討模式不適合人數(shù)過(guò)多，否則將影響教學(xué)效果。教師在授課過(guò)程中，應(yīng)不斷總結(jié)和反思教學(xué)過(guò)程，不斷改進(jìn)和完善教學(xué)過(guò)程。

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