獨(dú)立學(xué)院自動控制原理教學(xué)質(zhì)量提升路徑探究

葛繼偉

摘? 要：在我國教育體系中，以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為導(dǎo)向的獨(dú)立學(xué)院，長期將學(xué)科教育當(dāng)成難題。自動控制原理作為一門理論性強(qiáng)的學(xué)科，素為獨(dú)立院校教學(xué)領(lǐng)域的一大難點(diǎn)，受到教育工作者的廣泛關(guān)注。本文從獨(dú)立院校自動控制原理教學(xué)的難點(diǎn)出發(fā)，從四個方面提出了提升教學(xué)質(zhì)量的基本思路與實施策略，以期能為教學(xué)效果提升提供幫助。

關(guān)鍵詞：自動控制原理;獨(dú)立院校;應(yīng)用型人才培養(yǎng);教學(xué)質(zhì)量

中圖分類號：G642? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? 文章編號：1673-7164（2020）44-0054-03

近年來，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，社會對高素質(zhì)應(yīng)用型人才的需求越來越大，獨(dú)立院校在其中也發(fā)揮了重要作用。然而由于種種原因，獨(dú)立院校的許多理論型課程教學(xué)效果明顯不足，這也成為一個越來越值得研究的問題。自動控制原理在一般的大學(xué)工科教育體系中作為相關(guān)專業(yè)最重要的一門理論型專業(yè)基礎(chǔ)課而存在。在獨(dú)立院校的背景下，該課程實際上以一個“老大難”的問題而存在，素以“教者棘手，學(xué)者掛科率高”聞名。為此，本文從自動控制原理的教學(xué)難點(diǎn)出發(fā)，提出了提升獨(dú)立學(xué)院自動控制原理教學(xué)質(zhì)量的基本思路與實施策略，并為進(jìn)一步的研究打下了一定的基礎(chǔ)。

一、獨(dú)立學(xué)院自動控制原理的教學(xué)難點(diǎn)

對自動化專業(yè)來說，自動控制原理是一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，該課程的最大教學(xué)難點(diǎn)在于，其是一門以專業(yè)的數(shù)理知識為基礎(chǔ)，結(jié)合系統(tǒng)化的動力學(xué)理論，對經(jīng)典控制理論進(jìn)行研究的專門課程。該課程需要學(xué)生精通諸如微分方程、拉普拉斯變換和復(fù)域分析等大學(xué)數(shù)學(xué)中較為抽象的艱深知識點(diǎn)，學(xué)習(xí)難度大，方法掌握難，對學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)和自學(xué)能力都提出了極高的要求。

難點(diǎn)之二在于生源。獨(dú)立院校學(xué)生數(shù)理基礎(chǔ)較差，甚至有專轉(zhuǎn)本學(xué)生在?？齐A段結(jié)束后立刻學(xué)習(xí)自動控制原理，諸多前置課程掌握不足，很容易產(chǎn)生厭學(xué)情緒，覺得教師上課屬于“念天書”，并出現(xiàn)逃課、抄襲作業(yè)等不良現(xiàn)象。

難點(diǎn)之三在于因人才素質(zhì)低、教學(xué)經(jīng)費(fèi)不足等原因，普遍存在輕視實驗類課程的傾向。學(xué)生也對相關(guān)實驗缺乏了解，無法通過鮮活的實驗課程提高自身素質(zhì)，激發(fā)自身潛力，再加上學(xué)生普遍存在的對實驗課的輕視，均加劇了實驗類課程在獨(dú)立院校自動控制原理課程教學(xué)中的困境。

難點(diǎn)之四是相關(guān)研究匱乏。在當(dāng)前特殊時期的時代背景下，包括網(wǎng)絡(luò)教學(xué)在內(nèi)的諸多新型教學(xué)方式均已得到了大規(guī)模運(yùn)用，然而獨(dú)立院校對如何將網(wǎng)絡(luò)教學(xué)應(yīng)用于自動控制原理等課程的研究尚屬于剛剛起步的階段，亟須得到相關(guān)教育工作者的重視。

二、提升獨(dú)立學(xué)院自動控制原理教學(xué)質(zhì)量的基本思路與實施策略

提升獨(dú)立學(xué)院自動控制原理教學(xué)質(zhì)量的基本思路在于抓住病因（教學(xué)難點(diǎn)），對癥下藥地加以解決。教學(xué)難點(diǎn)在上文已列出，教育工作者需要做的就是發(fā)現(xiàn)難點(diǎn)并加以討論，通過實踐—反饋—再實踐的機(jī)制解決難點(diǎn)。本文針對教學(xué)難點(diǎn)，提出了以下四種實施策略。

（一）夯實學(xué)生數(shù)理基礎(chǔ)，生動講解理論難題

教師在教學(xué)過程中，需特別注意對學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)的掌握，要做到“熟悉學(xué)情、熟悉大綱、熟悉教材”。教師在教授本課程過程中，需要基于因材施教的原則，針對學(xué)生學(xué)習(xí)過程中的難點(diǎn)與薄弱環(huán)節(jié)，深入淺出地講解課程。例如，在教授穩(wěn)態(tài)誤差這一概念時，可通過一個形象的案例幫助學(xué)生掌握：假設(shè)長江水流流速10m/s，一艘船從下游的港口南京出發(fā)，逆流而駛向上游港口武漢。該船的航速完全和其與終點(diǎn)武漢的距離正相關(guān)。當(dāng)其駛到與武漢相對較近的一個地點(diǎn)時，該船只系統(tǒng)僅提供10m/s的動力開往武漢，然而水流卻又抵消掉了它的動力，使得它進(jìn)退不得。該船只與武漢的距離便是穩(wěn)態(tài)誤差。通過該舉例，結(jié)合圖1，能夠幫助學(xué)生意識到經(jīng)典控制理論所依賴的反饋控制中存在某些內(nèi)在缺陷，從而對更加先進(jìn)的控制理論產(chǎn)生了進(jìn)一步學(xué)習(xí)的興趣。同樣需要注意的是，在學(xué)生學(xué)習(xí)過程中，針對某些較為復(fù)雜的理論問題，可以通過念口訣的方式以加深記憶 [1]。

（二）熟練運(yùn)用Matlab控件，創(chuàng)新使用演示軟件

在自動控制原理的教學(xué)過程中，如果能夠做到在多媒體教室中熟練運(yùn)用Matlab控件，會達(dá)到事半功倍的效果。與傳統(tǒng)教學(xué)方式相比，運(yùn)用Matlab控件可以強(qiáng)化學(xué)生參與感。傳統(tǒng)教學(xué)方式，無論是板書還是PPT，均存在學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中缺乏主體性，僅僅是被動接受教師信息的情況，無法參與教學(xué)過程。而在多媒體教室中，學(xué)生通過親自使用Matlab控件調(diào)節(jié)系統(tǒng)參數(shù)，能夠直觀感受到自動控制原理這門課程的魅力，獲得探索感與滿足感，避免了課堂的單調(diào)乏味。此外，部分動手能力強(qiáng)、好奇心重的學(xué)生會試圖打開控件源文件，了解背后的代碼，甚至在教師鼓勵下加以改進(jìn)。如此，便可獲得讓教育者所期望的教育遷移的效果，使得自動控制原理與編程知識相結(jié)合，獲得1+1>2的效果。

在演示軟件使用過程中，教師需注意的是，不能僅僅將其窄化為對PPT的捧讀，可以從以下幾點(diǎn)出發(fā)加以創(chuàng)新：在教學(xué)過程中，PPT應(yīng)被作為教學(xué)工具使用，教學(xué)過程中的主體始終是活生生的教師，教師應(yīng)結(jié)合PPT進(jìn)行授課，并輔以板書，結(jié)合現(xiàn)實案例，講述生動有趣且有新意的“段子”，以提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性;PPT在制作過程中，需要注意其易讀性與生動性。在PPT課件制作過程中，PPT要做到字號偏大，字體柔和，突出主要信息，忽略次要信息（可將其放置于注釋中板書講解），公式推導(dǎo)過程與相關(guān)圖形最好有動畫效果;同時，目前市面上已出現(xiàn)了諸多新型演示軟件，相較于PPT，它們有著更好的視覺效果和更加豐富的功能，在教師授課過程中應(yīng)注意加以應(yīng)用，目前比較著名的有Focusky和Prezi [2]。

（三）強(qiáng)化實驗教學(xué)，突出應(yīng)用導(dǎo)向

因為客觀原因，在獨(dú)立學(xué)院自動控制原理的教學(xué)過程中，必須要主次分明，重點(diǎn)突出應(yīng)用與實驗內(nèi)容，確保教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生職業(yè)發(fā)展需求相兼容，培養(yǎng)高質(zhì)量應(yīng)用型人才。為此，教師應(yīng)高度重視實驗性課程，在大綱編寫時，應(yīng)確保至少不少于15%的學(xué)時為實驗課。在相應(yīng)的教學(xué)過程中，教師可將理論課程與實驗課程結(jié)合授課，比如正常情況下一節(jié)課由兩課時組成，可嘗試第一節(jié)課教授理論內(nèi)容，第二節(jié)課教授實驗內(nèi)容，兩者間做到緊密聯(lián)系、相互鞏固、共同促進(jìn);可將反饋控制的理論框架與電機(jī)調(diào)速的實際過程相結(jié)合，將控制理論實用化，實現(xiàn)從抽象到形象的轉(zhuǎn)變，有助于提高學(xué)生的理解。若因客觀條件，無法進(jìn)行相關(guān)實驗時，可通過Simulink仿真實現(xiàn) [3]。

（四）探索利用網(wǎng)絡(luò)平臺，構(gòu)建新型輔導(dǎo)機(jī)制

當(dāng)前，諸多新型教學(xué)方式均已得到了大規(guī)模的運(yùn)用。鑒于線下面對面授課依舊有其不可取代性，全日制高等教育仍需要在封閉的校園環(huán)境和常態(tài)化的課堂授課中才能進(jìn)行。但教師可以利用網(wǎng)絡(luò)平臺進(jìn)行輔助性的教育教學(xué)活動。例如，在課前制作一個將本節(jié)課主要知識點(diǎn)囊括其中的課件，該課件最好應(yīng)做成類似微博長圖片的格式，以實現(xiàn)在QQ、微信等年輕人使用的即時通信軟件中能夠被快速打開的功能。在課堂教學(xué)中，教師可以事先準(zhǔn)備若干選擇題于網(wǎng)絡(luò)平臺上，在兩節(jié)課的間隙階段翻看學(xué)生的答案，做到隨堂反饋和及時回復(fù)，縮短教師與學(xué)生的距離感。在課后的輔導(dǎo)過程中，若因客觀原因教師無法輔導(dǎo)學(xué)生，教師可以從網(wǎng)絡(luò)教育平臺中尋找相關(guān)資源替代 [4]。

三、結(jié)語

如今，教育部在關(guān)于教學(xué)改革的綱要中，已明確提出了杜絕“水課”、打造“金課”的目標(biāo)。自動控制原理作為一門抽象艱深、理解不易的課程，極其容易陷入教師在講臺上空講、學(xué)生卻無人聽課的“水課”經(jīng)典狀態(tài)。為此，本文從教學(xué)方法、教學(xué)內(nèi)容、考核機(jī)制和輔導(dǎo)機(jī)制的角度出發(fā)進(jìn)行了一定的探索與研究?，F(xiàn)階段獨(dú)立學(xué)院的教育工作者應(yīng)以提高學(xué)生全面綜合素養(yǎng)為授課教學(xué)的工作重點(diǎn)，深化相關(guān)改革，優(yōu)化課堂質(zhì)量，為培養(yǎng)國家下一代應(yīng)用型人才而服務(wù)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 陳曉娟. 口訣法在自動控制原理與系統(tǒng)教學(xué)中的應(yīng)用[J]. 中國教育技術(shù)裝備，2016（20）：118-119.

[2] 楊建. Focusky在可視化教學(xué)中的應(yīng)用[J]. 現(xiàn)代教育，2016（3）：33-34.

[3] 張捷. “自動控制原理”課程在應(yīng)用型本科高校教學(xué)模式下的教學(xué)改革與探討[J]. 科技資訊，2020（18）：76-77.

[4] 袁桂麗，王寶源，劉向杰. 基于網(wǎng)絡(luò)平臺的自動控制原理課程教學(xué)改革探索[J]. 中國教育信息化，2016，387（24）：56-58.

（薦稿人：張?zhí)炱?，揚(yáng)州大學(xué)信息工程學(xué)院教授）

（責(zé)任編輯：鄒宇銘）