彭愛民

中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）地球物理與信息技術(shù)學(xué)院，北京 100083

人類社會(huì)已經(jīng)進(jìn)入知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代[1]，而人才是這個(gè)時(shí)代的核心競(jìng)爭(zhēng)力。高等院校作為培養(yǎng)人才的基地，深化教育教學(xué)改革，培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力的高素質(zhì)的創(chuàng)新型人才，是新的歷史時(shí)期的使命。以素質(zhì)教育為核心的創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)，不僅需要我們從思想上轉(zhuǎn)變教育教學(xué)理念，建立以人為本的科學(xué)發(fā)展觀，還需要對(duì)傳統(tǒng)的教育教學(xué)方法進(jìn)行改革和發(fā)展，在教育教學(xué)活動(dòng)中貫徹素質(zhì)教育的思想，加強(qiáng)對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng)。

“測(cè)控原理”課程涉及學(xué)科間的相互滲透，其理論性和綜合性都很強(qiáng)。各院校在教學(xué)過程中側(cè)重于理論教學(xué)，學(xué)生感覺抽象難學(xué)。針對(duì)教學(xué)過程中的問題，我們結(jié)合學(xué)校辦學(xué)特色與實(shí)際條件，從課程結(jié)構(gòu)與內(nèi)容、教學(xué)方法與手段以及實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)等方面，對(duì)該課程進(jìn)行了教學(xué)改革與探索。

一、優(yōu)化課程結(jié)構(gòu)，整合教學(xué)內(nèi)容

教學(xué)內(nèi)容是開展教學(xué)活動(dòng)的依據(jù)，是實(shí)現(xiàn)教學(xué)目的的保障?！皽y(cè)控原理”課程內(nèi)容具有較強(qiáng)的理論性和綜合性，涉及先修課程有電工電子學(xué)，工程數(shù)學(xué)，信號(hào)與系統(tǒng)等，并且與這些課程在內(nèi)容上聯(lián)系緊密，乃至有重合。比如，系統(tǒng)微分方程的建立以及系統(tǒng)函數(shù)等在信號(hào)與系統(tǒng)中就有較為詳細(xì)的介紹。由于各課程的側(cè)重點(diǎn)不同，任課教師也不同，為了避免講授過的基礎(chǔ)內(nèi)容重復(fù)講授，沒講授過的內(nèi)容又缺乏交代，就需要整合課程結(jié)構(gòu)和內(nèi)容。通過新一輪專業(yè)培養(yǎng)方案的修訂，我們適當(dāng)調(diào)整了教學(xué)安排和教學(xué)內(nèi)容，使課程間的銜接更緊密，教學(xué)內(nèi)容間的過渡更緊湊，教學(xué)重點(diǎn)更突出。

教學(xué)的目的是充分發(fā)揮每個(gè)受教育者的潛能，而人的發(fā)展存在個(gè)體差異。為此我們按照基礎(chǔ)，提高和拓展將教學(xué)內(nèi)容分為不同的層次實(shí)施教學(xué)?；A(chǔ)知識(shí)部分是必須完成的基本教學(xué)任務(wù)，是要求學(xué)生掌握的本專業(yè)課程的必備知識(shí)，因而也是教學(xué)的重點(diǎn)內(nèi)容。其他部分的內(nèi)容則根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力有所取舍，這樣既能滿足對(duì)學(xué)科感興趣以及學(xué)有余力的同學(xué)的學(xué)習(xí)訴求，又能使基礎(chǔ)差的同學(xué)較好地掌握本學(xué)科的基本要素。

教材是配合教學(xué)內(nèi)容，分為基本教材和參考教材。基本教材是教學(xué)的主要參考書，從各級(jí)重點(diǎn)教材以及經(jīng)典的教科書中選擇。通過基本教材的學(xué)習(xí)，學(xué)生掌握了本課程的基本理論和基本分析方法。參考教材則是教學(xué)的補(bǔ)充，側(cè)重應(yīng)用實(shí)例。通過補(bǔ)充教材的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的思維方式，鍛煉學(xué)生運(yùn)用理論知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。

二、引入多元化的教學(xué)模式和教學(xué)手段

傳統(tǒng)的課堂教學(xué)是由粉筆、黑板和教師組成，教學(xué)模式單調(diào)，基本是以教師為中心的滿堂灌。在這樣的教學(xué)過程中，學(xué)生處于被動(dòng)接受知識(shí)的狀態(tài)，難以發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性，形成教與學(xué)互動(dòng)相長(zhǎng)的局面，教學(xué)效果往往不盡如人意。另一方面，如果把大學(xué)四年的課程看作“課程鏈”的話，測(cè)控原理則位于“課程鏈”的頂部。部分學(xué)生到達(dá)這個(gè)鏈節(jié)點(diǎn)時(shí)已經(jīng)有不同程度的“中毒”。而測(cè)控原理與先修課程在內(nèi)容上聯(lián)系緊密，課程理論性又強(qiáng)，內(nèi)容枯燥，教學(xué)過程中容易出現(xiàn)疲勞狀態(tài)，聽課時(shí)一旦落下，學(xué)生會(huì)有很強(qiáng)的挫折感，產(chǎn)生畏難情緒，直接影響教學(xué)效果。

為此，我們以每次課為教學(xué)單元，根據(jù)每個(gè)教學(xué)單元不同的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)目的，采取不同的教學(xué)方法。講述時(shí)先用精練的語言讓學(xué)生對(duì)基本理論有核心的把握，然后再由淺入深鋪展開來。采用設(shè)問的方式，啟發(fā)學(xué)生對(duì)問題本質(zhì)的思考。鼓勵(lì)學(xué)生參與教學(xué)環(huán)節(jié)中，如在課程開始的知識(shí)回顧以及結(jié)束之前的小結(jié)環(huán)節(jié)可以由學(xué)生完成。而要做好這兩個(gè)環(huán)節(jié)的工作，一是要上課注意聽講，二是要及時(shí)復(fù)習(xí)學(xué)過的知識(shí)。學(xué)生因參與而變得主動(dòng)，因主動(dòng)而有積極性，學(xué)習(xí)效果自然提高。

以緒論課為例，先是引入控制的概念，然后讓學(xué)生每人舉出一個(gè)控制實(shí)例。這些實(shí)例可謂包羅萬象，近到我們每日乘坐的電梯，遠(yuǎn)到導(dǎo)彈、神州飛船等。例子羅列出來了，接下來就是引導(dǎo)學(xué)生思考在這些實(shí)例中，我們需要測(cè)量和控制哪些物理量。簡(jiǎn)單的例子，如水位控制系統(tǒng)，學(xué)生很容易找到需要測(cè)量和控制的量，但對(duì)于復(fù)雜的系統(tǒng)，一時(shí)卻無從下手。此時(shí)的學(xué)生處于躍躍欲試而未得的狀態(tài)，啟發(fā)他們從局部看整體，比如機(jī)械手臂的運(yùn)動(dòng)，先觀察肘部運(yùn)動(dòng)和手部運(yùn)動(dòng)，然后是整個(gè)手臂的運(yùn)動(dòng)。在這一分解一點(diǎn)撥之間，學(xué)生學(xué)到了分析問題的方法，加深了對(duì)課程性質(zhì)和重要性的認(rèn)識(shí)，激發(fā)了學(xué)習(xí)熱情。

在豐富課堂教學(xué)，活躍課堂氣氛等方面，現(xiàn)代化的教學(xué)手段功不可沒。多媒體課件靈活的表現(xiàn)手法，不僅使課堂教學(xué)變得形象生動(dòng)，還有效增加了課堂的信息量。一些工具軟件在課堂上的利用，更是提高了課堂的學(xué)習(xí)效率。例如在分析系統(tǒng)參數(shù)對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響時(shí)，以往的講解是推導(dǎo)數(shù)學(xué)方程的解并由解的形式分析其響應(yīng)特點(diǎn)，學(xué)生看到的只是抽象的符號(hào)和公式。借助Matlab仿真軟件和虛擬儀器實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，可以展示參數(shù)變化時(shí)系統(tǒng)的不同相應(yīng)曲線，直觀而且印象深刻，加深了學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解，增強(qiáng)了學(xué)習(xí)的信心。

三、加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系建設(shè)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是學(xué)生將理論知識(shí)和實(shí)際相聯(lián)系的環(huán)節(jié)。通過動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，能夠加深學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的理解，提高學(xué)生運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)分析和解決實(shí)際問題的能力，在以小組為單位的實(shí)驗(yàn)中，還培養(yǎng)了學(xué)生團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神。

在實(shí)驗(yàn)課程改革之前，測(cè)控原理實(shí)驗(yàn)課為基于硬件電路的實(shí)驗(yàn)。由于實(shí)驗(yàn)箱的數(shù)量有限，配套軟件也不盡完善，學(xué)生做實(shí)驗(yàn)時(shí)往往花費(fèi)較多時(shí)間在搭建系統(tǒng)上，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容少，實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果不理想。

我們通過實(shí)驗(yàn)課程改革與建設(shè)，分兩個(gè)階段建立了軟硬件結(jié)合的實(shí)驗(yàn)課程體系，擴(kuò)充了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，提高了教學(xué)效果。第一階段增加了基于Matlab的設(shè)計(jì)和仿真實(shí)驗(yàn)。Matlab 是美國(guó)Math Works 公司開發(fā)的矩陣實(shí)驗(yàn)室軟件包，目前已成為控制領(lǐng)域最為流行的計(jì)算和仿真軟件。第二階段開發(fā)了基于Labview 的控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。通過這些實(shí)驗(yàn)，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，在加深對(duì)理論知識(shí)理解的同時(shí)，還培養(yǎng)了學(xué)生運(yùn)用工具語言學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)和解決專業(yè)問題的能力，促進(jìn)理論課程教學(xué)質(zhì)量的提高。

現(xiàn)在高校中很多課程的實(shí)驗(yàn)課是“看”實(shí)驗(yàn)，學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的積極性不高。為了有效鍛煉學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力，在實(shí)驗(yàn)課前要求學(xué)生做好預(yù)習(xí)工作并檢查預(yù)習(xí)工作。同時(shí)，在成績(jī)?cè)u(píng)定環(huán)節(jié)，增加了實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的成績(jī)，擴(kuò)大了對(duì)學(xué)習(xí)過程和學(xué)習(xí)能力評(píng)定的比例。

從幾個(gè)學(xué)期的教學(xué)實(shí)踐看，通過上述幾項(xiàng)方法措施，基本實(shí)現(xiàn)了此次教學(xué)改革與研究的目標(biāo)。

[1]王訓(xùn)練，曾學(xué)魯，杜升云，等.高等學(xué)校實(shí)施素質(zhì)教育亟待解決的關(guān)鍵問題[J].中國(guó)地質(zhì)教育，2000，（2），15-18.

[2]李志義.關(guān)于研究型大學(xué)本科教學(xué)的若干反思[J].中國(guó)大學(xué)教育，2011，（9）：9-12.

[3]潘懋元.高等教育學(xué)[M].福州：福建教育出版社，1995.