馮鈞

[摘 要]應用型院校“控制工程基礎”課程的教學改革從教學內(nèi)容和體系、教學方法和手段以及考核方式等三個方面來看，需要在教學實踐中通過整合和優(yōu)化課程體系、引入現(xiàn)代教學手段和改革多樣化考試方法來提高課堂教學質(zhì)量和學生的積極性，培養(yǎng)學生分析和解決工程實際問題的能力。應用型本科院校的“控制工程基礎”課程教學需要學生將所學課程知識充分運用到實踐中，以直接有效解決工程實際問題為目的，不進行大量枯燥乏味的理論教學，避免教學失去正確的方向。

[關鍵詞]控制工程基礎 應用型人才 教學改革

[中圖分類號] G642.3[文獻標識碼] A[文章編號] 2095-3437（2015）07-0161-02

近些年，為了快速推進高等教育大眾化，高校根據(jù)自身情況進行合理定位，將辦學目標定位為應用型人才培養(yǎng)的地方本科高校。這類高校主要面向地方，培養(yǎng)適應區(qū)域行業(yè)需求，具有較強動手能力的高技能型工程技術人才。這類人才的顯著特征主要表現(xiàn)在：能在現(xiàn)場實際操作解決工程問題，因而也被冠以“現(xiàn)場工程師”的美譽。這就要求該類高校在教學過程中必須體現(xiàn)應用能力培養(yǎng)的理念。

“控制工程基礎”課程是電氣信息類、機械儀表類、動力工程類等工科類專業(yè)的學科基礎課，具有涉及專業(yè)面寬廣的特點。“控制工程基礎”課程研究的是脫離于具體應用領域和對象的共性問題，具有通用指導性的意義。而本課程的傳統(tǒng)教學普遍脫離實際，理念概念偏深，無法適應應用型人才的培養(yǎng)需求。學生在學習過程中容易感覺枯燥，主觀能動性較差，實踐教學內(nèi)容設置和現(xiàn)場實際嚴重脫離，考核方式比較傳統(tǒng)單一，學生的知識應用能力、問題的現(xiàn)場解決能力、校外科技創(chuàng)新能力方面有待提高。

我們從應用型本科院校的教學理念出發(fā)，以提高該門課程的教學質(zhì)量為原則，從教學內(nèi)容、教學方法、教學藝術、實踐教學、考核方法等方面進行教學改革的對策研究和實踐探索。

一、教學內(nèi)容改革

“控制工程基礎”課程屬于技術基礎課，在講授的時間上處在學生剛學完通用基礎課向?qū)I(yè)課轉(zhuǎn)換時，因此教學內(nèi)容組織的好壞直接決定著學生學習的效果?！翱刂乒こ袒A”課程教學內(nèi)容組織的宗旨是講清體系、講清思想、講清方法。

（一）經(jīng)典控制和現(xiàn)代控制體系融合

“控制工程基礎”中的經(jīng)典控制和現(xiàn)代控制部分實際上是交替發(fā)展的，因而將這兩部分內(nèi)容聯(lián)系起來，前后打通，結(jié)合講授既符合科學理論內(nèi)在的有機統(tǒng)一，又能取得更好的教學效果。這種教學體系使學生首先學會控制系統(tǒng)的各種數(shù)學模型，繼而掌握系統(tǒng)的時域分析、根軌跡分析、頻域分析等分析方法，最后學會系統(tǒng)的串聯(lián)校正等設計方法，對控制理論分析有一個完整、系統(tǒng)的認識。

（二）精煉教學內(nèi)容，強化工程實際，打通系統(tǒng)建模、分析和設計三部分內(nèi)容

系統(tǒng)建模是系統(tǒng)分析和設計的基礎，因此，加強建模部分的講授是十分重要的，在此基礎上介紹系統(tǒng)時域、根軌跡和頻域分析，最后介紹系統(tǒng)設計，此三部分內(nèi)容可以大量實際工程系統(tǒng)為例，涉及面要寬，包括日常生活、醫(yī)療儀器設備、交通、航空航天設備、機器人等方面。這樣可將控制的客體表達清晰，給學生一個明晰的背景空間，幫助學生深入體會理論與實際的有機結(jié)合。以南京理工大學為例，教師在講授過程中，以具有鮮明國防特色的火炮隨動系統(tǒng)為例，將其建模、分析與設計貫穿于各個章節(jié)的教學過程，這些前沿性和具有實際背景的專業(yè)知識，實踐經(jīng)驗以及科學研究的思路、方法，使課堂教學更加形象、生動，教學內(nèi)容更加豐富，理論與實際聯(lián)系更加緊密，學生大開眼界。

（三）改革實驗教學內(nèi)容，豐富項目工具教學

為了滿足應用技能型本科人才培養(yǎng)目的，需要科學合理設置實驗項目。改革實踐教學內(nèi)容，通過三個層次設置實驗項目內(nèi)容，包括：驗證型基礎實驗、綜合型分析實驗和創(chuàng)新型設計實驗。驗證型基礎實驗主要讓學生驗證控制系統(tǒng)的基本知識和理論;綜合型分析實驗培養(yǎng)學生分析系統(tǒng)綜合能力;創(chuàng)新型設計實驗要求較高，要求學生創(chuàng)造性地自主設計實驗方案，培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神和解決問題的能力。根據(jù)上述思路組織實踐教學內(nèi)容：

1.系統(tǒng)建模

應用MATLAB / Simulink建立系統(tǒng)模型，掌握基于MATLAB / Simulink進行系統(tǒng)仿真的分析方法。

2.系統(tǒng)分析

熟悉三階以下系統(tǒng)的時域和頻域分析方法，掌握基于MATLAB / Simulink進行時域特性和頻域特性分析的方法，運用勞斯穩(wěn)定判據(jù)、奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)和對數(shù)頻率特性圖穩(wěn)定判據(jù)判斷控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

3.系統(tǒng)設計

掌握系統(tǒng)設計和校正方法，掌握基于MATLAB / Simulink進行系統(tǒng)設計和校正的方法。

二、教學方法和手段改革

（一）凝練教學語言，在教學中有效運用控制思想

“控制工程基礎”課程內(nèi)容不能理論太深，應該注意增加若干在工程實際中已經(jīng)有效的控制的例子。實際上，應用型本科學生只要掌握這些控制和系統(tǒng)的基本內(nèi)容和知識，不需要過于追求理論的嚴謹和前沿內(nèi)容。因此，應用型人才的本科教學應力求避免追求理論體系的嚴整、語言的艱澀難懂，注重從工程實際角度，通過列舉大量典型的工程系統(tǒng)作為例子，例如國防科技系統(tǒng)、鋼鐵冶金系統(tǒng)、工業(yè)機器人控制系統(tǒng)等，以達到較好的教學效果。

（二）充分利用多媒體教學，豐富課堂教學形式

多媒體課件和課程建設網(wǎng)站是課堂教學的輔助工具，它在教學過程中發(fā)揮輔助性教學儀器的功能。我們可以自制多媒體課件，將課堂上教學所需的圖、例題和習題根據(jù)自己的教學需要，合理組織和安排，組成一個素材庫，使其在課堂教學中發(fā)揮更好的作用。我們同時還需要充分利用黑板板書的傳統(tǒng)教學形式開展教學。這樣既節(jié)省教學時間，同時又使教學內(nèi)容簡單直觀，學生學習效果必然更好。

（三）充分利用MATLAB專業(yè)工具

“控制工程基礎”課程的理論深，系統(tǒng)的原理方框圖繪制復雜，運用傳統(tǒng)的教學方式無法使學生輕易學懂，所以要將MATLAB專業(yè)工具有效引入教學活動中。教師在課堂上要熟練運用MATLAB工具，學生的作業(yè)也要反復練習運用MATLAB工具。例如：利用MATLAB軟件求解系統(tǒng)響應，可以快速繪制得到系統(tǒng)的時域、頻域和奈奎斯特響應曲線。除此之外，基于Simulink模塊進行系統(tǒng)仿真的設計界面形象生動，使學生易于理解和接收。針對控制工程計算復雜和繪圖量大的特點，運用MATLAB軟件進行專業(yè)教學，可以收到事半功倍的教學效果。

三、課程考核手段和考試方法改革

“控制工程基礎”課程的考核方法和考試評價機制也有待于進一步改革。在培養(yǎng)工程應用型人才的理念的指引下，單靠課程考試的筆試成績來評價學生的學習情況是不合理的，平時上課的出勤率、課堂的聽課認真程度、實驗完成的情況都應在最終總評的成績中占有一定比例。

基于上述存在的問題，對“控制工程基礎”課程考核上進行有力的改革，使考核方式多元化，科學合理評價學生的學習過程與效果，改變學生的應試理念，將課程考核分為平時考勤率、作業(yè)完成情況、實驗報告和期末考試成績等多個方面。

1.平時考勤率占總分的10%，反映出學生平時的出勤率。

2.作業(yè)完成情況占總分的10%，反映出學生平時的學習態(tài)度和效果。

3.實驗成績占總分的10%，根據(jù)實驗考勤、實驗數(shù)據(jù)、創(chuàng)新能力和實驗報告等來加權評定。

4.課程報告占總分的20%，課程報告針對一類實際系統(tǒng)，要求學生掌握系統(tǒng)建模、分析系統(tǒng)性能、系統(tǒng)校正設計的綜合訓練環(huán)節(jié)。

5.期末考試成績占總分的50%，期末考試采用閉卷形式，試題以主觀應用型題目為主，著重考核學生對知識點的掌握與綜合應用能力。

實踐結(jié)果表明：這種全面綜合的考核方式不僅取得了比較好的效果，而且也符合教學檢驗的評價要求。

四、結(jié)束語

應用型本科院校的“控制工程基礎”課程教學需要學生將所學課程知識充分運用到實踐中，以直接有效解決工程實際問題為目的，不進行大量枯燥乏味的理論教學，避免教學失去正確的方向。通過幾年的教學研究、探索和實踐，應用型本科院?！翱刂乒こ袒A”課程所進行的改革取得了較好的效果。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 吳曉蓓.“自動控制原理”課程講授的幾個要點[J].中國大學教學，2005（9）：28-30.

[2] 王萬良.“自動控制原理”課程教學中的幾個關鍵問題[J].中國大學教學，2011（8）：48-51.

[3] 王海霞.基于培養(yǎng)應用型人才的控制工程基礎課程改革探索[J].河南商業(yè)高等?？茖W校學報，2013（2）：110-133.

[4] 王衍學，楊銀銀，蔣占四.《控制工程基礎》課程教學改革若干思考[J].科技信息，2011（8）：454-455.

[責任編輯：鐘 嵐]