王艷輝++席劍輝++姬曉飛

[摘 要]高校是人才培養(yǎng)的主陣地，課堂教學是影響人才培養(yǎng)質量的關鍵因素，而教學內容和教材則是決定教學效果優(yōu)劣的重要因素。控制工程基礎課程教學團隊結合課程的特點、學生的實際和學校的特色，采取一系列策略優(yōu)化教學內容并建成了立體化教材。經過幾年實踐表明，教學內容的優(yōu)化與教材的建設可以提高課堂教學的有效性。

[關鍵詞]教學內容；優(yōu)化；立體化教材

[中圖分類號] G640 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2016）02-0007-02

現階段，高校學生獲取知識，發(fā)展素質和提升能力主要依靠課堂教學。教學內容作為課堂教學的重要組成要素，為實現教育教學目標而服務。通過優(yōu)化教學內容和加強教材建設，可以有效地調動學生學習的積極性，把“教與學”的關系落到實處，起到提高教學效率，增加課堂教學有效性的效果。

控制工程基礎是我校非控制類專業(yè)的一門專業(yè)基礎課程，在2009年被評為遼寧省省級精品課程。課程涉及多學科知識，理論性與綜合性很強，在教學中存在著“教師難教，學生難學”和“內容多，學時少”兩個問題。多年來，教學團隊從多角度思考課程建設的問題，在優(yōu)化教學內容和加強教材建設方面取得一些可喜的成果。

一、優(yōu)化教學內容

教學內容的優(yōu)化是完成教學目標，提高課堂教學的有效性和促進人才培養(yǎng)的重要途徑。本課程教學團隊對教學內容進行了優(yōu)化，在教學內容的組織上遵循循序漸進、逐步深化的原則，強調基本概念的理解和應用，注重學生的工程應用能力的培養(yǎng)。本課程對教學內容進行優(yōu)化，采取的策略如下。

（一）采用模塊化的知識結構

采用模塊化的知識結構，有利于學生對控制理論的知識體系有一個整體上的把握。本課程總體分為基本知識、系統分析和系統校正三部分內容?；局R部分包括控制理論的基本概念、控制系統的類型、控制系統的性能指標及控制系統的數學模型的建立幾方面的內容。系統分析部分以三大分析方法為主線，明確如何利用時域分析、頻域分析和根軌跡分析方法，分析系統的穩(wěn)定性、準確性和快速性。系統校正部分闡述引入校正環(huán)節(jié)后，系統的性能有怎樣的改善。

（二）體現專業(yè)和航空特色

教學內容要充分考慮學生的專業(yè)特點和我校航空院校的特色，在控制理論應用于工程中的實例介紹中和系統性能講解過程中，除了機電系統外，還列舉一些航空航天領域中與專業(yè)相關的工程實例，這樣學生就會對所學的理論知識有直觀的理解，在參與問題分析和解決的學習活動中提高學習興趣。

（三）以夠用、必需為原則，力求精簡

過多過繁的理論推導過程不僅會使學生產生厭煩心理，而且不利于學生對知識點的把握，因此授課內容要淡化理論推導過程，以提高學生獨立思考和綜合分析能力為目的，強化采用控制理論分析問題的能力培養(yǎng)。例如在介紹拉普拉斯變換的性質時，僅僅給出結論，利用定義等所進行的性質的證明過程就不予講解。

（四）恰當融合先修課程

本課程涉及數學、物理和電工學方面的知識，將已開設的大學物理、電工學和復變函數課程及未開設的積分變換課程的相關知識在系統建模的講授中恰當地進行融合，以學生聽懂和學會為目的。

二、加強教材建設

針對本課程在理論學習時存在的枯燥、抽象和難理解的問題，建設了可以最大限度地滿足教學需要的立體化教材，包括授課主教材、實驗教材、電子教材、電子課件、學習光盤和輔助參考書。幾種內容采用不同的編寫方式，它們之間既有重復、強調，又有交叉和補充，相互配合，形成一個有機的教學資源整體，可以克服以往教材形式單一的問題，滿足現代學習者個性化和自主性的要求。

（一）編寫并出版了授課主教材

控制工程基礎課程所選用的授課教材中存在如下問題：一是內容多而授課學時不足的矛盾；二是沒有結合專業(yè)和實際的工程實例，使學生缺少學習興趣；三是沒有對各章知識點的引出和總結，使學生難以理解；四是習題數量相對較少，不利于學生鞏固所學知識。針對這些問題，教學團隊編寫了與教學大綱相配套、符合專業(yè)特色的控制工程基礎教材，教材具有如下特點：

1.結構合理，重點突出

刪除了一般教材中的離散控制系統部分內容，精簡了各個知識點的內容，重點突出基本原理。教材內容由四部分組成：第一部分為預備知識部分，主要介紹控制理論的發(fā)展歷史、應用情況、控制系統的基本概念、控制系統分析時用到的數學工具——拉普拉斯變換及控制系統數學模型的建立；第二部分是系統分析部分，介紹了時域分析、根軌跡分析和頻域分析的原理及方法；第三部分為系統校正部分，介紹系統校正前后指標和性能的變化；第四部分為非線性系統分析部分，介紹非線性系統分析的相平面法和描述函數法。

2.豐富了感性認識材料

為了加強學生的感性認識，緒論中除了介紹蒸汽機轉速控制系統之外，還介紹了工業(yè)過程控制領域中常見的液位控制系統和自動駕駛儀中的飛機俯仰角控制系統，使學生初步了解自動控制的實現過程。時域性能分析時以電子心率起搏器系統和某直升飛機簡化控制系統為例，使學生直觀了解控制理論的基本原理和方法的具體應用，豐富了感性認識材料，提高了學生的學習興趣。

3.符合學生認知規(guī)律

教材按照“為什么學—學什么—會什么”這一主線，每一章都是由引言、章節(jié)內容、本章小結、思考題和習題組成，引言部分明確學習本章知識點原因和理論產生的背景；本章小結有利于學生抓住主線知識，明確重點內容；思考題有利于促進和強化學生對基本概念和基本原理的掌握；習題能滿足學生多練習的需求，且列舉了一些系統實例，有助于學生分析實際控制系統。

4.適用面廣

教材符合教學要求，不僅可以作為機械、動力、飛行器等非控制類專業(yè)本科生的教材，還可以作為相關技術人員的參考書。

（二）更新并完善實驗教材

仿真實驗具有建模方法簡單、參數調整方便、結果可視性好等優(yōu)點，克服了常規(guī)實驗內容單調、缺乏變化以及實驗設備易損壞等不足。實驗采用MATLAB仿真，逐年完善了實驗教材，考慮到一些專業(yè)學生沒有學習過MATLAB語言，指導書中介紹了常用的變量、數學函數和繪圖方法等，實驗內容包括時域分析、頻域分析和根軌跡分析，設定的思考題不僅使學生能夠繪制響應曲線、頻率特性曲線和根軌跡，而且可以通過分析，進一步加深對基本理論的掌握。例如，根據時域響應曲線可以分析系統的穩(wěn)定性、快速性和準確性；穩(wěn)定性可以通過求特征根來確定，也可以由奈奎斯穩(wěn)定性判據確定，還可以由伯德圖得出的穩(wěn)定裕量確定。

（三）制作了電子教材和電子課件

制作了與教材配套的電子教材和電子課件，詳細地介紹了基本原理和例題的求解過程，將此部分內容共享到網站上，便于學生隨時隨地學習。電子課件以簡單清晰為原則，重點和主題突出，內容逐行播放，畫面清晰生動，便于學生思考和對重點的掌握。

（四）制作了學習輔助光盤

學習輔助光盤是文字教材的拓展。學習輔助光盤按照“總—分”的順序給出各部分內容，先以分支圖形式給出本門課程的要求、重點和難點，然后按章把學習內容分成四個部分：第一部分是每章的學時分配、學習重點、難點和知識點；第二部分是例題，便于學生掌握解題方法；第三部分是測試，結合每章的知識點給出一些選擇題并附有答案，便于學生考查自己對于基本知識點的掌握情況，做到心中有數；第四部分是作業(yè)，通過完成此內容可以使學生鞏固所學知識。

（五）出版了輔助教材

任課教師結合工程實踐經驗編寫了輔助教材《微機測控系統原理與設計》，于2013年由高等教育出版社出版。書中介紹了控制系統的應用實例，可以使學生加深對自動控制系統的理解，掌握測控系統的設計方法，提高理論聯系實際的能力。

三、結束語

經過幾年的教學實踐，教學團隊在教學內容優(yōu)化和立體化教材建設研究方面取得了初步的成效，學生的學習積極性得到提高，及格率、優(yōu)良率的比例呈現上升的趨勢，成果包括：（1）結合我校人才培養(yǎng)目標、學生的專業(yè)特色、先修課程和學生的認知特點對教學內容進行了優(yōu)化，取得了良好的教學效果。（2）建立了由主教材、實驗教材、電子教材、電子課件、學習光盤和輔助教材組成的多元立體化教材，能激發(fā)學生學習的積極性和主動性，滿足學生的學習需求。（3）主教材注重取長補短，借鑒了其他教材的優(yōu)點，分析了其他教材存在的不足，按照學生的認知規(guī)律組織了教材的內容和次序。（4）主教材注重理論聯系實際，有航空航天特色。例題和習題中列舉了一些工程應用實例，有助于培養(yǎng)學生分析問題和解決問題等能力。

[ 參 考 文 獻 ]

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[責任編輯：鐘 嵐]