舒雙寶 黨學明

摘 要 控制技術與系統(tǒng)課程是測控技術與儀器專業(yè)一門重要的專業(yè)必修課程，為更好地了解課程教學效果，從而對該課程進行教學改革研究，對授課學生進行該課程的問卷調查。通過對問卷調查結果的分析與總結，及時發(fā)現(xiàn)課程教學相關環(huán)節(jié)中存在的一些問題，提出具體的教學改革措施，以增強課程教學效果。

關鍵詞 控制技術與系統(tǒng)；教學改革；問卷調查；虛擬儀器；MATLAB

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2018）06-0091-03

Researching and Analyzing Questionnaire of Course in Control Technology and System//SHU Shuangbao， DANG Xueming

Abstract Control technology and system is one of the main courses for measurement and control technology and instrument specialty. In order to fully understand the teaching effect and study on teaching reform of the course， the authors conducts the questionnaire survey of the course. Through analyzing and summarizing the survey con-tents， this paper puts forward to improve the teaching effect of the course with the relevant teaching reform measures.

Key words control technology and system； teaching reform； ques-tionnaire； virtual instrument； MATLAB

1 前言

控制技術與系統(tǒng)課程是測控技術與儀器本科專業(yè)一門重要的專業(yè)主干必修課程[1-2]，具有很強的理論性和實踐性。該課程從系統(tǒng)的角度闡述控制系統(tǒng)分析與設計方法，注重培養(yǎng)學生的實際工程設計能力。要使學生理解并能熟練掌握這門課程，必須在理論教學的同時結合實踐教學環(huán)節(jié)[3]。檢驗課程教學效果的一種常用的方式就是問卷調查[4]，為此，筆者對所教授的學生進行針對該課程的問卷調查。本次課程問卷調查的目的，就是要全面分析學生在學習過程中存在的問題、學生的學習興趣和需求等，并對調查內容進行分析與總結，以便對該課程進行教學改革研究，進一步增強教學效果。

2 課程調查問卷的實施

調查問卷的內容 為充分了解學生學習控制技術與系統(tǒng)課程的基本情況，為課程改革提供必要依據(jù)，筆者進行問卷調查，共設計20道選擇題和四道問答題，涵蓋的內容包括該課程設置目的意義及課時、教材選用與教學內容、課程教學方法、學生的學習興趣及學習習慣、課程考核方式及教學效果、學生的學習收獲和學生的意見與建議共七個方面。

調查對象與方法 本次調查以合肥工業(yè)大學2013級本科生合肥校區(qū)三個班以及宣城校區(qū)兩個班的學生作為調查對象。兩個校區(qū)該課程的教學按照教學計劃要求在同一學期開課，其中宣城校區(qū)在上半學期開課，合肥校區(qū)在下半學期開課，由相同的教師授課。本問卷調查采用無記名方式，共發(fā)放213份問卷并全部收回，要求學生根據(jù)自身實際情況如實填寫。學生回答問卷的態(tài)度十分認真，調查結果可靠。

3 調查結果與分析

課程設置及課時 根據(jù)本專業(yè)制訂的教學計劃，本課程共40學時，2.5個學分，安排在第七學期授課。從問卷調查統(tǒng)計結果看出，大多數(shù)（91%）學生對該課程的重要性已有一定的認識，對這門課程的內容充滿興趣，表示必須認真對待；只有少部分學生表示不感興趣；還有少部分學生表示無所謂，只為湊夠學分。大部分（76%）學生認為該課程難易適中；18%的學生認為該課程較難，這主要是因為他們在大二下學期對自動控制原理相關課程的學習基礎不牢固；只有6%的學生認為該課程較簡單，這部分學生的綜合成績相對來說比較好。

對于40學時的課時，大部分（82%）學生認為課時數(shù)合適，10%的學生認為過多，只有8%的學生認為過少。

教材與教學內容 教材是教學環(huán)節(jié)中的一個重要工具。本課程教學選用的主要參考教材是機械工業(yè)出版社出版的黃惟一教授、胡生清教授主編的《控制技術與系統(tǒng)》（第2版）[5]。本教材所包含的章節(jié)主要有：

第1章介紹控制系統(tǒng)結構及基本概念，是緒論部分；

第2章詳細講解控制系統(tǒng)中常用的執(zhí)行元件；

第3章主要講解模擬、數(shù)字控制技術及方法；

第4、5章分別介紹順序控制和過程控制方法；

第6章介紹使用仿真工具如何對系統(tǒng)進行仿真并進行性能分析；

第7章介紹控制系統(tǒng)的設計，詳細介紹設計思想、設計指標和方法，以實例的形式展示控制系統(tǒng)設計的全過程。

95%的學生對該教材的選用是滿意的。

在該課程的教學內容中，從問卷結果反饋的學生學習的難易程度來看，其中控制技術的設計方法、執(zhí)行電機以及復雜控制系統(tǒng)仿真比較難學，主要是這部分內容是綜合說明了控制的方法和設計，對知識的靈活運用要求較高；模擬控制和數(shù)字控制技術較容易掌握，主要是因為大部分學生對自動控制原理的內容掌握比較好，這部分內容學起來快速。在實踐教學方面，76%的學生建議增加課程的實驗教學，主要涵蓋控制技術的仿真實驗、常用電機的使用，如交流電機、直流電機以及步進電機等，以及控制系統(tǒng)的設計等。通過調查還發(fā)現(xiàn)，在平時的學習中，除指定教材外，參閱一本參考書的學生有48%，23%的學生參閱了兩本參考書，參閱兩本以上的有16%，仍有13%的學生除了指定教材外，沒有參閱其他書籍。

教學方法 在課程教學中，合適的教學方式會增強學生對知識的理解和掌握。針對控制技術與系統(tǒng)課程理論性強和應用型的特點，在實際課程教學中，筆者采用多媒體課件加板書的形式：涉及具體的控制原理公式推導、各種系統(tǒng)方法時，以板書為主，多媒體為輔，這樣學生在學習時能夠跟上教師的授課思路和教學進度；介紹應用實際（如各種電機的運行情況、控制系統(tǒng)設計以及控制基本概念）時，則是以多媒體講授為主，通過多媒體教學演示大量控制技術應用的實例，使學生形象直觀地理解控制系統(tǒng)的組成及結構。根據(jù)調查顯示，大部分（97%）學生非常認同這種多媒體加板書的教學方式，感覺學習氣氛比較活躍。通過這種教學方式，結合教師對教材、授課內容的理解，85%的學生認為任課教師講課調理清楚，控制設計的思維和方法邏輯嚴密。

學習興趣與學習習慣 通過調查資料看出，絕大部分學生的學習目的還是較明確的，因為本門課程是控制類課程一個重要的綜合實踐課程，都希望能夠學好技術來提高自己的綜合能力。每次課前較充分預習的學生有15%，簡單預習的學生有71%，根本不預習的學生有14%。本課程具有一定的理論設計環(huán)節(jié)，在課后會安排一定量的作業(yè)，能夠獨立完成教師布置的作業(yè)的學生占43%，部分完成的學生占33%，大多數(shù)是抄襲他人的作業(yè)的學生占11%，也有極少數(shù)學生不能完成作業(yè)。總體來看，大多數(shù)學生還是能正常對待該課程的學習，也有少部分不能認真對待，反映的問題可能是因為課程安排在第七學期，學生因為考研或找工作而耽誤一定的學習時間。

考核方式與教學效果 通過考核來檢測學生對課程知識的掌握程度，目前本門課程的考核方式主要有課堂上點名、平時課后作業(yè)、隨堂測驗以及期末的最終閉卷考試。90%的學生對這種多樣式的考核方式比較滿意，另外也有5%的學生建議增加其他類型的考核方式，如增加控制系統(tǒng)設計的課程設計報告，還有如將閉卷考試改為開卷考試形式等。如果要加深學生對基礎知識掌握、學習方法掌握，閉卷考試是合適的；對于設計，開卷也是有好處的。在今后的教學中會適當考慮增加其他考核形式。

根據(jù)問卷調查統(tǒng)計結果顯示，大部分（66%）學生認為本課程的教學效果很好，一部分（28%）學生認為較好，只有少數(shù)學生反映為一般。

學習收獲 學習收獲是調查問卷的問答題，學生普遍反映收獲最大的是對控制技術知識的理解和掌握，加強了自己針對控制系統(tǒng)的分析問題和解決問題的能力。學生認為通過學習該課程，了解并掌握了控制系統(tǒng)的概念、性能指標、執(zhí)行元件、電機特性及使用、控制算法的內容，對于學生進一步掌握光機電一體化結構及設計知識有很大的促進作用；極少有學生認為沒有收獲。

學生意見和建議 當然，課程的教學過程也會存在一定的問題，學生也提出一些建議，集中體現(xiàn)在建議增加一些實驗課程，如控制系統(tǒng)的仿真實現(xiàn)、電機實例實驗等，重點突出控制工程設計整體實驗，以加強對工程設計的理解。同時，部分學生反映，因為本門課程涉及很多自動控制原理課程的基本理論和公式，對此部分內容的掌握不是很熟練，建議增加這部分內容的復習和講解。另外，部分學生也建議，希望能在課堂上多增加討論環(huán)節(jié)，增加師生間的互動和討論時間，以加強對知識的消化和吸收。結合這些意見和建議，以后的教學將不斷加以改進和提高。

4 課程教學改革措施

問卷調查的目的，就是希望教師結合學生對教學的反饋情況，在一定程度上能了解教學效果，從而為進一步提高教學質量進行探索。通過此次問卷調查的結果分析，可以看出控制技術與系統(tǒng)課程取得了一定的教學效果，同時反映出教與學兩方面存在的一些不足。通過對問卷調查的總結，結合從事該課程的教學經(jīng)驗，筆者認為該課程教學改革將主要從教學方式、教學內容、實驗實踐環(huán)節(jié)等方面開展，主要改革措施如下。

改進教學方式，進一步激發(fā)學生的學習興趣，提高學習效率 在課程學習方法上，要給學生正確的引導，要讓學生每次能提前預習授課內容，特別是涉及自動控制原理課程中的控制原理知識點時，要求學生課前必須先復習回顧所要涉及的理論知識，做到課堂聽課時能夠跟上教師的講解節(jié)奏。在課堂教學中，進一步加強板書和多媒體相結合的方式，突出教學的重點和難點，加強學生對關鍵知識點的理解和掌握；增加與學生的互動和溝通，在課堂上給學生一定的思考和討論時間，營造一種活躍的課堂氛圍，充分發(fā)揮學生學習的積極性和主動性。課后要及時布置典型作業(yè)題，及時批閱，及時講解作業(yè)題中發(fā)現(xiàn)的問題，使作業(yè)成為檢驗學生所學的重要依據(jù)。

優(yōu)化教學內容 在課堂教學中，要全面了解學生掌握知識的層次，充分考慮不同學生的理解和接受能力，精選控制技術教學案例。在執(zhí)行元件內容部分，將直流電機、交流電機以及步進電機作為授課的重點，同時增加超聲電機、壓電電機的講解。將模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡控制引入教學中來，使學生對多種控制算法有一定的了解。同時要將控制學科的發(fā)展前沿技術和方法（如儀器儀表領域中新的控制技術與方法的應用等）介紹給學生，開闊學生眼界，進一步激發(fā)學習興趣。

針對部分學生沒有參閱參考書或者參考書少的情況，在教學中增加補充參考教材，如2006年電子工業(yè)出版社出版的尤昌德著作《現(xiàn)代控制理論基礎》（第2版）、2010年科學出版社出版的Richard C.Dorf編著的Modern control

system（英文影印版），這些都可以作為推薦的參考教材。同時，積極鼓勵學生利用網(wǎng)絡資源進行學習，如查找最新論文、文獻及產(chǎn)品等。

增加實驗實踐環(huán)節(jié)的教學 本課程除了要求學生具有較強的理論知識外，還需要學生掌握一定的實踐工程經(jīng)驗。本課程實驗的目的是讓學生及時掌握和鞏固所學的測控系統(tǒng)的基本原理和基礎理論，掌握儀器的使用技能和控制系統(tǒng)的設計能力。結合該課程特點，擬開設下面四個實驗。

實驗一：虛擬儀器的步進電機控制。主要目的是要求學生掌握步進電機的特性，利用虛擬儀器來控制步進電機的運行。

實驗二：過程控制系統(tǒng)的設計。利用過程控制實驗系

統(tǒng)，讓學生掌握過程控制的系統(tǒng)設計環(huán)節(jié)、步驟和方法。

實驗三：控制系統(tǒng)的MATLAB仿真。具體實驗是實現(xiàn)微小形貌測量的PID閉環(huán)控制系統(tǒng)仿真。

實驗四：伺服跟蹤系統(tǒng)。讓學生掌握控制系統(tǒng)的總體設計和理論。

5 結語

控制技術與系統(tǒng)課程是測控專業(yè)的一門重要的主干課程，筆者在實際教學中一直不斷地對該課程進行教學研究與改革，通過課程問卷調查及時了解教學效果。針對問卷調查中反饋的教師教學和學生學習之間存在的一些問題，積極吸取學生對課程的意見和建議，進行課程教學改革。本文給出相關的課程教學改革措施，通過不斷地進行教學研究與改革，以取得更好的教學效果。

參考文獻

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[5]黃惟一，胡生清.控制技術與系統(tǒng)[M].2版.北京：機械工業(yè)出版社，2006.