余雷 陳良 季清 黃俊 楊歆豪 高瑜

[摘 要]該文旨在論證，通過(guò)理論教學(xué)方法與實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合，運(yùn)用啟發(fā)式、探索式、討論互動(dòng)式、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)等多種教學(xué)方式，改革現(xiàn)有的現(xiàn)代控制理論課程的教學(xué)模式。采取教學(xué)實(shí)驗(yàn)改革與實(shí)踐、學(xué)生興趣愛(ài)好和創(chuàng)新能力培養(yǎng)相結(jié)合，提出了以培養(yǎng)學(xué)生綜合知識(shí)、科技創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力為目標(biāo)的課程教學(xué)體系。該方法切實(shí)保障了實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的質(zhì)量，有效促進(jìn)本科生利用所學(xué)知識(shí)思考、探索解決實(shí)際問(wèn)題的能力，培養(yǎng)了大學(xué)生的創(chuàng)新能力和工程實(shí)踐能力，探索了一種創(chuàng)新人才素質(zhì)培養(yǎng)的模式。

[關(guān)鍵詞]現(xiàn)代控制理論;教學(xué)改革;實(shí)踐教學(xué);創(chuàng)新能力

[基金項(xiàng)目]2019年度江蘇省一流本科專(zhuān)業(yè)項(xiàng)目“電氣工程及其自動(dòng)化”;2018年度蘇州大學(xué)一流本科專(zhuān)業(yè)項(xiàng)目“電氣工程及其自動(dòng)化”;2019年度蘇州大學(xué)本科教學(xué)團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目

[作者簡(jiǎn)介]余 雷（1983—），男，安徽宣城人，博士，蘇州大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院自動(dòng)化系教授，博士生導(dǎo)師（通信作者），主要從事電氣自動(dòng)化技術(shù)和智能控制技術(shù)等研究。

[中圖分類(lèi)號(hào)] G642[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A[文章編號(hào)] 1674-9324（2020）28-0200-02[收稿日期] 2019-12-30

一、引言

隨著科學(xué)技術(shù)的快速進(jìn)步，不少高校的現(xiàn)代控制理論課程教學(xué)在內(nèi)容和模式上都在進(jìn)行改革探索，使學(xué)生掌握的自動(dòng)化技術(shù)科學(xué)技術(shù)與時(shí)代的更新發(fā)展保持一致[1-5]?，F(xiàn)代控制理論課程教學(xué)應(yīng)該展示其理論應(yīng)用性、實(shí)踐性和綜合性，將為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)工業(yè)智能化的自動(dòng)化控制系統(tǒng)打下良好的基礎(chǔ)。從內(nèi)容特點(diǎn)來(lái)看，該部分內(nèi)容的理論性較強(qiáng)，涉及內(nèi)容相當(dāng)廣泛，涵蓋了狀態(tài)空間表達(dá)式、穩(wěn)定性分析、能控性、能觀性、控制系統(tǒng)的綜合及最優(yōu)控制等。從實(shí)踐性方面來(lái)看，包含了控制器的設(shè)計(jì)、極點(diǎn)配置和閉環(huán)控制系統(tǒng)的基本原理和方法[6-7]。為了緊跟時(shí)代步伐和適應(yīng)形勢(shì)發(fā)展的要求，本文根據(jù)筆者所在學(xué)校性質(zhì)和專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)，通過(guò)理論教學(xué)方法與實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合，改革現(xiàn)有的現(xiàn)代控制理論的教學(xué)模式，研究符合該課程的實(shí)踐實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)模式并不斷更新課程里的各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，引導(dǎo)和挖掘?qū)W生的學(xué)習(xí)熱情和潛能，讓學(xué)生在學(xué)完本課程后，結(jié)合其他課程內(nèi)容及課外科研項(xiàng)目鍛煉，可具備一定的開(kāi)發(fā)控制系統(tǒng)的能力及實(shí)際解決復(fù)雜工程問(wèn)題的應(yīng)用能力。

二、教學(xué)改革與實(shí)踐方法

隨著自動(dòng)化技術(shù)、智能化技術(shù)等迅猛進(jìn)步，全新的工程化教學(xué)模式應(yīng)加強(qiáng)具備基礎(chǔ)知識(shí)和高水平技能的應(yīng)用型科技人才的培養(yǎng)[7]。體現(xiàn)在如下方面：一是全面推進(jìn)素質(zhì)教育，加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)改革研究與實(shí)踐，重視大學(xué)生創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力和可持續(xù)發(fā)展能力培養(yǎng);二是開(kāi)展更廣范圍、更深層次的教學(xué)改革研究與實(shí)踐，形成具有明顯優(yōu)勢(shì)或特色的人才培養(yǎng)模式;三是不斷加強(qiáng)自我學(xué)習(xí)、實(shí)踐研究學(xué)習(xí)等方面的改革，提升應(yīng)用型人才的科學(xué)研究愛(ài)好，改善學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，進(jìn)而提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。具體改革措施如下：

1.教學(xué)方法方面，主要采用如下三種方法。（1）基于學(xué)生主體地位的教學(xué)模式。以學(xué)生為本，在現(xiàn)代控制理論課程的教學(xué)模式中落實(shí)學(xué)生的主體地位，從學(xué)生的認(rèn)知水平、能力和興趣出發(fā)，采用分層次教學(xué)，充分發(fā)揮學(xué)生的特長(zhǎng)，培養(yǎng)學(xué)生的個(gè)性。轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念，改革教學(xué)方法、教學(xué)手段和單一的課堂教學(xué)培養(yǎng)模式，重視學(xué)生在學(xué)習(xí)活動(dòng)中的主體地位。（2）并行式教學(xué)。采取并行式教學(xué)，根據(jù)現(xiàn)代控制理論課程的教學(xué)內(nèi)容的相關(guān)性，在各種教學(xué)活動(dòng)中，將分散在不同課程中的有關(guān)專(zhuān)業(yè)內(nèi)容按課程知識(shí)教學(xué)的順序進(jìn)行綜合集合，將理論學(xué)習(xí)、方法鍛煉和實(shí)踐教學(xué)融為一體。（3）啟發(fā)式教學(xué)方法。綜合運(yùn)用啟發(fā)式、探索式、討論互動(dòng)式、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)等多種方式，不斷提倡學(xué)習(xí)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題能力。將“應(yīng)試”教育變成動(dòng)手實(shí)踐綜合能力培養(yǎng)的“素質(zhì)”教育;變單調(diào)課堂教學(xué)為各種多樣化教學(xué)模式。

2.教學(xué)實(shí)驗(yàn)方面，主要采用如下三種方法。（1）實(shí)驗(yàn)教學(xué)。充分運(yùn)用現(xiàn)代教學(xué)手段，用先進(jìn)的教學(xué)方法給學(xué)生傳授與時(shí)代同步發(fā)展的本學(xué)科知識(shí);充分利用現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)設(shè)備，加強(qiáng)對(duì)學(xué)生動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。（2）自主實(shí)驗(yàn)。加強(qiáng)課程外的綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力。利用實(shí)驗(yàn)室科研設(shè)備，指導(dǎo)學(xué)生制作相關(guān)設(shè)備，不斷開(kāi)發(fā)創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)，提高學(xué)生的科研興趣;充分利用學(xué)院實(shí)驗(yàn)中心的先進(jìn)條件開(kāi)設(shè)新實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力;加強(qiáng)課外指導(dǎo)，開(kāi)放現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)室，為學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和獨(dú)立思考留出足夠的時(shí)間和空間，使課堂內(nèi)與課堂外、校內(nèi)與校外的教學(xué)活動(dòng)形成有機(jī)的整體，有利于學(xué)生的個(gè)性發(fā)展。（3）工程實(shí)踐。培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力及創(chuàng)新能力的研究。通過(guò)課程設(shè)計(jì)、Matlab仿真實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)室實(shí)物驗(yàn)證等環(huán)節(jié)使學(xué)生受到工程和基本科研能力的培養(yǎng)，成為具有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的的復(fù)合型人才。

3.創(chuàng)新能力培養(yǎng)方面，主要采用如下三種方法。（1）充分利用課程設(shè)計(jì)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，理論聯(lián)系實(shí)際、學(xué)用結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生綜合利用所學(xué)知識(shí)來(lái)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的動(dòng)手實(shí)踐能力。（2）讓學(xué)生積極參與與現(xiàn)代控制理論課程相關(guān)的課外科研活動(dòng)，更全面有效地培養(yǎng)學(xué)生的科研創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)本領(lǐng)，加速培養(yǎng)出高素質(zhì)人才。（3）對(duì)具有個(gè)性發(fā)展突出的學(xué)生給予展示個(gè)人才華的空間和機(jī)會(huì)，有組織有計(jì)劃地引導(dǎo)其參與科研項(xiàng)目、科技競(jìng)賽等活動(dòng)，在工程實(shí)踐的過(guò)程中注重糅合現(xiàn)代科學(xué)思想、方法，進(jìn)而提高學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新素質(zhì)。

三、教學(xué)體系改革成效

（一）注重教學(xué)過(guò)程，注重理論與實(shí)踐結(jié)合

重點(diǎn)討論教材內(nèi)容的教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)，提出了一些針對(duì)性的教學(xué)方法。課堂的理論學(xué)習(xí)、Matlab仿真驗(yàn)證與課外實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，使得學(xué)生能夠更加深入理解智能控制規(guī)律。利用實(shí)踐教學(xué)提高學(xué)生的工程訓(xùn)練綜合能力和分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，使學(xué)生掌握科學(xué)方法。課堂理論與實(shí)驗(yàn)實(shí)踐之間的緊密聯(lián)系，能夠很好地促進(jìn)現(xiàn)代控制理論課程的教學(xué)，提高了課程的教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)了學(xué)生對(duì)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的興趣。

（二）教學(xué)實(shí)驗(yàn)改革與實(shí)踐與學(xué)生興趣愛(ài)好和創(chuàng)新能力培養(yǎng)相結(jié)合

緊跟課程的社會(huì)需求和產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向，理論聯(lián)系實(shí)際，激發(fā)學(xué)生的科研興趣，讓學(xué)生參與教師的相關(guān)項(xiàng)目研究，以科研能力提高促教學(xué)能力，讓學(xué)生參與現(xiàn)代自動(dòng)化控制系統(tǒng)相關(guān)的技術(shù)開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，改善學(xué)生創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力。

（三）建立以培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)能力和創(chuàng)新能力為目標(biāo)的教學(xué)課程體系

本文通過(guò)現(xiàn)代控制理論課程的教學(xué)改革，有效促進(jìn)本科生利用所學(xué)知識(shí)思考、探索解決實(shí)際問(wèn)題的能力，形成在探索問(wèn)題中自我學(xué)習(xí)的能力，培養(yǎng)了大學(xué)生的創(chuàng)新能力和工程實(shí)踐能力，提高了大學(xué)生綜合素質(zhì)。

四、總結(jié)

本文理順了現(xiàn)代控制理論的課程設(shè)置和課程實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、課程設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)的內(nèi)在關(guān)系，可使學(xué)生具備一定的開(kāi)發(fā)智能控制系統(tǒng)的能力，同時(shí)結(jié)合科技創(chuàng)新活動(dòng)，提供開(kāi)放性實(shí)踐題目，供學(xué)生選擇，增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力，充分發(fā)揮學(xué)生的能動(dòng)性、積極性和創(chuàng)新性，提高學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力，培養(yǎng)學(xué)生從事科學(xué)研究和創(chuàng)造發(fā)明的素質(zhì)，彌補(bǔ)了目前本科教學(xué)中對(duì)于個(gè)人動(dòng)手能力培養(yǎng)的薄弱環(huán)節(jié)，激發(fā)了學(xué)生利用已學(xué)知識(shí)探索科學(xué)問(wèn)題的興趣。

參考文獻(xiàn)

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The Reform and Practice of the Teaching System for Modern Control Theory Course

YU Lei， CHEN Liang， JI Qing， HUANG Jun， YANG Xin-hao， GAO Yu

（School of Mechanical and Electrical Engineering， Soochow University， Suzhou， Jiangsu 215137， China）

Abstract： This paper combines the theoretical teaching method with the practical teaching to reform the existing teaching model of Modern Control Theory course. A variety of teaching methods are implemented， such as heuristic， exploratory， interactive discussion， online teaching， etc. Taking the combination of teaching experiment reform and practice， students' interests and hobbies， and innovation ability training， a curriculum teaching system aimed at cultivating students' comprehensive knowledge， technological innovation ability and practical ability is proposed. This method effectively guarantees the quality of practical teaching， effectively promotes the ability of undergraduates to use their knowledge to think， explore and solve practical problems， cultivates the innovation ability and engineering practice ability of college students， and explores a model for cultivating innovative talents.

Key words： Modern Control Theory; teaching reform; practical teaching; innovation ability