王林軍 謝又祥

【摘要】針對本?，F(xiàn)代控制理論課程教學(xué)過程中存在的問題和不足，從課程建設(shè)目標(biāo)和思路、課程教學(xué)內(nèi)容、課程教學(xué)方法、課程實踐教學(xué)、科研促進教學(xué)等方面提出了幾點想法，以對搞好現(xiàn)代控制理論課程建設(shè)具有一定的科學(xué)指導(dǎo)意義。

【關(guān)鍵詞】現(xiàn)代控制理論? 課程建設(shè)? 教學(xué)改革

【基金項目】本文系三峽大學(xué)2021年研究生課程建設(shè)項目（SDKC202108）的研究成果。

【中圖分類號】G444 ? 【文獻標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2021）29-0186-02

現(xiàn)代控制理論課程是三峽大學(xué)（以下簡稱“我校”）機械工程、動力工程及工程熱物理、能源動力和電氣工程等研究生學(xué)碩和專碩的一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課，同時也是一門實踐性非常強的課程，該課程在機械工程、動力工程及工程熱物理、能源動力和電氣工程等領(lǐng)域中有著非常重要的應(yīng)用，與生產(chǎn)實踐緊密結(jié)合[1]。我校是國家水利部和湖北省人民政府共建大學(xué)，是教育部“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”高校，我校大批本科畢業(yè)生奔赴生產(chǎn)第一線，結(jié)合地方需求服務(wù)地方發(fā)展，機械類、能源動力類、電氣類等專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)更加注重生產(chǎn)一線，這就對該類專業(yè)的課程科學(xué)設(shè)置和規(guī)劃提出了更高要求，并且與實際生產(chǎn)實踐結(jié)合起來?，F(xiàn)代控制理論課程作為機械工程、動力工程及工程熱物理、能源動力和電氣工程等研究生學(xué)碩和專碩的一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課[2-4]，主要目的是使學(xué)生熟悉控制系統(tǒng)的狀態(tài)空間分析方法，掌握線性控制系統(tǒng)的狀態(tài)能控性、能觀性和李亞普諾夫穩(wěn)定性理論，掌握狀態(tài)反饋和狀態(tài)觀測器的設(shè)計方法，并能對線性控制系統(tǒng)的運動行為進行分析，并在此基礎(chǔ)上掌握最優(yōu)控制方法等。通過本課程的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生利用現(xiàn)代控制理論和計算機技術(shù)解決控制系統(tǒng)的分析和綜合問題，為工業(yè)控制系統(tǒng)開發(fā)與設(shè)計奠定理論基礎(chǔ)。然而，隨著國際高教界逐漸形成了一股新的潮流，即高等院校越來越重視實踐和應(yīng)用，教育活動逐漸傾向于短學(xué)程化，這就導(dǎo)致了當(dāng)前現(xiàn)代控制理論課程的教學(xué)課時被較大幅度地減少，從而對教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段等提出了更高的要求[5]。

1.現(xiàn)代控制理論課程在教學(xué)過程中存在的問題

1.1課程教學(xué)時間安排不夠

現(xiàn)代控制理論課程內(nèi)容飽滿，理論晦澀，但為適應(yīng)應(yīng)用型高等院校的短學(xué)程化要求，對課程教學(xué)課時進行了大幅度的消減以及壓縮，使得目前的課程理論教學(xué)學(xué)時僅為24學(xué)時，從而導(dǎo)致了教師無法在課堂上詳細講解許多重要知識點，這樣更加增加了課程教學(xué)的難度。

1.2課程教學(xué)的內(nèi)容抽象、公式推導(dǎo)較復(fù)雜、理論性較強

此外，傳統(tǒng)課堂教學(xué)手法單一性，容易導(dǎo)致學(xué)生較難理解和掌握相關(guān)理論內(nèi)容。同時，考慮到學(xué)生在基礎(chǔ)學(xué)科知識掌握有所欠缺，以及“現(xiàn)代控制理論”課程以狀態(tài)空間模型為基礎(chǔ)，其復(fù)雜的理論知識體系，容易造成學(xué)生學(xué)習(xí)注意力不集中、對課程有抵觸情緒等問題。

1.3理論與實踐聯(lián)系不緊密，實驗部分少

由于理論課程內(nèi)容不能馬上用實驗驗證，導(dǎo)致學(xué)生對理論的理解和綜合運用不夠。同時實驗條件、實驗資源的限制，影響許多實驗的正常進行。

針對該課程上述問題，并結(jié)合前期教學(xué)積累經(jīng)驗，本文從課程建設(shè)目標(biāo)和思路、教學(xué)方法、教學(xué)手段、課程建設(shè)內(nèi)容等方面進行改革和實踐，旨在培養(yǎng)學(xué)生利用現(xiàn)代控制理論和計算機技術(shù)解決控制系統(tǒng)的分析和綜合問題，為工業(yè)控制系統(tǒng)開發(fā)與設(shè)計奠定理論基礎(chǔ)。

2.課程建設(shè)思路與教學(xué)改革研究

2.1 課程建設(shè)目標(biāo)和思路

對各專業(yè)人才培養(yǎng)方案進行調(diào)查和研究，分析現(xiàn)代控制理論課程的重要性，并考慮人才培養(yǎng)目標(biāo)，將典型工程案例引入課程教學(xué)中，有助于學(xué)生創(chuàng)新思維的激發(fā)，同時能促進學(xué)生對問題的發(fā)現(xiàn)、分析和解決能力，進一步有助于學(xué)生實踐技能的提高以及工程應(yīng)用型人才能力的培養(yǎng)。通過了解課程建設(shè)的當(dāng)前現(xiàn)狀，學(xué)習(xí)好的課程建設(shè)寶貴經(jīng)驗，對課程建設(shè)新思路進行梳理，對多種教學(xué)方法進行探索，不斷促進課程教學(xué)效果的提高，同時有助于學(xué)生學(xué)習(xí)積極性更好地激發(fā)。通過現(xiàn)代控制理論課程建設(shè)與教學(xué)改革實踐研究，對老師的教學(xué)創(chuàng)新意識有加強的作用，有助于課程教學(xué)水平和教師教學(xué)研究能力的提高。

2.2 課程教學(xué)內(nèi)容改革

購置課程相關(guān)圖書資料，不斷拓寬視野，對課程教學(xué)內(nèi)容不斷更新，適應(yīng)未來課程建設(shè)改革發(fā)展要求，實現(xiàn)課程教學(xué)內(nèi)容不斷與時俱進。購置課程相關(guān)的控制模型或?qū)嵨?，并對其進行講解，有助于學(xué)生增強現(xiàn)代系統(tǒng)控制工程意識，理論知識與實踐綜合運用相結(jié)合，以及學(xué)生學(xué)習(xí)效果、學(xué)習(xí)積極性的提高。

2.3 課程教學(xué)方法改革

針對現(xiàn)代控制理論課程的特點，讓學(xué)生從教材中的純理論知識、數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)脫離出來，想辦法激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的濃厚興趣，并讓學(xué)生感受到所學(xué)該課程知識在工程實際中的廣泛應(yīng)用。在該課程建設(shè)過程中，不斷摸索科學(xué)合理的教學(xué)方法，如翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法、微課教學(xué)法等。

2.4 課程教學(xué)手段改革

現(xiàn)代控制理論課程抽象，對數(shù)學(xué)基礎(chǔ)理論要求較高，所以在進行講授過程中，要充分利用計算機輔助工具，精心準備優(yōu)秀課程教學(xué)PPT，這樣有助于在短學(xué)程化的條件下，能對現(xiàn)代控制理論課程內(nèi)容的重難點知識進行講授，以及改善該課程的課堂教學(xué)效果。同時，還可以采用現(xiàn)場教學(xué)的課堂教學(xué)方法，依據(jù)教學(xué)計劃的安排，選擇科學(xué)合理的章節(jié)進行現(xiàn)場講授，進行選取學(xué)校附近的公司及工廠，根據(jù)公司或企業(yè)中的現(xiàn)代控制案例進行現(xiàn)場講授，讓學(xué)生能邊學(xué)習(xí)理論知識邊看實物，這樣有助于學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的提高。同時，可以通過該課程的實踐教學(xué)，讓學(xué)生嘗試對理論驗證試驗進行修改和創(chuàng)新，有助于學(xué)生進行現(xiàn)代控制系統(tǒng)設(shè)計能力的培養(yǎng)和提高，還可以促使學(xué)生對現(xiàn)代控制系統(tǒng)設(shè)計流程的了解和熟悉，同時還可以安排一些現(xiàn)代控制系統(tǒng)設(shè)計任務(wù)，讓學(xué)生進行獨立自主設(shè)計，最終通過數(shù)值實驗結(jié)果感受到設(shè)計的結(jié)果，這樣有助于提高學(xué)生的現(xiàn)代控制系統(tǒng)設(shè)計和分析能力。同時，引導(dǎo)學(xué)生到相關(guān)公司進行實習(xí)，學(xué)習(xí)和了解生產(chǎn)實踐中所用到的現(xiàn)代控制理論知識，促使學(xué)生在工程實踐中對控制問題的發(fā)現(xiàn)，并能將所學(xué)理論知識用到生產(chǎn)實踐，真正解決實際生產(chǎn)中的現(xiàn)代控制問題，這樣讓學(xué)生感受到這門課的課程價值、重要性和實用性，還有利于發(fā)揮學(xué)生主動學(xué)習(xí)該課程的積極性，以及課堂教學(xué)質(zhì)量的提高。

2.5 加強課程實踐教學(xué)建設(shè)

添置新實驗平臺和設(shè)備，增加一些有趣實驗，讓學(xué)生切實感受到學(xué)以致用。同時，引導(dǎo)學(xué)生去實際工程中尋找與現(xiàn)代控制工程相關(guān)的問題，激發(fā)興趣點和活躍思維，運用所學(xué)理論知識，解決實際工程中的現(xiàn)代控制問題，不斷培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力以及團隊合作精神的意識，為后續(xù)從事現(xiàn)代控制工程相關(guān)的工作打下堅實的基礎(chǔ)，同時為地方的經(jīng)濟發(fā)展做好技術(shù)服務(wù)。

2.6 科研促進教學(xué)

任課老師積極申報現(xiàn)代控制理論方面的科研項目，帶動學(xué)生參與到老師的課題中，不斷培養(yǎng)學(xué)生的科研意識，歷練學(xué)生用所學(xué)現(xiàn)代控制理論知識來解決科學(xué)問題。同時，教師還可以在課堂教學(xué)過程中講授科研項目中是如何解決現(xiàn)代復(fù)雜控制工程問題，讓學(xué)生切實感受到現(xiàn)代控制理論的重要性。

2.7 加強和同行交流

了解相關(guān)工科專業(yè)課程培養(yǎng)方案，并與同行進行廣泛交流，認真調(diào)研現(xiàn)代控制理論課程在相關(guān)課程體系的地位和相關(guān)要求，力爭在后續(xù)工作中使得該課程能更科學(xué)合理地支撐相關(guān)專業(yè)的整個課程體系。

3.結(jié)語

考慮到現(xiàn)代控制理論課程是一門多學(xué)科交叉的課程，并結(jié)合我校人才培養(yǎng)目標(biāo)的特點，在當(dāng)前形勢下，對我?，F(xiàn)代控制理論課程的建設(shè)目標(biāo)和思路、課程教學(xué)內(nèi)容、課程教學(xué)方法和手段、課程實踐教學(xué)、科研促進教學(xué)等方面進行了改革和研究，在進行現(xiàn)代控制理論課程建設(shè)的同時，不斷對課程教學(xué)進行深化、改革和創(chuàng)新，形成了具有一定特色的課程教學(xué)模式。教學(xué)過程中，應(yīng)當(dāng)重視對學(xué)生學(xué)習(xí)主動性、積極性和創(chuàng)造性的培養(yǎng)，而且要根據(jù)不同層次的學(xué)生特點，不斷對課程教學(xué)手段進行改革和創(chuàng)新，這樣有助于更好地培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力、動手能力、分析問題、解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計計算以及利用已掌握的知識分析實際問題的能力。

參考文獻：

[1]龐愛平，楊靖.淺談新工業(yè)時代控制科學(xué)與工程的新發(fā)展與基礎(chǔ)教育[J].科教文匯（上旬刊），2021（4）：88-89+92.

[2]陳斌，周怡琳，林雪燕，高寶成.面向工程教育專業(yè)認證的現(xiàn)代控制理論高新課教學(xué)改革研究[J].高教學(xué)刊，2021，25（7）：128-131.

[3]王林軍，謝又祥.“現(xiàn)代控制理論”多媒體雙語教學(xué)改革的探索與實踐[J].科教文匯，2016（16）：61-62.

[4]張寶琳，房慶祥，曹飛龍.數(shù)學(xué)專業(yè)“現(xiàn)代控制理論”課程教學(xué)改革的思考[J].科教文匯（下旬刊），2010（12）.

[5]亢潔.新工科背景下《現(xiàn)代控制理論》教學(xué)改革與教材建設(shè)[J].中國新通信，2021，23（7）：171-172.

作者簡介：

王林軍（1982年-），男，湖北黃岡人，博士，三峽大學(xué)機械與動力學(xué)院副教授，機械系黨支部書記，研究方向為結(jié)構(gòu)優(yōu)化與可靠性分析、反問題理論與方法等研究。

謝又祥（1982年-），女，湖南邵陽人，碩士，三峽大學(xué)科技學(xué)院副教授，研究方向為微分方程理論及應(yīng)用。