林海鵬，王金波，董金波，李大勇

《控制工程基礎(chǔ)》課程的教學(xué)改革與實(shí)踐探索

林海鵬，王金波，董金波，李大勇

針對《控制工程基礎(chǔ)》課程教學(xué)存在的問題，探討改變教學(xué)模式，引入現(xiàn)代化教學(xué)手段，深化教學(xué)內(nèi)容和課程體系改革，強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生對控制系統(tǒng)的分析設(shè)計(jì)能力、工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。

控制工程基礎(chǔ)；教學(xué)改革；實(shí)踐

《控制工程基礎(chǔ)》是高校非電專業(yè)，如機(jī)械類及相關(guān)專業(yè)的一門重要技術(shù)基礎(chǔ)課和骨干課，對培養(yǎng)學(xué)生理論思維和處理工程問題的能力具有重要作用。然而，原有的課程體系與教學(xué)模式難以適應(yīng)人才培養(yǎng)目標(biāo)的要求。

一、教學(xué)過程中面臨的主要問題

（一）課程理論性強(qiáng)，教學(xué)方法單一

該課程理論性強(qiáng)、抽象、涉及知識面廣、要求學(xué)生具有扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)和較強(qiáng)的抽象思維能力，是一門具有一定深度和難度的課程。在授課過程中，主要采用單一的傳統(tǒng)教學(xué)模式，只注重理論教學(xué)，將現(xiàn)成的結(jié)論、公式和定理告訴學(xué)生，限制了學(xué)生主動(dòng)地思考和探索應(yīng)用的能力；同時(shí)，該模式也只重視基本原理和方法的講授，忽視了課程的前沿性與時(shí)代性。

（二）學(xué)時(shí)少，教學(xué)大綱不符

本課程和其它的專業(yè)課一樣，存在著教學(xué)內(nèi)容多、課時(shí)少的矛盾。

（三）理論與實(shí)驗(yàn)，實(shí)踐環(huán)節(jié)脫節(jié)

本課程不僅要求講授一些基本原理和方法，還應(yīng)與工程實(shí)踐相結(jié)合，強(qiáng)調(diào)實(shí)踐性。目前，實(shí)驗(yàn)室所開設(shè)的實(shí)驗(yàn)大都是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，缺少綜合性、設(shè)計(jì)性和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，造成學(xué)生理論與實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐環(huán)節(jié)脫節(jié)。

（四）生源整體素質(zhì)下降，學(xué)生層次不同

由于近年大幅擴(kuò)招,生源整體素質(zhì)有所下降,而且同一專業(yè)同一學(xué)科的學(xué)生又分成不同層次。由于學(xué)生對相關(guān)專業(yè)基礎(chǔ)知識的掌握和理解程度層次不齊，不同層次的學(xué)生接受能力和學(xué)習(xí)的積極性等方面存在很大差異。

（五）實(shí)驗(yàn)室，教學(xué)網(wǎng)站無法滿足教學(xué)需求

目前實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系無法滿足不同層次學(xué)生的需求，現(xiàn)代化的教學(xué)手段引入不夠，無法滿足教學(xué)網(wǎng)站的可持續(xù)發(fā)展。

（六）教學(xué)團(tuán)隊(duì)結(jié)構(gòu)不合理

合理的知識結(jié)構(gòu)、職稱結(jié)構(gòu)、年齡結(jié)構(gòu)和學(xué)術(shù)水平是課程建設(shè)的前提基礎(chǔ)。目前本課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)中知識結(jié)構(gòu)合理，而且熱愛教學(xué)工作，積極參加學(xué)科專業(yè)課程建設(shè)，但職稱結(jié)構(gòu)中講師偏多，年齡偏年輕，學(xué)術(shù)水平不太高，科學(xué)研究能力不高。

二、教學(xué)改革的主要措施與實(shí)踐

（一）深化教學(xué)內(nèi)容和課程體系改革，重新制定教學(xué)大綱

教學(xué)大綱是教學(xué)工作的依據(jù)，既要體現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)性，又要及時(shí)反映本學(xué)科領(lǐng)域的最新科技成果，體現(xiàn)學(xué)科的前沿性和時(shí)代性。根據(jù)培養(yǎng)方案對人才培養(yǎng)的要求，在CDIO理念下重新審視了傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容及講解的角度，找出素質(zhì)教育、知識結(jié)構(gòu)和能力培養(yǎng)等方面的差距和缺失。注重強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)訓(xùn)練、抽象思維能力及綜合應(yīng)用能力的培養(yǎng)，并根據(jù)我校的實(shí)際情況，為了適應(yīng)不同層次學(xué)生、不同專業(yè)不同學(xué)時(shí)的需要，制定了控制工程基礎(chǔ)Ⅰ與控制工程基礎(chǔ)Ⅱ兩種教學(xué)大綱，使之適應(yīng)不同專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃的需要。

另外，在課程內(nèi)容設(shè)計(jì)時(shí)注重創(chuàng)新，注意學(xué)科交叉，在學(xué)生自然科學(xué)基礎(chǔ)已加強(qiáng)的形勢下，將技術(shù)基礎(chǔ)課的內(nèi)容、講解角度與深度作相應(yīng)的調(diào)整，使教學(xué)內(nèi)容符合學(xué)科要求。例如：對動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖和信號流圖不作并列介紹,而是從圖論的統(tǒng)一觀點(diǎn)出發(fā)進(jìn)行處理，不引入信號流圖，直接對動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖使用Mason公式，從而使Mason公式直接與方塊圖融成一體。同時(shí)，及時(shí)把學(xué)科最新發(fā)展成果和教改教研成果引入教學(xué)，加強(qiáng)教學(xué)內(nèi)容和課程體系的改革，將教學(xué)內(nèi)容和課程體系整體優(yōu)化。

（二）引入現(xiàn)代化教學(xué)手段，倡導(dǎo)教學(xué)方法的多樣性

首先，教師要樹立以學(xué)生為中心的觀念，改變過去的“以知識傳授為主要目標(biāo)”的傳統(tǒng)教學(xué)方式，采用多種教學(xué)方法，教會(huì)學(xué)生如何學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)。比如，采用啟發(fā)式教學(xué),聯(lián)系生活，啟發(fā)學(xué)生思維，引導(dǎo)學(xué)生思考；為提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，采用互動(dòng)式教學(xué)，結(jié)合科研有效設(shè)置問題，讓學(xué)生自由發(fā)表見解；以問題研究作為手段、以運(yùn)用所學(xué)知識解決實(shí)際問題為目的，采用討論式教學(xué)方法培養(yǎng)學(xué)生的問題意識和批判性思維習(xí)慣；運(yùn)用多媒體課件進(jìn)行直觀教學(xué)，提高課堂教學(xué)效率；充分利用計(jì)算機(jī)，采取理論分析、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和數(shù)字仿真相結(jié)合，引入和利用Matlab工具；結(jié)合科研舉辦講座，使學(xué)生了解學(xué)科發(fā)展前沿，激發(fā)學(xué)生的求知欲；引入教師科研，讓能力強(qiáng)的學(xué)生參與。

其次，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的主體性和參與性。學(xué)生應(yīng)主動(dòng)學(xué)習(xí)，致力于對問題的思考和解決。比如，采取分組合作和小組討論，提供學(xué)生間的合作交流空間；學(xué)生獨(dú)立完成教師布置的大作業(yè)；自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，然后對結(jié)論進(jìn)行驗(yàn)證，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和獨(dú)立解決問題的能力。

對學(xué)生的考核不僅是對其具體學(xué)習(xí)成果的度量，也是檢驗(yàn)教學(xué)改革和教師教學(xué)成果的重要手段。因此，在學(xué)生的考核方式上突破傳統(tǒng)單一的筆試模式，引入形式多樣、靈活科學(xué)的考核手段，建立試題庫，對不同層次、不同專業(yè)的學(xué)生可根據(jù)教學(xué)大綱的要求，確定出題目類型、分?jǐn)?shù)比重、區(qū)分度與難度系數(shù)等因素隨機(jī)生成考試試卷；實(shí)行嚴(yán)格的考、教分離命題制度和統(tǒng)一流水閱卷的方法，根據(jù)期末卷面成績，實(shí)驗(yàn)成績、平時(shí)表現(xiàn)及作業(yè)成績，給出綜合評定。

（三）強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，培養(yǎng)創(chuàng)新能力，加快實(shí)驗(yàn)室建設(shè)

實(shí)踐教學(xué)對學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，具有十分重要的作用。在我?！按蠊こ?、大實(shí)踐、大德育”三大教育理念的背景下，強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)顯得尤為重要。實(shí)驗(yàn)實(shí)踐性教學(xué)是本課程的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，這一環(huán)節(jié)也要體現(xiàn)基礎(chǔ)性、前沿性和時(shí)代性。

大力改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容和形式，在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)時(shí)正確處理課程內(nèi)容的技術(shù)性、綜合性和探索性的關(guān)系，加大綜合性、設(shè)計(jì)性和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的比例，有效地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和獨(dú)立分析問題、解決問題的能力，以加快實(shí)驗(yàn)室建設(shè)。目前，已構(gòu)成分層次的、滿足不同需求的、先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，包括：以Windows操作系統(tǒng)為開發(fā)平臺的基本教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其重點(diǎn)是加深學(xué)生對理論內(nèi)容的理解和培養(yǎng)對系統(tǒng)進(jìn)行仿真研究的初步能力；綜合性的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，以實(shí)物系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，其重點(diǎn)是培養(yǎng)學(xué)生處理工程問題的能力；開設(shè)的研究性實(shí)驗(yàn)，該實(shí)驗(yàn)給本科優(yōu)秀學(xué)生開設(shè)，重點(diǎn)是培養(yǎng)學(xué)生處理工程問題的綜合能力、創(chuàng)新意識與創(chuàng)新能力。

（四）充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，加快教學(xué)網(wǎng)站的建設(shè)

由于網(wǎng)絡(luò)時(shí)代教育的特點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)占有的比重日趨加大。由于網(wǎng)絡(luò)具有開放、交互式的特點(diǎn)，打破了傳統(tǒng)、封閉式的教學(xué)模式，用動(dòng)態(tài)、開放性的新思維來設(shè)計(jì)教學(xué)過程，從而拓寬了課堂教學(xué)的途徑。在網(wǎng)站上設(shè)有課程的介紹、教學(xué)課件、習(xí)題與解答、作業(yè)園區(qū)、網(wǎng)上論壇等版塊，充分運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源，將教學(xué)內(nèi)容網(wǎng)絡(luò)化，實(shí)現(xiàn)資源共享。教師將教學(xué)課件傳到網(wǎng)上，學(xué)生課后根據(jù)需要下載，獲取與課堂學(xué)習(xí)有關(guān)的信息，避免出現(xiàn)學(xué)生上課忙于記筆記的現(xiàn)象，使學(xué)生課上可以專心聽課。習(xí)題與解答可以使學(xué)生得到更多的練習(xí)，拓寬了思路。作業(yè)園區(qū)可以實(shí)現(xiàn)對學(xué)生作業(yè)的在線測試，仿真結(jié)果的驗(yàn)證。網(wǎng)上論壇可以進(jìn)行師生的交流，及時(shí)回答學(xué)生提出的各種問題，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上答疑，學(xué)生也可提出意見與建議，以便網(wǎng)站的更新。

另外，教學(xué)網(wǎng)站需要長期的建設(shè)和維護(hù)，建設(shè)和維護(hù)的工作量比較大，需要花費(fèi)一定的時(shí)間和經(jīng)費(fèi)，因此需要學(xué)校給予一定的政策支持以保證教學(xué)網(wǎng)站的可持續(xù)發(fā)展。

（五）加強(qiáng)教學(xué)團(tuán)隊(duì)的建設(shè)，形成梯隊(duì)結(jié)構(gòu)

一支知識結(jié)構(gòu)和年齡結(jié)構(gòu)合理、熱愛教學(xué)工作、學(xué)術(shù)水平高、注重教學(xué)研究和科學(xué)研究的教師隊(duì)伍，是做好課程建設(shè)前提與保證。加強(qiáng)教師隊(duì)伍建設(shè)，培養(yǎng)教學(xué)名師梯隊(duì)既是培養(yǎng)人才的需要，也是提高課程教學(xué)水平、促進(jìn)課程建設(shè)長效機(jī)制的關(guān)鍵。團(tuán)隊(duì)的教師都要積極參與本門課程的教學(xué)工作，形成集體備課、經(jīng)常研討的氛圍，傳承好的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，將科研引入教學(xué)，依靠集體的智慧和力量積極開展創(chuàng)新。

三、結(jié)束語

多年來，通過本課程的教學(xué)改革與實(shí)踐，初步探索出了具有我院自身特色的教學(xué)模式，積累了一定的的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，達(dá)到了較滿意的教學(xué)效果。我們也深知仍然有很多地方需要改進(jìn)與完善?？傊虒W(xué)改革是一項(xiàng)系統(tǒng)工程,任重而道遠(yuǎn)，只有不斷地推動(dòng)教學(xué)改革，才能更好地培養(yǎng)學(xué)生對控制系統(tǒng)的分析設(shè)計(jì)能力、工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。

[1]閆華,汪木蘭,朱思洪.《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程教學(xué)改革的實(shí)踐[J].中國科技信息,2008(8).

[2]胡兆勇,何漢武,郝海青,楊杰.“機(jī)電傳動(dòng)控制”實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的探索[J].廣東工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版）,2006(12).

[3]王天寶,程衛(wèi)東.基于CDIO的創(chuàng)新型工程人才培養(yǎng)模式研究與實(shí)踐[J].高等工程教育研究,2010(1).

G420

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1673-1999（2011）08-0182-02

林海鵬（1972-），男，黑龍江哈爾濱人，碩士，黑龍江科技學(xué)院（黑龍江哈爾濱150027）機(jī)械工程學(xué)院副教授，從事機(jī)電一體化領(lǐng)域教學(xué)與科研。

2011-02-19