王光輝，楊貝貝，匡亞莉，李海生

(中國礦業(yè)大學(xué)化工學(xué)院，江蘇　徐州　221116)

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專業(yè)學(xué)位研究生“現(xiàn)代控制理論”課程教學(xué)改革與探討*

王光輝，楊貝貝，匡亞莉，李海生

(中國礦業(yè)大學(xué)化工學(xué)院，江蘇徐州221116)

為了提高化工過程機(jī)械全日制專業(yè)學(xué)位研究生“現(xiàn)代控制理論”課程的教學(xué)水平，結(jié)合化工過程機(jī)械應(yīng)用教育的實(shí)際，通過增加以工程應(yīng)用為背景的教學(xué)內(nèi)容、突出增強(qiáng)應(yīng)用能力教學(xué)方式以及建立可視化教學(xué)平臺等手段進(jìn)行了探索與改革，學(xué)生評價(jià)和督導(dǎo)聽課結(jié)果表明通過以上課程教學(xué)的探索和改革，提高了專業(yè)學(xué)位研究生課堂學(xué)習(xí)的興趣，增強(qiáng)了學(xué)生的工程應(yīng)用和研究的能力。

化工過程機(jī)械；專業(yè)學(xué)位研究生；現(xiàn)代控制理論；教學(xué)改革

在我國研究生教育體制中，研究生學(xué)位分為學(xué)術(shù)型和專業(yè)型兩種，學(xué)術(shù)型碩士研究生在校期間以理論研究為主,更注重其科研能力的培養(yǎng)；而專業(yè)型碩士研究生以綜合素養(yǎng)和應(yīng)用知識的能力為主要教學(xué)目標(biāo)，旨在為國家培養(yǎng)實(shí)際工作需要的應(yīng)用型高層次專門人才。全日制碩士專業(yè)學(xué)位人才培養(yǎng)的主體是不具備工作經(jīng)驗(yàn)的非在職人員，在教育培養(yǎng)的教學(xué)理念、培養(yǎng)模式、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，以及教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式等方面，應(yīng)與學(xué)術(shù)型研究生有所不同。目前，全日制碩士專業(yè)學(xué)位教育尚在起步階段，教育與人才培養(yǎng)的各個(gè)方面都處于探索和逐步建立過程中，尚無可以借鑒的成功經(jīng)驗(yàn)。[1]。而課程教學(xué)是研究生培養(yǎng)質(zhì)量的重要保障，調(diào)查顯示，當(dāng)前教師與學(xué)生普遍認(rèn)為，在研究生階段課程學(xué)習(xí)的重要性不及科研訓(xùn)練。 這在很大程度上是當(dāng)前高校“重科研輕教學(xué)”導(dǎo)致的結(jié)果[2]。雖然近年來，我國針對研究生課程與教學(xué)進(jìn)行了一些改革，也取得了不俗的成績，但諸多方面仍有改進(jìn)的空間[3]?！艾F(xiàn)代控制理論”課程是化工過程機(jī)械類專業(yè)型研究生的基礎(chǔ)課程，本課程與工程實(shí)際問題有著緊密的聯(lián)系，具有理論性和實(shí)踐性并重的特點(diǎn)。針對“現(xiàn)代控制理論”課程教學(xué)中存在的教學(xué)內(nèi)容陳舊，教學(xué)方法單一等問題，本文結(jié)合化工過程機(jī)械領(lǐng)域應(yīng)用教育的實(shí)際，進(jìn)行了諸多方面的研究和探索，提高學(xué)生的工程應(yīng)用能力，促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量的提升。

1　以工程應(yīng)用為背景，改革教學(xué)內(nèi)容

教學(xué)內(nèi)容是整個(gè)課程教學(xué)的依據(jù)，對于有化工過程機(jī)械學(xué)科背景的碩士研究生，教學(xué)內(nèi)容既要包括基礎(chǔ)理論知識，又要突出化工過程機(jī)械的專業(yè)性，為研究生從業(yè)過程的應(yīng)用能力打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

“現(xiàn)代控制理論”是一門數(shù)學(xué)要求較高、理論性較強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，課程的基礎(chǔ)理論教學(xué)十分重要。在規(guī)劃教案時(shí)，綜合安排基礎(chǔ)理論與應(yīng)用實(shí)踐的教學(xué)內(nèi)容，該課程涉及到較多抽象的概念，數(shù)學(xué)推導(dǎo)繁瑣，難以理解且具有豐富的內(nèi)容，掌握難度相對較大，極容易使研究生產(chǎn)生恐懼心理和厭學(xué)情緒。根據(jù)“現(xiàn)代控制理論”課程的內(nèi)容特點(diǎn)構(gòu)建課程內(nèi)容框架，并結(jié)合實(shí)例的直觀展示，則能更好的解決這一問題，同時(shí)，也能使學(xué)生對課程形成一個(gè)全局的概念。

對于專業(yè)學(xué)位碩士研究生來說，在教學(xué)內(nèi)容的選擇上，應(yīng)該側(cè)重前沿性、實(shí)踐性、應(yīng)用型的內(nèi)容。特別是對于化工過程機(jī)械的研究生，更應(yīng)該突出其工程應(yīng)用性。在規(guī)劃教案時(shí)，將教學(xué)環(huán)節(jié)分為狀態(tài)空間分析方法、系統(tǒng)能觀能控性、穩(wěn)定性、最優(yōu)控制理論等4個(gè)部分。從化工過程機(jī)械領(lǐng)域內(nèi)挑選出最新的應(yīng)用案例，以應(yīng)用案例為基礎(chǔ)，通過基礎(chǔ)理論知識的內(nèi)在聯(lián)系將4個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)前后銜接。讓學(xué)生不僅學(xué)習(xí)了基礎(chǔ)知識，還能對本專業(yè)的前沿技術(shù)有一定了解，增加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2　強(qiáng)調(diào)應(yīng)用能力，優(yōu)化教學(xué)方法

研究生階段的教學(xué)方法與本科生階段有很大的不同。本科生階段主要強(qiáng)調(diào)基本知識， 而研究生階段更強(qiáng)調(diào)素質(zhì)和能力的培養(yǎng)。主要工程實(shí)踐能力、 實(shí)踐中運(yùn)用理論知識解決實(shí)際問題的能力、相互合作能力和總結(jié)表達(dá)能力等[4]。大部分專業(yè)型碩士研究生畢業(yè)后進(jìn)入企事業(yè)單位擔(dān)任一定的職務(wù)，這對研究生的綜合素質(zhì)、實(shí)踐應(yīng)用能力等都有很高的要求，本著這種原則，將啟發(fā)式教學(xué)方法融入到整個(gè)教學(xué)過程中。

以“現(xiàn)代控制理論”的基礎(chǔ)理論和知識內(nèi)容分環(huán)節(jié)來實(shí)施教學(xué)，基于學(xué)生過程裝備與控制的學(xué)科背景，每個(gè)環(huán)節(jié)以化工設(shè)備與現(xiàn)代控制學(xué)科交叉中出現(xiàn)的最新的應(yīng)用案例開始，先對其進(jìn)行簡要的介紹，再從“現(xiàn)代控制理論”課程的角度進(jìn)行理論學(xué)習(xí)，并引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)理論知識來解決實(shí)際案例中的控制問題，各教學(xué)環(huán)節(jié)之間既是工程控制問題的系統(tǒng)化深入，也是理論知識體系的循序推進(jìn)。為了培養(yǎng)專業(yè)碩士的實(shí)踐應(yīng)用能力、創(chuàng)新能力、合作能力與總結(jié)表達(dá)能力等，在教學(xué)活動結(jié)束時(shí)，結(jié)合化工過程機(jī)械專業(yè)碩士研究生的研究領(lǐng)域、方向，向?qū)W生布置設(shè)計(jì)型作業(yè)。課下，以組為單位開展課題研究，要求學(xué)生自主地發(fā)現(xiàn)問題，在課程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，通過查閱相關(guān)文獻(xiàn)及同學(xué)之間的討論，給出自己感興趣的工程問題的解決方法和實(shí)現(xiàn)手段。課程以論文和答辯的形式進(jìn)行考核，論文與答辯成績各占50%。

3　運(yùn)用綜合性輔助手段，提高教學(xué)效率

為了便于學(xué)生更好的掌握所學(xué)知識，將在教學(xué)過程中，增加計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)的功能?？紤]到“現(xiàn)代控制理論”通常需要運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)解決工程問題，運(yùn)用MATLAB/Simlink和Labview開發(fā)可視化的仿真教學(xué)平臺。利用MATLAB/Simlink強(qiáng)大的計(jì)算功能和控制系統(tǒng)工具箱中的相關(guān)函數(shù)，可繪制控制系統(tǒng)的各類函數(shù)，并能動態(tài)的演示這些曲線，繼而對所學(xué)內(nèi)容及實(shí)際控制問題進(jìn)行可視化仿真演示，模擬化工過程實(shí)際工況的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，將所講授的控制理論直接通過仿真系統(tǒng)進(jìn)行演示，向?qū)W生提供有利于啟發(fā)思維的靈活的認(rèn)識與實(shí)踐環(huán)境，增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識，將抽象的理論可視化，以增強(qiáng)學(xué)生對理論知識和案例的理解和掌握。

為了方便學(xué)生的學(xué)習(xí)，創(chuàng)建一個(gè)課程網(wǎng)站，包括課程資源，仿真教學(xué)平臺，討論專區(qū)，教學(xué)評價(jià)等內(nèi)容。課程資源包括教學(xué)課件、教學(xué)視頻和仿真工具包，相關(guān)工程案例材料等教學(xué)材料，方便學(xué)生根據(jù)自己的實(shí)際情況進(jìn)行學(xué)習(xí)。老師可通過此網(wǎng)站解答學(xué)生的疑問，同學(xué)之間也可以就課程或控制案例相關(guān)問題進(jìn)行交流，探討，進(jìn)一步鞏固學(xué)過的內(nèi)容；最后通過教學(xué)評價(jià)環(huán)節(jié)，對教學(xué)成果進(jìn)行查補(bǔ)缺漏。

4　教學(xué)改革效果評價(jià)

通過學(xué)校教務(wù)部教學(xué)評價(jià)環(huán)節(jié)，研究生們對我們教學(xué)方式的改革都持贊成態(tài)度，一致認(rèn)為在教學(xué)課堂環(huán)節(jié)學(xué)到了知識，認(rèn)為將工程應(yīng)用的實(shí)例融合到課堂教學(xué)，使他們建立了所學(xué)理論與實(shí)際工程控制問題的聯(lián)系。改變了對“控制工程基礎(chǔ)”這門課完全是在解決數(shù)學(xué)問題的錯誤認(rèn)識，從工程應(yīng)用的角度來理解這些數(shù)學(xué)與邏輯的運(yùn)算，更可以從實(shí)際工程系統(tǒng)的角度來全面把握“現(xiàn)代控制理論”的工程本質(zhì)，增加了學(xué)習(xí)的感性認(rèn)識。通過反饋的教學(xué)情況可以看出，大部分學(xué)生建議我們在以后的教學(xué)中繼續(xù)這樣的探索。但是，針對我們在教學(xué)中所提出的案例和問題，學(xué)生們反映，盡管十分熟悉，但對問題的本質(zhì)和要求仍只是停留在理性認(rèn)識上，無法建立與實(shí)際對象的對應(yīng)關(guān)系。

專家組聽課的意見也反映出通過教學(xué)方式的改革確實(shí)能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和對工程應(yīng)用的感性認(rèn)識，認(rèn)可這種教學(xué)方式。另外，他們提出，案例雖然是實(shí)際科研項(xiàng)目，但課堂不可能展示整體實(shí)物，學(xué)生缺乏工業(yè)現(xiàn)場的實(shí)際感受，使得學(xué)生對案例的整體理解受到了一定的限制。 因此，在進(jìn)行課堂講授的同時(shí)結(jié)合現(xiàn)代化的仿真模擬手段是十分必要的，以增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識；我們計(jì)劃在以后的教案中增加更多的現(xiàn)場視頻以及圖形和圖像資料，使學(xué)生更容易理解和記憶，增強(qiáng)抽象理論的可接受性。

5　結(jié)　語

通過從學(xué)生反饋的信息和督導(dǎo)聽課評價(jià)來看，都認(rèn)可改革后的授課方式，大部分學(xué)生在課程學(xué)習(xí)中，學(xué)習(xí)興趣得到了提高。結(jié)合化工過程控制的工程案例進(jìn)行講解，加深了對現(xiàn)代控制理論的理解，增強(qiáng)了學(xué)生的工程應(yīng)用和研究的能力，為以后從事工程專業(yè)相關(guān)的工作奠定了良好的基礎(chǔ)。但在改革的過程中，還存在著一定的問題和難度， 如學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)的差別， “現(xiàn)代控制理論”與工程案例的知識綜合，多教學(xué)手段的無縫連接及網(wǎng)絡(luò)教學(xué)課程建設(shè)任務(wù)量大、 維護(hù)成本高等。所以，在面向?qū)I(yè)學(xué)位研究生的“現(xiàn)代控制理論”課程教學(xué)中， 還有許多值得研究和探討的問題。

[1]譚躍剛,陳國良.面向全日制碩士專業(yè)學(xué)位研究生的“現(xiàn)代控制理論”課程教學(xué)探索與改革[J].學(xué)位與研究生教育, 2010(08):14-17.

[2]占志勇.從教學(xué)內(nèi)容來看研究生課程教學(xué)改革[J].科教導(dǎo)刊, 2012(07):179.

[3]高芳祎.我國研究生課程與教學(xué)改革效果的調(diào)查研究[J].學(xué)位與研究生教育, 2012(10):27-31.

[4]劉國福,李慧,熊艷.研究生課程“現(xiàn)代測試技術(shù)實(shí)驗(yàn)”的教學(xué)改革實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索, 2014,33(1):211-213.

Teaching Reform and Discussion of Modern Control Theory Course for Professional Degree Graduate*

WANG Guang-hui, YANG Bei-bei, KUANG Ya-li, LI Hai-sheng

(School of Chemical Engineering and Technology, China University of Mining & Technology,JiangsuXuzhou221116,China)

In order to improve the teaching level of the course ofModernControlTheoryfor full-time professional degree graduate of Chemical Process Machinery, some explorations and reforms based on the actual Chemical Process Machinery education were performed and achieved through increasing the examples of engineering application in the teaching content, highlighting teaching methods which contribute to students application abilities and establishing visualized teaching platform. The responses from student and supervision teacher indicated that through these measures mentioned above, the learning interests of professional degree graduate were stimulated. Improvements could also be seen in the students’ abilities of engineering application and research.

Chemical Process Machinery; professional degree graduate;ModernControlTheory; teaching reform

中國礦業(yè)大學(xué)研究生教育教學(xué)改革研究與實(shí)踐項(xiàng)目(2015年)。

王光輝(1983-)，男，講師，主要從事礦物加工過程模擬與優(yōu)化、過程裝備與控制系統(tǒng)的研究與應(yīng)用。

G643

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1001-9677(2016)09-0201-02