李 博 任雪靜 趙俊杰

(1. 江蘇理工學院電氣信息工程學院 江蘇常州 213001； 2. 常州工學院數(shù)理與化工學院 江蘇常州 213032)

0 引言

作為有著廣泛工程實踐背景的自動化專業(yè)，旨在培養(yǎng)具有扎實的控制理論與工程基礎(chǔ)知識，能從事與自動化有關(guān)的電工技術(shù)、控制技術(shù)、信息技術(shù)等方面工作，能在運動控制、工業(yè)過程控制、電力電子技術(shù)、制造系統(tǒng)自動化等領(lǐng)域從事工程設計，并受過工程師基本訓練的應用型高級工程技術(shù)人才。在自動化專業(yè)人才培養(yǎng)過程中，控制類課程起著非常重要的作用。本文以江蘇理工學院自動化專業(yè)為研究對象，對控制類課程的教學情況進行了介紹，對下一步的教學改革進行了探討，希望通過教改能更好地為人才培養(yǎng)目標服務，幫助學生更好地掌握專業(yè)知識，也為學生畢業(yè)后的發(fā)展和就業(yè)打下良好的基礎(chǔ)。

1 控制類課程現(xiàn)狀

我校控制理論類課程劃分為學科專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課，并細分為必修課和選修課。目前自動化專業(yè)主要開設的控制類課程包括：自動控制原理、現(xiàn)代控制理論、智能控制技術(shù)、計算機控制技術(shù)、過程控制理論、集散控制技術(shù)、現(xiàn)場總線控制技術(shù)、控制系統(tǒng)設計與仿真等課程。在這些課程中，自動控制原理是最重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，對培養(yǎng)學生的學習興趣、夯實學生的基礎(chǔ)知識、進行后續(xù)其他控制類課程的學習起著至關(guān)重要的作用。

目前，自動控制原理的教學內(nèi)容主要有控制理論的數(shù)學基礎(chǔ)、時域分析、根軌跡法、頻域分析以及串聯(lián)校正等，但是，學時數(shù)偏少，對控制理論知識的講解不夠全面；線性離散系統(tǒng)和非線性控制系統(tǒng)分析的相關(guān)內(nèi)容沒有介紹，對后續(xù)計算機控制技術(shù)等課程缺少銜接和鋪墊，導致學生學習后續(xù)課程吃力。此外，自動控制原理沒有自主創(chuàng)新的實訓課程，使得學生控制器設計的工程實踐能力沒有得到鍛煉。在其他控制類課程中，不同程度地存在課程知識內(nèi)容老化現(xiàn)象，且在不同課程中出現(xiàn)了知識重復的現(xiàn)象，使寶貴的課時沒有得到更加有效地利用。

2 理論教學的改革

2.1 教學內(nèi)容的改革

目前，應改革控制類課程的課程體系設置和教學內(nèi)容安排，做到學時數(shù)有增有減，對于大綱內(nèi)容相近或有重復的課程考慮優(yōu)化整合，達到既定的教學目標和要求。為了培養(yǎng)應用型人才，調(diào)研學校所在地的地方經(jīng)濟發(fā)展需求，邀請相關(guān)特色行業(yè)專家座談，探索開設有著廣泛特色行業(yè)背景的課程，提高畢業(yè)生的含金量。具體的改革措施有：

1) 自動控制原理課程在原來的基礎(chǔ)上進一步增加課時，著重經(jīng)典控制理論的知識掌握；內(nèi)容上增加Z變換知識與離散控制部分、非線性控制系統(tǒng)分析部分[1]，使學生能夠更好地與后續(xù)課程如計算機控制技術(shù)等銜接，解決學生離散控制內(nèi)容缺失的問題。

2) 智能控制技術(shù)課程在原有教學內(nèi)容的基礎(chǔ)上，更加側(cè)重算法的應用與控制器的設計，在MATLAB軟件的幫助下進行上機實驗，讓學生熟練掌握幾種智能控制算法的仿真建模。理論分析部分掌握基本的智能控制理論即可，過于深奧的數(shù)學分析對于學生來說掌握可能較為困難。

3) 從計算機控制技術(shù)課程大綱中刪去先進控制技術(shù)相關(guān)內(nèi)容，避免與智能控制技術(shù)重復；同時，嘗試使之與過程控制技術(shù)課程進行整合，優(yōu)化相同的內(nèi)容，補足兩門課程的短板。鑒于集散控制技術(shù)和現(xiàn)場總線技術(shù)所面向的應用背景非常接近，優(yōu)化合并這兩門課程，增加最新的工程實踐成果，使得總線實用技術(shù)做到與時俱進。

4) 控制系統(tǒng)設計與仿真課程取消，將其內(nèi)容融入其他控制類課程中，特別是融入自控原理、現(xiàn)代控制理論和智能控制技術(shù)課程中，方便學生在學習相關(guān)控制知識的同時，練習MATLAB軟件的使用、控制算法的驗證以及控制器的仿真設計[2]。

5) 根據(jù)地方政府產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃與自身師資力量，開設運動控制技術(shù)、機器人控制技術(shù)等課程。

2.2 教學方法和手段的改革

在理論教學中，對于如自控原理等理論性較強的課程，加強多媒體手段的使用，制作生動有趣的ppt課件，將文字、圖片、動畫[3]等教學信息通過屏幕呈現(xiàn)給學生，提高教學的形象性，解決枯燥的理論教學難以引起學生學習興趣的難題。而對于計算機控制技術(shù)等工程背景強的課程，在教學過程中采用工程案例教學法，通過視頻等方式對實際控制系統(tǒng)案例進行展示和分析，幫助學生理論聯(lián)系實際，提高他們的應用能力。建立網(wǎng)絡課堂，通過網(wǎng)絡教學，學生可以擴大知識面，提高分析問題、解決問題的能力，充分發(fā)揮學生主觀能動性，做到提高效率、因材施教。

3 實踐教學的改革

目前，控制類課程的實踐教學主要以課內(nèi)實驗為主，僅有過程控制技術(shù)課開設了實訓課程。并且在課內(nèi)實驗中，由于經(jīng)費和實驗條件所限，主要以驗證性實驗居多，設計性的實驗較少。下一步改革方向：第一，提高課內(nèi)實驗的水平，通過更新教學設備，使學生能夠在課內(nèi)實驗中進行控制器設計的初步訓練，而不僅是驗證已掌握的控制理論；第二，爭取經(jīng)費新建實驗室，購入高級實驗設備，如倒立擺等，可以讓學生設計出較復雜的常規(guī)控制算法、智能控制算法，算法的有效性可以在MATLAB軟件仿真的前提下在實驗平臺上得到有效檢驗；第三，對現(xiàn)場總線技術(shù)課程建立符合最新行業(yè)標準的總線實驗室，增開實訓課。鼓勵成績優(yōu)秀的學生積極參加全國以及省市級各種相關(guān)競賽，學生可以通過參加比賽既增長了見識，拓寬了視野，也提高了水平，鍛煉了才干。積極與當?shù)叵嚓P(guān)自動化企業(yè)聯(lián)系，尋找具有鮮明特色的行業(yè)背景，建立產(chǎn)學研結(jié)合的實踐教學基地，讓學生能夠更好地了解企業(yè)對人才的需求，與企業(yè)雙向?qū)印?/p>

4 考核方法的改革

現(xiàn)有理論課程的考核方法主要以期末考試為主，輔以平時課堂表現(xiàn)、考勤、作業(yè)、課內(nèi)實驗成績等。這種考核方法對學生平時學習情況的督促作用有限，導致部分學生全靠考前突擊來通過考試。在考核方法的教學改革中，我校對課程考核采用“N+1”的方式，即平時成績和期末成績在最終成績中各占50%。其中的N由任課教師自行根據(jù)課程特點確定，但要求形式不少于三種，如平時測驗、期中考試、讀書筆記、撰寫調(diào)查報告等。這樣既充分發(fā)揮了學生的主觀能動性，調(diào)動學生的學習興趣，避免考核方式過于僵化，又能夠使教師對學生平時的學習情況做到充分了解，在教學過程中不斷調(diào)整進度和有所側(cè)重，幫助學生更好地提高。與此同時，依然保持期末考試的重要地位，對期末卷面成績低于50分的學生，考核為不合格，避免學生存在投機心理，不重視期末考試。

在實踐教學中，以培養(yǎng)學生利用所學知識解決實際工程問題的綜合應用能力和創(chuàng)新能力為目標，培養(yǎng)學生動手能力和創(chuàng)新能力，允許學生在現(xiàn)有實驗設備條件下，自主設計實訓題目[4]，并視完成情況給出成績。指導優(yōu)秀學生參加各級比賽，對獲獎學生可以量化折合學分，同時相關(guān)實訓課程可以申請免修，形成良性循環(huán)，以此激發(fā)學生參加課外競賽的熱情。

5 改革探索結(jié)果

1) 在新的自動化專業(yè)人才培養(yǎng)計劃修訂中，對原來培養(yǎng)方案中部分課程進行了調(diào)整，減少了信號與線性系統(tǒng)課程，將相關(guān)內(nèi)容調(diào)整到相應課程中，增加了自動控制原理課程的學分數(shù)以及學時量，修改大綱，加入離散控制、非線性控制等內(nèi)容；合并集線控制技術(shù)和現(xiàn)場總線控制技術(shù)為一門課程，進一步優(yōu)化了控制類課程的教學內(nèi)容。

2) 建設了新的現(xiàn)場總線控制實驗室、自動控制課程設計實驗室，并撰寫了相應的實驗指導書。通過購進最新的教學儀器、符合工業(yè)標準的先進總線設備，鍛煉學生的應用實踐能力，更好地與社會需求接軌。

3) 在考核方法改革中，推廣“N+1”考核方法以來，學生從最初的不重視平時考核和平時成績，到現(xiàn)在高度重視并且認識到其重要性；考核方式的多樣化激發(fā)了學生課堂學習的積極性，拓寬了學生的知識面和眼界，提高了學生的成績。

6 結(jié)束語

本文從控制類課程的現(xiàn)狀、理論課的教學改革、實踐課的教學改革以及考核方法的改革等方面進行了闡述，期望通過這些改革，能夠顯著提高學生系統(tǒng)應用自動化技術(shù)的能力和水平，了解當前自動化相關(guān)行業(yè)前沿的最新動向，調(diào)動學生學習的積極性和創(chuàng)造性，在學生加深對理論知識理解的基礎(chǔ)上，讓學生的動手能力和綜合應用能力得到有效的鍛煉，使學生在畢業(yè)前就做好充分的準備，成為具有專業(yè)技能的應用型人才。結(jié)合教育管理的客觀規(guī)律，根據(jù)學科發(fā)展要求，在不斷的教學實踐中解決問題、彌補不足，修改和完善控制類課程的教學改革方案，同時也促進教師教學水平的提高與個人的發(fā)展。

[1] 李國勇，謝克明，杜永貴，等.自動控制理論課程的教學改革研究[J].太原理工大學學報(社會科學版)，2009(2)：78-81.

[2] 曾慶軍，鄧志良，朱志宇，等.自動化省級特色專業(yè)控制類課程群建設[J].電氣電子教學學報，2016(1)：14-18.

[3] 杜學山，曹文博，王成鐸.《材料成形原理》教改初探[J].教育教學論壇，2016(11)：111-112.

[4] 余雷，王富東，楊歆豪，等.控制類課程工程化教學模式的探討[J].電氣電子教學學報，2014(2)：7-8+26.