薛文濤， 王玉龍， 張永韡， 朱志宇

(江蘇科技大學 電子信息學院， 江蘇 鎮(zhèn)江212003)

0 引言

隨著經(jīng)濟全球化進程的加快，知識經(jīng)濟迅猛發(fā)展，教育國際化已成為高等教育發(fā)展的一種必然趨勢[1]。作為教育國際化的重要標志，外國留學生教育越來越受到世界各國的重視。為了加強中外教育交流與合作，提高江蘇教育的國際化水平，江蘇省教育廳在2014年制定了“留學江蘇行動計劃”，確定擴大招收外國留學生，至2020年在江蘇就讀的各類外國留學生將達到5萬人。因此，借鑒國內(nèi)、外著名大學的辦學理念和管理模式，不斷豐富“留學江蘇”品牌內(nèi)涵，推動留學生教學模式的創(chuàng)新，對提升江蘇教育的國際影響力和競爭力有重要意義。

留學生的培養(yǎng)質量問題是留學生教育的核心問題，而教學工作則是留學生培養(yǎng)工作中的重中之重[2]。針對留學生的特點，一些文獻就留學生課程的教學進行了總結和反思，并在此基礎上提出了不少提高留學生課程質量的措施[3～5]。但是，目前針對留學生的核心專業(yè)課程進行教學改革的文獻還比較少。本文從應用型人才培養(yǎng)出發(fā)，通過“教”和“學”兩個角度分析留學生教學中存在的問題，根據(jù)核心專業(yè)課程教學的實際情況和留學生自身特點，整合與優(yōu)化核心專業(yè)課程的教學內(nèi)容，改革留學生的教學方法與教學手段，激發(fā)留學生的學習積極性，逐步培養(yǎng)他們運用知識的能力，進一步提高留學生的教學質量。

1 控制學科核心課程教學現(xiàn)狀

我校是以船舶行業(yè)為依托的高等學府，一直重視國際教育交流和國際化辦學，每年投入大量資金用于拓展中外合作辦學規(guī)模和提高留學生教學質量，被江蘇省確定為“留學江蘇目標學?！?，其中中澳合作辦學項目入選“江蘇高校中外合作辦學高水平示范性建設工程”。電子信息學院是工科留學生就讀比較集中的學院，所屬的控制學科因在船舶自動化領域諸多方面有深厚的積淀和鮮明的特色而備受廣大留學生的青睞。學科主要面向先進控制理論及應用、智能電氣與系統(tǒng)、現(xiàn)代集成控制技術和船舶運動控制及動力定位等研究方向。作為專業(yè)方向的理論基礎，核心專業(yè)課程定位于培養(yǎng)留學生掌握控制論的基礎理論和系統(tǒng)的專業(yè)知識，具備系統(tǒng)分析、建模、設計和仿真等方面的基本能力。在課程內(nèi)容組織上，打破傳統(tǒng)的課程知識體系邏輯架構，根據(jù)當前控制理論和技術的發(fā)展與應用實際，梳理專業(yè)核心知識點，以船舶與海洋工程自動化裝備典型工程案例為主線，串連相關專業(yè)知識點，設計了“先進控制理論及應用”、“機器人傳感與控制”和“船舶綜合控制系統(tǒng)”等控制專業(yè)課程模塊，重構了部分課程教學內(nèi)容，搭建起“行業(yè)需求引領，多元協(xié)同、行業(yè)資源共享”的解決復雜工程問題能力培養(yǎng)的模塊化課程體系。通過學習，留學生可掌握現(xiàn)代控制技術的基本研究方法、概念和原理，并能夠運用所學有關基本理論解決一些生產(chǎn)實踐中的實際問題。

為了保證全英文教學的質量，師資隊伍要求由理論教學或實驗教學一線工作且在國外留學或外訪超過一年的教師們組成。由于他們有著豐富的教學和科研經(jīng)驗，與國內(nèi)外相關領域的眾多專家學者有密切的聯(lián)系，因而能及時了解控制領域前沿發(fā)展的最新動態(tài)，進而靈活運用到教學當中。教材選用國外原版教材，例如線性系統(tǒng)理論選用Katsuhiko Ogata編著的“Linear System Theory”，最優(yōu)控制選用Desineni Subbaram Naidu 編著的“Optimal Control Systems”。課堂教學采取英文課件與板書結合，并引入Matlab和Modelica 仿真等措施改善教學效果。學校向留學生開放常規(guī)控制實驗室和船舶特色專業(yè)實驗室，為他們提供教學實驗和學科研究平臺，一方面與理論課程學習配套，加深他們對專業(yè)知識的理解；另一方面留學生在導師的指導下參與課題研究，提高工程實踐能力和創(chuàng)新能力。

2 留學生課程教學存在的問題

我校的留學生大多數(shù)來自中亞和非洲地區(qū)，由于教育環(huán)境、文化傳統(tǒng)和宗教信仰等不同，導致他們和國內(nèi)學生在知識結構、思考方式和行為規(guī)范上存在較大的差異。盡管我校根據(jù)美國佛羅里達國際大學工程類專業(yè)的培養(yǎng)方案制定了留學生的培養(yǎng)計劃，但高層次外國留學生培養(yǎng)還缺乏成熟的國際教育經(jīng)驗，在教學實踐中發(fā)現(xiàn)了不少問題。

2.1 留學生專業(yè)基礎薄弱

本專業(yè)外國留學生主要來自巴基斯坦、孟加拉國、喀麥隆和加納等發(fā)展中國家。由于教育目標和背景不同，其課程設計、教學內(nèi)容和教學層次上與中國有較大差別，留學生大學階段掌握的專業(yè)知識和技能普遍低于中國學生，主要表現(xiàn)為數(shù)學知識和計算能力較差。加之我校錄取留學生的方式為申請審核制，入學要求比國內(nèi)相對寬松，由于缺乏一套科學有效的選拔機制，使得留學生的入學門檻相對較低，錄取的留學生也良莠不齊，甚至個別留學生缺少必要的控制理論知識，這給教學帶來了一定的難度。

2.2 教學模式形成留學生學習障礙

教育背景和社會文化的差異導致了留學生的思維方式和價值觀念與中國學生不同，他們普遍表現(xiàn)欲強烈，敢于發(fā)表自己的觀點，更有質疑權威的勇氣[6]。而國內(nèi)傳統(tǒng)式教育注重理論，強調(diào)權威和服從，因此中國課堂的講授式、解說式教學往往與留學生追求個性化和討論式學習格格不入，這是其一。控制專業(yè)課程大多對數(shù)學要求較高，內(nèi)容復雜多樣且難于理解，這使得留學生很容易產(chǎn)生畏難心理、抵觸逃避等情緒，再加上他們本身自控力差，從而造成學習散漫、課堂的積極性較差，這是其二[7]。國內(nèi)課程考核方式多以卷面筆試為主，只注重標準答案，這與留學生在國外教育中強調(diào)獨立思考、鼓勵自由探索等存在一定差異，在一定程度上也影響留學生專業(yè)學習的適應性[8]。這些都成為留學生的學習障礙。

2.3 課程的實踐環(huán)節(jié)有待加強

目前，控制學科所屬學院專門針對留學生開設的課程實驗和綜合技能實訓的數(shù)量及其占比還較低，一些特色實驗室和自制實驗裝置提供的資料還不能滿足英文教學的需求。另一方面，留學生無論在學習能力還是對一些設備儀器的熟悉程度都與國內(nèi)學生有差距，而且實驗教師很難做到課堂教學和實驗教學的無縫對接，這些因素都大大影響了實踐環(huán)節(jié)的教學效果。

3 全英文教學研究與實踐

針對我?？刂茖W科留學生教學存在的問題，結合留學生的文化背景和學習水平，我們從課程體系、教學內(nèi)容、教學策略和實踐教學等幾個方面進行了有益的探索，以跨文化交流能力、分析能力和實踐能力三大核心能力培養(yǎng)為目標，將形成綜合能力的關鍵要素納入必修教學環(huán)節(jié)，同步推動教育教學改革和管理機制的創(chuàng)新，構造多方式、多渠道、多方協(xié)同的能力培養(yǎng)體系，如圖1所示。

圖1 控制學科留學生能力培養(yǎng)體系

3.1 整合核心課程，優(yōu)化課程體系內(nèi)容

控制學科留學生教育的核心課程“線性系統(tǒng)理論”和“系統(tǒng)工程”都是從系統(tǒng)的角度分析和處理問題，而“最優(yōu)控制”和“智能控制”都是采取不同的控制手段，去解決復雜系統(tǒng)的控制問題。它們之間既有各自的特點和獨立性，又有不可分割的內(nèi)在聯(lián)系。因此，核心課程群以“控制和系統(tǒng)”為主線建立課程體系，強調(diào)課程之間的知識聯(lián)系及完整性，重視理論知識的針對性和實用性，盡量減少課程之間內(nèi)容重復與實際脫節(jié)的問題，增加研究性實驗來幫助留學生鞏固所學理論知識，并培養(yǎng)學生動手能力。例如整合“線性系統(tǒng)理論”和“系統(tǒng)工程”兩門課的教學內(nèi)容，增加“線性系統(tǒng)理論”中非線性系統(tǒng)描述以及線性化策略的內(nèi)容，減少“系統(tǒng)工程”中的系統(tǒng)描述方法和基于模型的反饋控制設計的理論學時，引入船舶可調(diào)螺距螺旋槳控制系統(tǒng)設計實驗。我們通過壓縮枯燥難懂的理論部分，合理組織各課程的學時分配，使得教學內(nèi)容在廣度和深度上更有利于留學生學習。

3.2 結合學科特色，注重理論聯(lián)系實際

由于留學生的數(shù)學基礎和邏輯思維能力較差，即使課堂上補充一些數(shù)學知識，但由于課時限制和學生的理解力，教學速度和教學效果還是大打折扣，而舉實例能使較難理解的理論通俗易懂，并講明知識如何在實際中應用。因此，教學從學以致用出發(fā)，以突出理論的物理概念及工程背景、淡化數(shù)學證明為原則，強調(diào)各知識點的聯(lián)系與應用渠道，通過實際系統(tǒng)范例，提供解決問題的方法和思路[9]。例如，我們在講解“線性系統(tǒng)理論”的狀態(tài)系統(tǒng)綜合的極點配置時，從控制目標和實際需求的分析入手，逐漸深入到狀態(tài)配置的本質和常規(guī)控制系統(tǒng)的設計方法，用船舶航向控制器設計實例建立起船舶工程中的實際控制問題與線性系統(tǒng)理論的關聯(lián)。我們通過船舶系統(tǒng)將各章孤立的知識點有機串聯(lián)起來，有利于留學生系統(tǒng)地學習，并培養(yǎng)其知識應用能力和創(chuàng)新意識。

3.3 多渠道培養(yǎng)留學生的學習興趣

國外教育體系的電氣或自動化專業(yè)大多歸屬于工程類，培養(yǎng)的側重點或者研究重點與中國大相徑庭，留學生掌握的有關控制理論的知識儲備相對較少，特別對邏輯性強的知識理解困難。因此，在不降低教學目標的情況下，教學中注重拓寬知識的廣度，不刻意追求專業(yè)領域的深度，盡量降低學習難度，調(diào)動留學生學習的積極性。一方面在課堂上多講解知識的實用性和新穎性。利用國際開放教學資源，通過視頻和文獻介紹當代控制技術的前沿和熱點，如人工智能、無人駕駛和四旋翼飛行器等，把枯燥的知識轉變成有趣味元素的知識，豐富留學生的學術視野。另一方面結合教師的科研項目展現(xiàn)更多的控制技術的新應用。例如基于研究項目“面向海洋工程水下結構檢測與清污的新型ROV導航與控制研究”，結合“狀態(tài)反饋和線性二次型調(diào)節(jié)器”來講述如何設計動力系統(tǒng)和控制器實現(xiàn)水下機器人的升沉、進退、轉艏和縱搖運動。通過課程知識與科研應用相結合，加深了留學生對相關控制知識的理解，促使他們以多學科的視角來學習和思考所學課程，有利于激發(fā)學生的學習興趣，引導他們向專業(yè)方向發(fā)展。

3.4 營造“吸引—協(xié)作—激勵”的學習環(huán)境

在教學實踐中，我們發(fā)現(xiàn)留學生活潑外向、散漫無羈，喜歡課堂上小聲說話，這些因素雖然使留學生的課堂紀律較差，但他們思想活躍，在教學中參與度較高的優(yōu)點應予以鼓勵。我們通過合理安排教學材料，設計問題情境循循善誘，增加留學生參與教學的機會，不斷培養(yǎng)、激發(fā)他們的學習熱情。因此，在多種教學資源平臺下，建立學生主動學習激勵機制，促使每個學生參與教學的各個環(huán)節(jié)，營造一種基于問題、基于創(chuàng)造性知識傳播的學習環(huán)境，引導他們自主探索、相互合作，形成人人參與、創(chuàng)先爭優(yōu)的氛圍。

在“最優(yōu)控制”的課堂中，教師給出經(jīng)典的和學生容易接受的控制問題，如生產(chǎn)計劃問題、飛船月球登陸問題等，不斷增強學生的問題意識，挖掘和調(diào)動學生內(nèi)在潛能。然后根據(jù)一些實際項目如“自主式水面環(huán)境監(jiān)測艇”提出最優(yōu)控制問題，利用船舶特色實驗平臺，引導學生將實際優(yōu)化設計問題表示為抽象的數(shù)學模型，并找出問題中必須滿足的約束條件和需優(yōu)化的性能指標；學院提供課程網(wǎng)絡資源平臺，為留學生提供個性化學習空間和靈活的學習模式，幫助留學生查閱資料和相互交流；課堂研討也是課程教學的一種形式，留學生以小組為單位開展學習活動，提出優(yōu)化問題的解決方案，并與教師討論方案的合理性，通過課程學習PPT宣講與其它小組分享各自的研究成果。學生從自評、互評和教師評價中獲得靈感，不斷修正自己的方案，從而獲得專業(yè)技能的提升。

3.5 加強教學實踐環(huán)節(jié)

考慮到留學生的實驗基礎比較薄弱，很難自覺地將所學的理論知識與實驗結合起來，除了實驗資料滿足英文教學的需求，在實驗計劃制定過程中還需注重實踐方案的整體化設計，強調(diào)實用性和趣味性。例如“智能控制”課中的可調(diào)槳推進系統(tǒng)特色實驗，利用智能PID設計控制器實現(xiàn)螺距角和船速的控制。首先借助虛擬的實際系統(tǒng)進行動畫演示，以及實驗操作視頻對實驗進行講解與介紹，加深學生對實驗背景知識的理解；然后結合實際系統(tǒng)，確定調(diào)距槳裝置的數(shù)學模型，指導學生獨立地選擇控制方案，分步進行控制單元設計、參數(shù)計算等。

為了解決留學生參與實踐活動少的問題，有步驟、有計劃地讓留學生參與科研活動，鼓勵他們與國內(nèi)碩士生團隊合作，推動留學生融入課題組參與科研項目；有針對性地帶領留學生參觀船廠，了解目前造船技術的發(fā)展，并學習電氣系統(tǒng)和控制技術在船舶上的應用。通過將課堂轉移到實驗室，從實驗室轉移到工業(yè)生產(chǎn)，學生不再感到理論知識枯燥無味，克服了理論與實際脫節(jié)的現(xiàn)象，在新的場所中不斷拓寬專業(yè)知識面，增強學習能力和創(chuàng)新意識，從而提高解決實際問題的能力和效率。

3.6 建立綜合性的評價和反饋機制

留學生的基礎教育和知識水平參差不齊，而且考試也不是他們的強項，如果單單以理論考試作為評價指標，不重視學習活動的過程考核，很難檢驗出他們的學習效果。因此，評價方式從單一考試的“總結性評價”改為多元的“過程評價”。評價內(nèi)容除了理論知識的常規(guī)考核外，還加強了實踐能力和創(chuàng)新能力的考核。對于留學生的考核方式采用綜合性考評，期末考試跟據(jù)課程的理論性要求從70%降到50%或40%，如“系統(tǒng)工程”課程總成績=期末考試(40%)+實踐考核(20%)+平時成績(20%)+課程論文(20%)。重在理解和應用的課程， 更多側重于實踐和課程論文。其中，實踐考核根據(jù)實驗或實踐活動評估，包括完成度、完成質量、創(chuàng)新情況、解決問題能力、項目報告等多個方面評定；平時成績根據(jù)學生的出勤、課堂參與度和課程學習PPT宣講等各環(huán)節(jié)由指導教師和學生小組共同評定；課程論文成績根據(jù)報告的學術水平、應用價值和創(chuàng)新性等進行評定。這種考評機制重視學生在課程學習中的參與和積累過程，而且平衡了理論知識的考試和知識應用能力的考核，有助于合理地評價學生的學習狀況，引導學生發(fā)現(xiàn)自己的優(yōu)勢與不足，在今后的學習中不斷自我完善。

構建科學的教學評價反饋機制，有助于課程教學的質量監(jiān)控，及時發(fā)現(xiàn)教學過程中存在的問題[10]。課程每兩周安排一次兩個小時的答疑，任課教師平時和學生通過電子郵件聯(lián)系，及時解決學生的疑難問題。留學生通過學校在線課程開放平臺、QQ 學習群和微信等，進行有效的師生互動和線上線下互動。學院每學期都組織任課教師和留學生召開座談會，并定期邀請校外專家隨堂聽課，通過教學督導、現(xiàn)場教學指導和留學生評教等多種形式反饋教學信息，形成“評價—反饋—改進—再評價”的閉環(huán)回路，不斷地推動教師業(yè)務水平的提升和教學方法的改進，從而提高課堂的教學質量。

4 結語

留學生教育是高校走向教育國際化的一個窗口，近年來我校的留學生數(shù)量激增，由最初十幾人到現(xiàn)在近四百人，如何提升學校教育國際化的水平，實現(xiàn)由“量”到“質”的突破，由“外延發(fā)展”向“內(nèi)涵發(fā)展”的轉變是我們目前亟待解決的問題，而控制學科留學生核心專業(yè)課程的教學改革正是我們進行的有益探索。通過這次教學改革和實踐，留學生對專業(yè)課程的學習熱情高漲，課程的教學質量和教學效果都得到了提高。2016屆留學畢業(yè)生對學院的滿意度達到95%，有70%的畢業(yè)生愿意向親友和他人推薦我校；留學畢業(yè)生對教學活動的總體滿意度為93%，對任課教師各方面的滿意度均在91%以上。

教學改革的實施對學科建設也起到了促進作用，留學生教學團隊近年來建設了“現(xiàn)代控制理論”、“最優(yōu)控制”和“線性系統(tǒng)理論”等本科和研究生精品課程，完成10多項江蘇省和江蘇科技大學教學改革與教學研究項目，其中“線性系統(tǒng)理論”課程成功入選 2015年江蘇省外國留學生英文授課精品課程，“最優(yōu)控制”獲得2016年江蘇省外國留學生英文授課培育課程，“現(xiàn)代控制理論”獲得2017年度江蘇省高校在線開放課程。實踐證明教學改革提高了留學生課程的教學品質，促進了學科的發(fā)展和留學生的培養(yǎng)質量，推動了學校國際化教學、研究和服務能力的提升。