陳芙蓉　孫鐵軍　金哲永

【摘 要】本文以全面提升學(xué)生的創(chuàng)新能力為主要目的，通過對《計算機仿真》課程教學(xué)現(xiàn)狀的闡述，從理論、實踐教學(xué)以及考核形式等多維的角度論證了《計算機仿真》課程教學(xué)改革的必要性以及相關(guān)的改革措施，為科技創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)提供了明確的教學(xué)實踐探索方向。

【關(guān)鍵詞】計算機仿真;創(chuàng)新能力;Matlab

中圖分類號： O348.3 文獻標(biāo)識碼： A 文章編號： 2095-2457（2019）33-0032-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.33.014

0 引言

面對市場需求的變化，面向日趨復(fù)雜的工業(yè)環(huán)境，培養(yǎng)可塑性好、創(chuàng)新思維能力突出、可從容應(yīng)對社會快速發(fā)展的高品質(zhì)工程技術(shù)人員，是我國增強綜合國力、提升核心競爭力、構(gòu)建“技術(shù)創(chuàng)新”型社會的必經(jīng)之路[1]?！白吭焦こ處熃逃囵B(yǎng)計劃”是教育部根據(jù)國家教育規(guī)劃政策和人才培養(yǎng)規(guī)劃政策而配套出臺的重大教育改革項目，企業(yè)和高校、科研機構(gòu)聯(lián)手培育工程技術(shù)人員的新機制，可以塑造出具有工業(yè)背景且專業(yè)化知識深厚的創(chuàng)新型專用人才[2]。

西方發(fā)達國家的本科和研究生教育已經(jīng)將《計算機仿真—基于Matlab的控制系統(tǒng)》（以下簡稱《計算機仿真》）列為正式的教學(xué)計劃序列，它是面向工程技術(shù)人員和研究人員的一種廉價的、最具效率的工程應(yīng)用軟件，無論數(shù)據(jù)挖掘、算法設(shè)計亦或模型仿真，其均呈現(xiàn)出較為柔性的、可擴展的開發(fā)環(huán)境，它將高級語言、數(shù)據(jù)流、工程環(huán)境巧妙地整合在工作界面，可實現(xiàn)數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)值并行計算、復(fù)雜算法調(diào)試、數(shù)據(jù)圖像化、模型仿真等諸多功能，廣泛地應(yīng)用于控制系統(tǒng)模型的設(shè)計和仿真、信號的測試、測量及處理、通訊、圖像和圖形處理，甚至是金融工程和財務(wù)管理。國內(nèi)絕大多數(shù)本科院校的電氣類專業(yè)，主要包括電氣工程及其自動化專業(yè)、自動化專業(yè)等，均將《計算機仿真》列入正式的教學(xué)計劃[3]。

《計算機仿真》課程對于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力及工程應(yīng)用能力顯得愈發(fā)重要。因此如何提高學(xué)生對本課程的興趣和引導(dǎo)學(xué)生加強對本課程重要性的認識是當(dāng)務(wù)之急[4]。本文從提高創(chuàng)新思維能力的角度，對《計算機仿真》課程的教學(xué)實際情況進行了綜合性分析，并進一步從課堂教學(xué)、上機實踐、考核方式的架構(gòu)等幾個方面提出了具有的改革措施。

1 課堂理論教學(xué)實際狀況分析

《計算機仿真》課程課堂教學(xué)的主要內(nèi)容主要包括：Matlab程序設(shè)計指令系統(tǒng)、控制系統(tǒng)的建模及其相互轉(zhuǎn)換、Simulink-集成的動態(tài)仿真環(huán)境、連續(xù)控制系統(tǒng)的數(shù)字仿真，目的是使學(xué)生能掌握Matlab的語言結(jié)構(gòu)、相關(guān)控制語句的使用方法、繪圖功能，進一步加深對控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的理解及對其進行仿真的重要性，強化對學(xué)生邏輯思維能力的訓(xùn)練。該課程涵蓋的知識點跨度大，對動手能力和邏輯思維能力的要求較高，在理論教學(xué)的講解中存在諸多難點，盡管一些高校已經(jīng)進行了教學(xué)改革的嘗試和努力，也取得了卓有成效的效果，但目前仍然存在一些較為突出的弊端。

（1）課堂理論教學(xué)的主要授課方式為教師講解，大多數(shù)本科院校在教學(xué)計劃中將其設(shè)置為選修課，學(xué)時分配為40小時，其中包括8小時實驗課時，較少的實驗課時限制了教學(xué)內(nèi)容的深度和廣度，使學(xué)生在對該課程相關(guān)知識的把控上效果不甚理想。一方面由于單一的授課形式缺乏立體感、直觀性，學(xué)生上課時缺乏主動性，容易對該課程產(chǎn)生厭倦情緒，因此難以掌握該課程的內(nèi)涵。另一方面，從培養(yǎng)學(xué)生的獨立思考能力、創(chuàng)新思維能力的角度考慮，這種教學(xué)方式明顯是應(yīng)對措施不足。

（2）目前該課程的實驗教學(xué)主要是以驗證性實驗為主要內(nèi)容，重點放在了對Matlab的軟件基本操作上，忽略了在實踐中對學(xué)生創(chuàng)新邏輯思維能力的訓(xùn)練。實驗內(nèi)容多以線性控制系統(tǒng)典型環(huán)節(jié)的動態(tài)響應(yīng)以及穩(wěn)定性分析、根軌跡分析、頻域分析等內(nèi)容為主，這些基本的、驗證性實驗不足以開拓學(xué)生的專業(yè)視野，達不到提高實際工程應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力的目的。

（3）由于該課程的教學(xué)定位為考查課，考核方式為平時成績10%+實驗成績40%+考試成績50%，學(xué)生們通常會產(chǎn)生一種輕視的心理，認為在其所處的專業(yè)領(lǐng)域該課程的地位不重要，在時間上付出較少，在學(xué)習(xí)側(cè)重點上傾向性不足，成績合格足矣。因此，考核方式架構(gòu)的不合理性使其沒有起到鼓勵、督促學(xué)生學(xué)好本課程的作用。

2 課程教學(xué)應(yīng)采取的改革舉措

基于走中國特色新型工業(yè)化道路、建設(shè)創(chuàng)新型國家、建設(shè)人才強國的國家重大戰(zhàn)略部署的大背景下[5]，在教育部“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”的大環(huán)境下，以全面提高學(xué)生的創(chuàng)新思維能力和實踐動手能力為宗旨，針對目前《計算機仿真技術(shù)》課程的理論授課方式、實驗教學(xué)的內(nèi)容、考核方式的構(gòu)架所存在的弊端，有針對性地提出了幾點改革舉措。

（1）引入“平面、立體穿插式”課堂理論教學(xué)方法。所謂“平面”，是以教師的講解為主線，重點在于講解Matlab軟件的基本出發(fā)點、相關(guān)的理念和所采取的方法，通過文字敘述和圖形演示的方式，深入淺出的講解控制系統(tǒng)的構(gòu)成原理和演示相關(guān)工具箱的使用方法。所謂“立體”，在于學(xué)生在課堂上的整體表現(xiàn)，將理論知識和實際的模型結(jié)合在一起，以實際工程背景下的控制系統(tǒng)模型為實例，將全班分為若干個小組進行實際案例的效果分析，并進行評比活動。通過此類教學(xué)模式，可激發(fā)學(xué)生的求知欲望，調(diào)動其學(xué)習(xí)的主動性，強化其邏輯思維能力的培養(yǎng)。

（2）注重本課程涵蓋的知識點跨度大的特點，將實驗內(nèi)容根據(jù)“柔性切入”的特點進行設(shè)計，恰如其分引入工程實際環(huán)境，引導(dǎo)學(xué)生深入思考相關(guān)課題，帶著自己的思路和問題在實驗室進行相關(guān)的模型搭建和功能仿真測試，更深刻的理解本專業(yè)的本質(zhì)問題，提高對專業(yè)知識的把控力度。另外，應(yīng)支持和鼓勵學(xué)生參加相應(yīng)級別（國家級、省級）的科技競賽活動，激發(fā)、引導(dǎo)團隊合作、協(xié)調(diào)能力和競爭意識。

（3）考核方式的構(gòu)架應(yīng)進行合理的、相應(yīng)的調(diào)整，擬采取“平時成績+課程設(shè)計+理論考試”的形式，其中平時成績占20%，課程設(shè)計占40%，期末考試占40%。課程設(shè)計的物理環(huán)境為Matlab數(shù)字仿真平臺+實驗掛件相結(jié)合，題目由教師指定或?qū)W生自由選題（創(chuàng)新設(shè)計型實驗），學(xué)生根據(jù)工作量可二至三人或獨立完成相關(guān)課題。

3 結(jié)束語

本文依據(jù)教育部提升學(xué)生的工程實踐能力、創(chuàng)新能力和國際競爭力的人才培養(yǎng)模式[6]，針對本科院?！队嬎銠C仿真》課程教學(xué)目前存在的弊端和不足之處，提出了如下改革舉措：引入“平面、立體穿插式”課堂理論教學(xué)方法;將實驗內(nèi)容根據(jù)“柔性切入”的特點進行設(shè)計，恰如其分引入工程實際環(huán)境以及對考核方式的構(gòu)架進行了合理的、相應(yīng)的調(diào)整。以上措施在具體的實踐中取得了一定的效果，提高了學(xué)生對該課程重要性的認識和學(xué)習(xí)的主動性，強化了學(xué)生創(chuàng)新思維能力了訓(xùn)練，提升了學(xué)生的團隊合作、協(xié)同能力，有利于改善學(xué)生畢業(yè)后的專業(yè)適應(yīng)能力和提高社會競爭力。

【參考文獻】

[1]張建化，王樹臣，陳躍.MATLAB軟件在《控制工程基礎(chǔ)》 課程教學(xué)中的應(yīng)用研究[J].軟件導(dǎo)刊，2015，14（12）：202-205.

[2]林卿.《控制工程基礎(chǔ)》課程教學(xué)方法的改革[J].機電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新，2015（4）：144-146.

[3]李輝，姜一波，鄢煜力，等.應(yīng)用型本科“控制工程基礎(chǔ)”教學(xué)改革與實踐[J].常州工學(xué)院學(xué)報，2018（2018年02）：93-96.

[4]尚銳，王宏祥，戴曉春.基于MATLAB的機械控制工程基礎(chǔ)實驗研究[J].實驗室科學(xué)，2018（2018年02）：84-87.

[5]彭國晉.“MATLAB程序設(shè)計與應(yīng)用”教學(xué)改革與實踐[J].科教導(dǎo)刊（電子版），2017（25）：82-82.

[6]龔智強，楊胡坤，胡健，等.基于“卓越工程師”培養(yǎng)計劃的 “機器人技術(shù)”課程教學(xué)模式探討[J].巢湖學(xué)院學(xué)報，2018， 20（6）：144-147.