《控制工程基礎》課程的教學改革與實踐探索

林海鵬，王金波，董金波，李大勇

《控制工程基礎》課程的教學改革與實踐探索

林海鵬，王金波，董金波，李大勇

針對《控制工程基礎》課程教學存在的問題，探討改變教學模式，引入現代化教學手段，深化教學內容和課程體系改革，強化實驗實踐教學環節，培養學生對控制系統的分析設計能力、工程實踐能力和創新能力。

控制工程基礎；教學改革；實踐

《控制工程基礎》是高校非電專業，如機械類及相關專業的一門重要技術基礎課和骨干課，對培養學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模式難以適應人才培養目標的要求。

一、教學過程中面臨的主要問題

（一）課程理論性強，教學方法單一

該課程理論性強、抽象、涉及知識面廣、要求學生具有扎實的專業基礎和較強的抽象思維能力，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教學模式，只注重理論教學，將現成的結論、公式和定理告訴學生，限制了學生主動地思考和探索應用的能力；同時，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代性。

（二）學時少，教學大綱不符

本課程和其它的專業課一樣，存在著教學內容多、課時少的矛盾。

（三）理論與實驗，實踐環節脫節

本課程不僅要求講授一些基本原理和方法，還應與工程實踐相結合，強調實踐性。目前，實驗室所開設的實驗大都是驗證性實驗，缺少綜合性、設計性和創新性實驗，造成學生理論與實驗、實踐環節脫節。

（四）生源整體素質下降，學生層次不同

由于近年大幅擴招,生源整體素質有所下降,而且同一專業同一學科的學生又分成不同層次。由于學生對相關專業基礎知識的掌握和理解程度層次不齊，不同層次的學生接受能力和學習的積極性等方面存在很大差異。

（五）實驗室，教學網站無法滿足教學需求

目前實驗教學體系無法滿足不同層次學生的需求，現代化的教學手段引入不夠，無法滿足教學網站的可持續發展。

（六）教學團隊結構不合理

合理的知識結構、職稱結構、年齡結構和學術水平是課程建設的前提基礎。目前本課程教學團隊中知識結構合理，而且熱愛教學工作，積極參加學科專業課程建設，但職稱結構中講師偏多，年齡偏年輕，學術水平不太高，科學研究能力不高。

二、教學改革的主要措施與實踐

（一）深化教學內容和課程體系改革，重新制定教學大綱

教學大綱是教學工作的依據，既要體現教學內容的基礎性，又要及時反映本學科領域的最新科技成果，體現學科的前沿性和時代性。根據培養方案對人才培養的要求，在CDIO理念下重新審視了傳統教學內容及講解的角度，找出素質教育、知識結構和能力培養等方面的差距和缺失。注重強調基礎訓練、抽象思維能力及綜合應用能力的培養，并根據我校的實際情況，為了適應不同層次學生、不同專業不同學時的需要，制定了控制工程基礎Ⅰ與控制工程基礎Ⅱ兩種教學大綱，使之適應不同專業培養計劃的需要。

另外，在課程內容設計時注重創新，注意學科交叉，在學生自然科學基礎已加強的形勢下，將技術基礎課的內容、講解角度與深度作相應的調整，使教學內容符合學科要求。例如：對動態結構圖和信號流圖不作并列介紹,而是從圖論的統一觀點出發進行處理，不引入信號流圖，直接對動態結構圖使用Mason公式，從而使Mason公式直接與方塊圖融成一體。同時，及時把學科最新發展成果和教改教研成果引入教學，加強教學內容和課程體系的改革，將教學內容和課程體系整體優化。

（二）引入現代化教學手段，倡導教學方法的多樣性

首先，教師要樹立以學生為中心的觀念，改變過去的“以知識傳授為主要目標”的傳統教學方式，采用多種教學方法，教會學生如何學會學習。比如，采用啟發式教學,聯系生活，啟發學生思維，引導學生思考；為提高學生的學習興趣，采用互動式教學，結合科研有效設置問題，讓學生自由發表見解；以問題研究作為手段、以運用所學知識解決實際問題為目的，采用討論式教學方法培養學生的問題意識和批判性思維習慣；運用多媒體課件進行直觀教學，提高課堂教學效率；充分利用計算機，采取理論分析、計算機輔助設計和數字仿真相結合，引入和利用Matlab工具；結合科研舉辦講座，使學生了解學科發展前沿，激發學生的求知欲；引入教師科研，讓能力強的學生參與。

其次，強調學生的主體性和參與性。學生應主動學習，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，提供學生間的合作交流空間；學生獨立完成教師布置的大作業；自行設計實驗，然后對結論進行驗證，從而提高學生的學習能力和獨立解決問題的能力。

對學生的考核不僅是對其具體學習成果的度量，也是檢驗教學改革和教師教學成果的重要手段。因此，在學生的考核方式上突破傳統單一的筆試模式，引入形式多樣、靈活科學的考核手段，建立試題庫，對不同層次、不同專業的學生可根據教學大綱的要求，確定出題目類型、分數比重、區分度與難度系數等因素隨機生成考試試卷；實行嚴格的考、教分離命題制度和統一流水閱卷的方法，根據期末卷面成績，實驗成績、平時表現及作業成績，給出綜合評定。

（三）強化實驗實踐教學環節，培養創新能力，加快實驗室建設

實踐教學對學生的動手能力和創新能力的培養，具有十分重要的作用。在我校“大工程、大實踐、大德育”三大教育理念的背景下，強化實踐教學環節顯得尤為重要。實驗實踐性教學是本課程的一個重要環節，這一環節也要體現基礎性、前沿性和時代性。

大力改革實驗教學的內容和形式，在實驗內容設計時正確處理課程內容的技術性、綜合性和探索性的關系，加大綜合性、設計性和創新性實驗的比例，有效地培養學生的創新思維和獨立分析問題、解決問題的能力，以加快實驗室建設。目前，已構成分層次的、滿足不同需求的、先進的實驗教學體系，包括：以Windows操作系統為開發平臺的基本教學實驗系統，其重點是加深學生對理論內容的理解和培養對系統進行仿真研究的初步能力；綜合性的設計實驗，以實物系統進行實驗，其重點是培養學生處理工程問題的能力；開設的研究性實驗，該實驗給本科優秀學生開設，重點是培養學生處理工程問題的綜合能力、創新意識與創新能力。

（四）充分利用網絡資源，加快教學網站的建設

由于網絡時代教育的特點，網絡教學占有的比重日趨加大。由于網絡具有開放、交互式的特點，打破了傳統、封閉式的教學模式，用動態、開放性的新思維來設計教學過程，從而拓寬了課堂教學的途徑。在網站上設有課程的介紹、教學課件、習題與解答、作業園區、網上論壇等版塊，充分運用網絡教學資源，將教學內容網絡化，實現資源共享。教師將教學課件傳到網上，學生課后根據需要下載，獲取與課堂學習有關的信息，避免出現學生上課忙于記筆記的現象，使學生課上可以專心聽課。習題與解答可以使學生得到更多的練習，拓寬了思路。作業園區可以實現對學生作業的在線測試，仿真結果的驗證。網上論壇可以進行師生的交流，及時回答學生提出的各種問題，實現網上答疑，學生也可提出意見與建議，以便網站的更新。

另外，教學網站需要長期的建設和維護，建設和維護的工作量比較大，需要花費一定的時間和經費，因此需要學校給予一定的政策支持以保證教學網站的可持續發展。

（五）加強教學團隊的建設，形成梯隊結構

一支知識結構和年齡結構合理、熱愛教學工作、學術水平高、注重教學研究和科學研究的教師隊伍，是做好課程建設前提與保證。加強教師隊伍建設，培養教學名師梯隊既是培養人才的需要，也是提高課程教學水平、促進課程建設長效機制的關鍵。團隊的教師都要積極參與本門課程的教學工作，形成集體備課、經常研討的氛圍，傳承好的教學經驗，將科研引入教學，依靠集體的智慧和力量積極開展創新。

三、結束語

多年來，通過本課程的教學改革與實踐，初步探索出了具有我院自身特色的教學模式，積累了一定的的教學經驗，達到了較滿意的教學效果。我們也深知仍然有很多地方需要改進與完善。總之，教學改革是一項系統工程,任重而道遠，只有不斷地推動教學改革，才能更好地培養學生對控制系統的分析設計能力、工程實踐能力和創新能力。

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G420

A

1673-1999（2011）08-0182-02

林海鵬（1972-），男，黑龍江哈爾濱人，碩士，黑龍江科技學院（黑龍江哈爾濱150027）機械工程學院副教授，從事機電一體化領域教學與科研。

2011-02-19