創新教育在自動控制原理教學中的實施路徑

賈鶴鳴+宋文龍+戴天虹

摘要：自動控制原理課程是理工科院校自動化專業一門重要的專業課。文章以創新教育理論為指導，結合本門課程的特點，從更新教育理念、調整教學內容、激發創造熱情三個方面，探討了在自動控制原理課程教學中實施創新教育的方法和手段。

關鍵詞：自動控制；創新教育；路徑

中圖分類號：G642.0文獻標識碼：A文章編號：1002-4107（2014）08-0001-02

創新教育是以培養學生創新精神和創新能力為基本價值取向的教育。改革人才培養模式，實施創新教育，全面提高大學生的綜合素質，是當前我國高等教育的一個中心任務，也是我國教育教學改革的重要熱點問題之一[1]。自動控制原理課程集理論與實踐于一身，不僅是理工科高等院校自動化專業及電氣類專業的學科專業課，也成為很多院校大類培養平臺下的重要專業基礎課之一，在提高學生創新思維和創新能力方面起著十分重要的作用。作者以自己在自動控制原理課程教學實踐中的體會，就如何培養學生的創新精神、創新意識和創新能力，如何推進教學創新，進行了一些實踐與探索，以期引起更深入的研究。

一、更新教育理念，樹立創新教育思想

在創新教育思想的引導下，高校教育工作者必須緊跟時代的步伐，迅速轉變教育觀念，把培養學生的創新意識、創新能力放在突出位置[2]。傳統教育的教學，把學生培養成一本本的“大百科全書”，訓練出的學生多是模仿性地解決問題；而創新教育重在使學生了解解決問題的思維方法和過程，激發和培養學生的創新思維，激勵學生探索、創新。創新教育培養的是對未來社會具有應變能力的創新型、開拓型人才，他們必須具有獨立思考、勇于創新的科學精神[3]。不光要求學生有高分和勤奮，更重要的要有創新精神和能力。

在課堂教學上，創新教育要對傳統教育的優點進行發展，對其弊端和不足進行改革。如果說傳統教育更多的是傳授知識和學生積累知識的過程，那么創新教育就是在傳授知識的同時，重視學生學習的主觀能動性，啟發學生的自主意識，培養學生的自學能力，激發學生的創新思維活動，變被動教育為自主教育。學習的過程中，既儲備積累了必要的基礎和專業知識，又能具有提取、加工和拓展知識、信息的能力。

對于自動控制原理課程的教學工作，也必須以這些新的教育觀念為先導，應用于教學實踐中，才能達到提高教學質量的目的，培養出順應時代發展的開拓創新型復合人才。例如關于系統性能的串聯超前或滯后校正，超前環節的核心設計思想就是單輸入單輸出系統的控制器設計問題，如果不能清晰地闡明核心思想，學生就僅會針對電路系統或動力系統設計串聯校正環節進行系統整定，而不知道整定的目的何在。如果能闡明此核心思想，即讓學生給某個控制系統設計控制器時，也會自然地想到運用或選擇超前校正的方式進行系統閉環極點的重新配置，完成對開環系統的整定控制。

二、調整教學內容，注重重點的系統性

在當前創新教育思想的導引下，很多高校都實行了大類培養。自控原理作為一門既抽象、實踐性又很強的專業基礎課程，已成為重要的大類培養平臺課之一，它非常有助于提高學生的創造性思維。但作為一門專業課，它的內容較為豐富且繁雜，并且學時也相對有限，在這有限的學時內，如何保證教學質量，達到創新教育的目的，是一件必須認真思考的事情。思考的基本原則是，無論這門課僅有時間講幾個重點，這幾個重點都必定是自控原理的命脈，也像是自控原理的骨架，它們相互聯結構成的正是自控原理的系統性和完整性[4]。如果有時間能夠讓教師把每一個重點都一一展開，那就是完整、系統、豐滿的自控原理。如果沒有時間都展開，學生學到的也是完整的最核心的自控原理，未來在他們各自的生活中碰到自控原理的任何問題，都跑不出他們曾學過的原理框架，他們可以自行將其豐富和發展起來[5]。教師必須本著保重點、拓基礎的原則，調整和優化教學內容，改革教學方法和手段，才能達到預期的教育目的。

教師必須用恰當的方法，使學生掌握必要的基礎知識和重點知識，學時縮短不能以削弱基礎知識的傳授為代價，而應該用比傳統教育更短的時間、更科學的方法，使學生更靈活、系統地掌握更多的基本知識，為創造性思維的培養和發展打下扎實的基礎。在這個問題上，創新教育絕不能舍本求末，基礎知識的學習和掌握絕不能松懈，否則，學生的創新能力就成了無源之水，創新教育也就成了空中樓閣。

在專業課教學中，各種典型控制系統的組成原理、系統特性分析仍然是講授的重點，教師要通過科學的教學設計，適當應用相似性教學和差異教學原理，將不同機構的相同點和不同點前后聯系起來，讓學生能夠舉一反三，加深對系統構建與反饋控制思想的理解和掌握。同時在講重點、講難點、講思路、講方法的基礎上，講一些學科發展前沿，在每章教學內容結束后給出文獻閱讀指南，鼓勵學生課外閱讀，與教師共同討論，在擴展知識的同時，提高和活躍學生的創造性思維。

三、正確引導，激發創造熱情

教師是創新教育的主導，而學生是自我學習的主體，無可否認的是，自由意志的存在使得教師無論如何使出渾身解數發揮主導作用，都不能代替學生自我學習的主體地位。簡而言之，教師無論如何都不能主導學生的意識，綁住他的身體卻不能綁住他的意識。要激發學生的創造熱情唯有正確引導一途。教師如何正確引導，如何激發學生的創造性潛力和熱情，是教師進行教學研究的重要內容之一。

引導和激發學生的創造熱情，第一，必須尊重學生的主體地位。教師可以創設一些自動控制原理基本知識學習和實踐的平臺，將學生置于課程學習的主體地位，使得學生的主體能動性得到充分發揮，教師只起“引”的作用而不約束。如在講電路系統建模與RLC電路分析的時候，可以在實驗室完成，讓學生自己連接基本電路結構，考察自己連接的結構是否正確，是否出現死鎖、短路或是斷路現象等，通過親身體驗輕松掌握教學重點知識的同時，創造性得以充分發揮和施展。

第二，給學生提供融會貫通的機會。融會貫通是創造新事物的必要前提。創造條件并鼓勵學生大量地在實驗室中綜合運用所學的各種知識。如在自動控制原理的教學實驗環節中，有單級運放電路、數字電路等各種各樣的電氣元件，學生可利用所學的基本知識，像搭積木一樣將它們拼湊成各種電路結構，并且實現不同的輸入與輸出功能。再如，安排學生綜合利用所學知識進行簡單的單輸入單輸出的閉環控制系統設計的創新活動，如生活中常見的溫度反饋控制系統或濕度調節反饋控制系統，使學生們能夠運用所學知識擬定系統構成方案，并選擇最佳連接方式和回路閉環結構；在控制芯片選擇時，能對所選擇的主控芯片的功能有所掌握，熟悉各個管角和觸點的作用，并對相應芯片或元器件進行評價。這樣的活動對學生綜合設計能力的培養是極為有效的。學校的電工電子實驗室應該開放給學生，滿足學生實踐動手和創新的愿望。

第三，用豐富的社會實踐開闊視野，看到書本知識在活生生的社會實踐中所起的作用，引導學生將理論和實踐聯系起來。學生創新能力的培養是一個復雜的系統工程，在正常理論知識的學習之余，可以進行一些社會實踐[6]。如參觀實際生產環境中的控制系統，去大型工廠或企業參觀控制系統全自動生產線，激勵學生對于創新性勞動的自豪感、歷史責任感和使命感；開展與系統設計和綜合分析有關的座談和交流，給自動控制原理這門相對枯燥的課程注入新的生機和活力，提升學生學習和創造美的感受，從而促進學生創新才能的發展；開展現代控制理論、智能控制等方面的講座活動，使學生明確肩負的重任，以培養學生立志創新、造福于人類的崇高精神和情操。

第四，教師可以多多鼓勵學生開展學術交流活動，培養創新思維。鼓勵學科相互交叉，讓學生認識到許多問題的解決僅依靠單一學科知識是不夠的，可以結合單片機設計、電機拖動基礎等課程，組成科技創新團隊，鼓勵更多的學生參與到控制系統設計與創新大賽中，如挑戰杯等。自動化專業的相關教師可為學生科技創新的選題和制作提供指導和幫助，有意識地將反饋控制的思想融入到學生的科技作品中，將多學科交叉，提升科技創新的檔次和水平，進一步培養和激發廣大學生的科技創新意識和創新精神， 增強和提高學生們從事科學研究的能力。

總之，創新教育是一種全新的教育理念，實施創新教育是一項復雜的社會工程。在自動控制原理教學中首先要改變教育理念，培養學生的創新意識；在教學方法上要調整教學內容，講授有系統的重點；正確引導鼓勵學生的創新熱情，提高學生的創新能力。上述三點是作者在教學實踐中的經驗體會，今后將以創新教育理論為指導，進一步提高和完善自身的教學能力。

參考文獻：

[1]創新教育與實踐研究課題組.推進創新教育 培養創新人才[J].教育研究，2007，（9）.

[2]張祥云.創新教育與精神生態環境[J].高等教育研究，2004，（3）.

[3]楊麗，溫恒福.大學創新教育的內涵、難點與推進策略[J].黑龍江高教研究，2011，（8）.

[4]吳曉蓓.“自動控制原理”課程講授的幾個要點[J].中國大學教學，2009，（9）.

[5]吳迪，賈鶴鳴.正視知識教育——素質教育的選擇[J].教學與管理，2013，(9).

[6]艾長勝等.構建創新教育體系 提高大學生創新能力[J].高等教育研究，2009，(4).

收稿日期：2014-01-05

作者簡介：賈鶴鳴（1983—），男，遼寧遼陽人，東北林業大學機電工程學院副教授，博士，主要從事高等教育與課程改革研究。