應用型本科人才培養下“現代控制理論”課程改革探索

嚴海領

摘 要： “現代控制理論”是自動化專業的一門較重要的專業基礎課程，為響應國家提出的應用型本科人才培養的目標，作者在分析礦大銀川學院現代控制理論課程目前教學情況的基礎上，指出了其教學過程中存在的主要問題，并針對這些問題從課程的教學內容、教學方法、考核辦法等方面提出了相應的解決方法。本文中提出的換位教學、利用計算機解決問題、考核誘學等教學方法對其他工科課程的教學也有一定的借鑒意義。

關鍵詞： 現代控制理論 換位教學 計算機教學 考核誘學

1.課程背景

近年來，隨著經濟的快速發展，社會對應用型創新人才的需求急劇增加。高校傳統的學術型的培養模式已很難滿足社會發展的需要，為此《國家中長期教育改革和發展規劃綱要》（2010-2020）指出：“堅持能力為重。優化知識結構，豐富社會實踐，強化能力培養。著力提高學生的學習能力、實踐能力、創新能力，教育學生學會知識技能，學會動手動腦。”[1]在此大環境下，獨立的地方院校向應用型大學轉變勢在必行，相對應的學術型的課程教學也面臨新的挑戰。

“現代控制理論”課程是自動化專業的一門專業基礎理論課。現代控制理論是經典控制理論的發展理論，學生在學習了經典控制理論單輸入單輸出（SISO）系統的分析設計方法之后，進一步學習現代控制理論，通過學習掌握狀態空間分析控制系統動態特性的方法、多輸入多輸出（MIMO）系統的分析設計方法，為實現復雜系統的控制奠定理論基礎。

2.教學過程中的主要矛盾

“現代控制理論”課程為純理論課程，內容抽象，涉及的數學基礎也較多，學生不易掌握，大部分學生在堅持學習一段時間后，容易出現對課程內容不理解，學習積極性下降，聽課不認真等現象。大部分教師采用的是傳統的講授教學方式，課堂氣氛沉悶無趣，加之課程本身為考查課，考試形式及內容也是循規蹈矩，教師和學生的重視程度都不足，各種原因導致該課程的教學效果總體不是很好，離應用型人才培養的教學目標很遙遠。

3.課程改革措施

應用型人才是指能夠將專業知識和技能應用于所從事的專業，具有較強適應能力、實踐能力和創新創業精神等基本特征的一種專門的人才類型[2]。應用型人才培養以學生的應用能力的培養為核心。為實現這一目標，要求各門課程教師結合自己課程的特點，學生的學習基礎、能力及興趣，采取一系列積極有效的措施進行課程改革。下面，針對“現代控制理論”課程，結合中國礦業大學銀川學院的學生及本課程的具體情況，從課程內容、教學方法及考核評價體系等方面提出具體的課程改革措施。

3.1合理的安排課程內容

現代控制理論課程學時安排一般較少，因此在課程內容上不能夠面面俱到，結合應用型目標，課程主要以培養學生利用理論知識解決實際問題的能力、建立數學模型解決工程實際問題的思維方法及借助計算機解決工程計算問題的能力為主，同時盡可能兼顧知識的系統性。因此，在內容設置上，可先采用較少學時快速講解完相關知識章節后，利用合適學時，結合幾個章節內容，采取案例教學的方式，以類似“應用題”的方式提出具體工程實際問題，然后建立系統的數學模型，接著利用計算機解決數學計算問題，最后結合控制理論知識，將結論反饋回工程實際問題。將分析解決問題的思維方式和方法貫穿于授課的整體過程之中，將各種控制理論、軟件工具及工程實際問題融為一體。如此，學生不會再感到理論課程學而無用。在認識到課程的重要性后，引導學生利用業余時間學習理論及軟件等相關知識。

3.2選擇適合的教學方法

適合的教學方法，對于提高學生的學習興趣，調動其學習主觀能動性有顯著作用。

3.2.1換位教學的方法

換位教學，即在教學過程中把教師和學生角色互換，由學生搜集、整理相關資料并在課堂上講解，而以教師的指導、點評、糾正和補充為輔[3]。這也可以說是目前較為流行的“顛倒課堂”的方法。教師可以選擇合適的章節的知識點或工程問題，提前布置給學生，并對學生進行分組，后由各小組學生對所布置課題進行講解，通過各組的講解交流，加深學生對該課題的理解，同時提高學生的學習興趣和語言表達能力。教師在和學生的交流學習過程中進一步了解學生，汲取更寬泛的知識，達到自我提升的目的。

3.2.2案例法

案例法主要是為了解決“學生對知識不知道如何使用”的問題，提高學生對知識的應用能力而設計的。其主要實現過程可參考前文所述。案例法將工程實際問題和理論知識相結合，學生在聽課過程中能深刻認識到高等數學的作用、線性代數的作用、控制理論知識的作用、計算機在工程實際中的應用及matlab等開發軟件的作用，學生不會再認為知識是死的，而是對將來就業有幫助的，自然也就提高學習積極性。

3.2.3計算機教學法

目前計算機教學在現代控制理論的教學中使用并不普遍，計算機教學不是平時所說的多媒體教學，根據中國礦業大學銀川學院現代控制理論課程學時，我們也不建議開設實驗課，而是在上課過程中在課堂的內容上加入利用matlab軟件進行矩陣計算等相關內容的介紹，即給學生灌輸利用計算機及相關軟件解決工程實際問題的方法。教師可在講解完傳統的矩陣計算的方法即手動計算的方法后，利用matlab軟件再計算一遍，在此過程中，學生會發現利用現代的計算機及軟件解決計算問題過程非常簡單且效率很高，逐步培養計算機及軟件應用能力。

3.3科學設置考核評價體系

考試，是目前最普遍的對學生學習情況的考核方式。目前，現代控制理論考試形式基本可以分為開卷考試、閉卷考試、半開半閉考試等若干種考核方式，學生最后的成績也基本上是按平時成績（20%～30%）+考試成績（80%～70%）確定，平時成績大部分是按照出勤和作業上交情況給出的，而在上課表現情況和作業完成質量上，并沒有明顯區分，考試內容基本上循規蹈矩，按照知識點，設計性及應用性的試題比重明顯不足。可見目前的考核評價體系并不能夠達到測試應用型人才培養效果的目的，也沒有從應用型的角度引導學生，因此，我們需要設計更合理的考核評價標準，同時，讓考試達到以考誘學的目的。

鑒于上述所做改革措施，現代控制理論的最終成績可按下述方法確定：平時成績15%+課堂表現15%+考試成績70%。其中平時成績包含出勤情況和作業情況，作業成績要按作業完成質量打分，如作業使用matlab軟件完成，則可給出加分；課堂表現主要是針對換位教學的方法給出的評價，對課下準備充分，課堂表現情況活躍及優秀的學生給予相應高分；考試成績依然按之前評價給出，但是在考試內容上會做較大調整，減少知識點的考查，增加分析型題目、設計型題目及應用類題目的比重。如此，可以達到以考誘學、以成績評價應用型人才培養質量的目的。

4.結語

本文在分析了應用型人才培養模式下，中國礦業大學銀川學院現代控制理論課程目前教學情況的基礎上，提出了其教學過程中存在的主要問題，并針對這些問題從課程教學內容、教學方法及考核辦法等方面提出了相應的解決方法。文中提出的換位教學、利用計算機解決問題、考核誘學等教學方法對其他工科課程的教學也有一定的借鑒意義。

參考文獻：

[1]夏平，周學君.基于目標導向的工程應用型人才培養實踐體系構建與探索[J].實驗室研究與探索，2014.

[2]普林林.應用型本科教育解構及其人才培養模式的建構[J].教育與職業，2009.

[3]閆改珍，等.應用型人才培養模式中《電子系統設計》課程建設的探索[J].德州學院學報，2014.