《分布式控制系統》課程案例教學法實施方法與效果探討

高瑋瑋++王明紅++杜向陽++周俊++雷菊陽++閆娟

摘要：通過對《分布式控制》課程的實際教學經驗進行總結，以案例準備、問題提出、實施討論和總結思考的方式在實際教學過程中實施案例教學法，深化學生對抽象知識的理解。同時，通過以案例為基礎的課程設計強化學生對知識的綜合運用能力。實踐表明，案例教學法的實施顯著提高了課程教學效果。

0 引言

《分布式控制系統》為上海工程技術大學現代裝備與控制工程專業重要專業課程，該課程依托該專業的相關基礎課程，實現了學生對具體控制方法和控制理論的學習。該課程在實施過程中，存在理論知識抽象、具體控制過程難于理解等問題。為此，在該課程的具體講述過程中，大量的案例教學法被插入到教學過程當中，以增強學生對抽象知識的理解。對實際教學過程進行總結，構建該課程的案例教學體系，對增強教學效果、提升學生的掌握水平意義重大。

1 課程性質分析

《分布式控制系統》課程重在加強學生對相關經典控制模型（如PID控制模型等）的理解與運用。學生在學習此課程時，難免會遇到接受困難的問題。主要原因在于學生在控制科學方面理論基礎與實踐經驗的不足。為此，在教學過程中，應當盡量避免單一地對控制理論進行枯燥的講解，應當結合現實生活中的簡單實例，啟發學生對簡單問題的思考，引導學生理論聯系實際的思考方式。

2 案例教學法的具體實施過程

案例教學法的實施并不是簡單的通過實例向學生講述抽象知識，應當在培養學生通過案例理解問題的基礎上，通過案例加強學生對相關知識的掌握與理解。其具體實施過程包括案例準備、問題設定、實施討論及總結思考四個環節。

2.1 案例準備

針對課程中的知識難點，結合學生易于理解的案例構建整個教學課程的案例庫。值得注意的是，案例的數量并非越多越好。最好使用同一案例解釋多個知識難點，如簡單換熱器案例可以同時解釋該課程中前饋控制、復合控制以及時滯補償控制等環節，這樣更有助于加強學生從整體上把握課程知識，真正做到融匯貫通。

2.2問題設定

通過案例的描述引出問題，結合案例中存在的現象解釋問題，問題的設定不應當超越學生現有的認識范圍。如在講述選擇控制模型時，以生活中最為常見的汽包燃氣壓力控制為例，易于啟發學生對問題的思考。

2.3 實施討論

在問題確立后，應當充分發揮學生的主觀能動性，在活躍課堂氣氛的同時，強化教學效果。對此，可采用分組討論或反轉課堂的方式，激發學生主動學習、主動思考的積極性。同時，在實施過程中，主講教師應當充分發揮課堂主導作用，在摒棄傳統填鴨式教學的同時，引導學生以正確的方向思考問題。

2.4 總結思考

基于學生在主講教師引導下的思考結果，將所有討論結果匯總，并與課程難點知識進行對照，使學生的學習過程回歸課程主線。

3 能力提升

在完成部分章節學習后，為提升學生對知識的總體把握及應用能力，必須要引入相關事件教學環節。在實踐教學環節中，案例教學的思想應當得以更加充分的體現。對此，該課程共有3個課程設計環節，分別為：PID控制實驗、時滯對象PID位置算法控制實驗和循環燈監控實驗，強化學生對PID控制算法、時滯補償控制以及S7300PLC仿真器與計算機相連的組態過程等問題的理解與應用。

在課程設計環節中，為充分發揮案例教學法的優勢，主講教師對每一位同學的案例場景進行調整，激發每一位學生主動思考的能力。要求學生按照主講教師設計的場景，通過一定技術手段實現案例。同時，在課程設計報告的撰寫過程中，要求學生用相關課程知識解釋案例演示中存在的現象。這樣，不僅擴大了學生的認識范圍，更能深化學生對課程核心知識的掌握。

4 結語

案例教學法具有授課形式生動多樣的特點，可以很好的提升學生對抽象知識的理解。在我校《分布式控制系統》課程講述過程中推廣案例教學法以來，學生學習積極性明顯提高，課堂氣氛也有了較為明顯的改觀。更為重要的是，通過案例教學法的實施，學生對該課程的掌握情況得到明顯提升，對知識的應用能力明顯加強。

參考文獻：

[1]王明紅， 王大中， 金全意. 現代裝備與控制工程專業方向的專業課程設計環節安排的探討[J]. 教法研究， 2013， 5（6）： 74-75.

[2]王明紅. 數控技術課程教學內容和教學環節的安排與實施[J]. 機械設計教學研究， 2012： 189-192.

作者簡介：高瑋瑋（1985-），江蘇鹽城人，講師，主要從事計算機輔助生物醫學工程研究。