基于工程應用型人才培養的《自動控制原理》課程教學改革研究

賴強

摘要：本文在著重闡述《自動控制原理》教學現狀的基礎上，順應當今工程應用型人才培養的大趨勢，從理論教學、實驗教學、考核方式三個方面提出了《自動控制原理》課程的教學改革措施，并簡要說明了其實施效果。

關鍵詞：《自動控制原理》；工程應用型；教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）40-0104-02

一、引言

隨著現代化進程的迅猛推進，產業結構持續更新升級，工程應用型人才的需求愈加迫切。2010年教育部提出“卓越工程師教育培養計劃”，其目的就有緩解經濟發展所帶來的工程應用型人才緊缺的問題。工程應用型人才通常工作在生產的第一線，有一定的實踐積累，能夠指導并解決生產過程中的重要技術問題，同時具備設計和研制新產品、新工藝、新設備的綜合性能力。高等院校在培養人才的過程中應與企業進行有效對接，培養更多具備專業化知識結構和實踐背景的工業化發展急需的應用型人才。

自動控制技術作為21世紀最重要的工程技術之一，在生產設計、機械制造、軍事及管理等領域具有極普遍的應用。國內目前已有200多所高校開設了自動化專業，培養了大量的專業人才，但自動控制領域中能夠應對重要技術難題且富有創新性的工程應用型人才仍然緊缺[1，2]，其原因在于現行的自動化人才培養機制比較單一，往往更注重理論知識的傳授，而忽視了工程物理背景和實踐積累，因此很有必要深入地探討自動化專業課程的教學改革，以順應經濟和社會的發展需求。

《自動控制原理》作為自動化專業的核心課程，其教學過程和實踐將直接關系到學生對自動控制技術的認知及能否掌握應用更多先進的控制技術，因此如何教授好該課程使學生對自動控制真正產生興趣并學有所得具有重要意義。本文將在工程應用型人才培養的大背景下，通過綜合分析《自動控制原理》教學現狀，從理論教學、實驗教學、考核方式這三個方面探索其改革舉措。

二、課程教學現狀分析

《自動控制原理》旨在傳授自動控制系統建模（傳遞函數模型）、性能分析（動態和穩態性能）、控制設計（PID控制、PD控制等）的基本原理和方法，使學生能夠深刻地認識和理解自動控制的內在機制，培養綜合性分析和解決問題的能力。該課程涵蓋內容較廣，理論性極強，要求具有良好的數學基礎，因此教學具有一定的難度，盡管多年來國內高校在該課程的教學上有不少有效的改革和嘗試[3-5]，但仍然存在一些較為突出的問題。

1.課堂教學太過強調以教師講解為主的知識傳授，方式比較單一。目前自動化專業開設的《自動控制原理》的計劃學時設置為72學時（其中8學時為實驗），因此要在64學時之內將該課程如此多的理論性極強的知識內容有效地傳遞給學生，值得深入地思考和探究。簡單地使用以教師講解為主的教學模式，顯然無法達到理想的教學效果。一方面，不能很好地調動學生的學習興趣和主觀學習動力，影響學生對知識的掌握和理解，綜合歷年的考試成績可見其弊；另一方面，教師的講解容易流于程式化，使課堂氛圍缺乏活力，難以在授課的過程中真正鍛煉學生的創新性思維能力。

2.現行開設的實驗均為傳統的驗證性實驗，對培養學生的實踐能力略有不足。《自動控制原理》實驗所使用的設備為模擬電路工具箱，其內包含各種封裝好的模擬器件，學生在實驗的過程中只需要連接相應器件即可搭建模型，經由示波器觀察實驗效果。實驗內容包含典型環節模擬、二階系統時域響應、典型環節頻率特性及采樣控制系統分析，這些實驗內容均以驗證性為主，不具有拓展性，也無法真正鍛煉學生的實踐動手能力，對于加深理解控制系統及其典型環節收效甚微。

3.考核基本以筆試來定，不利于學生的綜合素質培養。《自動控制原理》考核筆試成績占比極大約為70%—90%（平時成績占比約為10%—30%），略顯僵化和片面，容易使教學模式和學習模式流于“應試”。對一門工程背景極強的課程而言，該考核方式顯然不夠合理。

三、課程教學改革措施

鑒于現階段《自動控制原理》教學中存在的問題，本文將以培養工程應用型人才為出發點，提出以下幾點改革舉措，以便更好地鍛煉學生的綜合素質和實踐能力。

1.引入問題驅動式“翻轉課堂”教學環節。翻轉課堂本意在于靈活調整課堂內外的時間，將部分學習的決定權交付于學生，以增強學生的參與度，調動學習的積極性，弱化教師的課堂教學比重。現階段國內高校對“翻轉課堂”已有不少嘗試，但收效甚微，究其原因在于缺乏針對性，因此本文提出問題驅動式“翻轉課堂”，由教師提供與課程內容相關的實際工程問題并做合理引導，學生進行分組討論，指定一名學生主講討論結果，其余學生輔助講解，提交書面報告，這有助于培養學生運用所學理論知識分析解決問題的能力。

2.增設有針對性的“方案主導型”實驗。鑒于驗證性實驗太過程式化，因此本文提出增設“方案主導型”實驗，即實驗步驟、方法未知，在給定實驗設備、要求及評價準則的基礎上，學生自行構建實驗方案，基于所學知識合理選擇實驗方法，設計實驗過程。教師對實驗方案進行審核、質詢，并對實驗效果進行評估，方案的合理性直接關系實驗效果。該方法對鍛煉學生的創新能力和實踐能力提供了極大助力。

3.合理運用“筆試+面試”的考核方式。運用“筆試+面試”的雙重考核機制，能夠充分檢驗學生的綜合能力。筆試和面試各占比50%，筆試題型可為基礎理論題型，亦可為結合實際背景的綜合性題型，面試內容可以多樣化，如工程問題分析、實驗設計及操作等。筆試經由統一考核，面試可有針對性的分組進行。面試過程中教師需預先設置或征集考題，并制定詳細的評分細則。可以多人同時面試，針對同一考題在規定的時間內自由發表觀點，借鑒企業“群面”經驗，對學生綜合考量。

四、結語

本文所提的《自動控制原理》教學改革意見已經在實際課堂教學中有所體現，并取得了良好的教學效果。經過調查統計反饋，學生的學習積極性有了顯著提升，課堂氛圍有了明顯改善，整體教學過程得以優化，解放了傳統課堂教學對學生思維的束縛，大部分學生反映這些教學嘗試更有助于啟發創新能力，鍛煉實踐能力及解決問題的能力，提升綜合素養，幫助學生在今后能夠更好地擇業、就業。

參考文獻：

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[3]夏靜萍，王瑛.工程專業認證背景下的自動控制原理實驗教學改革與實踐[J].實驗技術與管理，2016，33（2）：159-161.

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