學生學習評價改革在《現代控制理論》課程的探討

陳向勇 趙 峰 郭 明

（臨沂大學自動化與電氣工程學院 山東·臨沂 276005）

《現代控制理論》課程是自動化類專業的一門專業基礎課程，是從事控制類相關科學研究的基礎理論。通過本課程的學習，培養學生分析建模、認知理論、設計實施的能力，同時結合計算機技術等解決控制系統的分析和綜合問題的能力，為控制系統開發與設計奠定理論基礎。隨著社會的飛速發展，高校人才培養模式不斷變化，高等教育改革在如火如荼地進行，在創新創業能力培養、工程教育認證和應用型人才培養的背景下，基于《現代控制理論》課程的自動化專業的人才培養目標從傳統培養“專才”轉變為培養發展型、應用型的具有較強實踐動手能力的“通才”。這對本門課程提出了更高的要求，需要在不斷完善教學內容、教學方法和教學理念的前提下，對本門課程的學生學習評價進行改革，建立系統、完善、多層次、多角度的《現代控制理論》教學體系。

1 目前對學生學習評價存在的問題

傳統的《現代控制理論》課程考試方式以閉卷考試為主，平時考勤為輔，這種考試方式有其優點，考試組織方便，對學生學習評價標準統一，當然也存在不足。學生一般在考前根據教師講解的重點用功學習，死記硬背，不能真正學到知識，而且筆試反映的是學生對理論知識的掌握程度，不能反映學生的應用能力和創造能力。

2 學生學習評價改革思路

（1）基于課堂基礎知識教學的學生學習評價方法。由于《現代控制理論》課程是高等工科院校自動化專業的一門重要的專業基礎課程。它以《高等數學》《線性代數》《復變函數》《自動控制原理》為基礎，理論性強，內容豐富，概念抽象，數學推理與矩陣運算多，這就要求學生必須具有扎實的前沿課程的基礎知識。因此，學生學習評價主要以平時的筆記、不定期抽查、基礎測驗、作業和期末閉卷考試為評價標準，同時基于以學生為主體的教學模式，在教師教授的基礎上，發揮學生的主動性，針對與前沿課程聯系密切的章節，以學生主動講授和團隊合作講授的綜合表現為評價標準，從而促進學生的主動學習的積極性。

（2）基于Matlab輔助設計的學生學習評價方法。由于《現代控制理論》的主要數學工具是線性代數和常微分方程，作為一種高性能計算軟件，Matlab以矩陣為基本運算單元，同時又可以調用預先定義的函數求解不同類型的控制問題，具有較好的交互分析能力，也可實現對《現代控制理論》的直觀式教學，增強學生的計算機仿真和計算能力，在講授基于Matlab的控制系統輔助設計的基礎上，讓學生能夠對若干系統的傳遞函數、狀態響應曲線、控制器的狀態曲線、零極點增益模型等進行獨立的繪制，掌握控制系統穩定性方法和時域響應的求解方法，增加認知和應用能力。基于此，以獨立或團隊完成基于Matlab的控制系統輔助設計的標準進行考核評價成為評價學生學習過程能力的主要依據。

（3）基于實踐教學環節和創新性設計的學生學習評價方法。近幾年，隨著各種大學生科技競賽（如“恩智浦杯”智能汽車競賽，電子設計大賽，機器人大賽）受到應用型大學的重視與參與，而基于《現代控制理論》的系統設計成為自動化專業學科競賽的核心關鍵環節。這就要求自動化專業學生在掌握《現代控制理論》基礎知識的基礎上，具備較強的分析實際問題和解決實際問題的能力。因此，針對課程過程學習的能力以及在實踐中動手操作的能力的培養，以學生參與競賽、獲得獎勵為評價標準成為評價學生的綜合素質的重要手段之一。

（4）基于科學研究的研討和項目式的學生學習評價辦法。《現代控制理論》主要講述狀態空間建模、系統穩定性分析和線性系統控制器設計與最優控制等內容，這也是當前控制科學與工程領域研究的基礎內容。以大學生科研項目和創新訓項目為基礎，以解決實際自動控制問題等為目標，培養學生嚴謹的科學研究的作風，是實踐教學的重要環節，以實現對學生創造性思維的培養。基于此，學生主持大學生科研項目、發表學術論文、完成調查研究報告、實現創新性設計以及獲得專利等成為學生實踐能力評價的重要手段之一。

3 學生學習評價方案

（1）評價目標。從宏觀角度把握課程的體系結構，建立起《現代控制理論》的基本框架；掌握線性系統的設計方法和穩定性分析方法，并能進行一定功能的完整程序編寫；實踐教學采用傳統內容與現代內容相結合、軟硬件結合、虛擬和實際結合、教師命題與學生自擬題目相結合，培養學生的工程實踐能力和創造性思維能力；根據系統的不可變部分及給出的綜合性性能指標，設計出滿足控制系統要求的解決方案，培養學生的系統設計能力；了解控制科學與工程的前沿發展動態，熟悉控制領域的研究框架，鍛煉學生的綜合應用知識能力以及編程能力，為學習后續學習后繼課程及從事本專業的工程技術工作和科學研究打下堅實基礎；能夠以控制系統為核心的控制方案設計的目的，為畢業后從事基于自動控制系統的開發與維護奠定堅實的基礎。

（2）評價主體。學生學習評價主體實現學生自評和互評、教師評價以及課程教學團隊的評價的多元化方式。學生自評和互評成績占總評價成績10%，其評價點主要包括作業、考勤、基礎測驗、課堂表現、筆記和團隊合作以及創新等方面。評價等級分為優秀、良好、及格和不及格四個等級。學生可根據整體表現的完成情況，是否認真；團隊的合作意識是否積極以及是否有創新等方面進行自評和互評。教師對學生的評價占總評價成績的20%，其考核點主要包括所有作業的考核、基礎測驗、計算機輔助設計的實現、創新成果等進行評價。評價等級分為優秀、良好、及格和不及格四個等級。課程教學團隊主要是根據成果水平和獲得競賽獎勵以及是否有創新等方面進行賦分。

（3）評價項目。根據《現代控制理論》課程的特點和畢業設計要求，對于學生的學習進行多樣化評價，其評價項目包括：課堂基礎知識評價項目：作業、筆記、主動講課次數、基礎測驗、期中考試、課后設計作業、期末考試等。Matlab輔助設計評價項目：上機操作測試、仿真設計作業、控制系統設計制作、設計報告等。實踐教學的學習評價項目：主持大學生創新研究項目、學科競賽獲獎、發表論文、獲批專利、獲得大學生科研成果獎、設計報告等。

4 預期效果

以培養應用型人才的實踐能力為目的，提出的適用于《現代控制理論》課程教學對學生學習成果的評價體系，可以把學生從死記硬背中完全解放出來，從單一的評價方式變成過程性和多元化評價方式，全面系統的考核學生在《現代控制理論》課程方面的學習情況。

（1）專業知識方面。通過課程參與度、研討式學習方法以及混合式教學方法的實施，可以讓學生對《現代控制理論》的基本原理和發展規律及其與理論與實際的關系有了更全面的認識；更深入地理解現代控制理論的研究內容、任務、特點和方法掌握地更扎實、更熟練；知識結構和知識體系進一步完善，批判性思維得到培養。

（2）能力培養方面。通過注重學習過程和實踐創新能力提升的特色考試環節，能夠使學生將所學的控制理論基礎理論知識靈活地運用到控制系統設計中，能夠準確描述實際控制系統的研究對象、研究工具、研究方法和性能實現等，做到了學以致用。同時使得從自動化專業角度發現問題、分析問題和解決問題能力得以提高，運用控制理論與應用技術綜合進行應用能力和技能得到鍛煉。有助于學生理解本課程的理論知識，從而提高學生的學習效率和學習積極性。

（3）綜合素質方面。將提高學生對自動控制技術與控制科學前沿等方面認識。由于提高了學生在實踐創新方面的學生學習評價比重，更能調動學生的積極性。營造一個充滿陽光和快樂的學習氛圍，調動學生的學習內驅力。

5 結束語

在現代控制理論教學過程中，教師適時地展開激勵性評價、過程性評價、多元性評價可以很好地調動學生的學習積極性，促進課堂生成性資源的產生，促進學生的個性發展，從而達到提高教學效率、學生創新能力提高的目的。