控制工程基礎(chǔ)課程教學(xué)改革實(shí)踐論文
（一）
一、目前課程教學(xué)中存在的問題
1.1具體來講，有以下幾個方面的問題
（1）內(nèi)容多，學(xué)時少
本課程是一門較為開放的學(xué)科，涉及的數(shù)學(xué)知識、電子技術(shù)等其他學(xué)科的內(nèi)容越來越多，尤其是隨著計算機(jī)的發(fā)展，新內(nèi)容不斷涌入，控制論的知識越來越豐富，然而在教學(xué)過程中，學(xué)時卻被一再壓縮，目前已減少至38～40學(xué)時（其中還有4個學(xué)時的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容），教學(xué)內(nèi)容多、課時少的矛盾越來越突出。
（2）實(shí)驗(yàn)單一，理論與實(shí)踐脫節(jié)
實(shí)驗(yàn)是理論教學(xué)的不可或缺的有益補(bǔ)充，同時也是提升學(xué)生主動學(xué)習(xí)的積極性和原動力的主要方面，然而，目前由于近幾年招生規(guī)模的擴(kuò)大，實(shí)驗(yàn)室設(shè)備明顯不足，通常采用三、四個學(xué)生一組的方式，就造成學(xué)生沒有動手的機(jī)會，更給缺乏學(xué)習(xí)主動性的部分學(xué)生提供不做實(shí)驗(yàn)的借口，而且實(shí)驗(yàn)室所開設(shè)的實(shí)驗(yàn)大都是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，缺少綜合性、設(shè)計性和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，造成學(xué)生理論與實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐環(huán)節(jié)脫節(jié)，根本無法滿足不同學(xué)習(xí)層次的學(xué)生的需要。
（3）教學(xué)方式單一
在傳統(tǒng)的教學(xué)模式中，教師和教科書是信息傳遞的主要媒介，還有黑板、粉筆、掛圖、模型、儀器等，雖然有教師采用多媒體教學(xué)，但仍停留在以PowerPoint演示文稿為載體，照搬教材文字和內(nèi)容進(jìn)行教學(xué)的方式，起不到應(yīng)有的教學(xué)效果，這已大大不適應(yīng)信息社會對《控制工程基礎(chǔ)》教學(xué)的要求。
（4）考核方式單一
在中國傳統(tǒng)教育中，考試作為評價學(xué)生學(xué)習(xí)過程和教師教學(xué)活動的唯一標(biāo)準(zhǔn)和方式，抹殺了個別學(xué)生的個性發(fā)展，這種考核方式不對學(xué)生的創(chuàng)新能力進(jìn)行評價，必然導(dǎo)致部分學(xué)生在學(xué)習(xí)該課程時，過分追求考試結(jié)果而忽視學(xué)習(xí)過程，忘記了學(xué)習(xí)的本質(zhì)，喪失了學(xué)習(xí)的動力，同時教師也缺乏進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容和方法創(chuàng)新的動力。
二、課程教學(xué)改革的若干方法與實(shí)踐
為適應(yīng)高等教育改革進(jìn)一步發(fā)展的趨勢，滿足培養(yǎng)應(yīng)用型機(jī)械工程技術(shù)人才的需要，我們課題組全體教師對《控制工程基礎(chǔ)》課程進(jìn)行了一些有益的改革和實(shí)踐，具體如下。
（1）優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容
根據(jù)控制理論的學(xué)科的發(fā)展趨勢，結(jié)合我校對機(jī)械類工科學(xué)生的人才培養(yǎng)的整體要求，教研室全體教師集體討論，在既注重強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)訓(xùn)練、抽象思維能力及綜合應(yīng)用能力的培養(yǎng)又符合時代特色和學(xué)科自身發(fā)展規(guī)律的基礎(chǔ)之上，制定新的教學(xué)大綱，優(yōu)選合適的教材，優(yōu)化整合教學(xué)內(nèi)容：增加了實(shí)際工程中經(jīng)常用到的根軌跡法和現(xiàn)代控制論的初步內(nèi)容，強(qiáng)化MATLAB軟件在控制領(lǐng)域的應(yīng)用內(nèi)容，刪去一些不夠典型且已陳舊的例題和習(xí)題，取而代之的是與工程應(yīng)用結(jié)合緊密、具有代表性的習(xí)題和例題，精簡了一些要求過高的內(nèi)容，比如高階系統(tǒng)的時間響應(yīng)分析、信號流圖和Mason公式以及赫爾維茨判據(jù)內(nèi)容，既減輕學(xué)生的負(fù)擔(dān)，又能保證對控制論整體知識的理解和掌握。
（2）加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)
注重理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的結(jié)合，針對以往實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中的不足，在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計時，正確處理課程內(nèi)容的技術(shù)性、綜合性和探索性的關(guān)系，以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，加大綜合性、設(shè)計性和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)的比例，在已有2個實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上增加了系統(tǒng)的頻率特性測試及校正、PID調(diào)節(jié)器設(shè)計等實(shí)驗(yàn)，這些內(nèi)容突破傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ剑扔袑?shí)物的實(shí)驗(yàn)，也有計算機(jī)軟件模擬仿真的實(shí)驗(yàn)，例如我們在針對一階系統(tǒng)、二階系統(tǒng)的典型輸入信號的時域響應(yīng)的實(shí)驗(yàn)時，我們只給出實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)原理，讓學(xué)生自己設(shè)計實(shí)驗(yàn)方案，一種是在實(shí)驗(yàn)室搭建真正的電路，另一種是采用計算機(jī)仿真軟件如MATLAB或MULTISIM實(shí)現(xiàn)，或者讓二者結(jié)合，互相驗(yàn)證，從而使學(xué)生發(fā)揮自己的主觀能動性和創(chuàng)造力，結(jié)合自己的興趣點(diǎn)，完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，達(dá)到實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目的。
（3）教學(xué)手段多樣化
將多媒體教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)科學(xué)合理地有機(jī)結(jié)合，有效提高課堂教學(xué)效率。對于多媒體課件，一定要精心組織內(nèi)容，絕對不作教材內(nèi)容的“搬運(yùn)工”。課件將工程實(shí)踐中與教學(xué)相關(guān)的圖片、視頻等形象、直觀地向?qū)W生展示，信息量大，且時常更新，做到短時間內(nèi)傳遞大量信息，抽象的理論與具體的工程實(shí)物結(jié)合，有效地彌補(bǔ)了教材的不足，使學(xué)生的理解、體會更加深刻，順利地突破這些教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)。在使用多媒體課件授課時，絕對不局限于僅僅做一個幻燈片的播放者，不能一味地依賴課件，一定要結(jié)合黑板板書等傳統(tǒng)的授課形式，或者做一些簡單的推導(dǎo)和證明，注意學(xué)生課堂上的反應(yīng)，對學(xué)生進(jìn)行啟發(fā)，調(diào)動學(xué)生積極參與課堂討論，既做到在有限的課堂提供給學(xué)生盡量多的信息，又盡可能地留給學(xué)生做筆記的時間和思考問題的空間，加深學(xué)生對問題的理解運(yùn)用，使教學(xué)效率及效果得到真正意義上的提高。
（4）建立信息反饋平臺，教學(xué)相長
教師向?qū)W生傳授知識的過程，從控制論的角度來說，理想狀態(tài)應(yīng)該是一個帶有信息反饋的過程。所以，如果要達(dá)到理想的教學(xué)目的，在教學(xué)實(shí)踐中，有效的信息反饋平臺必不可少，我們采用利用網(wǎng)絡(luò)、QQ群、課外學(xué)習(xí)小組、課后作業(yè)、課后答疑、平時測試、課堂提問等多種方式，有效地和學(xué)生建立了學(xué)習(xí)情況的反饋機(jī)制，通過這個平臺，根據(jù)教師可以根據(jù)學(xué)生對已學(xué)知識的掌握情況，及時研究和調(diào)整教學(xué)方法，適時改變教學(xué)進(jìn)度和節(jié)奏，教學(xué)相長，把教師和學(xué)生這兩個不同的主體緊密的聯(lián)系起來，使得教師應(yīng)傳授的知識與學(xué)生實(shí)際掌握的知識的誤差趨近于零。
（5）豐富考核方式
根據(jù)控制工程基礎(chǔ)對理論性和實(shí)踐性要求都比較強(qiáng)的特點(diǎn)，在課程考核方面，我們嘗試采取理論考核、實(shí)驗(yàn)考核和平時考核三者結(jié)合起來進(jìn)行綜合評價，合理分配三者之間的比例，其中平時考核占20%，主要由平時上課出勤情況、作業(yè)完成情況、課堂回答問題情況等組成，實(shí)驗(yàn)考核占30%，主要從實(shí)驗(yàn)態(tài)度、動手能力、創(chuàng)新能力、完成情況、實(shí)驗(yàn)報告等組成，考試占50%，采用開卷和閉卷相結(jié)合的靈活方式，對于常識性、客觀性的內(nèi)容采用閉卷形式，開卷主要以主觀應(yīng)用型題目為主，避免學(xué)生花大量時間死記硬背公式，著重考核學(xué)生對知識的深入理解和靈活應(yīng)用能力。
三、結(jié)語
《控制工程基礎(chǔ)》作為工科機(jī)械類專業(yè)中的一門核心課程，對學(xué)生的工程能力的培養(yǎng)是具有重要意義的。教學(xué)改革的目的是提高教學(xué)效果，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性，從而培養(yǎng)學(xué)生在工程實(shí)踐中的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。多年來，我們教研室全體教師一直以此為目標(biāo)，不斷更新教育觀念，積極嘗試進(jìn)行教學(xué)的改革和探索，初步形成具有校院自身特色的教學(xué)模式，達(dá)到了較滿意的教學(xué)效果，教學(xué)質(zhì)量得到了持續(xù)改善，適應(yīng)對工程應(yīng)用型人才的培養(yǎng)需求。
作者：趙轉(zhuǎn)哲 許德章 裴九芳 王海 陳玉 單位：安徽工程大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院
（二）
一、傳統(tǒng)教學(xué)方法中存在的問題
1.傳統(tǒng)理論授課分析
本課程傳統(tǒng)課堂授課過程中，主要以教師為主，學(xué)生只是被動接受知識。授課教師從傳遞函數(shù)講起，引出時域分析方法和頻域分析方法，然后講解根軌跡和控制系統(tǒng)的綜合校正方法。這個授課過程和步驟比較適合于基礎(chǔ)較好的學(xué)生，蘇州科技學(xué)院（以下簡稱“本校”）本專業(yè)主要為本二及本三的學(xué)生開設(shè)，學(xué)生相對基礎(chǔ)較弱。不僅如此，機(jī)械專業(yè)先修課程中的“復(fù)變函數(shù)”一課是考查課，不作為考試課，因此學(xué)生們對知識理解不夠深入，對于空間的概念、變換的概念也沒有完全建立起來。在這樣的條件下，進(jìn)行“控制工程基礎(chǔ)”的理論授課，講拉氏變換，講空間，講頻域變換，學(xué)生們就普遍反映課程難學(xué)，聽不懂。由此，上課睡覺的情況也逐漸增多，課堂紀(jì)律無法保證。面對這樣的問題，針對本專業(yè)學(xué)生基礎(chǔ)和特點(diǎn)，改革傳統(tǒng)的授課方法及授課內(nèi)容，迫在眉睫。
2.傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)分析
本課程的傳統(tǒng)實(shí)踐環(huán)節(jié)一般進(jìn)行MATLAB軟件上機(jī)實(shí)驗(yàn)。MATLAB軟件功能強(qiáng)大，可以進(jìn)行控制系統(tǒng)相關(guān)的時域方法驗(yàn)證、頻域方法驗(yàn)證，同時還可以針對控制系統(tǒng)讓學(xué)生設(shè)計校正裝置，被許多學(xué)校采用作為課程的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)軟件。然而，對于本專業(yè)學(xué)生，由于學(xué)生的基礎(chǔ)相對不好。經(jīng)過2年的MATLAB上機(jī)實(shí)驗(yàn)，兩屆學(xué)生都反映用該軟件上機(jī)效果不好，不夠直觀，雖然曲線做出來，是怎么回事還是不明白。學(xué)生反映就是在simulink里面用模塊搭來搭去，在MATLAB里不停的寫程序語言寫m文件，而又由于學(xué)生的c語言基礎(chǔ)不扎實(shí)，反而增加了學(xué)習(xí)的難度，降低了學(xué)習(xí)的興趣。因此，在實(shí)踐環(huán)節(jié)上，也需要構(gòu)造和本專業(yè)學(xué)生契合的實(shí)踐環(huán)節(jié)。
3.傳統(tǒng)教學(xué)考核分析
傳統(tǒng)課程的考核以閉卷考試作為考核手段，學(xué)生往往在期末突擊復(fù)習(xí)。加上平時聽課效果不能保證，所以期末集中學(xué)習(xí)的效果并不好，大部分學(xué)生的考試成績總是集中在及格分?jǐn)?shù)段，優(yōu)秀的很少。基于這一點(diǎn)，應(yīng)該尋找加強(qiáng)學(xué)生平時學(xué)習(xí)的方法，改革平時考核和期末考核的方法手段，盡最大可能讓學(xué)生學(xué)到知識，考查學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和對知識的掌握水平。基于以上分析，針對本專業(yè)學(xué)生的特點(diǎn)，迫切需要尋找適合的理論教學(xué)方法、實(shí)踐教學(xué)方法和考核方式。
二、教學(xué)改革具體措施
經(jīng)過筆者的探索，“控制工程基礎(chǔ)”課程的改革具體措施主要集中在以下幾個方面：課堂教學(xué)方法，將實(shí)例教學(xué)與理論教學(xué)緊密結(jié)合；實(shí)踐教學(xué)，將傳統(tǒng)的MATLAB軟件環(huán)境實(shí)驗(yàn)改為實(shí)物實(shí)驗(yàn)；將課程考核方式進(jìn)行改革，不僅依靠期末卷面成績，還加入平時環(huán)節(jié)，更加適用于本專業(yè)學(xué)生，具體手段措施如下。
1.探索理論教學(xué)方法
本校機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)的“控制工程基礎(chǔ)”課程每周上4個課時，學(xué)期總的理論課時為64課時，實(shí)驗(yàn)10課時。在理論授課中，課程大綱中刪掉了關(guān)于現(xiàn)代控制理論的一章內(nèi)容。主要考慮到學(xué)生們理解能力有限，學(xué)習(xí)能力有限，面對內(nèi)容繁多的經(jīng)典控制理論的掌握不夠扎實(shí)，講解現(xiàn)代控制理論的內(nèi)容，并不能起到為學(xué)生打造全局觀的目的，反而占用了本來不多的課時。經(jīng)過3年的實(shí)施，筆者將有限的課時數(shù)全部放在經(jīng)典控制理論中，給學(xué)生講清楚講明白，事實(shí)證明比之前的教學(xué)效果顯著。同時，在教案和多媒體課件制作的過程中，添加了很多機(jī)械專業(yè)相關(guān)的實(shí)例和實(shí)際生活的實(shí)例，課程的每一個知識點(diǎn)都以實(shí)例引出。例如在引入傳遞函數(shù)，講述控制系統(tǒng)的概念時候，由汽車駕駛方向盤轉(zhuǎn)動引出反饋的概念，再根據(jù)淋浴器燒水給學(xué)生加深反饋控制的概念。在教學(xué)中大量加入機(jī)械實(shí)例，離心調(diào)速機(jī)、機(jī)器人關(guān)節(jié)、數(shù)控機(jī)床、自動導(dǎo)引車、柔性制造系統(tǒng)等等，讓學(xué)生們認(rèn)識到這門課不是空中樓閣似的理論，而是實(shí)實(shí)在在存在于專業(yè)中，存在于以后的工作中。授課的同時，鼓勵學(xué)生多觀察生活中的反饋控制應(yīng)用實(shí)例，鼓勵學(xué)生思索。曾經(jīng)有學(xué)生主動提出問題“正反饋與負(fù)反饋有什么區(qū)別”，正是由于加入了大量的實(shí)例，教學(xué)氛圍變好。同時注意隨時督促學(xué)生注意知識的連貫性，前后聯(lián)系，隨時復(fù)習(xí)前面的知識，把握整體。
2.實(shí)踐教學(xué)的改革
本課程對實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行改革，實(shí)驗(yàn)不僅采用MATLAB軟件，同時將80%的實(shí)踐內(nèi)容放在實(shí)物實(shí)驗(yàn)中。學(xué)院為本課程購買了TKKL-4型控制理論/計算機(jī)控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)箱，該實(shí)驗(yàn)箱上面包含有源電路、無源電路、電阻、電容等器件。學(xué)生根據(jù)指導(dǎo)手冊自己構(gòu)造控制系統(tǒng)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。因?yàn)橛袑?shí)際器件，相對于軟件實(shí)驗(yàn)，學(xué)生普遍反映更加喜歡這種實(shí)驗(yàn)形式。經(jīng)過對比，20%的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)采用MATLAB軟件讓學(xué)生在電腦上操作，80%的實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)采用TKKL-4實(shí)驗(yàn)箱操作，學(xué)生們表示課堂學(xué)到的知識可以通過實(shí)際動手操作聯(lián)系起來，加深理解，更加喜歡實(shí)驗(yàn)箱的實(shí)物形式。另一方面，以前的實(shí)驗(yàn)不分節(jié)。有的實(shí)驗(yàn)班級里優(yōu)秀學(xué)生做好了，無事可做。其他學(xué)生偷懶直接拿u盤拷貝結(jié)果于電腦上，或者直接把實(shí)驗(yàn)板上的線原封不動挪到自己的實(shí)驗(yàn)板上，電氣線的顏色都一模一樣，以免抄錯。面對這樣的情況，筆者對實(shí)踐環(huán)節(jié)進(jìn)行了改革。課程的題目設(shè)計遵循由簡到繁的原則，以此幫助學(xué)生一步一步提高。讓學(xué)生先解決簡單問題，然后進(jìn)行復(fù)雜問題的處理，鍛煉學(xué)生分析問題解決問題的能力。同時增加實(shí)踐環(huán)節(jié)的開放性。在實(shí)驗(yàn)設(shè)計的時候，一個實(shí)驗(yàn)設(shè)計成幾個小實(shí)驗(yàn)，給學(xué)生較為寬松的時間，先做完一個小實(shí)驗(yàn)，給老師檢查，然后再做下一個小實(shí)驗(yàn)，再交給老師檢查。小實(shí)驗(yàn)中設(shè)計必做實(shí)驗(yàn)和選做實(shí)驗(yàn)，選做實(shí)驗(yàn)給有能力的學(xué)生，發(fā)展他們的創(chuàng)造性。必做實(shí)驗(yàn)滿足大部分學(xué)生的達(dá)標(biāo)要求。評分標(biāo)準(zhǔn)既有一定的基本要求，也體現(xiàn)尊重學(xué)生的原則，這樣，在達(dá)到課程基本要求的同時有助于發(fā)揮學(xué)生的特點(diǎn)。同時，這樣的實(shí)驗(yàn)設(shè)計能讓所有學(xué)生的實(shí)驗(yàn)時間都充分利用起來，避免早早做完無事可做的現(xiàn)象。同時嚴(yán)禁學(xué)生實(shí)驗(yàn)時帶u盤和手機(jī)等移動存儲設(shè)備，全部放講臺保管，大大降低抄襲現(xiàn)象。同時要充分照顧愿意學(xué)習(xí)，有能力學(xué)好的學(xué)生，將MATLAB軟件仿真的結(jié)果放到課堂上，在講授環(huán)節(jié)中加入利用MATLAB/simulink快速構(gòu)建的模型進(jìn)行分析和設(shè)計的例子。通過多媒體課件給學(xué)生講解系統(tǒng)的控制，加強(qiáng)學(xué)習(xí)的目的性，給愿意學(xué)習(xí)的學(xué)生以直觀的指導(dǎo)。
3.課程考核形式改革
本課程的考核形式采用平時成績+實(shí)踐成績+期末卷面成績綜合的形式，避免期末考試失誤而總評成績不好的情況。同時，加大平時成績的比值。上課的時候以提問的形式計算平時成績，取代以前以考勤和作業(yè)作為平時成績的做法。因?yàn)榭记诓⒉荒芷鸬蕉酱賹W(xué)生學(xué)習(xí)的作用，本專業(yè)學(xué)生有時候存在這樣的情況，雖然人坐在教室，但是上課睡覺根本不聽講。作業(yè)也是同樣，學(xué)生不認(rèn)真學(xué)習(xí)，就會出現(xiàn)一次跟不上，次次跟不上的情況。然后作業(yè)抄襲，嚴(yán)重者一個班作業(yè)只有一個版本或兩個版本，根本起不到鞏固課堂知識的作用。采用提問的形式，學(xué)生必須面對站起來回答問題這一關(guān)，為了避免因答不上而平時成績?yōu)?的情況，大部分學(xué)生都會提高注意力，仔細(xì)聽講，比寫作業(yè)本要效果好。同時提問采取隨機(jī)提問的方式，不按學(xué)號順序，這樣由于無法估計誰回答提問，所以可以進(jìn)一步督促學(xué)生到課及聽講。
三、課堂和實(shí)驗(yàn)課教學(xué)效果
通過改革課堂的教學(xué)內(nèi)容和實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，經(jīng)過3年的實(shí)施，學(xué)生們在課堂上表現(xiàn)出了較大的興趣，能夠積極主動地進(jìn)行思考。課程的實(shí)例讓學(xué)生感到有興趣，學(xué)生們愿意聽，愿意做實(shí)驗(yàn)，反過來促進(jìn)課堂上氛圍，形成良性循環(huán)，實(shí)現(xiàn)“正反饋”。到目前為止，接受課程改革的3屆學(xué)生能夠在教師的引導(dǎo)下，主動構(gòu)建實(shí)驗(yàn)設(shè)計環(huán)節(jié)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，鍛煉了動手能力和操作能力，能夠主動查閱參考書目自學(xué)。在實(shí)驗(yàn)課上，形成了良好的競爭局面，學(xué)生們相互競爭，看誰更早做好選做實(shí)驗(yàn)，學(xué)習(xí)比從前更加積極主動，真正由“要我學(xué)”轉(zhuǎn)變到“我要學(xué)”，改革效果顯著。總之，課程改革使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中極大地發(fā)揮了主體作用，提高了學(xué)生們的綜合分析能力和創(chuàng)新能力。
作者：李澤 楊歆豪 單位：蘇州科技學(xué)院電子與信息工程學(xué)院
（三）
一、現(xiàn)有教學(xué)模式存在的問題
隨著計算機(jī)技術(shù)和多媒體技術(shù)在教學(xué)中的普遍運(yùn)用，現(xiàn)有的教學(xué)模式已經(jīng)有了重大的改變并取得了長足的進(jìn)步。例如，講解理論時結(jié)合多媒體演示工程實(shí)例，利用Matlab對時域分析、頻域分析及系統(tǒng)校正等各章節(jié)相關(guān)知識點(diǎn)進(jìn)行模擬仿真等。但現(xiàn)有的教學(xué)模式仍然存在著不足，主要表現(xiàn)在：
1.學(xué)生基礎(chǔ)理論相對薄弱與課程需求之間的問題
我校是典型的應(yīng)用型工科院校，學(xué)生的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)相對薄弱，而傳統(tǒng)的教學(xué)模式要求學(xué)生具有較強(qiáng)的工程數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，特別是復(fù)變函數(shù)課程中的拉氏變換部分。對于這種強(qiáng)調(diào)數(shù)學(xué)基礎(chǔ)的課程，如果不改變教學(xué)模式，將會使部分學(xué)生（特別是三表學(xué)生）失去學(xué)習(xí)的興趣和動力。同時，“控制工程基礎(chǔ)”這門課的預(yù)修課程較多，如機(jī)械設(shè)計、電工學(xué)、大學(xué)物理、理論力學(xué)等方面的知識。這就對學(xué)生學(xué)習(xí)本門課程提出了更高的要求：補(bǔ)習(xí)工程數(shù)學(xué)知識的同時，還要復(fù)習(xí)其他專業(yè)基礎(chǔ)知識。
2.理論知識與實(shí)際應(yīng)用結(jié)合的問題
盡管“控制工程基礎(chǔ)”這門課程所涉及的知識面廣，對學(xué)生知識儲備要求高，但學(xué)時分配卻非常有限。為使學(xué)生更好地掌握理論知識，在教學(xué)過程中采用多種教學(xué)方法，引入工程實(shí)例并開設(shè)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)課程，但大部分實(shí)驗(yàn)是基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，和工程實(shí)際結(jié)合不夠緊密，而且學(xué)生對實(shí)踐環(huán)節(jié)沒有足夠重視，缺乏動手能力，這就使學(xué)生在學(xué)完課程以后仍然不知道這門課程到底是做什么的，該怎樣用。因此，要在有限的學(xué)時內(nèi)使學(xué)生盡快掌握理論知識，并能運(yùn)用理論去思考、解決一些相關(guān)的工程實(shí)際問題，把理論和實(shí)際應(yīng)用有機(jī)結(jié)合起來成為教學(xué)模式改革的關(guān)鍵。
3.課程知識點(diǎn)系統(tǒng)性強(qiáng)與學(xué)生缺乏系統(tǒng)認(rèn)知的問題
實(shí)際上，“控制工程基礎(chǔ)”是一門系統(tǒng)性非常強(qiáng)的課程，而在以學(xué)習(xí)知識點(diǎn)為中心的教學(xué)中，學(xué)生只是掌握了一些孤立的知識點(diǎn)，卻很難將各知識點(diǎn)串起來，因而缺乏對機(jī)械工程控制系統(tǒng)的整體認(rèn)知能力、系統(tǒng)分析與綜合設(shè)計的能力，不能很好地滿足企業(yè)對人才的需求。因此，在學(xué)習(xí)的過程中，應(yīng)該使學(xué)生首先明確課程研究的對象是系統(tǒng)輸入、輸出及系統(tǒng)本身三者之間的關(guān)系。研究的主要任務(wù)是系統(tǒng)分析，即已知系統(tǒng)和系統(tǒng)輸入，求系統(tǒng)的輸出并分析系統(tǒng)。在分析系統(tǒng)時采用的兩個主要方法是時域法和頻域法，而分析內(nèi)容則是控制系統(tǒng)的基本要求：穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性和快速性。這樣就把整個課程的主要內(nèi)容穿插起來，但這遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，還需要通過其它方式進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生對系統(tǒng)的認(rèn)知和理解。結(jié)合“控制工程基礎(chǔ)”課程現(xiàn)有教學(xué)模式存在的問題，本文提出引入“CDIO教學(xué)理念+案例教學(xué)”教學(xué)模式，使學(xué)生更好地理解理論知識的同時，提高學(xué)生動手能力和理論應(yīng)用于實(shí)踐的能力。
二、“CDIO+案例教學(xué)”教學(xué)模式改革的實(shí)施
1.什么是“CDIO+案例教學(xué)”教學(xué)模式
CDIO工程教育模式是以美國麻省理工學(xué)院為首的全球幾十所著名大學(xué)倡導(dǎo)的現(xiàn)代工程教育框架，即構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計（Design）、實(shí)施（Implement）、運(yùn)作（Operate）的縮寫。它以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運(yùn)行的生命周期為載體，讓學(xué)生以主動的、實(shí)踐的、課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程的理論、技術(shù)與經(jīng)驗(yàn)。案例教學(xué)法被定義為“在課堂教學(xué)中以案例為中心，教師的教和學(xué)生的學(xué)通過案例的組織、分析、討論和總結(jié)把抽象的理論和呆板的法條與實(shí)際相結(jié)合，使普遍性的理論觀點(diǎn)和特殊的事實(shí)材料相統(tǒng)一，記憶性的知識學(xué)習(xí)和操作性的分析思考相統(tǒng)一。根據(jù)“控制工程基礎(chǔ)課程”自身的特點(diǎn)，本文提出授課時采用“CDIO+案例教學(xué)法”有機(jī)結(jié)合的新型教學(xué)模式，學(xué)生和老師一起設(shè)計和構(gòu)思工程案例，把知識點(diǎn)和其它專業(yè)課的知識融入在工程實(shí)例中加以分析和驗(yàn)證，這必定會充分調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性，增強(qiáng)學(xué)生對系統(tǒng)的認(rèn)知，提高學(xué)生理論應(yīng)用于實(shí)踐的能力。
2“.CDIO+案例教學(xué)”教學(xué)模式在“控制工程基礎(chǔ)”課程中的開展途徑
CDIO教學(xué)模式的核心思想是讓學(xué)生在“做中學(xué)”，以“工程項(xiàng)目”或“項(xiàng)目案例”為載體來組織整個學(xué)習(xí)過程，以過程中不同階段的知識需求為驅(qū)動來安排教學(xué)內(nèi)容和方法。由于“控制工程基礎(chǔ)”這門課程主要內(nèi)容包括建立系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，根據(jù)系統(tǒng)模型對系統(tǒng)進(jìn)行時域分析、頻域分析（分析系統(tǒng)的快速性、準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性）和系統(tǒng)校正，課程系統(tǒng)性強(qiáng)，適合通過案例結(jié)合CDIO模式進(jìn)行教學(xué)。在教學(xué)過程中，本文提出的“CDIO+案例教學(xué)”教學(xué)模式分為兩條路線和四個過程：兩條路線包括教師路線和學(xué)生路線；四個過程是構(gòu)思過程、設(shè)計過程、實(shí)踐過程和考核過程。首先，教師要對教學(xué)設(shè)計進(jìn)行構(gòu)思。一個好的教學(xué)設(shè)計可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使枯燥的學(xué)習(xí)內(nèi)容生動起來，呆板的學(xué)習(xí)過程活潑起來。其次，要對所講授的知識點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計，力爭把每堂課所要講授的主要知識點(diǎn)融入到具體實(shí)例中。在該環(huán)節(jié)里，可以把學(xué)生分成若干小組，給學(xué)生分配任務(wù)，針對所要學(xué)習(xí)的知識點(diǎn)，查閱資料，設(shè)計相關(guān)案例并進(jìn)行分組討論，加深對知識的理解。再次，合理穿插前面學(xué)過的知識，設(shè)計綜合實(shí)驗(yàn)并讓學(xué)生親自動手實(shí)踐，不能通過實(shí)踐驗(yàn)證（沒有實(shí)驗(yàn)條件）的綜合實(shí)驗(yàn)可以通過模擬仿真加以驗(yàn)證。特別需要注意的是，該階段主要是培養(yǎng)學(xué)生對實(shí)踐結(jié)果進(jìn)行分析并總結(jié)歸納到相對應(yīng)的理論知識點(diǎn)的能力。最后，改變原有“一次考試定乾坤”的考核方式，加大實(shí)踐部分的考核分值。根據(jù)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)態(tài)度、動手能力、創(chuàng)新能力等來綜合評分，這種考核方式更能體現(xiàn)出學(xué)生對知識的應(yīng)用能力，同時具有較強(qiáng)的靈活性。具體的“CDIO+案例教學(xué)”教學(xué)模式開展途徑。
3“.控制工程基礎(chǔ)”課程實(shí)施“CDIO+案例教學(xué)”教學(xué)模式存在的困難
（1）短時間內(nèi)制作出完善和全面的優(yōu)秀案例存在困難。如果把每個知識點(diǎn)都穿插在好的案例中，是一個龐大的工程，這需要有經(jīng)驗(yàn)的教師經(jīng)過長時間的思考、歸納和總結(jié)。
（2）課程計劃學(xué)時少與該教學(xué)模式所需教學(xué)學(xué)時較多的矛盾。由于實(shí)踐環(huán)節(jié)和學(xué)生討論環(huán)節(jié)的增多，整個教學(xué)過程所需學(xué)時必然會增加，針對這一困難，可以將某些案例討論的內(nèi)容放在課下分組進(jìn)行，老師批閱每個小組的討論結(jié)果并在課上進(jìn)行總結(jié)，這樣就會大大縮短案例討論所占用的時間，而不影響學(xué)習(xí)效果。
三、結(jié)束語
以應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)為導(dǎo)向，提出了在理論教學(xué)中融入“CDIO理念+案例教學(xué)”，結(jié)合實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)和Matlab模擬仿真組成的新的“控制工程基礎(chǔ)”課程教學(xué)模式。改變現(xiàn)有“控制工程基礎(chǔ)”課程教學(xué)占主導(dǎo)的現(xiàn)狀，以“做中學(xué)”的形式培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造能力及解決實(shí)際問題的能力，進(jìn)而培養(yǎng)出具有扎實(shí)專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)、綜合工程系統(tǒng)能力和良好團(tuán)隊協(xié)作能力的當(dāng)代應(yīng)用型人才。
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