林海鵬，王金波，董金波，李大勇

《控制工程基礎》課程的教學改革與實踐探索

林海鵬，王金波，董金波，李大勇

針對《控制工程基礎》課程教學存在的問題，探討改變教學模式，引入現(xiàn)代化教學手段，深化教學內容和課程體系改革，強化實驗實踐教學環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學生對控制系統(tǒng)的分析設計能力、工程實踐能力和創(chuàng)新能力。

控制工程基礎；教學改革；實踐

《控制工程基礎》是高校非電專業(yè)，如機械類及相關專業(yè)的一門重要技術基礎課和骨干課，對培養(yǎng)學生理論思維和處理工程問題的能力具有重要作用。然而，原有的課程體系與教學模式難以適應人才培養(yǎng)目標的要求。

一、教學過程中面臨的主要問題

（一）課程理論性強，教學方法單一

該課程理論性強、抽象、涉及知識面廣、要求學生具有扎實的專業(yè)基礎和較強的抽象思維能力，是一門具有一定深度和難度的課程。在授課過程中，主要采用單一的傳統(tǒng)教學模式，只注重理論教學，將現(xiàn)成的結論、公式和定理告訴學生，限制了學生主動地思考和探索應用的能力；同時，該模式也只重視基本原理和方法的講授，忽視了課程的前沿性與時代性。

（二）學時少，教學大綱不符

本課程和其它的專業(yè)課一樣，存在著教學內容多、課時少的矛盾。

（三）理論與實驗，實踐環(huán)節(jié)脫節(jié)

本課程不僅要求講授一些基本原理和方法，還應與工程實踐相結合，強調實踐性。目前，實驗室所開設的實驗大都是驗證性實驗，缺少綜合性、設計性和創(chuàng)新性實驗，造成學生理論與實驗、實踐環(huán)節(jié)脫節(jié)。

（四）生源整體素質下降，學生層次不同

由于近年大幅擴招,生源整體素質有所下降,而且同一專業(yè)同一學科的學生又分成不同層次。由于學生對相關專業(yè)基礎知識的掌握和理解程度層次不齊，不同層次的學生接受能力和學習的積極性等方面存在很大差異。

（五）實驗室，教學網(wǎng)站無法滿足教學需求

目前實驗教學體系無法滿足不同層次學生的需求，現(xiàn)代化的教學手段引入不夠，無法滿足教學網(wǎng)站的可持續(xù)發(fā)展。

（六）教學團隊結構不合理

合理的知識結構、職稱結構、年齡結構和學術水平是課程建設的前提基礎。目前本課程教學團隊中知識結構合理，而且熱愛教學工作，積極參加學科專業(yè)課程建設，但職稱結構中講師偏多，年齡偏年輕，學術水平不太高，科學研究能力不高。

二、教學改革的主要措施與實踐

（一）深化教學內容和課程體系改革，重新制定教學大綱

教學大綱是教學工作的依據(jù)，既要體現(xiàn)教學內容的基礎性，又要及時反映本學科領域的最新科技成果，體現(xiàn)學科的前沿性和時代性。根據(jù)培養(yǎng)方案對人才培養(yǎng)的要求，在CDIO理念下重新審視了傳統(tǒng)教學內容及講解的角度，找出素質教育、知識結構和能力培養(yǎng)等方面的差距和缺失。注重強調基礎訓練、抽象思維能力及綜合應用能力的培養(yǎng)，并根據(jù)我校的實際情況，為了適應不同層次學生、不同專業(yè)不同學時的需要，制定了控制工程基礎Ⅰ與控制工程基礎Ⅱ兩種教學大綱，使之適應不同專業(yè)培養(yǎng)計劃的需要。

另外，在課程內容設計時注重創(chuàng)新，注意學科交叉，在學生自然科學基礎已加強的形勢下，將技術基礎課的內容、講解角度與深度作相應的調整，使教學內容符合學科要求。例如：對動態(tài)結構圖和信號流圖不作并列介紹,而是從圖論的統(tǒng)一觀點出發(fā)進行處理，不引入信號流圖，直接對動態(tài)結構圖使用Mason公式，從而使Mason公式直接與方塊圖融成一體。同時，及時把學科最新發(fā)展成果和教改教研成果引入教學，加強教學內容和課程體系的改革，將教學內容和課程體系整體優(yōu)化。

（二）引入現(xiàn)代化教學手段，倡導教學方法的多樣性

首先，教師要樹立以學生為中心的觀念，改變過去的“以知識傳授為主要目標”的傳統(tǒng)教學方式，采用多種教學方法，教會學生如何學會學習。比如，采用啟發(fā)式教學,聯(lián)系生活，啟發(fā)學生思維，引導學生思考；為提高學生的學習興趣，采用互動式教學，結合科研有效設置問題，讓學生自由發(fā)表見解；以問題研究作為手段、以運用所學知識解決實際問題為目的，采用討論式教學方法培養(yǎng)學生的問題意識和批判性思維習慣；運用多媒體課件進行直觀教學，提高課堂教學效率；充分利用計算機，采取理論分析、計算機輔助設計和數(shù)字仿真相結合，引入和利用Matlab工具；結合科研舉辦講座，使學生了解學科發(fā)展前沿，激發(fā)學生的求知欲；引入教師科研，讓能力強的學生參與。

其次，強調學生的主體性和參與性。學生應主動學習，致力于對問題的思考和解決。比如，采取分組合作和小組討論，提供學生間的合作交流空間；學生獨立完成教師布置的大作業(yè)；自行設計實驗，然后對結論進行驗證，從而提高學生的學習能力和獨立解決問題的能力。

對學生的考核不僅是對其具體學習成果的度量，也是檢驗教學改革和教師教學成果的重要手段。因此，在學生的考核方式上突破傳統(tǒng)單一的筆試模式，引入形式多樣、靈活科學的考核手段，建立試題庫，對不同層次、不同專業(yè)的學生可根據(jù)教學大綱的要求，確定出題目類型、分數(shù)比重、區(qū)分度與難度系數(shù)等因素隨機生成考試試卷；實行嚴格的考、教分離命題制度和統(tǒng)一流水閱卷的方法，根據(jù)期末卷面成績，實驗成績、平時表現(xiàn)及作業(yè)成績，給出綜合評定。

（三）強化實驗實踐教學環(huán)節(jié)，培養(yǎng)創(chuàng)新能力，加快實驗室建設

實踐教學對學生的動手能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，具有十分重要的作用。在我?！按蠊こ?、大實踐、大德育”三大教育理念的背景下，強化實踐教學環(huán)節(jié)顯得尤為重要。實驗實踐性教學是本課程的一個重要環(huán)節(jié)，這一環(huán)節(jié)也要體現(xiàn)基礎性、前沿性和時代性。

大力改革實驗教學的內容和形式，在實驗內容設計時正確處理課程內容的技術性、綜合性和探索性的關系，加大綜合性、設計性和創(chuàng)新性實驗的比例，有效地培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維和獨立分析問題、解決問題的能力，以加快實驗室建設。目前，已構成分層次的、滿足不同需求的、先進的實驗教學體系，包括：以Windows操作系統(tǒng)為開發(fā)平臺的基本教學實驗系統(tǒng)，其重點是加深學生對理論內容的理解和培養(yǎng)對系統(tǒng)進行仿真研究的初步能力；綜合性的設計實驗，以實物系統(tǒng)進行實驗，其重點是培養(yǎng)學生處理工程問題的能力；開設的研究性實驗，該實驗給本科優(yōu)秀學生開設，重點是培養(yǎng)學生處理工程問題的綜合能力、創(chuàng)新意識與創(chuàng)新能力。

（四）充分利用網(wǎng)絡資源，加快教學網(wǎng)站的建設

由于網(wǎng)絡時代教育的特點，網(wǎng)絡教學占有的比重日趨加大。由于網(wǎng)絡具有開放、交互式的特點，打破了傳統(tǒng)、封閉式的教學模式，用動態(tài)、開放性的新思維來設計教學過程，從而拓寬了課堂教學的途徑。在網(wǎng)站上設有課程的介紹、教學課件、習題與解答、作業(yè)園區(qū)、網(wǎng)上論壇等版塊，充分運用網(wǎng)絡教學資源，將教學內容網(wǎng)絡化，實現(xiàn)資源共享。教師將教學課件傳到網(wǎng)上，學生課后根據(jù)需要下載，獲取與課堂學習有關的信息，避免出現(xiàn)學生上課忙于記筆記的現(xiàn)象，使學生課上可以專心聽課。習題與解答可以使學生得到更多的練習，拓寬了思路。作業(yè)園區(qū)可以實現(xiàn)對學生作業(yè)的在線測試，仿真結果的驗證。網(wǎng)上論壇可以進行師生的交流，及時回答學生提出的各種問題，實現(xiàn)網(wǎng)上答疑，學生也可提出意見與建議，以便網(wǎng)站的更新。

另外，教學網(wǎng)站需要長期的建設和維護，建設和維護的工作量比較大，需要花費一定的時間和經費，因此需要學校給予一定的政策支持以保證教學網(wǎng)站的可持續(xù)發(fā)展。

（五）加強教學團隊的建設，形成梯隊結構

一支知識結構和年齡結構合理、熱愛教學工作、學術水平高、注重教學研究和科學研究的教師隊伍，是做好課程建設前提與保證。加強教師隊伍建設，培養(yǎng)教學名師梯隊既是培養(yǎng)人才的需要，也是提高課程教學水平、促進課程建設長效機制的關鍵。團隊的教師都要積極參與本門課程的教學工作，形成集體備課、經常研討的氛圍，傳承好的教學經驗，將科研引入教學，依靠集體的智慧和力量積極開展創(chuàng)新。

三、結束語

多年來，通過本課程的教學改革與實踐，初步探索出了具有我院自身特色的教學模式，積累了一定的的教學經驗，達到了較滿意的教學效果。我們也深知仍然有很多地方需要改進與完善?？傊?，教學改革是一項系統(tǒng)工程,任重而道遠，只有不斷地推動教學改革，才能更好地培養(yǎng)學生對控制系統(tǒng)的分析設計能力、工程實踐能力和創(chuàng)新能力。

[1]閆華,汪木蘭,朱思洪.《機電一體化系統(tǒng)設計》課程教學改革的實踐[J].中國科技信息,2008(8).

[2]胡兆勇,何漢武,郝海青,楊杰.“機電傳動控制”實驗教學改革的探索[J].廣東工業(yè)大學學報（社會科學版）,2006(12).

[3]王天寶,程衛(wèi)東.基于CDIO的創(chuàng)新型工程人才培養(yǎng)模式研究與實踐[J].高等工程教育研究,2010(1).

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1673-1999（2011）08-0182-02

林海鵬（1972-），男，黑龍江哈爾濱人，碩士，黑龍江科技學院（黑龍江哈爾濱150027）機械工程學院副教授，從事機電一體化領域教學與科研。

2011-02-19