《控制工程基礎(chǔ)》教學方法淺析

姜 燕 張 燕 閆艷燕 高國富 趙 波

（河南理工大學，河南 焦作454000）

1 《控制工程基礎(chǔ)》課程教學改革的必要性

《控制工程基礎(chǔ)》是機械類專業(yè)大學生必修的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程。該課程在整個專業(yè)課程中起到了一個承前啟后的一個作用，是為日后學生成為工程測試人員必備的骨干課程。《控制工程基礎(chǔ)》課程所研究的問題帶有普遍性，對工程實踐具有重要的指導(dǎo)意義。本課程在介紹控制理論的基本原理和基本概念的同時，以機械系統(tǒng)、電路系統(tǒng)為背景，闡明了控制理論在工程中的應(yīng)用?！犊刂乒こ袒A(chǔ)》作為一門機械類專業(yè)的基礎(chǔ)課程在各理工科高校中廣泛的開展著。近年來，隨著高等學校對所有課程的調(diào)整，擴招和教學資源的相對不足，出現(xiàn)了學時少與講授內(nèi)容多及學生多教師少的矛盾。此矛盾在少學時的《控制工程基礎(chǔ)》的課堂中尤為突出，少學時一般在30-60學時之間，如何在有限的學時內(nèi)完成教學任務(wù)并達到厚基礎(chǔ)、廣知識的要求以及最大限度的調(diào)動學生的主動性和積極性是擺在廣大教師面前的急需解決的問題。

2 教育改革的基本思想

經(jīng)過多年對本課程的教授與實踐，筆者提出了一些經(jīng)驗與解決辦法。具體措施如下：

2.1 任務(wù)驅(qū)動法在課堂講授中的應(yīng)用

許多教師開展了《控制工程基礎(chǔ)》教學方法、教學模式的改革探索，進行了各種嘗試[1]。根據(jù)當代學生的基本特點，筆者提出來幾種常用并行之有效的教學方法。為調(diào)動學生的學習積極性，從枯燥的課程中解脫出來，在課堂上采用任務(wù)驅(qū)動法。利用做任務(wù)的方式分組完成教師布置的任務(wù)。任務(wù)一般設(shè)置為1到3個，任務(wù)的難易程度成階梯型。通過完成任務(wù)加強對課堂知識的理解。并在布置任務(wù)下去之后進行小組討論，并對每個小組的任務(wù)進行提示性的提問及幫助。在每一個任務(wù)完成之后，教師引導(dǎo)各小組對任務(wù)的完成進行相互評比，教師糾正學生出現(xiàn)的問題。表揚表現(xiàn)突出的小組，鼓勵表現(xiàn)欠佳的小組。在學生討論學習的過程中，教師巡視，以適當?shù)姆绞綆椭鷮W生解決困惑。在完成任務(wù)的過程中，學生的合作學習，即獲得了知識，也體會到了合作精神。

2.2 優(yōu)化教學內(nèi)容

課程體系和課程內(nèi)容的優(yōu)化應(yīng)該緊密圍繞本課程的教學目標和教學要求，通過學習達到厚基礎(chǔ)、廣知識量的要求。正確處理好學時少，內(nèi)容多但是基本要求不能降低的矛盾，改革課程體系，合理安排課程內(nèi)容是順利完成教學任務(wù)的根本。

在課程安排上，要重視緒論的講解，通過緒論的講解讓學生明白學習本課程的目標、任務(wù)、要求以及學習方法，以激發(fā)學生的學習興趣。

控制理論基本概念、系統(tǒng)數(shù)學建模、時間響應(yīng)分析、頻率特性分析、系統(tǒng)穩(wěn)定性分析及系統(tǒng)性能校正等幾部分是本課程的一個基礎(chǔ)，同時也是個重點內(nèi)容，可以適當放慢講解速度，多舉一些例子，使學生打好本課程的學習基礎(chǔ)。

非線性控制系統(tǒng)、線性離散系統(tǒng)及系統(tǒng)辨識等內(nèi)容在授課過程中只作總體闡述。在教學內(nèi)容的組織上采取循序漸進，逐步深化，強調(diào)基本概念的理解和應(yīng)用及其相互聯(lián)系減少一些定理和公式的詳細推演。

2.3 加強實驗教學

一味枯燥的上課只能使學生被灌知識，不能很好的吸收。只有通過實驗才能增加學生對知識的理解。通過模擬電路實驗結(jié)果與計算結(jié)果進行對照。加強學生對本課程的理解，學時少更應(yīng)該注意實驗環(huán)節(jié)。每個章節(jié)都應(yīng)該設(shè)有實驗。通過實驗平臺，激發(fā)學生的學習熱情，培養(yǎng)學生學習積極性。情景交融，要讓學生覺得學控制有癮，做實驗爽。

2.4 加強計算機軟件對本課程的影響

許多老師將MATLABSimulink引入當教學當中，以數(shù)字仿真形式演示課堂內(nèi)容，成為當今控制工程課程教學改革的一個熱點[2-3]。我校積極對課程體系進行改革，將MATLAB應(yīng)用于《控制工程基礎(chǔ)》課程教學中，增加了一些硬件無法完成的虛擬實驗。利用MATLAB軟件強大的仿真功能，在SIMULINK仿真環(huán)境下，很容易得到實驗?zāi)M設(shè)備同樣效果的系統(tǒng)。

2.5 加強Sakai網(wǎng)絡(luò)教育的教學平臺應(yīng)用

筆者所在的學校采用Sakai作為網(wǎng)絡(luò)教育的教學平臺，《控制工程基礎(chǔ)》作為網(wǎng)絡(luò)課程進行教育教學改革，利用Sakai協(xié)同學習系統(tǒng)的作用，結(jié)合著課堂教學內(nèi)容，設(shè)置任務(wù)及項目，鼓勵學生在Sakai系統(tǒng)上自主學習，有些項目必須小組協(xié)同才可以完成。鼓勵學生在系統(tǒng)內(nèi)暢所欲言發(fā)表自己的看法，同時注重進行小組和班級討論。通過Saikai系統(tǒng)加大教師在課外與學生的學習交流。

在Sakai網(wǎng)絡(luò)平臺中有討論區(qū)，學生和老師都可以積極投入課程交流中，70%的問題學生們可以在跟帖討論中解決，同時老師也可以通過觀察討論區(qū)的問題了解同學們所存在的問題，了解他們共性解決不了的問題。學生們可以通過Sakai系統(tǒng)完成知識共享資源共享及在線答疑等，這樣提高了學習的效率。學生都比較喜歡新鮮事物，通過Sakai平臺提高他們的學習積極性。

圖1 本校Saikai系統(tǒng)應(yīng)用圖

3 教學改革的幾點建議

3.1 注意教學氣氛，激發(fā)興趣，變要我學為我要學

在教學過程中，我們體會到教學氣氛影響著學生的學習效果，尊重學生的意見，滿足他們的好奇心和知識遇。注意教學氣氛，激發(fā)興趣，變要我學為我要學。

3.2 教學方法力求多樣性

可以進行直觀演示，激發(fā)學生的學習興趣，活躍課堂氣氛，促進學生對知識的掌握。還可以合作學習，培養(yǎng)學生主動參與的意識，激發(fā)學生的求知欲。注重以多媒體教學作為手段，采用講授法、實體展示、合作學習“三位一體”的教學模式。

3.3 重視輔導(dǎo)答疑，教師當面答疑與網(wǎng)上答疑相結(jié)合

輔導(dǎo)答疑是日常教學工作中的重要環(huán)節(jié)，是對課堂教學的一個補充和延伸?，F(xiàn)代學生可以通過無線上網(wǎng)，通過qq聊天及論壇跟帖均可以跟老師進行交流，也可以通過Sakai平臺答疑。重視課堂答疑，能夠有針對性地解決學生在學習工程中產(chǎn)生的疑惑，了解學生學習的情況。加強師生之間的交流和溝通，提高學生的學習興趣和積極性，進而達到教學的目標提高教學質(zhì)量。

答疑也是發(fā)現(xiàn)課堂教學不足的一個重要的手段。答疑能夠及時反饋教學情況，實現(xiàn)教學相長，有助于教師發(fā)現(xiàn)實施教學過程中的不足或錯誤。

大學生生源來自于五湖四海，學生的基礎(chǔ)不同，能力各異，這都是客觀事實。而教師在組織課堂教學的時候，只能根據(jù)學生總體的情況選擇一個教學的進度，難免造成有的學生吃不飽，也有的學生吃不了。通過網(wǎng)絡(luò)答疑，能更有針對性地解答不同層次同學存在的問題。

論壇跟帖老師不能及時解決的問題其他能力強的同學也可以給予解決，這樣更能激發(fā)同學們學習熱情，培養(yǎng)學生的學習興趣。變要我學為我要學，并且能拉近老師與學生之間的距離。

4 結(jié)論

《控制工程基礎(chǔ)》教學改革實踐后表明，通過改革課程體系合理安排教學內(nèi)容和進度，適當增加實驗的數(shù)量，注重教學方法的多樣性，將傳統(tǒng)教學方法與多媒體教學相結(jié)合，重視答疑，合理利用Sakai平臺，提高了教學質(zhì)量，加深了學生對本課程的掌握的程度。

［1］Tim Felke;Architectures for Integrated Vehicle Health Mangagement[C]// Aerospace Conference,2010.

［2］Dimitry Gorinevsky,Azary Smotrich，Robert Math，Ashok Srivastava,Kirbykeller, and Tim Felke.Open Architecture for Integrated Vehicle Health Mangagement[C]// Aerospace Conference,2010.Atlanta Geogria,20-22 April 2010.

［3］李寧波,汪溢,俞慎,葉曉蕓.嵌入式RTOS健康監(jiān)控技術(shù)研究[J].計算機工程, 2009,2(3):260.