《控制工程基础》课程的教学改革与实践探索

2011-08-15林海鹏王金波董金波李大勇

重庆科技学院学报（社会科学版） 2011年8期

关键词：控制工程教学内容实验

林海鹏，王金波，董金波，李大勇

林海鹏，王金波，董金波，李大勇

针对《控制工程基础》课程教学存在的问题，探讨改变教学模式，引入现代化教学手段，深化教学内容和课程体系改革，强化实验实践教学环节，培养学生对控制系统的分析设计能力、工程实践能力和创新能力。

控制工程基础；教学改革；实践

《控制工程基础》是高校非电专业，如机械类及相关专业的一门重要技术基础课和骨干课，对培养学生理论思维和处理工程问题的能力具有重要作用。然而，原有的课程体系与教学模式难以适应人才培养目标的要求。

一、教学过程中面临的主要问题

（一）课程理论性强，教学方法单一

该课程理论性强、抽象、涉及知识面广、要求学生具有扎实的专业基础和较强的抽象思维能力，是一门具有一定深度和难度的课程。在授课过程中，主要采用单一的传统教学模式，只注重理论教学，将现成的结论、公式和定理告诉学生，限制了学生主动地思考和探索应用的能力；同时，该模式也只重视基本原理和方法的讲授，忽视了课程的前沿性与时代性。

（二）学时少，教学大纲不符

本课程和其它的专业课一样，存在着教学内容多、课时少的矛盾。

（三）理论与实验，实践环节脱节

本课程不仅要求讲授一些基本原理和方法，还应与工程实践相结合，强调实践性。目前，实验室所开设的实验大都是验证性实验，缺少综合性、设计性和创新性实验，造成学生理论与实验、实践环节脱节。

（四）生源整体素质下降，学生层次不同

由于近年大幅扩招,生源整体素质有所下降,而且同一专业同一学科的学生又分成不同层次。由于学生对相关专业基础知识的掌握和理解程度层次不齐，不同层次的学生接受能力和学习的积极性等方面存在很大差异。

（五）实验室，教学网站无法满足教学需求

目前实验教学体系无法满足不同层次学生的需求，现代化的教学手段引入不够，无法满足教学网站的可持续发展。

（六）教学团队结构不合理

合理的知识结构、职称结构、年龄结构和学术水平是课程建设的前提基础。目前本课程教学团队中知识结构合理，而且热爱教学工作，积极参加学科专业课程建设，但职称结构中讲师偏多，年龄偏年轻，学术水平不太高，科学研究能力不高。

二、教学改革的主要措施与实践

（一）深化教学内容和课程体系改革，重新制定教学大纲

教学大纲是教学工作的依据，既要体现教学内容的基础性，又要及时反映本学科领域的最新科技成果，体现学科的前沿性和时代性。根据培养方案对人才培养的要求，在CDIO理念下重新审视了传统教学内容及讲解的角度，找出素质教育、知识结构和能力培养等方面的差距和缺失。注重强调基础训练、抽象思维能力及综合应用能力的培养，并根据我校的实际情况，为了适应不同层次学生、不同专业不同学时的需要，制定了控制工程基础Ⅰ与控制工程基础Ⅱ两种教学大纲，使之适应不同专业培养计划的需要。

另外，在课程内容设计时注重创新，注意学科交叉，在学生自然科学基础已加强的形势下，将技术基础课的内容、讲解角度与深度作相应的调整，使教学内容符合学科要求。例如：对动态结构图和信号流图不作并列介绍,而是从图论的统一观点出发进行处理，不引入信号流图，直接对动态结构图使用Mason公式，从而使Mason公式直接与方块图融成一体。同时，及时把学科最新发展成果和教改教研成果引入教学，加强教学内容和课程体系的改革，将教学内容和课程体系整体优化。

（二）引入现代化教学手段，倡导教学方法的多样性

首先，教师要树立以学生为中心的观念，改变过去的“以知识传授为主要目标”的传统教学方式，采用多种教学方法，教会学生如何学会学习。比如，采用启发式教学,联系生活，启发学生思维，引导学生思考；为提高学生的学习兴趣，采用互动式教学，结合科研有效设置问题，让学生自由发表见解；以问题研究作为手段、以运用所学知识解决实际问题为目的，采用讨论式教学方法培养学生的问题意识和批判性思维习惯；运用多媒体课件进行直观教学，提高课堂教学效率；充分利用计算机，采取理论分析、计算机辅助设计和数字仿真相结合，引入和利用Matlab工具；结合科研举办讲座，使学生了解学科发展前沿，激发学生的求知欲；引入教师科研，让能力强的学生参与。

其次，强调学生的主体性和参与性。学生应主动学习，致力于对问题的思考和解决。比如，采取分组合作和小组讨论，提供学生间的合作交流空间；学生独立完成教师布置的大作业；自行设计实验，然后对结论进行验证，从而提高学生的学习能力和独立解决问题的能力。

对学生的考核不仅是对其具体学习成果的度量，也是检验教学改革和教师教学成果的重要手段。因此，在学生的考核方式上突破传统单一的笔试模式，引入形式多样、灵活科学的考核手段，建立试题库，对不同层次、不同专业的学生可根据教学大纲的要求，确定出题目类型、分数比重、区分度与难度系数等因素随机生成考试试卷；实行严格的考、教分离命题制度和统一流水阅卷的方法，根据期末卷面成绩，实验成绩、平时表现及作业成绩，给出综合评定。

（三）强化实验实践教学环节，培养创新能力，加快实验室建设

实践教学对学生的动手能力和创新能力的培养，具有十分重要的作用。在我校“大工程、大实践、大德育”三大教育理念的背景下，强化实践教学环节显得尤为重要。实验实践性教学是本课程的一个重要环节，这一环节也要体现基础性、前沿性和时代性。

大力改革实验教学的内容和形式，在实验内容设计时正确处理课程内容的技术性、综合性和探索性的关系，加大综合性、设计性和创新性实验的比例，有效地培养学生的创新思维和独立分析问题、解决问题的能力，以加快实验室建设。目前，已构成分层次的、满足不同需求的、先进的实验教学体系，包括：以Windows操作系统为开发平台的基本教学实验系统，其重点是加深学生对理论内容的理解和培养对系统进行仿真研究的初步能力；综合性的设计实验，以实物系统进行实验，其重点是培养学生处理工程问题的能力；开设的研究性实验，该实验给本科优秀学生开设，重点是培养学生处理工程问题的综合能力、创新意识与创新能力。

（四）充分利用网络资源，加快教学网站的建设

由于网络时代教育的特点，网络教学占有的比重日趋加大。由于网络具有开放、交互式的特点，打破了传统、封闭式的教学模式，用动态、开放性的新思维来设计教学过程，从而拓宽了课堂教学的途径。在网站上设有课程的介绍、教学课件、习题与解答、作业园区、网上论坛等版块，充分运用网络教学资源，将教学内容网络化，实现资源共享。教师将教学课件传到网上，学生课后根据需要下载，获取与课堂学习有关的信息，避免出现学生上课忙于记笔记的现象，使学生课上可以专心听课。习题与解答可以使学生得到更多的练习，拓宽了思路。作业园区可以实现对学生作业的在线测试，仿真结果的验证。网上论坛可以进行师生的交流，及时回答学生提出的各种问题，实现网上答疑，学生也可提出意见与建议，以便网站的更新。

另外，教学网站需要长期的建设和维护，建设和维护的工作量比较大，需要花费一定的时间和经费，因此需要学校给予一定的政策支持以保证教学网站的可持续发展。

（五）加强教学团队的建设，形成梯队结构

一支知识结构和年龄结构合理、热爱教学工作、学术水平高、注重教学研究和科学研究的教师队伍，是做好课程建设前提与保证。加强教师队伍建设，培养教学名师梯队既是培养人才的需要，也是提高课程教学水平、促进课程建设长效机制的关键。团队的教师都要积极参与本门课程的教学工作，形成集体备课、经常研讨的氛围，传承好的教学经验，将科研引入教学，依靠集体的智慧和力量积极开展创新。