《控制工程基础》教学方法浅析

姜 燕 张 燕 闫艳燕 高国富 赵 波

（河南理工大学，河南 焦作454000）

1 《控制工程基础》课程教学改革的必要性

《控制工程基础》是机械类专业大学生必修的一门专业基础课程。该课程在整个专业课程中起到了一个承前启后的一个作用，是为日后学生成为工程测试人员必备的骨干课程。《控制工程基础》课程所研究的问题带有普遍性，对工程实践具有重要的指导意义。本课程在介绍控制理论的基本原理和基本概念的同时，以机械系统、电路系统为背景，阐明了控制理论在工程中的应用。《控制工程基础》作为一门机械类专业的基础课程在各理工科高校中广泛的开展着。近年来，随着高等学校对所有课程的调整，扩招和教学资源的相对不足，出现了学时少与讲授内容多及学生多教师少的矛盾。此矛盾在少学时的《控制工程基础》的课堂中尤为突出，少学时一般在30-60学时之间，如何在有限的学时内完成教学任务并达到厚基础、广知识的要求以及最大限度的调动学生的主动性和积极性是摆在广大教师面前的急需解决的问题。

2 教育改革的基本思想

经过多年对本课程的教授与实践，笔者提出了一些经验与解决办法。具体措施如下：

2.1 任务驱动法在课堂讲授中的应用

许多教师开展了《控制工程基础》教学方法、教学模式的改革探索，进行了各种尝试[1]。根据当代学生的基本特点，笔者提出来几种常用并行之有效的教学方法。为调动学生的学习积极性，从枯燥的课程中解脱出来，在课堂上采用任务驱动法。利用做任务的方式分组完成教师布置的任务。任务一般设置为1到3个，任务的难易程度成阶梯型。通过完成任务加强对课堂知识的理解。并在布置任务下去之后进行小组讨论，并对每个小组的任务进行提示性的提问及帮助。在每一个任务完成之后，教师引导各小组对任务的完成进行相互评比，教师纠正学生出现的问题。表扬表现突出的小组，鼓励表现欠佳的小组。在学生讨论学习的过程中，教师巡视，以适当的方式帮助学生解决困惑。在完成任务的过程中，学生的合作学习，即获得了知识，也体会到了合作精神。

2.2 优化教学内容

课程体系和课程内容的优化应该紧密围绕本课程的教学目标和教学要求，通过学习达到厚基础、广知识量的要求。正确处理好学时少，内容多但是基本要求不能降低的矛盾，改革课程体系，合理安排课程内容是顺利完成教学任务的根本。

在课程安排上，要重视绪论的讲解，通过绪论的讲解让学生明白学习本课程的目标、任务、要求以及学习方法，以激发学生的学习兴趣。

控制理论基本概念、系统数学建模、时间响应分析、频率特性分析、系统稳定性分析及系统性能校正等几部分是本课程的一个基础，同时也是个重点内容，可以适当放慢讲解速度，多举一些例子，使学生打好本课程的学习基础。

非线性控制系统、线性离散系统及系统辨识等内容在授课过程中只作总体阐述。在教学内容的组织上采取循序渐进，逐步深化，强调基本概念的理解和应用及其相互联系减少一些定理和公式的详细推演。

2.3 加强实验教学

一味枯燥的上课只能使学生被灌知识，不能很好的吸收。只有通过实验才能增加学生对知识的理解。通过模拟电路实验结果与计算结果进行对照。加强学生对本课程的理解，学时少更应该注意实验环节。每个章节都应该设有实验。通过实验平台，激发学生的学习热情，培养学生学习积极性。情景交融，要让学生觉得学控制有瘾，做实验爽。

2.4 加强计算机软件对本课程的影响

许多老师将MATLABSimulink引入当教学当中，以数字仿真形式演示课堂内容，成为当今控制工程课程教学改革的一个热点[2-3]。我校积极对课程体系进行改革，将MATLAB应用于《控制工程基础》课程教学中，增加了一些硬件无法完成的虚拟实验。利用MATLAB软件强大的仿真功能，在SIMULINK仿真环境下，很容易得到实验模拟设备同样效果的系统。

2.5 加强Sakai网络教育的教学平台应用

笔者所在的学校采用Sakai作为网络教育的教学平台，《控制工程基础》作为网络课程进行教育教学改革，利用Sakai协同学习系统的作用，结合着课堂教学内容，设置任务及项目，鼓励学生在Sakai系统上自主学习，有些项目必须小组协同才可以完成。鼓励学生在系统内畅所欲言发表自己的看法，同时注重进行小组和班级讨论。通过Saikai系统加大教师在课外与学生的学习交流。

在Sakai网络平台中有讨论区，学生和老师都可以积极投入课程交流中，70%的问题学生们可以在跟帖讨论中解决，同时老师也可以通过观察讨论区的问题了解同学们所存在的问题，了解他们共性解决不了的问题。学生们可以通过Sakai系统完成知识共享资源共享及在线答疑等，这样提高了学习的效率。学生都比较喜欢新鲜事物，通过Sakai平台提高他们的学习积极性。

图1 本校Saikai系统应用图

3 教学改革的几点建议

3.1 注意教学气氛，激发兴趣，变要我学为我要学

在教学过程中，我们体会到教学气氛影响着学生的学习效果，尊重学生的意见，满足他们的好奇心和知识遇。注意教学气氛，激发兴趣，变要我学为我要学。

3.2 教学方法力求多样性

可以进行直观演示，激发学生的学习兴趣，活跃课堂气氛，促进学生对知识的掌握。还可以合作学习，培养学生主动参与的意识，激发学生的求知欲。注重以多媒体教学作为手段，采用讲授法、实体展示、合作学习“三位一体”的教学模式。

3.3 重视辅导答疑，教师当面答疑与网上答疑相结合

辅导答疑是日常教学工作中的重要环节，是对课堂教学的一个补充和延伸。现代学生可以通过无线上网，通过qq聊天及论坛跟帖均可以跟老师进行交流，也可以通过Sakai平台答疑。重视课堂答疑，能够有针对性地解决学生在学习工程中产生的疑惑，了解学生学习的情况。加强师生之间的交流和沟通，提高学生的学习兴趣和积极性，进而达到教学的目标提高教学质量。

答疑也是发现课堂教学不足的一个重要的手段。答疑能够及时反馈教学情况，实现教学相长，有助于教师发现实施教学过程中的不足或错误。

大学生生源来自于五湖四海，学生的基础不同，能力各异，这都是客观事实。而教师在组织课堂教学的时候，只能根据学生总体的情况选择一个教学的进度，难免造成有的学生吃不饱，也有的学生吃不了。通过网络答疑，能更有针对性地解答不同层次同学存在的问题。

论坛跟帖老师不能及时解决的问题其他能力强的同学也可以给予解决，这样更能激发同学们学习热情，培养学生的学习兴趣。变要我学为我要学，并且能拉近老师与学生之间的距离。

4 结论

《控制工程基础》教学改革实践后表明，通过改革课程体系合理安排教学内容和进度，适当增加实验的数量，注重教学方法的多样性，将传统教学方法与多媒体教学相结合，重视答疑，合理利用Sakai平台，提高了教学质量，加深了学生对本课程的掌握的程度。

［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］李宁波,汪溢,俞慎,叶晓芸.嵌入式RTOS健康监控技术研究[J].计算机工程, 2009,2(3):260.