主动学习教学策略在控制工程基础课程教学中的应用

赵杨

[摘 要]为改善控制工程基础课程挂科率居高不下，学生听不懂、不爱学的现状，教师需大力激发学生的自主学习热情，通过贯彻主动学习教学策略，帮助学生更好地理解课程内容。项目组通过分析控制工程基础课程中存在的课堂效率低下、授课内容偏难等问题，引出主动学习教学在该课程中的具体体现，针对控制工程基础课程教学中的主动学习策略展开研究，力图找到提高控制工程基础这门课学习效率的有效途径。

[关键词]控制工程基础；主动学习；实践操作

[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2017）07-0042-03

针对机械、仪器及其他非控制专业学生开设的控制工程基础课程，以其内容复杂性、囊括学科多样性、概念抽象性、操作实践性等特点成为学生学习的难点之一。[1]为改善控制工程基础课程挂科率居高不下，学生听不懂、不爱学的现状，教师需大力激发学生的自主学习热情，通过贯彻主动学习教学策略，帮助学生更好地理解课程内容。

一、控制工程基础课程教学中存在的問题

作为学院的核心课程，控制工程基础课程通过深化自动控制理论知识，达到帮助学生提高操作水平的目的。然而，课堂效率偏低、学生积极性不足、课程内容专业性过强等现状都限制了其理论的实践化。[2]

（一）课堂效率低下

影响课堂效率的因素是多方面的。从授课方式上说，控制工程基础课程操作性强、应用面广的特点[3]决定了它很难像其他课程一样通过听讲的方式实现学生对内容的深入了解，此外，大量涉猎微分方程、传递函数等数学内容使这门偏重操作的课程带有了浓厚的数学色彩。在这种环境下，照本宣科式的教学不仅无法实现对教学进度的宏观调控，还会导致学生听课积极性的下降。

从授课内容上说，通过了解系统及控制系统的概念、组成及工作原理，可以实现对控制系统的基本认识，但想进行深入了解，则必须建立在对数学模型的掌握上。由于专业课的差异性以及相关数学专项练习的缺乏，学生的数学思维和逻辑思维较差，这使不少学生产生了“我在听，但听不懂”的感觉。

从听课群体来说，生源的广泛性造成了学生个体能力差异较大，也直接影响了学生对内容的接收领悟速度。课程安排的过于紧密与授课内容间缺乏缓冲的现状使学生间逐渐拉开等级，那些基础较差的学生在学习控制系统校正的相关内容时，就会因对前面所学内容的遗忘而导致学习无法继续进行。

（二）理论与实践脱节

控制工程基础的学习对掌握机械设计制造原理，实现机械自动化都有相当大的意义。将机械运动作为主要的控制对象，需要把相关理论准确运用到实际操作环节中，并结合具体情况中分析影响系统稳定性、频率特性的具体因素，以数学理论为依托开展相关设备的设定与维护工作。

然而，由于教学设施的缺乏与相关资金的短缺，校方很难为学生提供足够的实验平台。多人一组、轮换实验的现状无法满足每个人对实验数据、实验结果的需求，也会造成学生操作能力的下降。这不利于普遍意义上的操作水平的培养和有针对性的实验创新，也会导致学生对课本的理解更为吃力，从而拖慢教学效率和授课进度。

此外，理论与实践的脱节还表现在学生的“实习难”上。这门课程的针对性与专业性对学生的实习范围进行了明确规划，而学生知识理论欠缺、操作技术不够熟练的特点，又使其很难被一些企业的生产、管理部门所接纳。实习难找的现象使学生的练习机会大幅减少，也不利于其之后的就业选择；就业实习中的困难也可能导致学生以相对消极的心态去面对这门课程，从而造成恶性循环。

（三）课程内容抽象难懂，考核方式僵化

在学习计算机控制系统的相关内容时，学生经常对离散状体空间模型、线性离散系统的数学模型等内容表现出一定的不解，这是因为相关内容的学习必须建立在对数学模型的运用和理解上，而内容抽象的特质，加深了学生理解的难度，也不利于其在完成整本书的学习后，构建完整的知识框架。

此外，控制工程基础课程的考查方式依然以试卷为主，通过考核学生在答题纸上完成额相关实验的设计流程及模型的构建衡量学生对知识的理解、掌握程度。试卷考核形式在节约人力、物力的同时也有其自身的不足。例如，只注重学生纸上谈兵的能力，忽视将理论规划付诸实践时的动手操作水平；过于关心考试成绩，使知识的学习和积累演变成期末阶段的突击背诵和押题猜题；考场监管存在一定漏洞，给部分学生的抄袭、作弊行为带来可能，从而降低成绩的真实性。简言之，僵化的应试考核无法满足校方及相关企业对学生综合能力，尤其是操作实践能力的要求，使学生对内容的掌握流于形式，降低了学生主动学习的好奇心与求知欲。

二、控制工程基础课程教学中的主动学习策略

提高学生学习兴趣，激发他们主动探索、求知创新的精神是改变控制工程基础教学现状，实现教学效率与教学成果提高的有效途径。只有将主动学习引入课堂，才能综合提高教师授课质量、学生听课效率与校方硬件等方面的综合水平。

（一）激发学习兴趣，提高学生综合素质

1.明确学科领域特点，培养学习兴趣

控制工程基础这门课对理论知识有较高要求，教材内超过一半的内容也集中在对系统、系统特征、系统控制及相关知识点的介绍上。与此同时，教材知识点覆盖机械、数学、电气工程几个大类，增加了课程内容自身的复杂性和多样性。教学中，理论知识的集中化与复杂化使很多学生无法真正了解自己所学的内容，因而对学习产生迷茫心理，进而导致消极学习现象的产生。

此时，教师必须帮助学生明确学科范畴，将涵盖生物控制论、社会控制论、工程控制论等在内的控制理论明确化、清晰化。使学生在具体了解该课程应用领域的同时，认清控制工程在相关行业中的发展性与实用性。此外，教师应从生活中较为常见的控制工程实例出发，从学生熟悉的领域谈起，帮助降低学生对控制工程基础课程的恐惧心理。通过引入诸如家庭电冰箱的恒温控制系统、火箭发射器自动发射、微波炉内饭菜的定时加热、手机定时开关机在内的身边的自动化控制，帮助学生了解他们将来可能从事的各项领域，明确学习目标。与此同时，教师还可以通过多媒体播放相关纪录片或相关图片，帮助学生了解控制工程在航天航空、能源建设等高端领域的应用，及其对科技进步和经济发展产生的积极影响，从而实现对学生学习兴趣的培养。

2.讲好绪论课程，提高学生学习兴趣

学生刚开始接触控制工程的基础课程时，总会不自知地产生畏难情绪和懈怠心理，认为理论课程在日后的工作岗位中用不到，继而出现比较严重的应试教育思想。为此，教育者必须讲好绪论课程，将学生的学习兴趣激发出来。

教育者要让学生认识到学习基础课程的重要性。在工程领域当中，控制理论的课程内容能够被应用到各个环节中，尤其是在科技发展速度异常迅猛的现代社会中，工程控制理论的学习是非常重要的，学生只有充分掌握好控制理论中所包含的专业知识，才能够在日后的工作岗位中表现得如鱼得水。教育者可以在日后的教学课堂中加入一些图片、声音以及视频信息，并且向学生展示一些有关于控制理论的实际应用案例，例如过去的蒸汽机、自动火炮以及当下的登月工程、天气预报等。

3.丰富知识面，在阅读学习中养成兴趣

学生对控制工程基础这门课兴趣缺乏，在很大程度上是因为课程难度偏大，涉及学科多，上课听不懂。此时，可以通过丰富学生的知识面，加强学生数学能力的培养，帮助学生更好地理解控制工程基础这门课程。

学校应针对学生的授课需要，适当开设数学方面的选修课程，为数学基础薄弱，数学建模掌握不到位的學生提供二次学习的机会，并以此加深对所学内容的理解，确保学生能跟上授课进度。此外，校方还可适当采纳学生意见，对图书馆馆藏书籍进行及时增补，对于控制工程基础内容相关的书籍，应摆放在临近位置，在方便学生阅读的同时保证书籍的质量与数量。与此同时，可以通过提供不同版本的教材，帮助学生从不同侧面、不同实验了解相关理论知识，并通过反复阅读实现理论知识的深化记忆。例如：对于控制工程中的传递函数化简部分，可以先由方块图简化原则出发，由浅入深，最后在讲解梅逊公式的应用。提高其学习主动性还能从阅读内容的循序渐进上实现，除专业性理论书籍外，学生还可根据自身水平，有针对性地阅读相关杂志期刊，并根据理论水平的提高及时调整所看书籍的难度。通过在阅读中加深对控制工程的了解，真正做到读懂相关内容，来实现学习兴趣和阅读习惯的养成。

（二）合理控制课时，将理论与操作相结合

针对课本内容多，授课进度偏慢的情况，教师应对授课内容进行有针对性的调整。与此同时，还要合理安排理论学习与实验操作所占的课时比重，将教学重心转移到实验上来，实现理论与操作能力的同步培养。

在实验前，教师应确保学生对相关理论知识的掌握程度，使每位学生都能按实验操作规范进行相关操作。此外，还应做好相关实验器材、实验材料及实验专用表格的准备工作，并拟定试验计划，对实验结果保持明确的认识。试验中，将学生分为两人一组，组内交替进行基础知识、基本原理的验证性实验与综合性实验，每次实验由一人操作，另一人负责观察现象，记录相关数据。实验结束后，两人职能互换，进行下一次实验。此时教师应起到引导和解惑作用，给予更具针对性的指导，并为学生提供充足的空间，以提高他们的操作能力与创新能力。教师仅起到帮助学生发现问题，寻找类似事件的解决方法的引导者作用，而不应过度干涉实验，使实验沦为一板一眼的“提线教学”。实验后，还应做好数据的整理归纳工作，并针对实验中存在的问题提出新的实验方案。确保学生能将所学知识灵活应用于实践，并从操作中收获经验、体会到动手操作的乐趣，能在最大限度上激发他们的自主性，使其养成主动构思实验—设计实验—准备实验—操作实验—反思实验—完善实验的思维体系，促进他们不断深入探索控制工程基础课程的内涵。

（三）利用问题导向来构建教学情境

教育者要牢牢把握住促进学生主动学习的关键之处，帮助学生形成独立且客观的认知状态，充分运用好问题导向来构建符合学生学习能力的教学情景。在这里需要注意的是，教育者在进行问题设计时要做到主题明确且知识要点丰富，同时还要结合与学生日常生活息息相关的例子来促进学生知识体系的构建。首先，在已有条件下来系统化的分析问题；其次，针对现有问题展开更进一步的整合与优化；最后，借助多媒体技术来将抽象问题具象化展示。

（四）引导学生围绕问题来构建知识体系

控制工程的基础课程中主要涉及控制理论、数学基础以及力学基础等多个领域的知识内容，教育者要在授课过程中适当的引入一些工程实例与重点问题，帮助学生将不同领域中的知识要点紧密地串连起来。首先，教育者要引导学生去了解控制工程基础课程的三大要素，即“输入、系统、输出”，而后再去帮助学生加深对系统关系的认识，逐步理解和吸收数学模型知识；其次，教育者要在开展系统特性分析的基础之上，针对系统的性能指标展开更进一步的分析和校正。虽然在一些比较复杂的系统当中会存在一些比较困难且抽象化的数学运算，但只要教育者能够让学生正确且深入地理解系统与输入输出之间的关系，就可以帮助他们进一步明确主动学习的方向，进而达到提高教学效率的最终目的。

（五）创新教学考核方法，确立学生的课堂主体地位

大学课堂人数多，授课时间长，授课周期长等特点决定了其授课方式以“听讲式”为主，主要通过教师讲授完成相关知识的学习。过于单调的授课方式降低了课堂效率，也使得学生很难集中注意力，从而降低了他们自主学习的积极性。此时，教师可以通过引入Matlab软件，使学生在电脑上进行知识学习和模拟操作，对阶跃和正弦信号仿真分析。也可以仿照初高中课堂中的提问式教学方式，在课堂上给予学生一定的讨论和做题时间，使他们从被动的知识接收者转变为主动发现问题、积极解决问题的课堂主导者。此外，学习控制工程的相关理论，必须与相关实验同步进行，避免出现“一人课堂”的现象，应使尽量多的学生敢于在讲台上做示范性试验，确立学生的课堂主体地位。

此外，学校还应改变只以期末考试成绩论英雄的局面，加大定期考核与随机考核及课堂表现在成绩中所占比重，并将实验环节纳入考核范畴，从而促进学生在日常学习及实验操作中的主动性。新的考核方式不仅能有效提高学生的课堂注意力与实验参与性，也能避免期末突击复习现象的产生，提高其学习积极性。

三、结语

高校应通过激发学生学习积极性，培养他们的求知心与好奇心，拓展学生知识面，丰富与控制工程基础课程相关的知识，可以帮助他们养成主动学习的习惯。而学习能力、操作技能的提升也能有效提高教学的针对性、技术性与灵活性，使教师成功转化为引导者，并留给学生更多发挥的空间，让他们在发挥主体作用的同时完成对授课内容、授课进度的调控，让发挥学习主动性变得更容易。简言之，授课形式与内容的革新，理论与实践相结合的授课方法能极大促进学生的主动学习，实现学生综合能力的有效提高。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 杨青，党选举，赵学军.“电力拖动自动控制系统”课程建设的改革与实践 [J].中国电力教育，2013（2）：76-77.

[2] 杨柳.高职“工程控制测量”课程教学改革实践探索[J].陕西教育（高教版），2012（6）：88-89.

[3] 孙建伟，韩连英，关英俊.机械工程控制基础教材的改革研究[J].长春工业大学学报（高教研究版），2013（2）：84-85.

[责任编辑：刘凤华]