新工科背景下自动控制原理课程教学改革

石建平 刘鹏

摘要：经济新常态对传统工科专业人才培养提出了新的挑战，培养具有较强工程实践能力、创新能力的高素质人才是对新时代下工科学生的基本要求。为适应和达到这一培养要求，以自动控制原理为例，分析了课程特点与教学现状，针对学生特征，从讲授内容、方法、手段和考核方式等方面进行了其课程教学改革，为新时代地方应用型本科普通高校新工科人才培养提供参考。

关键词：新工科；应用型人才；教学改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2019）08-0138-02

具有较强工程实践能力、创新能力的高素质人才成为新时代高校工科学生人才培养的基本要求；作为地方普通综合性院校，把握好新时代工科人才培养的内涵，积极进行应用型新工科人才培养探索具有重要意义[1-3]。一方面，可以改善高校毕业生严峻的就业形势，提高高校毕业生质量；另一方面，可以发挥工程科技创新和产业创新的主体作用，为区域经济发展和产业转型升级提供人才支撑。故本文以电子类、机械类专业的重要课程——自动控制原理为例，从新理念、新模式、新方法、新技术等方面进行了自动控制原理教学改革，进行地方应用型本科普通高校新工科人才培养探索，为新时代应用型人才的培养提供参考。

一、课程特点

本课程是电子类、机械类专业的一门重要专业课，主要学习控制系统分析与设计的基础知识，包括线性控制系统的建模，时域分析法（系统稳定性、稳态特性和动态特性），根轨迹分析法，频率分析法等分析方法。其内容具有以下特点：

（一）涉及学科知识广泛

其主要学习控制系统的一般规律：系统模型建立、分析及设计的基本知识，要求学生先修电路原理、模拟电子技术、复变函数、线性代数、微积分、大学物理等，具备数学、物理及电工学、力学等基础。

（二）内容理论性强、比较抽象

课程要求学生具备较强数学和物理基础的原因就在于其理论性强，很难理解其过程、原理。虽然自动控制原理中包含大量图形帮助学习，化抽象为具体，但这些图形的理解是建立在数理基础上的。

（三）工程性强、更新速度快

课程通过数学化手段理解其工程物理意义，但其最终目的是将基本原理和方法应用到工程实际中去，因此其需理论知识与工程联系紧密。此外，控制学科，尤其是人工智能作为新兴产业备受关注，其知识更新速度很快。

二、教学现状

目前本课程内容多，且仅36学时，加之比较难学，故学生积极性不高，教学过程中存在以下突出问题：

（一）理论与实际联系不紧密、教学过程容易枯燥无味

对选定教材进行调整，利用PPT进行教学的课堂教学难以激发学生的兴趣，加上本课程内容多、理论性强、比较抽象难理解等特点，很容易使课堂教学变得单调乏味。目前教学过程中，虽然也有与实际结合的案例，但基本知识和案例的融合还不是特别紧密，尤其表现形式还有待加强。

（二）方法和手段有待改进、考核方式单一

“教师—电子教案—学生”的课堂教学模式虽然较传统板书推导过程、手工画图有很大进步，但难以难以满足新时代对高等教育教学的要求。通常考核方式采用学生平时成绩、实验报告和期末闭卷考试成绩进行综合，这种考核方式不受学生欢迎，也很难训练和培养学生的创新意识和思维，学生较为被动。

三、学生特征

（一）基础相对较弱、常有畏难心理

课程授课对象为电子类、机械类专业本科生，众所周知西部教育水平整体落后于中东部，学生的数学、物理、力学、电路等基础普遍较弱，在学习对数理化基础要求较高的课程时，难免产生畏难情绪和心理，对学习失去信心和兴趣。

（二）自我管理能力不强、学习动力不足

现在学生多为95后，受成长环境、家庭教育等影响，娇生惯养，个性较强，但自我管理和控制能力较差，做事往往缺乏毅力。部分学生学习目标不明确，专业思想不牢固，加上现代社会的各种诱惑，尤其是网络影响，而智能手机的普及使得很多学生成为课堂低头族；教育引导不到位，造成学习动力不足。

四、教学改革措施

针对自动控制原理教学过程中存在的问题，基于课程特点和学生特征，结合新时代对工科专业学生素养和能力要求，从应用型人才培养出发，围绕更新课程理念、简化教学内容、改进教学方法、采用新兴教学手段、改变考核方式等方面进行了初步探索。

（一）更新课程理念、简化内容

本课程涉及内容多，作为电子类、机械专业的一门重要专业课，应根据学生特点、课程性质及课程体系，对其知识内容讲授选取整合、难度深浅及应用程度等需要再次调整梳理、充实更新，为此将各基本概念、原理及方法等知识点进行具体化、形象化、实用化、简单化处理，并应用到实际案例中。将工程实际案例融入教学内容进行教学，重视与工程实际的结合和联系，进行创新思维和综合分析能力的培养；同时将实验课程一并考虑，并适当增加学生实际动手的设计性和综合性实验，通过基础的应用，培养学生的工程思维意识。

（二）优化课程教学方法

改“教师—电子教案—学生”的课堂教学为“学生—案例/讨论/知识点讲授/案例/讨论—教师”的课堂教学，综合运用案例教學法、讨论教学法、启发式教学法、任务驱动法和五步（连接、呈现、体验、反思、应用）优化教学法等多种方法进行创新思维训练和培养。尤其是积极采用基于创新思维的五步优化教学法在自动控制原理中的应用，效果良好。

（三）改建课程教学手段

手段是实现良好教学效果的利器，为此，充分发挥现代教学手段解决抽象和理论性课程学习中存在的问题，将相关知识点的基本概念及原理进行教学手段的革新，利用Flash动画、语音图像等视频化手段，发挥Matlab在自动控制原理讲授中图形化和动态化的独特作用，同时采用微课、慕课等新形式，利用智能手机的普及、学生低头族的特点，提高学生的学习兴趣。

（四）完善课程考核方式

将一两个小时的闭卷考试改为综合考试考察，成绩构成由三大部分组成：1）平时成绩，这部分考核包括课堂出勤、课后作业及课堂表现等；2）学期考试成绩：在出题时基于基本知识应用为出发点和落脚点，将基本概念、原理及分析方法与最新实际案例融合作为试题的形式，将新时代对工科专业的能力要求贯穿到试题之中，训练学生工程实践能力、创新能力等；3）实验实践成绩：由实验课表现、实验报告、一篇课程相关的实践报告及答辩等组成，强化学生的动手能力和工程意识。三者比例按照学校相关要求执行。

五、结束语

课程教学改革是一项长期而艰巨的课题，本文仅针对实际教学情况，从讲授内容、方法、手段和考核方式等方面对自动控制原理的教学改革进行了初步探索，期望为新时代地方应用型本科普通高校新工科人才培养提供参考。

参考文献：

[1]李占英，张明君，于晓海，等.应用型人才培养的“自动控制原理”教学改革[J].中国电力教育，2013，（7）：82-83.

[2]赖强.基于工程应用型人才培养的《自动控制原理》课程教学改革研究[J].教育教学论坛，2017，（40）：104-105.

[3]周福娜，王娟.面向工程应用型人才培养的自动控制原理课程教学改革[J].课程教育研究，2017，（15）：109-110.