试议教学改革运用型院校“制约工程原理”教学革新

摘要：针对应用型本科院校车辆工程专业人才培养目标，以“控制工程原理”课程为基础，首先分析课程教学过程中的问题与不足，然后在理论教学环节、考核环节、实践环节进行了改革，提高了学生的学习效率与积极性，教学效果良好。
关键词：控制工程原理；应用型本科；教学改革
作者简介：卢军锋（1978-），男，江苏南京人，金陵科技学院机电工程学院，讲师；凌秀军（1973-），男，江苏南京人，金陵科技学院机电工程学院，讲师。（江苏 南京 211169）
1007-0079（2013）17-0057-02
近些年，为了快速推进高等教育大众化，提高人口素质，国家在提高高考录取率的同时，也将很多高等学校转型为应用型本科院校。应用型本科院校主要为地方培养高素质技能型工程技术人才，能直接解决实际问题、维持工作正常运行的高等技术应用型人才。这就决定了其教学模式必须以“应用、实践”为主旨，以能力培养为核心。
“控制工程原理”课程是车辆工程专业的一门重要专业基础课程，该课程的特点是知识点多且抽象难懂，要求学生数学基础要好，而且是高度理论概括，与实际系统联系较少，运用传统教学模式学生感觉难学，且授课效果不好。因此为了适应应用型本科院校的教学特点，提高应用型本科院校的教学品质，本文根据金陵科技学院车辆工程专业“控制工程原理”课程的开设情况，对其进行应用型本科人才培养模式下的教学改革研究，使该课程更加适合应用型本科院校车辆工程专业的要求。

一、教学过程中发现的问题

“控制工程原理”在车辆工程专业中定性为专业基础课，笔者在多年的教学过程中发现了很多问题。首先，该课程理论性强，对数学基础要求较高，很多学生开始时很认真地学，但是随着课程的进展，对数学推导难度的逐渐加强，很多学生便失去了学习的信心与兴趣，表现出了畏难情绪。其次，本门课程涉及的知识面比较广，抽象概念多，与实际应用有一定差距，因此很多学生在学习本门课程时，学习目的不明确，不知道学习该课程后有什么用，能解决什么问题。另外，为了配合应用本科教学特色，增加很多实践与实习课程，使得“控制工程原理”由原来的64学时被压缩到现在的48学时，在保证教学内容不变的前提下，课时变得十分紧张。

二、教学改革的思考与举措

针对教学过程中总结出的问题，为了使“控制工程原理”课程的教学更加适应应用型本科教学的需要，结合车辆工程专业的实际情况进行了多项改革举措。

1.精彩说课，明确学习目的

在“控制工程原理”每学期的第一节课安排教师进行说课活动。首先，主要是讲解“控制工程原理”的发展史，学习目的，本课程对将来的学习有哪些帮助，能解决什么问题，在目前的汽车控制系统中有哪些控制理论应用其中并举例说明，以便于充分调动学生的学习积极性，其次，再对教材进行简析、提前预告重点难点、课时安排等，对课程内容进行高度压缩，将课程内容分为分析与设计两大块，其中分析包括时域分析法、根轨迹分析法、频域分析法，分析与设计都是围绕控制系统的稳、准、快展开的。这些内容的介绍可以让学生在第一节课就对本学期的教学在宏观上有了了解与把握，有助于将来的学习。

2.加强数学基础，简化推导过程，注重结论

良好的数学功底是学好该课程的重要基础，为了让学生不因为数学而影响学习该课程，首先在课程开课学期的上一个学期末通知学生开学后即将会用哪些数学知识，以便学生提前复习。其次，对于经常用到的数学结论重点讲解。最后，在讲解该课程时，弱化公式、定理等的推导过程，重点关注对结论的理解，以及如何使用结论解决控制问题。

3.强调概念，启发式教学

该课程中有大量的概念，学好概念对学习该课程至关重要。在教学过程中不停地向学生强调理解好概念的重要性。例如学生在学习中会遇到闭环系统的开环传递函数、闭环传递函数、闭环系统误差传递函数等等的概念，如果对这些概念描述的系统没有认真理解，很可能在将来的系统分析中犯错误。在教学过程中为了增加课堂互动性，重点采用启发式教学，比如当讲授方框图化简成传递函数时，在讲解的最后时段会展示一道用方框图化简很繁琐甚至无法化简的一道题给学生计算，当学生化简不成功时，引出下一个内容——用梅逊公式化简法来计算此题。通过这样的方法，学生对梅逊公式的印象会更加深刻。

4.双目标培养模式

“控制工程原理”是一门理论性很强的课程。该课程可以有效培养一个学生的理论素养，为将来的继续深造奠定一定的基础，因此将一个班级的学生分为工程应用型与考研深造型，[3]上课时讲授的内容是一样的，但是上课时省略的一些推导过程，以及一些对数学要求较高的结论，要求考研深造型的学生要在课后推导出来，并交推导过程笔记。另外在课后作业方面，针对工程应用型的学生，主要让学生理解控制理论在工程中的应用与计算，针对考研深造型，主要让学生掌握复杂计算与控制理论应用。

5.考核方式多样化

传统的考核模式主要是闭卷考试。这种模式会让学生产生只为考试而学习的现象，并且出现考完试后知识点遗忘速度很快的特点，究其原因是所学知识运用不足。因此，我们采用课程报告与开卷的形式来考核学生的掌握情况。开卷考核成绩占总成绩百分之五十，开卷考试使学生不必记忆大量的理论公式，通过开卷考核要求学生会查找资料，然后解决工程问题。课程报告的成绩占总成绩百分之五十，课程报告的内容是针对一类实际系统，要求学生建模后转化成传递函数，分别利用时域法、根轨迹法、频域法分析系统性能，然后再提出系统系性指标，学生按要求进行校正设计，为了不使数据雷同，每位学生得到的系统模型参数都不一样。通过课程报告使学生对一个系统进行了建模、分析、校正三各环节的训练，使学过的知识得以应用。经过学生的反馈，这种灵活的考核方式取得了比较好的效果，也受到学生的欢迎。

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6.充分利用仿真软件教学

MATLAB是基于矩阵运算的高性能可视化软件，对于“控制工程原理”中复杂的计算与求解过程可以通过该软件很轻松实现计算与求解，同时对于“控制工程原理”中的各种图形也可以很容易画出。因此，在课堂上引入该软件有助于节约时间、验证结论、分析对比不同参数对系统图形的影响等等。[4]在前面提到的考核中，要求学生首先写出详细的手工计算过程，然后再写出完整的MATLAB语言计算程序，并画出精确图形，使学生对“控制工程原理”常用的直接求解法、间接评价法、计算机仿真分析法能融会贯通。[5]

7.开放实验室，重视实践教学

实践教学是教学系统中的一个重要环节，良好的实践教学不仅能使学生巩固和加深所学理论知识，又能使学生通过实际操作、观察现象、写实验报告等过程，培养学生的动手能力与思维能力。传统的“控制工程原理”实验是基于实验台的验证性实验，学生只是按照要求完成一系列验证性实验，因此无法适应应用型本科院校培养模式的需求。实

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验教学的真正展开往往受到硬件实验设备的限制，因此我们使用的是THBDC-1型控制理论实验台，该实验台可以完成验证性实验，也可以进行综合设计性实验。在课内安排验证性实验，在晚间六点到九点的开放实验室时间段向学生安排综合设计性实验，该时间段的实验学生可以根据自己的兴趣在网络上预约，这样可以加强学生对知识的巩固与理解。

四、结束语

应用型本科院校的车辆工程专业要求学生所学理论必须与实践有机结合，理论为实践怎么写作，理论为解决工程问题怎么写作，决不可进行大量空洞的理论教学，使学生失去学习积极性。通过多年的教学改革研究，针对应用型本科院校车辆工程专业的“发控制工程原理”所做的改革取得了良好的效果。
参考文献：
杨婕，程丽平，孙霞，等.应用型本科“自动控制原理”课程改革及实践[J].中国电力教育，2010，115（4）：111-112.
陈励华.宏观教学法及其在自动控制原理课程中的应用[J].高教论坛，2008，（1）：102-103.
[3]张明君，崔杏利，梅彦平，等.多目标的“自动控制原理”课程教学实践与成效[J].中国电力教育，2009，141（7）：134-136.
[4]胡羽.浅谈MATLAB在机械类专业《自动控制原理》教学中的应用[J].甘肃科技，2009，25（14）：179-180.
[5]孟华.自动控制原理[M].北京：机械工业出版社，2007.