基于电子类专业人才培养模式的自动控制原理课程新构建

李春来

(湖南理工学院 物理与电子学院, 湖南 岳阳 414006)

基于电子类专业人才培养模式的自动控制原理课程新构建

李春来

(湖南理工学院 物理与电子学院, 湖南 岳阳 414006)

以湖南理工学院电子类专业人才培养模式为例, 分析了电子类专业自动控制原理课程开展现状, 探讨了自动控制原理课程新构建的内容、关键问题与具体实施方案、特色与创新之处.

自动控制原理课程; 电子类专业人才培养模式; 新构建

1 电子类专业自动控制原理课程现状分析

控制科学是20世纪最重要的科学成就和贡献之一. 控制科学以系统论、控制论、信息论为基础, 研究分析各学科领域中独立于具体对象的一般共性问题, 即为了实现某类目标问题而采取的描述分析对象与环境信息并实施控制与决策行为的方法论. 它与各应用领域具体问题紧密结合, 对于各种具体实际问题具有一般方法论的意义, 最终形成了控制科学与工程精彩多样的内容. 控制科学具备的这一独特特点,使得其有力推动了相关学科的发展, 并进一步促进了相关学科的交叉与渗透.

《自动控制原理》课程是普通高等学校通信工程、电子信息工程、电子科学与技术、光电信息科学与工程等专业的专业基础课程, 也是现代控制理论、运动控制系统、过程控制、系统辨识、自适应控制、人工智能等控制类后续课程的理论基础, 我国大学电子类专业一直将其作为一门必修的专业基础课开设.但是, 要做到教育与经济建设接轨、与产业发展同步, 作为一门传统的基础课程, 《自动控制原理》课程在教学质量和效果上的要求也越来越高, 在教学方式上也需要与时代同步, 所以对该课程的重新构建与改革就显得十分重要.

《自动控制原理》主要讲述线性控制系统的数学模型, 非线性控制系统的描述函数法和采样控制系统的描述及分析方法. 要求学生在牢固掌握控制理论基本概念的基础上, 能对简单控制系统进行定量估算、定性分析及动态性能仿真, 为相关专业课程学习和实际控制工程项目实践奠定必要的基础. 因此《自动控制原理》课程是电子类专业人才培养方案知识框架的重要组成部分, 具有数学理论知识要求高、概念抽象且实践性强等特点, 是一门难教难学的课程. 少数学生不能较好的将理论和实际应用背景相结合, 无法深入理解其基本概念与原理. 教材上诸多方法、概念给学生学习过程带来较大困难, 学生不能很好的比较和总结概念与方法的内在联系和区别. 总的来说, 由于此课程学习难度较大, 造成学生学习兴趣不浓, 学习效果不理想. 如何解决这一难题, 提高教学效果, 是每一位讲授这门课程的教师应该思考的问题.

我校(湖南理工学院)自2000年合并升格为本科院校后, 物理与电子学院和信息与通信工程学院的电子科学与技术、光电信息科学与工程、电子信息工程、通信工程、信息工程等5个专业便将该课程作为一门相对独立的专业课来开设, 形成了较为严密的知识体系、较为规范的理论体系与教学模式. 近年来,国内许多工科院校控制类专业将《自动控制原理》列为精品课程进行建设, 对课程的教学内容、教学目标、教学方法等给出了新的定位, 表达了对该课程进行大刀阔斧改革的决心, 有许多可供借鉴的成果. 但我们认为, 各校应该根据本校的专业建设情况、实验室建设状况及对学生的培养目标, 对课程的内容体系、基本要求、教学组织方式进行更合乎自身实际情况的探讨.

作为电子类专业的一门非专业方向课程, 《自动控制原理》计划安排为36课时, 学生普遍对《自动控制原理》缺乏深刻的认识, 学习兴趣不浓, 学习效果不理想. 根据对我校各教学院部课程设置和专业建设的了解, 我们认为, 《自动控制原理》课程与电子类各个专业均具有很大的联系, 控制思想在电子科学与技术、光电信息科学与工程、电子信息工程、通信工程、信息工程等专业的许多课程中得到了充分的应用. 由此可见, 结合电子类专业人才培养模式对《自动控制原理》课程进行新的构建和改革对课程教学质量的提高、学生知识体系的构建及学院的发展是十分重要的.

本文将立足于我校现有5个电子类本科专业应用型人才培养方案和学生群体特征, 来探讨研究《自动控制原理》课程的学科定位、教学内容设置及教学方法和手段的改革, 使《自动控制原理》课程和学生的实际所需相联系, 真正做到因材施教, 成为培养应用型人才的一个重要平台.

2 电子类专业自动控制原理课程构建内容

本部分将从课程性质及定位、教学内容、特色教案、教学模式及考核方式等方面探讨电子类专业自动控制原理课程构建内容.

2.1 电子类专业《自动控制原理》课程性质及定位

电子类《自动控制原理》课程教学应怎样定位? 是突出理论性还是突出工具性, 是强调控制理论思想与原理的传授还是强调提高解决实际的能力? 只有立足生源的个性发展特点, 并结合电子类专业自身的人才培养模式和办学思想, 才能真正准确定位. 所以《自动控制原理》课程改革研究必须建立在“个性发展”, “电子类专业人才培养目标”, “课程教学现状分析”的基础上. 为此, 我们拟制定出切实符合电子类专业应用型人才培养目标的《自动控制原理》课程性质定位, 制定完善教学大纲, 撰写《电子类专业自动控制原理课程性质分析》.

2.2 电子类专业《自动控制原理》课程教学内容

《自动控制原理》课程教学作为非专业方向课程是否需要有专业的区别？这是一个有争议的问题. 但我们认为, 针对电子类的办学定位的特殊性, 《自动控制原理》课程与电子科学与技术、光电信息科学与工程、电子信息工程、通信工程、信息工程等5个专业均具有很大的联系, 控制思想在电子类的许多课程中得到了充分的应用, 所以《自动控制原理》课程教学与专业教育相结合就显得更为迫切. 《自动控制原理》课程应该与学生的专业素养和专业理解联系起来, 使学生学以致用, 真正成为高素质的专业人才.

《自动控制原理》是具有很大包容性的课程, 其内容涉及到信息信号处理、电子电路、光电技术、光纤通信、传感器原理等相关学科, 《自动控制原理》课程的这种巨大的包容性也为其与专业的结合提供了先决条件, 使其成为可能.

2.3 电子类专业《自动控制原理》课程特色教案

目前, 《自动控制原理》各类教材已超过100种[1～4], 但是没有一部教材是针对电子类专业教学对象编写的, 《自动控制原理》课程教案与教学一刀切是非常普遍的现象, 电子类专业《自动控制原理》课程特色教案的编写显得困难但迫在眉睫. 所以, 我们结合我校具体实际教学情况, 编订出一套符合电子类专业学科建设需要和学生发展需要, 并且有专业区别的特色教案.

2.4 电子类专业《自动控制原理》课程教学模式

作为一门非专业方向课程, 《自动控制原理》课时安排少, 学生普遍对《自动控制原理》课程缺乏深刻的认识, 学习兴趣不浓, 考核成绩不理想. 但《自动控制原理》课程与电子类各个专业均具有很大的联系. 所以, 新的教学模式的构建显得很重要. 具体地, 我们将构建以学生为本的教学模式, 包括兴趣的激发、工程理念的导入、教学目标的定位、教学方法的变更策略等方面.

2.5 电子类专业《自动控制原理》课程考核方式

《自动控制原理》作为一门非专业方向课程, 其考核方式应有自己特定的形式. 具体可从以下方面进行考核方式的改革: ①将考试内容进行充实和调整, 着重考查学生分析解决实际问题的能力和对各知识模块的综合能力. ②通过期末考试题型多样化, 全面考核学生对课堂讲述的相关内容及课后扩展学习内容的掌握情况, 这些题型可包括填空题、选择题、判断题、计算题、设计题等; ③将单一的评价方式进行多样化处理, 具体可采用口头答辩、读书报告、课程心得及小论文等.

3 关键问题与实施方案

3.1 关键问题

(1) 理清课程的重点与难点, 制订相应的教学方案和教学大纲, 适时更新教学内容, 保证教学内容的先进性与前瞻性.

(2) 以学生为本的教学模式的构建, 特别是学生学习兴趣的激发、教学方法的策略变更等.

(3) 符合电子类专业学科建设需要和学生发展需要, 并且有专业区别的特色教案的编写.

3.2 实施方案

我们以湖南理工学院电子科学与技术、光电信息科学与工程、电子信息工程、通信工程、信息工程等5个电子类专业改革实践对象, 理清思路, 分工负责, 步步夯实. 具体实施方案方法如下:

(1) 教学现状调查: 包括现有教案和教材使用情况调查, 学生《自动控制原理》课程学习意愿调查, 教学满意度调查.

(2) 电子科学与技术和光电信息科学与工程专业人才培养目标分析, 控制思想在电子科学与技术和光电信息科学与工程专业中的应用分析.

(3) 确定电子类专业《自动控制原理》课程性质、定位和教学内容.

(4) 电子类专业《自动控制原理》特色教案编订.

(5) 电子类专业《自动控制原理》课程教学与学科专业教育结合程度在教学方式、教学内容和课程考核方式上的实践.

4 电子类专业自动控制原理课程构建特色与创新之处

(1) 充分体现符合电子类专业学科建设需要和学生发展需要, 并且有专业区别的课程的定位、教学内容的选取和特色教案的编写.

(2) 以学生为本的教学模式的构建, 特别是学生学习兴趣的激发、教学方法的策略变更.

(3) 充分利用多媒体教学的自主性、开放性、共享性、交互性、协作性等特色, 扩展学生知识面, 全面提高专业课程的教学质量.

5 结束语

作为一门非专业方向课程, 《自动控制原理》课时安排少, 学生普遍对《自动控制原理》课程缺乏深刻的认识, 学习兴趣不浓. 目前, 《自动控制原理》各类教材已超过100种, 但是没有一部教材是针对电子类专业教学对象编写的, 《自动控制原理》课程教案与教学一刀切是非常普遍的现象, 电子类专业《自动控制原理》课程新的构建与改革显得困难但迫在眉睫. 本文立足于电子科学与技术、光电信息科学与工程、电子信息工程、通信工程、信息工程等5个电子类本科专业应用型人才培养方案和学生群体特征, 探讨了《自动控制原理》课程的性质与学科定位、教学内容设置以及教学方法和教学手段的改革, 使《自动控制原理》课程和学生实际情况和所需相联系, 做到符合学科发展和因材施教, 成为培养应用型人才的一个重要平台.

[1] 杨庚辰. 自动控制原理[M]. 西安: 西安电子科技大学出版社, 2007

[2] 王建辉. 自动控制原理[M]. 北京: 清华大学出版社, 2007

[3] 胡寿松. 自动控制原理[M]. 北京: 科学出版社, 2013

[4] 王万良, 赵燕伟. 自动控制原理[M]. 北京: 机械工业出版社, 2009

New Construction of the Course of Automatic Control Principle Based on Training Mode of Electronics Specialty

LI Chun-Lai
(College of Physics and Electronic, Hunan Institute of Science and Technology, Yueyang 414006, China)

This paper analyzes the present situation, content for the reform, key issues, implementation plans, distinguishing feature and innovation of the course of automatic control principle, based on the training mode of electronics specialty of Hunan Institute of Science and Technology.

automatic control principle; training mode of electronics specialty; new construction

G642

A

1672-5298(2015)02-0091-04

2015-03-26

湖南省教育厅科学研究项目(13C372)

李春来(1976− ), 男, 湖南岳阳人, 博士, 湖南理工学院物理与电子学院副教授．主要研究方向: 控制理论