应用型本科人才培养下“现代控制理论”课程改革探索

严海领

摘 要： “现代控制理论”是自动化专业的一门较重要的专业基础课程，为响应国家提出的应用型本科人才培养的目标，作者在分析矿大银川学院现代控制理论课程目前教学情况的基础上，指出了其教学过程中存在的主要问题，并针对这些问题从课程的教学内容、教学方法、考核办法等方面提出了相应的解决方法。本文中提出的换位教学、利用计算机解决问题、考核诱学等教学方法对其他工科课程的教学也有一定的借鉴意义。

关键词： 现代控制理论 换位教学 计算机教学 考核诱学

1.课程背景

近年来，随着经济的快速发展，社会对应用型创新人才的需求急剧增加。高校传统的学术型的培养模式已很难满足社会发展的需要，为此《国家中长期教育改革和发展规划纲要》（2010-2020）指出：“坚持能力为重。优化知识结构，丰富社会实践，强化能力培养。着力提高学生的学习能力、实践能力、创新能力，教育学生学会知识技能，学会动手动脑。”[1]在此大环境下，独立的地方院校向应用型大学转变势在必行，相对应的学术型的课程教学也面临新的挑战。

“现代控制理论”课程是自动化专业的一门专业基础理论课。现代控制理论是经典控制理论的发展理论，学生在学习了经典控制理论单输入单输出（SISO）系统的分析设计方法之后，进一步学习现代控制理论，通过学习掌握状态空间分析控制系统动态特性的方法、多输入多输出（MIMO）系统的分析设计方法，为实现复杂系统的控制奠定理论基础。

2.教学过程中的主要矛盾

“现代控制理论”课程为纯理论课程，内容抽象，涉及的数学基础也较多，学生不易掌握，大部分学生在坚持学习一段时间后，容易出现对课程内容不理解，学习积极性下降，听课不认真等现象。大部分教师采用的是传统的讲授教学方式，课堂气氛沉闷无趣，加之课程本身为考查课，考试形式及内容也是循规蹈矩，教师和学生的重视程度都不足，各种原因导致该课程的教学效果总体不是很好，离应用型人才培养的教学目标很遥远。

3.课程改革措施

应用型人才是指能够将专业知识和技能应用于所从事的专业，具有较强适应能力、实践能力和创新创业精神等基本特征的一种专门的人才类型[2]。应用型人才培养以学生的应用能力的培养为核心。为实现这一目标，要求各门课程教师结合自己课程的特点，学生的学习基础、能力及兴趣，采取一系列积极有效的措施进行课程改革。下面，针对“现代控制理论”课程，结合中国矿业大学银川学院的学生及本课程的具体情况，从课程内容、教学方法及考核评价体系等方面提出具体的课程改革措施。

3.1合理的安排课程内容

现代控制理论课程学时安排一般较少，因此在课程内容上不能够面面俱到，结合应用型目标，课程主要以培养学生利用理论知识解决实际问题的能力、建立数学模型解决工程实际问题的思维方法及借助计算机解决工程计算问题的能力为主，同时尽可能兼顾知识的系统性。因此，在内容设置上，可先采用较少学时快速讲解完相关知识章节后，利用合适学时，结合几个章节内容，采取案例教学的方式，以类似“应用题”的方式提出具体工程实际问题，然后建立系统的数学模型，接着利用计算机解决数学计算问题，最后结合控制理论知识，将结论反馈回工程实际问题。将分析解决问题的思维方式和方法贯穿于授课的整体过程之中，将各种控制理论、软件工具及工程实际问题融为一体。如此，学生不会再感到理论课程学而无用。在认识到课程的重要性后，引导学生利用业余时间学习理论及软件等相关知识。

3.2选择适合的教学方法

适合的教学方法，对于提高学生的学习兴趣，调动其学习主观能动性有显著作用。

3.2.1换位教学的方法

换位教学，即在教学过程中把教师和学生角色互换，由学生搜集、整理相关资料并在课堂上讲解，而以教师的指导、点评、纠正和补充为辅[3]。这也可以说是目前较为流行的“颠倒课堂”的方法。教师可以选择合适的章节的知识点或工程问题，提前布置给学生，并对学生进行分组，后由各小组学生对所布置课题进行讲解，通过各组的讲解交流，加深学生对该课题的理解，同时提高学生的学习兴趣和语言表达能力。教师在和学生的交流学习过程中进一步了解学生，汲取更宽泛的知识，达到自我提升的目的。

3.2.2案例法

案例法主要是为了解决“学生对知识不知道如何使用”的问题，提高学生对知识的应用能力而设计的。其主要实现过程可参考前文所述。案例法将工程实际问题和理论知识相结合，学生在听课过程中能深刻认识到高等数学的作用、线性代数的作用、控制理论知识的作用、计算机在工程实际中的应用及matlab等开发软件的作用，学生不会再认为知识是死的，而是对将来就业有帮助的，自然也就提高学习积极性。

3.2.3计算机教学法

目前计算机教学在现代控制理论的教学中使用并不普遍，计算机教学不是平时所说的多媒体教学，根据中国矿业大学银川学院现代控制理论课程学时，我们也不建议开设实验课，而是在上课过程中在课堂的内容上加入利用matlab软件进行矩阵计算等相关内容的介绍，即给学生灌输利用计算机及相关软件解决工程实际问题的方法。教师可在讲解完传统的矩阵计算的方法即手动计算的方法后，利用matlab软件再计算一遍，在此过程中，学生会发现利用现代的计算机及软件解决计算问题过程非常简单且效率很高，逐步培养计算机及软件应用能力。

3.3科学设置考核评价体系

考试，是目前最普遍的对学生学习情况的考核方式。目前，现代控制理论考试形式基本可以分为开卷考试、闭卷考试、半开半闭考试等若干种考核方式，学生最后的成绩也基本上是按平时成绩（20%～30%）+考试成绩（80%～70%）确定，平时成绩大部分是按照出勤和作业上交情况给出的，而在上课表现情况和作业完成质量上，并没有明显区分，考试内容基本上循规蹈矩，按照知识点，设计性及应用性的试题比重明显不足。可见目前的考核评价体系并不能够达到测试应用型人才培养效果的目的，也没有从应用型的角度引导学生，因此，我们需要设计更合理的考核评价标准，同时，让考试达到以考诱学的目的。

鉴于上述所做改革措施，现代控制理论的最终成绩可按下述方法确定：平时成绩15%+课堂表现15%+考试成绩70%。其中平时成绩包含出勤情况和作业情况，作业成绩要按作业完成质量打分，如作业使用matlab软件完成，则可给出加分；课堂表现主要是针对换位教学的方法给出的评价，对课下准备充分，课堂表现情况活跃及优秀的学生给予相应高分；考试成绩依然按之前评价给出，但是在考试内容上会做较大调整，减少知识点的考查，增加分析型题目、设计型题目及应用类题目的比重。如此，可以达到以考诱学、以成绩评价应用型人才培养质量的目的。

4.结语

本文在分析了应用型人才培养模式下，中国矿业大学银川学院现代控制理论课程目前教学情况的基础上，提出了其教学过程中存在的主要问题，并针对这些问题从课程教学内容、教学方法及考核办法等方面提出了相应的解决方法。文中提出的换位教学、利用计算机解决问题、考核诱学等教学方法对其他工科课程的教学也有一定的借鉴意义。

参考文献：

[1]夏平，周学君.基于目标导向的工程应用型人才培养实践体系构建与探索[J].实验室研究与探索，2014.

[2]普林林.应用型本科教育解构及其人才培养模式的建构[J].教育与职业，2009.

[3]闫改珍，等.应用型人才培养模式中《电子系统设计》课程建设的探索[J].德州学院学报，2014.