現(xiàn)代控制理論課程教學(xué)改革論文

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1現(xiàn)代控制理論課程教學(xué)中存在的問(wèn)題

現(xiàn)代控制理論課程的中心任務(wù)是提出并研究用數(shù)學(xué)理論方法有效地解決工程實(shí)際問(wèn)題．它一方面是數(shù)學(xué)，其研究手段包括數(shù)學(xué)推導(dǎo)、分析、論證和計(jì)算．另一方面，它又是一門系統(tǒng)的科學(xué)理論，任何問(wèn)題的解決都需要通過(guò)聯(lián)系實(shí)際應(yīng)用的系統(tǒng)知識(shí)，通過(guò)程序設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)．因此，現(xiàn)代控制理論教學(xué)的目的是培養(yǎng)學(xué)生既要有扎實(shí)的理論基礎(chǔ)，又要有解決實(shí)際問(wèn)題的能力．但是傳統(tǒng)的教學(xué)模式往往只注重講授原理，對(duì)于實(shí)踐環(huán)節(jié)的教學(xué)不夠重視，使得學(xué)生不能全面地理解和運(yùn)用書中的理論知識(shí)，而僅停留在要求學(xué)生用現(xiàn)成的程序求解或證明課后習(xí)題這一基本階段．學(xué)生對(duì)課堂講授的知識(shí)理解得不夠深，難以將其自覺(jué)運(yùn)用到實(shí)際中．由于過(guò)多地強(qiáng)調(diào)數(shù)學(xué)理論，缺乏對(duì)控制理論實(shí)際工程等背景的介紹，學(xué)生感到這門課抽象難懂、枯燥無(wú)味、難以掌握，學(xué)習(xí)的興趣不高．

2現(xiàn)代控制理論課程教學(xué)改革中應(yīng)該堅(jiān)持的原則

2．1以需求為牽引，保持課程可持續(xù)發(fā)展

數(shù)學(xué)學(xué)院的現(xiàn)代控制理論課程最早開(kāi)設(shè)于2006年，至今已走過(guò)8年的歷程，取得了一些成果，要想保證課程的可持續(xù)發(fā)展，必須堅(jiān)持以應(yīng)用型人才培養(yǎng)需求為牽引的原則．隨著社會(huì)的飛速發(fā)展，高校人才培養(yǎng)模式不斷變化，高等教育改革在如火如荼地進(jìn)行．學(xué)校的人才培養(yǎng)目標(biāo)從傳統(tǒng)培養(yǎng)“專才”轉(zhuǎn)變?yōu)榕囵B(yǎng)發(fā)展型、應(yīng)用型的具有較強(qiáng)實(shí)踐動(dòng)手能力的“通才”．這對(duì)人才培養(yǎng)提出了新的挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)的教學(xué)理念、課程體系、教學(xué)內(nèi)容等已經(jīng)不能完全適應(yīng)今后的人才培養(yǎng)目標(biāo)，這對(duì)現(xiàn)代控制理論課程提出了新的更高的要求．我們要跟緊全國(guó)高等教育改革的步伐，繼續(xù)為社會(huì)各行各業(yè)培養(yǎng)合格的新型人才．因此，必須加強(qiáng)培養(yǎng)應(yīng)用型人才的現(xiàn)代控制理論課程建設(shè)，同時(shí)，也要建立系統(tǒng)、完善、多層次、多角度的現(xiàn)代控制理論教學(xué)體系．這樣，才能保持這門課程的可持續(xù)發(fā)展，避免被淘汰的尷尬，為社會(huì)培養(yǎng)急需的高素質(zhì)人才．

2．2以質(zhì)量為核心，保證課程改革協(xié)調(diào)發(fā)展

課程改革的協(xié)調(diào)發(fā)展應(yīng)該從課程的規(guī)模、質(zhì)量和效益的協(xié)調(diào)發(fā)展及滿足社會(huì)發(fā)展對(duì)人才的需求上體現(xiàn)出來(lái)．而從規(guī)模、質(zhì)量、結(jié)構(gòu)和效益及發(fā)展的整體效應(yīng)來(lái)看，課程改革的核心是質(zhì)量，如果課程改革不講究質(zhì)量，那么，課程建設(shè)的規(guī)模再大、結(jié)構(gòu)再完善，也形同虛設(shè)，無(wú)法培養(yǎng)出真正的應(yīng)用型實(shí)踐性人才，更無(wú)法為社會(huì)服務(wù)．因此，在現(xiàn)代控制理論課程改革中，要堅(jiān)持以質(zhì)量為核心的原則，保證課程改革的協(xié)調(diào)發(fā)展．

3現(xiàn)代控制理論課程教學(xué)改革采取的措施

3．1改革教學(xué)內(nèi)容

以培養(yǎng)應(yīng)用型人才的實(shí)踐能力為核心，建立適合專業(yè)特色的教學(xué)改革模式．對(duì)課程結(jié)構(gòu)整體優(yōu)化的基本改革方向是:打破純基礎(chǔ)理論為中心的課程結(jié)構(gòu)，實(shí)行課程知識(shí)和能力綜合的課程結(jié)構(gòu)．在縱向結(jié)構(gòu)上，根據(jù)學(xué)生已有的知識(shí)水平和能力范圍，調(diào)整原有的現(xiàn)代控制理論課程內(nèi)容體系，減少重復(fù)內(nèi)容，加強(qiáng)必要的應(yīng)用數(shù)學(xué)軟件技巧訓(xùn)練(如:Matlab仿真和實(shí)驗(yàn)等)，訓(xùn)練和提高學(xué)生的邏輯思維能力、創(chuàng)新能力．在橫向結(jié)構(gòu)上，為適應(yīng)現(xiàn)代高技術(shù)條件下不同學(xué)科、不同專業(yè)領(lǐng)域的交叉、滲透發(fā)展趨勢(shì)，在不損害課程結(jié)構(gòu)的縱向關(guān)聯(lián)性，不削弱課程自身的邏輯性和完整性的前提下，依據(jù)學(xué)科特征，打破其自我封閉的狀態(tài)，汲取多種控制論教材的優(yōu)點(diǎn)，在淘汰陳舊內(nèi)容的基礎(chǔ)上，更新教材內(nèi)容，擴(kuò)大知識(shí)面．現(xiàn)代控制理論課程內(nèi)容多，學(xué)時(shí)少．因此在選擇教學(xué)內(nèi)容時(shí)，要以實(shí)際編制的教學(xué)大綱為依據(jù)，在兼顧各種實(shí)際要素的前提下，精選重點(diǎn)教學(xué)內(nèi)容，講授最基本的概念和原理、方法，將其弄懂講透，其他部分內(nèi)容指導(dǎo)學(xué)生自學(xué)，課上和課后有機(jī)結(jié)合，基礎(chǔ)理論+實(shí)際運(yùn)用(實(shí)例分析和計(jì)算機(jī)編程)能夠更好地展現(xiàn)現(xiàn)代控制理論課程的特點(diǎn)．

3．2改革教學(xué)方法

教學(xué)方法的改革要突出現(xiàn)代化特征，體現(xiàn)現(xiàn)代教育理論、思想和觀點(diǎn)，貫徹教師的主導(dǎo)作用與學(xué)生的主體作用相統(tǒng)一的教學(xué)原則，把學(xué)生當(dāng)成知識(shí)的主動(dòng)加工者，大力提倡啟發(fā)式、討論式、精講多練和自學(xué)的教學(xué)方法．教師應(yīng)潛移默化地使學(xué)生掌握思想和方法，在學(xué)習(xí)和發(fā)現(xiàn)中提高學(xué)生的應(yīng)用創(chuàng)新能力，讓學(xué)生在探索活動(dòng)中不斷提高解決問(wèn)題的科學(xué)思維方法．改革傳統(tǒng)的以傳授知識(shí)為主的“邏輯－演繹”式的教學(xué)線索，引入體現(xiàn)知識(shí)實(shí)際發(fā)生、發(fā)展的“歷史－活動(dòng)”式的教學(xué)線索和展現(xiàn)創(chuàng)造性思維心理過(guò)程的“心理－認(rèn)知”式的教學(xué)線索，并將三者整合為一．這樣使學(xué)生在獲取知識(shí)和邏輯思維能力的同時(shí)，充分體現(xiàn)邏輯和非邏輯整合的創(chuàng)造過(guò)程，培養(yǎng)以創(chuàng)造性思維為核心的實(shí)踐創(chuàng)新學(xué)習(xí)能力．現(xiàn)代控制理論內(nèi)容多、應(yīng)用性強(qiáng)．教師要利用經(jīng)典控制理論物理概念明確、工程意義強(qiáng)的特點(diǎn)，突出現(xiàn)代控制理論的物理概念和工程背景，引導(dǎo)學(xué)生走出現(xiàn)代控制理論是純粹數(shù)學(xué)推導(dǎo)，不易建立工程概念的誤區(qū)，讓學(xué)生覺(jué)得教學(xué)內(nèi)容思路清晰，概念清楚，分析、處理問(wèn)題方法簡(jiǎn)潔．在教學(xué)中還要注重理論聯(lián)系實(shí)際，引入工程實(shí)例，通過(guò)對(duì)實(shí)際系統(tǒng)的講解，引出抽象的概念和理論，從而使學(xué)生更容易理解和掌控．例如利用倒立擺平臺(tái)進(jìn)行直觀演示，指導(dǎo)學(xué)生完成倒立擺的系統(tǒng)建模、分析及控制器設(shè)計(jì)等，提高學(xué)生的工程應(yīng)用能力．隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)的應(yīng)用已涉及到當(dāng)今社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域．現(xiàn)代控制理論教學(xué)改革中，可以利用計(jì)算機(jī)、應(yīng)用數(shù)學(xué)軟件開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)控制理論相關(guān)教學(xué)內(nèi)容的過(guò)程中，將遇到的抽象問(wèn)題通過(guò)Matlab等在計(jì)算機(jī)上逼真地演示出來(lái)，使數(shù)學(xué)問(wèn)題由抽象到形象、具體，降低了數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的難度，同時(shí)也提供給學(xué)生一個(gè)形象展示抽象問(wèn)題的有效方法，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，進(jìn)而提高教學(xué)效率和學(xué)習(xí)效率．

3．3優(yōu)化教學(xué)手段

教學(xué)手段其本身就是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物．現(xiàn)代教學(xué)技術(shù)為數(shù)學(xué)這一思維提供了一個(gè)嶄新的課堂教學(xué)模式，將現(xiàn)代教學(xué)技術(shù)和科技成果充分用于現(xiàn)代控制理論課程教學(xué)，開(kāi)發(fā)和推廣相關(guān)的計(jì)算機(jī)模擬、計(jì)算機(jī)仿真、CAI等各種教學(xué)軟件和系列電視教學(xué)片．現(xiàn)代控制理論中有很多非常有用的系統(tǒng)分析方法，如狀態(tài)空間表達(dá)式的求解，傳遞函數(shù)與狀態(tài)空間模型之間的互化，系統(tǒng)能控性、能觀性和穩(wěn)定性的分析，控制器的設(shè)計(jì)等，使用這些方法時(shí)主要是算術(shù)運(yùn)算，運(yùn)算量極大，手工難以完成．每講一個(gè)具體方法分析實(shí)例，要寫很多板書，加上中間的算術(shù)運(yùn)算，需要耗費(fèi)很長(zhǎng)時(shí)間，這勢(shì)必影響教學(xué)效率，通過(guò)數(shù)學(xué)軟件則可以方便快捷實(shí)現(xiàn)．在教學(xué)課件中插入利用數(shù)學(xué)軟件編寫的程序，邊講邊演示，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)際系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型表示．學(xué)生利用數(shù)學(xué)軟件進(jìn)行二維和三維圖形的制作和演示，更容易理解和掌握關(guān)于現(xiàn)代控制理論的系統(tǒng)分析方法．可見(jiàn)，在借助多媒體課件講授時(shí)，教師可以省去板書的時(shí)間和精力，把重點(diǎn)放在講解和推導(dǎo)上，使教師可以更多地注意課堂教學(xué)內(nèi)容的組織和講授，增大課堂信息量，提高教學(xué)效果和教學(xué)質(zhì)量．當(dāng)然，在教學(xué)過(guò)程中還要處理好現(xiàn)代化教學(xué)手段和傳統(tǒng)的黑板媒體之間的協(xié)調(diào)使用，尤其是某些概念的引入、基本原理、方法和技巧，必要時(shí)還需要借助板書進(jìn)行演示，這有利于學(xué)生的理解和掌握．

3．4改革考試方式

傳統(tǒng)的現(xiàn)代控制理論考試方式以閉卷考試為主，平時(shí)考勤為輔．這種考試方式有其優(yōu)點(diǎn)，考試組織方便，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，當(dāng)然也存在不足，學(xué)生一般等到考前根據(jù)教師講解的重點(diǎn)用功學(xué)習(xí)，死記硬背，不能真正學(xué)到知識(shí)．而且筆試反映的是學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的掌握程度，不能反映學(xué)生的應(yīng)用能力和創(chuàng)造能力．要與應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式相適應(yīng)，就要對(duì)現(xiàn)代控制理論考試方式進(jìn)行改革．可以采取以下兩種方式:第一種是平時(shí)測(cè)評(píng)與期末考試相結(jié)合，平時(shí)測(cè)評(píng)占20%，期末考試占80%;第二種是開(kāi)卷考試和閉卷考試相結(jié)合，由于數(shù)學(xué)公式和定理多，可以要求學(xué)生將比較重要不好記憶的公式和定理寫在紙上帶進(jìn)考場(chǎng)，減輕學(xué)生負(fù)擔(dān)，將更多的精力投入到對(duì)知識(shí)的重點(diǎn)、難點(diǎn)進(jìn)行理解、歸納和總結(jié)上．

4結(jié)語(yǔ)

總之，應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式框架下的現(xiàn)代控制理論課程教學(xué)改革轉(zhuǎn)變了教師的教育思想，不僅突出了課程本身的基礎(chǔ)地位，而且突出了對(duì)學(xué)生創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)．現(xiàn)階段，現(xiàn)代控制理論課程對(duì)于當(dāng)代科學(xué)乃至整個(gè)社會(huì)的影響和推動(dòng)作用日益顯著，在現(xiàn)代控制理論課程的教學(xué)實(shí)踐中，要積極推進(jìn)教學(xué)各方面的改革，真正把素質(zhì)教育落實(shí)到教學(xué)當(dāng)中去。

作者：陳衍峰 單位：通化師范學(xué)院數(shù)學(xué)學(xué)院