李占英?張明君?于曉海?梅彥平

摘要：將實(shí)際案例引入教學(xué)體系中，每個(gè)重要知識(shí)點(diǎn)均與實(shí)際應(yīng)用結(jié)合起來(lái)。在“自動(dòng)控制原理”課程中，引入“磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)讀取系統(tǒng)”這一實(shí)例，并貫穿全書(shū)內(nèi)容，采用循序漸進(jìn)的方法進(jìn)行案例教學(xué)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和積極性，理論聯(lián)系實(shí)際，加深對(duì)知識(shí)的整理理解與分步應(yīng)用的能力。

關(guān)鍵詞：應(yīng)用型人才；自動(dòng)控制原理；案例教學(xué)；獨(dú)立學(xué)院

作者簡(jiǎn)介：李占英（1979-），女，吉林德惠人，大連理工大學(xué)城市學(xué)院，副教授；張明君（1966-），女，河北灤縣人，大連理工大學(xué)城市學(xué)院，教授。（遼寧 大連 116600）

基金項(xiàng)目：本文系2012-2013年大連理工大學(xué)城市學(xué)院教學(xué)改革與研究項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：JXYJ2012004）的部分研究成果。

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2013）07-0082-02

2010年6月，教育部在高校開(kāi)展了“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”后，高等教育也逐步由重視研究型教育向應(yīng)用型教育轉(zhuǎn)變，特別強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)現(xiàn)場(chǎng)工程師、設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)工程師和研究型工程師等多種類型的工程師后備人才，因此校企合作進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展階段。隨著高校各項(xiàng)教改的進(jìn)行，各高校針對(duì)專業(yè)基礎(chǔ)課也進(jìn)行了大力度的教學(xué)研究與改革。由于“自動(dòng)控制原理”是自動(dòng)化類專業(yè)的核心課程和重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，因此許多高校都大力度投入建設(shè)，[1，2]但由于本課程原理性強(qiáng)，一般重點(diǎn)高校都從研究型人才培養(yǎng)入手改革，著重在理論上進(jìn)行創(chuàng)新。獨(dú)立院校針對(duì)學(xué)情從應(yīng)用型人才培養(yǎng)入手進(jìn)行課程改革，如簡(jiǎn)化數(shù)學(xué)、案例教學(xué)、增加Matlab仿真等設(shè)計(jì)，但目前一般的教學(xué)只是在每個(gè)知識(shí)點(diǎn)講解應(yīng)用時(shí)選取獨(dú)立的工程案例。由于系統(tǒng)知識(shí)廣泛，這樣學(xué)生即吃不透這個(gè)案例，也不能對(duì)自動(dòng)控制有整體的理解，教學(xué)效果不是很好?；谶@點(diǎn)出發(fā)，從實(shí)際工程出發(fā)，進(jìn)行課程教學(xué)改革，設(shè)計(jì)能貫穿本課程始終的工程案例，使學(xué)生即能掌握每個(gè)知識(shí)點(diǎn)，又能在每個(gè)知識(shí)點(diǎn)間建立聯(lián)系，使學(xué)生明確工程設(shè)計(jì)的具體思想，提高學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)手能力。本文采取新的改革方式，從建立循序漸進(jìn)實(shí)例入手，整個(gè)工程案例貫穿課程的始終，使學(xué)生學(xué)習(xí)每一部分知識(shí)都有所應(yīng)用，加深其對(duì)工程的理解，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

一、課程改革的目標(biāo)

本課程改革的目標(biāo)就是在實(shí)施大連理工大學(xué)城市學(xué)院的多元化人才培養(yǎng)目標(biāo)中培養(yǎng)應(yīng)用型技術(shù)人才基礎(chǔ)上，[3]建立一套適合獨(dú)立院校學(xué)情的自動(dòng)控制原理理論性強(qiáng)的教學(xué)方法和教學(xué)案例，爭(zhēng)取建立幾個(gè)貫穿全書(shū)設(shè)計(jì)內(nèi)容的工程實(shí)例，分章節(jié)進(jìn)行不同環(huán)節(jié)的內(nèi)容講解，逐級(jí)完成內(nèi)容的學(xué)習(xí)和應(yīng)用，使學(xué)生在學(xué)習(xí)的過(guò)程中循序漸進(jìn)地接受知識(shí)，設(shè)計(jì)系統(tǒng)，增加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，并能提高學(xué)習(xí)成績(jī)。

二、課程改革思路

首先明確應(yīng)用型技術(shù)人才能力培養(yǎng)的具體指標(biāo)，設(shè)計(jì)最優(yōu)的教學(xué)方法和符合工程實(shí)際貼近生活的工程案例進(jìn)行教學(xué)，由淺入深，循序漸進(jìn)，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

教學(xué)方式上，改變傳統(tǒng)的課堂教學(xué)中采用的“教師—黑板—學(xué)生”或“教師—電子教案—學(xué)生”教學(xué)模式，遵循理論聯(lián)系實(shí)踐的原則，選用學(xué)生感興趣的貼近生活的工程實(shí)例進(jìn)行循序漸進(jìn)教學(xué)，且循序漸進(jìn)實(shí)例貫穿教學(xué)始終。結(jié)合Matlab在控制領(lǐng)域的潛在教學(xué)功能，多種手法教學(xué)，將“難學(xué)”變成“易學(xué)”，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生真正理解學(xué)習(xí)“自動(dòng)控制原理”這門(mén)課程的實(shí)際意義，從而達(dá)到學(xué)以致用。

從基礎(chǔ)理論入手，講清控制工程中需要的基本理論，然后理論聯(lián)系實(shí)際，根據(jù)實(shí)際工程需要，設(shè)計(jì)可以貫穿教學(xué)始終的教學(xué)工程案例，使學(xué)生站在自動(dòng)化工程師的角度來(lái)考慮和思考所學(xué)內(nèi)容，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，深刻理解和運(yùn)用所學(xué)知識(shí)。教師要多參與實(shí)踐，理論融入實(shí)踐，實(shí)踐帶動(dòng)理論的推導(dǎo)和給出，將每個(gè)知識(shí)點(diǎn)具體化、形象化、簡(jiǎn)單化、實(shí)用化，并細(xì)化到實(shí)踐教學(xué)的每一個(gè)環(huán)節(jié)中，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到每一個(gè)知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)都是實(shí)踐環(huán)節(jié)的具體化，變抽象為具體，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)力，由被動(dòng)變?yōu)橹鲃?dòng)，提高其知識(shí)應(yīng)用能力，最終達(dá)到應(yīng)用型人才培養(yǎng)目標(biāo)。

三、循序漸進(jìn)實(shí)例教學(xué)法的實(shí)施

循序漸近實(shí)例教學(xué)的成功，首先要選擇合適的教學(xué)案例，即能貫穿全課程的始終，又能簡(jiǎn)單地將理論知識(shí)與實(shí)際工程設(shè)計(jì)問(wèn)題聯(lián)系起來(lái)。作為應(yīng)用型人才培養(yǎng)為目標(biāo)的院校，要使學(xué)生學(xué)完理論課程進(jìn)而能將其應(yīng)用到實(shí)際系統(tǒng)設(shè)計(jì)中。因此從系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求入手，先給出系統(tǒng)設(shè)計(jì)的流程，如圖1所示，然后分模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)流程中的相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行設(shè)計(jì)與學(xué)習(xí)，最后在以設(shè)計(jì)流程為例，將整個(gè)知識(shí)與設(shè)計(jì)過(guò)程聯(lián)接起來(lái)，從而在學(xué)習(xí)理論知識(shí)的同時(shí)將實(shí)際的工程案例設(shè)計(jì)思想牢牢掌握。

下面根據(jù)控制原理課程的內(nèi)容安排，將各知識(shí)模塊穿插進(jìn)來(lái)，循序漸進(jìn)學(xué)完所有的理論知識(shí)，有個(gè)逐步深入的過(guò)程，學(xué)生的理解力自然會(huì)提升，而且每步都緊跟工程實(shí)際、貼近生活，也大大激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使他們能積極思考、主動(dòng)學(xué)習(xí)。

以磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)為例進(jìn)行循序漸進(jìn)教學(xué)。根據(jù)圖1中的設(shè)計(jì)流程，首先將控制理論書(shū)的知識(shí)進(jìn)行模塊分解，指導(dǎo)學(xué)生不同的章節(jié)來(lái)完成不同的設(shè)計(jì)步驟，各章都將討論該章所能完成的設(shè)計(jì)步驟。在第1章緒論中，將完成設(shè)計(jì)步驟1、2、3、4，即：確立控制目標(biāo)，確定控制變量，初步確定各變量的初始設(shè)計(jì)指標(biāo)，初步確定系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。第2章線性系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型中，將完成設(shè)計(jì)流程的第4、5步。首先應(yīng)選定執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳感器和控制器（第4步），然后建立控制對(duì)象和傳感器等元部件的模型。設(shè)計(jì)磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)必須保證磁頭的精確位置，并減小參數(shù)變化和外部振動(dòng)對(duì)磁頭定位造成的影響。機(jī)械臂和支撐簧片將在外部振動(dòng)的頻率點(diǎn)上產(chǎn)生共振。對(duì)驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)生的各種干擾以及元器件老化引起的參數(shù)變化等，用不同的方法來(lái)分析和設(shè)計(jì)時(shí)，要充分考慮這些不利因素，因此接下來(lái)的設(shè)計(jì)流程的第6步和第7步，分別應(yīng)用課程的理論教學(xué)方法——時(shí)域分析法、根軌跡分析法和頻域分析法進(jìn)行分析和校正設(shè)計(jì)。系統(tǒng)性能指標(biāo)滿足，則設(shè)計(jì)和校正工作結(jié)束。

四、循序漸進(jìn)實(shí)例教學(xué)法的教學(xué)效果

為了更加全面地了解“自動(dòng)控制原理”課程的教學(xué)情況及循序漸進(jìn)實(shí)例教學(xué)法的影響，及早發(fā)現(xiàn)學(xué)生存在的問(wèn)題，并提供有針對(duì)性的教學(xué)與幫助，及時(shí)優(yōu)化教學(xué)方法，提高教學(xué)效果，引導(dǎo)學(xué)生以良好的心理狀態(tài)積極地投入到課程的學(xué)習(xí)與應(yīng)用中去，課題組于2012年4—10月對(duì)電子與自動(dòng)化學(xué)院的自動(dòng)化專業(yè)和電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的2010級(jí)學(xué)生開(kāi)展了“自動(dòng)控制原理”課程的教學(xué)調(diào)查工作。以授課班級(jí)為單位進(jìn)行交流訪談和隨機(jī)匿名調(diào)查施測(cè)，采取發(fā)放問(wèn)卷、回收問(wèn)卷的方式。測(cè)試平臺(tái)為自行制定的問(wèn)卷，對(duì)被調(diào)查學(xué)生采取隨機(jī)發(fā)表填寫(xiě)的方式，發(fā)放問(wèn)卷調(diào)查表，調(diào)查時(shí)間大概為20分鐘。共發(fā)放問(wèn)卷150份，回收138份，回收率為92%，刪掉無(wú)效問(wèn)卷（未完成問(wèn)卷）13份，有效問(wèn)卷為125份，有效率為90.5%。調(diào)查問(wèn)卷有共性并具有探討意義的23個(gè)問(wèn)題，學(xué)生對(duì)循序漸進(jìn)實(shí)例教學(xué)的體會(huì)和學(xué)習(xí)效果的情況如表1所示。

從表1可以看出學(xué)生比較容易接受循序漸進(jìn)實(shí)例的教學(xué)方法，對(duì)比單個(gè)獨(dú)立的實(shí)例教學(xué)有利于他們對(duì)系統(tǒng)知識(shí)的認(rèn)識(shí)與理解。

通過(guò)貼近生活的實(shí)際工程案例，采用循序漸進(jìn)的教學(xué)方式，使學(xué)生循序漸進(jìn)地接受理論知識(shí)和設(shè)計(jì)過(guò)程，即避免了理論的難點(diǎn)和枯燥，也避免了實(shí)際系統(tǒng)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)性和知識(shí)面的寬廣性給學(xué)生帶來(lái)的困惑與不解。相關(guān)的理論知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用緊密結(jié)合，即滿足了學(xué)生的工程設(shè)計(jì)欲望，也實(shí)現(xiàn)了理論知識(shí)的灌輸，激活學(xué)生思維興奮點(diǎn)，能激勵(lì)學(xué)生積極投入探求新知識(shí)的活動(dòng)。同時(shí)在教學(xué)設(shè)計(jì)中注意讓同學(xué)意識(shí)到理論學(xué)習(xí)和實(shí)際應(yīng)用的關(guān)系，有意識(shí)地將自己定位為一個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程師的角色（雖然有少部分同學(xué)將來(lái)不一定從事該職業(yè)，但大部分同學(xué)還是從事該方面職業(yè)），這樣，就能有意識(shí)將所學(xué)知識(shí)點(diǎn)聯(lián)系起來(lái)。這種意識(shí)的強(qiáng)化往往會(huì)引導(dǎo)他們思考自己的人生發(fā)展方向，從而同學(xué)之間積極探討現(xiàn)在所學(xué)知識(shí)和將來(lái)的關(guān)系，變被動(dòng)地接受式學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)。教師要對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)效果及時(shí)肯定，培養(yǎng)學(xué)生在學(xué)習(xí)和生活中用所學(xué)習(xí)的知識(shí)理解和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，使學(xué)生充分展示自己的才華，不斷體驗(yàn)解決問(wèn)題的快樂(lè)，高質(zhì)量地掌握所學(xué)內(nèi)容。

參考文獻(xiàn)：

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（責(zé)任編輯：宋秀麗）