賈鶴鳴?宋文龍?戴天虹

摘要：現(xiàn)代控制理論課程是理工科院校自動化專業(yè)的一門重要專業(yè)課，既要求學生掌握扎實的理論知識，又要求學生具有一定的實踐設(shè)計能力?，F(xiàn)實問題是，當下的教學模式和方法單一，過于偏重理論推導和定理論證，學生在理解上存在困難，亟需教學方法的改革，以此調(diào)動學生的學習熱情。以創(chuàng)新教育理論為指導，結(jié)合“現(xiàn)代控制理論”課程特點，從更新教育理念、調(diào)整教學內(nèi)容、激發(fā)創(chuàng)造熱情三個方面，探討在現(xiàn)代控制理論課程中實施創(chuàng)新教育的方法和手段。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代控制理論；創(chuàng)新教育；創(chuàng)新理念；創(chuàng)新活動

作者簡介：賈鶴鳴（1983-），男，黑龍江哈爾濱人，東北林業(yè)大學機電工程學院，副教授；宋文龍（1973-），男，黑龍江哈爾濱人，東北林業(yè)大學機電工程學院，教授。（黑龍江 哈爾濱 150040）

基金項目：本文系東北林業(yè)大學校級重點專業(yè)建設(shè)項目的研究成果。

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）09-0071-02

創(chuàng)新教育是以培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力為基本價值取向的教育。改革人才培養(yǎng)模式，實施創(chuàng)新教育，全面提高大學生的綜合素質(zhì)，是當前我國高等教育的一個中心任務(wù)，也是我國教育教學改革的重要熱點問題之一。[1]現(xiàn)代控制理論課程集理論與實踐于一身，不僅是理工科高等院校自動化專業(yè)及近電氣類專業(yè)的學科專業(yè)課，也成為很多院校大類培養(yǎng)平臺下的重要專業(yè)課之一，在提高學生創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力方面起著十分重要的作用。筆者以自己在現(xiàn)代控制理論課程教學實踐中的體會，就如何培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神、創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力，如何推進教學創(chuàng)新，進行了一些實踐與探索，以期引起更深入的研究。

一、課程教學內(nèi)容體系改革

在創(chuàng)新教育思想的引導下，高校教育工作者必須緊跟時代的步伐，迅速轉(zhuǎn)變教育觀念，把培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新能力放在突出位置。[2]傳統(tǒng)教育的教學，把學生培養(yǎng)成一本本的“大百科全書”，訓練出的學生多是模仿性地解決問題；而創(chuàng)新教育重在使學生了解解決問題的思維方法和過程，激發(fā)和培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維，激勵學生探索、創(chuàng)新。創(chuàng)新教育培養(yǎng)的是對未來社會具有應(yīng)變能力的創(chuàng)新型、開拓型人才，他們必須具有獨立思考、勇于創(chuàng)新的科學精神。[3]不光要求學生只有高分和勤奮，更重要的要有創(chuàng)新精神和能力。

在課堂教學上，創(chuàng)新教育要對傳統(tǒng)教育的優(yōu)點進行發(fā)展，對其弊端和不足進行改革。如果說傳統(tǒng)教育更多的是傳授知識和學生積累知識的過程，那么創(chuàng)新教育就是在傳授知識的同時，重視學生學習的主觀能動性，啟發(fā)學生的自主意識，培養(yǎng)學生的自學能力，激發(fā)學生的創(chuàng)新思維活動，變被動教育為自主教育。學習的過程中，既儲備積累了必要的基礎(chǔ)和專業(yè)知識，又能具有提取、加工和拓展知識、信息的能力。在現(xiàn)代控制理論教學過程中應(yīng)該貫穿模型分析——系統(tǒng)性能分析——系統(tǒng)控制器設(shè)計——系統(tǒng)穩(wěn)定性分析四條脈絡(luò)進行清晰講解，讓學生在學習每個小的知識點的同時思考與課程主線的關(guān)系，在筆者的實踐教學過程中加入了兩次工程實例分析課，是以半講解半討論的模式展開，分別講解了二階工業(yè)機械臂和四旋翼飛行器的控制系統(tǒng)設(shè)計，深度開發(fā)和培養(yǎng)了學生的自主分析能力。開放討論的教學模式使得學生對所學的控制理論了解到使用目的，更重要的是掌握了分析和設(shè)計方法。

另外，教師也要非常重視學生身心健康的和諧發(fā)展，讓學生的知識積累、創(chuàng)新能力、健全的人格、鮮明的個性及團隊合作精神等多方面素質(zhì)都能得到培養(yǎng)和發(fā)展。

二、調(diào)整教學內(nèi)容，講授成系統(tǒng)的重點

在當前創(chuàng)新教育思想的導引下，很多高校都實行了大類培養(yǎng)，現(xiàn)代控制理論課程作為一門既抽象，實踐性又很強的專業(yè)課程，已成為重要的大類培養(yǎng)平臺課之一，它非常有助于提高同學們的創(chuàng)造性思維。但作為一門專業(yè)課，它的內(nèi)容較為豐富且繁雜，并且學時也相對有限。在這有限的學時內(nèi)，如何保證教學質(zhì)量，達到創(chuàng)新教育的目的，是一件必須認真思考的事情。思考的基本原則是，無論這門課僅有時間講幾個重點，這幾個重點都必定是現(xiàn)代控制理論的命脈，也像是現(xiàn)代控制理論的骨架，它們相互聯(lián)結(jié)構(gòu)成的正是自控原理的系統(tǒng)性和完整性。[4]如果有時間能夠讓老師把每一個重點都一一展開，那就是完整、系統(tǒng)、豐滿的現(xiàn)代控制理論。如果沒有時間都展開，學生學到的也是完整的最核心的現(xiàn)代控制理論，未來在他們各自的生活中碰到現(xiàn)代控制理論的任何問題，都跑不出他們曾學過的原理框架，他們可以自行將其豐富和發(fā)展起來。[5]教師必須本著保重點，拓基礎(chǔ)的原則，調(diào)整和優(yōu)化教學內(nèi)容，改革教學方法和手段，才能達到預期的教育目的。

教師必須用恰當?shù)姆椒?，使學生掌握必要的基礎(chǔ)知識和重點知識，學時縮短不能以削弱基礎(chǔ)知識的傳授為代價，而應(yīng)該用比傳統(tǒng)教育更短的時間、更科學的方法，使學生更靈活、系統(tǒng)地掌握更多的基本知識，為創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)和發(fā)展，打下扎實的基礎(chǔ)。在這個問題上，創(chuàng)新教育絕不能舍本求末，基礎(chǔ)知識的學習和掌握絕不能松懈，否則，學生的創(chuàng)新能力就成了無源之水，創(chuàng)新教育也就成了空中樓閣。

在專業(yè)課教學中，典型的多輸入單輸出系統(tǒng)的組成原理、系統(tǒng)特性分析仍然是講授的重點，教師要通過科學的教學設(shè)計，適當應(yīng)用相似性教學和差異教學原理，將不同機構(gòu)的相同點和不同點前后聯(lián)系起來，讓學生能夠舉一反三，加深對系統(tǒng)構(gòu)建與反饋控制思想的理解和掌握。同時在講重點、講難點、講思路、講方法的基礎(chǔ)上，講一些學科發(fā)展前沿，在每章教學內(nèi)容結(jié)束后給出文獻閱讀指南，鼓勵學生課外閱讀，與老師共同討論，在擴展知識的同時，提高和活躍同學們的創(chuàng)造性思維。

對于現(xiàn)代控制理論課程的教學工作，也必須以這些新的教育觀念為先導，應(yīng)用于教學實踐中，才能達到提高教學質(zhì)量的目的，培養(yǎng)出順應(yīng)時代發(fā)展的開拓創(chuàng)新型復合人才。例如關(guān)于二階系統(tǒng)的極點配置問題，選擇合適的比例系數(shù)的核心思想就是閉環(huán)控制系統(tǒng)的控制器增益設(shè)計問題。如果不能清晰闡明核心思想，學生就僅會針對電路系統(tǒng)或動力系統(tǒng)設(shè)計改變系統(tǒng)的極點位置，而不知道極點對于系統(tǒng)的性能和期望控制目標的影響關(guān)系所在。

三、正確引導，激發(fā)學生的創(chuàng)造熱情

教師是創(chuàng)新教育的主導，而學生是自我學習的主體，無可否認的是自由意志的存在使得教師無論如何使出渾身解數(shù)發(fā)揮主導作用，都不能代替學生自我學習的主體地位。簡而言之，教師無論如何都不能主導學生的意識，綁住他的身體卻不能綁住他的意識。要激發(fā)學生的創(chuàng)造熱情唯有正確引導一途。正如第斯多惠所言：“教學的藝術(shù)不在于傳授的本領(lǐng)，而在于激勵、喚醒、鼓舞?！苯處熑绾握_引導，如何激發(fā)學生的創(chuàng)造性潛力和熱情，是教師進行教學研究的重要內(nèi)容之一。

第一，引導和激發(fā)學生的創(chuàng)造熱情，首先必須尊重學生的主體地位。教師可以創(chuàng)設(shè)一些現(xiàn)代控制理論的基本知識學習和實踐的平臺，將學生置于課程學習的主體地位，使得學生的主體能動性得到充分發(fā)揮，教師只起“引”的作用而不約束。如在講電路系統(tǒng)建模與RLC電路分析的時候，可以在實驗室完成，讓學生自己連接基本電路結(jié)構(gòu)，檢查自己連接的結(jié)構(gòu)是否正確、是否出現(xiàn)死鎖、短路或是斷路現(xiàn)象等，通過親身體驗輕松掌握教學重點知識的同時，創(chuàng)造性得以充分發(fā)揮和施展。

第二，給學生提供融會貫通的機會。融會貫通是創(chuàng)造新事物的必要前提。創(chuàng)造條件并鼓勵學生大量的在實驗室中綜合運用所學的各種知識。如在現(xiàn)代控制理論的教學實驗環(huán)節(jié)中，有單級運放電路、數(shù)字電路等各種各樣的電氣元件，學生可利用所學的基本知識，像搭積木一樣將它們拼湊成各種電路結(jié)構(gòu)，并且實現(xiàn)不同的輸入與輸出功能。再如，安排學生綜合利用所學知識進行簡單的多輸入多輸出的閉環(huán)控制系統(tǒng)設(shè)計的創(chuàng)新活動，如生活中常見的溫度反饋控制系統(tǒng)或濕度調(diào)節(jié)反饋控制系統(tǒng)，使學生們能夠運用所學知識擬定機系統(tǒng)構(gòu)成方案，并選擇最佳連接方式和回路閉環(huán)結(jié)構(gòu)；在控制芯片選擇時，能對所選擇的主控芯片的功能有所掌握，熟悉各個管角和觸點的作用，并對相應(yīng)芯片或元器件進行評價。這樣的活動對學生綜合設(shè)計能力的培養(yǎng)是極為有效的，學校的電工電子實驗室應(yīng)該開放給同學們，滿足同學們實踐動手和創(chuàng)新的愿望。

第三，用豐富的社會實踐開拓視野，看到書本知識在活生生的社會實踐中所起的作用，引導學生將理論和實踐聯(lián)系起來。學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是一個復雜的系統(tǒng)工程，在正常理論知識的學習之余，可以進行一些社會實踐。[6]如開展參觀實際生產(chǎn)環(huán)境中的控制系統(tǒng)，去大型工廠或企業(yè)參觀控制系統(tǒng)全自動生產(chǎn)線，激勵學生對于創(chuàng)新性勞動的自豪感、歷史責任感和使命感；開展與系統(tǒng)設(shè)計和綜合分析有關(guān)的座談和交流，給現(xiàn)代控制理論這門相對枯燥的課程注入新的生機和活力，提升學生學習和創(chuàng)造的美的感受，從而促進學生創(chuàng)新才能的發(fā)展；開展智能控制、非線性控制等方面的講座活動，使學生明確肩負的重任，以培養(yǎng)學生立志創(chuàng)新、造福于人類的崇高精神和情操。

第四，教師可以多多鼓勵同學們開展學術(shù)交流活動，培養(yǎng)創(chuàng)新思維。鼓勵學科相互交叉，讓同學們認識到許多問題的解決僅依靠單一學科知識是不夠的。為同學們營造濃厚的學術(shù)氛圍，創(chuàng)造交流的機會，包括師生間交流，不同專業(yè)學生之間的交流，為學生提供指導性意見，以啟發(fā)學生思維。還可以結(jié)合單片機設(shè)計、電機拖動基礎(chǔ)等課程，組成科技創(chuàng)新團隊，鼓勵更多的學生參與到控制系統(tǒng)設(shè)計與創(chuàng)新大賽中，如挑戰(zhàn)杯等。自動化專業(yè)的相關(guān)教師可為同學們科技創(chuàng)新的選題和制作，提供指導和幫助，有意識地將反饋控制的思想溶入到同學們的科技作品中，將多學科交叉，提升科技創(chuàng)新的檔次和水平，進一步培養(yǎng)和激發(fā)廣大學生的科技創(chuàng)新意識和創(chuàng)新精神，增強和提高學生們從事科學研究的能力。

第五，要做到正確引導，教師還要把握激勵教學的尺度，給予學生渴望的鼓勵和表揚，對其創(chuàng)新思維的培養(yǎng)會起到很好的促進作用。不要輕易否定學生的奇思妙想，不要打擊學生求新的熱情，對于學生的困惑，要努力幫助和解決；對于學生的努力和求新，要給予充分的表揚與鼓勵，對于學生的不足，也要給予正確的引導，給學生更多的創(chuàng)造空間，讓學生保持強烈的求知欲，使其成長為敢于創(chuàng)新、善于創(chuàng)新的人才。依據(jù)陶行知先生的教育思想，努力做到解放學生的大腦，解放學生的雙手，解放學生的眼睛，解放學生的嘴，解放學生的時間，解放學生的空間。

四、結(jié)語

總之，創(chuàng)新教育是一種全新的教育理念，實施創(chuàng)新教育是一項復雜的社會工程。在現(xiàn)代控制理論教學中首先要改變教育理念，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識；在教學方法上要調(diào)整教學內(nèi)容，講授有系統(tǒng)的重點；正確引導鼓勵學生的創(chuàng)新熱情，提高學生的創(chuàng)新能力。上述三點是筆者在教學實踐中的經(jīng)驗體會，今后將以創(chuàng)新教育理論為指導，進一步提高和完善自身的教學能力。

參考文獻：

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[2]張祥云.創(chuàng)新教育與精神生態(tài)環(huán)境[J].高等教育研究，2004，

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[3]楊麗，溫恒福.大學創(chuàng)新教育的內(nèi)涵、難點與推進策略[J].黑龍江高教研究，2011，（8）：28-31.

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[5]吳迪，賈鶴鳴.正視知識教育——素質(zhì)教育的選擇[J].教學與管理，2013，（9）：13-14.

[6]艾長勝，蔡少娌，昃向博，等.構(gòu)建創(chuàng)新教育體系 提高大學生創(chuàng)新能力[J].高等教育研究，2009，26（4）：61-63.

注：宋文龍為本文通訊作者。

（責任編輯：王意琴）