趙楊

[摘 要]為改善控制工程基礎(chǔ)課程掛科率居高不下，學(xué)生聽不懂、不愛學(xué)的現(xiàn)狀，教師需大力激發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)熱情，通過貫徹主動學(xué)習(xí)教學(xué)策略，幫助學(xué)生更好地理解課程內(nèi)容。項(xiàng)目組通過分析控制工程基礎(chǔ)課程中存在的課堂效率低下、授課內(nèi)容偏難等問題，引出主動學(xué)習(xí)教學(xué)在該課程中的具體體現(xiàn)，針對控制工程基礎(chǔ)課程教學(xué)中的主動學(xué)習(xí)策略展開研究，力圖找到提高控制工程基礎(chǔ)這門課學(xué)習(xí)效率的有效途徑。

[關(guān)鍵詞]控制工程基礎(chǔ)；主動學(xué)習(xí)；實(shí)踐操作

[中圖分類號] G642 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 2095-3437（2017）07-0042-03

針對機(jī)械、儀器及其他非控制專業(yè)學(xué)生開設(shè)的控制工程基礎(chǔ)課程，以其內(nèi)容復(fù)雜性、囊括學(xué)科多樣性、概念抽象性、操作實(shí)踐性等特點(diǎn)成為學(xué)生學(xué)習(xí)的難點(diǎn)之一。[1]為改善控制工程基礎(chǔ)課程掛科率居高不下，學(xué)生聽不懂、不愛學(xué)的現(xiàn)狀，教師需大力激發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)熱情，通過貫徹主動學(xué)習(xí)教學(xué)策略，幫助學(xué)生更好地理解課程內(nèi)容。

一、控制工程基礎(chǔ)課程教學(xué)中存在的問題

作為學(xué)院的核心課程，控制工程基礎(chǔ)課程通過深化自動控制理論知識，達(dá)到幫助學(xué)生提高操作水平的目的。然而，課堂效率偏低、學(xué)生積極性不足、課程內(nèi)容專業(yè)性過強(qiáng)等現(xiàn)狀都限制了其理論的實(shí)踐化。[2]

（一）課堂效率低下

影響課堂效率的因素是多方面的。從授課方式上說，控制工程基礎(chǔ)課程操作性強(qiáng)、應(yīng)用面廣的特點(diǎn)[3]決定了它很難像其他課程一樣通過聽講的方式實(shí)現(xiàn)學(xué)生對內(nèi)容的深入了解，此外，大量涉獵微分方程、傳遞函數(shù)等數(shù)學(xué)內(nèi)容使這門偏重操作的課程帶有了濃厚的數(shù)學(xué)色彩。在這種環(huán)境下，照本宣科式的教學(xué)不僅無法實(shí)現(xiàn)對教學(xué)進(jìn)度的宏觀調(diào)控，還會導(dǎo)致學(xué)生聽課積極性的下降。

從授課內(nèi)容上說，通過了解系統(tǒng)及控制系統(tǒng)的概念、組成及工作原理，可以實(shí)現(xiàn)對控制系統(tǒng)的基本認(rèn)識，但想進(jìn)行深入了解，則必須建立在對數(shù)學(xué)模型的掌握上。由于專業(yè)課的差異性以及相關(guān)數(shù)學(xué)專項(xiàng)練習(xí)的缺乏，學(xué)生的數(shù)學(xué)思維和邏輯思維較差，這使不少學(xué)生產(chǎn)生了“我在聽，但聽不懂”的感覺。

從聽課群體來說，生源的廣泛性造成了學(xué)生個(gè)體能力差異較大，也直接影響了學(xué)生對內(nèi)容的接收領(lǐng)悟速度。課程安排的過于緊密與授課內(nèi)容間缺乏緩沖的現(xiàn)狀使學(xué)生間逐漸拉開等級，那些基礎(chǔ)較差的學(xué)生在學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)校正的相關(guān)內(nèi)容時(shí)，就會因?qū)η懊嫠鶎W(xué)內(nèi)容的遺忘而導(dǎo)致學(xué)習(xí)無法繼續(xù)進(jìn)行。

（二）理論與實(shí)踐脫節(jié)

控制工程基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)對掌握機(jī)械設(shè)計(jì)制造原理，實(shí)現(xiàn)機(jī)械自動化都有相當(dāng)大的意義。將機(jī)械運(yùn)動作為主要的控制對象，需要把相關(guān)理論準(zhǔn)確運(yùn)用到實(shí)際操作環(huán)節(jié)中，并結(jié)合具體情況中分析影響系統(tǒng)穩(wěn)定性、頻率特性的具體因素，以數(shù)學(xué)理論為依托開展相關(guān)設(shè)備的設(shè)定與維護(hù)工作。

然而，由于教學(xué)設(shè)施的缺乏與相關(guān)資金的短缺，校方很難為學(xué)生提供足夠的實(shí)驗(yàn)平臺。多人一組、輪換實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)狀無法滿足每個(gè)人對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、實(shí)驗(yàn)結(jié)果的需求，也會造成學(xué)生操作能力的下降。這不利于普遍意義上的操作水平的培養(yǎng)和有針對性的實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新，也會導(dǎo)致學(xué)生對課本的理解更為吃力，從而拖慢教學(xué)效率和授課進(jìn)度。

此外，理論與實(shí)踐的脫節(jié)還表現(xiàn)在學(xué)生的“實(shí)習(xí)難”上。這門課程的針對性與專業(yè)性對學(xué)生的實(shí)習(xí)范圍進(jìn)行了明確規(guī)劃，而學(xué)生知識理論欠缺、操作技術(shù)不夠熟練的特點(diǎn)，又使其很難被一些企業(yè)的生產(chǎn)、管理部門所接納。實(shí)習(xí)難找的現(xiàn)象使學(xué)生的練習(xí)機(jī)會大幅減少，也不利于其之后的就業(yè)選擇；就業(yè)實(shí)習(xí)中的困難也可能導(dǎo)致學(xué)生以相對消極的心態(tài)去面對這門課程，從而造成惡性循環(huán)。

（三）課程內(nèi)容抽象難懂，考核方式僵化

在學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的相關(guān)內(nèi)容時(shí)，學(xué)生經(jīng)常對離散狀體空間模型、線性離散系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型等內(nèi)容表現(xiàn)出一定的不解，這是因?yàn)橄嚓P(guān)內(nèi)容的學(xué)習(xí)必須建立在對數(shù)學(xué)模型的運(yùn)用和理解上，而內(nèi)容抽象的特質(zhì)，加深了學(xué)生理解的難度，也不利于其在完成整本書的學(xué)習(xí)后，構(gòu)建完整的知識框架。

此外，控制工程基礎(chǔ)課程的考查方式依然以試卷為主，通過考核學(xué)生在答題紙上完成額相關(guān)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)流程及模型的構(gòu)建衡量學(xué)生對知識的理解、掌握程度。試卷考核形式在節(jié)約人力、物力的同時(shí)也有其自身的不足。例如，只注重學(xué)生紙上談兵的能力，忽視將理論規(guī)劃付諸實(shí)踐時(shí)的動手操作水平；過于關(guān)心考試成績，使知識的學(xué)習(xí)和積累演變成期末階段的突擊背誦和押題猜題；考場監(jiān)管存在一定漏洞，給部分學(xué)生的抄襲、作弊行為帶來可能，從而降低成績的真實(shí)性。簡言之，僵化的應(yīng)試考核無法滿足校方及相關(guān)企業(yè)對學(xué)生綜合能力，尤其是操作實(shí)踐能力的要求，使學(xué)生對內(nèi)容的掌握流于形式，降低了學(xué)生主動學(xué)習(xí)的好奇心與求知欲。

二、控制工程基礎(chǔ)課程教學(xué)中的主動學(xué)習(xí)策略

提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)他們主動探索、求知創(chuàng)新的精神是改變控制工程基礎(chǔ)教學(xué)現(xiàn)狀，實(shí)現(xiàn)教學(xué)效率與教學(xué)成果提高的有效途徑。只有將主動學(xué)習(xí)引入課堂，才能綜合提高教師授課質(zhì)量、學(xué)生聽課效率與校方硬件等方面的綜合水平。

（一）激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生綜合素質(zhì)

1.明確學(xué)科領(lǐng)域特點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)習(xí)興趣

控制工程基礎(chǔ)這門課對理論知識有較高要求，教材內(nèi)超過一半的內(nèi)容也集中在對系統(tǒng)、系統(tǒng)特征、系統(tǒng)控制及相關(guān)知識點(diǎn)的介紹上。與此同時(shí)，教材知識點(diǎn)覆蓋機(jī)械、數(shù)學(xué)、電氣工程幾個(gè)大類，增加了課程內(nèi)容自身的復(fù)雜性和多樣性。教學(xué)中，理論知識的集中化與復(fù)雜化使很多學(xué)生無法真正了解自己所學(xué)的內(nèi)容，因而對學(xué)習(xí)產(chǎn)生迷茫心理，進(jìn)而導(dǎo)致消極學(xué)習(xí)現(xiàn)象的產(chǎn)生。

此時(shí)，教師必須幫助學(xué)生明確學(xué)科范疇，將涵蓋生物控制論、社會控制論、工程控制論等在內(nèi)的控制理論明確化、清晰化。使學(xué)生在具體了解該課程應(yīng)用領(lǐng)域的同時(shí)，認(rèn)清控制工程在相關(guān)行業(yè)中的發(fā)展性與實(shí)用性。此外，教師應(yīng)從生活中較為常見的控制工程實(shí)例出發(fā)，從學(xué)生熟悉的領(lǐng)域談起，幫助降低學(xué)生對控制工程基礎(chǔ)課程的恐懼心理。通過引入諸如家庭電冰箱的恒溫控制系統(tǒng)、火箭發(fā)射器自動發(fā)射、微波爐內(nèi)飯菜的定時(shí)加熱、手機(jī)定時(shí)開關(guān)機(jī)在內(nèi)的身邊的自動化控制，幫助學(xué)生了解他們將來可能從事的各項(xiàng)領(lǐng)域，明確學(xué)習(xí)目標(biāo)。與此同時(shí)，教師還可以通過多媒體播放相關(guān)紀(jì)錄片或相關(guān)圖片，幫助學(xué)生了解控制工程在航天航空、能源建設(shè)等高端領(lǐng)域的應(yīng)用，及其對科技進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)發(fā)展產(chǎn)生的積極影響，從而實(shí)現(xiàn)對學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的培養(yǎng)。

2.講好緒論課程，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

學(xué)生剛開始接觸控制工程的基礎(chǔ)課程時(shí)，總會不自知地產(chǎn)生畏難情緒和懈怠心理，認(rèn)為理論課程在日后的工作崗位中用不到，繼而出現(xiàn)比較嚴(yán)重的應(yīng)試教育思想。為此，教育者必須講好緒論課程，將學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣激發(fā)出來。

教育者要讓學(xué)生認(rèn)識到學(xué)習(xí)基礎(chǔ)課程的重要性。在工程領(lǐng)域當(dāng)中，控制理論的課程內(nèi)容能夠被應(yīng)用到各個(gè)環(huán)節(jié)中，尤其是在科技發(fā)展速度異常迅猛的現(xiàn)代社會中，工程控制理論的學(xué)習(xí)是非常重要的，學(xué)生只有充分掌握好控制理論中所包含的專業(yè)知識，才能夠在日后的工作崗位中表現(xiàn)得如魚得水。教育者可以在日后的教學(xué)課堂中加入一些圖片、聲音以及視頻信息，并且向?qū)W生展示一些有關(guān)于控制理論的實(shí)際應(yīng)用案例，例如過去的蒸汽機(jī)、自動火炮以及當(dāng)下的登月工程、天氣預(yù)報(bào)等。

3.豐富知識面，在閱讀學(xué)習(xí)中養(yǎng)成興趣

學(xué)生對控制工程基礎(chǔ)這門課興趣缺乏，在很大程度上是因?yàn)檎n程難度偏大，涉及學(xué)科多，上課聽不懂。此時(shí)，可以通過豐富學(xué)生的知識面，加強(qiáng)學(xué)生數(shù)學(xué)能力的培養(yǎng)，幫助學(xué)生更好地理解控制工程基礎(chǔ)這門課程。

學(xué)校應(yīng)針對學(xué)生的授課需要，適當(dāng)開設(shè)數(shù)學(xué)方面的選修課程，為數(shù)學(xué)基礎(chǔ)薄弱，數(shù)學(xué)建模掌握不到位的學(xué)生提供二次學(xué)習(xí)的機(jī)會，并以此加深對所學(xué)內(nèi)容的理解，確保學(xué)生能跟上授課進(jìn)度。此外，校方還可適當(dāng)采納學(xué)生意見，對圖書館館藏書籍進(jìn)行及時(shí)增補(bǔ)，對于控制工程基礎(chǔ)內(nèi)容相關(guān)的書籍，應(yīng)擺放在臨近位置，在方便學(xué)生閱讀的同時(shí)保證書籍的質(zhì)量與數(shù)量。與此同時(shí)，可以通過提供不同版本的教材，幫助學(xué)生從不同側(cè)面、不同實(shí)驗(yàn)了解相關(guān)理論知識，并通過反復(fù)閱讀實(shí)現(xiàn)理論知識的深化記憶。例如：對于控制工程中的傳遞函數(shù)化簡部分，可以先由方塊圖簡化原則出發(fā)，由淺入深，最后在講解梅遜公式的應(yīng)用。提高其學(xué)習(xí)主動性還能從閱讀內(nèi)容的循序漸進(jìn)上實(shí)現(xiàn)，除專業(yè)性理論書籍外，學(xué)生還可根據(jù)自身水平，有針對性地閱讀相關(guān)雜志期刊，并根據(jù)理論水平的提高及時(shí)調(diào)整所看書籍的難度。通過在閱讀中加深對控制工程的了解，真正做到讀懂相關(guān)內(nèi)容，來實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)興趣和閱讀習(xí)慣的養(yǎng)成。

（二）合理控制課時(shí)，將理論與操作相結(jié)合

針對課本內(nèi)容多，授課進(jìn)度偏慢的情況，教師應(yīng)對授課內(nèi)容進(jìn)行有針對性的調(diào)整。與此同時(shí)，還要合理安排理論學(xué)習(xí)與實(shí)驗(yàn)操作所占的課時(shí)比重，將教學(xué)重心轉(zhuǎn)移到實(shí)驗(yàn)上來，實(shí)現(xiàn)理論與操作能力的同步培養(yǎng)。

在實(shí)驗(yàn)前，教師應(yīng)確保學(xué)生對相關(guān)理論知識的掌握程度，使每位學(xué)生都能按實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范進(jìn)行相關(guān)操作。此外，還應(yīng)做好相關(guān)實(shí)驗(yàn)器材、實(shí)驗(yàn)材料及實(shí)驗(yàn)專用表格的準(zhǔn)備工作，并擬定試驗(yàn)計(jì)劃，對實(shí)驗(yàn)結(jié)果保持明確的認(rèn)識。試驗(yàn)中，將學(xué)生分為兩人一組，組內(nèi)交替進(jìn)行基礎(chǔ)知識、基本原理的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)與綜合性實(shí)驗(yàn)，每次實(shí)驗(yàn)由一人操作，另一人負(fù)責(zé)觀察現(xiàn)象，記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，兩人職能互換，進(jìn)行下一次實(shí)驗(yàn)。此時(shí)教師應(yīng)起到引導(dǎo)和解惑作用，給予更具針對性的指導(dǎo)，并為學(xué)生提供充足的空間，以提高他們的操作能力與創(chuàng)新能力。教師僅起到幫助學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，尋找類似事件的解決方法的引導(dǎo)者作用，而不應(yīng)過度干涉實(shí)驗(yàn)，使實(shí)驗(yàn)淪為一板一眼的“提線教學(xué)”。實(shí)驗(yàn)后，還應(yīng)做好數(shù)據(jù)的整理歸納工作，并針對實(shí)驗(yàn)中存在的問題提出新的實(shí)驗(yàn)方案。確保學(xué)生能將所學(xué)知識靈活應(yīng)用于實(shí)踐，并從操作中收獲經(jīng)驗(yàn)、體會到動手操作的樂趣，能在最大限度上激發(fā)他們的自主性，使其養(yǎng)成主動構(gòu)思實(shí)驗(yàn)—設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)—準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)—操作實(shí)驗(yàn)—反思實(shí)驗(yàn)—完善實(shí)驗(yàn)的思維體系，促進(jìn)他們不斷深入探索控制工程基礎(chǔ)課程的內(nèi)涵。

（三）利用問題導(dǎo)向來構(gòu)建教學(xué)情境

教育者要牢牢把握住促進(jìn)學(xué)生主動學(xué)習(xí)的關(guān)鍵之處，幫助學(xué)生形成獨(dú)立且客觀的認(rèn)知狀態(tài)，充分運(yùn)用好問題導(dǎo)向來構(gòu)建符合學(xué)生學(xué)習(xí)能力的教學(xué)情景。在這里需要注意的是，教育者在進(jìn)行問題設(shè)計(jì)時(shí)要做到主題明確且知識要點(diǎn)豐富，同時(shí)還要結(jié)合與學(xué)生日常生活息息相關(guān)的例子來促進(jìn)學(xué)生知識體系的構(gòu)建。首先，在已有條件下來系統(tǒng)化的分析問題；其次，針對現(xiàn)有問題展開更進(jìn)一步的整合與優(yōu)化；最后，借助多媒體技術(shù)來將抽象問題具象化展示。

（四）引導(dǎo)學(xué)生圍繞問題來構(gòu)建知識體系

控制工程的基礎(chǔ)課程中主要涉及控制理論、數(shù)學(xué)基礎(chǔ)以及力學(xué)基礎(chǔ)等多個(gè)領(lǐng)域的知識內(nèi)容，教育者要在授課過程中適當(dāng)?shù)囊胍恍┕こ虒?shí)例與重點(diǎn)問題，幫助學(xué)生將不同領(lǐng)域中的知識要點(diǎn)緊密地串連起來。首先，教育者要引導(dǎo)學(xué)生去了解控制工程基礎(chǔ)課程的三大要素，即“輸入、系統(tǒng)、輸出”，而后再去幫助學(xué)生加深對系統(tǒng)關(guān)系的認(rèn)識，逐步理解和吸收數(shù)學(xué)模型知識；其次，教育者要在開展系統(tǒng)特性分析的基礎(chǔ)之上，針對系統(tǒng)的性能指標(biāo)展開更進(jìn)一步的分析和校正。雖然在一些比較復(fù)雜的系統(tǒng)當(dāng)中會存在一些比較困難且抽象化的數(shù)學(xué)運(yùn)算，但只要教育者能夠讓學(xué)生正確且深入地理解系統(tǒng)與輸入輸出之間的關(guān)系，就可以幫助他們進(jìn)一步明確主動學(xué)習(xí)的方向，進(jìn)而達(dá)到提高教學(xué)效率的最終目的。

（五）創(chuàng)新教學(xué)考核方法，確立學(xué)生的課堂主體地位

大學(xué)課堂人數(shù)多，授課時(shí)間長，授課周期長等特點(diǎn)決定了其授課方式以“聽講式”為主，主要通過教師講授完成相關(guān)知識的學(xué)習(xí)。過于單調(diào)的授課方式降低了課堂效率，也使得學(xué)生很難集中注意力，從而降低了他們自主學(xué)習(xí)的積極性。此時(shí)，教師可以通過引入Matlab軟件，使學(xué)生在電腦上進(jìn)行知識學(xué)習(xí)和模擬操作，對階躍和正弦信號仿真分析。也可以仿照初高中課堂中的提問式教學(xué)方式，在課堂上給予學(xué)生一定的討論和做題時(shí)間，使他們從被動的知識接收者轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃影l(fā)現(xiàn)問題、積極解決問題的課堂主導(dǎo)者。此外，學(xué)習(xí)控制工程的相關(guān)理論，必須與相關(guān)實(shí)驗(yàn)同步進(jìn)行，避免出現(xiàn)“一人課堂”的現(xiàn)象，應(yīng)使盡量多的學(xué)生敢于在講臺上做示范性試驗(yàn)，確立學(xué)生的課堂主體地位。

此外，學(xué)校還應(yīng)改變只以期末考試成績論英雄的局面，加大定期考核與隨機(jī)考核及課堂表現(xiàn)在成績中所占比重，并將實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)納入考核范疇，從而促進(jìn)學(xué)生在日常學(xué)習(xí)及實(shí)驗(yàn)操作中的主動性。新的考核方式不僅能有效提高學(xué)生的課堂注意力與實(shí)驗(yàn)參與性，也能避免期末突擊復(fù)習(xí)現(xiàn)象的產(chǎn)生，提高其學(xué)習(xí)積極性。

三、結(jié)語

高校應(yīng)通過激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)他們的求知心與好奇心，拓展學(xué)生知識面，豐富與控制工程基礎(chǔ)課程相關(guān)的知識，可以幫助他們養(yǎng)成主動學(xué)習(xí)的習(xí)慣。而學(xué)習(xí)能力、操作技能的提升也能有效提高教學(xué)的針對性、技術(shù)性與靈活性，使教師成功轉(zhuǎn)化為引導(dǎo)者，并留給學(xué)生更多發(fā)揮的空間，讓他們在發(fā)揮主體作用的同時(shí)完成對授課內(nèi)容、授課進(jìn)度的調(diào)控，讓發(fā)揮學(xué)習(xí)主動性變得更容易。簡言之，授課形式與內(nèi)容的革新，理論與實(shí)踐相結(jié)合的授課方法能極大促進(jìn)學(xué)生的主動學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)學(xué)生綜合能力的有效提高。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

[1] 楊青，黨選舉，趙學(xué)軍.“電力拖動自動控制系統(tǒng)”課程建設(shè)的改革與實(shí)踐 [J].中國電力教育，2013（2）：76-77.

[2] 楊柳.高職“工程控制測量”課程教學(xué)改革實(shí)踐探索[J].陜西教育（高教版），2012（6）：88-89.

[3] 孫建偉，韓連英，關(guān)英俊.機(jī)械工程控制基礎(chǔ)教材的改革研究[J].長春工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（高教研究版），2013（2）：84-85.

[責(zé)任編輯：劉鳳華]