雷金莉　周妮娜

摘 ? 要：運動控制課程是自動化專業(yè)的重要課程，該課程對培養(yǎng)學(xué)生的工程應(yīng)用能力有重要意義。本文分析了運動控制課程的特點、專業(yè)定位及教學(xué)現(xiàn)狀，結(jié)合本課程的教學(xué)目標(biāo)，探討了將探究性教學(xué)方法應(yīng)用于課堂教學(xué)的必要性和可行性，并給出了教學(xué)方案設(shè)計和具體的實踐途徑。教學(xué)實踐表明，該課程采用探究性教學(xué)方法后，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)的興趣和主動性，鍛煉了學(xué)生的思維能力和創(chuàng)新能力，培養(yǎng)了學(xué)生運用所學(xué)知識分析和解決實際問題的能力，為今后的工作和學(xué)習(xí)奠定了堅實的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：運動控制 ?探究性教學(xué) ?教學(xué)改革 ?教學(xué)法

中圖分類號：G71 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2019）06（b）-0230-03

隨著經(jīng)濟(jì)、信息技術(shù)及科技的迅速發(fā)展，社會和國家對人才的需求也隨之改變。2010年國務(wù)院審議并通過《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》中明確指出：倡導(dǎo)啟發(fā)式、探究式、討論式、參與式教學(xué)，幫助學(xué)生學(xué)會學(xué)習(xí)，以適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和科技進(jìn)步的要求?！皾M堂灌”、“一講到底”的傳統(tǒng)教學(xué)模式比較注重對學(xué)生的知識傳授，忽視對學(xué)生學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)[1]。因此，轉(zhuǎn)變教育觀念、改革培養(yǎng)模式與教學(xué)方法成為高等教育的當(dāng)務(wù)之急。

近年來，世界各國的課程改革都把學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變視為重要內(nèi)容，倡導(dǎo)以學(xué)習(xí)者為中心的探究性教學(xué)模式[2]。探究性教學(xué)模式讓學(xué)生圍繞“問題”來開展學(xué)習(xí)、分析和研究等活動，轉(zhuǎn)變教師和學(xué)生的教與學(xué)觀念，在教學(xué)過程中教師通過將自己以及團(tuán)隊圍繞與課程相關(guān)的科研成果與學(xué)生的問題有機(jī)地融合，把課堂授課從教師展現(xiàn)知識的過程，轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生探究知識的過程[3];充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)能力，如今探究性教學(xué)已成為美國科學(xué)教育中最重要和最有影響的教學(xué)方法[4]。因此，針對具體的課程深入開展探究性教學(xué)方法的實踐探索是一個非常有價值的研究課題。本文結(jié)合我校自動化專業(yè)運動控制課程的特點和教學(xué)要求，以及學(xué)生能力培養(yǎng)需求開展探究性教學(xué)的實踐探索，以進(jìn)一步改善課程的教學(xué)效果和學(xué)生能力的培養(yǎng)。

1 ?運動控制課程特點及其在自動化專業(yè)課程體系中的定位

自動化專業(yè)教育是伴隨著自動化技術(shù)在社會生產(chǎn)、生活中的廣泛應(yīng)用而興起的，主要研究自動控制理論、自動化單元技術(shù)和集成技術(shù)及其在各類控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。運動控制是自動化專業(yè)的一個重要分支，運動控制系統(tǒng)是為了實現(xiàn)某些系統(tǒng)功能（如轉(zhuǎn)矩、速度、位置的輸出），將各種電機(jī)、電力電子變換裝置和用于系統(tǒng)控制的控制器組合在一起的控制系統(tǒng)[5]。這類系統(tǒng)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)角，控制電能與機(jī)械能的轉(zhuǎn)換，以滿足各種需求。運動控制系統(tǒng)廣泛的應(yīng)用于工業(yè)、交通運輸、航空航天等領(lǐng)域。

運動控制課程是一門講授交、直流電動機(jī)控制理論和控制規(guī)律，以提高電能利用效率及運動控制系統(tǒng)性能的專業(yè)主干課程。課程內(nèi)容涵蓋：可控電源電動機(jī)系統(tǒng)的特殊問題及機(jī)械特性，開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的性能指標(biāo)，交、直流調(diào)速系統(tǒng)及伺服系統(tǒng)的工作原理、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，靜態(tài)和動態(tài)性能指標(biāo)及分析方法，反饋控制的基本特點，調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)及參數(shù)的設(shè)計方法，控制系統(tǒng)的實現(xiàn)等。

運動控制涉及到控制理論、電子技術(shù)、計算機(jī)、機(jī)械工程等眾多學(xué)科課程內(nèi)容。課程涉及的知識面廣，綜合性強(qiáng)，實用性強(qiáng)，應(yīng)用廣泛。課程的內(nèi)容對學(xué)生今后的工作和學(xué)習(xí)有著十分重要的作用[6]，因此，運動控制是高等院校自動化專業(yè)重要的專業(yè)方向課。

運動控制課程的特點是內(nèi)容綜合性強(qiáng)，理論和實踐結(jié)合緊密，且比較抽象 ，是一門具有一定深度和難度的課程。在自動化專業(yè)課程體系中，該課程較系統(tǒng)、全面地介紹控制理論在運動控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，與電機(jī)學(xué)、自動控制原理、電力電子技術(shù)等課程緊密相連，共同構(gòu)成了運動控制系統(tǒng)分析、設(shè)計與綜合的課程體系主干。該課程注重理論基礎(chǔ)知識的積累，更注重實用工程設(shè)計技術(shù)以及對學(xué)生分析和解決工程實際問題能力的培養(yǎng)。

運動控制目前教學(xué)中還存在不少問題：如在教學(xué)內(nèi)容上，注重理論知識的講授，學(xué)生理解困難，學(xué)習(xí)難度較大;在教學(xué)方式上，目前以傳統(tǒng)的講授模式為主，學(xué)生不能主動地思考和探索;教學(xué)效果往往不理想，尤其是學(xué)生在面對具體問題的時候，不知如何運用相應(yīng)的知識去解決實際問題。

2 ?運動控制課程的探究性教學(xué)探索與實踐

2.1 探究性教學(xué)模式

探究性教學(xué)是著名教育家施瓦布提出的一種全新的教學(xué)方法。是一種以“問題”為載體、以主動探究為特征的學(xué)習(xí)活動[7]。相對于傳統(tǒng)教學(xué)更關(guān)注“問題”及其存在背景與條件，關(guān)注解決“問題”的必要性與意義。探究性教學(xué)是在教師精心設(shè)計指導(dǎo)下，通過預(yù)先的設(shè)計和組織，引導(dǎo)學(xué)生自主、獨立地發(fā)現(xiàn)問題、啟發(fā)學(xué)生通過實驗、調(diào)查、信息搜集與處理、表達(dá)與交流等探索活動，獲得知識與技能，體驗發(fā)現(xiàn)與創(chuàng)造，發(fā)展情感與態(tài)度的教學(xué)方式和教學(xué)過程[8]。研究性教學(xué)所倡導(dǎo)的目標(biāo)不僅僅是轉(zhuǎn)變學(xué)生學(xué)習(xí)方式，而是更新教學(xué)觀念，啟發(fā)學(xué)生探究的動機(jī)，鼓勵學(xué)生在探究過程中的表現(xiàn)，以增進(jìn)學(xué)生科學(xué)探究能力的發(fā)展，這與運動控制課程的教學(xué)目標(biāo)一致。

2.2 運動控制課程的探究性教學(xué)方案設(shè)計

運動控制課程的主要教學(xué)任務(wù)是通過對各類交、直 流電動機(jī)控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)、工作原理和性能指標(biāo)的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生對運動控制系統(tǒng)的綜合分析和工程設(shè)計能力。針對當(dāng)前課程教學(xué)過程中遇到的問題，依據(jù)探索性教學(xué)模式的教學(xué)理念，該課程的教學(xué)方案設(shè)計擬從以下三方面進(jìn)行：（1）問題設(shè)置與導(dǎo)入，激發(fā)學(xué)生的主動性。在探究型教學(xué)模式中，問題是中心，教師應(yīng)通過教學(xué)中問題的設(shè)置，充分調(diào)動學(xué)生主動、積極、自主的探究。課程教學(xué)小組在教學(xué)方案設(shè)計中，根據(jù)運動控制課程的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)目標(biāo)，在已有的課程教學(xué)內(nèi)容體系中，結(jié)合實際需求，分層次逐步引入相關(guān)的工程問題、科學(xué)問題，啟發(fā)學(xué)生從實際問題出發(fā)，思考解決問題的方法。（2）注重實踐，提高學(xué)生的動手能力。自動化是一門面向被控對象、解決實際問題的學(xué)科，要求學(xué)生在掌握一定的工程技術(shù)知識之外，更注重學(xué)生的動手能力。運動控制是實踐性和應(yīng)用性很強(qiáng)的課程[10]。傳統(tǒng)的課程教學(xué)中，教師往往只是注重純理論知識的傳授，當(dāng)學(xué)生面對實際問題時，就不知該如何著手應(yīng)用所學(xué)知識去解決實際問題[11]。因此，在教學(xué)設(shè)計中，增加實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，將課程內(nèi)容融入到實際問題中，讓學(xué)生通過實驗的方法進(jìn)行學(xué)習(xí)，在理解理論知識的同時，提高動手能力。（3）引導(dǎo)學(xué)生思考，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。在課程內(nèi)容教學(xué)中，針對一些典型的教學(xué)內(nèi)容，教師引導(dǎo)學(xué)生提出問題，思考問題的解決辦法。拋出一些實例并引導(dǎo)學(xué)生提出自己的設(shè)計方法，并作進(jìn)一步的探究和比較，對結(jié)果進(jìn)行解釋和驗證。培養(yǎng)學(xué)生在掌握現(xiàn)有知識的同時，對它進(jìn)行創(chuàng)新性的發(fā)掘。

2.3 運動控制課程探究性教學(xué)的實踐探索

為取得更好的教學(xué)效果，課程小組從以下三個方面開展運動控制課程的探究性教學(xué)探索。（1）重視課程學(xué)習(xí)興趣的培養(yǎng)。在課程開始前，通過網(wǎng)絡(luò)平臺給學(xué)生推送一些交、直流調(diào)速系統(tǒng)的應(yīng)用實例以及課程的相關(guān)視頻、資料等。課程教學(xué)的第一課，詳細(xì)說明課程的性質(zhì)、教學(xué)任務(wù)、教學(xué)方法、主要教學(xué)內(nèi)容以及教學(xué)目標(biāo)等，讓學(xué)生對該課程建立整體的概念。此外，根據(jù)課程的特點，重點闡述當(dāng)前直流調(diào)速、交流調(diào)速的作用和地位。結(jié)合自動化專業(yè)背景，從全電飛機(jī)、電動汽車、工業(yè)自動化生產(chǎn)線等領(lǐng)域的應(yīng)用闡述交、直流調(diào)速系統(tǒng)的當(dāng)前研究熱點，也可以從洗衣機(jī)、冰箱、風(fēng)機(jī)等日常生活的應(yīng)用等解釋該課程的作用。通過第一課的學(xué)習(xí)，讓學(xué)生從宏觀上建立起這門課程的總體認(rèn)識，意識到該課程的重要性與意義，激發(fā)起他們強(qiáng)烈的求知欲望，增強(qiáng)了學(xué)習(xí)動力。（2）正確處理教與學(xué)的關(guān)系，變被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí)。在傳統(tǒng)課堂教學(xué)中，教師處于主導(dǎo)地位，教學(xué)更注重知識的傳授，學(xué)生參與到教與學(xué)過程中的機(jī)會比較少，不利于發(fā)揮學(xué)生的積極性和主動性。探究性教學(xué)過程中，學(xué)生是學(xué)習(xí)的主人，教師引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會提問和思考。教學(xué)形式由“單一的課堂教學(xué)”轉(zhuǎn)化為“多形式的互動交流”;以多媒體教育技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為載體，建立“以學(xué)生為主體、以教師為主導(dǎo)”的基于探索和研究的教學(xué)模式。例如，讓學(xué)生通過微課視頻預(yù)習(xí)雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的特性和數(shù)學(xué)模型，課堂上給出一個直流電機(jī)控制系統(tǒng)，讓學(xué)生分組討論其雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，并啟發(fā)學(xué)生思考如何分析系統(tǒng)性能。（3）設(shè)計不同的實踐活動，鍛煉學(xué)生的實踐和創(chuàng)新能力。根據(jù)課程內(nèi)容，除了理論知識的實驗驗證之外，課程小組還設(shè)計了交、直流調(diào)速系統(tǒng)的日常應(yīng)用調(diào)查、PWM調(diào)速器制作、家用空調(diào)定頻、變頻調(diào)速方式對比分析等實踐活動。這些教學(xué)實踐活動讓學(xué)生利用課外時間完成，教師通過網(wǎng)絡(luò)平臺引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)造性地運用知識和能力，自主地發(fā)現(xiàn)問題、研究問題和解決問題，鼓勵學(xué)生交流，在合作研討中積累知識、鍛煉學(xué)生思維能力，培養(yǎng)學(xué)生實踐和創(chuàng)新能力。

3 ?結(jié)語

運動控制是自動化專業(yè)運動控制方向的重要課程，本文分析了該課程的特點及當(dāng)前課程教學(xué)存在的問題。針對教學(xué)中遇到的問題，課程小組進(jìn)行了探究性教學(xué)模式的實踐與探索。該教學(xué)方式以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)，充分發(fā)揮學(xué)生的主動性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生思考，培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力、分析和解決問題的能力。課程小組在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段、教學(xué)方式等多個層面深入開展研究，不斷完善教學(xué)方案設(shè)計。經(jīng)過一學(xué)期的教學(xué)實踐證明：運動控制課程采用探究性教學(xué)模式，將學(xué)生的被動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)為主動學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生自主思考，通過實踐活動理解所學(xué)的理論知識，提升了學(xué)生對實際工程問題的分析和解決能力，較傳統(tǒng)教學(xué)模式教學(xué)效果良好。

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