李加念

[摘 要] 現(xiàn)代控制工程是農(nóng)業(yè)電氣化與自動(dòng)化相關(guān)專業(yè)的一門學(xué)科基礎(chǔ)課。為進(jìn)一步提升農(nóng)業(yè)電氣化與自動(dòng)化專業(yè)研究生課程質(zhì)量，根據(jù)學(xué)科發(fā)展、生源素質(zhì)及其專業(yè)背景知識(shí)以及課程實(shí)際教學(xué)效果，從優(yōu)選教材、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)大綱、改革教學(xué)模式與教學(xué)方法、構(gòu)建課程學(xué)習(xí)支持體系和建立課程考核與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)等方面進(jìn)行課程改革與建設(shè)，切實(shí)提高教學(xué)質(zhì)量。

[關(guān)鍵詞] 現(xiàn)代控制工程;農(nóng)業(yè)電氣化與自動(dòng)化;教學(xué)改革;課程建設(shè)

“雙一流”建設(shè)需要打造一流的研究生教育。研究生課程作為研究生教育的基礎(chǔ)，長期以來一直處于弱化或邊緣化的地位[1]。我國的碩士研究生處于課程學(xué)習(xí)與科學(xué)研究的轉(zhuǎn)型關(guān)鍵期，在人才培養(yǎng)鏈中，碩士研究生教育發(fā)揮著重要的作用，如果碩士研究生課程沒有充分發(fā)揮對(duì)學(xué)生學(xué)術(shù)訓(xùn)練和能力培養(yǎng)的作用，無疑會(huì)制約研究生培養(yǎng)質(zhì)量的整體提高。課程體系建設(shè)是研究生教育的基礎(chǔ)性工作，課程質(zhì)量直接關(guān)系研究生知識(shí)結(jié)構(gòu)的構(gòu)建、創(chuàng)新能力的塑造和綜合素質(zhì)的提高，因而在研究生培養(yǎng)環(huán)節(jié)中具有不可替代的作用[2]。為全面體現(xiàn)培養(yǎng)目標(biāo)和學(xué)位要求，構(gòu)建符合學(xué)科特點(diǎn)的研究生課程體系，我校開展了全面綜合型研究生課程體系建設(shè)，而現(xiàn)代控制工程作為我校農(nóng)業(yè)工程學(xué)科的農(nóng)業(yè)電氣化與自動(dòng)化（簡稱農(nóng)電）專業(yè)的專業(yè)課，是學(xué)校研究生課程體系的一部分，對(duì)農(nóng)電專業(yè)研究生的教育與培養(yǎng)具有重要的作用。

一、課程改革與建設(shè)的思路及目標(biāo)

現(xiàn)代控制工程是一門理論與應(yīng)用性較強(qiáng)的課程，是農(nóng)業(yè)電氣化與自動(dòng)化相關(guān)專業(yè)的一門學(xué)科基礎(chǔ)課。它涉及了目前控制領(lǐng)域常用的現(xiàn)代控制方法、理論與技術(shù)，是發(fā)展與實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)自動(dòng)化、農(nóng)業(yè)智能裝備及農(nóng)業(yè)機(jī)器人的智能化的一種重要技術(shù)手段與方法，是發(fā)展農(nóng)業(yè)工程的重要技術(shù)支撐。

根據(jù)學(xué)科發(fā)展、生源的素質(zhì)與專業(yè)背景知識(shí)以及課程實(shí)際教學(xué)效果，以培養(yǎng)研究生的知識(shí)獲取能力、學(xué)術(shù)鑒別能力、獨(dú)立研究能力和解決實(shí)際問題能力為目標(biāo)，按照精簡基礎(chǔ)理論、前沿專題講座、任務(wù)驅(qū)動(dòng)、項(xiàng)目導(dǎo)向等方式改革教學(xué)內(nèi)容，精心設(shè)計(jì)教學(xué)方案，形成教、學(xué)、做合一的教學(xué)模式，并在未來3～5年內(nèi)，將本課程建設(shè)成為精品課程。

二、課程改革與建設(shè)內(nèi)容

（一）教材建設(shè)

教材建設(shè)是課程改革與建設(shè)的一個(gè)重點(diǎn)，現(xiàn)有的控制理論（工程）教材多將重點(diǎn)放在介紹以狀態(tài)方程等為數(shù)學(xué)模型的狀態(tài)空間分析與設(shè)計(jì)方法上，理論性很強(qiáng)，內(nèi)容較深?yuàn)W，而目前我校農(nóng)電專業(yè)的研究生生源大多為調(diào)劑生，普遍缺乏或不具備控制理論基礎(chǔ)的相關(guān)知識(shí)背景，因而現(xiàn)有教材顯得很不適用，需重新編寫或重組教材（或講義）。為此，在分析現(xiàn)有教材基礎(chǔ)上，選用了一本相對(duì)簡明的教材《現(xiàn)代控制工程》（王萬良編著，高等教育出版社，2011年出版）。該教材條理清晰、重點(diǎn)突出，少繁瑣的理論推導(dǎo)，多注重與實(shí)踐應(yīng)用結(jié)合。在實(shí)際教學(xué)中，根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況與農(nóng)業(yè)工程學(xué)科需要，有目的、有選擇的精選教材中的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行授課，并對(duì)相關(guān)的控制理論進(jìn)行精簡，突出重點(diǎn)，并增加MATLAB的仿真分析方法，現(xiàn)代控制理論與技術(shù)在農(nóng)業(yè)智能裝備、農(nóng)業(yè)機(jī)器人等農(nóng)業(yè)工程領(lǐng)域的應(yīng)用案例及具體實(shí)現(xiàn)過程，使其真正適用于本專業(yè)。

（二）優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有教材的內(nèi)容和特點(diǎn)，根據(jù)目前我校生源現(xiàn)狀，結(jié)合農(nóng)業(yè)電氣化與自動(dòng)化專業(yè)的應(yīng)用需求，在現(xiàn)有教材基礎(chǔ)上，對(duì)相關(guān)的控制理論進(jìn)行精簡，突出重點(diǎn)，并增加了控制系統(tǒng)的MATLAB仿真與分析方法、各種現(xiàn)代控制理論與技術(shù)在農(nóng)業(yè)工程領(lǐng)域的應(yīng)用研究進(jìn)展等內(nèi)容。該課程的教學(xué)內(nèi)容主要優(yōu)化為四部分。

1.現(xiàn)代控制理論的講授。化繁為簡，忽略深?yuàn)W、枯燥的理論推導(dǎo)，重點(diǎn)突出各種現(xiàn)代控制方法與理論的基本概念、應(yīng)用對(duì)象、適用條件、分析方法、技術(shù)指標(biāo)、優(yōu)劣性等。

2.控制系統(tǒng)的MATLAB仿真與分析。講解并演示利用MATLAB對(duì)各種控制理論構(gòu)建的控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真與分析。

3.前沿研究進(jìn)展專題講座。以專題講座的形式，介紹各種現(xiàn)代控制理論與技術(shù)的應(yīng)用研究進(jìn)展，尤其是在農(nóng)業(yè)工程領(lǐng)域的應(yīng)用研究進(jìn)展。

4.項(xiàng)目案例教學(xué)。以機(jī)器人小車為載體，講授最優(yōu)控制、自適應(yīng)控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等現(xiàn)代控制理論與技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用及其具體實(shí)現(xiàn)。

（三）優(yōu)化教學(xué)大綱

根據(jù)課程教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整與優(yōu)化、教學(xué)方法與手段、考核方式，同步更新了課程教學(xué)大綱。以將課程知識(shí)服務(wù)與應(yīng)用于農(nóng)業(yè)工程領(lǐng)域的科學(xué)研究為導(dǎo)向，精簡了現(xiàn)代控制理論基礎(chǔ)相關(guān)知識(shí)的課時(shí)，增加了控制系統(tǒng)的MATLAB仿真與分析、現(xiàn)代控制理論與技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)工程領(lǐng)域的前沿專題，學(xué)生以討論或PPT匯報(bào)或現(xiàn)場(chǎng)完成課堂任務(wù)等方式參與課堂的互動(dòng)環(huán)節(jié)等方面的課時(shí)。

三、教學(xué)模式與教學(xué)方法改革

（一）教學(xué)模式與教學(xué)方法改革

本課程主要采用理論教學(xué)法，隨著農(nóng)業(yè)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室的建立，具備了現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)的條件，除少部分內(nèi)容純理論教學(xué)外，大部分內(nèi)容完全可以在農(nóng)業(yè)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室完成，并根據(jù)學(xué)生的實(shí)際課堂狀態(tài)，采用逆向啟發(fā)式教學(xué)與互動(dòng)教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)模式，在教學(xué)中強(qiáng)調(diào)“教、學(xué)、做”，注重學(xué)生的過程參與，力求搞活教學(xué)，實(shí)現(xiàn)“教、學(xué)、做”三合一。

1.多種教學(xué)方法相結(jié)合，并靈活使用。根據(jù)實(shí)際情況，在教學(xué)過程中可以采用由淺入深教學(xué)法、由表及里教學(xué)法、化繁為簡教學(xué)法、逆向啟發(fā)式教學(xué)、互動(dòng)教學(xué)法、實(shí)物教學(xué)法、授漁教學(xué)法、比較式教學(xué)法等多種教學(xué)方法。

2.教學(xué)過程強(qiáng)調(diào)“教、學(xué)、做”，注重學(xué)生的過程參與，搞活教學(xué)。對(duì)于控制系統(tǒng)的MATLAB仿真與分析，以教師講授、指導(dǎo)為輔，學(xué)生自己動(dòng)手為主;對(duì)于前沿專題講座，教師首先示范一次，然后將任務(wù)細(xì)化分配給學(xué)生，以個(gè)人或小組的形式讓每個(gè)學(xué)生或小組進(jìn)行一次小專題講座，并就每次專題講座進(jìn)行討論。

3.以項(xiàng)目實(shí)例教學(xué)為導(dǎo)向的課程教學(xué)模式。在課堂教學(xué)模式中導(dǎo)入項(xiàng)目任務(wù)的概念，引用典型、與現(xiàn)實(shí)比較接近的機(jī)器人小車控制系統(tǒng)，增加現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐與正常理論教學(xué)交替的教學(xué)模式，學(xué)中做，做中學(xué)，要求學(xué)生至少獨(dú)立完成一種現(xiàn)代控制技術(shù)（最優(yōu)控制、自適應(yīng)控制、模糊控制或神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制）在機(jī)器人小車控制系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用。

（二）構(gòu)建課程學(xué)習(xí)支持體系

采用微信群、QQ群等網(wǎng)絡(luò)手段和當(dāng)面咨詢指導(dǎo)相結(jié)合的方式，構(gòu)建研究生課程學(xué)習(xí)支持體系，為研究生提供個(gè)別化的學(xué)習(xí)咨詢和有針對(duì)性的課程學(xué)習(xí)指導(dǎo)。

（三）建立課程考核與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

本課程采用綜合評(píng)價(jià)、注重實(shí)效的考核方式。在考核方式上，采取期末開卷考試、階段任務(wù)完成情況、課堂表現(xiàn)與考勤、綜合能力考核相結(jié)合的綜合評(píng)價(jià)辦法。以上四個(gè)方面分別占總成績的40%、20%、20%和20%，從而建立完整的、具體的考核標(biāo)準(zhǔn)。這種考核方式與考核標(biāo)準(zhǔn)更注重過程考核，比以往只以理論考試進(jìn)行考核的方法更有實(shí)效，更能測(cè)出學(xué)生的真實(shí)水平。

參考文獻(xiàn)

[1]仇鵬飛，吳俊，卞清，等.“雙一流”背景下的研究生課程體系建設(shè)——南京大學(xué)學(xué)術(shù)學(xué)位碩士研究生課程改革的探索與實(shí)踐[J].學(xué)位與研究生教育，2018，（09）：16-22.

[2]汪霞，卞清，孫俊華.論學(xué)術(shù)學(xué)位研究生課程體系建設(shè)[J].學(xué)位與研究生教育，2015，（10）：30-34.