現(xiàn)代控制理論課程教學改革論文
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現(xiàn)代控制理論課程的中心任務是提出并研究用數(shù)學理論方法有效地解決工程實際問題．它一方面是數(shù)學，其研究手段包括數(shù)學推導、分析、論證和計算．另一方面，它又是一門系統(tǒng)的科學理論，任何問題的解決都需要通過聯(lián)系實際應用的系統(tǒng)知識，通過程序設計來實現(xiàn)．因此，現(xiàn)代控制理論教學的目的是培養(yǎng)學生既要有扎實的理論基礎，又要有解決實際問題的能力．但是傳統(tǒng)的教學模式往往只注重講授原理，對于實踐環(huán)節(jié)的教學不夠重視，使得學生不能全面地理解和運用書中的理論知識，而僅停留在要求學生用現(xiàn)成的程序求解或證明課后習題這一基本階段．學生對課堂講授的知識理解得不夠深，難以將其自覺運用到實際中．由于過多地強調數(shù)學理論，缺乏對控制理論實際工程等背景的介紹，學生感到這門課抽象難懂、枯燥無味、難以掌握，學習的興趣不高．
2現(xiàn)代控制理論課程教學改革中應該堅持的原則
2．1以需求為牽引，保持課程可持續(xù)發(fā)展
數(shù)學學院的現(xiàn)代控制理論課程最早開設于2006年，至今已走過8年的歷程，取得了一些成果，要想保證課程的可持續(xù)發(fā)展，必須堅持以應用型人才培養(yǎng)需求為牽引的原則．隨著社會的飛速發(fā)展，高校人才培養(yǎng)模式不斷變化，高等教育改革在如火如荼地進行．學校的人才培養(yǎng)目標從傳統(tǒng)培養(yǎng)“專才”轉變?yōu)榕囵B(yǎng)發(fā)展型、應用型的具有較強實踐動手能力的“通才”．這對人才培養(yǎng)提出了新的挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)的教學理念、課程體系、教學內容等已經不能完全適應今后的人才培養(yǎng)目標，這對現(xiàn)代控制理論課程提出了新的更高的要求．我們要跟緊全國高等教育改革的步伐，繼續(xù)為社會各行各業(yè)培養(yǎng)合格的新型人才．因此，必須加強培養(yǎng)應用型人才的現(xiàn)代控制理論課程建設，同時，也要建立系統(tǒng)、完善、多層次、多角度的現(xiàn)代控制理論教學體系．這樣，才能保持這門課程的可持續(xù)發(fā)展，避免被淘汰的尷尬，為社會培養(yǎng)急需的高素質人才．
2．2以質量為核心，保證課程改革協(xié)調發(fā)展
課程改革的協(xié)調發(fā)展應該從課程的規(guī)模、質量和效益的協(xié)調發(fā)展及滿足社會發(fā)展對人才的需求上體現(xiàn)出來．而從規(guī)模、質量、結構和效益及發(fā)展的整體效應來看，課程改革的核心是質量，如果課程改革不講究質量，那么，課程建設的規(guī)模再大、結構再完善，也形同虛設，無法培養(yǎng)出真正的應用型實踐性人才，更無法為社會服務．因此，在現(xiàn)代控制理論課程改革中，要堅持以質量為核心的原則，保證課程改革的協(xié)調發(fā)展．
3現(xiàn)代控制理論課程教學改革采取的措施
3．1改革教學內容
以培養(yǎng)應用型人才的實踐能力為核心，建立適合專業(yè)特色的教學改革模式．對課程結構整體優(yōu)化的基本改革方向是:打破純基礎理論為中心的課程結構，實行課程知識和能力綜合的課程結構．在縱向結構上，根據學生已有的知識水平和能力范圍，調整原有的現(xiàn)代控制理論課程內容體系，減少重復內容，加強必要的應用數(shù)學軟件技巧訓練(如:Matlab仿真和實驗等)，訓練和提高學生的邏輯思維能力、創(chuàng)新能力．在橫向結構上，為適應現(xiàn)代高技術條件下不同學科、不同專業(yè)領域的交叉、滲透發(fā)展趨勢，在不損害課程結構的縱向關聯(lián)性，不削弱課程自身的邏輯性和完整性的前提下，依據學科特征，打破其自我封閉的狀態(tài)，汲取多種控制論教材的優(yōu)點，在淘汰陳舊內容的基礎上，更新教材內容，擴大知識面．現(xiàn)代控制理論課程內容多，學時少．因此在選擇教學內容時，要以實際編制的教學大綱為依據，在兼顧各種實際要素的前提下，精選重點教學內容，講授最基本的概念和原理、方法，將其弄懂講透，其他部分內容指導學生自學，課上和課后有機結合，基礎理論+實際運用(實例分析和計算機編程)能夠更好地展現(xiàn)現(xiàn)代控制理論課程的特點．
3．2改革教學方法
教學方法的改革要突出現(xiàn)代化特征，體現(xiàn)現(xiàn)代教育理論、思想和觀點，貫徹教師的主導作用與學生的主體作用相統(tǒng)一的教學原則，把學生當成知識的主動加工者，大力提倡啟發(fā)式、討論式、精講多練和自學的教學方法．教師應潛移默化地使學生掌握思想和方法，在學習和發(fā)現(xiàn)中提高學生的應用創(chuàng)新能力，讓學生在探索活動中不斷提高解決問題的科學思維方法．改革傳統(tǒng)的以傳授知識為主的“邏輯－演繹”式的教學線索，引入體現(xiàn)知識實際發(fā)生、發(fā)展的“歷史－活動”式的教學線索和展現(xiàn)創(chuàng)造性思維心理過程的“心理－認知”式的教學線索，并將三者整合為一．這樣使學生在獲取知識和邏輯思維能力的同時，充分體現(xiàn)邏輯和非邏輯整合的創(chuàng)造過程，培養(yǎng)以創(chuàng)造性思維為核心的實踐創(chuàng)新學習能力．現(xiàn)代控制理論內容多、應用性強．教師要利用經典控制理論物理概念明確、工程意義強的特點，突出現(xiàn)代控制理論的物理概念和工程背景，引導學生走出現(xiàn)代控制理論是純粹數(shù)學推導，不易建立工程概念的誤區(qū)，讓學生覺得教學內容思路清晰，概念清楚，分析、處理問題方法簡潔．在教學中還要注重理論聯(lián)系實際，引入工程實例，通過對實際系統(tǒng)的講解，引出抽象的概念和理論，從而使學生更容易理解和掌控．例如利用倒立擺平臺進行直觀演示，指導學生完成倒立擺的系統(tǒng)建模、分析及控制器設計等，提高學生的工程應用能力．隨著計算機技術的發(fā)展，計算機的應用已涉及到當今社會的各個領域．現(xiàn)代控制理論教學改革中，可以利用計算機、應用數(shù)學軟件開展實驗教學，讓學生在學習控制理論相關教學內容的過程中，將遇到的抽象問題通過Matlab等在計算機上逼真地演示出來，使數(shù)學問題由抽象到形象、具體，降低了數(shù)學學習的難度，同時也提供給學生一個形象展示抽象問題的有效方法，提高了學生的學習興趣，進而提高教學效率和學習效率．
3．3優(yōu)化教學手段
教學手段其本身就是現(xiàn)代科學技術發(fā)展的產物．現(xiàn)代教學技術為數(shù)學這一思維提供了一個嶄新的課堂教學模式，將現(xiàn)代教學技術和科技成果充分用于現(xiàn)代控制理論課程教學，開發(fā)和推廣相關的計算機模擬、計算機仿真、CAI等各種教學軟件和系列電視教學片．現(xiàn)代控制理論中有很多非常有用的系統(tǒng)分析方法，如狀態(tài)空間表達式的求解，傳遞函數(shù)與狀態(tài)空間模型之間的互化，系統(tǒng)能控性、能觀性和穩(wěn)定性的分析，控制器的設計等，使用這些方法時主要是算術運算，運算量極大，手工難以完成．每講一個具體方法分析實例，要寫很多板書，加上中間的算術運算，需要耗費很長時間，這勢必影響教學效率，通過數(shù)學軟件則可以方便快捷實現(xiàn)．在教學課件中插入利用數(shù)學軟件編寫的程序，邊講邊演示，可以實現(xiàn)實際系統(tǒng)的數(shù)學模型表示．學生利用數(shù)學軟件進行二維和三維圖形的制作和演示，更容易理解和掌握關于現(xiàn)代控制理論的系統(tǒng)分析方法．可見，在借助多媒體課件講授時，教師可以省去板書的時間和精力，把重點放在講解和推導上，使教師可以更多地注意課堂教學內容的組織和講授，增大課堂信息量，提高教學效果和教學質量．當然，在教學過程中還要處理好現(xiàn)代化教學手段和傳統(tǒng)的黑板媒體之間的協(xié)調使用，尤其是某些概念的引入、基本原理、方法和技巧，必要時還需要借助板書進行演示，這有利于學生的理解和掌握．
3．4改革考試方式
傳統(tǒng)的現(xiàn)代控制理論考試方式以閉卷考試為主，平時考勤為輔．這種考試方式有其優(yōu)點，考試組織方便，對學生學習評價標準統(tǒng)一，當然也存在不足，學生一般等到考前根據教師講解的重點用功學習，死記硬背，不能真正學到知識．而且筆試反映的是學生對理論知識的掌握程度，不能反映學生的應用能力和創(chuàng)造能力．要與應用型人才培養(yǎng)模式相適應，就要對現(xiàn)代控制理論考試方式進行改革．可以采取以下兩種方式:第一種是平時測評與期末考試相結合，平時測評占20%，期末考試占80%;第二種是開卷考試和閉卷考試相結合，由于數(shù)學公式和定理多，可以要求學生將比較重要不好記憶的公式和定理寫在紙上帶進考場，減輕學生負擔，將更多的精力投入到對知識的重點、難點進行理解、歸納和總結上．
4結語
總之，應用型人才培養(yǎng)模式框架下的現(xiàn)代控制理論課程教學改革轉變了教師的教育思想，不僅突出了課程本身的基礎地位，而且突出了對學生創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)．現(xiàn)階段，現(xiàn)代控制理論課程對于當代科學乃至整個社會的影響和推動作用日益顯著，在現(xiàn)代控制理論課程的教學實踐中，要積極推進教學各方面的改革，真正把素質教育落實到教學當中去。
作者：陳衍峰 單位：通化師范學院數(shù)學學院
