導(dǎo)語：以學(xué)生為中心的教學(xué)理念探討一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

［摘要］課題組分析了自動(dòng)控制系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)課程的特點(diǎn)，根據(jù)課程培養(yǎng)目標(biāo)，合理設(shè)置教學(xué)內(nèi)容，并制訂了以學(xué)生為中心的教學(xué)新措施：為了提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力，以學(xué)生為中心，轉(zhuǎn)變教學(xué)思路，采用專題化教學(xué)、翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)提高學(xué)生的積極性，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性；基于CDIO模式進(jìn)行項(xiàng)目設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生的工程思維；進(jìn)行高效的實(shí)踐教學(xué)；基于在線問卷調(diào)查，及時(shí)反饋學(xué)生知識(shí)掌握情況；校企合作共建實(shí)驗(yàn)室。以上措施，提高了學(xué)生的工程實(shí)踐能力。

［關(guān)鍵詞］工程實(shí)踐；專題化教學(xué)；翻轉(zhuǎn)課堂；CDIO；問卷調(diào)查

隨著社會(huì)以及教育的不斷發(fā)展，隨著新時(shí)代大學(xué)生所處環(huán)境、所接受教育的不同，社會(huì)需求對(duì)高校以及高校的教學(xué)方法都提出了新的挑戰(zhàn)。教學(xué)正在逐步地由教師主導(dǎo)型向以學(xué)生為主體的方式轉(zhuǎn)變，教師的教學(xué)觀念也隨著悄然地發(fā)生改變。計(jì)算機(jī)的普遍應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)的發(fā)達(dá)、學(xué)生獲取知識(shí)途徑的增多，都對(duì)傳統(tǒng)的教學(xué)方式產(chǎn)生了影響，教師應(yīng)該從傳統(tǒng)的填鴨式知識(shí)灌輸者向引導(dǎo)型方向轉(zhuǎn)變，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)的方向、正確的價(jià)值觀、學(xué)習(xí)的興趣、培養(yǎng)綜合能力的方法等[1]。筆者教授自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生自動(dòng)控制系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)課程，結(jié)合課程以及學(xué)生特點(diǎn)，在以學(xué)生為中心的教學(xué)理念指導(dǎo)下，開展了教學(xué)方法改革的探索與實(shí)施。

一、課程性質(zhì)

自動(dòng)控制系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)是自動(dòng)化專業(yè)高年級(jí)學(xué)生的一門專業(yè)課，主要任務(wù)是培養(yǎng)學(xué)生將自動(dòng)控制專業(yè)的相關(guān)理論技術(shù)知識(shí)綜合應(yīng)用，解決實(shí)際工程問題的能力。該門課程的典型特點(diǎn)是：很多知識(shí)點(diǎn)學(xué)生以前都有學(xué)習(xí)過，關(guān)鍵是聚點(diǎn)成線、綜合應(yīng)用。因此，在實(shí)際授課過程中筆者采用了引導(dǎo)式教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生如何利用圖書館、網(wǎng)絡(luò)資源自己提出問題、分析問題、解決問題。課程的重點(diǎn)是培養(yǎng)學(xué)生的工程思維能力。工程思維能力是工程實(shí)踐能力提高的根本原因，只有具備了成熟的工程思維能力，有了成熟工程設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想，才可以較好地進(jìn)行工程實(shí)踐。工程思維能力與學(xué)術(shù)思維能力是有所不同的，圖1是二者之間的對(duì)比圖，圖1（a）是從工程思維的角度考慮解決問題的方式，從圖中可以看出工程思維解決問題側(cè)重點(diǎn)在于工程目標(biāo)以及工程上的可實(shí)施性，最終需要進(jìn)行實(shí)際的檢驗(yàn)使用，在這個(gè)過程中還要涉及復(fù)雜的工程技術(shù)問題，涉及的知識(shí)領(lǐng)域比較寬泛，同時(shí)涉及工程管理、財(cái)務(wù)預(yù)算、市場(chǎng)分析，等等[2-3]。

二、課程內(nèi)容

自動(dòng)控制系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)涉及的知識(shí)領(lǐng)域比較寬泛，除了自動(dòng)控制領(lǐng)域的相關(guān)知識(shí)，還涉及工程管理、財(cái)務(wù)預(yù)算、市場(chǎng)分析，等等。因此，對(duì)教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置是課程組教師一個(gè)很大的考驗(yàn)。目前，很難找到一本涵括以上知識(shí)的教材，并通過不斷優(yōu)化、實(shí)踐合理設(shè)置教學(xué)內(nèi)容，既做到全面又做到深入淺出，以培養(yǎng)學(xué)生基本的工程思維能力。然而目前新畢業(yè)的學(xué)生又在以下工程能力方面有明顯缺失：工商業(yè)方式方法、管理能力、項(xiàng)目管理方法、質(zhì)量管理方法、溝通能力、市場(chǎng)原則知識(shí)、道德和職業(yè)感等。針對(duì)以上內(nèi)容的缺失，筆者為自動(dòng)控制系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)課程進(jìn)行了內(nèi)容設(shè)置，如表1所示。

三、教學(xué)方法改革策略

（一）““專題化”教學(xué)。根據(jù)課程以及知識(shí)的特點(diǎn)，理論教學(xué)環(huán)節(jié)主要采用“專題化”教學(xué)方法，根據(jù)課程教學(xué)大綱的培養(yǎng)目標(biāo)，將每個(gè)知識(shí)模塊設(shè)計(jì)成專題，并將專題問題化，按照“是什么”“為什么”“解決什么問題”的方式展開。該教學(xué)方法側(cè)重于引導(dǎo)，能發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性?！皥?zhí)行機(jī)構(gòu)”是自動(dòng)控制系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)中的一個(gè)，下面以“執(zhí)行機(jī)構(gòu)”為例具體說明專題化教學(xué)應(yīng)如何展開，如表2所示。（二）基于翻轉(zhuǎn)課堂理念的教學(xué)。翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法能夠調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性。該門課程是自動(dòng)化專業(yè)高年級(jí)學(xué)生的專業(yè)課，其中很多知識(shí)點(diǎn)學(xué)生在以前都或多或少地接觸過，因此尤其適合使用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)法。實(shí)例：“電梯邏輯控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)”一課。教師課堂上進(jìn)行簡(jiǎn)單的講解，然后出題目讓學(xué)生按照以前講過的工程設(shè)計(jì)的步驟內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計(jì)。題目要求：設(shè)計(jì)某電梯控制系統(tǒng)。已知：電梯有10層，額定載重1500kg，轎廂自重1000kg，需要電梯運(yùn)行速度2m/s。（設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：電力拖動(dòng)系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)）要求4人一組，以組為單位來完成，時(shí)間是1周。學(xué)生利用課下時(shí)間來設(shè)計(jì)完成。完成后每組要在課上進(jìn)行講解，如圖2所示。學(xué)生講解完后，再通過教師點(diǎn)評(píng)、學(xué)生問學(xué)生、學(xué)生問教師三種形式的討論，加深對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的理解。1學(xué)生分組講解（三）基于CDIO的生命周期模型設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)。在課程的最后布置一份大作業(yè)，要求學(xué)生按照工程設(shè)計(jì)的思路設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)，但是由于真實(shí)的工程設(shè)計(jì)涉及內(nèi)容太多，所以要求學(xué)生按照“構(gòu)思-設(shè)計(jì)-實(shí)施-運(yùn)行”的方式（即CDIO模式）設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)。CDIO模式基本包含了實(shí)際工程設(shè)計(jì)中應(yīng)該涵括的所有理念。表3[4]是按照CDIO模式設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)的生命周期模型，但并不是嚴(yán)格按照順序列出的設(shè)計(jì)內(nèi)容，因?yàn)楹芏喈a(chǎn)品或者系統(tǒng)的設(shè)計(jì)都是螺旋式開發(fā)的，需要很多任務(wù)進(jìn)行大量的迭代，圖2所示的這些工作則都必須進(jìn)行。圖2是學(xué)生講解自己按照CDIO模式設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)。2學(xué)生講解按照CDIO模式設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)（四）將MAMATLAB應(yīng)用于課堂分析。在進(jìn)行某些控制理論的講解時(shí)，為了更加形象理解參數(shù)的變化對(duì)于系統(tǒng)的影響，將MATLAB直接應(yīng)用于課堂教學(xué)，采用現(xiàn)場(chǎng)演示的方式，進(jìn)行系統(tǒng)分析。實(shí)例：在研究控制系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)中擾動(dòng)通道和前向通道的時(shí)間常數(shù)、放大倍數(shù)以及延遲時(shí)間對(duì)控制系統(tǒng)的影響時(shí)，設(shè)計(jì)了如圖3所示的仿真模型。在改變Kf、Tf、τf、Ko、To以及τo的值后就可以通過輸出曲線觀察時(shí)間常數(shù)、放大倍數(shù)以及延遲時(shí)間對(duì)控制系統(tǒng)的影響。例如圖（五）考核方式和實(shí)踐環(huán)節(jié)。科學(xué)設(shè)計(jì)考核內(nèi)容，考核內(nèi)容要能夠體現(xiàn)課程培養(yǎng)目標(biāo)的相關(guān)要求，并且能夠反映不同學(xué)生的學(xué)習(xí)情況題型既要有評(píng)價(jià)學(xué)生較低層次知識(shí)記憶、一般理解能力的填空、選擇、簡(jiǎn)答等題型，又要有評(píng)價(jià)較高層次理解力、歸納總結(jié)和綜合應(yīng)用能力的分析、設(shè)計(jì)題型。期末試卷中，盡量以能力考核為主，弱化純記憶性的內(nèi)容，分析、設(shè)計(jì)型題目占總分的70%以上。未來計(jì)劃采取開卷考試的形式，考試內(nèi)容為按照工程設(shè)計(jì)思路設(shè)計(jì)指定的控制系統(tǒng)。實(shí)踐環(huán)節(jié)主要是依據(jù)實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的電梯系統(tǒng)、過程控制系統(tǒng)、伺服控制系統(tǒng)、變頻控制系統(tǒng)開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)，學(xué)生自己設(shè)計(jì)整個(gè)控制系統(tǒng)、編制程序、調(diào)試、設(shè)計(jì)上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，并結(jié)合理論課內(nèi)容進(jìn)行相互驗(yàn)證。如圖5所示，學(xué)生在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并且要將自己設(shè)計(jì)的內(nèi)容進(jìn)行講解。圖5學(xué)生集中實(shí)踐以及講解（六）校企合作。校企合作共建實(shí)驗(yàn)室，提高學(xué)生的工程能力。根據(jù)行業(yè)特點(diǎn)和企業(yè)需求，將民航特色的裝置、系統(tǒng)引入實(shí)驗(yàn)室，并根據(jù)行業(yè)、企業(yè)的需求結(jié)合課程設(shè)置相關(guān)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，讓學(xué)生在校園內(nèi)就可以近距離接觸行業(yè)、了解行業(yè)，使教學(xué)做到有的放矢。我校與廣州白云空港設(shè)備技術(shù)發(fā)展有限公司共建機(jī)場(chǎng)地面設(shè)備校企合作實(shí)驗(yàn)室，充分利用企業(yè)的設(shè)備優(yōu)勢(shì)、生產(chǎn)條件和成熟的研發(fā)技術(shù)為學(xué)生提供良好的實(shí)驗(yàn)條件以及校外實(shí)訓(xùn)基地。圖6是學(xué)生到企業(yè)實(shí)踐以及企業(yè)贈(zèng)送的實(shí)驗(yàn)設(shè)備。（七）教學(xué)教學(xué)反饋。以學(xué)校“三回路”質(zhì)量監(jiān)控體系為基礎(chǔ)，健全課程質(zhì)量監(jiān)控機(jī)制。除此以外借助問卷星對(duì)學(xué)生每章結(jié)束后的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行調(diào)查，如圖7所示。通過調(diào)查可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)目的：一是讓學(xué)生了解自己對(duì)該章知識(shí)的掌握情況，有哪些不足的地方需要加強(qiáng)；二是讓任課教師掌握學(xué)生的總體情況。四、總結(jié)通過近兩年的教學(xué)改革實(shí)踐，學(xué)生對(duì)該門課程的興趣明顯增大，教學(xué)效果也有了很大的提升，尤其是在分組講解上，學(xué)生表現(xiàn)出了濃厚的興趣，基本每年都有2~3組學(xué)生表現(xiàn)很優(yōu)秀?？傊?，教學(xué)方法多種多樣，但核心都是以學(xué)生為中心，目的在于充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力。

作者:李宗帥 王修巖 單位:中國(guó)民航大學(xué)電子信息與自動(dòng)化學(xué)院