《自動控制原理》教學模式探索

費紅姿 劉 龍 李文輝 李學民

（哈爾濱工程大學動力與能源學院，黑龍江 哈爾濱 150001）

1 引言

目前，我國許多重點大學都把建設高水平研究型大學作為奮斗目標，其目的就是要培養(yǎng)現(xiàn)代社會需要的高層次人才。研究型教學理念的提出，在教學改革方面打開了一扇窗戶，提供了一個新的思路。曾經(jīng)有人問諾貝爾物理學獎獲得者格拉肖：“你認為培養(yǎng)一個杰出的科學人才的關(guān)鍵是什么？”，他回答：“我認為關(guān)鍵在于讓年輕人停止當學生，使他們開始成為研究者”。想一想，他的話確實是有一定道理。大學里傳統(tǒng)的教學型授課模式已經(jīng)很難滿足人才培養(yǎng)的需要，本科生教育由教學型向研究型教學模式的轉(zhuǎn)變是研究型大學向高水平發(fā)展的必然趨勢。

2 研究型教學的特點

研究型教學是相對于以單向性知識傳授為主的教學型模式提出的，它是指將學習與研究融為一體的教學體系。這種教學模式給學生更大的發(fā)揮空間，可以充分發(fā)揮學生的主動性，他們不再是單純的被動接受，而是變成主動思考、提問、設計和實施等。與教學型為主的教學模式相比，研究型教學具有以下特點。

2.1 學生的主體地位

對學生來講研究型教學就是由被動式學習變成主動式學習，學生是教學活動的主體。研究型教學的目標不僅僅是向?qū)W生傳授知識，更重要的是教會學生學習和研究問題的方法，培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、研究問題、解決問題的能力。在整個教學過程，應充分發(fā)揮學生的主動性，由傳統(tǒng)的教導式變?yōu)樽灾魇健υ捠?、探究式，在教學過程中自始至終離不開學生的參與和積極的探索活動。

2.2 老師從主導變成引導

對老師來講研究型教學就是由傳授式教學變成互動式教學，老師不再是教學過程的主體，從主導地位變成引導地位。尤其在學生探索未知領(lǐng)域和社會實踐等活動中，教師要起到組織、引導、啟發(fā)的作用。

2.3 教學與研究的有機結(jié)合

研究型教學強調(diào)以探索和研究為基礎的教學，堅持教學與研究有機結(jié)合，在研究中學習。具體內(nèi)涵是，注重在探索和研究的教學過程中激發(fā)學生的求知欲、好奇心和學習興趣；強調(diào)與學科發(fā)展保持緊密聯(lián)系，以此保持教學內(nèi)容的新穎、增強教學活力[1]。教學與研究的有機結(jié)合，是世界一流研究型大學教育和教學的普遍做法。

3 研究型教學方法探討

研究型教學模式可以是多樣化的，但概括起來，主要包含兩個基本內(nèi)容：一是以研究為本的學習模式；二是學習過程與研究實踐相結(jié)合的課程體系。《自動控制原理》課程的特點是理論性較強，又與工程實踐結(jié)合比較緊密，如果完全由學生自主學習，會有很大的困難。結(jié)合《自動控制原理》課程自身的的特點，按照研究型教學的目標，本文著重在以下幾方面進行了探索：

3.1 定理公式的講解

《自動控制原理》課程中的定理和公式較多，很多定理公式通常要有較繁瑣的推導過程，也比較抽象。在以往的教學過程中過于強調(diào)數(shù)學描述與推導，忽視了數(shù)學推導與工程實際的關(guān)系，忽視了解決工程實際問題的本質(zhì)需求，使學生對原理的掌握僅僅處在一種“數(shù)學層面”上的理解。學生普遍覺得理論知識與實際問題脫節(jié)，不知道這些理論應該怎樣在實際中應用。在教學過程中，我們結(jié)合專業(yè)領(lǐng)域的控制問題，從實際問題入首，提起學生的興趣，引發(fā)學生的思考，之后再逐步深入進行講解。例如在講解控制系統(tǒng)的數(shù)學模型時，針對熱能與動力工程專業(yè)的學生，結(jié)合目前研究的科研課題方向，提煉出工程實際應用實例。具體以柴油機綜合控制系統(tǒng)中的電子調(diào)速系統(tǒng)作為例子，首先講解控制系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)，并將柴油機速度控制系統(tǒng)數(shù)學模型的簡化和分析過程貫川在教學過程中，引導學生怎樣從問題入手，解決實際問題，這樣不僅可以使學生更具體地理解理論知識，而且可以增強學生的實踐性認識，收到了較好的教學效果。

3.2 提出論題，課堂討論

培養(yǎng)和提高學生分析解決問題的能力是現(xiàn)代大學教育的重要理念和思想，教師在教學過程中應充分注意采用靈活多樣的教學方法，激發(fā)學生的學習激情和興趣，鼓勵學生大膽提出問題，并引導他們?nèi)ニ伎?、探索和發(fā)現(xiàn)。為此，本課程開展討論式教學，由學生或者老師提出論題，鼓勵學生在課堂上發(fā)表不同的見解，提出不同的解決方法，形成思維碰撞的火花，在老師與學生之間形成思想上的互動。使學生在討論中學習和提高，把所學知識靈活運用，達到舉一反三的目的。例如提出一個問題，把學生分成幾組收集資料，提煉觀點，提出解決問題的方法。可以先組內(nèi)討論，再課堂討論，教師點評，最后教師總結(jié)發(fā)言，對學生做出正確的引導。學生通過自身的參與，提高學習的主動性，同時也為學生的創(chuàng)造力和想象力的發(fā)揮提供了更廣闊的空間。

3.3 充分運用現(xiàn)代化教學手段，豐富教學形式

采用先進的計算機多媒體教學，是提高《自動控制原理》課程教學效果的重要手段。利用多媒體編制《自動控制原理》課件，通過對文字、圖像、動畫等信息處理，形成圖文并茂的多媒體教學軟件，將學生帶入一個形象、具體的環(huán)境，使教學的概念實體化，增加課堂的形象性和感染力，活躍課堂氣氛，激發(fā)學生的學習積極性，也有利于教學內(nèi)容的理解和掌握。多媒體教學在一定程度上彌補了傳統(tǒng)教學在直觀性和動感性方面的不足，取得了傳統(tǒng)教學方法無法比擬的效果。多媒體教學不僅能大大提高課堂的教學效率，也使學生鞏固了所學知識，開闊了思路，促進了教學內(nèi)容的講授和教學質(zhì)量的提高。

此外，建立網(wǎng)絡平臺也是一種方便的現(xiàn)代化教學手段。利用學校的資源，我們建立了《自動控制原理》課程網(wǎng)站，可以實現(xiàn)課件下載，實時測試，網(wǎng)絡教學，在線答疑交流等，有效的利用網(wǎng)絡資源，實現(xiàn)資源共享。網(wǎng)絡平臺突破了時間和空間的限制，使學生可以自由地學習并共享優(yōu)秀教育資源。

3.4 開設研究型的實驗室

《自動控制原理》是一門理論性較強的工程科學，同時又具有很強的實踐性。從以往的教學經(jīng)驗來看，學生學懂這門課不很難，但是深入透徹的理解并將它應用到實踐中確實不容易。在理論學習中增加實驗內(nèi)容，可以大大加深學生對理論的理解，激發(fā)學生的學習興趣。

但是，傳統(tǒng)的實驗環(huán)節(jié)通常是設定的題目，設定的環(huán)節(jié)，沒有給學生發(fā)揮的空間。實際上《自動控制原理》中很多知識都需要靈活運用，才能深入理解，舉一反三。在基本實驗教學基礎上，可以把實驗平臺分成三個層面：基礎實驗平臺、仿真實驗平臺和研究型實驗平臺。建立開放式的實驗平臺，讓學生通過理論知識的學習，自己設計實驗方案，在仿真平臺上進行仿真檢驗和修訂，最后在研究型實驗平臺上驗證設計的方案。從而使學生有更大的發(fā)揮空間，充分發(fā)揮學生的主動性，體驗到學習和創(chuàng)新的樂趣。

4 建設一支高素質(zhì)的教師隊伍

要培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力，建設研究型大學，必須要有一支高水平的教師隊伍。知識的傳授、學生能力的培養(yǎng)和素質(zhì)的提高，都需要教師精心培養(yǎng)和正確指導。高等學校的高水平教師，往往都在科學研究方面有所建樹，他們不但具有嚴謹?shù)墓ぷ鲬B(tài)度、科學的研究方法，而且具有強烈的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新意識。這樣的教師授課，視野廣闊，教學內(nèi)容直接接觸科學研究前沿，學生在這種氛圍的熏陶下，創(chuàng)新精神和創(chuàng)新意識會得到潛移默化的增強。因此可以說，高素質(zhì)的教師隊伍是研究型教學模式的轉(zhuǎn)變的必備條件。

研究型教學模式的建立需要進行大量的研究與探索。研究型教學模式的建立，還需要對教學管理模式和教學運行機制等配套的改革也提出了新的要求。因為研究型教學勢必要求課程教師有更多的投入，教師的投入方式也呈現(xiàn)多元化，那么如何對課程教師的投入進行合理的評價？如何對教學效果進行合理的評價？如何建立有效的激勵機制鼓勵教師開展研究型教學？等等，都是值得我們進一步探索研究的問題。

[1]陸小毛.高貴臨 探 索研究型本科教學體系，提高現(xiàn)代農(nóng)業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量高等農(nóng)業(yè)教育.2007-9，9：26-2.

[2]仵春，李珊珊.淺議美國研究型大學的大學職能.決策論壇2007，17.

[3]李培利，吳敬文.美國研究型大學提高本科教育質(zhì)量的思考2007，2.