探微控制工程基础教学模式革新范文

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一、现有教学模式存在的问题

随着计算机技术和多媒体技术在教学中的普遍运用，现有的教学模式已经有了重大的改变并取得了长足的进步。例如，讲解理论时结合多媒体演示工程实例，利用Matlab对时域分析、频域分析及系统校正等各章节相关知识点进行模拟仿真等。但现有的教学模式仍然存在着不足，主要表现在：

1.学生基础理论相对薄弱与课程需求之间的问题

我校是典型的应用型工科院校，学生的数学基础相对薄弱，而传统的教学模式要求学生具有较强的工程数学基础，特别是复变函数课程中的拉氏变换部分。对于这种强调数学基础的课程，如果不改变教学模式，将会使部分学生（特别是三表学生）失去学习的兴趣和动力。同时，“控制工程基础”这门课的预修课程较多，如机械设计、电工学、大学物理、理论力学等方面的知识。这就对学生学习本门课程提出了更高的要求：补习工程数学知识的同时，还要复习其他专业基础知识。

2.理论知识与实际应用结合的问题

尽管“控制工程基础”这门课程所涉及的知识面广，对学生知识储备要求高，但学时分配却非常有限。为使学生更好地掌握理论知识，在教学过程中采用多种教学方法，引入工程实例并开设相关的实验课程，但大部分实验是基础实验，和工程实际结合不够紧密，而且学生对实践环节没有足够重视，缺乏动手能力，这就使学生在学完课程以后仍然不知道这门课程到底是做什么的，该怎样用。因此，要在有限的学时内使学生尽快掌握理论知识，并能运用理论去思考、解决一些相关的工程实际问题，把理论和实际应用有机结合起来成为教学模式改革的关键。

3.课程知识点系统性强与学生缺乏系统认知的问题

实际上，“控制工程基础”是一门系统性非常强的课程，而在以学习知识点为中心的教学中，学生只是掌握了一些孤立的知识点，却很难将各知识点串起来，因而缺乏对机械工程控制系统的整体认知能力、系统分析与综合设计的能力，不能很好地满足企业对人才的需求。因此，在学习的过程中，应该使学生首先明确课程研究的对象是系统输入、输出及系统本身三者之间的关系。研究的主要任务是系统分析，即已知系统和系统输入，求系统的输出并分析系统。在分析系统时采用的两个主要方法是时域法和频域法，而分析内容则是控制系统的基本要求：稳定性、准确性和快速性。这样就把整个课程的主要内容穿插起来，但这远远不够，还需要通过其它方式进一步培养学生对系统的认知和理解。结合“控制工程基础”课程现有教学模式存在的问题，本文提出引入“CDIO教学理念+案例教学”教学模式，使学生更好地理解理论知识的同时，提高学生动手能力和理论应用于实践的能力。

二、“CDIO+案例教学”教学模式改革的实施

1.什么是“CDIO+案例教学”教学模式

CDIO工程教育模式是以美国麻省理工学院为首的全球几“控制工程基础”课程教学模式的研究与探索李大勇林海鹏张鸿艳王桂荣王立新摘要：分析了“控制工程基础”课程现有教学模式中存在的问题，提出了“CDIO+案例教学”的教学模式，详细阐述了该模式下“控十所著名大学倡导的现代工程教育框架，即构思（Conceive）、设计（Design）、实施（Implement）、运作（Operate）的缩写。它以产品研发到产品运行的生命周期为载体，让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程的理论、技术与经验。案例教学法被定义为“在课堂教学中以案例为中心，教师的教和学生的学通过案例的组织、分析、讨论和总结把抽象的理论和呆板的法条与实际相结合，使普遍性的理论观点和特殊的事实材料相统一，记忆性的知识学习和操作性的分析思考相统一。根据“控制工程基础课程”自身的特点，本文提出授课时采用“CDIO+案例教学法”有机结合的新型教学模式，学生和老师一起设计和构思工程案例，把知识点和其它专业课的知识融入在工程实例中加以分析和验证，这必定会充分调动学生学习的主动性和积极性，增强学生对系统的认知，提高学生理论应用于实践的能力。

2“.CDIO+案例教学”教学模式在“控制工程基础”课程中的开展途径

CDIO教学模式的核心思想是让学生在“做中学”，以“工程项目”或“项目案例”为载体来组织整个学习过程，以过程中不同阶段的知识需求为驱动来安排教学内容和方法。由于“控制工程基础”这门课程主要内容包括建立系统数学模型，根据系统模型对系统进行时域分析、频域分析（分析系统的快速性、准确性、稳定性）和系统校正，课程系统性强，适合通过案例结合CDIO模式进行教学。在教学过程中，本文提出的“CDIO+案例教学”教学模式分为两条路线和四个过程：两条路线包括教师路线和学生路线；四个过程是构思过程、设计过程、实践过程和考核过程。首先，教师要对教学设计进行构思。一个好的教学设计可以激发学生的学习兴趣，使枯燥的学习内容生动起来，呆板的学习过程活泼起来。其次，要对所讲授的知识点进行设计，力争把每堂课所要讲授的主要知识点融入到具体实例中。在该环节里，可以把学生分成若干小组，给学生分配任务，针对所要学习的知识点，查阅资料，设计相关案例并进行分组讨论，加深对知识的理解。再次，合理穿插前面学过的知识，设计综合实验并让学生亲自动手实践，不能通过实践验证（没有实验条件）的综合实验可以通过模拟仿真加以验证。特别需要注意的是，该阶段主要是培养学生对实践结果进行分析并总结归纳到相对应的理论知识点的能力。最后，改变原有“一次考试定乾坤”的考核方式，加大实践部分的考核分值。根据学生的实验态度、动手能力、创新能力等来综合评分，这种考核方式更能体现出学生对知识的应用能力，同时具有较强的灵活性。具体的“CDIO+案例教学”教学模式开展途径。

3“.控制工程基础”课程实施“CDIO+案例教学”教学模式存在的困难

（1）短时间内制作出完善和全面的优秀案例存在困难。如果把每个知识点都穿插在好的案例中，是一个庞大的工程，这需要有经验的教师经过长时间的思考、归纳和总结。

（2）课程计划学时少与该教学模式所需教学学时较多的矛盾。由于实践环节和学生讨论环节的增多，整个教学过程所需学时必然会增加，针对这一困难，可以将某些案例讨论的内容放在课下分组进行，老师批阅每个小组的讨论结果并在课上进行总结，这样就会大大缩短案例讨论所占用的时间，而不影响学习效果。

三、结束语

以应用型人才培养目标为导向，提出了在理论教学中融入“CDIO理念+案例教学”，结合实验室实验和Matlab模拟仿真组成的新的“控制工程基础”课程教学模式。改变现有“控制工程基础”课程教学占主导的现状，以“做中学”的形式培养学生创造能力及解决实际问题的能力，进而培养出具有扎实专业技术基础、综合工程系统能力和良好团队协作能力的当代应用型人才。

作者：李大勇 林海鹏 张鸿艳 王桂荣 王立新单位：黑龙江科技大学机械工程学院