摘 要：针对我校现代控制理论课程教学中存在的问题，为培养学生的实践、创新能力，本文研究了以工程项目为导向的现代控制理论教学改革。本文从教学目标定位、理论教学、实验教学和评价体系等方面进行了改革研究。通过教学改革，学生不仅充分理解、掌握理论知识，并且通过实际案例和工程项目，锻炼了学生的实践能力，培养学生的创新意识。
关键词：现代控制理论；实践能力；创新能力；Matlab
中图分类号：G42 文献标识码：A
The Research on
Teaching Reform of Modern Control Theory Based on Engineering Project
HAN Na-ni1,
XU Xiu-ni1
（1.College of electrical
engineering，Longdong University ， Qingyang 745000，Gansu）
Abstract: In view of the problems existing in the teaching
of modern control theory course in our university, in order to cultivate
students' practice and innovation ability, the teaching reform of modern
control theory guided by engineering projects is investigated in this paper. The
reform of teaching objectives, theoretical teaching, experimental teaching and
evaluation system are studied in this paper. Through the teaching reform,
students not only fully understand and master the theoretical knowledge, but
also exercise their practical ability and cultivate their innovative
consciousness through practical cases and engineering projects.
Key words：Modern
Control Theory; Practical ability; Innovative ability; Matlab
现代控制理论课程是自动化专业的核心课程，根据目前的教学效果及学生的反映，此课程的课堂教学和实验课程教学中依然存在很多问题。首先，教学模式陈旧，学生依然是被动地接收知识灌输，不利于学生创新意识和创造思维的培养；第二，现代控制理论课程理论性较强，对于数学等知识要求较高，导致平时讲课大部分时间用在公式推导上，忽视对学生工程实践能力的引导与培养；第三，由于现代控制理论课程理论性强，加上学院实验设备有限，目前开设的实验大部分是验证性的实验，缺乏和实际系统相关的设计实例。所有，如何在现有的条件下，按照工程教育专业认证标准提高学生实践能力、培养学生创新能力，成了亟需解决的问题。
目前，关于现代控制理论教学改革的研究成果较多。高红霞[1]等为了提高学生应用现代控制方法对实际系统进行分析、设计的能力，提出了“现代控制理论”实验课程的假设思路。针对工程教学专业认证要求，周颖[2]等探讨了控制理论课程体系改革。任彦[3]等以培养学生实践能力和创新能力为目的，通过增设仿真实验和实践实验环节进行了现代控制理论实验课程教学改革。姜淑华[4]对控制系统仿真的实验系统进行了架构与实现，丰富了实验题目和内容，使学生建立起独立分析问题和解决问题的能力，完成了自动控制系统仿真课程教学改革研究。赵世敏等在文献[5]中为了提高学生分析、解决复杂工程问题的能力，进行了控制系列课专题实验的教学改革研究。
本文依照工程专业认证标准，以提高学生实践能力、培养学生创新能力为目的，对现代控制理论课程的理论课程和实验课程进行了改革研究。目前的教学效果表明，以工程项目为导向的教学方式，可以激发学生的学习兴趣，使学生更好的掌握所学习的理论知识，同时培养学生的动手实践能力，提高教学和学习效率。
1 研究内容
以提高学生实践能力、培养学生创新能力为目的，参考自动化专业人才培养方案，从以下几方面研究：
第一，教学理念及教学目标的正确定位。在工程教育专业认证背景下，基于应用型本科院校，对我院自动化专业的合理定位现代控制理论课程教学目标是教学改革行之有效的前提和保障。
第二，以工程项目为导向设计教学内容。根据授课内容、学生实际情况，选择典型的实际控制系统，如常见的水箱液位控制系统、无人飞行器系统等，引导学生抽象出其具体的数学模型，并且利用所学理论知识分析研究其运动规律。通过让学生参与具体的实践训练项目，加深对所学理论知识的理解，真正实现“做中学”。
第三，构建创新性教学实验体系。实验环节是工科教学的一个重要环节，利用网络环境、计算机技术等技术，指导学生来完成实验系统的设计及执行。
第四，优化课程考核体系。适当增大平时成绩在课程综合成绩中所占比例，如作业、实验和课程设计等。建立合理的考核体系，评价学生对所学理论知识的应用能力及解决复杂工程问题的能力。
2 研究思路和方法
为培养学生的实践、创新能力，本课程研究以MATLAB软件为基础，以实际案例为驱动设计教学内容，以工程项目为导向设计实验教学，具体如图1、图2所示。
图1 现代控制理论教学体系
在现代控制理论课程教学活动中，以相关的基础理论知识为基础，以实际案例为驱动设计教学内容。学生在教师的组织和引导下，自主预习相关知识。理论教学负责从实践案例中建立系统的数学模型，利用相关理论知识分析系统的运动特性及控制特性。然后将学生分成小组，以小组为单位，按照要求完成实际案例的构思、设计和实施，进行讨论、协作学习，以达到对所学知识的融会贯通，从而培养学生的团队协作能力、提高学生对未知知识的探索能力。在整体学习过程中，教师随时根据学生的反馈调整教学计划。
图2 现代控制理论实践教学体系
在图2所示的实验环节中，利用MATLAB软件，搭建网络仿真教学实验平台，进行实验验证。工程项目实验以4～6人为单位分组进行，设计团队的工作理念。通过互相协作，共同完成实验项目的设计和实施，在这个过程中，既锻炼了学生的实践能力又培养了学生的团队合作精神。
3 小结
为培养学生的实践、创新能力，本文研究了以工程项目为导向的现代控制理论教学改革。在理论教学中，以实际案例为驱动设计教学内容，在实验环节中，以工程项目为导向，利用MATLAB等软件，进行实验课程的改革。通过教学改革，学生不仅充分理解、掌握理论知识，并且通过实际案例和工程项目，锻炼了学生的实践能力，培养学生的创新意识。
参考文献：
[1] 高红霞，袁玲，张梅等. “现代控制理论”实验课程建设思路与探索[J]. 实验室科学, 2010,13(5): 15-18.
[2] 周颖, 张燕, 王婕等. 工程认证下控制理论课程体系改革[J]. 电气电子教学学报, 2020, 42(1): 57-59.
[3] 任彦, 刘慧博. 现代控制理论实验课程教学改革[J]. 中国冶金教育, 2017(3): 24-26+30.
[4] 姜淑华. 控制系统仿真实验改革的探讨[J]. 教育与职业, 2017(26): 160-161.
[5] 赵世敏, 孙政顺. 控制系统课专题实验的教学改革与实践[J]. 实验技术与管理，2007, 24(3): 125-126.
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