基于“个体差异自主学习”模式的控制系统仿真课程改革

张俊红 王亚慧 陈一民

摘要：针对控制系统仿真课程具有专业性、综合性和实践性较强的特点，结合学生在学习中普遍存在的个体差异，提出了基于“个体差异自主学习”的教学模式改革。通过在授课中增加实践环节学时，实践采取分层次实验内容、编写适应本专业特色的教材、提供多元的学习方式、完善教学资源、改革考核模式等方法，突出学生的主题地位，在实践中推进素质教育，培养学生的创新能力和应用能力。

关键词：控制系统仿真;个体差异;自主学习;教学改革

中图分类号：G642.0     文献标志码：A     文章编号：1674-9324（2015）46-0092-02

一、引言

《控制系统仿真》是一门讲授数字仿真的基本原理、算法和计算机实现的课程，目的是指导学生掌握解决控制系统分析与设计的一种有效的计算机辅助设计手段，提高学生的实践能力和综合解决问题的能力。为了使学生在有限的学时内尽快掌握所学知识，提高控制系统理论分析与实践仿真两个方面的能力，我院《控制系统仿真》课题组老师在长期理论教学和实践的基础上对课程的内容设置与教学方式进行了一些探索研究与实践。

二、《控制系统仿真》课程教学现状

目前《控制系统仿真》教学中主要存在的问题：作为综合性和实践性较强的课程，在理论上用的课时太多，实践课时较少，很难培养学生的实际应用和解决问题的能力。实验内容设置单一，并且多为验证性的内容，没有考虑不同层次学生的不同训练需求，无益于综合能力和创新能力的培养。而且教学内容没有充分结合建筑类院校自动化特色专业的办学特色和学生的实际需要，实验设计也缺乏针对性。授课形式单一，没有健全的考核和激励机制，导致学生学习目的不明确，学习积极性不高。为此，我们从教材的选用、教学课时设置、教学内容的调整、教学方法的应用、实验内容的设计以及考核办法的规定等方面对该课程进行了全面的改革，并逐步应用到实际教学当中，取得了明显的效果。

三、授课形式的改革

1.授课计划的调整。重新制定了教学大纲和授课计划。将理论授课定为8学时，重点讲授基本概念和理论方法;上机实验为24学时，结合前期相关课程的授课情况，采用分层次设计实验，实验内容设置与实际应用紧密结合。

2.编写全新教材。针对学院院先期开设的课程《自动控制原理》、《现代控制理论》、《集散控制系统》等课程的授课情况，编写了新的《基于MATLAB控制系统仿真及其应用》教材，该书在结构上采用了系统仿真理论与实际应用相结合的方式，反应现代仿真技术的最新发展，注重理论联系实际，密切结合实际应用，特别是面向建筑行业的工程实例比较多，出发点在于建筑领域内的自动化仿真需求越来越多，与本专业的特色相呼应。

3.完善教学资源。通过开设网络学堂，增加和学生的互动和交流。学生可以通过网络下载课件、实验选题、习题练习和答疑。并展示相关科研成果和科研课题，鼓励学生参加课题实践，做到学以致用，激发学习热情。

四、基于“个体差异的自主学习”教学模式改革

实验学时的大幅增加主要是考虑到《控制系统仿真》课程的实践性和综合性，增加学生自主学习时间和创新空间。然而，不同学习基础（即存在差异）的学生对课堂内容需求也不相同，老师应该正视这种差异，使得部分程度较好的学生在上机实验环节上选择创新性和拓展性的项目，充分发挥他们的学习主动性和创造性，而部分基础较弱的学生老师应该积极地加以引导，使他们能自觉地确定该课程的学习目标、选择实验项目，使不同程度的学生发挥最大潜能，更加突出学生的主体地位。

1.提供多元的学习方式。除了课堂授课、上机实验外，针对所学知识，老师在网络学堂上传一些实际项目的案例、制作过程，并对老师的一些研究课题让大家参与、思考和讨论。使学生可以通过多渠道多种途径获得自己所需要的信息，达到学习目标。

2.利用合作学习将差异资源化。采用实验分组制（自选组和指定组），指定组必须要完成老师给定的任务，自选组中可以根据自己的兴趣、学习程度和其他不同认知风格的学生组成实验组合，通过合作学习将学生差异转变为教学资源，以便实现学生间的优势互补。

3.合理调控，适时指导。在加强不同认知风格学生之间交流的同时，也会导致学生间矛盾的产生，或者出现一个组中有的学生完全依赖他人的情况。这时，教师必须深入到各学习小组中去，对各组进行现场观察、适当介入，了解每个学生的学习情况和所遇到的问题，并给予及时、具体的指导。

五、实验设计和考核方式的改革

实践环节中将“基于个体差异的自主学习”的教学模式引入到实验课程的内容设计和实验教学中，内容分层次、分主题进行，既有理论验证性、扩展性、综合性内容，又有与实际控制应用相结合的开发性实验，学生可根据自己的实际情况在完成基础实验的基础上，选择适合自己能力的实验项目。现场展示和回答老师问题方式，进行计分、考核。这一举措使原来不肯动手、动脑的学生也必须选择自己力所能及的内容积极完成实验，充分发挥了学生的能动性，让学生不断积累自主学习经验，增强学生学习的自主程度。

1.《控制系统仿真》实验设计如表1所示。

2.考核要求。考核由两部分组成：理论和实验考核。理论部分要求设计一个简单的连续控制系统，并给出仿真结果;实验分为必做实验（基础实验和扩展性实验）和选做实验（综合性实验和创新实践性实验）。必做实验为一人一组，选做实验为2～3人一组。根据必做实验的完成质量和选做实验的难度，现场提问和验证的方式给定成绩。

六、结束语

通过使用新编的教材和实验指导书，并将基于“个体差异的自主学习”的教学模式引入《控制系统仿真》课程，经过两届学生的实际应用，学生普遍感觉教学方式新颖，实验压力变大，对课程的重视程度加大，在课堂上与老师有很好的交流，课下能获得知识拓展和实践的机会，增强了与老师之间的互动，收到了良好的教学效果。

参考文献：

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