专业学位研究生“现代控制理论”课程教学改革与探讨*

王光辉，杨贝贝，匡亚莉，李海生

(中国矿业大学化工学院，江苏　徐州　221116)



专业学位研究生“现代控制理论”课程教学改革与探讨*

王光辉，杨贝贝，匡亚莉，李海生

(中国矿业大学化工学院，江苏徐州221116)

为了提高化工过程机械全日制专业学位研究生“现代控制理论”课程的教学水平，结合化工过程机械应用教育的实际，通过增加以工程应用为背景的教学内容、突出增强应用能力教学方式以及建立可视化教学平台等手段进行了探索与改革，学生评价和督导听课结果表明通过以上课程教学的探索和改革，提高了专业学位研究生课堂学习的兴趣，增强了学生的工程应用和研究的能力。

化工过程机械；专业学位研究生；现代控制理论；教学改革

在我国研究生教育体制中，研究生学位分为学术型和专业型两种，学术型硕士研究生在校期间以理论研究为主,更注重其科研能力的培养；而专业型硕士研究生以综合素养和应用知识的能力为主要教学目标，旨在为国家培养实际工作需要的应用型高层次专门人才。全日制硕士专业学位人才培养的主体是不具备工作经验的非在职人员，在教育培养的教学理念、培养模式、质量标准，以及教学内容、教学方式等方面，应与学术型研究生有所不同。目前，全日制硕士专业学位教育尚在起步阶段，教育与人才培养的各个方面都处于探索和逐步建立过程中，尚无可以借鉴的成功经验。[1]。而课程教学是研究生培养质量的重要保障，调查显示，当前教师与学生普遍认为，在研究生阶段课程学习的重要性不及科研训练。 这在很大程度上是当前高校“重科研轻教学”导致的结果[2]。虽然近年来，我国针对研究生课程与教学进行了一些改革，也取得了不俗的成绩，但诸多方面仍有改进的空间[3]。“现代控制理论”课程是化工过程机械类专业型研究生的基础课程，本课程与工程实际问题有着紧密的联系，具有理论性和实践性并重的特点。针对“现代控制理论”课程教学中存在的教学内容陈旧，教学方法单一等问题，本文结合化工过程机械领域应用教育的实际，进行了诸多方面的研究和探索，提高学生的工程应用能力，促进教学质量的提升。

1　以工程应用为背景，改革教学内容

教学内容是整个课程教学的依据，对于有化工过程机械学科背景的硕士研究生，教学内容既要包括基础理论知识，又要突出化工过程机械的专业性，为研究生从业过程的应用能力打下坚实的基础。

“现代控制理论”是一门数学要求较高、理论性较强的专业基础课程，课程的基础理论教学十分重要。在规划教案时，综合安排基础理论与应用实践的教学内容，该课程涉及到较多抽象的概念，数学推导繁琐，难以理解且具有丰富的内容，掌握难度相对较大，极容易使研究生产生恐惧心理和厌学情绪。根据“现代控制理论”课程的内容特点构建课程内容框架，并结合实例的直观展示，则能更好的解决这一问题，同时，也能使学生对课程形成一个全局的概念。

对于专业学位硕士研究生来说，在教学内容的选择上，应该侧重前沿性、实践性、应用型的内容。特别是对于化工过程机械的研究生，更应该突出其工程应用性。在规划教案时，将教学环节分为状态空间分析方法、系统能观能控性、稳定性、最优控制理论等4个部分。从化工过程机械领域内挑选出最新的应用案例，以应用案例为基础，通过基础理论知识的内在联系将4个教学环节前后衔接。让学生不仅学习了基础知识，还能对本专业的前沿技术有一定了解，增加学生的学习兴趣。

2　强调应用能力，优化教学方法

研究生阶段的教学方法与本科生阶段有很大的不同。本科生阶段主要强调基本知识， 而研究生阶段更强调素质和能力的培养。主要工程实践能力、 实践中运用理论知识解决实际问题的能力、相互合作能力和总结表达能力等[4]。大部分专业型硕士研究生毕业后进入企事业单位担任一定的职务，这对研究生的综合素质、实践应用能力等都有很高的要求，本着这种原则，将启发式教学方法融入到整个教学过程中。

以“现代控制理论”的基础理论和知识内容分环节来实施教学，基于学生过程装备与控制的学科背景，每个环节以化工设备与现代控制学科交叉中出现的最新的应用案例开始，先对其进行简要的介绍，再从“现代控制理论”课程的角度进行理论学习，并引导学生运用所学理论知识来解决实际案例中的控制问题，各教学环节之间既是工程控制问题的系统化深入，也是理论知识体系的循序推进。为了培养专业硕士的实践应用能力、创新能力、合作能力与总结表达能力等，在教学活动结束时，结合化工过程机械专业硕士研究生的研究领域、方向，向学生布置设计型作业。课下，以组为单位开展课题研究，要求学生自主地发现问题，在课程学习的基础上，通过查阅相关文献及同学之间的讨论，给出自己感兴趣的工程问题的解决方法和实现手段。课程以论文和答辩的形式进行考核，论文与答辩成绩各占50%。

3　运用综合性辅助手段，提高教学效率

为了便于学生更好的掌握所学知识，将在教学过程中，增加计算机辅助教学的功能。考虑到“现代控制理论”通常需要运用计算机技术解决工程问题，运用MATLAB/Simlink和Labview开发可视化的仿真教学平台。利用MATLAB/Simlink强大的计算功能和控制系统工具箱中的相关函数，可绘制控制系统的各类函数，并能动态的演示这些曲线，继而对所学内容及实际控制问题进行可视化仿真演示，模拟化工过程实际工况的实验环境，将所讲授的控制理论直接通过仿真系统进行演示，向学生提供有利于启发思维的灵活的认识与实践环境，增强学生的感性认识，将抽象的理论可视化，以增强学生对理论知识和案例的理解和掌握。

为了方便学生的学习，创建一个课程网站，包括课程资源，仿真教学平台，讨论专区，教学评价等内容。课程资源包括教学课件、教学视频和仿真工具包，相关工程案例材料等教学材料，方便学生根据自己的实际情况进行学习。老师可通过此网站解答学生的疑问，同学之间也可以就课程或控制案例相关问题进行交流，探讨，进一步巩固学过的内容；最后通过教学评价环节，对教学成果进行查补缺漏。

4　教学改革效果评价

通过学校教务部教学评价环节，研究生们对我们教学方式的改革都持赞成态度，一致认为在教学课堂环节学到了知识，认为将工程应用的实例融合到课堂教学，使他们建立了所学理论与实际工程控制问题的联系。改变了对“控制工程基础”这门课完全是在解决数学问题的错误认识，从工程应用的角度来理解这些数学与逻辑的运算，更可以从实际工程系统的角度来全面把握“现代控制理论”的工程本质，增加了学习的感性认识。通过反馈的教学情况可以看出，大部分学生建议我们在以后的教学中继续这样的探索。但是，针对我们在教学中所提出的案例和问题，学生们反映，尽管十分熟悉，但对问题的本质和要求仍只是停留在理性认识上，无法建立与实际对象的对应关系。

专家组听课的意见也反映出通过教学方式的改革确实能提高学生的学习兴趣和对工程应用的感性认识，认可这种教学方式。另外，他们提出，案例虽然是实际科研项目，但课堂不可能展示整体实物，学生缺乏工业现场的实际感受，使得学生对案例的整体理解受到了一定的限制。 因此，在进行课堂讲授的同时结合现代化的仿真模拟手段是十分必要的，以增强学生的感性认识；我们计划在以后的教案中增加更多的现场视频以及图形和图像资料，使学生更容易理解和记忆，增强抽象理论的可接受性。

5　结　语

通过从学生反馈的信息和督导听课评价来看，都认可改革后的授课方式，大部分学生在课程学习中，学习兴趣得到了提高。结合化工过程控制的工程案例进行讲解，加深了对现代控制理论的理解，增强了学生的工程应用和研究的能力，为以后从事工程专业相关的工作奠定了良好的基础。但在改革的过程中，还存在着一定的问题和难度， 如学生学习基础的差别， “现代控制理论”与工程案例的知识综合，多教学手段的无缝连接及网络教学课程建设任务量大、 维护成本高等。所以，在面向专业学位研究生的“现代控制理论”课程教学中， 还有许多值得研究和探讨的问题。

[1]谭跃刚,陈国良.面向全日制硕士专业学位研究生的“现代控制理论”课程教学探索与改革[J].学位与研究生教育, 2010(08):14-17.

[2]占志勇.从教学内容来看研究生课程教学改革[J].科教导刊, 2012(07):179.

[3]高芳祎.我国研究生课程与教学改革效果的调查研究[J].学位与研究生教育, 2012(10):27-31.

[4]刘国福,李慧,熊艳.研究生课程“现代测试技术实验”的教学改革实践[J].实验室研究与探索, 2014,33(1):211-213.

Teaching Reform and Discussion of Modern Control Theory Course for Professional Degree Graduate*

WANG Guang-hui, YANG Bei-bei, KUANG Ya-li, LI Hai-sheng

(School of Chemical Engineering and Technology, China University of Mining & Technology,JiangsuXuzhou221116,China)

In order to improve the teaching level of the course ofModernControlTheoryfor full-time professional degree graduate of Chemical Process Machinery, some explorations and reforms based on the actual Chemical Process Machinery education were performed and achieved through increasing the examples of engineering application in the teaching content, highlighting teaching methods which contribute to students application abilities and establishing visualized teaching platform. The responses from student and supervision teacher indicated that through these measures mentioned above, the learning interests of professional degree graduate were stimulated. Improvements could also be seen in the students’ abilities of engineering application and research.

Chemical Process Machinery; professional degree graduate;ModernControlTheory; teaching reform

中国矿业大学研究生教育教学改革研究与实践项目(2015年)。

王光辉(1983-)，男，讲师，主要从事矿物加工过程模拟与优化、过程装备与控制系统的研究与应用。

G643

A

1001-9677(2016)09-0201-02