新型应用技术大学建设的几点教学思考——以计算机控制系统课程教学为例*

李丹菁　王建华　陈岚　万衡（上海应用技术学院电气与电子工程学院，上海201418）



新型应用技术大学建设的几点教学思考——以计算机控制系统课程教学为例*

李丹菁王建华陈岚万衡
（上海应用技术学院电气与电子工程学院，上海201418）

德国的工程教育处于世界领先水平。自上世纪六、七十年代以来，德国的应用技术大学（Universities of Applied Sci-ences，德文原文Fachhochschulen，简称FH，也译作“应用科学大学”，“应用科技大学”），例如：科隆应用技术大学，亚琛应用技术大学等等，作为德国高等教育系统中不可或缺的重要组成部分，为工业界培养了大量高级应用型技术、管理人才。他们的优质办学成果吸引了其他国家的注目及肯定，成为许多国家应用技术大学学习的典范[1-5]。

近来，我们国家启动了相关计划，《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》中提出，要重点扩大“应用型、复合型、技能型”人才培养规模[6]，建立、发展新型的应用技术大学。为此，在借鉴、学习德国应用技术大学的成功经验的基础上，结合我校（上海应用技术学院）现有特色，以培养具有创新精神和实践能力的、具有国际视野的、一线工程师为主的高层次应用技术人才为目标，我们在课程的教学上也相应进行了改进尝试。同时，这个过程也促使我们对教学作进一步思考。在此过程中，德国应用技术大学课程教学展开的相关经验，从课程内容、教学方法到课程评价方法等，都给了我们较大的启发，实践应用中效果也较明显。本文以计算机控制系统(Computer Control Systems)这一课程的教学为例，围绕以上几个教学方面展开，对建立新型应用技术大学提出几点教学思考及教学实施，以期为业内的研究者和应用者抛砖引玉，提供一些初步资料。

一、课程内容

德国的应用技术大学在课程内容的设置与教学计划制定方面具有重视基础理论教学、突出专业教育、注重校企合作教育等鲜明特色，完全不同于传统大学，所培养的应用型人才得到社会的高度认可，成为推动德国现代工业发展不可缺少的重要力量[7]。以此为参考，目前，我们对于课程内容从三个方面作了改进的尝试：加强基础理论、加强应用结合以及加强国际化。同时，这几方面的改进也不同程度提高了学生的学习兴趣，加深了理解程度，拓展了学生视野。

（一）强调基础知识，夯实理论根基

计算机控制系统综合了计算机控制系统的控制理论和先进的应用技术，是一门理论与实践密切联系的课程。目前，国际上几乎所有研究型院校在本科高年级或者研究生学习阶段都开设有这一课程。相应的，本课程较偏重理论内容。

近年来，石油、化工、能源、动力、环保、生物工程等各行业都在向大型化、联合化、自动化、高效化、节能化、环保化的方向加快发展，相关的控制工程要求越来越复杂。向这些行业输送高层次专业技术人才的自动化专业在面临培养要求越来越高的同时，对计算机控制先进应用技术的掌握需求也更为迫切。因此，作为专业主干课程及核心课程，我校为电气工程及其自动化、自动化类专业学生在四年级上学期开设了计算机控制系统课程。作为应用技术型大学，我校开设的这门课程一向偏向技术应用，理论部分比较浅显，即使是有些重要的课程

基础理论，例如采样定理，也只是点到即止，这对于学生对课程内容的理解及技术的应用，其实是不利的。

在与德国一些应用技术大学的交流、合作过程中，我们发现，即使是应用技术大学，实际上对于基础理论的教学是十分看重与强调的。掌握基础的理论，学习不浮于表面，不仅是知其然，更知其所以然，就会有更扎实的效果，进而促进对技术的更好应用，同时保证学生的可持续发展能力。为帮助学生更好地理解课程内容，我们适当增加基础理论的讲解，对于原理性理论性内容的解释，尽量做到浅显易懂，让学生了解来龙去脉从而扎实掌握理论知识。同样是采样定理，通过深入浅出讲解隐匿震荡、频率混叠等背景知识，辅以实例演示，使学生有更好的理解。同时学生对于综合考虑被控对象、干扰噪声等各方面因素下计算机控制所用采样周期的选择依据，也有了更深刻的印象及切实的掌握。

（二）理论联系实际，加强校企合作

德国应用技术大学的教师根据培养目标、对专业的理解等来组织和选择教学内容，可以自编讲义，自定进度，同时，根据企业的实际需要不断调整教学内容[8]。新型的应用技术大学，培养的是新时代一线工程师。因此，在实践、实验之外，课程讲授内容的组织也需要着力推进理论、实践和能力培养相结合。以此为指导思想，在教学过程中，一方面需要密切关注国际院校、行业新趋势，追踪前沿技术，以增加、调整与实践结合的内容和实例。一个例子是在讲完计算机控制一大重要控制算法——PID控制的改进方法后，可以进一步分析汽车巡航模式不同情形下应用这些方法的速度控制实例并展示相应效果。对于一些重要的知识点，进一步采用相关软件（这方面，同目前的许多德国高校一样，我们向学生介绍并使用开源软件SCILAB及SCI-COS）进行仿真演示或验证，取得了较好的效果。

另一方面，为提高学生的实际应用能力，有必要积极展开与企业的合作。计算机控制技术在不断进化，从软件到硬件、从元件到系统都在快速地发展和更新。在这个过程中，企业是一大推动者——他们不但是日新月异更新技术的使用者，还往往是研发者。与企业建立直接的合作，不但有助于加强学生对课堂知识的掌握，还能加强他们实际的工作能力，积累经验。目前，我们与Rockwell Automation公司签署全面战略合作协议，已建立有“集散控制实验室”，双方正在共同建设“上海应用技术学院--罗克韦尔自动化技术应用研究工程中心”。多方面的合作为学生对课程知识的深化应用提供了良好的平台。同时，通过校企合作，对部分课时，我们直接请企业里有丰富工程经验的一线工程师进课堂，将Rockwell Automation公司自动控制领域的新技术融入到课程的知识体系结构中，不但解决了课程教材的知识体系与现有的自动化产品技术资料明显脱节的问题，还能把工程师的现场经验传授给学生。这些不但提高了学生的学习兴趣，利于学生更生动直观地理解相关知识，同时促进他们对技术的应用能力。

（三）引进英语教学，培养国际视野

在现代科技的促进支持下，世界已经是一个地球村，国际间的合作日益重要，国际化的企业数不胜数。对能胜任国际化背景中工作的人才需求，无论在哪个国家，都越来越普遍。加强国际化，正是德国的应用技术大学目前的一个发展方向。这一点除了加强国际交流与合作[9]，还体现在一些课程的授课语言使用的是较为通用的国际语言：英语。这些措施有益于培养具有国际视野工程师的措施，也与我们新型应用技术大学的人才培养目标相符合，值得借鉴。

在相当长时期内，主流的计算机控制技术都来自发达国家。同时，计算机控制系统中的大量专业词汇、知识点是自动化类专业学习的基础。况且计算机控制系统涉及多方面大量的前沿科学，在知识信息呈爆炸性速度增长的时代，必须跟上甚至超越先进国家的研究步伐。因此，与德国以及我国其他一些高校一样，我们将英语教学引进计算机控制系统这门课程。使用英文教材，制作英文PPT，课堂上引进英语教学，有助于进一步培养具有国际化背景工作能力的一线工程师。课程的英语教学，除了在一定程度上能提高学生的英语运用能力外，更重要的是能帮助学生进行专业层面的国际交流，使他们熟练掌握计算机控制系统中的英文专业词汇、专业术语，不至于在学了积分饱和PID的改进后，在国际化企业的工作交流中不知道integrator windup这类专用术语的含义。另一方面，英语教学也能促进对课程内容的更好掌握。例如，在讲解间接的计算机控制连续域设计方法的时候，提出emulation的概念，在促进学生理解理论方法的同时，对于连续域间接设计及离散域直接设计两种控制设计方法的效果也进一步加深印象。

二、教学方法

不管是中国还是德国，启发式的教学方法都是较为有效的一种教学手段。相比较而言，德国的教学中课堂交流讨论更多一些。在启发式教学的基础上，强调课堂互动，多种教学方法灵活使用，以提高学生自主学习能力与创新素养。为此，我们采取以下措施：

（一）问题驱动

进一步注重以问题驱动的教学展开，在讲解每个知识点时，注意提出问题，强化学生的问题意识，培养学生提出问题的能力。同时，引导启发学生向解决问题的方向主动积极思考。例如，讲解积分分离PID改进控制的阈值设置问题，采用由教师先讲解基本知识，并提出2-3个思考点，由学生进行讨论并进行陈述，之后由教师分析点评。通过这种方法，有效地实现了学生的深入思考和积极参与，激发学生的学习兴趣，学生分析问题和解决问题的能力得到了提高。

（二）课堂互动

增加课程讨论与课堂互动。同时，课堂上随时注意学生的了解程度，并鼓励学生发散思维，尤其鼓励学生积极提问。对于一些看似需要记忆的内容，例如，计算机控制系统设计原则这部分内容，乍一看较为枯燥，因此我们采用课堂讨论的形式，让学生先讨论设计出的系统应该具有什么样的性能，经过大家的思考及积极讨论之后，六大设计原则基本都有同学提出，最后进行总结归纳。通过讨论，加深了学生的印象，不再有枯燥的感觉。

（三）课堂练习

增加课堂练习，部分内容改讲为练，让学生当场加深印象，扎实掌握每节课所学知识。理论后紧接实例，一两个实例讲解后，再举实例让学生练习。典型的例子如模拟量输入通道接口设计的讲解，在学过AD574芯片各引脚功能之后，立即举一个接线图例子，针对其接线进一步讲解相应具有的工作状态及功能，接着再给出一张新的接线图，让学生练习总结。当场练习往往能激发学生的兴趣、注意力及主动性，比单纯讲授有效。

三、课程评价方法

德国包括应用技术大学在内的高校，往往比较注重对学生学习过程的评价，最终的期末考试有时候可以进行三次：两次考试不通过，还有一次口试机会。对于学生学习的评价考

核，过去我们采用平时成绩30%，期末考试70%的比例进行评价，过于看重期末考试。针对这个问题，我们加大了平时学习过程评价的比例。具体采用的过程评价包括平时的上课出勤情况，课上讨论问题、回答问题的表现，实验的成功完成与否等因素。

（一）平时的上课考勤

这部分一般不计入成绩，仅在必要时作为平时成绩的一个参考，其主要作用是激励学生的学习自觉主动性，鼓励学生积极出席课堂教学，毕竟对多数学生来说，有老师教可起到事半功倍的效果。

（二）课上讨论问题、回答问题的表现

对于一些问题或讨论主题，不追求标准答案，学生可以开放式思考，畅所欲言。这部分与平时的作业完成情况一起作为平时成绩的主要来源，一方面衡量学生的学习情况，同时引导学生积极思考，主动学习，主动创新。

（三）实验的成功完成与否

实验的成功完成是参加期末笔试的必要前提，主要目的是培养并提高学生实践动手能力、实际解决问题的能力。

具体的要求即，若实验部分没有成功完成，则课程总成绩为不及格。在成功完成实验部分的条件下：

课程总成绩越平时成绩伊50%+期末笔试成绩伊50%。

同样，期末笔试仅提供参考答案，而非标准答案，鼓励学生创新思维。通过采用上述过程评价方法，一方面更真实的反应学生的综合能力、对课程的掌握程度与学习情况，另一方面不再是一考定乾坤，有助于激励学生平时加强主动学习。总的来看，采用过程评价对培养学生良好的独立学习能力及分析、解决问题的能力，促进学生对课程知识的深入理解都有裨益。

四、结束语

借鉴德国应用技术大学的成功经验，建设我国新型应用技术大学，培养具有创新精神和实践能力的、具有国际视野的、一线工程师为主的高层次应用技术人才，依然需要重视基础理论，加强理论应用实践，配合校企合作，引入英语教学，加强国际化，同时在启发式教学的基础上，多种教学方法灵活使用，展开过程评价机制，对学生实践能力培养、学习能力培养、专业技术能力培养、素质提升均有一定促进作用。

参考文献

[1]李好好，卡尔-维尔海姆.德国的应用科技大学（Fachhochschu le）研究[J].外国教育研究，2002（12）：32-36.

[2]张庆久.德国应用科技大学与我国应用型本科的比较研究[J].黑龙江高教研究，2004（8）：31-33.

[3]张翠琴，周谊.德国应用科技大学探析[J].世界教育信息，2007 （10）：56-58.

[4]徐理勤，杜卫，冯军，等.借鉴德国经验培养应用型本科人才[J].高等工程教育研究，2008（2）：96-99.

[5]丁彦，张伟.国外应用科技大学的发展研究综述——以德、荷、芬、瑞为例[J].中国校外教育，2014（3）：47.

[6]郭静，邢玉升.美、德应用型大学教育模式及对我国的启示[J].黑龙江教育学院学报，2014（10）：51-53.

[7]张鸣放，窦立军，于雷，等.中德应用型大学课程设置比较分析[J].现代教育科学，2011（11）：50-55.

[8]尹宁伟.德国应用科技大学实践教学模式及其启示[J].煤炭高等教育，2012（1）：65-67.

[9]董大奎.德国FH教育及其在中国的实践研究[J].职业技术教育，2007（1）：19-25.

摘要：随着现代工业的发展，建立新型的应用技术大学，培养高级应用型技术人才已日益重要。德国应用技术大学的成功为我们提供了培养具有创新精神和实践能力的、具有国际视野的、一线工程师为主的高层次应用技术人才的宝贵经验。围绕计算机控制系统(Computer Control Systems)这一课程的教学，从课程内容、教学方法以及课程评价方法等方面，对建立及发展新型应用技术大学提出几点教学思考，以期为业内的研究者和应用者提供一些初步资料。

关键词：德国经验；应用技术大学；计算机控制系统

*基金项目院2015年上海高校示范性全英语课程建设项目渊课程院计算机控制系统冤袁上海应用技术学院重点课程项目袁2015年上海应用技术学院校企合作课程项目

Abstract:Along with the development of modern industry, it has become increasingly important to establish new breed of Universities of Applied Sciences (UAS), to cultivate high-grade engineers. The success of universities of ap-plied sciences (Fachhochschulen) in Germany provides us valuable experience in cultivating innovative and skilled, high-grade engineering talents (most of whom are frontline engineers) with international perspective. In order to estab-lish and develop such UAS, this paper focuses on teaching of Computer Control Systems, some thoughts on course content, teaching method and course evaluation method are proposed to provide preliminary information to interested researchers and users.

Keywords:German experiences; Fachhochschulen (universities of applied sciences); computer control systems

作者简介：李丹菁（1973-），女，博士，讲师，硕导，研究方向：控制理论与控制工程。

中图分类号：G642

文献标志码：A

文章编号：2096-000X（2016）02-0061-03