控制技术与系统课程教学问卷调查分析及教学改革研究

舒双宝 党学明

摘 要 控制技术与系统课程是测控技术与仪器专业一门重要的专业必修课程，为更好地了解课程教学效果，从而对该课程进行教学改革研究，对授课学生进行该课程的问卷调查。通过对问卷调查结果的分析与总结，及时发现课程教学相关环节中存在的一些问题，提出具体的教学改革措施，以增强课程教学效果。

关键词 控制技术与系统；教学改革；问卷调查；虚拟仪器；MATLAB

中图分类号：G642.0 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2018）06-0091-03

Researching and Analyzing Questionnaire of Course in Control Technology and System//SHU Shuangbao， DANG Xueming

Abstract Control technology and system is one of the main courses for measurement and control technology and instrument specialty. In order to fully understand the teaching effect and study on teaching reform of the course， the authors conducts the questionnaire survey of the course. Through analyzing and summarizing the survey con-tents， this paper puts forward to improve the teaching effect of the course with the relevant teaching reform measures.

Key words control technology and system； teaching reform； ques-tionnaire； virtual instrument； MATLAB

1 前言

控制技术与系统课程是测控技术与仪器本科专业一门重要的专业主干必修课程[1-2]，具有很强的理论性和实践性。该课程从系统的角度阐述控制系统分析与设计方法，注重培养学生的实际工程设计能力。要使学生理解并能熟练掌握这门课程，必须在理论教学的同时结合实践教学环节[3]。检验课程教学效果的一种常用的方式就是问卷调查[4]，为此，笔者对所教授的学生进行针对该课程的问卷调查。本次课程问卷调查的目的，就是要全面分析学生在学习过程中存在的问题、学生的学习兴趣和需求等，并对调查内容进行分析与总结，以便对该课程进行教学改革研究，进一步增强教学效果。

2 课程调查问卷的实施

调查问卷的内容 为充分了解学生学习控制技术与系统课程的基本情况，为课程改革提供必要依据，笔者进行问卷调查，共设计20道选择题和四道问答题，涵盖的内容包括该课程设置目的意义及课时、教材选用与教学内容、课程教学方法、学生的学习兴趣及学习习惯、课程考核方式及教学效果、学生的学习收获和学生的意见与建议共七个方面。

调查对象与方法 本次调查以合肥工业大学2013级本科生合肥校区三个班以及宣城校区两个班的学生作为调查对象。两个校区该课程的教学按照教学计划要求在同一学期开课，其中宣城校区在上半学期开课，合肥校区在下半学期开课，由相同的教师授课。本问卷调查采用无记名方式，共发放213份问卷并全部收回，要求学生根据自身实际情况如实填写。学生回答问卷的态度十分认真，调查结果可靠。

3 调查结果与分析

课程设置及课时 根据本专业制订的教学计划，本课程共40学时，2.5个学分，安排在第七学期授课。从问卷调查统计结果看出，大多数（91%）学生对该课程的重要性已有一定的认识，对这门课程的内容充满兴趣，表示必须认真对待；只有少部分学生表示不感兴趣；还有少部分学生表示无所谓，只为凑够学分。大部分（76%）学生认为该课程难易适中；18%的学生认为该课程较难，这主要是因为他们在大二下学期對自动控制原理相关课程的学习基础不牢固；只有6%的学生认为该课程较简单，这部分学生的综合成绩相对来说比较好。

对于40学时的课时，大部分（82%）学生认为课时数合适，10%的学生认为过多，只有8%的学生认为过少。

教材与教学内容 教材是教学环节中的一个重要工具。本课程教学选用的主要参考教材是机械工业出版社出版的黄惟一教授、胡生清教授主编的《控制技术与系统》（第2版）[5]。本教材所包含的章节主要有：

第1章介绍控制系统结构及基本概念，是绪论部分；

第2章详细讲解控制系统中常用的执行元件；

第3章主要讲解模拟、数字控制技术及方法；

第4、5章分别介绍顺序控制和过程控制方法；

第6章介绍使用仿真工具如何对系统进行仿真并进行性能分析；

第7章介绍控制系统的设计，详细介绍设计思想、设计指标和方法，以实例的形式展示控制系统设计的全过程。

95%的学生对该教材的选用是满意的。

在该课程的教学内容中，从问卷结果反馈的学生学习的难易程度来看，其中控制技术的设计方法、执行电机以及复杂控制系统仿真比较难学，主要是这部分内容是综合说明了控制的方法和设计，对知识的灵活运用要求较高；模拟控制和数字控制技术较容易掌握，主要是因为大部分学生对自动控制原理的内容掌握比较好，这部分内容学起来快速。在实践教学方面，76%的学生建议增加课程的实验教学，主要涵盖控制技术的仿真实验、常用电机的使用，如交流电机、直流电机以及步进电机等，以及控制系统的设计等。通过调查还发现，在平时的学习中，除指定教材外，参阅一本参考书的学生有48%，23%的学生参阅了两本参考书，参阅两本以上的有16%，仍有13%的学生除了指定教材外，没有参阅其他书籍。

教学方法 在课程教学中，合适的教学方式会增强学生对知识的理解和掌握。针对控制技术与系统课程理论性强和应用型的特点，在实际课程教学中，笔者采用多媒体课件加板书的形式：涉及具体的控制原理公式推导、各种系统方法时，以板书为主，多媒体为辅，这样学生在学习时能够跟上教师的授课思路和教学进度；介绍应用实际（如各种电机的运行情况、控制系统设计以及控制基本概念）時，则是以多媒体讲授为主，通过多媒体教学演示大量控制技术应用的实例，使学生形象直观地理解控制系统的组成及结构。根据调查显示，大部分（97%）学生非常认同这种多媒体加板书的教学方式，感觉学习气氛比较活跃。通过这种教学方式，结合教师对教材、授课内容的理解，85%的学生认为任课教师讲课调理清楚，控制设计的思维和方法逻辑严密。

学习兴趣与学习习惯 通过调查资料看出，绝大部分学生的学习目的还是较明确的，因为本门课程是控制类课程一个重要的综合实践课程，都希望能够学好技术来提高自己的综合能力。每次课前较充分预习的学生有15%，简单预习的学生有71%，根本不预习的学生有14%。本课程具有一定的理论设计环节，在课后会安排一定量的作业，能够独立完成教师布置的作业的学生占43%，部分完成的学生占33%，大多数是抄袭他人的作业的学生占11%，也有极少数学生不能完成作业。总体来看，大多数学生还是能正常对待该课程的学习，也有少部分不能认真对待，反映的问题可能是因为课程安排在第七学期，学生因为考研或找工作而耽误一定的学习时间。

考核方式与教学效果 通过考核来检测学生对课程知识的掌握程度，目前本门课程的考核方式主要有课堂上点名、平时课后作业、随堂测验以及期末的最终闭卷考试。90%的学生对这种多样式的考核方式比较满意，另外也有5%的学生建议增加其他类型的考核方式，如增加控制系统设计的课程设计报告，还有如将闭卷考试改为开卷考试形式等。如果要加深学生对基础知识掌握、学习方法掌握，闭卷考试是合适的；对于设计，开卷也是有好处的。在今后的教学中会适当考虑增加其他考核形式。

根据问卷调查统计结果显示，大部分（66%）学生认为本课程的教学效果很好，一部分（28%）学生认为较好，只有少数学生反映为一般。

学习收获 学习收获是调查问卷的问答题，学生普遍反映收获最大的是对控制技术知识的理解和掌握，加强了自己针对控制系统的分析问题和解决问题的能力。学生认为通过学习该课程，了解并掌握了控制系统的概念、性能指标、执行元件、电机特性及使用、控制算法的内容，对于学生进一步掌握光机电一体化结构及设计知识有很大的促进作用；极少有学生认为没有收获。

学生意见和建议 当然，课程的教学过程也会存在一定的问题，学生也提出一些建议，集中体现在建议增加一些实验课程，如控制系统的仿真实现、电机实例实验等，重点突出控制工程设计整体实验，以加强对工程设计的理解。同时，部分学生反映，因为本门课程涉及很多自动控制原理课程的基本理论和公式，对此部分内容的掌握不是很熟练，建议增加这部分内容的复习和讲解。另外，部分学生也建议，希望能在课堂上多增加讨论环节，增加师生间的互动和讨论时间，以加强对知识的消化和吸收。结合这些意见和建议，以后的教学将不断加以改进和提高。

4 课程教学改革措施

问卷调查的目的，就是希望教师结合学生对教学的反馈情况，在一定程度上能了解教学效果，从而为进一步提高教学质量进行探索。通过此次问卷调查的结果分析，可以看出控制技术与系统课程取得了一定的教学效果，同时反映出教与学两方面存在的一些不足。通过对问卷调查的总结，结合从事该课程的教学经验，笔者认为该课程教学改革将主要从教学方式、教学内容、实验实践环节等方面开展，主要改革措施如下。

改进教学方式，进一步激发学生的学习兴趣，提高学习效率 在课程学习方法上，要给学生正确的引导，要让学生每次能提前预习授课内容，特别是涉及自动控制原理课程中的控制原理知识点时，要求学生课前必须先复习回顾所要涉及的理论知识，做到课堂听课时能够跟上教师的讲解节奏。在课堂教学中，进一步加强板书和多媒体相结合的方式，突出教学的重点和难点，加强学生对关键知识点的理解和掌握；增加与学生的互动和沟通，在课堂上给学生一定的思考和讨论时间，营造一种活跃的课堂氛围，充分发挥学生学习的积极性和主动性。课后要及时布置典型作业题，及时批阅，及时讲解作业题中发现的问题，使作业成为检验学生所学的重要依据。

优化教学内容 在课堂教学中，要全面了解学生掌握知识的层次，充分考虑不同学生的理解和接受能力，精选控制技术教学案例。在执行元件内容部分，将直流电机、交流电机以及步进电机作为授课的重点，同时增加超声电机、压电电机的讲解。将模糊控制、神经网络控制引入教学中来，使学生对多种控制算法有一定的了解。同时要将控制学科的发展前沿技术和方法（如仪器仪表领域中新的控制技术与方法的应用等）介绍给学生，开阔学生眼界，进一步激发学习兴趣。

针对部分学生没有参阅参考书或者参考书少的情况，在教学中增加补充参考教材，如2006年电子工业出版社出版的尤昌德著作《现代控制理论基础》（第2版）、2010年科学出版社出版的Richard C.Dorf编著的Modern control

system（英文影印版），这些都可以作为推荐的参考教材。同时，积极鼓励学生利用网络资源进行学习，如查找最新论文、文献及产品等。

增加实验实践环节的教学 本课程除了要求学生具有较强的理论知识外，还需要学生掌握一定的实践工程经验。本课程实验的目的是让学生及时掌握和巩固所学的测控系统的基本原理和基础理论，掌握仪器的使用技能和控制系统的设计能力。结合该课程特点，拟开设下面四个实验。

实验一：虚拟仪器的步进电机控制。主要目的是要求学生掌握步进电机的特性，利用虚拟仪器来控制步进电机的运行。

实验二：过程控制系统的设计。利用过程控制实验系

统，让学生掌握过程控制的系统设计环节、步骤和方法。

实验三：控制系统的MATLAB仿真。具体实验是实现微小形貌测量的PID闭环控制系统仿真。

实验四：伺服跟踪系统。让学生掌握控制系统的总体设计和理论。

5 结语

控制技术与系统课程是测控专业的一门重要的主干课程，笔者在实际教学中一直不断地对该课程进行教学研究与改革，通过课程问卷调查及时了解教学效果。针对问卷调查中反馈的教师教学和学生学习之间存在的一些问题，积极吸取学生对课程的意见和建议，进行课程教学改革。本文给出相关的课程教学改革措施，通过不断地进行教学研究与改革，以取得更好的教学效果。

参考文献

[1]刘文文，吴晔，洪占勇，等.测控专业控制类课程群建设与实践[J].南京：电气电子教学学报，2011，33（1）：13-14.

[2]舒双宝，党学明，夏豪杰.“控制技术与系统”绪论课的教学设计与实践[J].高教学刊，2016（5）：75-77.

[3]吴涓，祝学云，温秀兰.“控制技术与系统”课程教学实践与探讨[J].南京：电气电子教学学报，2007，29（6）：51-53.

[4]王志华，龚军，袁希.新疆大学本科教育题库建设现状、问题与对策：基于调查问卷的分析[J].中国教育技术装备，2015（6）：35-36.

[5]黄惟一，胡生清.控制技术与系统[M].2版.北京：机械工业出版社，2006.