cdio模式下《现代控制理论》课程辐射教学方法探索

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1、CDIO模式下《现代控制理论》课程辐射教学方法探索　　摘要：分析《现代控制理论》课程教学实践中存在的问题，结合CDIO工程教育模式，探讨采用辐射教学法对现代控制理论进行改革，完善课程教学体系、教材建设、实验环节等内容，提出改革措施，从而提高《现代控制理论》课程的教学质量，提升学生的专业技能和综合素质。　　关键词：现代控制理论；CDIO模式；辐射教学法　　中图分类号：G642.41文献标志码：A文章编号：1674-9324（2016）03-0109-02　　一、引言6　　《现代控制理论》是自动化类专业本科生必修的一门专业课，是《自动控制原理》的后续课程。通过该课程的学习，使学生掌握以状态空

2、间为主的数学模型，分析系统的可控制性、可观性、稳定性等基本特点，主要以状态反馈和输出反馈的方法进行系统分析与综合，为自动化专业课程《运动控制》、《计算机控制》、《检测与自动化装置》、《过程控制》等奠定理论基础。因此，《现代控制理论》起着承前启后的桥梁和纽带作用。掌握和理解理论，离不开实践。如何帮助学生理解与掌握《现代控制理论》课程的基本概念、原理、分析方法，以及提高综合应用所学知识解决实际问题的能力，是目前《现代控制理论》教学所要解决的关键问题[1]。广西大学电气自动化类本科生的培养定位为工程研究应用型。为了培养出具有厚基础、宽口径、高素质和强能力的工程研究应用型人才[2]，对《现代控制

3、理论》课程进行教学改革，是当前亟待解决的一个重要任务。麻省理工学院、瑞典林克平大学、查尔姆斯技术学院和瑞典皇家工学院等四所大学组成的跨国合作研究于2004年创立了CDIO（Conceive，Design，Implement，Operate：分别代表构思、设计、实现和运作）工程教育理念，并成立了以CDIO命名的国际合作组织。CDIO（构思―设计―实现―运行）工程教育理念正是源于对产品、工程、系统生命周期的强调，让学生以主动的、实践的和课程间有机联系的方式进行工程学习[3]，获得工程能力，将“未来工程师”培养成能够在现代团队环境下构思/设计/实现/运行复杂高附加值工程系统的真正卓越工程师人才

4、。其实，这一理念是很多专家和学者倡导的“科学主导工程”的训练方法和“课堂教学必须和实践教学紧密结合起来”的教学方法的继承与拓展。CDIO的理念不仅继承和发展了欧美20多年来工程教育改革的理念，更重要的是系统地提出了具有可操作性的能力培养、全面实施以及检验测评的12条标准。CDIO工程教育模式是近年来国际工程教育改革的最新成果，该理念为教学改革方法提供了新思路。　　二、教学实践中存在的问题及原因6　　《现代控制理论》课程具有多学科交叉、以理论性为主的特点。在课程教学中发现，学生对该课程的学习，在理论学习与实践环节过程中往往抓不住要领，普遍感到较为抽象和难学，最后也就满足于背结论、套公式、做

5、习题，不理解为什么，一知半解，一个学期结束后不知道所学知识的作用[4]。特别是在学时大幅缩减的情况下，学生的综合、分析、设计能力的下降尤为突出，这种现象在很多学生中普遍存在。在本科阶段，更多的学生或老师认为该门课程最大的用处可能就是为了研究生入学考试。　　学生出现这种现象的原因，可归结为以下几个方面：　　1.学生自学能力没有被培养起来，习惯于“填鸭式”的串讲，课后又不加以理解，仅满足于做作业和考试，必将导致对已学知识掌握不够或不扎实，长时间不用就容易遗忘，进而使学习新知识变得更加困难，形成恶性循环。　　2.与《现代控制理论》相关的课程教、学单独依序开课，学生所学知识是分散的，在教学中没有

6、注意用“事物之间相互联系的观点”加以引导，导致学生认识事物的片面性、极端性。　　3.理论教育与工程实践严重脱节。由于实验缺少必要的工程背景引导，学生知其然，不知其所以然，导致普遍缺乏工程实践能力和创新意识。　　4.先进教学手段应用不合理。在教学过程中适当增加多媒体教学内容，使常规教学与多媒体教学紧密结合起来。多媒体教学确实有很多好处：可以形象直观地展现一些图形或图片，传达的信息量也比较大，但在定理的证明、推导等过程中容易使学生思路跟不上，并且易造成视觉疲劳，“眼中无物”，降低了教学质量。　　5.系统仿真技术掌握有限，而相关的实验平台较少，跟不上理论课程的内容和需要。而在这种情况下，由于学

7、生欠缺对离线仿真平台的实际操作能力，布置的仿真实验也不能很好地完成，得过且过。　　三、CDIO模式下《现代控制理论》课程辐射教学法改革6　　《现代控制理论》课程主要分析实际物理系统的抽象数学模型，研究动态系统的运动规律。基于CDIO教育理念，以工程应用为背景，让学生主动参加实践，通过基于工程项目的教育学习。　　所谓辐射教学法，是指打破原来相对封闭的教学模式，采用相对开放的、探索的、知识关联的教学方法[5]。采用辐射教学法对现代控制理