(同济大学浙江学院 机械与汽车工程系,浙江 嘉兴314051)
[摘要]:
控制工程基础是应用型本科机械类专业的一门专业基础必修课。本文分析了该课程的特点,目前存在的一些问题,总结了控制工程基础课程金课建设的一些方法,提出具体实施步骤,引导学生通过自主学习解决问题所需要的经典控制理论知识。
关键词: 应用型 控制工程基础 金课建设
0 控制工程基础是机械类专业必修课,是专业基础课,也是很多高校考研专业课。前修课程主要有高等数学、线性代数、电工学等,为机电传动控制、机电液控制技术等课程提供理论基础。控制工程基础这门课一般高校会安排30—40学时,课程主要内容包括传递函数、时域分析、频域分析三大块。
1 学生学习情况
学生在学习中普遍反应课程难度教大,公式、知识点较多,对理论应用要求较高。授课老师也反应部分成绩好的同学上课较认真,部分同学一旦某部分没有跟上进度,后面上课听不懂。上课老师提出问题后学生往往无动于衷,他知道老师一会就会把过程和答案讲出来,好一些的学生还会记录,有一些比较懒的同学根本就不理老师,自己玩自己的。教师在授课过程中有种自己唱独角戏的感觉,也就是自己讲给自己听。长此以往,教师也会失去上课乐趣,慢慢的变得躺平,反正学生不及格跟老师也没有多大关系。
2、金课建设具体措施
目标一:积极引导学生主动学习。
只要平时认真学习,其实考试考出来的结果都不会差,所以一定要抓住平时,科学制定平时分政策,辅以课堂管理制度结合。平时分中应积极引导学生积极参与课程。讲方案之前可以跟学生计算平时分的重要性,取两个极端,以平时成绩占总成绩30%为例,如果平时分0分,期末考试卷面分需要考到86分才能及格,而平时分满分,期末考试卷面分只需要43分。这之间差距让学生瞬间明白平时分的重要性。下图为平时分具体细则参考方案。
图1 平时分30分细则
该方案好处在于,给学生明确目标,要想办法拿到平时分满分,而只是来上课是没有平时分的,必须通过回答问题、作业好好做,多参加答疑途径获得。当然这里面需要设计很多问题和学生回答,对老师授课进度和授课时间把握要求较高。实际操作中每个问题尽可能分数高一些,刺激学生想要去解决问题,积极思考。该方案对于第2位同学回答错误扣分也可以根据实际情况进行微调,实践证明对于活跃课堂气氛,提高学生自身要求大有帮助。另一方面也避免了学生缺课,上课玩手机,上课睡觉等大部分老师都头疼的问题。实践下来,发现学生上课玩手机比例极少,睡觉也特别少,这就是环境的影响,当大部分同学都在认真学习的时候,少部分同学会被感染到,会被带动到学习当中。考虑到班级人数、学习氛围等不同情况,教师在参考该方案时候可以进行部分删减。
目标二:把控课堂教学质量
在前面平时分政策下,学生会积极想办法得到平时分,上课要讲哪些知识点,结合知识点有精心设计例题,例题要将得精炼一些,多留一些时间给学生回答问题和思考过程。学生上讲台做题时,需要在教室多走动,关心鼓励同学跟上进度,督促所有同学动起手,拿起笔,一起做起来。可以适当设计一些难一点的平时分满分题目,激发学生学习欲望。把握好扣分尺度,只要有一部分同学积极回答问题,上黑板做题,就能带动整个班的学习氛围。学习氛围一起来,教师上课就会很舒服,课堂节奏把控会更好。
如果班级人数较多,课堂又没有那么多问题,最后只有少部分同学能拿到满分,起不到效果,这个时候可以给予讲台下同学多一些加分机会,比如说做得最快的前5—10个同学加分。具体平时分进展可以参考下表(以34学时为例)。
表1 学时进度与平时分进展情况表
25—30分 同学比例 | 15—25分 同学比例 | 5—15分分以下 同学比例 | 5分以下 同学比例 | |
前8个学时 | 10% | 10% | 20% | 60% |
9—16学时 | 20% | 20% | 30% | 30% |
17—26学时 | 40% | 40% | 10% | 10% |
25—34学时 | 80% | 10% | 10% | 0% |
如果最终能有80%学生平时分拿到满分,他们的学习积极性会很高,有时候学生挂科的原因主要是平时没好好学,没有办法通过突击训练达到课程要求。当然总有那么10%左右的同学始终跟不上进度,这个时候可以通过调整上课座位,上课巡视过程中多加关注,多多鼓励,或者挑选一些简单的简答题让这部分同学回答,有了一定分数后,他们就会想办法多拿平时分,形成良好的带动效应。
目标三:课后作业量少而精
整个课程可以设计10次左右作业,在前面平时分的要求下,学生抄袭会少很多,更能从作业当中发现学生学习薄弱环节,可以在课堂上有针对性的讲解。每次可以从作业中挑选2—4份优秀作业增加加分,鼓励作业整洁美观。每次作业以30分钟能够完成为适宜,让学生进一步巩固上课所学知识。对于抄袭作业应该要严格要求,即使制止,防止抄袭学风蔓延,让学生知道抄袭作业后果很严重。可以利用免费的OBS视频录制软件,把习题录制成视频,方便学生课后学习。录制视频可以采用平板电脑(带手写笔)方式展现。
目标四:课程考核
经过前面三个环节,在80%左右同学拿到平时分满分的情况下,整个教学效果就达到了,考卷难度可以跟平时作业难度相当,最终考核数据也不会太差。可以设置少量拉开差距的题目或者通过增加附加题的形式,使优秀比例高一些,达到正态分布效果最好。本门课程知识点和公式比较多,可以选择一纸开卷的方式(给学生一张A4大小纸张)。学生会把整个学期的知识点,公式,例题等记录在这张纸上,也能起到良好的复习效果。
目标五:拔优
控制工程基础可以结合MATLAB进行教学,学生掌握MATLAB软件的基本操作后,可以鼓励一部分优秀的同学通过MATLAB GUI功能,别写程序代码,可以叫学生结合自己专业内容尝试申请一些软件著作权,学生拿到软件著作权之后有利于评奖评优,甚至对于就业也有很大的帮助。还有一部分优秀的同学可以参与到教师的项目中去,通过项目把学到的知识学以致用。
目标五:注重实用
如果一门课程里面的知识点能够有具体的应用,那么学生学习该部分知识的时候就不会过于枯燥,带着解决问题思路进行学习。比如控制工程基础这门课里面可以利用MATLAB软件画图计算。可以录制一段MATLAB GUI使用视频,然后结合一些控制方面的实例,让学生尝试着利用MATLAB GUI功能撰写软著,其实软著并没有那么难申请。学生在尝试着去申请软著的过程中,一方面学到了控制方面的实际应用实例,另外一方面收获了科研信息,为将来读研究生做好充分准备,积累科研实例。
3 小结
设置平时分详细规则,让学生形成一个内部竞争,活跃课堂气氛,积极引导学生主动去学习。课堂上鼓励学生抢答,寻找最快最有效的方法解决问题,老师上课起到穿针引线的角色,课堂上解放教师,把更多的时间留给同学们去思考,培养学生分析问题、解决问题能力。课后设置合理的作业量,严禁学生作业抄袭,从作业观察学生学习效果。
参考文献
[1] 王晓丽.陈季萍等.新形势下“控制工程基础”课程教学改革研究[J] .科技风2022(12).
[2] 魏树国.张少伍.周超.基于新工科机械控制工程基础课程改革的探讨[J] 河北北方学院学报(自然科学版). 2022(07)
[3] 张建化.朱雷平..等.应用型本科控制工程基础一流课程建设的实践探索[J]科教导刊2022(06)
同济大学浙江学院教学改革项目:《控制工程基础》金课建设。
作者简介:邱鹏飞,1986年6月,男,汉,江西金溪,副教授,工学硕士,同济大学浙江学院机械与汽车工程系工作,研究方向为机电一体化等。