高等数学实验课程设计论文

摘要：本文结合专业课程体系建设，探讨了按系列课程建设实践教学体系方案，介绍合肥工业大学计算机科学与技术专业在系列课程实践教学研究、教材建设及实验室建设等方面的工作。今天小编给大家找来了《高等数学实验课程设计论文 (精选3篇)》，希望对大家有所帮助。

高等数学实验课程设计论文 篇1：

高等数学实验课程设计的探讨*

【摘要】目前，高等数学课程增加实验性内容已成为从事高等数学教育工作者的共识，本文分析了目前高等数学实验课程的现状，提出了课程设计的基本原则，给出了课程设计的方案，并进一步探讨了课程设计中应注意的相关问题。

【关键词】数学实验高等数学教学改革教育模式

一 开设高等数学实验课的必要性及现状分析

随着计算机技术的日益发展，数学建模和与之相伴的数值计算方法已成为工程设计的关键工具。当今世界科学技术的发展对数学的依赖已经达到惊人的地步。“高技术本质上是一种数学技术”的观点现已被越来越多的人所认同。数学在自然科学、工程技术、经济管理乃至人文社科领域越来越成为解决实际问题的有力工具。数值仿真已成为很多工程及应用学科人才必须掌握的技术手段。因此，一切科学和工程人员的教育必须包含数学和计算科学更多的内容。本科教育中，对学生的数学教育面临着新的挑战。

作为一门传统的基础课程，高等数学长期以来已经形成了一套相对成熟的教学方法。大部分从事高等数学教学的教育工作者观念陈旧，坚持数学教学只讲理论、不讲应用的错误观念，教师以书本内容为主，枯燥的讲授数学的理论知识，致使数学教学的作用和地位日趋下降。学生对数学的学习严重缺乏兴趣，对数学学科领域的作用认识严重不足。传统的高等数学教材与教学重视推理过程，忽视实际计算;重视连续性内容，忽视离散型内容。这与学生未来的实际应用严重脱节，教师在课堂的引导是盲目的，无法激活学生的主动性和创造性。

受益于近年来全国大学生数学建模竞赛的蓬勃开展，越来越多的学生及教师感受到了数学在实际问题中的作用。这对传统的高等数学教学方式产生了强烈的冲击，高等数学课程中应适当增加实验性内容已成为共识。目前，已有很多高校在进行高等数学实验课程的尝试，也取得了相对良好的效果。数学实验课程的开设为未来高等数学教育模式的改革指明了方向。人们看到，必须冲破传统数学教育观念的束缚，重新审视高等数学教育在整个高等教育中的地位和作用，定位现代高等数学教育目标，推进高等数学教育模式改革，才能培养出具有国际竞争力的高素质人才。

虽然在一些学校中，高等数学实验课程的开设取得了良好的效果，使很多学生受益。但目前总体来说，这类课程还处于不断地革新和完善过程中。如何准确地把握这类课程的

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* 基金项目：广东省高等教育教学改革重点项目(编号：2013-5-220)、广东海洋大学教学改革课题(编号：XJG201215)

教学内容和方法还有待于进一步探索和实践。目前，高等数学实验课程存在的主要问题在于以下几个方面：(1)大部分数学实验类课程是孤立于原有高等数学课程体系之外的，实验内容没有和原有的教学内容形成有机的结合，没有真正的起到实验辅助教学的作用。(2)现有的大部分数学实验类课程的设计片面追求自成体系，遍地开花、内容臃肿，冲淡了这类课程实践性的特点，也使得很多专业不愿开设相关课程。(3)目前大部分数学实验课程的设计完全由数学教师完成。对于不同学科、专业的学生采用了相同的实验设计，缺乏针对性，完全为了实验而实验，无法充分调动学生的积极性。

二 高等数学实验课程设计的基本原则

笔者结合自己高等数学的教学实践，通过阅读大量相关文献以及和相关教师探讨，认为高等数学实验课程设计应遵循以下几个原则：

1.实验课程设计应有侧重点

实验课程是辅助性的，是对原有高等数学教学的有益补充，不追求自成体系，应集中在高等数学核心概念和重要内容。高等数学原有的体系是经过多年积累的，实验课程的融入不应打破原有的体系结构，它应该成为“山路上”的风景，使人在“登山”的路上忘记疲惫，而不是成为山脚下的一处花园，让人忘记“登山”。

2.实验课程的设计应分层次、立体化

传统高等数学教学方式主要的问题在于学生对于一些抽象概念缺乏直观的理解，抑或是学生不了解一些数学工具的具体作用，进而缺乏对数学的兴趣。实验课程的设计应重点围绕这些问题进行考虑。(1)设计一些演示实验对一些抽象概念给予直观形象的描述;(2)对一些有着重要应用背景的概念、方法，通过设计实验让学生学会通过软件计算相关的问题;(3)可以结合数学建模的内容，设计一些探索性综合实验，充分激发学生的合作和创新精神，提高学习的积极性。

3.实验课程的设计应“因地制宜”

实验的内容应与专业相结合，不应由数学教师独立完成。以往的数学实验课完全由数学老师独立设计完成，没有充分考虑学生的专业背景以及未来的应用领域。而这些方面对于学生对实验课程的兴趣有着重要关系。因而在高等数学实验课程设计中，应征求不同专业背景教师的意见。

4.实验课程设计应有实效性

要从培养应用型、复合型人才的角度来设计高等数学实验课程体系。实验课程的设计应以学生为中心、以问题为主线、以培养能力为目标。开设高等数学实验课程最终的目的是让学生更好地掌握高等数学知识，因而实验课程的设计不能流于表面，应注重教学的实效性。

三 高等数学实验课程改革的基本方案

1.教学内容

在保持原有高等数学教学的基本框架下，从三个层次设计高等数学实验内容。

第一，针对一些抽象不易理解的数学概念设计相关的演示实验，这一部分的内容直接嵌入原有的课堂教学当中，主要以教师演示为主，其目的是增加学生对一些抽象概念的直观认识，不需要增加学时。

第二，针对高等数学中一些重要的内容，围绕目前广泛应用的Matlab软件，设计一些实验使学生能够顺畅的应用数学软件完成诸如求导数、积分、傅里叶变换、解微分方程等的计算方法。这一部分的内容应结合高等数学理论课程的进程，以实验课形式使学生在教师指导下完成对相关软件编程的掌握。这部分是数学教师能够直接完成的，相关专业可以结合自身专业特点对实验课的内容进行相应的删减。这一部分Matlab基础教学和练习需要4～6个学时，高等数学相关的一些计算可以控制在6～10个学时。

第三，结合全国大学生数学建模竞赛的相关试题，以及和相关专业的教师进行探讨，结合学生的专业特点设计综合性实验，这一部分课程可采用相对开放性的方式开设。教师在课堂通过2～4个学时讲述相关实验内容的核心模型，具体内容的完成可让学生课下通过查阅相关文献最终完成。

2.教学模式

实验课程的教学应以学生为中心，除了演示实验外，更应以学生独立操作为主，教师辅导为辅。让学生在软件辅助下完成一些复杂的数学运算，处理相关的数学问题。实验过程中，教师应通过问题引导学生的学习，促进学生的思考。实验过程可采用分组的形式，而对于教学内容可进行分块处理，把思想方法接近的实验结合到一起来做。实验教学应该与理论教学相协调，实验课程的安排应该围绕理论课程的进程来进行。

四 开设高等数学实验课程应注意的一些问题

1.正确处理学习数学基础理论课和相关软件使用的关系

要正确处理学习数学基础理论和相关软件使用的关系，需要时刻铭记实验课程是辅助性的，不能因软件强大的计算能力而忽视对数学基础的学习，避免学生过分依赖数学软件。

2.注重教师素质的提高

再好的方案都是需要人来执行的，任课教师的素质直接决定了最终实验课程改革的成败。要促成教师观念的转变，对于一些长期从事高等数学教学的人员，尤为重要。新的教学模式对一些老教师提出了更高的要求，要求他们掌握通用的数学软件并具备一定的编程能力。

3.要在实验内容的设计上下硬功夫

近年来，一些数学实验课程的开设，带来了一些负面影响，甚至有人因此而否定数学实验课程。数学实验课程有它固有的优势，而实验中出现的某些弊端，多数是因为选材不当造成的。因此，要想更好地开展数学实验课程，在内容设计上还有很长的路要走，需要从事高等数学教育的人不懈努力。

五 结束语

总之，高等数学实验课程的改革势在必行，它已成为高等数学课程教学改革的必然趋势。在改革中一定要恪守一些基本原则，内容选择和方案设计要与实际相结合。实验课程教学改革对高校从事高等数学课程教学的教师提出了更高的要求，向传统的教学模式和观念提出了挑战，也为高等数学教学未来的发展指明了方向。本文是笔者在高等数学教学改革与实践中获得的一点粗浅的认识和体会，愿与各位同仁交流、分享。

参考文献

[1]李大潜.将数学建模思想融入数学类主干课程[J].中国大学教学，2006(1)：9～11

[2]郭迎春.实验与教学相结合改革高等数学教育模式[J].数学教育学报，2008(3)：76～77

[3]严士健主编.数学家谈数学教育[M].南京：江苏教育出版社，1999

[4]杨宏林、丁占文、田立新.关于高等数学课程教学改革的几点思考[J].数学教育学报，2004(2)：74～76

[5]丁卫平、李新平.基于数学实验的高等数学教学改革[J].高等理科教育，2007(2)：36～38

[6]堵秀凤、张水胜、李晓红.高等数学教学中数学实验内容的优化[J].高师理科学刊，2008(5)：95～97

〔责任编辑：肖薇〕

作者：赵振宇 邝雪松 李志

高等数学实验课程设计论文 篇2：

计算机科学与技术专业实践教学体系的研究与建设

摘要：本文结合专业课程体系建设，探讨了按系列课程建设实践教学体系方案，介绍合肥工业大学计算机科学与技术专业在系列课程实践教学研究、教材建设及实验室建设等方面的工作。

关键词：实践教学体系;课程实验;课程设计;实验室建设

1实践教学体系研究

计算机科学与技术学科学生的能力包括认知能力、实践能力以及团队协作等方面的能力。这些能力的培养不是靠某一门课或某个集中环节的实践(实习)就能完成，它需要通过各种途径、经过一个较长期的修养过程去实现。尤其是专业能力的培养，更是需要通过相应的系列课程来完成。计算机科学与技术学科的专业能力包括计算机思维能力(抽象思维和逻辑思维)，算法设计与分析能力，程序设计与软件开发能力，计算机系统的认知、分析、设计与分析能力。目前在教学计划中体现上述能力培养要求的核心系列课程有：公共基础系列(德育、体育、军事、外语等)，基础理论系列(高等数学、离散数学、计算机理论等)，软件技术系列、硬件技术系列，网络技术系列。

高等学校的实践教学一般包括课程实验、综合性设计、课外科技活动、社会实践、生产实习、毕业设计等。因此，实践教学基本上可以分为三个层次[2]：第一，紧扣课堂教学内容，以掌握和巩固课程教学内容为主的课程实验和综合性设计;第二，以社会体验和科学研究体验为主的社会实践和课外科技活动;第三，以综合应用专业知识和全面检验专业知识应用能力的毕业设计。课程实践(含课程实验和课程设计)是大学教育中最重要也是最基础的实践环节，直接影响后继课程的学习以及其他两个层次实践活动开展的质量。本文仅讨论课程实践的实验教学体系建设与实践过程。

1.1课程实验

课程实验是配合课程教学，与课堂理论教学相辅相成、以达到课程教学要求的实践环节。课程实验对计算机软件和硬件的设计和实现、测试原理和方法起到示范作用，它不仅仅是对理论的验证，更主要的是通过课程实验完成对学生对基本技术、基本方法的训练和基本能力的培养。课程实验可分为以下5种类型[3]：

(1) 观察性实验：培养学生的注意力、观察力、辨别力，同时增强学生学习的兴趣。

(2) 验证性实验：培养学生对其其设备的操作能力和加深对理论的理解。

(3) 设计性实验：培养学生的设计能力和独立工作的能力。

(4) 综合性试验：培养学生分析问题和解决问题的能力。

(5) 研究性实验：培养学生推理抽象能力和研究能力。

目前，在课程实验中验证性实验占了大部分，应逐步加大设计性和综合性实验比例，在有条件的课程中引入研究性实验。

课程实验教学与课堂理论教学是两个互为补充的教学环节，应明确课程实验的目标并将一门具体课程的目标与系列课程能力培养的总目标结合，建立完善的课程实验教学体系、质量标准和考核机制。循序渐进地提高学生的实践动手能力，从而完成课程实验教学的总体目标。

1.2课程设计

课程设计以培养学生系统设计与分析能力为目标，通过团队式合作、研究分析、工程化设计完成较大型的系统或软件的设计题目。课程设计不仅有利于学生巩固、提高和融合所学的专业课程知识，更重要的是培养学生多方面的能力，如综合设计能力、实际动手能力、文献检索与分析能力、团队合作能力、工程化能力、研究性学习能力、创新能力等。

课程设计过程是在教师的指导下，在相对集中的时间段内和指定的实验室中，学生利用本课程以及以往所学的知识和技术(必要的话，还需辅以一定的课外学习)，独立解决一些复杂且具有综合性的问题。从规模上来说，课程设计是在平时作业的基础上进一步扩展的大作业。课程设计是提高学生专业知识综合应用能力的一种非常有效的方法，在整个实践教学体系中占有非常重要的地位。课程设计一般作为单独的实验课程开设，单独考核和计学分。

2系列课程实验教学体系建设

目前针对实验课程的建设大都是面向某一门课程，而对课程之间知识和能力的关联和衔接，以及如何通过系列课程的实验教学循序渐进地培养学生专业能力考虑甚少。特别是在转向完全学分制教学体系下，面对教学学时减少，课程内容增加，实验条件有限的矛盾，研究系列课程实验教学体系对在不增加学时(或增加不多)的基础上，提高学生综合运用知识能力，充分利用和发挥现有实验资源的潜力有着十分重要的意义。

我校计算机科学与技术专业针对学校培养学生“工程基础厚、工作作风实、创业能力强”的目标，结合工程应用型人才培养的要求，自2003年起开展了针对系列课程实验教学体系的研究与建设，在软件技术系列课程、硬件技术系列课程、网络与信息安全系列课程等实践教学方面取得了一定的成效。

2.1软件技术系列课程实践教学

软件技术系列必修课程包括“程序设计基础”、“数据结构”、“数据库原理”、“操作系统”、“编译原理”、“软件工程”等学科核心课程，这些课程总学分数达到24.5分，总学时392，其中课程实验60学时，还另有8.5周的集中安排的实践环节用于完成上述课程的课程设计，具体见表1。

课程实验的内容主要是针对课程中某一局部(如章、节或知识点)，通过实验巩固、加深对相关知识和方法的理解，发现存在的错误认识，以培养学生分析问题和解决问题的能力。一个实验往往有若干个实验题，实验题应体现不同的实验类型，特别是课程后期的实验，应侧重设计型和综合型实验。课程设计题目应具有一定的深度(需要学生学习教材以外的、更深入的内容)和广度(应尽可能结合先修课的知识点，并将后继课程部分概念和知识提前引入)。例如，程序设计基础课程所采用的语言C++，在课程设计中一方面要求学生学习Visual C++运行环境的有关内容(如项目概念和运用、调试工具的掌握)，另一方面要求学生根据题目的要求掌握诸如文件操作、图形绘制、动画效果等编程技巧。另外，在某些题目中有意识地引入链表、队列、堆栈等数据结构以及像搜索、排序等算法内容，以加深学生“程序=数据结构+算法”的概念，引发他们学习后继课程的兴趣。

除了上述必修课程以外，还开设了“Java程序设计”、“算法分析与设计”、“网络程序设计”等选修课程。为提高学生程序设计能力、培养学生创新意识和团队协作精神、选拔优秀学生参加各类科技竞赛，在二、三年级分别开设了“程序设计算法与艺术”、“机器人足球赛程序设计”课程。这两门课程均采用教师课堂辅导和学生讨论相结合，且以学生分组实践和讨论的形式进行。课程的开设大大提高了学生的学习兴趣、促进了其提出问题、分析问题及解决问题能力的提高，深受学生的欢迎。

2.2硬件技术系列课程实践教学

硬件技术系列必修课程包括“数字逻辑”、“计算机组成原理”、“汇编语言程序设计”、“微机原理与接口”等学科核心课程。这些课程总学分数达到16分，总学时260，其中课程实验50学时，具体教学计划见表2。

由于各教学仪器设备厂商近年来加大了对高校实验室的宣传和投资力度，各高校实验室硬件实验仪器设备均有了较大改观，实验内容也随之更新和改进，实验的运营成本随着厂商的售后服务提高而降低。但带来的问题是，由于受仪器设备型号以及目前高校实验教学队伍水技术平的限制，目前高校自主开发的硬件类实验仪器设备较少，影响了对综合型和设计型实验的开设，有些课程的实验指导书直接使用厂商提供的指导书，造成了硬件系列课程“同化”现象，不利于各高校专业特色教育的开展。因此，如何针对本校学生的实际、专业培养目标和特色建设硬件课程的实验教学体系是当前硬件系列课程的实验教学所面临的主要问题。

分布式控制技术是我校计算机科学与技术学科实力较强且具有一定特色学科方向，因此，我们开设了“自动控制原理”、“计算机控制”、“单片及原理及应用”、“可编程控制”、“嵌入式系统”选修课程，并在课程实验内容以及课程设计中侧重该方向培养。

2.2网络与信息安全系列课程实践教学

随着互联网应用的不断扩展和深入，网络技术和信息安全技术日益受到关注，相关课程也受到同学的重视，社会对该方面人才的需求也不断扩大。我校2002年开办了“信息安全”专业，但在计算机科学与技术专业，由于计划学时的限制，目前只有“计算机网络”被列为必修课程，同时开设了“网络程序设计”、“电子商务”、“网络安全”、“防火墙与入侵检测”、“计算机病毒与反病毒”等选修课程。因此，该系列课程面临着学生选课人多、课程内容新且发展快、实验学时少、实验室条件有限等问题。

在网络与信息安全系列课程实践教学体系建设中，针对上述问题，我们打破了课程限制，将网络原理、组网技术、网络应用、网络管理、网络安全、信息隐藏、密码算法和病毒防治等内容集成在一起，在内容组织上循序渐进、由浅入深，在实验类型上适应基础与验证性、综合性与设计性两种不同层次的要求，在统一的平台上开展实验教学。

经过几年的建设和实践，我们对实践教学在培养学生综合素质和实际能力上的作用有了更深一步的认识，对系列课程的实验教学体系研究有了初步成果，目前软件技术系列课程实践教程和网络与信息安全系列课程实践教程已由合肥工业大学出版社出版，硬件技术系列课程实践教程也已规划编写，前面两本教材在学生使用过程中已取得一定成效，受到学生的欢迎。

3实验室建设

实验教学体系的改革和教学与实验室建设是密不可分的，自2003年以来，结合本科教学评估的要求和实践教学体系的建设，学校、学院加大实验室建设投入，加强实验教师队伍建设，提高实验教学质量。具体工作如下：

(1) 学院成立中心实验室统一承担和管理全院实践教学工作，中心实验室下根据教学实践方向将原来按教研室或系划分的小实验室合并为大实验室，其中与计算机科学与技术专业相关的实验室为：计算机软件实验室(承担学院各专业计算机软件类课程的教学实践任务)，计算机应用实验室(承担学院各专业计算机硬件类课程的教学实践任务)，网络与信息安全实验室(承担学院各专业网络与信息安全类课程的教学实践任务)。此外，还建立了面向学院学生(主要是本科生)的创新实践实验室。

(2) 加强实验教师队伍建设。一方面提高现有实验室人员的教学实验水平，鼓励他们在职学习;另一方面选择实践能力强、愿意留在实验室工作的研究生充实到实验教学队伍。每个大实验室均指定了责任教授负责系列课程的实验内容和体系建设，而各课程组组长和每门课程主讲教师也承担相关的实验室建设任务。

(3) 建立了实验室开放制度，在时间和实验内容上对学生开放。通过网络，各实验室公布可以开放的时间，学生可以通过网上预约进入实验室的实践和实验项目。

(4) 学校和学院拿出专项资金，鼓励和支持教师根据专业课特色进行自制实验仪器设备的工作。

经过建设，实验室条件得到了较大改善，综合型、设计性比例大大提高。计算机应用实验室获批为安徽省“计算机基础教育实验示范中心”，网络与信息安全实验室作为学校迎接本科教学评估重点展示实验室得到了评估专家的好评。

4结束语

系列课程的实践教学体系的建设是一个长期的过程，仍有许多规律性的问题值得研究，我们将不断完善实践教学体系，在实践中探索、改革、提高，以培养出更多适应社会发展的综合型人才。

参考文献

[1] 中国计算机科学与技术学科教程2002研究组. 中国计算机科学与技术学科教程2002[M]. 北京：清华大学出版社，2002.

[2] 黄娟琴,何钦铭. 计算机专业课程设计教材建设初探[J]. 计算机教育,2007,8(综合版).

[3] 王志英,宁洪,代葵. 强化计算机专业实践教学[A]. 第七届全国计算机系系主任论坛论文集. 北京：清华大学出版社,2004.

[4] 郝继生. 加强实践教学体系的建设，努力提高计算机专业学生的综合素质[J]. 计算机教育，2007,6(综合版).

作者简介：

王浩(1962-)，男，江苏泰州人，教授，工学博士，主要从事程序设计、面向对象方法、人工智能与机器学习等教学与研究。

本文受安徽省教育厅高等学校省级教学研究项目(2005136、2007jyxm011)资助

作者：王　浩　胡学钢　侯整风　周国祥

高等数学实验课程设计论文 篇3：

自动控制原理课程体系结构和教学方法探讨

[摘要]探讨了《自动控制原理》课程的体系结构、内容组织和教学方法。《自动控制原理》课程教学体系结构由理论教学平台和实践教学平台构成。将《自动控制原理》课程优化设计为五部分：教师课堂讲授、学生课程实验、学生课程设计、学生自主实验、网络互动教学。采用探究式、案例式、讨论式和对比式教学方法，采用传统教学方式与多媒体教学、MATLAB、网络教学方式相结合来提高教学质量。

[关键词]自动控制原理，体系结构，内容组织，教学方法。

0引言

《自动控制原理》是高校自动化专业的专业基础课，是电气信息类、机械类、能源动力类等许多专业的学科基础课。该课程是本科生后续课程和研究生课程的基础课程，在控制科学与工程学科中占有重要地位。

《自动控制原理》课程理论性强、涉及多方面的数理知识，而且比较抽象，是一门具有一定深度和难度的课程，要求学生具有扎实的专业基础和较强的抽象思维能力，学习的难度较大。在教学效果上，学生只是机械地记住了若干公式定理，面对具体问题的时候，不知如何运用相应的知识去解决实际问题[1]。因此，对《自动控制原理》课程的教学要理论和实践并重，采用包括多媒体教学、传统教学、MATLAB辅助教学在内的多种教学方法和手段，不断进行教学研究和教育改革以提高教学质量。本文结合北京工业大学《自动控制原理》课程近几年的教学工作，对《自动控制原理》课程的体系结构、内容组织和教学方法进行了研究与探讨。

1体系结构

《自动控制原理》的内容理论性强，建模描述用到了微分方程模型、传递函数模型、脉冲响应模型等，涉及到高等数学、复变函数等数学知识;同时，通过《自动控制原理》的学习要培养学生的实践能力。因此，北京工业大学《自动控制原理》课程教学组的老师经过认真研究，结合北京工业大学自动控制原理实验室的情况，本着“厚基础、重实践、重能力”的指导思想，提出了如图1所示的《自动控制原理》课程教学体系结构[2]。

《自动控制原理》课程教学体系结构由两个平台构成，一个是理论教学平台，另一个是实践教学平台。《自动控制原理》课程的教学体系是由本科生教学的多个教学环节组成。第一级为理论教学平台与实践教学平台，第二级为各个平台之下的基本教学模块。理论教学平台有两个基本模块：课堂教学模块与网络教学模块，下面分别有第三级基本教学环节构成的子模块。实践教学平台有三个基本模块：课程实验模块，课程设计模块与自主实验模块，下面各有第三级基本教学环节构成的子模块。

2课程组织与设计

根据《自动控制原理》的教学内容，按照本课程的教学目标，对《自动控制原理》的内容进行了系统的规划、设计与安排。将《自动控制原理》课程进行合理优化，设计为五部分：教师课堂讲授、学生课程实验、学生课程设计、学生自主实验、网络互动教学。

1)教师课堂讲授。课堂讲授是学生学习的重要环节。笔者首先根据北京工业大学各专业的特点，制定了64学时、48学时、32学时的课堂教学内容，满足不同专业学生的学习需要;然后对于具体的教学内容进行教学设计，注重学生的探究能力和创新能力的培养。笔者借鉴了南京理工大学吴晓蓓教授提出的几个要点[3]：加强了建模部分的讲授，按照“稳定、稳态、动态——三态”的思想去讲授，围绕系统的“三态”进行分析和设计。教师课堂讲授主要是讲授自动控制的基本理论、引导学生进行系统分析与设计，让学生了解和学习“控制论”这种思想方法。

2)学生课程实验。课程实验是对学生课堂理论学习的检验和加深。学生利用MATLAB语言的控制系统仿真功能，学习与训练控制系统分析与设计能力。北京工业大学自动化专业《自动控制原理》实验课程单独设课，学生在完成理论学习的基础上，通过实验课程的实验，学习与掌握MATLAB语言的基本程序设计方法，学习应用MATLAB语言的控制仿真程序设计方法，进行控制系统的仿真并完成一般控制系统的校正设计。

3)学生课程设计。在课堂讲授和课程实验的基础上，通过课程设计加深学生对理论知识的理解与掌握，充分利用先进的实验设备，为学生设计各种实践教学内容。如，笔者设计了直流伺服电动机控制系统、磁浮球控制实验系统设计与调试等，借助于这些系统学生可完成经典PID控制器和自选控制算法的设计与仿真。 在课程设计中，学生可根据所学知识采用不同的控制方法，充分发挥每个学生的创造性，既能加深对基础理论的理解和掌握，又能提高学生的实际动手能力。

4)学生自主实验。自主实验是以学生为主体，根据学生对所学知识的理解与掌握，让学生自主设计实验。学生根据所学的知识利用实验室的设备，自由设计实验验证所学的理论知识或充分发挥学生个体的能动性、探究性、创新性来自主设计一些自动控制系统。自主实验设计包括两类：一是基于MATLAB-SIMULINK的控制仿真实验平台的自主实验设计;二是基于物理对象实验系统的自主实验设计。近年来，课程组还自行研制了液压伺服系统电模拟系统、坦克炮仰角控制实验装置等，丰富了学生自主实验的内容，提高了学生创新实践能力。

5)网络互动教学。网络互动教学是对课堂讲授的补充，是教师和学生不受地域时间限制的一个交流平台。经过近几年的建设，笔者已建成一个基于JSP技术和SQL SERVER 2000 数据库的网络教学系统。系统主要分为三大模块：公共浏览模块，教师管理模块和学生自主学习模块。可以实现教学资源共享、作业网上提交、网上答疑，实验预约，课程设计的布置与报告审阅、毕业设计申报与管理等，增强了师生的互动性。此外，课程网络教学系统还嵌入了具有随机出题的习题库子系统。学生可以通过习题库进行自我测验，并通过BBS论坛与老师及其他同学进行讨论交流。

教师课堂讲授重在基础理论的讲授;学生课程实验、学生课程设计、学生自主实验是对学生实践能力的分层次培养;网络互动教学是互动交流平台。通过这样五部分的合理规划与设计，一方面使学生掌握扎实的专业基础理论，另一方面有层次地培养学生的动手实践能力，使学生能够运用相应的知识去解决实际问题。

3教学方法的灵活应用

笔者以建构主义理论为基础，结合北京工业大学的基本定位以及学生的具体情况，根据《自动控制原理》课程的实际内容，采用多种教学方法，不断提高教学质量。

1)探究式教学。主讲教师通过创设情境，让学生围绕一定的问题在教师的帮助和支持下制定计划或设计实验，自主寻求答案或分析问题，并进行交流与讨论。教师围绕问题创设情境，提供相关信息，学生围绕问题展开分析研究，解决问题。注重学生自主探究，学生通过在自己或小组成员的探究活动中获得知识。教师首先从实际出发，提出问题，引起学生的积极思维，如，在建设北京工业大学奥运会体育馆时，从教室就可以看到塔吊在不停地工作，于是就提出问题——塔吊的臂如何才能准确、快速地把钢材送到指定的地点?这样的提问是建立在学生已有知识的基础上，并且与学生平时身边的事情相结合，能够引起学生的思考。提出问题后主讲教师引导学生分析问题，让学生应用已有的知识来自主寻求答案或分析问题。

2)案例式教学。主讲教师就某一知识点进行讲解，然后通过具体的案例来加深学生的理解与印象。如，在讲开环控制和闭环控制时，首先讲解它们二者的区别、优缺点等;然后以“单交叉口交通流的控制”为案例进行教学，当开环控制时，控制信号的绿灯时间预先设定好，按照一定的周期和配时方案进行控制;当闭环控制时，引入反馈，通过埋在地下的感应线圈测量车流量，使控制信号的绿灯时间按照车流量进行配置。这样通过案例就可以使学生容易理解开环控制和闭环控制的区别，以及二者的优缺点：闭环控制效果好，但需要传感器，成本增加。

3)讨论式教学。主讲教师将就某一问题或知识点，让学生进行讨论。教师对那些积极发言的学生要及时鼓励，要给那些不善表达或性格内向的学生发言的机会，促进学生动脑思考。在讲授新的内容时，主讲教师和学生讨论新知识点与前面学过的内容有什么样的联系与区别，这样一方面加深旧知识点的理解，另一方面会对新知识点有一点初步了解。如，讲高阶系统分析时，和学生一起讨论二阶、一阶系统的分析，使学生能够加深印象，做到温故而知新。

4)对比式教学。在讲解根轨迹分析时，与时域分析法进行对比;讲稳定性分析时，将劳斯判据和奈奎斯特判据对比;讲频率特性时，将极坐标图和对数坐标图进行对比。这样通过对比教学，找出它们之间的共性和个性，联系与区别。

4教学方式的有机结合

将先进的教学辅助设备、现代信息技术等应用于教学，改变了黑板板书单一的教学方式，使课堂教学图文并茂、声像具现，生动活泼，增加了信息量，提高了课堂教学效率。

1)传统教学方式和多媒体教学方式相结合。多媒体教学是课堂传统教学的有效辅助手段，主讲教师充分发挥多媒体在动画、语音、图形、图像等方面的特色，调动学生学习的积极性、主动性，为课堂教学提供了活力，提高课堂效率。主讲教师根据课程内容发挥多媒体教和传统教学各自的优点，达到互补。如，将交叉口的信号控制以多媒体的形式展现给学生(如图2)，车流的运动，信号灯色的动态变化使学生耳目一新;而理论推导和过程依靠传统的教学模式，以板书的形式展现给学生，便于学生理解与掌握。

2)传统教学方式和MATLAB相结。MATLAB 提供了功能强大的工具，具有先进的视觉化功能，是一种完善的科学计算语言。笔者编写了相关教材——《MATLAB语言与控制系统仿真》，充分发挥MATLAB在自动控制原理教学中的应用，达到了满意的教学效果。如讲稳态误差时，对于0型系统和Ⅰ型系统跟踪阶跃信号，用MATLAB来进行辅助讲解，画出系统结构图(图3)，并运行分析其结果(图4)。

借助于MATLAB的输出显示就可以直观看出，0型系统有差跟踪阶跃信号，Ⅰ型系统无差跟踪阶跃信号，这样就给学生留下了直观印象，便于理解与掌握。

3)传统教学与网络教学相结合。网络教学是课堂教学的延伸。通过网络教学，学生可以加深对课堂教学内容的理解，扩大知识面，并提高自己动手动脑，分析问题、解决问题的能力。充分发挥网络资源的优势，在增加知识面、提高效率、因材施教等方面对课堂教学起很好的补充作用，有利于充分发挥学生的主观能动性。

5结束语

本文结合北京工业大学《自动控制原理》课程的建设，阐述了在自动控制原理教学中的一些实践和体会，期望与各位同行交流探讨以便进一步改进和完善。总之，《自动控制原理》是一门理论性强、应用性强的课程。教师只有在教学过程中不断学习教育理论、积极研究和探索教学方法、采用多种教学方式和手段，不断提高自身素质才能提高教学质量。

参考文献

1唐超颖,姜斌.“自动控制原理”课程的探究性教学实践[J].电气电子教学学报,2007,29(6):91-93.

2赵晓华,孙亮,乔俊飞,李振龙.高校精品课程建设的探索与实践[J].理工高教研究,2007,26(5):91-93.

3吴晓蓓.“自动控制原理”课程讲授的几个要点[J].中国大学教学,2005,(9):28-30.

作者：李振龙　乔俊飞　孙　亮　于建均　杨金福　陈梅莲