试议教学法及时教学法在现约论述中教学研究

论文导读：
摘要：深入分析了现代控制理论的教学现状和存在的问题，将及时教学法引入到课堂教学中，着重研究了设置预习问题、调整教学计划、进行课堂教学和加深知识理解的方法和步骤。结果表明，该方法不仅提高了学生的学习兴趣，而且提高了其分析问题、解决问题的能力。
关键词：及时教学法；现代控制理论；教学方式
作者简介：魏龙生（1981-），男，安徽安庆人，中国地质大学（武汉）机械与电子信息学院，讲师；罗大鹏（1978-），男，四川甘孜人，中国地质大学（武汉）机械与电子信息学院，副教授。（湖北 武汉 430074）
基金项目：本文系高校基本科研业务费专项资金项目（项目编号：CUG110818）的研究成果。
1007-0079（2013）32-0120-02
现代控制理论是自动化专业开设的一门专业基础课程，也是自动控制原理的后续课程，还是研究生阶段最优控制理论的基础，其重要性不言而喻。该课程讲述的状态空间法适用于单输入单输出、多输入多输出、时变和时不变系统，具有重要的实际应用价值。然而，该课程包含了大量的数学公式和理论推导，学生学习起来比较困难，容易缺乏学习热情。有的学生把该课程当作一门纯理论课，甚至是一门数学课程来学，从而严重影响了现代控制理论课程的教学。因此，如何唤起学生的学习兴趣，保障课程的教学质量，成了一个重要的研究课题。本文分析了现代控制理论课程的教学现状，研究了及时教学法，对及时教学法在现代控制理论教学中的应用进行了深入探讨。

一、现代控制理论课程教学现状

1.课前缺少预习

课前预习是现代控制理论学习不可缺少的一个重要环节，学生预习质量的高低，直接影响到学习效果的好坏。然而由于这门课内容丰富、概念抽象、理论性强，涉及较多的数学知识、大量的数学公式及理论推理，使学生一定程度上学习了数学定理的推导和证明，忽略了该课程的应用性，对现代控制理论这门课的总体框架缺乏理解。过多的数学内容、较少的实际问题使得这门课程显得过于理论化，学生难以理解大量公式的内涵，学习内容变得枯燥无味，难以产生兴趣，要正确理解课程显得更加困难。再加上现在的大学课程较多，学习时间紧张，导致课前预习的时间很少甚至没有，以至于课堂教学的时候学生根本不知道老师讲的是什么内容。

2.备课缺乏针对性

随着本科教学的不断改革，很多课程教学方案和教学大纲也在不断地变化，导致了每一届学生对前序课程的掌握程度不一，不同的学生对课本内容有着不同的理解，这就需要教师要充分了解和掌握实际情况，因材施教，不断调整和改进教学方法，有针对性地备课。如有些学校减少了自动控制原理的学时，有些学校先序课程里面没有复变函数，甚至有的学校没有开设MATLAB软件仿真课程，直接影响了现代控制理论的教学工作，这就需要教师在备课的时候在相关章节补充相应的知识点，以便达到预想的教学效果。

3.课堂积极性不高

现代控制理论课程概念抽象，理论性很强，课程将具体的问题抽象为现有的数学模型，再根据数学公式的推导去研究实际系统的特性。由于需要运用较难的数学知识，学生在学习过程中常常感到这门课深奥晦涩、难以理解、不易掌握，参与意识较差。一般情况是老师在上面讲解，学生在下面看书，由于内容太多，老师只能不断地讲新课以求涵盖所有涉及的知识点；而学生靠自己的能力很难看懂教材，看书理解的速度往往滞后于教师讲课的速度，以至于学生原有的章节点没有掌握，新的知识又来了，如此恶性循环，直至慢慢地失去了学习的兴趣，自然会影响到课堂的积极性。[3]

4.课后复习较少

本课程所涉及的内容比较广泛，知识点众多，而课程的学时数一般在40个左右。学时数过少，学生同时还要面对多门课程，课后能够利用的时间自然较少，课后复习的时间严重不足。虽然有课后作业，但复习指导书上都有固定的答案，学生缺乏独立思考的精神；而作业大部分是由助教去批改的，任课教师不能真正掌握学生的学习情况，难以及时纠正学生的学习误区，因此课后真正认真复习的学生并不多，一般都是在考前突击复习，这样很难达到良好的教学效果。

二、及时教学法

及时教学（Just-in-Time Teaching）产生于20世纪末的美国，Gregor Novak教授在长期的本科物理教学过程中，为了解决所遇到的各种问题而提出的一种全新的教学方法。及论文导读：
时教学法利用了现代通讯网络在信息传递上的巨大优势，实现教师和学生之间高效实时的交流和沟通，创造了新的开放式教育和自主学习的教学环境，及时教学法最大的优点是具有开放性、共享性、交互性、协作性摘自：毕业论文提纲格式www.7ctime.com
等特点。[4]及时教学法在课堂教学尤其是在理论较强的教学中，效果尤为明显。
及时教学是一种通过“基于网络学习任务”和“以学生的自主性学习为主的课堂教学”之间的互补与互动进行教与学的形式。及时教学法的框架如图1所示。

1.设置预习问题

教师课前让学生阅读教科书的指定章节，并在网页上列出预习问题，这些问题大部分是基本概念和原理；或者是利用已有的知识去解决与课堂教学相关的问题，激励学生学习的积极性并因此形成初步的知识框架；学生完成教师布置的预习题，再将问题的结果反馈给教师。例如在讲李雅普诺夫稳定性理论的时候，让学生回顾经典控制理论稳定性判别方法，描述函数法要求系统的线性部分具有哪些低通滤波特性等。

2.调整教学计划

教师会通过网络随时随地查看学生对预习问题的解答和提问，及时了解学生的自学水平、常见问题以及课程的重难点等情况，适时地修改课堂教学内容，以适应不同学生的教学需求，也便于最有效地利用课内的面对面教学时间。这对老师而言，能够更准确地甄别出学生学习的真正问题及困难，科学、高效地进行课程内容的设计。例如在线性定常系统状态方程的求解这一章，如果通过预习问题得知学生忘记或根本不会拉普拉斯变换，教学计划中要将拉氏变换及反变换的内容重点讲解。

3.进行课堂教学

在课堂教学中，教师针对预习问题在课堂上做简短的评述，对学生提出的各种问题作出详尽的解答，使学生获得有逻辑性的、系统的知识。同时教师要给予学生探索式的学习训练，培养学生发散性和创造性思维的能力，加强学生提出问题、分析问题和解决问题的实际操作能力，并对问题做适当引导，从而为下一章节的课程做铺垫。这种课堂教学对学生而言，课程的进行源自他们的课前预习，提高了他们的参与意识；对教师而言，教学内容是围绕预习题进行展开的，保证了知识的连贯性和教学的有效性。如在状态转移矩阵的计算这一节课中，课本上介绍了根据定义直接计算法和变换系统矩阵为对角线矩阵法，课堂结束时让学生思考两种方法的局限性，进而引出传递函数与传递函数阵的介绍。

4.加深知识理解

为了加深知识的理解，在课堂教学的基础上，教师在网页上发布一些综合难题，这个阶段的学习要求是希望学生就课堂内容做出简洁的知识框架，梳理出知识点的前后关系，解答难题时经常需要挑战普遍的误解。这种题目能给学生留下深刻的印象，这种印象能够激励学生做更多的知识探索，体现了一种以人为本的教育思想。因而，加深知识理解是比完成预习问题更高层次的探究学习阶段。教师在充分掌握前面学习情况的基础上，重新拟定预习题目发布到网页上，如此完成各个课题的学习。例如在讲完最小时间控制问题后，可以提出以下综合题目：为什么要求此系统可控；系统正常指什么；如何判断；正常系统与可控系统的关系；SI系统的正常性与可控性的关系。

三、及时教学法的应用实例

本节以最优控制中的变分法[5]为例讲解及时教学法的应用，课前教师将预习问题发源于：论文格式模板下载www.7ctime.com
布到网页上，要求学生在上课前指定的时间内将预习问题答案以邮件的形式发给任课教师；根据学生的反馈信息，及时调整教学计划，将常见的误区加到授课计划中；在课堂教学中梳理总体的知识结构，讲解重难点；课后复习中布置难题模块。具体的过程如表1所示。

四、总结与展望

课程结束后，笔者对全班学生做了一次调查，绝大部分学生表示与其他课程相比，及时教学法不仅提高了他们的学习兴趣，而且提高了其分析问题、解决问题的能力。当然，本教学法还存在着不足之处：及时教学法加大了教师的工作量，需要在课前准备预习问题，实时地论文导读：
调整教学计划；并且学生的问题过于分散，增加了解决问题的难度。笔者计划在以后的教学中，将全班同学适当分组，每组讨论相对集中的问题，在课堂实践中不断探索，改进新的教学方法。
参考文献：
王斌，李斌.“现代控制理论”教学改革与实践[J].中国电力教育，2013，（10）：61-62.
程启明，薛阳，贾再一，等.“现代控制理论”课程教学改革的思考与探索[J].中国电力教育，2013，（10）：59-64.
[3]王卫红，袁少强，吴云洁，等.现代控制理论研究型自主性综合实验教学方法[J].实验室研究与探索，2006，25（6）：673-674，683.
[4]刘粤湘，夏玉秀，杨德凤.及时教学法：一种现代教学方式及高校教学改革示范[J].中国地质教育，2006，（3）：109-112.
[5]胡寿松.自动控制原理[M].第五版.北京：科学出版社，2008.