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摘 要 ：针对“最优控制理论”课程的特点及传统考核模式中存在的问题,提出并实践了一种多元化复合式公开考核模式,该模式通过在教学过程中全程实施多种能力的考核与训练,促进研究生学员在掌握最优控制基本理论的同时,拓展对于最优控制理论掌握的深度和广度,提高专业英语读写和论文撰写能力,全面提升综合科研能力和水平.
关 键 词 ：最优控制；考核模式；改革实践
作者简介：周鑫（1979-）,男,湖南益阳人,第兵工程大学控制工程系,讲师；张国良（1971-）,男,四川玉堂人,第兵工程大学控制工程系,教授.（陕西 西安 710025）
基金项目：本文系第兵工程大学“最优控制理论”课程建设的研究成果.
中图分类号：G642.0文献标识码：A文章编号：1007-0079（2012）34-0091-02
一、课程简介
“最优控制理论”是第兵工程大学控制专业硕士研究生的一门重要的理论课程.该课程通过对变分法、连续系统和离散系统最优控制、线性连续系统的二次型调节器、最大值原理、动态规划等方面的分析和实验,使学员掌握最优控制理论中的常用理论和方法,为后续开展科研工作奠定基础.总体来说,“最优控制理论”课程是一门理论体系较为庞杂的课程,同时也是一门工程应用背景十分复杂、实践性很强的课程.
二、传统考核模式存在的问题
1.考核方式单一
“最优控制理论”课程传统的考核方式主要包括课中撰写研究论文与课终闭卷考试两种形式.撰写研究论文的考核效果比较片面,有的学员仅仅是为了完成作业而撰写论文,撰写的论文质量不高,使得考核流于形式.闭卷考试主要考核研究生学员对于最优控制专业基础理论和知识的掌握情况,由于考试时间短、考试题量小、考试次数往往只有一次,不能充分反映学员对基本理论的掌握深度和广度,也无法考核学员在课程学习过程中形成的综合能力和创新能力.
2.考核内容陈旧
在课程考核的内容方面,虽然“最优控制理论”课程的课终考试采用试卷库出题,但由于试卷库建立较早,且试卷数量偏少,因此出现重复试卷的概率较高.此外,随着课程教学内容的不断更新,考核内容陈旧的现象变得更为严重.
3.成绩评定不公开
课程最终的考核成绩根据上述两种考核方式的结果加权计算得出,学员对成绩评估过程基本不参与、不知情,成绩评估过程没有做到公开化和透明化.学员仅能通过最终的分数评判自己对于最优控制理论学习的粗略效果,无法全面了解对于各部分教学内容的掌握情况,也就难以有针对性的查漏补缺,夯实理论基础.
三、考核模式改革的思路与实践
课程考核作为检查学员学习效果、检验教学质量的重要手段,对于促进学员掌握课程相关知识有着重要的作用.但是传统的考核模式考核方式单一、考核内容陈旧、成绩评定不公开,已经不适应素质教育、能力教育的需要.
“最优控制理论”课程考核的目的不仅仅是检验学员对于最优控制基本理论的学习效果,更重要的是对学员综合素质和能力的提升起到了导向作用.通过“最优控制理论”课程的学习以及考核的锻炼,应当使研究生学员具备应用最优控制理论解决实际问题的能力.为了培养和提高这种能力,应该对“最优控制理论”课程的考核模式进行改革,采用多元化复合公开式考核模式,并贯穿到整个课程的教学过程中.
1.多元化考核模式
为了突出课程的工程实践背景,加强学员实践能力的培养,提高学员的创新能力,对传统的单一考核模式进行改革,由“研究论文+课终考试”的考核形式改为“课堂表现+实践能力+研究论文+课终考试”的形式.其中,课堂表现主要包含对于课堂学习态度、回答问题、作业等情况的考核,占总成绩的10%；实践能力考核主要采用复合考核模式,占总成绩的30%；研究论文考核也采用复合考核模式,占总成绩的20%；课终考试在课程结课前进行,采用综合考核模式,占总成绩的40%.在新的考核方式中,为了引导学员培养和提高工程实践能力与创新能力,采用实践能力和研究论文两种方式进行考核,二者占总成绩的50%,同时在课终考试中也要注重对学员综合能力的考察.
2.复合式考核模式
在实践能力考核环节,主要考核学员对于最优控制理论掌握的深入程度和全面程度,即将最优控制理论应用于工程实际的能力和对最优控制理论体系的全面把握与应用能力.
首先,对理论掌握深入程度方面进行考核.在课程教学过程中,要求硕士生学员以所在课题组的最新研究内容作为背景,将最优控制理论方法与其熟悉的工程背景有机结合,参与完成工程实践.比如,以最优控制理论中的常用算法如动态规划算法等的仿真程序编写为考核要求,要求学员结合所在导师课题组的研究课题,运用指定的几种编程环境,如MATLAB、Visual C ++或者Delphi,独立完成动态规划、Bang-Bang控制等某一种算法仿真程序的编写.考核时,要求学员在课堂上对所编写的程序进行完整地讲解与演示.此考核过程能使学员加深对最优控制理论与实践结合过程的认识,并具备一定的科学计算及编程能力.
其次,对理论掌握全面程度方面进行考核.要求硕士生学员以最优控制理论的基本内容为指导,有针对性地对典型工程案例开展研究,考核学员对最优控制理论体系的全面把握与应用能力.在课程教学过程中,要求学员以1～2人为一组,从“最优控制”典型工程案例库中任选一个项目,完成系统建模、模型简化、最优控制方案实现等控制问题全过程的求解与实现.考核中,要求学员针对自己完成的工程,深入具体地描述其解决问题的思路、方法、过程与结果,并进行必要的演示.此考核过程有助于培养学员的科研实践能力及创新能力,进一步加强学员应用理论方法发现问题、分析问题、解决问题的能力.
另外,对专业英语与论文撰写能力方面进行考核.以经典论文学习或论文撰写为考核要求,在课程教学过程中,要求学员对最优控制理论体系的经典文献和最新进展文献进行精读,分析论文作者提出问题、解决问题、描述问题的思路,并从最优控制理论经典文献库中任选两篇英语文献完成翻译或独立撰写一篇综述性学术论文,以此考核学员对本课程中相关的创新思维与创新能力的训练程度.此考核过程有助于培养学员的创新思维与创新能力,有利于提高学员解决问题的能力及对思路进行描述的能力.
3.公开式考核模式
在多元化复合式考核模式的实施过程中,采用公开式考核模式.以公开阐述学术研究工作为考核要求,在课程考核时,要求研究生学员对自己完成的控制算法仿真程序、典型工程案例和学术论文在课堂上进行公开展示、演示与汇报,并接受其他学员和教员的评判与质疑.在公开式考核过程中,每位学员都要为其他学员评分,学员的评分与教师的评分经加权计算后形成实践能力和研究论文两个考核项目的考核成绩,其中,学员的评分占总成绩的50%,教师的评分占总成绩的50%.此考核过程有助于引导并锻炼研究生学员科研工作的沟通协作能力与语言展示能力.
四、结语
与以往的考核方式相比,多元化复合公开式考核模式对学员的最优控制理论学习效果考核更为全面,使学员对最优控制理论的理解与掌握更为深入,能够增强学员将最优控制理论应用于工程实践的能力.
近几年来,多元化复合公开式考核模式在“最优控制理论”课程教学过程中得到了广泛应用并受到了硕士研究生学员的普遍欢迎.大部分学员在学习理论知识的过程中,迅速掌握了科学研究中需要用到的科学计算与编程工具,熟悉了各自研究领域的发展历史和最新研究现状,较早确定了自己的研究方向或课题,另外还提高了沟通协作能力与语言展示能力.不少学员在理论课程学习过程中,撰写了高质量的学术论文,参加了国际和国内学术会议交流,进一步锻炼和提高了各方面的能力.
多元化复合公开式考核模式通过采用多种考核方式,全程监督与促进硕士生学员理论课程的学习、掌握与深化,提高了其掌握、利用相关理论解决实际问题能力,具有一定的普适性.复合公开式考核模式在“最优控制理论”课程教学过程中的探索与实践具有良好的示范意义,完全可以推广到其他工学硕士研究生理论课程的教学中去.