改革视点

　　【编者按】“课堂是教育的主战场。课堂一端连接学生，一端连接着民族的未来。教育改革只有进入到课堂的层面，才真正进入了深水区。课堂不变，教育就不变；教育不变，学生就不变。课堂是教育发展的核心地带。”近年来，学校坚持立德树人，持续深入推进新工科教育改革，锐意改革教学模式、考核方式和培养模式，建设高水平挑战性研究型教学体系和高水平新工科教育体系；掀起“课堂革命”，不断打造“金课”、淘汰“水课”，涌现出一批先进人物和典型案例。新闻中心开设“新工科教改”栏目，将陆续报道分享他们的好做法、好经验。本期介绍自动化工程学院高级工程师张治国在《过程控制系统》课程的探索和实践，以飨读者。

学生记者团王旭（右）采访张治国老师（左）

　　“大学四年学的东西没什么用！”这句出自大四毕业生之口的慨叹，是自动化工程学院高级工程师张治国从教十年来一直用以检视自己教学效果的“警世恒言”。从2009年开设《过程控制系统》课程至今，他一直在思考：“为什么即将毕业的学生会有这样的感想？是知识体系本身与实际脱节，还是学生没有勤奋学习，抑或是我们的教学存在问题？”

　　在不断实践和摸索中，他得出了自己的答案：不是知识没有用，也不是学生不努力，而是因为我们没有帮助学生把所学的知识点衔接起来、融汇贯通。“如果学生没有形成知识的有机整体，就制约了他们对知识的具体应用，也就使他们产生了‘知识没有用’的感觉。”他说，这恰恰是老师在课堂教学中最应该做的事情。

教学难点：“有机融合才能灵活应用”

　　《过程控制系统》是自动化工程学院的重要专业课，它介于基础理论和实际应用之间，在课程体系中是重要的衔接部分。这门课程一般在大三开设，一方面需要学生能把大一、大二所学的电路分析、高等数学甚至包括大学物理等方面的知识综合应用，另一方面需要把以前所学的“自控原理”和实际的工业实践过程紧密结合起来。

　　“这门课非常重要！”张治国说，自动化工程主要分三个研究方向：第一是导航制导，第二是过程控制，第三是强电控制。《自动控制系统》课程是过程控制领域的核心课，其知识体系可以在整个工业体系中广泛应用。他认为，当前“中国制造”正处在从大变强的关键历史时期，学好用好《过程控制系统》大有可为。

　　然而，他发现，要学好用好这们课程并非易事。在和学生交流谈心的过程中，他曾听到即将毕业的大四学生感叹“大学四年学的东西没什么用！”这句话激发了他对教育教学的深入思考。他说：“大学里的知识非常重要，它比高中学的东西还要更加贴近实践、贴近工业，但是，这么有用而且有大用的课程，为什么让学生觉得没有用？”

　　他研究发现，之所以这样，主要是因为学生没有能力把知识“孤岛”连接起来形成有机整体。实际上，学生所学的课程很多，而且每一门课程都相当于一个知识“宝库”。问题在于，这些课程对于学生来说是孤立的，而实际应用要求的知识是综合的，这就导致了学生很难把孤立的知识应用到综合的、复杂的实践中去。

　　长此以往，“不会用”的问题就转化为“不能用”的错觉，进而让学生产生“知识无用”的认识误区。但从本质上来说，“知识无用”的症结就在于，老师没能启发和帮助学生完全掌握所学知识的精髓。他说，“大学的课程比高中多得多，加上我们留给学生的学习和理解时间少，最后的结果就是学而不懂、会而无用。”

科教融合：结合工业实例讲解基础理论

　　正所谓“感觉到了的东西，我们不能立刻理解它；只有理解了的东西，才能更深刻地感觉它。”张治国强调，要教好和学好这门课，理论与实验都很重要。如果蒙头做实验，就很难理解背后的科学道理；而如果只是坐而论道，也就很难把科学道理理解得透彻深刻。

　　为了弥补教材中缺少实例的不足，张治国常常会结合自己的科研经历和心得，为学生讲解自己以前在解决工程实践问题时经历的真实故事。“我很乐意把自己的科研工作分享给同学们，帮助他们感受和理解这门课的重要价值和深刻含义，通过理论和实践的有机结合和相互印证，可以让学生走得更好、更快。”

　　“10年前上这个课，我曾面临的主要困惑是，怎么样找到一个切入点，深入浅出地把复杂的理论讲给学生听！”以PID（即比例、积分、微分控制）理论为例，他说，当今的闭环自动控制技术都是基于反馈的概念以减少不确定性。在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律就是比例、积分、微分控制，简称“PID控制”，又称“PID调节”。

　　虽然人工智能和模糊人工智能神经网络等新技术在过程控制方面具有很大的潜力，但是，PID依然扮演着最主要的角色，因为我们从理论上已经证明了这种理论对于大多数工业实践系统可以实行最优控制。

　　为了进一步讲清楚这个知识点，他结合科研感悟，以印花机印花的过程为例，分析印花机为什么在启动和关闭的过程中最难控制以及如何控制。他说：“印花机启动的时候，滚轮逐渐加速，越来越快；关闭的时候，滚轮逐渐减速，直到停止。这两个过程中，都是不适合印花生产的，然而，通过理论计算，我们可以避免由此给工厂造成的油料和布品等损失。”

　　这样一讲，学生不仅能够一改对PID理论的轻视态度，而且能够直观地了解这种理论在工业中的应用，尤其感到神奇的是，理论计算竟然可以实现在滚轮逐渐加速或逐渐减速的过程中，都能够生产出高品质的印花布品。除了印花，硅酸盐、水泥、玻璃等的生产，一个个生动形象的例子，都让学生“看”到了理论的大用和魅力。

　　自动化学院2016级廖雪莹同学说：“张老师讲课不仅仅讲大纲要求的东西，还会讲他认为我们应该学习的东西。他还经常结合自己的科研案例讲解理论知识，让我们大开眼界。大家都觉得，这些理论不仅有用，而且有点神奇！”

注意留白：鼓励学生主动学习开放探索

　　在张治国的课堂上，他非常鼓励学生提出自己的观点。他认为，与高中的课程不同，大学课程的知识体系是开放的，因此必须要有开放性的思维。高中的知识体系基本上在300多年前已经提出和基本完善了，而大学期间的课程或理论起步很晚、很新，甚至还在快速发展，而且，与其相关的工业实践难题有的至今都没有解决，根本没有现成的答案。

　　“我的做法就是鼓励学生思考这些没有现成答案的问题，启发学生自己去探索，把理论和实践相结合进行研究。”据介绍，学生除了上课要认真听讲外，还要经常提出自己的想法。张治国给学生布置一些题目，让他们去查资料，上课时分享观点，师生一起逐项讨论。

　　张治国不会把课堂安排得满满的，而是注意留白，给学生留下思考的自由空间。他指出，中国的科技和产业已经走过了“追赶”阶段，正在从“并跑”向“领跑”转变。在这个伟大的历史进程中，电子科技大学的教育目标，是为国家创新驱动战略服务，培养能够引领未来发展的精英人才。因此，我们必须摒弃“填鸭式”教育，代之以创新型教育。

　　他鼓励同学们，创新驱动的使命，光荣地落到了风华正茂的成电学子肩上了。回顾世界科技发展史，大多数改变历史的数学定理、物理定理，甚至计算机的发明创造，都是由二三十岁的年轻人提出或创造的。“同学们，你们正处在这样的黄金年龄阶段。你们站在巨人的肩膀上，一定会创造出更加辉煌的成就。”

　　由于课程采用小班教学，因此，课堂讨论能够比较充分地开展起来。自动化学院2016级崔博同学表示：“我们每节课都会根据章节的内容进行提前预习，然后分组合作制作PPT，和大家分享自己的看法。张老师会对我们观点中不完整的地方进行补充和指导。这种启发式教学让我更深地理解了这门课的内涵。”

考核革新：“开放性的教学必须有开放性的评价！”

　　没有现成答案的教学，到底如何考核呢？在某种意义上说，这是与教学内容改革和教学方式改革同等重要的问题。张治国认为，开放性的教学，必须有相应的开放性考核体系。否则，传统的考核体系会让开放性的教学效果大打折扣。他坚决反对考核方式的整齐划一，提倡考核方式的个性化和多样化。他的理由是：

　　大而言之，学校与学校之间的情况不同。同样是上《过程控制系统》课程，电子科技大学与电子工业紧密结合，而西南交通大学与交通系统紧密相关。因此，两所学校就不能像高考那样实行相同的评价标准，不能给《过程控制系统》课程出一张“全国卷”。

　　小而言之，不同的老师有不同的科研背景，以及不同的内容侧重和不同的教学方法。因此，即便是同一个学院的老师，在同一个课程大纲范围内讲授《过程控制系统》，课堂情况也会迥然不同。即便是讲授同一个知识点或研究同一个科学命题、工业问题，老师们也是“仁者见仁，智者见智”。因此，不同老师讲授的同一门课程，就无法用同一张试卷来作为评价的标准。

　　张治国指出，考试有它的好处，那就是督促学生掌握基础知识。但是，大学的内容是开放性的，并不是基础知识，它的很多命题都是悬而未决的，没有答案的。因此，考评体系有必要进一步扩大老师的主体作用，为每一个老师赋予更多的“自由裁量权”。

　　他说，十余年来，自己有幸在成电遇到了许多优秀的学子，他们确实很有想法、很有创见，对一些问题提出过深入的思考，这样优秀的学生理应获得相应的成绩；同样，十余年来，自己也目睹了学生在课业面前“压力山大”、疲于奔命，机械性地练习对知识掌握的成熟度，并因此思考“创新能够练出来吗？”

　　“创新是需要有时间去思考的，思考多了，才会形成和别人不同的想法和观点，这才是创新的源头。”他说，“课后有一定的习题量以及保留一定形式的考试都是必要的，但不能太多，一定要把思考的时间留给学生，不然，四年之后他们还会感叹‘大学四年学的东西没什么用’！”

　　张治国强调说：“普通的大学或许可以按照高中的模式来考试，但是，电子科大作为一所研究型的‘双一流’大学，是万万不能的！”