教材内容的体系结构是课程的根本。目前，国内关于可靠性理论方面的教材内容主要集中于航空、航天和武器系统等方面，专门针对铁路系统的论着和研究报道相对较少，而针对铁路信号控制领域的可靠性理论方面的教材几乎没有。这就使得目前本专业“可靠性理论”
课程的内容缺乏专业针对性，这不利于本课程培养目标的实现。因此，在进行广泛的分析、调研的基础上，通过与自身所做的科研工作相结合，补充了大量可靠性理论在铁路现场实际应用的例子，例如，主体化机车信号系统的可靠性设计和故障树分析及铁路机车车辆的危害性分析等内容，使学生对本专业有了更进一步的了解，提高了学生学习本课程的积极性，并真正建立起适合于铁路信号控制领域的“可靠性理论”课程内容体系，将可靠性基本理论知识与铁路信号控制领域的可靠性与安全性要求相结合，有目的地着重突出了如“故障－安全”和铁路信号安全评估等铁路信号控制领域所特有的可靠性概念与技术应用。同时，时刻关注可靠性理论和铁路信号控制技术的快速发展，对教学内容不断进行弃旧更新，始终保持其内容的先进性。
（二）以问题引领教学内容并改进考核方式，充分调动学生的学习热情，提高学生的研究能力
研究性教学的一项重要任务就是教给学生发现问题的方法、培养学生提出问题的能力。
在“可靠性理论”课程的研究性教学实践中，逐步体会到要以“问题”为中心，通过精心设置教学情境来培养学生的“问题意识”，让学生自己主动提出问题和分析问题，而不是把“问题”强加给学生，只有这样才能真正促进学生“问题意识”的发展和创新思维的提高。
例如，在教学中引导学生分析各种可靠性方法的优劣：“教材中所述方法有何适用条件的限制？”“是否有限制条件更少的通用方法？”“教材中所述方法是否过于繁杂？”“是否有更为简单高效的快速算法？”等类似问题，以提高学生发现问题的能力。
再比如，在讲授“复杂系统可靠度计算方法”时，原有的教材对于最小路集法，只注重强调了对于一个复杂系统在获得了系统最小路集后如何进行可靠度计算，而忽视了对于复杂系统最小路集的求解方法。针对这一问题，采用“抛砖引玉”的方式，精心设计教学情境：首先，作为“抛砖”环节，在课堂上讲解了一种最小路集的基本求法，即联络矩阵法，这种方法描述起来比较晦涩难懂，计算起来也比较复杂，学生普遍反映难以理解。紧接着，作为“引玉”环节，趁机引导学生：“有没有既好理解又便于计算的算法呢？”让学生在课下自己去寻找答案，再以“小论文”的形式对所找到的方法进行分析说明，并与原有的联络矩阵法进行比较。最后，再根据学生提交的“小论文”情况，对所找到的分析方法进行课堂讨论和讲评。从实际情况来看，学生在教师的引导下都能自觉地去发现问题、查找解决方法并对所找到的方法与原方法进行对比分析，充分调动了学生的学习热情，提高了学生的研究能力，达到了预期的教学效果。
与此同时，还有意识地改进课程考核方式，增加研究性课堂作业所占分数的比重，由过去的10%提高到现在的30%，这也进一步调动了学生的研究热情。
（三）充分利用多媒体教学手段，结合铁路现场的真实案例，采用论坛讨论与课堂讨论相结合的互动形式，着重培养学生研究解决实际问题的能力在“可靠性理论”课程的研究性教学实践中，一方面与学校信息中心合作，建立“可靠性理论”课程的网络化学习平台；另一方面注重强化多媒体教学手段，采用文字、图像和视频等多种技术手段，使教案有启发、有悬念、有表现、有思考，彻底改变了“通篇文字”的板书式电子教案形式。
同时，注重可靠性理论与铁路现场的实际运用相结合，例如，在讲授“故障树定性分析方法”时，就精心设计了如下教学环节， 以培养学生研究解决实际问题的能力。
图首先，利用一节课的时间讲授故障树分析的目的、意义、作用及其理论方法。
然后，再利用大约一节课的时间，给学生播放一段关于德国城际高速铁路的一起典型事故的录像资料。
接下来，让学生在课下针对录像资料的内容，找出事故原因，建立基于此事故的故障树并进行必要的分析，再将分析结果以书面报告的方式，提交到本课程的网络平台。同时，对于在此分析过程中遇到的问题，学生可直接通过本课程网络平台的课程论坛及时进行交流和讨论。
然后，再利用一节课的时间，根据学生所提交报告中存在的一些典型问题，组织学生进行讨论，进一步加深学生对故障树分析的理解，提高学生分析和解决实际问题的能力。
最后，学生们根据课堂讨论结果，再对分析报告进行修改并最终完成分析报告。
从以上整个学习过程来看，这种具有反馈形式的研究性教学模式将课堂讲授内容和铁路相关技术录像相结合，利用录像资料直观、生动的特点，使学生将在课堂上学到的理论知识与现实生活的实际应用情况进行相互印证，与传统的传授式教学模式相比，增加了学生主动分析环节和论坛讨论与课堂讨论环节，不但拓宽了学生视野，而且调动了学生的学习积极性。
（四）针对铁路信号控制领域的可靠性要求，采用学生搜集整理资料与教师进行专题讲座相结合的方式，进一步突出课程特色，扩展学生研究视野
在“可靠性理论”课程的教学过程中，针对铁路信号控制领域的可靠性要求，尝试利用互联网进一步拓宽学生的知识面。通过让学生自己到网上检索关于铁路可靠性方面高质量的英文论文（主要是被SCI、EI、IEEE 和ISTP 等系统检索的论文）并将其翻译成中文，对于在翻译过程中遇到的问题，如铁路控制方面和可靠性方面的专业词汇理解问题等，可通过课程论坛或发邮件等方式，及时与教师进行沟通和讨论，教师再根据学生所搜集的资料和所提出的问题进行分析整理，并针对学生普遍感兴趣的话题开设专题讲座。这种做法对学生能力的培养是多方面的：首先，让学生了解和掌握了高水平论文的检索体系及其检索方法；其次，提高了学生的专业外语翻译水平；再次，引导学生了解了铁路方面可靠性工作的前沿发展趋势；最后，可以为后续的铁路信号各门专业课的教学起到良好的铺垫作用。
三、“可靠性理论”课程研究性教学实践的初步效果
通过两年来的“可靠性理论”课程的教学实践，在教材内容体系、教学手段与考核形式等方面进行了研究性教学的探索与实践，并取得了一定的效果，获得了学生的肯定。通过对本学期部分听课学生进行的抽样问卷调查，如图3所示，课程总人数100人，抽样调查人数80人，调查结果显示，绝大部分学生认为在“可靠性理论”课程中所开展的研究性教学环节对于课程的学习起到了显着的促进作用。
综上所述，为适应新形势下铁路发展的需要，满足专业建设的要求，对“可靠性理论”课程进行研究性教学改革是十分必要的。事实证明，对教材内容体系、教学方式与考核形式等方面所进行的研究性教学研究与实践取得了较好的教学效果，为铁路信号控制领域相关专业的本科教学模式提供了有益的探索。
参考文献
［1］汪雪琴，赵子江，孟文庆.研究型大学本科课程教学模式的探索与实践［J］．中国大学教学，2007，12.
［2］范钦珊，陈建平，蔡新，等.结合内容与体系改革推进课程的研究型教学［J］．中国高等教育，2006，21.
［3］行龙.引入研究型教学理念着力提高教学质量［J］．中国大学教学，2007，10.
教学与科研相结合 注重学生能力培养 探索研究性教学新路 “自动控制原理”课程的研究性教学探索
董海荣，刘 峰，尹逊和
（北京交通大学电子信息工程学院先进控制技术研究所，100044）
摘要：“自动控制原理”是自动化专业的基础课程。为适应新形势下“自动控制理论”课程的教学和自动化学科的重点建设，本文在总结本科课程教学经验并借鉴兄弟院校的教学成果的基础上，对“自动控制原理”课程进行了研究性教学的探索和创新。
关键词：自动控制原理 研究性教学 创新性人才
建设高等教育强国对新时期我国高等教育的发展提出了新的奋斗目标，对本科人才培养提出了新的更高的要求。我校作为第一批进入211工程建设的重点大学，正在向“国内一流、国际知名”的研究型大学迈进。
“自动控制原理”是自动化专业及相关的电类专业的主干技术基础课程，其理论性、实践性和综合性都很强，涉及多学科的交叉。在整个大学本科课程的学习过程中，“自动控制原理”起着“承上启下，承前启后，继往开来”的作用，一方面把前面所学的数学和物理等课程及电类专业的三电（电路、电子技术和电机）课程很好地结合起来；另一方面通过该课程的学习，使学生对控制系统的组成、分析、设计、综合等各个环节及系统概念有全面的了解，为进一步学习控制类课程（如现代控制理论、计算机控制技术、电力拖动等）和自动化专业奠定了良好的基础。本课程还是自动化专业研究生入学考试的必考课程之一，是通向自动控制这一高科技殿堂的一个台阶。
“自动控制原理”是具有一般方法论特点的技术基础课，涉及的范围非常广泛，尤其是经典控制理论部分，以负反馈为主要内容，以“利用误差消除误差”为核心思想，从定性的物理系统通过数学模型的建立转化为定量的数学分析，体现了信息流通、系统论、控制思想的一套方法论，这种思想对任何专业的学生学习该课程都是十分有用的，而且这些特点是其他课程所不具备的。因此，自动控制理论已成为从事自动化工作的广大工程技术人员的不可缺少的重要理论基础之一。
本课程组教师经常研讨、交流教学问题，努力把握本门课程的基本理论、基本方法和知识要点，应用教学反馈控制思想改进教学方法，积极探讨改进教学的各种因素，包括采用国内外优秀教材，运用现代化教学手段，在课堂教学中引入MATLAB 的教学，采用课堂讨论等多种形式的授课方式，实施启发式、讨论式、研究式的教学方法等。结合我校自动化专业是研究型大学和铁路特色专业的特点，教师在课程讲授过程中特别注意创新意识和创新能力的培养，积累了丰富的教学经验和宝贵的教研心得。
一、理论联系实际，提高课堂教学效率
随着专业口径的不断加宽，“自动控制原理”内容多、学时少的矛盾越来越突出。根据各专业的实际需要，精选教学大纲中的重点内容，重点讲授基本概念、基本原理和基本方法，并讲深讲透。对与先修课程相同的内容，在课堂上不同之处进行讲授，略去重复内容。
在开课过程中注意总结、归纳学生存在的问题和反馈意见，对教材中还存在的不足之处进行了修改，对教学内容进行了相应的调整。
1.增加对离散系统和非线性系统理论的讲授
以往本课程的知识结构以线性连续系统的分析与设计为主，为适应现代技术发展的需要，使学生的理论水平与工程实际经验得到提高，使学生的综合素质得到锻炼，针对新理论、新观点增加了对线性离散系统的分析与设计的讲授，并适量介绍了非线性系统理论。
2.增加对开环控制系统的分析与设计的讲授
开环控制方式是基本的控制方式之一，以往对其只是简单讲一下，而把重点放在闭环控制系统的分析和设计上。随着电子技术的发展，器件的集成化程度已经很高，其精度好、功能强大，采用开环控制可以实现许多复杂的精确控制。开环系统的稳定性较闭环系统好解决，且结构比较简单，适当增加对开环控制系统的分析与设计的讲授也是十分必要的。在实际的工程控制系统中，常常采用开环与闭环相结合的控制方式，如大误差时采用开环控制，小误差时采用反馈闭环控制。复合控制是两种控制方式同时并存的控制系统。
3.加强建模部分的讲授
控制系统数学模型的建立是对控制系统从定性分析上升到定量分析的关键，是一座重要的“桥”，对系统性能分析的准确性与得到的系统的数学模型有很大的关系。因此，建模是十分重要的。在现有内容的基础上进行调整，借鉴国外优秀教材——Richard C.Drof 所着的《现代控制系统》（第8版）中大量实际系统的事例——涉及日常生活、医疗仪器设备、交通、航空航天设备、机器人等，介绍控制原理的应用背景，使学生在学习过程中深入体会理论与实际的结合。本课程基础理论较多，要讲透原理、思想和关系，既不要讲成一门理论课，也不要讲成一门纯工程课。
通过上述内容的安排，实现了理论与实际、课内与课外、传授知识与培养创新思维能力的有机结合。
二、改进教学方法，加强素质教育
在课堂教学中注重教与学的互动，教师少讲精讲，鼓励学生自学。对课程的重点内容进行课堂提问，对带有普遍意义或难点问题事先布置并积极展开课堂讨论。在传统的教学模式的基础上融入现代化的教学手段，制作多媒体教学课件，加上必要的板书，使学生的学习积极性和主动性得到了提高。
