本站原创一课程设计的基本问题
课程设计有两种截然不同的含义：一是指课程论中有关“教材”编制一类的活动；一是指与一门课程紧密相关的后续“实践”活动。从教学论角度来看，课程设计是在教学实践活动当中引入的一种相对独立的特殊环节。其目的原本只有两个：一是巩固学生所学知识，二是培养学生动手能力。这一环节包含的学时可长可短，形式也多种多样。包含的目标不同，发挥的作用也不相同。但是无论何种课程设计，都应包括以下五项基本内涵：一是课程设计的目标，二是课程设计的内容，三是课程设计的方法，四是课程设计的评价，五是课程设计实施的条件。虽然不同的传统课程设计针对上述内涵都有明确的规定，但它们却有一个共同的缺点，那就是它们都不是专门针对素质教育的。这就是传统课程设计所存在的基本问题。因此，如何改革传统的课程设计，使其满足当前精品课程建设的基本要求，以及素质教育的基本要求，并以此来指导具体的课程设计实践，就显得非常必要和很有意义。自动控制原理课程是哈尔滨工业大学控制科学与工程学科的一门学科基础课程，为黑龙江省精品课程。自动控制原理课程设计是其附加的一门重要的实践课程。鉴于有关课程设计改革方面的文献非常少见，所以本文以哈尔滨工业大学自动控制原理课程设计的改革为例，在“做什么”和“如何做”两个方面，谈一谈我们的心得体会，以供大家参考借鉴。
二课程设计的目标
课程设计是为课程目标服务的。有什么样的课程目标，就会有什么样的课程设计。确定课程设计目标的基本原则是继承性。课程设计目标的内涵决定着课程设计其他问题的内涵，是解决课程设计其他问题的主要依据。课程设计目标的继承性表现在大部分情况下它只是课程目标的一个子集，反映着课程目标的一个或若干个方面。在这里，为了更好地理解和把握课程设计目标的内涵，我们给出素质教育理念下课程设计目标的一般性描述：有助于增加科学与人文知识、有助于理解科学与人文思想、有助于掌握科学与人文方法、有助于遵循科学与人文精神，或在以上几个方面有助于形成一种趋于统一的综合品质。这是基于建构主义教育理论给出的一种定义，如果从发展观角度来看，课程设计目标可表述为学生通过课程设计活动在上述几个方面所能获得的有效发展程度。这一课程设计目标在操作上可分解为知识结构、能力结构和素质结构三大模块。对每一模块内容的具体规定性可依据课程性质而有所侧重。例如，我们在自动控制原理课程设计目标中，对这三大模块所做的规定分别是：在知识结构方面我们要求学生在广度和深度上能够进一步扩大和掌握两种知识，一是自动控制原理的课程知识，二是高于课程知识的相关方法论知识，在这一方面，同自动控制原理课程理论教学与实践教学部分一样，我们仍然全面贯彻“授之以鱼”与“授之以渔”统一原则；在能力结构方面我们要求学生在知识运用上能够进一步熟练地使用自动控制的基本原理与相关技术方法来分析与设计控制系统，有意识地将学生能力发展的矛盾运动引向发现问题、提出问题、分析问题和解决问题的能力架构之中，在这一方面，我们仍然全面贯彻理论教学和实践教学中的“理论”与“实际”统一原则，即理论联系实际的原则；在素质结构方面我们要求学生进一步了解和认识二个方面的内容，一是哈尔滨工业大学自动控制原理课程发展史及其在各个不同历史时期的地位与作用，以增强学生的荣誉感和使命感，二是自动控制理论的发展史以及发展历程中各项重大成果的科学价值与人文价值，以及取得这些重大成果的科学方法与人文方法，以激发学生的学习热情和追求科学的伟大精神，在这一方面，我们在全面贯彻“科学精神”与“人文精神”统一原则的同时，还突出强调了历史语境下问题意识与合作意识的重要性。当代科学史表明，缺少这两种意识的人，在科学的道路上无论如何都是走不远的。以上是对课程设计“做什么”的讨论。当课程设计目标确定后，剩下的问题就是“如何做”了。这涉及以下四个方面的内容：课程设计的内容、课程设计的方法、课程设计的评价以及课程设计实施的条件。在“如何做”这一方面，我们也是仍然全面贯彻理论教学和实践教学中所采取的“合目的性”与“合规律性”统一原则，即“合教育的目的性”与“合教育的规律性”统一原则，这种坚持科学理性、自觉遵循客观规律的态度与做法能够为我们带来两个明显的好处：一是可以有效增强素质教育的针对性，二是做好此事的代价最小。
三课程设计的内容
课程设计目标决定课程设计内容。确定课程设计内容的基本原则是一致性。课程设计的内容是课程设计目标的外在体现，由课程特有知识以及课程设计特有知识构成，直接为课程目标提供服务。课程设计内容的一致性有两层含义：一是课程设计内容与课程内容的一致性，两者不能偏离太远；二是课程设计内容与课程设计本身其它内容的一致性。这种内在一致性要求确定课程设计内容时，应以科学的理论为指导。因为面对同一课程设计目标，不同的指导老师，由于其自身教育理论水平以及学科专业水平的不同，确定出来的课程设计内容往往会有很大差别，从而使得课程设计内容在为课程设计目标服务方面，会呈现出很大的不同。课程设计内容的确定是一种集合约束下的内容选择问题，自上而下的约束来自课程设计目标，自下而上的约束来自课程设计方法、课程设计评价以及课程设计实施的条件，它们之间的关系本质上属于网状支持与限定关系，如经简化，可看成是层级支持与限定关系，但无论是哪一种支持与限定关系，都必须是一种内在的逻辑相互证立关系，因此需要统筹安排，尽力将各种相互冲突的不利因素协调处理好。在课程设计内容与课程内容一致性方面，应尽量采用课程内容当中提供的各种知识主线、技术方法主线。例如，我们在自动控制原理课程设计内容中所确定的知识主线、技术方法主线与课程内容所包含的各种主线是完全一样的。首先，从一个待设计的控制系统出发，将其分析与设计问题还原为三大知识主线：稳定性问题、快速性问题和准确性问题，外加三个知识对应关系：系统结构参数与稳定性问题的对应关系、系统结构参数与快速性问题的对应关系、系统结构参数（外加输入）与准确性问题的对应关系。技术方法主线有两个：频率特性法和根轨迹法。通过对这两种技术方法主线的选择与使用来改变上述三个知识对应关系，进而达到对上述三大知识主线问题的解决。最后，通过模拟实现或物理实现上述三个知识对应关系，就可以获得一个理论上或实际上可用的控制系统。但应注意的与课程设计内容有所不同的是，在课程内容中还包含一些为三大知识主线、三个知识对应关系以及技术方法主线服务的知识碎片。这些碎片对厘清上述各种主线，既有积极认识作用又有消极屏蔽作用。当上述主线、关系以及技术方法主线客观地位不可动摇时，对知识碎片的否定则是知识创新可能的切入点。需要指出，上述做法虽然保证了课程设计与课程在内容上的一致性，但是我们在自动控制原理课程设计实践中所使用的题目却全部来自于各级各类实际科研课题，其设计参数与设计要求均有实际应用背景。这些设计参数与设计要求一般要经过适当地简化或有目的的补充，有的甚至还需要进行脱密处理，才能形成最终的可供学生们选择使用的课程设计题目。
四课程设计的方法
课程设计方法有两层含义，一是指教师用于指导学生进行课程设计的方法，二是指学生用于完成课程设计任务所使用的方法。确定课程设计方法的基本原则是可行性。这种可行性表现在理论上是能行的，实践上是能用的。从教学论上来看，指导课程设计的方法有三种可供选择的形态：行为主义、认知主义与建构主义。由于建构主义教育教学理论具有主体性、合作性和情境性等特征，因而更适合作为指导课程设计的首选方法。这种方法可以变教师的主导指导方式为主体指导方式，并以服务者的角色出现在课程设计活动之中。同时，这种方法也可以变学生们的被动设计为主动设计，变主导研究为主体研究、合作研究。主体研究有利于让学生们学会独立思考、独立处理问题，合作研究有利于培养学生们的合作意识。显然，这两种研究方式均有助于学生科学与人文素质的形成。其实，选择建构主义教育教学理论作为首选的指导方法也是做好课程设计在做法上必须要满足合目的性与合规律性统一原则的必然要求。而对于学生用于完成课程设计所使用的方法来说，则涉及到方法论素质教育问题。在这里，学生所使用的方法基本上属于专业方法，处于方法论体系的最低层。到底有没有必要将这些具体的方法提升到更高的哲学方法层次上来进行认识，以便给学生呈现出一幅清晰而完整的方法论图像，并作为长效知识储备在学生的知识体系中，就值得大家研究和讨论。我们的观点是：作为一名有发展潜力的未来科学工作者，其认识不可能永远停留在经验或者事实的层次上，总是要借助哲学方法甚至是哲学的反思、批判与预见功能，使其认识上升到更高的层次上去，以形成更加普遍的认识，只有这样，才有可能形成新的科学概念或体系结构，从而有助于科学的发展。因此，将这种方法论素质教育元素引入课程设计之中显然是非常必要的。我们的具体做法是：将这幅图像在自动控制原理理论教学、实验教学和课程设计这三个环节中重复呈现给学生，以强化这种认识。这幅完整的方法论图像是自动控制原理在方法论上涉及的四大理论方法：模型论，用于系统本质的抽象描述；系统论，用于系统内部关系、结构与功能的描述；信息论，用于系统内外部信息计量、传递、变换和储存的描述；控制论，用于系统内外部行为的描述。在认识论方法论上又涉及另外两大理论方法：还原论，用“切分”的方法从系统内部认识系统本质；整体论，仅从系统的外部特征来认识系统本质。这幅图像若按方法论的任务层次划分又有：第
一、自动源于：论文集www.808so.com
控制原理赖以产生和发展的基本方法，包括：模型论，系统论，信息论，控制论。第二，建立自动控制原理理论分支体系的基本方法，包括：反馈法，模拟法，类比法。第三，处理自动控制原理常见问题的基本方法，包括：功能模拟方法，黑箱-灰箱-白箱方法，形式化、数量化、最优化方法等。自动控制原理最为关心的哲学范畴共有三对：一是作用与反作用，例如，可解释反馈原理。二是原因与结果，例如，可解释系统行为的齐一性。三是可能性与现实性，例如，可解释控制系统的能控性与能观测性。如有必要，还可以为来自不同学科进行交叉培养的学生提供其他相关课程的方法论图像，以扩大学生的方法论视野。例如，对于来自数学学科交叉培养的学生来说，可以为其提供以下数学方法论的基本内容，以资其比较学习。第一，数学赖以产生和发展的基本方法，有两大类：（1）归纳法、演绎法、类比法；（2）分析法、综合法、抽象法（以分析为基础产生）。第二，建立数学体系的基本方法，有三大类：（1）极限法，可他用，如解决具体问题；（2）公理法，仅用于建立数学体系或理论；（3）模型法。第三，处理数学常见问题的基本方法，有两类：（1）映射法；（2）数学实验法：思想实验（如概率论中的随机实验）和计算机实验。以上是对课程设计目标、内容与方法三个问题的讨论。限于篇幅，本文没有对课程设计评价问题进行展开讨论。课程设计评价主要有形成性评价与总结性评价两种方法。有关这两种评价方法的优缺点以及使用方法在很多教育学文献上都有叙述，感兴趣的读者可参阅相关文献。而关于课程设计实施的条件，由于我们无论是在硬件上还是在软件上都不存在任何问题或困难，因此也一并省略，敬请读者原谅。
总之，在一个历时只有两周的自动控制原理课程设计中，如何引入素质教育元素，积极开展素质教育工作，是我们在建设精品课程初期就遇到的问题。我们面临的具体问题是：有没有必要对传统的课程设计进行改革？如何引入素质教育元素？引入哪些素质教育元素？引入多少？引入的素质教育元素一经确定后，又该如何实施？效果又该如何评价？这些问题伴随着我们教育思想观念的不断转变如今都迎刃而解了。我们认为，在精品课程建设过中，在如此小的一个教学实践环节上也施以理念、原则、目标、内容与方法的重构与改造，使其完全满足精品课程建设的基本要求以及素质教育的基本要求，这本身就是一种责任的体现、一种自我超越的体现，更是一种对教育理想执着追求的体现。实践证明，这种集素质教育理念与科学理性于一体的课程设计改革工作是成功的，在全面推进素质教育方面发挥了应有的积极作用。