《线性系统理论》研究生课程教改尝试

《线性系统理论》研究生课程教改尝试作者：徐为民来源：《考试周刊》2013年第21期摘要：针对高等院校控制类研究生课程《线性系统理论》的特点，遵循理论联系实际，学以致用的指导原则，开展研究型教学改革的探索，首先加强课程基本概念的教学，有针对性地解决难点问题，然后根据学生和学校的行业特点探索教改方法，努力提高研究生培养的质量，在此基础上，引入案例教学，培养学生的创新意识和分析能力。

教学实践表明，课程教改取得了明显的效果。

关键词：《线性系统理论》课程教改基本概念教学方法实例教学引言目前，《线性系统理论》是国内“控制理论与控制工程”专业研究生阶段的学位基础课之一。

国内许多院校为了加强对相关专业学生控制理论的强化，特别在本科阶段开设了《现代控制理论》等课程，其主要内容与《线性系统理论》基本相同，只是学时较少而已。

从学科发展和课程建设的角度来看，《线性系统理论》类课程一直是电子信息类学科的核心基础课程，占用的学时较多，教学的各个环节都受到广泛重视，它也被看成是控制类研究生专业的标志性课程。

因此，这门课程教学的效果将直接关系到相关专业的学科发展和研究生的培养质量，它在研究生培养中占有十分重要的地位。

从控制理论发展的角度来看，目前已经建立了完善的线性系统理论体系，包含能控性、能观测性、线性系统稳定性和系统综合等在内的系统分析综合的理论方法，这些理论和方法也将为后续专业课程，如，最优控制、自适应控制和非线性系统等课程的学习奠定基础。

因此，《线性系统理论》课程的主要任务是通过对线性控制理论知识的讲授和指导，奠定研究生的控制理论基础，培养研究生对控制系统的初步分析和综合能力，在此基础上能够掌握解决初步控制问题的基本方法，这对研究生的专业理论学习，专业素养的培养，以及工程实践能力的提高具有十分重要的作用。

《线性系统理论》课程的主要特点是将实际系统抽象为状态空间描述的数学模型，根据数学模型研究系统的各个方面，理论性强、内容丰富。

《线性系统理论》课程教学探讨【摘要】本文围绕《线性系统理论》课程展开讨论，首先从背景介绍和研究目的两个方面入手。

在包括线性系统理论的概述、工程实践中的应用、教学内容设计与实施、教学方法探讨以及课程评价与改进。

结论部分总结了文章内容，展望了未来研究方向，并提出了对《线性系统理论》课程的建议。

通过本文的探讨，读者可以深入了解线性系统理论的重要性以及教学方法的改进空间，为未来的教学和研究提供参考。

【关键词】线性系统理论、教学探讨、工程实践、设计与实施、教学方法、课程评价、改进、总结、展望、建议、未来研究方向。

1. 引言1.1 背景介绍线性系统理论是控制工程领域的重要基础理论之一，也是工程学生必修的核心课程之一。

通过学习线性系统理论，可以帮助工程学生深入理解现代控制系统领域的基本原理和方法，为他们将来从事相关工作打下坚实的理论基础。

随着科学技术的不断发展和应用领域的不断拓展，线性系统理论在工程实践中的应用也越来越广泛。

对线性系统理论课程的教学内容设计和教学方法的探讨显得格外重要。

本文将围绕线性系统理论课程展开讨论，分析其在工程实践中的应用以及教学内容的设计与实施，探讨最有效的教学方法，并对课程评价和改进提出一些建议，希望能够为今后线性系统理论课程的教学提供一些参考和借鉴。

1.2 研究目的研究目的：本文旨在探讨《线性系统理论》课程教学的现状和问题，分析线性系统理论在工程实践中的重要性和应用价值，深入研究线性系统理论教学内容的设计与实施，以及教学方法的探讨。

通过对线性系统理论课程的评价与改进，为提高学生的理论水平和实践能力提供建议与启示，并为未来研究方向提供一定借鉴和思路。

在现代科技快速发展的背景下，线性系统理论作为控制理论的基础，对工程领域具有重要的指导意义，因此本文旨在深入探讨如何更好地开展《线性系统理论》课程教学，从而培养学生的专业能力，推动科学技术的进步。

2. 正文2.1 线性系统理论概述线性系统理论是研究线性时不变系统的理论，是现代控制理论的重要基础。

线性系统理论课堂教学的改革与探索【摘要】本文主要探讨了线性系统理论课堂教学的改革与探索。

在介绍了该课程的背景和研究意义。

接着分析了目前线性系统理论课堂教学的现状，并提出了基于案例教学的改革探索、引入实践项目的教学创新、运用多媒体技术辅助教学以及加强教师培训和教学评估等具体措施。

在对文章进行了总结与展望，并提出了未来发展方向。

通过本文的研究，可以为线性系统理论课堂教学提供一些有益的启示和建议，促进教学质量的提升，为学生的学习和发展创造更好的环境。

【关键词】线性系统理论，课堂教学，改革与探索，案例教学，实践项目，多媒体技术，教师培训，教学评估，总结与展望，未来发展方向。

1. 引言1.1 背景介绍线性系统理论作为控制理论的重要组成部分，在工程、自动化、电子等领域都具有重要的应用价值。

传统的线性系统理论课堂教学存在着一些问题，比如教学内容过于抽象、学生缺乏实践动手能力、教学模式单一等。

为了更好地促进学生的学习和提高教学效果，线性系统理论课堂教学的改革与探索势在必行。

随着教育教学理念的不断更新，基于案例教学的教学改革逐渐成为一种趋势。

通过案例教学，学生可以将理论知识与实际问题相结合，提升学生的动手能力和解决问题的能力。

引入实践项目的教学创新也是线性系统理论课堂教学改革的重要方向之一。

通过让学生参与实践项目，可以让学生更深入地理解理论知识，提高学生的实践能力和团队合作能力。

运用多媒体技术辅助教学和加强教师的培训和教学评估也是线性系统理论课堂教学改革的重要手段。

多媒体技术可以生动地展现抽象的理论知识，激发学生的学习兴趣；而教师的培训和教学评估可以帮助教师更好地应用教学方法，提高教学效果。

对线性系统理论课堂教学进行改革与探索，是促进学生学习和提高教学质量的必然选择。

通过引入案例教学、实践项目、多媒体技术和加强教师培训等手段，可以更好地激发学生的学习兴趣，提高学生的动手能力和解决问题的能力，从而为培养高素质人才奠定坚实基础。

线性系统理论课堂教学的改革与探索作者：刘新宇张红涛来源：《科教导刊》2015年第18期摘要本文根据笔者多年来的实际教学经验，对线性系统理论课堂教学中普遍存在问题进行深入研究，提出了理论与实践并重，协同教学的初步教学理念，并在本门课程的教学内容、教学方法和教学手段等方面进行了有益的探索，对于提高本门课程的整体教学质量具有重要的借鉴作用。

关键词协同教学线性系统理论教学质量中图分类号：G424 文献标识码：A DOI：10.16400/ki.kjdkx.2015.06.051The Classroom Teaching Reform and Explorationof the Linear System TheoryLIU Xinyu， ZHANG Hongtao（North China University of Water Resources and Electric Power， Zhengzhou， He'nan 450045）Abstract In this paper， based on years of practical experience in teaching， the universal existence questions are through researched of the linear system ;theory in classroom teaching and put forward preliminary teaching concept of the theory and practice and cooperative teaching. The teaching content， teaching methods and teaching means of the course are explored helpfully， it has an important reference on improve the teaching quality of this course as a whole.Key words cooperative teaching; the linear system？ theory; the quality of teaching0 引言线性系统理论是控制科学与工程学科的一门研究生标志性课程，它主要研究线性系统的分析和设计方法，并用于指导工程实践的科学。

《线性系统理论》课程教学探讨线性系统理论是一门非常重要的数学课程，它在控制理论、信号处理以及通信等领域都有广泛应用。

在这门课程中，学生将学习线性系统的基本理论、性质和分析方法，以及其在实际问题中的应用。

在教学探讨中，首先要介绍线性系统的基本概念和性质。

线性系统是一个将输入信号映射到输出信号的系统，其特点是具有线性性质，即满足叠加原理和比例原理。

通过引入线性时不变系统的概念，可以描述系统对于不同输入信号的响应。

接下来，教师应该介绍线性系统的表示和描述方法。

线性系统可以用线性方程组、差分方程或者微分方程来表示。

还应该介绍系统的传递函数、状态空间模型和频域特性等描述方法。

通过这些方法，学生可以更好地理解系统的结构和行为。

然后，教师应该介绍线性系统的分析方法。

线性系统可以通过时域分析和频域分析来研究。

在时域分析中，可以使用单位冲激响应和单位阶跃响应来描述系统的特性。

在频域分析中，可以使用傅里叶变换和拉普拉斯变换等方法来分析系统的频率响应。

在教学过程中，为了帮助学生更好地理解和应用线性系统理论，教师可以通过实例和案例分析来讲解。

通过具体的实际问题，引导学生运用所学的知识来分析和解决问题。

可以使用计算工具和软件来辅助教学，如MATLAB等，以便学生进行实际操作和仿真。

除了理论知识的教授，教师还应该引导学生进行实践和实验。

通过设计和实现线性系统的控制器、滤波器等实验，学生可以更深入地理解线性系统的原理和方法。

实验还可以帮助学生培养实际操作的能力和解决实际问题的能力。

教师还应该鼓励学生进行课程实践和综合应用。

学生可以通过课程设计、科研项目等形式，将所学的线性系统理论应用到实际项目中。

还可以组织学生进行学术交流和讨论，促进学生的思维深入和能力提升。

线性系统理论课程的教学探讨应该注重基本概念和性质的介绍，系统的表示和描述方法的讲解，分析方法的介绍，实例和案例分析的引导，实践和实验的进行，以及课程实践和综合应用的培养。

5中国科教创新导刊I 中国科教创新导刊2008N O .30C hi na Educa t i on I nnov at i on H er al d 教育教学方法随着社会主义市场经济的不断发展，高等学校的教学改革势在必行。

调查研究表明，高等学校培养出的学生不能很好的满足社会的需求，主要表现在工作中缺乏创新能力，所学知识不能很好的应用。

因此培养学生的创新能力，提高学生的综合素质，成为高等学校面临首要任务。

而要培养创新能力，提高综合素质，关键还要从教学改革抓起。

教学改革内容很多，其中很重要的一项，教师应当结合自己所讲授的课程，认真地考虑如何在日常教学中逐渐地培养学生的创新能力，提高综合素质，使学生勤于思考，勇于创新。

这就牵涉到授课内容的提炼，授课方法的改进等一系列问题。

线性系统理论作为高等学校自动化专业的必修课，很多理工院校数学专业也开设了该门课程作为选修课。

但从学生学的情况看，效果并不理想，学完了之后，对一些问题还是一知半解，没有掌握其实质。

分析其主要原因，线性系统理论课程特点内容多、抽象，基本上是模型—理论—算法，致使学生对概念的理解不透彻。

为了改变这种状况，对线性系统理论尝试进行了教学改革，主要从教学内容，内容模式等方面进行改革。

改变模型—理论—算法这一模式为物理系统—模型—理论—算法—m at al b(s i m ul i nk)实现。

一方面是结合实际物理系统给出具体模型，再由具体模型推广到一般线性系统模型，使模型建立在真实物理系统上。

另一方面给出算法后，给出算法的实现，加深算法的理解。

教学实践证明，这一教学改革，极大地激发了学生的学习兴趣，提高了学生的动手能力。

1教学内容的改革线性系统理论内容较多,且只有72课时,若全部内容详细讲述,不但教师授课时间紧张,更重要的是讲的太多，容易使学生抓不住重点，理解不透彻。

因此，讲授过程中在保持线性系统理论内容系统性完整性基础上，力求内容精炼，着重讲清楚线性理论的基本概念，状态变量、能控性、能观性、稳定性、极点配置、解耦等概念及线性系统理论基本方法，非奇异变化的方法。

《线性系统理论》课程教学探讨收稿日期：2018-11-01基金项目：同济大学研究生教育改革与研究项目（“运筹学与控制论”研究生课程改革研究）；同济大学教学改革研究与建设项目（组合与控制优化类课程建设研究）作者简介：张瑜（1981-），女（汉族），河南三门峡人，博士，同济大学数学科学学院副教授，博士生导师，研究方向：脉冲系统稳定性分析。

《线性系统理论》是一门对线性系统进行理论分析和综合的课程。

线性系统是系统与控制科学领域的最基本的研究对象。

线性系统理论是系统控制理论中十分重要并且成熟发展的一个分支。

控制类课程《线性系统理论》是数学科学学院控制论方向研究生的一门最为基本的专业基础理论性课程，它也是学生进一步学习控制论其他系列课程必备的基础课程。

《线性系统理论》课程的主要任务是通过对线性控制系统理论知识的讲授，培养学生对线性控制系统进行初步分析设计的能力，奠定研究生的控制理论基础。

线性系统理论的许多概念、方法和原理对控制论的许多其他分支，如：非线性系统、随机系统、时滞系统、最优控制、鲁棒控制等都具有重要的基础作用。

该课程理论性强、概念多、内容丰富，对该课程的学习促使研究生把握线性系统理论的精髓和本质，具备坚实的基础理论和系统的专业知识。

现在网络覆盖面很广，互联网在学生的日常学习和生活中发挥着很大的作用，学生获取知识的渠道变得多样化，学生学习的手段也变得多元化，含金量低的课堂教学已经远远不能满足学生学习的需求。

如何组织《线性系统理论》的教学内容，深入教学，对于研究生教学是十分重要的。

我们将从以下几方面探讨如何提高《线性系统理论》课程的教学效果，引导学生进行自主学习，培养他们的创新能力，促进学生的全面发展。

一、教学内容1.加强基本知识点的教学，抓住知识主线进行教学。

线性系统理论包括能控性、观测性、运动稳定性和系统综合等在内的系统分析综合的理论方法。

这些理论和方法是许多后续专业课程以及研究生将来进行科学研究工作的基础。

《线性系统理论》课程教学探讨《线性系统理论》是控制理论中的基础课程之一，主要研究线性动态系统的建模、分析与控制。

在工程领域，线性系统理论被广泛应用于自动控制、信号处理、通信系统等各个方面。

对于控制理论专业的学生来说，学习《线性系统理论》课程是非常重要的。

在教学中，如何更好地教授《线性系统理论》课程，引导学生深入理解并掌握相关知识，是每位控制理论教师都面临的一个重要问题。

本文将探讨如何进行《线性系统理论》课程的教学，包括教学内容、教学方法、教学手段等方面，以期能够为相关教师提供一些启发与帮助。

一、教学内容《线性系统理论》课程的教学内容主要包括线性系统的基本概念、线性系统的数学描述、线性系统的时域分析、线性系统的频域分析、线性系统的稳定性分析、线性系统的控制器设计等方面。

时域分析包括状态空间描述、零输入响应、零状态响应、传递函数描述等内容；频域分析包括拉普拉斯变换、傅里叶变换、频率响应等内容；稳定性分析包括系统的内稳定性、外稳定性等内容；控制器设计包括状态反馈控制、输出反馈控制、最优控制等内容。

在教学内容的安排上，可以根据教学大纲和学生的实际需求进行适当的调整和补充。

可以结合具体的工程案例，引入一些实际的控制问题，让学生通过学习《线性系统理论》课程，能够更好地理解和应用所学知识。

二、教学方法针对《线性系统理论》课程的教学方法，可以采用多种方式，包括课堂讲授、案例分析、实验教学等。

在课堂讲授方面，可以通过引入生动的实例和案例，以及讲解一些与线性系统相关的最新研究成果，激发学生的学习兴趣，增强他们的学习动力。

在案例分析方面，可以选取一些实际的控制工程问题，进行详细的分析和讨论，让学生通过具体的案例了解线性系统理论的应用。

在实验教学方面，可以通过实验平台、仿真软件等工具，进行相应的实验操作和数据分析，让学生通过实际操作来加深对线性系统理论的理解。

还可以采用小组讨论、课外阅读、学术论文撰写等方式，培养学生的团队合作能力、独立思考能力和科研创新能力。

创新教育科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald220DOI：10.16660/ki.1674-098X.2018.21.220控制科学与工程硕士生课程体系改革①——以《线性系统理论》为例周颖1 臧强2(1.南京邮电大学自动化学院 江苏南京 210003;2.南京信息工程大学信息与控制学院 江苏南京 210044)摘 要：《线性系统理论》是控制科学与工程专业硕士研究生的核心基础课程。

本文从“新工科”建设高度，结合新兴专业发展方向，分析了现有《线性系统理论》课程体系存在的缺陷，提出了新的课程体系建设思路。

这将更加有助于加强学生对课程内容的理解和掌握,提高学生分析、解决问题的能力，提升学生的科研素养，从而使控制科学与工程专业硕士研究生的培养更加符合学科发展及社会需要。

关键词：线性系统理论 控制科学与工程 硕士研究生中图分类号：TP13 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2018)07(c)-0220-02①基金项目：江苏省研究生教育教学改革课题（项目编号：JGLX17_028）；南京信息工程大学高等教育教改研究课题；南 京信息工程大学教材建设基金项目（项目编号：18JCLX017）。

《线性系统理论》是现代控制理论体系中最基本的分支，是控制理论与控制工程、系统工程等多个学科的硕士研究生学位课程。

该课程所需基础知识范围广、内容抽象、实践性较强，对培养学生辩证思维能力、综合分析和解决问题的能力、建立理论联系实际和团队协作的科学观点都具有重要的指导作用，在专业知识体系中占据非常重要的地位。

随着经济社会快速发展，“人工智能”、“大数据”以及“机器人”等行业（也即所谓的“智能自动化”）呈现出爆发式的增长，迫切需要大量复合型高级技术人才。

与之相适应，教育部倡导的“新工科”建设正如火如荼的开展。

这些都与“控制科学与工程”学科的发展息息相关，同时也对《线性系统理论》的教学体系建设提出了新的要求，迫切需要总结多年来的教学改革经验和成果，在结构、内容、教学方式、实验手段等方面应有所调整，逐步创立新的《线性系统理论》课程体系，使其更具系统性，更加突出创新能力的培养，使学生具有较强的自动控制系统的设计和分析能力、工程应用能力和独立科研攻关的能力，更加适应学科发展和社会需要。

《线性系统理论》课程教学探讨随着现代工程技术的发展，线性系统理论逐渐成为了理论和实际问题中最主要的研究对象之一。

它被广泛应用于控制工程，通信工程，信号处理及计算机科学等领域。

因此，在大学开设线性系统理论课程，将对工程技术人员的培养具有重要意义。

1. 课程教材在线性系统理论课程中，教材的选择是非常重要的。

当前广泛使用的线性系统理论教材大多是经典著作，如《线性系统分析》、《线性系统理论基础》等。

这些教材内容翔实，原理讲解规范，形式简洁明了，但是它们普遍存在一定的难度。

因此，对初学者来说，这些教材可能会过于深奥，难以理解。

所以在选择教材时，需要结合课程的实际需求，注重理论与实践相结合，注重启蒙性质的教学方法。

2. 教学模式线性系统理论课程教学模式应该注重学生的实践能力培养。

本课程理论繁多，一般采用黑板板书说明，但同时应进行大量实例的讲述，并给予学生实际设计操作的机会。

可以利用课程设计、实验、仿真等手段不断完善课程内容，并实现理论与实践相结合。

此外，我们还要注意与现实相关的案例分析，以将理论知识与实际工程结合起来，激发学生上课的热情。

线性系统理论课程教学内容应包括以下方面：(1) 线性代数的基础知识：向量空间，线性方程组，矩阵及其运算。

(2) 系统表示与描述：时不变线性系统的点、函数、矩阵等描述，变系数系统的状态的描述方法。

(3) 线性时不变系统的基本概念：灵敏度、可控性、可观性、稳定性等概念。

(4) 时域分析方法：状态方程法、响应法、正弦法。

(5) 频域分析方法：Fourier变换、Laplace变换、z变换。

(6) 控制系统与控制模拟实验。

应鼓励学生参与对系统的实际操作和仿真实验。

如果在教学中，能够简明扼要地说明以上内容，将有利于学生深入理解和应用线性系统理论。

教师在教学线性系统理论课程时，应该采用灵活多变的教学方法，以创造一种富有启发性并兼具趣味性的学习氛围。

例如在课堂上演示矩阵运算的动态、结合实际工程案例进行线性系统建模的讲解等方法都能让学生更好地理解课程。

“线性系统分析”课程教学实践与改革探索王春彦，王佳楠，王丹丹，丁艳（北京理工大学宇航学院，北京100081）［摘要］“线性系统分析”是航空宇航科学与技术学科为一年级研究生开设的专业基础课程之一，是解决航空宇航领域重大科学问题的理论基础，在飞行器导航、制导与控制等研究中占有重要的地位。

通过学习这门课程，可以将自动化的相关知识与航空宇航的应用背景相结合，达到多学科交叉融合的目的。

为提高教学质量，紧跟航空宇航领域的发展趋势，在线性系统分析教学实践的基础上，从教学内容、教学方式和手段、课程考核方式三个方面提出了改革探索方案。

［关键词］线性系统分析；教学实践；改革探索［基金项目］2019年度中国自然科学基金青年项目“基于预估器的时延多智能体系统分布式一致抗干扰研究”（61803032）［作者简介］王春彦（1983—），男，山东曹县人，工学博士，北京理工大学宇航学院特别研究员，博士生导师，主要从事先进控制理论及其在飞行器系统中的应用研究。

［中图分类号］G642.0［文献标识码］A ［文章编号］1674-9324（2021）22-0097-04［收稿日期］2021-01-26一、引言“线性系统分析”是控制科学与工程学科的基础理论知识，同时也是航空宇航科学与技术学科的重要理论基础。

该课程一般以“自动控制原理”“现代控制理论”“矩阵分析”等为先修课程，理论性强，涉及多种数理知识，内容抽象晦涩，学习难度较大[１]。

通过本课程的学习，可使研究生系统掌握基于状态变量的控制系统分析和设计方法，为后续学习专业课知识、进行理论研究和参与工程实践打下坚实的理论基础[２]。

“线性系统分析”是北京理工大学宇航学院开设的一门专业基础课程，为飞行器总体设计、飞行动力学与控制、航天器系统与自主技术等专业奠定理论基础，在专业课程体系中占有不可或缺的地位。

根据我校办学定位和人才培养目标，结合《线性系统分析研究生课程教学大纲》的基本要求，在本课程教学实践与改革探索中，坚持“学术为基、育人为本”的培养方针，通过分析总结以往教学实践中存在的问题，不断改进教学方法的手段，科学制定课程教学和考核评价标准，取得良好的教学效果。

研究生线性系统理论课程教学设计与实践作者：陈勇李洪波董文瀚杜军刘棕成来源：《计算机时代》2018年第07期摘要：为了能始终贯彻“学为主体、教为主导”的研究型教学思想和教学理念，围绕军队院校研究生专业教育，对线性系统理论课程开展了专项建设与改革。

完成了教学内容、教学方法、教学组织、教学目标与教学考核等多方面的教学优化设计。

将课程内容分为基础理论、编程设计和工程实验，在构画重要知识点思维导图的基础上，综合运用问题链、Seminar和任务驱动式教学法进行组织实施，有效提升了教学效果。

关键词：研究生教育；线性系统理论；教学改革；课程教学设计中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：1006-8228（2018）07-82-03Abstract： In order to follow-up the research teaching thought and concept about "learning is the main body， teaching is the dominant"， special construction and reform is implemented for linear systems theory around graduate education in military academies. Optimal designs of teaching including teaching content， methods， organization， objectives and examination are completed. The course content is divided into basic theory， programming design and engineering experiment. Based on constructing the thinking leading map about the points of important knowledge， the problem chain， Seminar and task-driven teaching method are used to organize the course， which effectively improves the teaching effect.Key words： graduate education； linear systems theory； teaching reform； curriculum design0 引言“线性系统理论”是系统与控制科学领域最基础的一门研究生核心专业学位课程，服务对象涵盖了飞机发动机、机载武器、飞行控制、任务规划等所有航空关键子系统，该课程在我院航空工程方向7个硕士专业共同开设，在研究生从控制理论向实际工程过渡过程中发挥了重要的桥梁作用[1]。