梁春輝

(長春工程學院 電氣與信息工程學院，長春 130012)

一、工程教育專業(yè)認證的背景

我國于2006年啟動了工程教育專業(yè)認證工作，此項工作對構(gòu)建我國高等工程教育質(zhì)量保障體系、推進高等工程教育改革、密切工程教育與工程界的聯(lián)系以及提高工程教育質(zhì)量等方面都發(fā)揮著重要作用。我校電氣與信息工程學院電氣工程及其自動化專業(yè)今年也積極在開展專業(yè)認證的相關(guān)工作。

以產(chǎn)出導(dǎo)向為原則、以全體學生為中心、以質(zhì)量持續(xù)改進為根本目的是工程教育專業(yè)認證標準的核心思想。在工程教育專業(yè)認證推進過程中，專業(yè)課程體系設(shè)置要求專業(yè)基礎(chǔ)課程能體現(xiàn)數(shù)學和自然科學在本專業(yè)的應(yīng)用能力培養(yǎng)，通過工程實踐培養(yǎng)學生的實踐能力和創(chuàng)新能力。

二、自動控制原理課程特點及我校教學現(xiàn)狀

《自動控制原理》是我校電氣工程及其自動化專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，涉及的專業(yè)理論知識面廣、理論性強、難度大，先修課程包括高等數(shù)學、工程數(shù)學、電路理論、電子技術(shù)、電機學等，并且相關(guān)課程聯(lián)系緊密且學科交叉充分。本課程主要闡述以線性定常單輸入單輸出負反饋控制系統(tǒng)為主的經(jīng)典控制理論及分析方法，主要包括時域、復(fù)域、頻域內(nèi)的系統(tǒng)的穩(wěn)定性、穩(wěn)態(tài)性能及動態(tài)性能分析，并輔以計算機輔助分析。目前我校自動控制原理課程教學還是以教為主，學生被動接受知識，課堂中多以灌輸式或填鴨式理論教學為主。另外課程教學內(nèi)容與實際工程背景間的內(nèi)在聯(lián)系較弱，無法滿足現(xiàn)代大學的工程教育要求。

結(jié)合我校電氣工程及其自動化專業(yè)工程教育認證標準與課程目標，根據(jù)自動控制原理課程目前教學現(xiàn)狀及教學過程中出現(xiàn)的一些問題與矛盾，課程組對該課程進行一系列教學研究與改革，建立能適應(yīng)新形勢下滿足工程教育認證標準要求的自動控制原理課程教學體系，旨在提高自動控制原理課程教學水平，增強學生的學習興趣，培養(yǎng)學生綜合能力、動手能力和創(chuàng)新能力。同時，研究結(jié)果和實踐經(jīng)驗還可以在本校工科類其他課程中推廣應(yīng)用。

三、基于工程教育專業(yè)認證的自動控制原理課程教學改革與實施

結(jié)合我?！芭囵B(yǎng)應(yīng)用型人才”的辦學定位，從明確教學目標、優(yōu)化課程體系、改進教學方式方法、加強持續(xù)改進等方面著手，側(cè)重學生對所學知識的應(yīng)用和創(chuàng)新能力，建設(shè)面向工程教育專業(yè)認證的自動控制原理課程教學模式。

(一)修訂教學大綱，明確課程目標

課題組成員反復(fù)研討，根據(jù)我校電氣工程及其自動化專業(yè)人才培養(yǎng)目標，并充分考慮工程教育認證通用標準中的基本要求重新修訂課程教學大綱，明確基于學生畢業(yè)要求的課程目標。通過對本課程的理論教學和實驗，使學生具備下列七項能力：

目標1：利用自動控制的基本知識和基本理論正確描述電氣工程領(lǐng)域的自動控制系統(tǒng)。

目標2：能夠利用時域分析法、根軌跡分析法和頻域分析法建立自動控制系統(tǒng)的數(shù)學模型，并利用數(shù)學模型分析控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性、穩(wěn)態(tài)性能和動態(tài)性能。

目標3：能夠?qū)ψ詣涌刂葡到y(tǒng)的性能進行評價，并通過校正改進自動控制系統(tǒng)的性能。

目標4：能夠根據(jù)系統(tǒng)的性能指標要求制定實驗方案并選擇相應(yīng)的元器件及匹配參數(shù)來構(gòu)建實驗系統(tǒng)。

目標5：能夠根據(jù)實驗方案正確搭建實驗系統(tǒng)，安全進行實驗，獲取實驗數(shù)據(jù)。

目標6：能夠正確篩選、處理和分析實驗數(shù)據(jù)，得出合理有效的結(jié)論，并提出控制系統(tǒng)的改進方案。

目標7：能夠利用計算機仿真軟件構(gòu)建控制系統(tǒng)仿真模型，進行仿真實驗，對系統(tǒng)性能進行模擬預(yù)估。

每一個課程目標對應(yīng)一項畢業(yè)要求指標點，比如課程目標2對應(yīng)的畢業(yè)要求為：能夠針對電氣電子系統(tǒng)建立合適的數(shù)學模型，并進行推導(dǎo)、求解和分析，得出有意義的結(jié)果。這樣就可以將分析問題、解決問題、系統(tǒng)評價方案的設(shè)計、實驗?zāi)芰σ约坝嬎銠C仿真技術(shù)等工程教育認證要求融入到大綱的每一部分，實現(xiàn)了課程目標對電氣工程及其自動化學生畢業(yè)要求的支撐。

(二)整合教學內(nèi)容，優(yōu)化課程體系

根據(jù)大綱分解的課程目標，將自動控制原理教學內(nèi)容進行重新整合，并與畢業(yè)要求指標點一一對應(yīng)，如表1所示。教學內(nèi)容強調(diào)自動控制技術(shù)的共性規(guī)律和基本方法，重視工程應(yīng)用，淡化理論的演繹推導(dǎo)；強調(diào)控制系統(tǒng)的分析和設(shè)計，加強學生創(chuàng)新設(shè)計構(gòu)思和綜合設(shè)計技能的基本訓(xùn)練。

(三)多元化教學方法，細化考核標準

教師在授課過程中，以學生為中心，采用全方位教學方法，在保證知識結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)性和知識點布局的全面性基礎(chǔ)上，針對不同的教學內(nèi)容分別采用案例教學法、啟發(fā)式互動教學法、PBL教學法、項目教學法、滲透式教學、傳統(tǒng)多媒體和板書教學法等全方位立體化教學方式方法。充分調(diào)動學生學習自動控制原理課程的積極主動性，引導(dǎo)學生主動分析工程實際問題。

表1 課程目標與主要教學內(nèi)容對應(yīng)表

開辟引入多元化教學方式，理論推導(dǎo)和計算等教學內(nèi)容采用多媒體和板書結(jié)合的教師講解方式，對于控制系統(tǒng)分析設(shè)計等內(nèi)容采用半封閉式課堂，引入CDIO模式，即學生分組—分工設(shè)計—討論—教師總結(jié)。建設(shè)自動控制原理課程精品課網(wǎng)站，在網(wǎng)站上給學生分享電子資源，開展網(wǎng)絡(luò)論壇。建設(shè)網(wǎng)絡(luò)在線課程，開展師生及時互動。

課程的考核以考核學生能力培養(yǎng)目標的達成為主要目的，以檢查學生對各知識點的掌握情況和應(yīng)用能力為重點內(nèi)容。課題組討論最后成績包含期末試卷、平時測驗、實驗、單元作業(yè)、考勤、課堂討論等多項綜合標準，每個課程目標都有針對性地采用不同的考核方式。如課程目標7，計算機仿真只通過單元作業(yè)的形式進行考核，而課程目標2則通過單元作業(yè)、測驗、期末試卷等多種方式進行綜合考核。同時每項考核標準都有相應(yīng)的評分細則，以單元作業(yè)為例，其評分細則如表2所示?？己谁h(huán)節(jié)增加討論發(fā)言的平時成績的比重，考核學生的綜合分析能力。對于期末試卷部分，課題組成員建立一定規(guī)模的試題庫，并進行定期更新。

表2 單元作業(yè)評分細則

(四)評價課程目標達成度，建立持續(xù)改進機制

課程目標是所有課程教學活動的出發(fā)點，教學目標達成度則是評價課程教學質(zhì)量、為教師提供反饋信息的手段。教學目標達成度是指教師根據(jù)教學內(nèi)容設(shè)計考核標準后，在教學實施中所能達到的教學目標的程度。

1)課程目標達成度計算

根據(jù)本課程特點，設(shè)計課程目標達成度評價包括課程分目標達成度評價和課程總目標達成度評價兩部分，計算方法如下。

課程分目標達成度=

課程總目標達成度=

根據(jù)自動控制原理課程目標的劃分方法，需要計算7個分目標達成度和一個總目標達成度。以課程目標2為例，由平時測驗、單元作業(yè)、期末試卷三部分成績共同支撐該項目標。平時測驗和單元作業(yè)對應(yīng)目標2的總得分為A2，期末試卷對應(yīng)目標1的得分為B2，則目標2的達成度計算方法見表3：

表3 課程目標2的達成度計算方法

課程評價周期為每一年評價一次，設(shè)置達成度目標值為0.70，采用成績分析法進行評價，評價結(jié)果用于持續(xù)改進。

2)建立持續(xù)改進機制

根據(jù)本學期自動控制原理課程達成度進行分析，成立課程持續(xù)改進組，由課程負責人組織執(zhí)行并監(jiān)督持續(xù)改進過程，制定持續(xù)改進措施。

平時成績持續(xù)改進機制：根據(jù)每屆學生學習情況，課程組教師每4周匯總統(tǒng)計學生平時成績考核的各項指標，發(fā)現(xiàn)問題及時調(diào)整，并做好相應(yīng)的記錄。期末考試考核機制：對期末考試試卷進行分析，統(tǒng)計各部分試題得分情況，將統(tǒng)計結(jié)果用于整體分析研究該門課程，將在下一屆學生中進行持續(xù)改進。

3)本課程持續(xù)改進措施

根據(jù)前面提出的方法計算的各目標達成度和總目標達成度，分析在教學過程中學生對本門課程的掌握情況，有針對性地提出持續(xù)改進措施。通過計算我校電氣工程及其自動化15級自動控制原理課程的達成度，課程目標2的達成度為0.66沒有達到目標值，而總達成度和其他目標點達成度都滿足目標值，說明學生對自動控制原理課程整體的掌握水平達到了預(yù)期要求，較好地掌握了基本概念和基礎(chǔ)理論，能夠正確進行實驗操作，能夠正確應(yīng)用計算機仿真軟件對自動控制系統(tǒng)進行性能預(yù)估。

針對課程目標2提出相應(yīng)的持續(xù)改進措施。這一部分主要考查學生對控制系統(tǒng)的建模和分析能力，理論性強，在下一輪授課過程中側(cè)重強化這一部分內(nèi)容的講解，加強課堂例題和課后習題的練習。增加答疑和課后輔導(dǎo)，增加對相關(guān)知識點的研討，成立學習小組并與學生單獨交流等。

四、結(jié)論

以我校電氣工程及其自動化專業(yè)工程教育專業(yè)認證為契機，秉持“以學生為本”的基本理念，開展自動控制原理專業(yè)基礎(chǔ)課程的教學改革和研究。首先基于學生畢業(yè)要求明確課程目標，整合教學內(nèi)容，優(yōu)化課程體系。通過采用多元化教學方法、細化考核環(huán)節(jié)以及加強持續(xù)改進等措施，突出本課程的工程意義。實踐證明提高了教學質(zhì)量和培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力和工程實踐能力。