專業認證背景下《自動控制原理》教學中的幾點思考

邢燦華 徐開蕓

摘要：工程教育專業認證背景下對課程教學提出了更高的要求。針對自動化專業核心課程《自動控制原理》的教學現狀，圍繞如何提高課程目標達成度及課程達成度提出了一些想法和建議。

關鍵詞：專業認證;《自動控制原理》;課程目標;達成度

中圖分類號：G642.0? ? ?文獻標志碼：A? ? ?文章編號：1674-9324（2019）50-0245-02

《華盛頓協議》是本科工程教育學位互任協議。2013年我國加入《華盛頓協議》成為預備成員，2016年6月成為《華盛頓協議》的正式會員。它促進了我國工程教育的改革，促進了我國工程教育與國際交流，實現國際互任，進一步提高了工程教育的質量，工程教育專業認證是中國高校新的風向標。上海高校聯盟規定2020年后未通過工程教育專業認證的專業不能進行招生;而卓越工程師計劃1.0邁向卓越工程師計劃2.0的前提和基礎是通過工程教育專業認證[1]。在此背景下，我校自動化學院自動化專業申請了工程教育專業認證。《自動控制原理》是自動化專業的核心課程，如何圍繞課程目標開展教學活動，以達到滿意的課程達成度是專業認證能否通過的重要指標之一，以下是筆者在教學過程中的一些思考。

一、《自動控制原理》達成度計算值

二、《自動控制原理》課程達成度計算值分析

1.自動化141班/142班（合班，下同）課程達成度相差0.055，自動化151班/152班課程達成度相當接近，自動化161班/162班課程達成度相差0.06。這說明自動化2015級兩個班學生學風較好且相似;而自動化2014級、自動化2016級課程達成度相差較大。盡管教學環境相同，但班級之間學生對待學習的態度存在一定的差距，造成了課程達成度的差別。

2.課程目標1—3達成度計算值也出現了與課程達成度類似的現象，這進一步說明了合班上課時學生的學習態度至關重要，它必將影響各個課程目標的實現以及最終課程是否達標。

3.比較三個年級各個班級課程目標1、2和3的達成度計算值可以看出：課程目標3達成度計算值相對較低，這與課程目標是密不可分的。它要求學生在掌握三大分析方法的基礎上，能夠針對自動化系統有關控制器設計等復雜工程問題進行分析，初步具有對控制系統進行設計與校正的能力。而期末考核環節對應的是一些綜合題，由于學生基礎不夠扎實，分析問題、解決問題的能力一般，從而導致該課程目標達成度計算值偏低。

4.課程目標4要求學生在掌握基本概念、基本理論和基本方法的基礎上，對實驗結果進行分析和解釋，通過信息綜合得到合理有效的結論。該課程目標各個年級所有班級達成度計算值均較高，這與應用型本科院校的培養目標是一致的，也是我校重視培訓學生動手能力的結果。

三、《自動控制原理》教學中的幾點思考

1.平行班（合班）上課時，班級之間課程目標達成度及課程達成度存在一定的差異，這主要取決于學生的學習態度。在大學里，學風問題是一個永恒的主題，它也與教風相關。作為專業核心課程的任課教師，不要一味地埋怨學生不想學習，而是應該從自身做起，不斷提高自己的教學水平和教學藝術。

2.《自動控制原理》課程目標1達成度2015級兩個班接近并略高于課程達成度，但是2014級及2016級四個班級課程目標1達成度均低于課程達成度。經試卷大數據分析，我們發現“90后”的學生對一些需要記憶的如基本概念、定義等不夠重視。他們認為現在是互聯網時代，百度一下就一切搞定。鑒于此，建議教學過程中要通過講解不同類型的例題并進行類比，強調一般題型和特殊題型的區別，從而使課程目標1的達成度達到滿意的程度。

3.《自動控制原理》課程目標2達成度計算值出現了與課程目標1達成度計算值相似的情況。2015級兩個班課程目標2達成度計算值接近課程達成度，但是2014級及2016級四個班級課程目標2達成度計算值均低于課程達成度。該課程目標主要考查學生應用時域分析法、根軌跡分析法和頻率特性法對自動控制系統性能進行分析的能力。教學中我們發現，時域分析法中的三個重點即二階系統性能分析、穩定性分析和穩態誤差分析所使用的傳遞函數學生經常混淆。其實在課程目標1中已經定義（講解）了反饋控制系統的傳遞函數，但應用時學生卻不知所措。所以，課堂上必須厘清閉環傳遞函數和開環傳遞函數的使用場合并反復強調。講解繪制根軌跡的八大規則時，學生往往難以理解的是為何閉環根軌跡使用的是開環傳遞函數？一些考研的學生在專業課復習時也會問到類似問題。它提醒我們：教學中必須講清楚開環傳遞函數的極點（根軌跡起點）是根軌跡增益等于零時的閉環極點，而開環傳遞函數的零點（根軌跡終點）是根軌跡增益等于無窮大時的閉環極點，上述問題就會迎刃而解。頻率特性法是一種圖解分析法，繪制奈斯圖和伯德圖是必須掌握的。但是，學生作伯德圖時困難較大。他們對對數坐標系缺乏必要的理解，橫軸分刻度時經常不準確;實際作圖時不能夠正確地做出低頻段，從而影響了中頻段及高頻段的繪制，導致圖形錯誤。課堂上要通過例題和習題反復講解如何分刻度（取對數）以及繪制低頻段的要點是找到一個點及過這個點向左作一條直線，直線的斜率取決于開環傳遞函數中積分環節的數目。在這里我們同樣要對學生強調：用開環傳遞函數繪制系統開環伯德圖，可以分析閉環系統的性能，這也是他們容易困惑和混淆的地方。

4.課程目標3涵蓋了課程目標1和課程目標2的相關知識點，考查的是學生綜合應用知識的能力。從近三年試卷分析中可以看出，學生普遍在該課程目標對應的綜合題上得分較低。原因是多方面的，但重要的一個問題是學生基礎不扎實，如考查學生用頻率特性法做校正裝置的設計時，并沒有復雜的計算，更沒有所謂的“陷阱”。主要還是繪制原系統、校正裝置和校正后系統的伯德圖，并能用近似法計算穿越頻率ω■和相位裕量γ，但卻是失分的重災區。因此，教學中我們應該不斷地向學生灌輸一個理念：夯實基礎。不論是應對期末考試還是將來的考研，靠刷題是解決不了問題的，打好基礎是學好該課程的抓手，使我們能夠以不變（基礎知識）應對萬變（題型變化）。

四、結語

當前，工程教育專業認證是高校熱點之一。如何圍繞課程目標開展教學活動，不斷提高教學成效，以達到滿意的課程達成度，是我們每個高校教師都必須深思的。筆者就《自動控制原理》教學中的相關問題提出了一些想法和建議，希望能對其達成度的提高有所幫助。最后，正如專業認證強調持續改進，我們將在教學過程中繼續探索改進并不斷完善。

參考文獻：

[1]百度百科.工程教育專業認證：中國高校新的風向標[EB/OL].南方教育，2018-10-03.