基于OBE理念的“自動控制原理”課程教學改革

畢宏博 周小龍 黃曉剛

摘要：本教學團隊教師注重學生實際應用和理論研究方面協同發展，嘗試將以成果為導向（OBE）等先進的教育理念與教學手段相結合，充分利用豐富的網絡資源、貼近實際的仿真軟件，多維度、大縱深地培養學生。在具體的教學環節中注重理論聯系實際，培養學生帶著實際問題自主學習、探究求優和個性發展的能力，產生學以致用的直觀意識，激發新時代學生的學習興趣。在教學環節各方面，本團隊教師試圖喚醒學生獨立思考意識，培養學生求真務實、認真細致的工匠精神，引導學生以唯物主義的認識論、方法論等哲學思想分析并解決問題，并樹立自立、誠信、團結、奮進的良好品質。

關鍵詞：OBE; 自動控制原理;課程思政

一、引言

《自動控制原理》課程是高等學校自動化類、電氣工程類面向應用、面向綜合與創新能力培養的一門專業核心基礎課程。該課程具有理論性、工程性、綜合性強的特點，重點解決控制系統的建模、分析與設計問題，包括系統建模、時頻域分析和系統校正等知識。根據學校“立足衢州，面向浙江，服務地方”的辦學定位，以行業、企業崗位能力要求為目標，要求學生較系統、全面地了解和掌握控制理論的知識，并能運用所學的理論知識結合實際的系統建立起其數學模型，并對模型所表征系統開展系統性能（穩定性、暫態性能和穩態性能）的分析與設計（控制系統校正裝置等）工作，為今后從事控制理論與控制工程等相關工作奠定基礎。這門課程存在理論性強，學生缺乏生產實踐相關工作的感性認識等不利因素。如何培養學生的學習興趣，而且將所學知識應用于實踐，進而培養學生的工匠精神和創新意識等優秀品質，并為產教融合、新工科建設等方面落地提供保障，是當前亟需解決的問題。

二、目前教學現狀

《自動控制原理》課程理論性強，需要高等數學、復變函數和電路理論等多學科知識為基礎，大量公式推導致使學生應接不暇，難于做到融會貫通;傳統的教學模式多呈現“填鴨式”教學特點，即以教師講授、學生被動接收為主，往往容易忽視學生主體作用的發揮，缺乏必要的互動和討論;各章節之間聯系松散，學生并不清楚所學知識如何應用于實際系統的分析與設計;目前仍是以期末考試為主要考核形式。在有限的時間內，考試內容不可能涵蓋所有的重點知識。除此之外，對實踐能力、創新精神等方面的考核評價要求低。因此，本教師團隊發現在實際的教學環節中，往往產生“學生不明確學習重點”、“所學知識枯燥”和“理論與實際脫節”等消極現象，嚴重打擊了學生學習的積極性。

三、教學改革方法

結合OBE理念與新工科的培養要求，我們從教學大綱、教學手段等大縱深、多維度地設計教學改革方法。

（一）教學大綱

為進一步適應新時期應用型本科培養要求，我們確定教學大綱的課程目標如下：課程目標1. 培養學生的愛國情懷，同時培養學生的工匠精神，引導學生以唯物主義的認識論、方法論等哲學思想分析并解決問題，養成求真務實、認真細致的工作態度，并樹立誠信、友愛、和諧、奮進的良好品質;課程目標2. 掌握控制系統的建模、分析和設計方法，并能用于控制問題的分析與論證;課程目標3. 具備使用MATLAB軟件等現代工程工具針對控制理論問題進行仿真分析與設計的能力。

（1）基于OBE理念教學反向設計教學模塊，具體情況見圖1：

（二）教學手段

課堂教學方法：

引入和控制理論密切相關的生產一線案例，通過案例中遇到的具體科學問題，引出授課內容。授課環節結束后，根據一線崗位要求，讓學生“變身”為企業員工，對問題給出自己的解決方案。最后由教師團隊予以綜合點評。

闖關式教學環節：

為進一步夯實學生的理論基礎，提升學習興趣。本課程現已實行闖關式教學模式。闖關試卷覆蓋面廣，考核內容豐富，學生需對闖關知識點非常熟悉，且計算分析的能力非常強才能闖關成功。

授課視頻庫：

學生往往對課程中的重難點內容難以通過一次性課堂教學掌握，為此本教師團隊錄制了部分教學視頻，用于學生課后學習。（見圖2）

教學實施情況：

課程教學主要包括課堂教學、仿真教學、闖關式教學三種教學模式。課堂教學多仍采用傳統的多媒體與板書結合方式進行授課，但授課內容多以案例形式給出。通過實際問題導向教學，學生主體作用凸顯，教學效果明顯提高;仿真教學基于MATLAB軟件進行，主要為了提高學生理解程度、加深認識，并要求學生自主設計并驗證自己的系統方案;闖關式教學要求學生在規定的時間和地點對階段學習內容進行闖關，為考核評價過程化提供了有效保障，體現了考核的公平公正。

成績評定方式：成績評定按照平時成績（70%）、期末成績（30%）進行考核。其中，平時成績包括闖關（42%）仿真實驗（14%）、研討與作業（14%）。

四、結語

本文闡述了“自動控制原理”在衢州學院的授課情況，結合OBE教學理念、應用型本科教學特點和本校學生的學習情況，從教學大綱、教學手段等方面加以改進，給出了這門課程教學改革的新思路。

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基金項目：浙江省一流課程項目-自動控制原理，衢州學院課程思政建設項目（KCSZ202016），衢州學院課程思政示范課程建設項目（SFKC202114）， 衢州學院校級新技術應用通識課程建設項目（XJSKC202007）.