應用型本科控制工程基礎一流課程建設的實踐探索

張建化，朱雷平，杜雨馨，王樹臣，張 磊

（徐州工程學院電氣與控制工程學院 江蘇 徐州221018）

2018年9月，教育部印發《關于加快建設高水平本科教育 全面提高人才培養能力的意見》，2019年10月，教育部印發《教育部關于一流本科課程建設的實施意見》。這兩個文件的發布，旨在要求通過淘汰“水課”、打造一流“金課”，強化一流本科課程建設在人才培養中的核心決定因素，樹立一流“金課”建設的新理念、新舉措、新模式、新效應，完善以培養德智體美勞全面發展、高素質復合型人才為導向的課程建設激勵機制。

徐州工程學院是一所地方型全日制普通應用型本科院校，其辦學宗旨是為地方區域經濟發展培養高素質應用型人才，這就要求工科類學生應具有“大應用觀、大工程觀”的基本視野和思維模式?！翱刂乒こ袒A”課程是機器人工程專業、機械電子工程專業一門十分重要的專業課，是研究控制論在機電系統、電氣系統中應用的一門技術學科，是實現傳統機械工程學科向以機、電、液相結合的現代控制工程學科跨越的主干支撐課程之一。本文以控制工程基礎一流課程建設為例，探索課程建設目標、課程建設方案、課程教學內容設計、課程教學模式、課程資源建設等方面內容。

1 課程建設目標

強化課程思政內容：以課程思政理念制定課程教學大綱、新課件、新教案，明確課程思想教育的融入點、教學方法和載體途徑，將科學精神、全局意識、理想信念、民族精神、道路自信等思想價值引領貫穿于課程目標、課程內容、課程教學、課程評價等環節中。

更新課程教學資源：緊跟學科專業前沿，將國內外控制工程、機械工程、電氣工程、電子科學技術等學科的最新研究成果融入課程，適時更新線上線下課程資源庫，完善教案、課件、題庫、工程案例等內容；根據線上線下課程資源庫內容，進一步完善課程超星網絡學習平臺、中國MOOC學習平臺的建設。

深化教學模式改革：采用線上預習、線上測驗、線上討論、線下案例討論、線下翻轉課堂、線下生講師評、邊講邊練等教學方式，充分發揮線上資源與線下教學模式，使學生牢固掌握課程內容并加以應用。將具有專業背景的教師項目案例、比賽案例、創新創業案例引入課堂教學中，激發學生的學習熱情和實踐興趣，調動學生主動學習的積極性，提高學生綜合解決實際問題的能力。

2 課程建設方案

2.1 課程建設理念

教育信息化理念：隨著中國MOOC、智慧樹、學堂在線、EDX、Coursera等在線學習平臺的不斷發展，基于現代網絡技術的在線課程已經成為包括大學生在內的各類人群的主要學習方式，因此本課程以學生發展為中心，打造“學習通+超星課堂+中國MOOC”的現代教育平臺。

多學科融合理念：多學科交叉融合升華是知識創新和發展的源泉。由于本課程涉及數學、物理、力學、機械、電子、電機、液壓氣壓等多門課程的知識，按照交叉、簡潔、綜合、思索等原則教學，避免了學生對某一學科知識的片面理解，調動了學生學習的積極性，為學生將來從事科研工作奠定了良好的方法論基礎。

工程應用觀理念：知識必須應用到實踐中才會有價值。本課程的學習一方面為后續微機原理及應用、電機與拖動、電氣控制技術、機器人學導論、機電一體化、工業機器人技術、移動機器人技術等課程服務，另一方面是為學生建立大工程觀念、大系統觀念、大應用觀念做好鋪墊。因此，在線教學中，既要通過課件展示、口頭講授、互相討論等方式呈現大量工程應用實例，也要通過第二課堂、他校課堂等方式擴展學生的知識量，以培養學生的工程觀念、系統觀念，挖掘學生的內在潛力。

2.2 課程教學目標

課程目標是實現教育目標的重要手段。根據學校辦學定位和專業人才培養目標，基于課程建設理念確定融合知識、能力、素質為一體的課程教學目標，學生應掌握課程的基本知識和基本技能，形成良好的學習習慣以及科學的研究方法。

首先，學生應識讀理解控制系統原理圖，并能查閱國內外文獻、數據庫，具備建立自動化系統、機電一體化系統數學模型的能力。其次，學生要熟悉控制系統經典分析方法，具有采用不同方法分析系統的能力，具備基本的從事工程應用和科學研究的專業素質和技能。再次，學生要能綜合運用所學知識去分析解決控制問題，具有一定的邏輯思維能力和自學能力，具有追求創新的科學態度和全局意識，能夠針對復雜工程問題設計解決方案。最后，學生要運用所學控制系統知識，初步具備系統實驗設計和驗證的基本能力和工程素養。

2.3 課程教學設計

教師應依據感知、思維、重構的學習認知發展規律和學科發展、工程實際、社會需求，及時更新課程知識內容和學習方法，確定課程教學任務和教學方法。學校應進一步完善超星課程網站，更新教學課件、章節視頻、章節測驗、章節工程案例討論等內容，將具有專業背景的教師項目案例、比賽案例、創新創業案例引入課堂教學中，激發學生的學習熱情和實踐興趣，充分發揮學生的主體作用和教師的主導作用。

課堂講授應將板書、多媒體課件、視頻資料相結合，講重點、講難點、講思路、講方法。討論式教學即學生自由發言討論對控制系統的認識；翻轉課堂式即由學生自主選擇實際機電設備控制系統分析；案例式教學即教師選擇多種實際控制系統進行時域分析，以典型機電控制系統為例、講解討論PID控制的基本原理和實現方法。同時，為強化信息技術在課堂教學中的深度應用，教師要以學生為中心開展教學，完善線上線下混合式教學內容，將在線教學和傳統教學結合起來。

線上教學：主要內容包括課程大綱、章節PPT、章節測驗、案例討論、作業提交、課外閱讀材料、重難點和案例視頻講解等。課程大綱幫助學生掌握課程學習內容；章節PPT引導學生在線下課程前做好課前預習；章節測驗是作為線下隨堂測驗；案例討論幫助學生了解與專業結合的工程案例、競賽案例并學以致用；重難點和案例視頻講解則將每一節難點知識、特色工程案例做深入分析講解。

線下教學：主要以重難點討論、案例小組討論、翻轉課堂、生講師評形式開展教學。重難點討論、案例小組討論要求學生提前在線上觀看視頻查閱資料，線下課堂則重點圍繞學不明白的、應用不清楚的問題引導學生展開小組討論，主要包括瓦特蒸汽機、智能車視覺尋跡、汽車懸掛系統建模、直流電機建模、英吉利海峽或火星漫游車例穩態誤差求解等。翻轉課堂則挑選典型環節傳遞函數、穩定性判據、廣義根軌跡、伯德圖等內容，讓學生在課下提前準備，課堂上自己講解，課堂上共同練習，學生和教師共同點評以鞏固所學知識。

2.4 課程教學組織與實施

針對應用型本科人才培養目標，以應用觀、系統觀和創新意識為驅動，該課程深度融合“線上線下”教學資源，將課程思政融入核心知識點，將具有專業背景的教師項目案例、競賽案例等引入課堂教學中，積極推行專業控制類教材內容改革，利用在線課程、學習通APP、智慧教室等現代信息化教學工具，實施線上基礎學習、“線下案例討論+翻轉課堂”的混合式教學，開展當堂測驗、案例討論、項目學習等多種形式的教學活動。

自主學習模式：自主學習是學生通過自學、探索、發現來獲得知識的最好途徑。一方面，教師在超星學習通平臺上提前上傳課件、大綱、參考書、視頻等資料供學生提前學習，另一方面，教師利用中國MOOC名校課程學習平臺，讓學生參與名校該課程的同步學習測驗。

翻轉課堂、開放討論模式：翻轉課堂是教師和學生之間答疑解惑、合作探究的新模式。一方面，每節課程教師快速梳理本節知識點后，教師利用余下時間，讓學生當堂討論預習時的疑惑疑難和工程案例；另一方面，教師在學習通上布置開放性討論題目，讓學生查閱資料，拓展知識面。

節節測驗模式：為了檢驗和督促學生打好基礎，每節課最后10分鐘左右，教師在學習通上進行當堂測驗，公布學生成績排名，以形成你爭我趕的學習氛圍。

工程案例引導模式：在課程學習中，教師引入與課程相關的競賽題目、科研案例、工程案例等，將教學與工程實際緊密聯系在一起，使學生明確理論教學中的問題來源及其成果的目的性，以提高教學效果。

2.5 課程管理與評價

學校要改進課程成績評定方法，注重學生過程性評價，做到多元并重，實行全過程、引導性評價。通過線上學習、線上測驗、線上討論、章節測驗、MOOC學習等方式，教師采用全過程、多元并重的平時成績評價方式，結合期末適量綜合性考核方式，創新性地評價學生。

自主學習情況：根據線上登錄次數、線上簽到、線上討論、視頻學習、課堂學習等方面，教師按照比例分配綜合評價。

章節單元測驗情況：計算分析作圖題，每完成一個章節教學單元開展一次單元測驗，教師評分得出學生每次成績，取平均值按百分制得出單元測驗成績。

作業完成情況：教師從作業完成態度、作業完成質量等方面評分，取各次作業成績的平均值按百分制得出平時作業成績。

實驗完成情況：教師從實驗態度、實驗操作、實驗數據和實驗報告等方面評分，取各次實驗成績的平均值作為實驗成績。此外，教師還可引入與課程相關的競賽題目、科研案例、工程案例等，將教學與工程實際緊密聯系在一起，使學生明確理論教學中的問題來源及其成果的目標性，以提高教學效果。

3 結論

“控制工程基礎”是自動化類、機械類專業的專業必修課，任務是使學生分析已有的各種機器人、機電系統的工作原理和運行品質，培養學生的工程意識、大系統觀念和抽象思維能力。在教育信息化、多學科融合、工程應用理念的指導下，學校通過線上線下混合式教學、翻轉課堂式教學，以應用觀、系統觀和創新意識為驅動，將具有專業背景的教師項目案例、競賽案例等引入課堂教學中。學校應注重過程性評價，采取多元并重、全過程、引導性評價機制，使課程教學內容具有前沿性、應用性、工程性，使學生具備良好的專業知識、能力和科學素養，形成綜合運用所學知識和合作解決實際問題的能力，能在實踐中發現問題、分析問題、解決問題。