“雙一流”背景下控制理論課程群建設與教學改革

劉鑫屏，張 悅

（華北電力大學 自動化系，河北 保定 071003）

2021年“十四五”規劃開局，在國家“雙一流”建設的要求下，大學學科建設至關重要。“雙一流”建設政策和方案凝聚了學科發展戰略共識、教育發展目標的提升及創新發展，要求學科建設必須堅持更大的視野和責任，構筑起更大的戰略優勢和核心能力，開創出具有中國特色的世界級一流大學和世界一流學科建設新格局。華北電力大學控制與計算機工程學院自動化系（以下簡稱自動化系）作為一流本科專業，為了提升專業的核心競爭力，需要優化控制理論課程群的師資隊伍結構、提高教師的教學水平，同時，教學方式需要多元化，課程群資源集聚能力需要加強，信息技術教學水平和實踐教學需要改革提升，更需要結合國家戰略、科技前沿展開改革與創新，為自動化系和其他相關專業的發展開拓前路。

為了解決這一問題，聚焦自動化新工科建設，體現自動化與其他學科的交叉與融合、電力能源產業技術與自動化學科的理論融合、跨專業能力的融合，以及與多學科科研教學項目實踐相融合，建設能培養創新型、復合型人才的自動化一流本科課程，自動化系制定了新的培養方案。本文依據成果導向教育OBE（Outcome Based Education）理念，結合華北電力大學學科建設經驗，設計完成了面向一流學科的控制理論課程群建設與教學改革。

一、控制理論課程群建設的研究背景

控制理論承接著先修的多門基礎理論課程，同時是后續“系統建模與辨識”“運動控制”“過程控制”“計算機控制系統”“機器人控制”“先進控制”“智能控制”“新能源發電系統控制”等課程的先修課程。控制理論的理論性很強，對數學基礎的要求高，是為解決實際控制系統直接提供理論基礎和分析方法的課程。

控制理論抽象、概念多，知識體系包含大量煩瑣的數學定理、數學分析及數學推理，學習難度大。目前采用傳統的教學方式，以教師為主，不提倡學生自主思維，學生失去了學習的主動性，學生對本專業的前景無從了解。而教師有著豐富的工程背景，把握著本專業的科研脈搏及前沿動態，但教學內容并沒有融入工程實踐及最新的科研成果，這樣的教學方式在短期內的教育效益較好，但長遠教育效益差。教學效果不能以學業成績為單一目標，還必須關注學生的學習體驗和學習獲得感，以及學生的可持續發展。現有的教學模式對學生創新思維和自主學習能力培養的推進力度差，不能滿足專業課程體系“特色課程求精、通識課程求寬、集中實踐環節、跟蹤前沿技術”的原則。

二、課程群建設與教學改革的OBE目標

自動化系在華北電力大學“雙一流”建設的大背景下，依據成果導向教育OBE理念，以達到本專業的培養目標為最終目標，針對控制理論課程群建設，通過逆向設計展開工作。成果導向教育OBE理念是根據預設的教育目標和學習成果進行課程設置、教學實施和人才培養的方法。

依據國家教育發展目標、行業發展需求、學校本科人才培養目標和OBE理念制定本專業的人才培養目標，如圖1所示。

圖1 培養目標及人才培養定位

根據自動化系的畢業要求設計其課程體系，按照畢業要求設計教學目標、撰寫教學大綱，課程群教師修訂了符合“雙一流”學科建設要求的明確課程目標達成度、課程達成度評價計算方式的教學大綱。依據教學目標設計考核評價標準。然后是選擇教學方法、設計教學過程、配置教學材料和資源，通過相應的教學設計順利達成課程的教學目標，見圖2。

圖2 OBE逆向設計

三、課程群建設工作

（一）師資隊伍建設

建設一支教學理念先進、教育教學方法豐富、專業素質強、德育能力高的高水平教學團隊，其工作內容如下。

1.建設結構合理的師資團隊。通過引進新教師、送教師出去培訓、請專家開展專題講座、企業掛職、職業培訓等多種途徑持續培育、壯大和優化師資隊伍，造就一支職稱、年齡結構合理，具有“博士化”“國際化”和“工程化”素質的教師隊伍。經過引進人才和調整師資后，課程群師資隊伍的職稱、年齡結構、工程背景分布更加合理，可以保持教師隊伍數量和質量的可持續發展。

2.提升教學理念，轉換教師角色。課程的研究內容和研究理念日新月異，教師應有強烈的憂患意識和探究欲望，對教師職業變化要有非常高的敏感度，將教師在理論學習中學到的教學理念與教學實踐相融合，真正形成“以學生為中心”的教學理念；轉變角色，從“教書匠”轉變為設計教學內容、教學方法及教學情境的“設計師”；從只講控制理論方法到挖掘課程中顯性、隱性的思想政治育人亮點，把思想政治教育實踐貫穿整個教學過程中。

3.教師教學能力的提升。實施多種改革方法提高教師的教學能力，尤其是青年教師教學水平和中老年教師信息化教學技能；教學教案、教學課件的制作及教學資料的分享；建立并執行多種渠道的反饋評價機制，包括校院兩級督導和系領導、同行教師聽課及意見反饋，學生的網上評教信息反饋。評教結果影響教師的職稱評定和業績考核與評優，并根據反饋信息，不斷改進和提高教學質量。

邀請教學名師開設講座，舉辦觀摩教學課堂，加強教學理念、教學技能及信息技術方面的交流與培訓。為了營造良好的學術氛圍，培養具有國際化教育視野的中青年骨干，打造高水平的國內外學術交流平臺，積極推進專業教師從事博士后、訪問學者，并參與國際間的學術交流。

（二）課程群建設研究內容

1.依據OBE理念制定教學大綱。依托學校和自動化系的“雙一流”建設，以完成自動化系培養計劃為目標，修訂本專業的培養目標，確定畢業要求，依據畢業要求逆向設計自動控制理論、現代控制理論的教學大綱。教學大綱按照“雙一流”學科的建設要求明確了詳細的課程目標、課程目標達成度、課程達成度評價計算方式等，明確了自動控制理論和現代控制理論的教學方向與目標。

2.控制理論課程教學內容改革。為了滿足新時期能源電力的發展需求，在教學內容上增加現代控制技術在家用電器、交通系統、智能建筑、汽車、雷達控制、航空航天等領域的生產實例，拓展學生的知識面與專業視野，提高學生寬口徑就業的優勢和專業自豪感，把科研項目中的新技術、新問題、新思考，通過系統的學科知識提煉，根據學情特點融入教學實踐，拓展學生的科研創新能力及把握專業前沿脈搏的能力，保持能源電力科學與工程的學科特色。

3.信息化教學改革。為了激發學生的專業學習激情與興趣，改善學生自主和持續學習的效果，利用多種信息化手段進行教學實踐。如利用“課堂派”推出的一系列新功能和課堂相結合，在線上和線下批改作業，并利用“課堂派”提供作業的查重、打回功能提高效率；有針對性地幫助學生快速提升，隨時上傳課程視頻文本資源，讓學生不再將學習固著在課堂之上。切實提高課內的師生互動，實時監測學生的學習效果和狀態，及時地對課程教學進行調整優化，提高教學效果。

4.建立教學反饋機制和反饋通道。利用互聯網、現代信息和數據技術，建立教學反饋機制，構建合理的反饋通道，收集來自多渠道、多尺度的教學質量反饋信息，并進行信息數據分析得出結論，指導教學活動。

以學生預習效果的反饋信息作為前饋信號，調整教學方法和教學內容，以學生課堂的反饋數據作為第一層反饋調整教學方式和教學內容，每個單元的反饋數據作為第二層反饋調整下一單元的學生任務量、教學方法及教學進度。同時，通過課程群教師間、校內校外同行、督導等數據反饋，及時對教學進行調整。

5.控制理論課程群教學資源建設。針對“自動控制理論A”“自動控制理論B”“現代控制理論”課程，通過對各種資源的凝練、篩選，教師團隊選擇適合不同課程、不同知識點的網絡化信息化工具，開發虛擬實驗平臺，制作多種媒體方式的教學資源，包括視頻資源慕課資源作業習題、思想政治資源擴展教學深度并提高教學質量。網絡信息是學習資源的有效補充，教師將各種理論、思想、專業的新技術和新方法等信息經過篩選、識別、選擇整合到“課堂派”，作為拓展教學的資源。

四、課程思政建設

隨著社會經濟的飛速發展，我國能源領域對高端技術性人才的需求逐漸增大，華北電力大學是我國能源電力行業重要的人才培養基地，結合國家科技創新驅動發展戰略，從自動化系人才培養的方向出發，聚焦學生的職業發展需求，結合電力能源企業的核心價值觀與思想政治教育的要求，迫切需要在控制理論課程中全面覆蓋課程思政。

通過結對思想政治課教師、交流培訓、青年教師磨課、骨干教師一對一輔導等方式，培養教師的理想信念，約束教師的言行舉止，從教師的工程背景、學識理念、思維習慣等方面入手，轉變教師的教學理念，從行為層面踐行道德實踐者與示范者。在專業知識的積累中，結合控制理論課程的特點，引導學生踐行工匠精神，培養具有自動化專業素養、有家國情懷和科技報國使命感、有能力有意愿為國家為人民全心全意服務的高素質人才。課程群教師逐漸摸索形成了具有自身特色的課程思政教學方法，做到自然融入、有機滲透、春風化雨、潤物無聲。

結語

為了適應“雙一流”學科建設，將控制理論課程體系的實踐部分、理論知識部分在線上教學資源和線下課程中相互融合并互相支撐。在“互聯網+教育”時代，海量信息撲面而來，沒有哪個專業、哪門課程、哪種教學理念和教學方法是一成不變的。控制理論課程群的建設更新改革是常態，學生在該課程群的體系中能得到前沿的知識，使其實踐能力、表達能力、綜合素質均能得到極大提高。