“控制工程基礎”一流本科課程建設探索

王艷輝 姬曉飛 席劍輝

摘? ? 要：一流本科教育的核心要素是一流本科課程，2019年教育部提出一流本科課程的“雙萬”計劃，為“控制工程基礎”課程的建設指明了方向。文章主要從課程的教學目標制定、教學模式構建、教學內容優化和考核評價完善等方面闡述了“控制工程基礎”課程在一流課程建設方面所進行的一系列探索與實踐，為培養基礎知識扎實、綜合能力強、品德高尚的高素質應用型人才提供保障，助力高等教育實現內涵式發展。

關鍵詞：課程建設;線上線下;教書育人;任務驅動

中圖分類號：G642.3? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? 文章編號：1002-4107（2023）03-0047-03

在2021年9月27日的中央人才工作會議上，習近平總書記指出：“當前，我們比歷史上任何時期都更加接近實現中華民族偉大復興的宏偉目標，也比歷史上任何時期都更加渴求人才。”教育部部長陳寶生也指出，高等學校的根本任務是一流本科教育、一流人才培養。課程是教育最為微觀的載體，解決的也是教育最為根本的問題——培養人[1]。課程的質量直接影響著人才培養的質量，課程建設工作是本科教育教學改革的主要任務之一，一流本科課程建設是落實一流本科教育的重要保障之一。

2019年10月教育部在《教育部關于一流本科課程建設實施意見》中提出的“雙萬計劃”是2018年新時代全國高等學校本科教育工作會議精神的落實，為高等學校的課程建設指明了方向。在這樣的背景下，“控制工程基礎”課程教學團隊立足學校的辦學定位，結合課程特點在課程建設方面進行了一系列探索和實踐，旨在解決原有課程中存在的弊端，提高課程的教學質量，發揮課程在人才培養中的作用。

一、原有課程中存在的不足

“控制工程基礎”課程作為遼寧省精品課程，在人才培養中發揮了應有的作用，但隨著信息化技術的不斷發展，社會對于高等教育人才需求的變化，學生的學習習慣和學習特征的改變，原有課程也存在著一些與一流本科課程標準不相適應的問題。

（一）教書與育人的疏離

教育的本質是育人而不是傳授知識，傳授知識僅是育人的一部分。專業課教師必須在教書、傳授知識的同時做好育人工作，把教人做人作為根本任務[2]。在教育教學活動中，教書和育人是統一、密不可分的。而在“控制工程基礎”原有的課程教學中，教師關注點基本在專業知識傳授和專業能力培養兩方面。在課程教學的各個環節，教師注重的是學生對經典控制理論有關知識點是否聽懂和學會，是否具備運用控制理論知識分析和解決在專業領域中與自動控制技術有關問題的能力，認為思想政治教育是思政教師的任務，忽視專業課與思政課協同育人的作用，對學生的品德修養、價值塑造關注不夠。

（二）信息技術融入課程教學不夠深入

隨著信息技術的迅猛發展，學生獲取知識的手段呈現多樣化特點，獲取知識的深度和廣度有了更大的拓展。利用信息技術手段和方法改造教學，是實現以學生為中心教育的必然要求[3]。當代大學生是伴隨著蓬勃發展的互聯網技術長大的，被稱為“網生代”，他們喜歡到網上搜尋自己感興趣的知識，并根據個性制定自己的學習計劃，因此，推動信息技術與教學的深度融合是當前高等學校教學改革的重要任務之一。雖然“控制工程基礎”課程已進行了一些線上資源的建設，但存在著課程教學與信息技術融合不夠深入的問題，主要體現在以下三個方面。一是原有在線資源種類比較少、利用率不高，學生在線學習與教師線下教學脫節的問題，在線學習與線下教學還沒有形成提升教學質量的合力。二是課程教學主要采用的還是傳統線下課堂教學，教學空間、教學模式和學習方式存在著單一化的問題，學習內容也基本固定不變，特別是隨著培養計劃的調整，課堂授課學時減少，線下課堂約束和局限了學生的學習行為，無法滿足不同層次學生的多樣化學習需求，也不利于學生自主學習能力的培養，偏離了“學生為中心”的理念。三是教學反饋僅有期末考試和平時作業兩個途徑，而且采用人工進行課程教學數據分析和記錄，沒有利用大數據對學生的學習行為進行反饋，存在著教學反饋滯后和粗糙的問題，難于精準發現學生在學習過程中的個性和共性問題，教師無法做到動態調整教學方法和教學內容，不利于教學效果的提升。

（三）教學評價手段單一

課程評價是課程建設的反饋環節，具有檢測教學效果、診斷教學問題、矯正教學錯誤以及提高教學質量等作用[4]?！翱刂乒こ袒A”課程原有的考核評價方式是以期末考試為主，平時成績在最終成績中只占10%，并且平時成績也僅僅是由作業和出勤情況給出。這種忽略了過程的評價方式，不能及時反饋學生在學習過程中遇到的問題，也難于反饋學生的能力養成和素質提升情況，同時不利于學生自主學習能力、溝通表達能力等多種能力的培養，忽視了教學中學生的主體作用，阻礙了學生主動思考問題的積極性，在一定程度上會降低學生對于自動控制基本理論知識探索的興趣。

二、“控制工程基礎”一流課程建設途徑

王喬認為，一流本科課程建設以“立德樹人與全面發展”為教學目標，堅持“以學生發展為中心”的教學理念，體現出教學形式的互動性、教學內容的創新性、課堂教學的開放性與教學評價的多元性等課堂變革要素[5]?！翱刂乒こ袒A”課程教學團隊從學生所需和所得出發，以課堂教學改革為核心，在制定教學目標、構建教學模式、優化教學內容、考核評價等幾個方面探索課程建設途徑。

（一）制定“三位一體”的課程教學目標

教學目標在教學實施中起著導向性作用，一切教學活動都是圍繞教學目標展開的。“控制工程基礎”課程結合沈陽航空航天大學面向航空航天產業、國防科技工業和遼沈區域經濟發展的需求，培養基礎扎實、知識面寬、實踐能力強、具有創新創業精神和高度社會責任感的高素質應用型人才的辦學定位，對教學目標進行了修訂，制定知識目標、能力目標和素質目標“三位一體”的教學目標，用于確定知識的掌握程度，具備運用知識分析問題、解決問題的能力，養成正確的情感態度和價值觀。

知識目標：以單輸入—單輸出線性定常控制系統為研究對象，扎實掌握自動控制系統的建模、常用的分析與校正方法，引入前沿知識拓寬學生知識面和視野。能力目標：從工程實際需求出發，運用自動控制的基本理論選用恰當的數學模型來描述控制系統，同時運用控制系統的基本分析方法對機械、動力、航宇、能源等工程領域的自動化系統進行動態和穩態性能分析，在系統性能不滿足工程要求時，可以設計出合理的方案對系統性能進行改進。培養系統和辯證的科學思維方法、分析解決工程問題能力、自主學習能力和表達溝通能力。素質目標：立足航空航天產業、國防科技工業和控制理論與控制工程學科，通過思政教育學習，在理想信念和世界觀方面更加端正觀念，培養科學嚴謹的工作作風、高度的使命責任感和深厚的航空報國愛國主義情懷。

（二）構建“學生主體”的混合式教學模式

線上線下混合式教學通過在線學習與面對面教學這兩種教學組織形式的有機結合，可以把當前信息化教育與傳統教學的優勢最大限度地發揮出來，使學習者由淺層次向深度學習過渡[6]。建構主義理論指出，學習的實質是學習者積極主動地進行意義建構的過程，線上線下混合式教學模式就是在建構主義理論指導下，落實了學生的主體地位，引導學生進行主動學習?！翱刂乒こ袒A”課程依托超星泛雅網絡教學平臺，構建了 “三階段、三空間和三終端”的線上線下混合式教學模式。手機端、PC端和智慧課堂端三個教學終端互補銜接，線下課堂的物理空間、在線學習的資源空間和形式多樣的互動空間三個學習空間交叉融合，共同支撐由課前目標導引、課中知識內化和課后鞏固提高三個階段組成的線上線下混合式教學的開展。

課程的線上線下混合式教學以線下教學為主、線上學習為輔。在線下課堂前，教師對教學目標和學生的學情進行分析，細分知識點并優化教學內容，設計學生課前在線學習的任務并進行發布，完成指導性、評測性、擴充性在線資源建設，用于滿足學生在線自主學習和線下課堂教學使用。學生課前完成教師發布的學習任務，根據需要選擇在線資源進行自主學習和自我測評，明確學習的重點和難點，對難于理解或延展的知識可以與教師進行交流或帶到線下課堂進行解決。線下課堂中，教師對線上學習的情況進行反饋，有針對性地講解重點、難點，同時發布靈活多樣的課堂互動，及時反饋學生的學習效果，根據反饋不斷調整授課內容和授課方法。學生在線下課堂中積極參與課堂互動，完成課中任務并進行主動思考，解決課前或課中學習中的疑惑，有效地促進了知識的掌握、能力的提升和品格的塑造。線下課堂后教師發布并批改作業，收集并分析平臺提供的學生學習數據，精準掌握每一次課、每一個學生的學習狀態和知識掌握情況，有針對性地提出改進措施。學生在線下課堂后完成作業的同時進行作業互評促進知識的鞏固和加深，根據自身的學習需求，選擇在線資源進行知識拓展，擴充知識面或視野，通過完成課后的擴展任務進一步提升分析問題和解決問題的能力。

線上線下混合式教學將學生的主體地位和教師的主導作用有效地統一在一起，根據學生的學習特點和心理特征，設計線上和線下學習內容和任務，利用網絡教學平臺實現在線學習與線下教學的無縫銜接，將互動交流貫穿到課前學習指導、課堂即時反饋、課后答疑解惑的教學全過程，給學生提供了較好的學習體驗，有效地調動了學生的學習熱情和參與度。

（三）“三點并重”優化課程的教學內容

課程從突出航空特色角度出發，兼顧學生能力養成和價值塑造兩個方面的要素，秉持特色、能力和品德“三點并重”原則對教學內容進行優化。將具有航空特色的工程案例和符合專業特色的工程案例貫穿教學內容始終，在保證控制理論完整性和嚴謹性的基礎上，重點關注運用控制理論分析和解決問題的方法，將某些定理和結論復雜的證明或推導過程轉到在線自主學習。課程教學中引入了控制理論的背景知識、學術動態和一些科研思想，有利于增強職業素養，提高學習興趣，拓寬視野和知識面，培養學術意識，塑造勤奮向上的價值觀。課程所用的教學案例有一部分是來自于教師的科研項目。例如，在講授PID控制知識時，引入“STOVL發動機控制仿真”研究項目，從研究背景、系統建模、控制方案設計到仿真實現完整展示項目開展的過程，使學生明確項目實施的流程，同時也培養了工程師必備的基本能力和素質。

通過挖掘控制理論中的哲學思想和德育元素，在授課過程中把思政教育自然地融入控制理論知識的學習，增強了思政教育的親和力和感染力，達到潤物無聲地提高學生思想水平、政治覺悟、道德品質的目的。例如，在控制系統的穩定性意義學習中，列舉由于不穩定造成美國奧克蘭海灣大橋被一陣微風吹斷、前蘇聯的解體，而穩定團結是我國抗疫成功的根本保障，這同時也顯示了社會主義制度的優越性，引導學生認識自身在社會穩定中的作用，樹立正確的大局觀，自覺抵制各類不良思潮的侵襲，強化責任擔當。

（四）“任務驅動”提高課程的高階性

在教學中采用任務驅動式教學法，通過解決問題、完成任務，調動學生學習的狀態，將知識運用、能力養成統一起來，從而提高課程的高階性。創設課前任務、課中任務和課后任務并將三者有機結合起來，可提高學生的學習興趣，激發求知欲望，培養自主學習能力、分析解決問題能力、歸納總結能力、文獻搜集能力等，也是最能發揮學生主體作用的形式之一。

課前任務設計的目的是明確學習目標和意義，引出線下課堂教學內容，培養學生文獻查閱和總結能力，養成終身學習的意識。教師在課前進行教學分析，分析教學重點，綜合考慮教學目標和學情特點，制定課前學習任務清單并在教學平臺進行發布。課中任務設計的目的有兩個，一是對課前任務完成情況進行檢測，二是對本節教學進行實時反饋。課前任務的檢測方式采用小組匯報或通過隨堂測試、投票、主題討論和問卷等課堂活動形式進行反饋。教師對課前任務完成的反饋情況進行補充和說明，講授本節重點和難點知識，同時要發起并實施新的任務。課后任務包括鞏固和提升兩類，用于實現知識的鞏固和能力的提升。通過完成作業、互評作業和在線學習鞏固知識，完成擴展任務實現能力提升。擴展任務是以小組合作的形式，綜合運用控制的基本理論完成一個控制系統的設計及實現，包括直線倒立擺控制系統、旋轉倒立擺控制系統、雙輪平衡車控制系統、干燥箱溫度控制系統、單容水箱液位控制系統、風力擺控制系統、智能車速度控制系統等。從系統方案設計、數學模型的建立、PID控制器設計、仿真分析到實際系統調試及分析，設計的擴展任務覆蓋了課程全部知識模塊，將理論與實踐有機地融合在一起，實現知行合一，進一步提升了分析問題、解決問題的能力。

（五）“多元評價”使教與學更具針對性

課程的考核評價采用多元化的評價方式，把教學過程中的形成性評價和課程結束時的終結性評價結合起來，教學評價貫穿課前、課中和課后教學全過程，利用平臺數據記錄的信息幫助教師和學生動態了解教與學的基本情況，實時調整教學策略和學習方法，使教與學都更具有針對性，教學效果在教學過程的每個階段、每個環節都能得到及時的監控，有效地保障教學質量。

教學過程中的形成性評價反饋途徑主要有在線學習情況，隨堂測試、討論、選人、搶答、投票等課堂活動參與情況，課后作業、擴展任務完成情況等。在超星泛雅網絡教學平臺上，隨堂測驗、討論、投票、選人、搶答等反饋結果包含在課堂互動中。課程的最終成績是過程考核占30%，期末考試占70%。過程考核成績中在線學習成績占10%，章節測驗占10%，課堂互動占50%，作業占15%，擴展任務占15%。

三、結語

在一流本科課程的“雙萬計劃”背景下，本文從教學目標、教學內容、教學模式和考核評價幾個方面探索了“控制工程基礎”一流本科課程建設的途徑。構建的線上線下混合式教學模式，將傳統教學與在線學習有效地結合起來，保留了傳統教學的主導性、系統性等優勢，也充分利用在線學習的資源優勢，培養了學生自主學習能力。教學內容的優化，既體現了航空航天特色，又注重了增強職業素養、提高職業技能、提升品德修養。采用多元化考核評價方式，能夠發揮學生在教學中的主體地位，也能及時反饋教學效果，發揮教師在教學中的主導地位，促進學生多種能力的養成。經過一段時間的建設，課程已取得了一些初步成效，目前，“控制工程基礎”課程已成功遴選為遼寧省線上線下混合式一流本科課程。

參考文獻：

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