張淼 介婧

摘要 為響應(yīng)教育部一流課程“雙萬計劃”，加快發(fā)展新工科建設(shè)，積極探索自動控制原理一流本科課程教學(xué)改革，文章從分析課程教學(xué)現(xiàn)狀出發(fā)，總結(jié)了在課程教學(xué)改革中要解決的重點問題，堅持以學(xué)生為中心、以能力產(chǎn)出為導(dǎo)向，從課程思政、教學(xué)模式、實踐教學(xué)和課程考核等四個方面進行自動控制原理線上線下混合式課程教學(xué)改革。不斷聚焦人才培養(yǎng)新需求，將課程教學(xué)改革與課程思政建設(shè)并行，創(chuàng)新多維度智慧教學(xué)模式，探索多元化實踐教學(xué)方式，為培養(yǎng)適應(yīng)時代需求的新工科應(yīng)用型人才提供有效途徑。

關(guān)鍵詞 自動控制原理；線上線下混合式；教學(xué)改革；教學(xué)模式

中圖分類號：G642文獻標(biāo)識碼：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdk.2023.14.009

為貫徹黨的十九大精神，落實“立德樹人”根本任務(wù)，教育部全面推進一流課程“雙萬計劃”建設(shè)，加快形成中國特色、世界水平的一流本科課程體系[1]。為更好地適應(yīng)社會發(fā)展新需求，加快發(fā)展新工科建設(shè)，作為一所工程應(yīng)用型高等院校，浙江科技學(xué)院（以下簡稱“我校”）對創(chuàng)新應(yīng)用型人才培養(yǎng)提出了新的要求，著力建設(shè)既具有高階性、創(chuàng)新性、挑戰(zhàn)度，又具有課程育人時代性、針對性、實效性的一流本科課程[2]。

自動控制原理是自動化、機器人、電氣及自動化等專業(yè)必修的專業(yè)基礎(chǔ)課程。通過該課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以系統(tǒng)地掌握自動控制系統(tǒng)的基本概念、系統(tǒng)建模、分析與綜合的理論和方法，具有獨立系統(tǒng)分析和實驗的技能，初步具有解決自動化及相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)實際工程控制問題的能力。自動控制原理具有工程背景鮮明、理論性強、知識點繁雜等特點，學(xué)習(xí)難度較大，如何提升課程的高階性、創(chuàng)新性、挑戰(zhàn)度，是課程教學(xué)改革中最值得研究的問題。

1教學(xué)現(xiàn)狀分析

本課程目前的教學(xué)中存在以下問題：①缺乏對學(xué)生的思政教育。該課程內(nèi)容信息量大，學(xué)生對控制理論的實際工程應(yīng)用了解很少，對控制論的發(fā)展脈絡(luò)不清楚，因而對課程的重要性認識不足；課程教學(xué)中往往會偏重追求知識的掌握，而忽略了對學(xué)生思想政治的再教育。②教學(xué)模式傳統(tǒng)，多媒體應(yīng)用不足。當(dāng)前本課程大部分章節(jié)仍然采用課堂授課模式，少部分章節(jié)采用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)，然而線上學(xué)習(xí)的反饋信息通常滯后于線下課堂，無法與授課同步進行，抑制了學(xué)生的積極性和主動性，學(xué)生課堂參與度低，注意力容易分散。③偏重知識獲取，工程實踐能力欠缺。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中只關(guān)注公式應(yīng)用，缺少學(xué)習(xí)的自主性和創(chuàng)造性，不會應(yīng)用所學(xué)知識去分析解決實際工程問題；而且課程教學(xué)中實際控制工程的項目案例涉及較少，實驗與理論內(nèi)容相對分立，難以提升學(xué)生的工程實踐能力。④課程考核缺少過程評價。當(dāng)前課程總評成績由平時成績、實驗成績和卷面成績?nèi)糠謽?gòu)成，缺少對學(xué)生學(xué)習(xí)過程的評價，導(dǎo)致教師不能及時掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，不能根據(jù)教學(xué)反饋及時調(diào)整教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)手段，也不能有效調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

2教學(xué)改革要解決的重點問題

針對課程教學(xué)現(xiàn)狀，以建設(shè)自動控制原理一流本科課程為目標(biāo)，教學(xué)改革應(yīng)著重解決以下幾個問題。

①如何以“立德樹人”為目標(biāo)，有效推進課程思政建設(shè)。自動控制原理課程教學(xué)已不單單是要教會學(xué)生有關(guān)知識和技能，更要引導(dǎo)學(xué)生積極地對待人生和社會，發(fā)自內(nèi)心地產(chǎn)生精神和思想動力，提升自己的育德意識與育德能力。如何以“立德樹人”為目標(biāo)，挖掘課程思政元素，積極探索和實踐課程的育人功能，實現(xiàn)知識傳授與價值觀協(xié)同發(fā)展。

②如何以學(xué)生為中心，創(chuàng)新多維度智慧教學(xué)模式。教師在教學(xué)過程中應(yīng)不斷優(yōu)化教學(xué)方法和手段，改善學(xué)生學(xué)習(xí)效果，有效提升教學(xué)質(zhì)量。如何利用先進的信息化技術(shù)，實現(xiàn)多種優(yōu)質(zhì)教育資源的落地應(yīng)用，創(chuàng)新多維度智慧教學(xué)模式，將課內(nèi)與課外相融合，引導(dǎo)學(xué)生從注重考試結(jié)果向注重學(xué)習(xí)過程轉(zhuǎn)變，實現(xiàn)以學(xué)生為中心的現(xiàn)代教育理念。

③如何以學(xué)生能力培養(yǎng)為導(dǎo)向，探索多元化實踐教學(xué)。自動控制原理課程的實際操作，是以培養(yǎng)工程型人才為目標(biāo)，理論與實踐聯(lián)系密切。如何以學(xué)生能力培養(yǎng)為導(dǎo)向，結(jié)合控制工程實際需求，探索多元化的實踐教學(xué)模式，在教學(xué)過程中有意識地培養(yǎng)學(xué)生的工程意識，注重弘揚工匠精神，漸進培養(yǎng)學(xué)生解決自動化及相關(guān)領(lǐng)域復(fù)雜工程問題的能力。

④如何構(gòu)建多元化的考核方式，完善課程評價與持續(xù)改進機制。OBE教育理念關(guān)注對學(xué)生學(xué)習(xí)的實際產(chǎn)出進行分析，制訂成績考評體系并建立持續(xù)改進機制。如何構(gòu)建線上線下混合式教學(xué)考核方式，使課程評價體系從結(jié)果評價轉(zhuǎn)向結(jié)果與過程評價相結(jié)合的方式，并且基于多元過程數(shù)據(jù)進行課程目標(biāo)達成度分析及持續(xù)改進，助力課程目標(biāo)及畢業(yè)要求有效達成。

3教學(xué)改革的主要措施

3.1融入思政元素

在課程教學(xué)改革中，將思政教育融入整個教學(xué)，育人與育才相結(jié)合、顯性教育與隱性教育相統(tǒng)一。本著“三位一體”的育人理念[3]，深入挖掘自動控制原理課程的思政元素，明確課程的思政教學(xué)目標(biāo)，系統(tǒng)設(shè)計德育遞進路徑，完善課程的教學(xué)大綱。將自動控制原理課程的教學(xué)設(shè)計與先進控制、人工智能等前沿性問題相銜接，與工程實踐相融合，充分挖掘控制領(lǐng)域大國工匠事跡、大國重器最新成果、時事事件等有機融入教學(xué)內(nèi)容，將控制理論及技術(shù)的專業(yè)教學(xué)與思政教育進行有機融合。

教學(xué)組織上，采用協(xié)同增效的課程思政教學(xué)模式，課前教師根據(jù)素質(zhì)目標(biāo)挖掘思政元素，設(shè)計單元任務(wù)書，初步建設(shè)課程思政案例庫，在教學(xué)內(nèi)容中融入生活案例、工業(yè)案例以及科技熱點前沿。課中階段，教師和學(xué)生模擬工程師實戰(zhàn)，通過教學(xué)實踐培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)觀、科技發(fā)展意識、責(zé)任與擔(dān)當(dāng)。課后階段，教師根據(jù)學(xué)生的獲得感和提出的問題及時進行教學(xué)反思，進一步豐富思政案例庫。通過這種協(xié)同增效的教學(xué)模式，將思政教育貫穿于自動控制原理教與學(xué)的全過程，構(gòu)建師生共同體，實現(xiàn)知識傳授與價值觀協(xié)同發(fā)展，培養(yǎng)學(xué)生的民族自信和愛國情懷、科技強國的責(zé)任意識和創(chuàng)新精神。

3.2創(chuàng)新智慧教學(xué)模式

基于雨課堂平臺[4]，以學(xué)生為中心，構(gòu)造課前-課中-課后多維度的教學(xué)路徑，為學(xué)生提供靈活豐富的資源和學(xué)習(xí)方式，形成多維度立體化智慧教學(xué)模式。教師基于學(xué)情精準(zhǔn)分析，精進教案及教學(xué)設(shè)計，保證教與學(xué)有的放矢；在教學(xué)過程中加強教學(xué)管理，注重過程考核和反饋，并通過設(shè)問、研討、課堂檢測、案例剖析等多元方式，有效提高學(xué)生的課堂參與度，建立良好的課堂生態(tài)。

課前階段，教師將教學(xué)內(nèi)容分層，自主學(xué)習(xí)層次的知識點采用線上教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)習(xí)層次和深度學(xué)習(xí)層次的知識點采用線上線下結(jié)合教學(xué)。通過雨課堂發(fā)布預(yù)習(xí)內(nèi)容和任務(wù)，并對課件進行重點提點和針對性講解，方便學(xué)生理解和學(xué)習(xí)；學(xué)生進行在線學(xué)習(xí)、完成任務(wù)并反饋問題，教師隨時查看預(yù)習(xí)情況，根據(jù)預(yù)習(xí)結(jié)果進行綜合學(xué)情分析，擬定合適的教學(xué)設(shè)計。課中階段，教師以具體工程案例導(dǎo)入教學(xué)內(nèi)容，設(shè)計理論精講、重難點示范、討論疑問、答疑互動等多樣化的教學(xué)活動方式；線下精講之后利用雨課堂組織學(xué)生進行線上限時隨堂測驗與小組協(xié)作學(xué)習(xí)，開展教師講評、學(xué)生互評、學(xué)生互學(xué)等多元化過程評價，并根據(jù)課堂教學(xué)情況隨時開啟彈幕，組織學(xué)生討論，活躍課堂氣氛。課后階段，根據(jù)雨課堂教學(xué)詳情數(shù)據(jù)，對學(xué)生學(xué)習(xí)情況進行全面分析，有針對性地布置線上和線下作業(yè)并進行個性化資源推送，學(xué)生在線提交作業(yè)、發(fā)布心得體會和課程疑問。教師對學(xué)生的課后學(xué)習(xí)情況給出多元評價，進行有針對性的個性化輔導(dǎo)，幫助學(xué)生實現(xiàn)對課程知識的鞏固和提高。

3.3探索多元化實踐教學(xué)

針對自動控制原理課程理論性強的特點，教師在理論教學(xué)中結(jié)合工程應(yīng)用增加實操練習(xí)環(huán)節(jié)，將純理論的教學(xué)內(nèi)容實驗化，能夠增強學(xué)生的主觀能動性，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力。授課過程中培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用MATLAB分析與設(shè)計控制系統(tǒng)的能力，包括用MATLAB分析控制系統(tǒng)的時域性能、用MATLAB繪制根軌跡、MATLAB在頻率法和離散系統(tǒng)分析中的應(yīng)用等，增加理論知識的實用性。選擇符合所教專業(yè)的工程實例，著重介紹工程應(yīng)用的思路，在課堂上開展實踐化演練，讓學(xué)生自己動手仿真做實驗，加深學(xué)生對知識的理解和應(yīng)用。

在課程實驗教學(xué)中，增加設(shè)計性實驗和綜合性實驗，以實際控制工程項目案例為牽引，將實驗項目分為構(gòu)思、設(shè)計、實施、操作四個環(huán)節(jié)，分小組進行組內(nèi)協(xié)同；推進理實協(xié)同學(xué)習(xí)方式[5]，引導(dǎo)學(xué)生通過理論學(xué)習(xí)提出解決方案，注重讓學(xué)生在做中學(xué)，使學(xué)生從“不會”到“解決一定難度的問題”，實現(xiàn)從知識到能力的轉(zhuǎn)化。教師設(shè)置合理的階段性過程評價，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和創(chuàng)造性，最大程度上實現(xiàn)理論與實踐的有機結(jié)合，從而提高學(xué)生獨立分析系統(tǒng)和實驗的技能，漸進培養(yǎng)學(xué)生解決自動化及相關(guān)領(lǐng)域復(fù)雜工程問題的能力。進一步以學(xué)生工程能力培養(yǎng)為主旨，著手建設(shè)虛擬仿真平臺，豐富課程綜合實驗項目內(nèi)容及實驗手段，打破時間地點的限制，讓學(xué)生能夠隨時完成實驗。

3.4線上線下混合式教學(xué)考核方式

線上線下混合式教學(xué)改革為自動控制原理課程設(shè)計了多元化的課程評價機制，并借助雨課堂及時統(tǒng)計、反饋學(xué)生學(xué)習(xí)情況和成績，推動課程評價管理數(shù)字化、智能化。為有效達成課程目標(biāo)，本課程構(gòu)建了線上線下混合式教學(xué)考核方式，具體為總評成績=線上考核+線下考核+實驗考核+期末考核，其中，線上考核包括在雨課堂布置的線上任務(wù)、課堂測試和階段測試，用來評定學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度及對所學(xué)內(nèi)容的掌握程度；線下考核主要為線下作業(yè)，用來督促學(xué)生及時鞏固所學(xué)知識并應(yīng)用；實驗考核包括預(yù)習(xí)報告、實驗過程和實驗報告，用來評定學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度、操作能力和學(xué)習(xí)效果；期末考核采用閉卷考試形式，綜合評定學(xué)生的知識掌握和獨立解決控制問題的能力。多元化的課程評價機制有利于建立良好的課堂生態(tài)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性。授課結(jié)束后，基于多元過程數(shù)據(jù)進行課程目標(biāo)達成情況分析，對學(xué)生的學(xué)習(xí)效果進行評價，作為課程教學(xué)質(zhì)量持續(xù)改進的重要依據(jù)，助力課程目標(biāo)及畢業(yè)要求的有效達成。

4教學(xué)改革實施成效

自動控制原理線上線下混合教學(xué)模式在近三年逐漸推進，對課程在線過程考核效果和近三年課程目標(biāo)達成情況的分析結(jié)果表明，線上線下相融合的三部曲多維度智慧教學(xué)模式有效提升了學(xué)生理論學(xué)習(xí)的主動性和學(xué)習(xí)效果，多元化實踐教學(xué)模式加深了學(xué)生對自動控制原理知識的理解和應(yīng)用，提高了學(xué)生對實際工程控制問題的分析和解決能力。從教學(xué)數(shù)據(jù)統(tǒng)計和學(xué)生評價來看，學(xué)生課內(nèi)注意力顯著增強，對課程的主動參與意識提高，對教師的教學(xué)滿意度提升。本課程教學(xué)改革得到學(xué)生的普遍認可，學(xué)生評教持續(xù)優(yōu)秀，并于2020年春被認定為校優(yōu)質(zhì)課堂、2021年獲教學(xué)質(zhì)量優(yōu)秀獎。

5結(jié)語

自動控制原理線上線下混合式一流本科課程教學(xué)改革始終堅持以學(xué)生為中心、以能力產(chǎn)出為導(dǎo)向，不斷聚焦人才培養(yǎng)新需求，將課程教學(xué)改革與課程思政建設(shè)并行，借助互聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)技術(shù)，創(chuàng)新多維度智慧教學(xué)模式，探索多元化實踐教學(xué)方式，完善課程評價與持續(xù)改進機制，為培養(yǎng)適應(yīng)時代需求的新工科應(yīng)用型人才提供了有效途徑。

*通訊作者：張淼

基金項目：2022年度浙江省線上線下混合式一流本科課程建設(shè)“自動控制原理”（浙教辦函〔2022〕352號）；2021年度浙江科技學(xué)院校一流本科專業(yè)課程建設(shè)項目“自動控制原理”（2021K1）；2022年度浙江科技學(xué)院校級課程思政示范課程“自動控制原理”（2022-KS2）。

參考文獻

[1]王昕，華臻，隋金雪，等.“自動控制原理”一流本科課程教學(xué)建設(shè)探索[J].教育教學(xué)論壇，2021（47）：71-74.

[2]金紅嬌，羅時光，齊峰.新工科背景下“自動控制原理”教學(xué)改革研究與實踐[J].無線互聯(lián)科技，2022，19（6）：163-164.

[3]朱文興.“自動控制原理”課程思政教學(xué)案例設(shè)計與實踐[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報，2021，43（5）：16-19，38.

[4]王秀珍，王粉梅，裴斌.基于雨課堂的智慧教學(xué)模式構(gòu)建[J].計算機教育，2018（4）：139-142.

[5]張麗，介婧，朱文.基于OBE-CDIO理念的自動控制原理課程教學(xué)改革探索與實踐[J].高教學(xué)刊，2021，7（36）：128-131.