淺談工程控制理論與高等教育管理的相關(guān)性

王月新倪維晨張建梅杜明星

（1.天津理工大學(xué)，天津300384；2.天津市復(fù)雜系統(tǒng)控制理論及應(yīng)用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津300384）

淺談工程控制理論與高等教育管理的相關(guān)性

王月新1，2倪維晨1，2張建梅1，2杜明星1，2

（1.天津理工大學(xué)，天津300384；2.天津市復(fù)雜系統(tǒng)控制理論及應(yīng)用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津300384）

工業(yè)控制是將控制理論應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、制造，保證整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的過程，控制系統(tǒng)包括提出要求、進(jìn)行設(shè)計(jì)、構(gòu)造、運(yùn)行、分析、檢驗(yàn)等過程，從外部環(huán)境到系統(tǒng)內(nèi)部有信息傳遞和自動(dòng)調(diào)節(jié)的機(jī)制。從工程控制理論角度入手，理解開環(huán)控制和閉環(huán)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)，以專業(yè)知識(shí)和教學(xué)管理相結(jié)合方式闡述高等教育的管理模式，以便讓絕大多數(shù)教師思考新形勢下高等教育發(fā)展的要求，主動(dòng)改革教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)模式等環(huán)節(jié)，提高教育教學(xué)水平。

工程控制理論；高等教育；管理模型

一、引言

高等教育是我國培養(yǎng)各領(lǐng)域技術(shù)及管理人才的重要手段，其質(zhì)量優(yōu)劣直接影響我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展進(jìn)程?！爸袊圃?025”戰(zhàn)略規(guī)劃是加速推進(jìn)國家創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略的重要舉措，是實(shí)現(xiàn)中國由“制造大國”向“制造強(qiáng)國”轉(zhuǎn)變的重要戰(zhàn)略綱領(lǐng)，對(duì)我國當(dāng)前和未來經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展具有重大的戰(zhàn)略意義［1］。為了配合國家的戰(zhàn)略規(guī)劃，高等教育應(yīng)該適應(yīng)趨勢發(fā)展要求，改革創(chuàng)新、提高效率。工業(yè)控制是將控制理論應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、制造，保證整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的過程。管理系統(tǒng)是一種典型的控制系統(tǒng)。管理系統(tǒng)中的控制過程在本質(zhì)上與工程系統(tǒng)是一樣的，都是通過信息反饋來揭示成效與標(biāo)準(zhǔn)之間的差，并采取糾正措施，使系統(tǒng)穩(wěn)定在預(yù)定的目標(biāo)狀態(tài)［2］。

本文從工程控制理論角度入手，以專業(yè)知識(shí)和教學(xué)管理相結(jié)合方式闡述高等教育的管理模式，將工業(yè)控制學(xué)術(shù)科研與教學(xué)思考有機(jī)結(jié)合起來，以便讓絕大多數(shù)教師與教育管理者思考新形勢下高等教育發(fā)展的要求，主動(dòng)改革教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)模式等環(huán)節(jié)，提高教育教學(xué)水平。

二、工程控制理論與高等教育管理的融合機(jī)制

1.高等院校教學(xué)水平及其評(píng)價(jià)模型

（1）內(nèi)化于心（開環(huán)控制系統(tǒng)）

高等院校的本科教學(xué)水平是決定人才培養(yǎng)質(zhì)量的最直接影響因素，如無常態(tài)機(jī)制的約束，則教學(xué)水平的高低完全取決于教師的自律性，這屬于開環(huán)控制系統(tǒng)，沒有反饋信息，無法保證教學(xué)質(zhì)量。北京師范大學(xué)強(qiáng)調(diào)全國廣大教師要做“有理想信念、有道德情操、有扎實(shí)知識(shí)、有仁愛之心”的好老師，為發(fā)展具有中國特色、世界水平的現(xiàn)代教育，培養(yǎng)社會(huì)主義事業(yè)建設(shè)者和接班人作出更大貢獻(xiàn)。四有教師的標(biāo)準(zhǔn)是內(nèi)化于心的要求，是充分保證教師在教學(xué)各環(huán)節(jié)不打折扣地傳道、授業(yè)、解惑的道德底線。

開環(huán)控制系統(tǒng)的控制效果受制于系統(tǒng)內(nèi)部各環(huán)節(jié)的特性，每位教師、每個(gè)培養(yǎng)步驟都屬于環(huán)節(jié)，只要眾多環(huán)節(jié)中少數(shù)幾個(gè)屬于非常規(guī)的，則系統(tǒng)無法穩(wěn)定，教學(xué)效果無法保障。相反，如果每個(gè)環(huán)節(jié)都保質(zhì)保量地完成任務(wù)，則開環(huán)系統(tǒng)比較容易控制。

（2）外化于形（閉環(huán)控制系統(tǒng)）

在外化于形方面，教育部自2003年開始對(duì)全國普通高校本科教學(xué)工作水平進(jìn)行了為期5年的評(píng)估，首輪有589所本科院校進(jìn)行了評(píng)估［3］。2006年3月啟動(dòng)了工程專業(yè)認(rèn)證。2014年天津市也啟動(dòng)了本科專業(yè)綜合評(píng)價(jià)工作。不論何種評(píng)價(jià)體系，在控制理論中均可以理解為“狀態(tài)觀測器”，它是外界對(duì)某所高校定量評(píng)價(jià)的手段，是本科教學(xué)水平的可視化表現(xiàn)形式。

利用現(xiàn)代控制理論中狀態(tài)反饋控制系統(tǒng)來比擬本科教學(xué)管理模式（圖1）。將高等院校比擬成開環(huán)控制系統(tǒng)，將本科專業(yè)綜合評(píng)價(jià)和工程教育專業(yè)認(rèn)證比擬成反饋環(huán)節(jié)，它們是定量描述某所學(xué)校教育水平的“狀態(tài)觀測器”。對(duì)于學(xué)生家長而言，主要關(guān)注本科專業(yè)綜合評(píng)價(jià)，因?yàn)樵撛u(píng)價(jià)體系更適合作為系統(tǒng)輸入的參考標(biāo)準(zhǔn)；對(duì)于用人單位而言，主要關(guān)注工程教育專業(yè)認(rèn)證，因?yàn)樵撛u(píng)價(jià)體系更適合作為系統(tǒng)輸出的參考標(biāo)準(zhǔn)。兩種評(píng)價(jià)體系相輔相成、目的一致、用途不同，是保證高校人才培養(yǎng)質(zhì)量的制度化體現(xiàn)。

圖1 本科教學(xué)水平及其評(píng)價(jià)模型的關(guān)系圖

2.影響高等教育教學(xué)水平的關(guān)鍵因素分析模型

高等學(xué)校對(duì)學(xué)生的培養(yǎng)猶如“濾波器”原理，通過高考升入大學(xué)的學(xué)生的狀況差異性較大，但從專業(yè)知識(shí)基礎(chǔ)來看可分為好、中、差三個(gè)等級(jí)，分別對(duì)應(yīng)著圖2學(xué)生入校的三種正弦曲線，基礎(chǔ)好的學(xué)生用純正弦曲線表示，基礎(chǔ)中的學(xué)生用含有高次諧波的正弦曲線表示，基礎(chǔ)差的學(xué)生用含有低次諧波的正弦曲線表示。

圖2 影響高等教育教學(xué)水平的關(guān)鍵因素分析模型

針對(duì)不同的輸入信號(hào)，如要過濾出符合要求的純正弦信號(hào)，需要因材施教，將“濾波器”設(shè)計(jì)成高通、低通、帶通或帶阻特性，以確保人才培養(yǎng)的質(zhì)量要求，保證曲線的正弦形狀。

從控制理論角度來看，最小相位系統(tǒng)最易于控制。用其比擬高校培養(yǎng)過程，最小相位系統(tǒng)的兩個(gè)必要條件為：培養(yǎng)目標(biāo)和培養(yǎng)計(jì)劃要與時(shí)俱進(jìn)（表征系統(tǒng)無延遲環(huán)節(jié)），教師隊(duì)伍沒有違反“四有教師”的標(biāo)準(zhǔn)要求（表征系統(tǒng)無有實(shí)部的零極點(diǎn)）。

3.本科教學(xué)管理的單閉環(huán)控制系統(tǒng)模型

從控制理論的角度，圖3給出了本科教學(xué)管理的單閉環(huán)控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)各環(huán)節(jié)采用了經(jīng)典控制理論的單閉環(huán)結(jié)構(gòu)圖的樣式。培養(yǎng)目標(biāo)是系統(tǒng)的給定環(huán)節(jié)，培養(yǎng)目標(biāo)要適應(yīng)國家的戰(zhàn)略規(guī)劃和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展要求，要不斷與時(shí)俱進(jìn)。培養(yǎng)計(jì)劃是系統(tǒng)的控制器，培養(yǎng)計(jì)劃要綜合考慮培養(yǎng)目標(biāo)和反饋信息，需根據(jù)實(shí)際情況調(diào)節(jié)，不能一成不變，否則系統(tǒng)就會(huì)不穩(wěn)定，培養(yǎng)質(zhì)量不可控。教師是系統(tǒng)的執(zhí)行器，是與學(xué)生直接接觸的人群，包括理論課教師、實(shí)驗(yàn)課教師、學(xué)生工作教師、教學(xué)管理教師等，執(zhí)行器應(yīng)具有較好的執(zhí)行力，要根據(jù)培養(yǎng)計(jì)劃不折不扣地執(zhí)行教學(xué)任務(wù)。學(xué)生是系統(tǒng)的被控對(duì)象，系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的配置均為被控對(duì)象服務(wù)。通過學(xué)校的培養(yǎng)，學(xué)生獲得用人單位的好評(píng)是系統(tǒng)的控制目標(biāo)。督導(dǎo)組、同行聽課、學(xué)生座談會(huì)是系統(tǒng)的反饋環(huán)節(jié)，當(dāng)然也包括用人單位的反饋信息，這些信息需及時(shí)與培養(yǎng)目標(biāo)比較，是否達(dá)到培養(yǎng)目標(biāo)的要求，要不斷檢驗(yàn)和控制。

Relationship Between Engineering Control Theory and Higher Education Management

WANG Yuexin1，2，NI Weichen1，2，ZHANG Jianmei1，2，DU Mingxing1，2
（1.Tianjin University of Technology，Tianjin 300384，China；2.Tianjin Key Laboratory of Complex Systems Control Theory and Application，Tianjin 300384，China）

Industrial control is the application of control theory in industrial production or manufacturing，it ensures the stable operation of the whole system. The control system includes a course of process: requirements，design，construction，operation，analysisandtesting.There is an automatic adjustment mechanism for transmitting information from the external environment to internal system.Based on the engineering control theories and the open loop control and closed loop control system，we suggest the management of higher education should combine professional knowledge with teaching management in order to prompt the vast majority of teachers to think about the requirements for the development of higher education under the new situation，so as to improve the teaching quality.

engineering control theory；higher education；management model

G642.0

王月新（1968—），女，助理研究員，研究方向：教學(xué)管理。

杜明星（1980—），男，副教授，研究方向：電氣工程。

天津理工大學(xué)校級(jí)教學(xué)基金項(xiàng)目（YB13-11，YB10-60）。