專業(yè)認(rèn)證背景下《自動(dòng)控制原理》教學(xué)中的幾點(diǎn)思考

邢燦華 徐開蕓

摘要：工程教育專業(yè)認(rèn)證背景下對(duì)課程教學(xué)提出了更高的要求。針對(duì)自動(dòng)化專業(yè)核心課程《自動(dòng)控制原理》的教學(xué)現(xiàn)狀，圍繞如何提高課程目標(biāo)達(dá)成度及課程達(dá)成度提出了一些想法和建議。

關(guān)鍵詞：專業(yè)認(rèn)證;《自動(dòng)控制原理》;課程目標(biāo);達(dá)成度

中圖分類號(hào)：G642.0? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ?文章編號(hào)：1674-9324（2019）50-0245-02

《華盛頓協(xié)議》是本科工程教育學(xué)位互任協(xié)議。2013年我國(guó)加入《華盛頓協(xié)議》成為預(yù)備成員，2016年6月成為《華盛頓協(xié)議》的正式會(huì)員。它促進(jìn)了我國(guó)工程教育的改革，促進(jìn)了我國(guó)工程教育與國(guó)際交流，實(shí)現(xiàn)國(guó)際互任，進(jìn)一步提高了工程教育的質(zhì)量，工程教育專業(yè)認(rèn)證是中國(guó)高校新的風(fēng)向標(biāo)。上海高校聯(lián)盟規(guī)定2020年后未通過(guò)工程教育專業(yè)認(rèn)證的專業(yè)不能進(jìn)行招生;而卓越工程師計(jì)劃1.0邁向卓越工程師計(jì)劃2.0的前提和基礎(chǔ)是通過(guò)工程教育專業(yè)認(rèn)證[1]。在此背景下，我校自動(dòng)化學(xué)院自動(dòng)化專業(yè)申請(qǐng)了工程教育專業(yè)認(rèn)證。《自動(dòng)控制原理》是自動(dòng)化專業(yè)的核心課程，如何圍繞課程目標(biāo)開展教學(xué)活動(dòng)，以達(dá)到滿意的課程達(dá)成度是專業(yè)認(rèn)證能否通過(guò)的重要指標(biāo)之一，以下是筆者在教學(xué)過(guò)程中的一些思考。

一、《自動(dòng)控制原理》達(dá)成度計(jì)算值

二、《自動(dòng)控制原理》課程達(dá)成度計(jì)算值分析

1.自動(dòng)化141班/142班（合班，下同）課程達(dá)成度相差0.055，自動(dòng)化151班/152班課程達(dá)成度相當(dāng)接近，自動(dòng)化161班/162班課程達(dá)成度相差0.06。這說(shuō)明自動(dòng)化2015級(jí)兩個(gè)班學(xué)生學(xué)風(fēng)較好且相似;而自動(dòng)化2014級(jí)、自動(dòng)化2016級(jí)課程達(dá)成度相差較大。盡管教學(xué)環(huán)境相同，但班級(jí)之間學(xué)生對(duì)待學(xué)習(xí)的態(tài)度存在一定的差距，造成了課程達(dá)成度的差別。

2.課程目標(biāo)1—3達(dá)成度計(jì)算值也出現(xiàn)了與課程達(dá)成度類似的現(xiàn)象，這進(jìn)一步說(shuō)明了合班上課時(shí)學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度至關(guān)重要，它必將影響各個(gè)課程目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)以及最終課程是否達(dá)標(biāo)。

3.比較三個(gè)年級(jí)各個(gè)班級(jí)課程目標(biāo)1、2和3的達(dá)成度計(jì)算值可以看出：課程目標(biāo)3達(dá)成度計(jì)算值相對(duì)較低，這與課程目標(biāo)是密不可分的。它要求學(xué)生在掌握三大分析方法的基礎(chǔ)上，能夠針對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)有關(guān)控制器設(shè)計(jì)等復(fù)雜工程問(wèn)題進(jìn)行分析，初步具有對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)與校正的能力。而期末考核環(huán)節(jié)對(duì)應(yīng)的是一些綜合題，由于學(xué)生基礎(chǔ)不夠扎實(shí)，分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力一般，從而導(dǎo)致該課程目標(biāo)達(dá)成度計(jì)算值偏低。

4.課程目標(biāo)4要求學(xué)生在掌握基本概念、基本理論和基本方法的基礎(chǔ)上，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析和解釋，通過(guò)信息綜合得到合理有效的結(jié)論。該課程目標(biāo)各個(gè)年級(jí)所有班級(jí)達(dá)成度計(jì)算值均較高，這與應(yīng)用型本科院校的培養(yǎng)目標(biāo)是一致的，也是我校重視培訓(xùn)學(xué)生動(dòng)手能力的結(jié)果。

三、《自動(dòng)控制原理》教學(xué)中的幾點(diǎn)思考

1.平行班（合班）上課時(shí)，班級(jí)之間課程目標(biāo)達(dá)成度及課程達(dá)成度存在一定的差異，這主要取決于學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度。在大學(xué)里，學(xué)風(fēng)問(wèn)題是一個(gè)永恒的主題，它也與教風(fēng)相關(guān)。作為專業(yè)核心課程的任課教師，不要一味地埋怨學(xué)生不想學(xué)習(xí)，而是應(yīng)該從自身做起，不斷提高自己的教學(xué)水平和教學(xué)藝術(shù)。

2.《自動(dòng)控制原理》課程目標(biāo)1達(dá)成度2015級(jí)兩個(gè)班接近并略高于課程達(dá)成度，但是2014級(jí)及2016級(jí)四個(gè)班級(jí)課程目標(biāo)1達(dá)成度均低于課程達(dá)成度。經(jīng)試卷大數(shù)據(jù)分析，我們發(fā)現(xiàn)“90后”的學(xué)生對(duì)一些需要記憶的如基本概念、定義等不夠重視。他們認(rèn)為現(xiàn)在是互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，百度一下就一切搞定。鑒于此，建議教學(xué)過(guò)程中要通過(guò)講解不同類型的例題并進(jìn)行類比，強(qiáng)調(diào)一般題型和特殊題型的區(qū)別，從而使課程目標(biāo)1的達(dá)成度達(dá)到滿意的程度。

3.《自動(dòng)控制原理》課程目標(biāo)2達(dá)成度計(jì)算值出現(xiàn)了與課程目標(biāo)1達(dá)成度計(jì)算值相似的情況。2015級(jí)兩個(gè)班課程目標(biāo)2達(dá)成度計(jì)算值接近課程達(dá)成度，但是2014級(jí)及2016級(jí)四個(gè)班級(jí)課程目標(biāo)2達(dá)成度計(jì)算值均低于課程達(dá)成度。該課程目標(biāo)主要考查學(xué)生應(yīng)用時(shí)域分析法、根軌跡分析法和頻率特性法對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)性能進(jìn)行分析的能力。教學(xué)中我們發(fā)現(xiàn)，時(shí)域分析法中的三個(gè)重點(diǎn)即二階系統(tǒng)性能分析、穩(wěn)定性分析和穩(wěn)態(tài)誤差分析所使用的傳遞函數(shù)學(xué)生經(jīng)?；煜?。其實(shí)在課程目標(biāo)1中已經(jīng)定義（講解）了反饋控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，但應(yīng)用時(shí)學(xué)生卻不知所措。所以，課堂上必須厘清閉環(huán)傳遞函數(shù)和開環(huán)傳遞函數(shù)的使用場(chǎng)合并反復(fù)強(qiáng)調(diào)。講解繪制根軌跡的八大規(guī)則時(shí)，學(xué)生往往難以理解的是為何閉環(huán)根軌跡使用的是開環(huán)傳遞函數(shù)？一些考研的學(xué)生在專業(yè)課復(fù)習(xí)時(shí)也會(huì)問(wèn)到類似問(wèn)題。它提醒我們：教學(xué)中必須講清楚開環(huán)傳遞函數(shù)的極點(diǎn)（根軌跡起點(diǎn)）是根軌跡增益等于零時(shí)的閉環(huán)極點(diǎn)，而開環(huán)傳遞函數(shù)的零點(diǎn)（根軌跡終點(diǎn)）是根軌跡增益等于無(wú)窮大時(shí)的閉環(huán)極點(diǎn)，上述問(wèn)題就會(huì)迎刃而解。頻率特性法是一種圖解分析法，繪制奈斯圖和伯德圖是必須掌握的。但是，學(xué)生作伯德圖時(shí)困難較大。他們對(duì)對(duì)數(shù)坐標(biāo)系缺乏必要的理解，橫軸分刻度時(shí)經(jīng)常不準(zhǔn)確;實(shí)際作圖時(shí)不能夠正確地做出低頻段，從而影響了中頻段及高頻段的繪制，導(dǎo)致圖形錯(cuò)誤。課堂上要通過(guò)例題和習(xí)題反復(fù)講解如何分刻度（取對(duì)數(shù)）以及繪制低頻段的要點(diǎn)是找到一個(gè)點(diǎn)及過(guò)這個(gè)點(diǎn)向左作一條直線，直線的斜率取決于開環(huán)傳遞函數(shù)中積分環(huán)節(jié)的數(shù)目。在這里我們同樣要對(duì)學(xué)生強(qiáng)調(diào)：用開環(huán)傳遞函數(shù)繪制系統(tǒng)開環(huán)伯德圖，可以分析閉環(huán)系統(tǒng)的性能，這也是他們?nèi)菀桌Щ蠛突煜牡胤健?/p>

4.課程目標(biāo)3涵蓋了課程目標(biāo)1和課程目標(biāo)2的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，考查的是學(xué)生綜合應(yīng)用知識(shí)的能力。從近三年試卷分析中可以看出，學(xué)生普遍在該課程目標(biāo)對(duì)應(yīng)的綜合題上得分較低。原因是多方面的，但重要的一個(gè)問(wèn)題是學(xué)生基礎(chǔ)不扎實(shí)，如考查學(xué)生用頻率特性法做校正裝置的設(shè)計(jì)時(shí)，并沒(méi)有復(fù)雜的計(jì)算，更沒(méi)有所謂的“陷阱”。主要還是繪制原系統(tǒng)、校正裝置和校正后系統(tǒng)的伯德圖，并能用近似法計(jì)算穿越頻率ω■和相位裕量γ，但卻是失分的重災(zāi)區(qū)。因此，教學(xué)中我們應(yīng)該不斷地向?qū)W生灌輸一個(gè)理念：夯實(shí)基礎(chǔ)。不論是應(yīng)對(duì)期末考試還是將來(lái)的考研，靠刷題是解決不了問(wèn)題的，打好基礎(chǔ)是學(xué)好該課程的抓手，使我們能夠以不變（基礎(chǔ)知識(shí)）應(yīng)對(duì)萬(wàn)變（題型變化）。

四、結(jié)語(yǔ)

當(dāng)前，工程教育專業(yè)認(rèn)證是高校熱點(diǎn)之一。如何圍繞課程目標(biāo)開展教學(xué)活動(dòng)，不斷提高教學(xué)成效，以達(dá)到滿意的課程達(dá)成度，是我們每個(gè)高校教師都必須深思的。筆者就《自動(dòng)控制原理》教學(xué)中的相關(guān)問(wèn)題提出了一些想法和建議，希望能對(duì)其達(dá)成度的提高有所幫助。最后，正如專業(yè)認(rèn)證強(qiáng)調(diào)持續(xù)改進(jìn)，我們將在教學(xué)過(guò)程中繼續(xù)探索改進(jìn)并不斷完善。

參考文獻(xiàn)：

[1]百度百科.工程教育專業(yè)認(rèn)證：中國(guó)高校新的風(fēng)向標(biāo)[EB/OL].南方教育，2018-10-03.