應(yīng)用型本科控制工程基礎(chǔ)一流課程建設(shè)的實(shí)踐探索

張建化，朱雷平，杜雨馨，王樹臣，張 磊

（徐州工程學(xué)院電氣與控制工程學(xué)院 江蘇 徐州221018）

2018年9月，教育部印發(fā)《關(guān)于加快建設(shè)高水平本科教育 全面提高人才培養(yǎng)能力的意見》，2019年10月，教育部印發(fā)《教育部關(guān)于一流本科課程建設(shè)的實(shí)施意見》。這兩個(gè)文件的發(fā)布，旨在要求通過淘汰“水課”、打造一流“金課”，強(qiáng)化一流本科課程建設(shè)在人才培養(yǎng)中的核心決定因素，樹立一流“金課”建設(shè)的新理念、新舉措、新模式、新效應(yīng)，完善以培養(yǎng)德智體美勞全面發(fā)展、高素質(zhì)復(fù)合型人才為導(dǎo)向的課程建設(shè)激勵(lì)機(jī)制。

徐州工程學(xué)院是一所地方型全日制普通應(yīng)用型本科院校，其辦學(xué)宗旨是為地方區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型人才，這就要求工科類學(xué)生應(yīng)具有“大應(yīng)用觀、大工程觀”的基本視野和思維模式?！翱刂乒こ袒A(chǔ)”課程是機(jī)器人工程專業(yè)、機(jī)械電子工程專業(yè)一門十分重要的專業(yè)課，是研究控制論在機(jī)電系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)中應(yīng)用的一門技術(shù)學(xué)科，是實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)機(jī)械工程學(xué)科向以機(jī)、電、液相結(jié)合的現(xiàn)代控制工程學(xué)科跨越的主干支撐課程之一。本文以控制工程基礎(chǔ)一流課程建設(shè)為例，探索課程建設(shè)目標(biāo)、課程建設(shè)方案、課程教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)、課程教學(xué)模式、課程資源建設(shè)等方面內(nèi)容。

1 課程建設(shè)目標(biāo)

強(qiáng)化課程思政內(nèi)容：以課程思政理念制定課程教學(xué)大綱、新課件、新教案，明確課程思想教育的融入點(diǎn)、教學(xué)方法和載體途徑，將科學(xué)精神、全局意識(shí)、理想信念、民族精神、道路自信等思想價(jià)值引領(lǐng)貫穿于課程目標(biāo)、課程內(nèi)容、課程教學(xué)、課程評(píng)價(jià)等環(huán)節(jié)中。

更新課程教學(xué)資源：緊跟學(xué)科專業(yè)前沿，將國(guó)內(nèi)外控制工程、機(jī)械工程、電氣工程、電子科學(xué)技術(shù)等學(xué)科的最新研究成果融入課程，適時(shí)更新線上線下課程資源庫，完善教案、課件、題庫、工程案例等內(nèi)容；根據(jù)線上線下課程資源庫內(nèi)容，進(jìn)一步完善課程超星網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)、中國(guó)MOOC學(xué)習(xí)平臺(tái)的建設(shè)。

深化教學(xué)模式改革：采用線上預(yù)習(xí)、線上測(cè)驗(yàn)、線上討論、線下案例討論、線下翻轉(zhuǎn)課堂、線下生講師評(píng)、邊講邊練等教學(xué)方式，充分發(fā)揮線上資源與線下教學(xué)模式，使學(xué)生牢固掌握課程內(nèi)容并加以應(yīng)用。將具有專業(yè)背景的教師項(xiàng)目案例、比賽案例、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)案例引入課堂教學(xué)中，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和實(shí)踐興趣，調(diào)動(dòng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性，提高學(xué)生綜合解決實(shí)際問題的能力。

2 課程建設(shè)方案

2.1 課程建設(shè)理念

教育信息化理念：隨著中國(guó)MOOC、智慧樹、學(xué)堂在線、EDX、Coursera等在線學(xué)習(xí)平臺(tái)的不斷發(fā)展，基于現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的在線課程已經(jīng)成為包括大學(xué)生在內(nèi)的各類人群的主要學(xué)習(xí)方式，因此本課程以學(xué)生發(fā)展為中心，打造“學(xué)習(xí)通+超星課堂+中國(guó)MOOC”的現(xiàn)代教育平臺(tái)。

多學(xué)科融合理念：多學(xué)科交叉融合升華是知識(shí)創(chuàng)新和發(fā)展的源泉。由于本課程涉及數(shù)學(xué)、物理、力學(xué)、機(jī)械、電子、電機(jī)、液壓氣壓等多門課程的知識(shí)，按照交叉、簡(jiǎn)潔、綜合、思索等原則教學(xué)，避免了學(xué)生對(duì)某一學(xué)科知識(shí)的片面理解，調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，為學(xué)生將來從事科研工作奠定了良好的方法論基礎(chǔ)。

工程應(yīng)用觀理念：知識(shí)必須應(yīng)用到實(shí)踐中才會(huì)有價(jià)值。本課程的學(xué)習(xí)一方面為后續(xù)微機(jī)原理及應(yīng)用、電機(jī)與拖動(dòng)、電氣控制技術(shù)、機(jī)器人學(xué)導(dǎo)論、機(jī)電一體化、工業(yè)機(jī)器人技術(shù)、移動(dòng)機(jī)器人技術(shù)等課程服務(wù)，另一方面是為學(xué)生建立大工程觀念、大系統(tǒng)觀念、大應(yīng)用觀念做好鋪墊。因此，在線教學(xué)中，既要通過課件展示、口頭講授、互相討論等方式呈現(xiàn)大量工程應(yīng)用實(shí)例，也要通過第二課堂、他校課堂等方式擴(kuò)展學(xué)生的知識(shí)量，以培養(yǎng)學(xué)生的工程觀念、系統(tǒng)觀念，挖掘?qū)W生的內(nèi)在潛力。

2.2 課程教學(xué)目標(biāo)

課程目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)教育目標(biāo)的重要手段。根據(jù)學(xué)校辦學(xué)定位和專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)，基于課程建設(shè)理念確定融合知識(shí)、能力、素質(zhì)為一體的課程教學(xué)目標(biāo)，學(xué)生應(yīng)掌握課程的基本知識(shí)和基本技能，形成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣以及科學(xué)的研究方法。

首先，學(xué)生應(yīng)識(shí)讀理解控制系統(tǒng)原理圖，并能查閱國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)、數(shù)據(jù)庫，具備建立自動(dòng)化系統(tǒng)、機(jī)電一體化系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的能力。其次，學(xué)生要熟悉控制系統(tǒng)經(jīng)典分析方法，具有采用不同方法分析系統(tǒng)的能力，具備基本的從事工程應(yīng)用和科學(xué)研究的專業(yè)素質(zhì)和技能。再次，學(xué)生要能綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)去分析解決控制問題，具有一定的邏輯思維能力和自學(xué)能力，具有追求創(chuàng)新的科學(xué)態(tài)度和全局意識(shí)，能夠針對(duì)復(fù)雜工程問題設(shè)計(jì)解決方案。最后，學(xué)生要運(yùn)用所學(xué)控制系統(tǒng)知識(shí)，初步具備系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和驗(yàn)證的基本能力和工程素養(yǎng)。

2.3 課程教學(xué)設(shè)計(jì)

教師應(yīng)依據(jù)感知、思維、重構(gòu)的學(xué)習(xí)認(rèn)知發(fā)展規(guī)律和學(xué)科發(fā)展、工程實(shí)際、社會(huì)需求，及時(shí)更新課程知識(shí)內(nèi)容和學(xué)習(xí)方法，確定課程教學(xué)任務(wù)和教學(xué)方法。學(xué)校應(yīng)進(jìn)一步完善超星課程網(wǎng)站，更新教學(xué)課件、章節(jié)視頻、章節(jié)測(cè)驗(yàn)、章節(jié)工程案例討論等內(nèi)容，將具有專業(yè)背景的教師項(xiàng)目案例、比賽案例、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)案例引入課堂教學(xué)中，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和實(shí)踐興趣，充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用和教師的主導(dǎo)作用。

課堂講授應(yīng)將板書、多媒體課件、視頻資料相結(jié)合，講重點(diǎn)、講難點(diǎn)、講思路、講方法。討論式教學(xué)即學(xué)生自由發(fā)言討論對(duì)控制系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)；翻轉(zhuǎn)課堂式即由學(xué)生自主選擇實(shí)際機(jī)電設(shè)備控制系統(tǒng)分析；案例式教學(xué)即教師選擇多種實(shí)際控制系統(tǒng)進(jìn)行時(shí)域分析，以典型機(jī)電控制系統(tǒng)為例、講解討論P(yáng)ID控制的基本原理和實(shí)現(xiàn)方法。同時(shí)，為強(qiáng)化信息技術(shù)在課堂教學(xué)中的深度應(yīng)用，教師要以學(xué)生為中心開展教學(xué)，完善線上線下混合式教學(xué)內(nèi)容，將在線教學(xué)和傳統(tǒng)教學(xué)結(jié)合起來。

線上教學(xué)：主要內(nèi)容包括課程大綱、章節(jié)PPT、章節(jié)測(cè)驗(yàn)、案例討論、作業(yè)提交、課外閱讀材料、重難點(diǎn)和案例視頻講解等。課程大綱幫助學(xué)生掌握課程學(xué)習(xí)內(nèi)容；章節(jié)PPT引導(dǎo)學(xué)生在線下課程前做好課前預(yù)習(xí)；章節(jié)測(cè)驗(yàn)是作為線下隨堂測(cè)驗(yàn)；案例討論幫助學(xué)生了解與專業(yè)結(jié)合的工程案例、競(jìng)賽案例并學(xué)以致用；重難點(diǎn)和案例視頻講解則將每一節(jié)難點(diǎn)知識(shí)、特色工程案例做深入分析講解。

線下教學(xué)：主要以重難點(diǎn)討論、案例小組討論、翻轉(zhuǎn)課堂、生講師評(píng)形式開展教學(xué)。重難點(diǎn)討論、案例小組討論要求學(xué)生提前在線上觀看視頻查閱資料，線下課堂則重點(diǎn)圍繞學(xué)不明白的、應(yīng)用不清楚的問題引導(dǎo)學(xué)生展開小組討論，主要包括瓦特蒸汽機(jī)、智能車視覺尋跡、汽車懸掛系統(tǒng)建模、直流電機(jī)建模、英吉利海峽或火星漫游車?yán)€(wěn)態(tài)誤差求解等。翻轉(zhuǎn)課堂則挑選典型環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)、穩(wěn)定性判據(jù)、廣義根軌跡、伯德圖等內(nèi)容，讓學(xué)生在課下提前準(zhǔn)備，課堂上自己講解，課堂上共同練習(xí)，學(xué)生和教師共同點(diǎn)評(píng)以鞏固所學(xué)知識(shí)。

2.4 課程教學(xué)組織與實(shí)施

針對(duì)應(yīng)用型本科人才培養(yǎng)目標(biāo)，以應(yīng)用觀、系統(tǒng)觀和創(chuàng)新意識(shí)為驅(qū)動(dòng)，該課程深度融合“線上線下”教學(xué)資源，將課程思政融入核心知識(shí)點(diǎn)，將具有專業(yè)背景的教師項(xiàng)目案例、競(jìng)賽案例等引入課堂教學(xué)中，積極推行專業(yè)控制類教材內(nèi)容改革，利用在線課程、學(xué)習(xí)通APP、智慧教室等現(xiàn)代信息化教學(xué)工具，實(shí)施線上基礎(chǔ)學(xué)習(xí)、“線下案例討論+翻轉(zhuǎn)課堂”的混合式教學(xué)，開展當(dāng)堂測(cè)驗(yàn)、案例討論、項(xiàng)目學(xué)習(xí)等多種形式的教學(xué)活動(dòng)。

自主學(xué)習(xí)模式：自主學(xué)習(xí)是學(xué)生通過自學(xué)、探索、發(fā)現(xiàn)來獲得知識(shí)的最好途徑。一方面，教師在超星學(xué)習(xí)通平臺(tái)上提前上傳課件、大綱、參考書、視頻等資料供學(xué)生提前學(xué)習(xí)，另一方面，教師利用中國(guó)MOOC名校課程學(xué)習(xí)平臺(tái)，讓學(xué)生參與名校該課程的同步學(xué)習(xí)測(cè)驗(yàn)。

翻轉(zhuǎn)課堂、開放討論模式：翻轉(zhuǎn)課堂是教師和學(xué)生之間答疑解惑、合作探究的新模式。一方面，每節(jié)課程教師快速梳理本節(jié)知識(shí)點(diǎn)后，教師利用余下時(shí)間，讓學(xué)生當(dāng)堂討論預(yù)習(xí)時(shí)的疑惑疑難和工程案例；另一方面，教師在學(xué)習(xí)通上布置開放性討論題目，讓學(xué)生查閱資料，拓展知識(shí)面。

節(jié)節(jié)測(cè)驗(yàn)?zāi)Ｊ剑簽榱藱z驗(yàn)和督促學(xué)生打好基礎(chǔ)，每節(jié)課最后10分鐘左右，教師在學(xué)習(xí)通上進(jìn)行當(dāng)堂測(cè)驗(yàn)，公布學(xué)生成績(jī)排名，以形成你爭(zhēng)我趕的學(xué)習(xí)氛圍。

工程案例引導(dǎo)模式：在課程學(xué)習(xí)中，教師引入與課程相關(guān)的競(jìng)賽題目、科研案例、工程案例等，將教學(xué)與工程實(shí)際緊密聯(lián)系在一起，使學(xué)生明確理論教學(xué)中的問題來源及其成果的目的性，以提高教學(xué)效果。

2.5 課程管理與評(píng)價(jià)

學(xué)校要改進(jìn)課程成績(jī)?cè)u(píng)定方法，注重學(xué)生過程性評(píng)價(jià)，做到多元并重，實(shí)行全過程、引導(dǎo)性評(píng)價(jià)。通過線上學(xué)習(xí)、線上測(cè)驗(yàn)、線上討論、章節(jié)測(cè)驗(yàn)、MOOC學(xué)習(xí)等方式，教師采用全過程、多元并重的平時(shí)成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)方式，結(jié)合期末適量綜合性考核方式，創(chuàng)新性地評(píng)價(jià)學(xué)生。

自主學(xué)習(xí)情況：根據(jù)線上登錄次數(shù)、線上簽到、線上討論、視頻學(xué)習(xí)、課堂學(xué)習(xí)等方面，教師按照比例分配綜合評(píng)價(jià)。

章節(jié)單元測(cè)驗(yàn)情況：計(jì)算分析作圖題，每完成一個(gè)章節(jié)教學(xué)單元開展一次單元測(cè)驗(yàn)，教師評(píng)分得出學(xué)生每次成績(jī)，取平均值按百分制得出單元測(cè)驗(yàn)成績(jī)。

作業(yè)完成情況：教師從作業(yè)完成態(tài)度、作業(yè)完成質(zhì)量等方面評(píng)分，取各次作業(yè)成績(jī)的平均值按百分制得出平時(shí)作業(yè)成績(jī)。

實(shí)驗(yàn)完成情況：教師從實(shí)驗(yàn)態(tài)度、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告等方面評(píng)分，取各次實(shí)驗(yàn)成績(jī)的平均值作為實(shí)驗(yàn)成績(jī)。此外，教師還可引入與課程相關(guān)的競(jìng)賽題目、科研案例、工程案例等，將教學(xué)與工程實(shí)際緊密聯(lián)系在一起，使學(xué)生明確理論教學(xué)中的問題來源及其成果的目標(biāo)性，以提高教學(xué)效果。

3 結(jié)論

“控制工程基礎(chǔ)”是自動(dòng)化類、機(jī)械類專業(yè)的專業(yè)必修課，任務(wù)是使學(xué)生分析已有的各種機(jī)器人、機(jī)電系統(tǒng)的工作原理和運(yùn)行品質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)、大系統(tǒng)觀念和抽象思維能力。在教育信息化、多學(xué)科融合、工程應(yīng)用理念的指導(dǎo)下，學(xué)校通過線上線下混合式教學(xué)、翻轉(zhuǎn)課堂式教學(xué)，以應(yīng)用觀、系統(tǒng)觀和創(chuàng)新意識(shí)為驅(qū)動(dòng)，將具有專業(yè)背景的教師項(xiàng)目案例、競(jìng)賽案例等引入課堂教學(xué)中。學(xué)校應(yīng)注重過程性評(píng)價(jià)，采取多元并重、全過程、引導(dǎo)性評(píng)價(jià)機(jī)制，使課程教學(xué)內(nèi)容具有前沿性、應(yīng)用性、工程性，使學(xué)生具備良好的專業(yè)知識(shí)、能力和科學(xué)素養(yǎng)，形成綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和合作解決實(shí)際問題的能力，能在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題。