工程教育专业认证下《自动控制原理》课程教学改革研究

李俊红　王娟　刘羡飞　张玉芳

摘 要 工程教育专业认证是保证和改进高等工程教育质量的重要手段，是工程教育走向国际化的必然之路。自动控制原理是电气工程及其自动化专业的一门重要的专业课。为了工程教育专业认证下对人才培养的要求，课程组参照工程教育专业认证标准，分析当前自动控制原理课程教学现状及存在的问题，以学生能力全面提升为目标，进行了一系列的教学改革：修订了教学大纲，明确了毕业要求指标点；改革了教学方式，针对该课程的特点，将工程案例教学、项目教学与传统的理论讲授相结合；充分发挥网络教学平台作用，提高学生的学习自主性；改变考核方式，使学生真正从兴趣出发去学习并掌握自动控制技术，提高学生的综合素质。

关键词 工程教育专业认证 自动控制原理 教学改革

中图分类号：G642 文献标识码：A

1工程教育专业认证背景

2013年6月，中国正式成为《华盛顿协议》临时成员国，我国工程教育专业认证进入了实质性的实施阶段。通过工程教育专业认证，用新颖的育人理念促进高等教育人才培养模式的改革，有助于我校未来工程师“毕业生”获得通行国际的执业资格，因此很多高校都非常重视工程教育专业认证工作。

为了进一步深化工程教育改革，建立高校工程专业与一流企业人才培养的双赢体制，使我校工程教育与国际化接轨，实现与国际工程教育专业之间的实质性互认，提升国际竞争力，我校欲开展电气工程及其自动化专业的工程教育专业认证。《自动控制原理》作为电气工程及其自动化专业的一门专业必修课和学位课，开展了一系列的教学改革工作。本文介绍工程教育认证背景下电气工程及其自动化专业专业自动控制原理的课程建设情况。

2《自动控制原理》课程指标达成评价

《自动控制原理》主要讲述自动控制系统分析及设计的基本理论、基本方法和一般规律。该课程是电气工程及其自动化专业、自动化专业以及智能控制的专业必修课，也是一门学位课，是学生后续专业课程学习、工程实习以及毕业设计的重要基础。通过该课程的学习，使学生掌握线性定常连续系统以及离散系统、非线性系统的分析与综合方法，能够分析控制系统的性能以及根据性能指标设计控制系统。

本课程重点支持以下毕业要求指标点：

（1）具备工程基础知识，以用于解决电气工程及其自动化专业领域的复杂工程问题。

（2）能运用数学、自然科学、工程基础和专业知识，识别和判断复杂电气工程问题的关键环节和参数，描述和求解复杂电气工程系统或过程，以获得有效结论。

3教学方法改革

由于“自动控制原理”课程所用的数学知识较多，为了避免学生在学习过程中感觉枯燥，在教学方法上，除了传统的理论讲授外，还添加了案例教学、项目教学、网络教学平台等教学方式。但由于本课程的有些内容由于理论性较强，因此以理论性教学为主，比如第三章“线性系统的时域分析法”、第八章“非线性控制系统分析”，通过黑板板书和理论推导，让学生很好地掌握这部分内容。

为了让学生充分理解所学控制理论的知识，我们在讲授过程中注重理论与实际的结合，在教学过程中引入多个教学案例，比如在讲述第一章时，可以给出电加热炉的温度控制、空调调节室温等大量的例子，学生掌握控制系统反馈控制的基本原理。给出一个抽水马桶水位控制案例或其他合适案例的作业，要求学生正确分析、识别及表达。在讲述第二章“控制系统的数学模型”时，可以结合实际中的一些系统，比如RLC电网络、运算放大器电路、质量块-弹簧-阻尼器系统等教学案例，使学生掌握微分方程和传递函数模型的建立方法。给出一个RLC复杂电路以及质量-弹簧-阻尼器系统，要求学生分析两种控制系统的异同点。在讲述第六章“线性系统的校正方法”时，以水箱液位控制系统作为案例，利用MATLAB软件进行PID控制的演示。让学生了解比例Kp，积分Ki，微分Kd对控制系统性能的影响。

此外，可以引入实验室的旋转式倒立摆系统作为工程案例，并贯穿于整个教学过程。比如，在控制系统的数学模型时，针对实验室的旋转式倒立摆系统，利用力学知识对悬臂及摆杆的受力进行分析，线性化后得出它的数学模型。在讲述第六章控制系统的校正时，同样结合旋转式倒立摆系统，设计PID控制器，实现对它的有效控制。通过引入旋转式倒立摆控制系统的实例，让学生了解控制理论的实际应用，激发学习兴趣。

4发挥网络教学平台作用

自动控制理论课程包含大量的数学推导，有些同学在课堂上对某些知识点掌握不牢。因此，我们已经在Blackboard网络教学平台上建成《自动化控制原理》网络课程，已经上传了课程所需的基本资料。通过引入网络教学，为教育提供全新的理论、模式和方法。网络教学开拓了教育空间，能够以直观、形象、具体、生动的方式呈现学习内容，可以使传统的静态的书本教材转变为由声音、图像、文本等构成的动态的教材，使控制理论中抽象的概念形象化，枯燥的理论生动化，从而使难学难教的课程变得容易。目前利用教学平台进行过多轮信息化辅助教学，并有一定量的学生访问，很好得使用了课程资源，运行效果良好，学生纷纷表示收获比较大。目前已经在讨论版发布互动信息，学生也可以提出自己的問题。通过该网络教学平台的建立，激发了学生的学习兴趣，提高了教学效果，使该课程的教学质量和教学效果都上了一个新的台阶。

5教学内容与考核方式改革

在教学内容上，调整了部分教学内容和学时分配。目前本门课程总学时为80学时，理论教学内容共为8章，共计68学时，实验教学部分包括5个实验，共计12学时，实验部分大部分为设计性及综合性实验。在理论教学中，除了介绍教科书上的内容外，还给学生添加最新控制理论的进展。课程组每年安排主讲教师参加中国控制会议、中国控制与决策会议等控制领域中的国内外重要会议，听取本领域专家的大会报告并与参会代表交流，将自己的收获和所得在课堂讲授过程中向学生渗透。并结合教师的科研方向及科研进展等，向同学灌输人工智能、智能控制等领域内的最新方法，开阔学生的视野，提高学生的综合素质。endprint

课程考核的目的是检查和了解学生对本门课程内容的掌握程度，考核学生对自动控制系统的基本原理、分析及设计的了解和掌握情况。通过本课程的学习，学生应对自动控制系统的分析和设计方法有一定的了解和掌握。本门课程的考核分期末考核和平时成绩两部分，期末考试成绩占总成绩的70%。为了提高学生的综合素质，我们对题型进行了修改，期末试卷题型分填空题、简答题以及计算题。其中填空题，侧重考核学生对自动控制原理相关知识点的掌握程度，简答题考核学生对控制系统的，计算题侧重考核学生对自动控制系统分析、设计的掌握程度。

平时成绩占总成绩的30%，平时成绩由作业（30%）、实验（30%）、期中考试（40%）等组成，各环节所占比重根据学习反馈效果、能力达成度适当调整。其中，作业、期中考试等环节侧重考核学生对自动控制原理相关理论知识点的掌握程度；实验则考核学生实验设计、实验结果分析能力，以及报告撰写能力。增加了对学生实践能力的考核，重视实验预习、实验操作以及实验报告的撰写，提高了学生动手能力以及实验数据分析的能力。

6结语

自动控制原理是电气工程及自动化专业的一门重要专业课，对照电气工程及自动化专业工程教育认证标准，自动控制原理课程进行了一系列的教学改革，包括大纲修订、教学方式改革、网络教学平台建设、教学内容及考核方式改革等，以培养行业认可的复合型工程人才为导向，以学生为本，以学生能力的全面提升为目标来组织和持续改进，为培养优秀的工程师人才发挥更大的作用。

基金项目：项目来源：江苏高校品牌专业建设工程资助项目。

参考文献

[1] 徐华娟，曹志亮，王世山.专业认证中的“电气測试技术"实验改革[J].科技视界，2015（15）：60-61.

[2] 李智慧，张德贤，工程教育专业认证背景下《检测与传感技术》课程实践教学改革研究[J].教育教学论坛， 2015（42）：111-112.

[3] 伍君勇，朱平华，工程教育专业认证视角下土木工程专业生产实习教学改革探讨——以常州大学为例[J].大学教育，2015（10）：150-152.

[4] 籍建东.研究型教学模式与传统教学模式的比较[J].职教论坛，2011（05）：43-45.

[5] 孟月波，嵇启春.“线性系统理论”本科教学改革与实践电气[J].电子教学学报，2009（z2）：196-198.

[6] 李俊红，姜平，周根荣，“自动控制原理”教学改革探索与实践[J].中国教育技术装备，2007（09）：18-19.

[7] 李俊红，顾菊平，马卫国，王娟.现代控制理论课程教学改革研究[J].中国教育技术装备，2015（20）：114-115.

[8] 李俊红，刘羡飞.基于Blackboard网络教学平台的《自动控制原理》网络课程建设[J].教育教学论坛，2012（08）：177-178.endprint