专业认证背景下《自动控制原理》教学中的几点思考

邢灿华 徐开芸

摘要：工程教育专业认证背景下对课程教学提出了更高的要求。针对自动化专业核心课程《自动控制原理》的教学现状，围绕如何提高课程目标达成度及课程达成度提出了一些想法和建议。

关键词：专业认证;《自动控制原理》;课程目标;达成度

中图分类号：G642.0     文献标志码：A     文章编号：1674-9324（2019）50-0245-02

《华盛顿协议》是本科工程教育学位互任协议。2013年我国加入《华盛顿协议》成为预备成员，2016年6月成为《华盛顿协议》的正式会员。它促进了我国工程教育的改革，促进了我国工程教育与国际交流，实现国际互任，进一步提高了工程教育的质量，工程教育专业认证是中国高校新的风向标。上海高校联盟规定2020年后未通过工程教育专业认证的专业不能进行招生;而卓越工程师计划1.0迈向卓越工程师计划2.0的前提和基础是通过工程教育专业认证[1]。在此背景下，我校自动化学院自动化专业申请了工程教育专业认证。《自动控制原理》是自动化专业的核心课程，如何围绕课程目标开展教学活动，以达到满意的课程达成度是专业认证能否通过的重要指标之一，以下是笔者在教学过程中的一些思考。

一、《自动控制原理》达成度计算值

二、《自动控制原理》课程达成度计算值分析

1.自动化141班/142班（合班，下同）课程达成度相差0.055，自动化151班/152班课程达成度相当接近，自动化161班/162班课程达成度相差0.06。这说明自动化2015级两个班学生学风较好且相似;而自动化2014级、自动化2016级课程达成度相差较大。尽管教学环境相同，但班级之间学生对待学习的态度存在一定的差距，造成了课程达成度的差别。

2.课程目标1—3达成度计算值也出现了与课程达成度类似的现象，这进一步说明了合班上课时学生的学习态度至关重要，它必将影响各个课程目标的实现以及最终课程是否达标。

3.比较三个年级各个班级课程目标1、2和3的达成度计算值可以看出：课程目标3达成度计算值相对较低，这与课程目标是密不可分的。它要求学生在掌握三大分析方法的基础上，能够针对自动化系统有关控制器设计等复杂工程问题进行分析，初步具有对控制系统进行设计与校正的能力。而期末考核环节对应的是一些综合题，由于学生基础不够扎实，分析问题、解决问题的能力一般，从而导致该课程目标达成度计算值偏低。

4.课程目标4要求学生在掌握基本概念、基本理论和基本方法的基础上，对实验结果进行分析和解释，通过信息综合得到合理有效的结论。该课程目标各个年级所有班级达成度计算值均较高，这与应用型本科院校的培养目标是一致的，也是我校重视培训学生动手能力的结果。

三、《自动控制原理》教学中的几点思考

1.平行班（合班）上课时，班级之间课程目标达成度及课程达成度存在一定的差异，这主要取决于学生的学习态度。在大学里，学风问题是一个永恒的主题，它也与教风相关。作为专业核心课程的任课教师，不要一味地埋怨学生不想学习，而是应该从自身做起，不断提高自己的教学水平和教学艺术。

2.《自动控制原理》课程目标1达成度2015级两个班接近并略高于课程达成度，但是2014级及2016级四个班级课程目标1达成度均低于课程达成度。经试卷大数据分析，我们发现“90后”的学生对一些需要记忆的如基本概念、定义等不够重视。他们认为现在是互联网时代，百度一下就一切搞定。鉴于此，建议教学过程中要通过讲解不同类型的例题并进行类比，强调一般题型和特殊题型的区别，从而使课程目标1的达成度达到满意的程度。

3.《自动控制原理》课程目标2达成度计算值出现了与课程目标1达成度计算值相似的情况。2015级两个班课程目标2达成度计算值接近课程达成度，但是2014级及2016级四个班级课程目标2达成度计算值均低于课程达成度。该课程目标主要考查学生应用时域分析法、根轨迹分析法和频率特性法对自动控制系统性能进行分析的能力。教学中我们发现，时域分析法中的三个重点即二阶系统性能分析、稳定性分析和稳态误差分析所使用的传递函数学生经常混淆。其实在课程目标1中已经定义（讲解）了反馈控制系统的传递函数，但应用时学生却不知所措。所以，课堂上必须厘清闭环传递函数和开环传递函数的使用场合并反复强调。讲解绘制根轨迹的八大规则时，学生往往难以理解的是为何闭环根轨迹使用的是开环传递函数？一些考研的学生在专业课复习时也会问到类似问题。它提醒我们：教学中必须讲清楚开环传递函数的极点（根轨迹起点）是根轨迹增益等于零时的闭环极点，而开环传递函数的零点（根轨迹终点）是根轨迹增益等于无穷大时的闭环极点，上述问题就会迎刃而解。频率特性法是一种图解分析法，绘制奈斯图和伯德图是必须掌握的。但是，学生作伯德图时困难较大。他们对对数坐标系缺乏必要的理解，横轴分刻度时经常不准确;实际作图时不能够正确地做出低频段，从而影响了中频段及高频段的绘制，导致图形错误。课堂上要通过例题和习题反复讲解如何分刻度（取对数）以及绘制低频段的要点是找到一个点及过这个点向左作一条直线，直线的斜率取决于开环传递函数中积分环节的数目。在这里我们同样要对学生强调：用开环传递函数绘制系统开环伯德图，可以分析闭环系统的性能，这也是他们容易困惑和混淆的地方。

4.课程目标3涵盖了课程目标1和课程目标2的相关知识点，考查的是学生综合应用知识的能力。从近三年试卷分析中可以看出，学生普遍在该课程目标对应的综合题上得分较低。原因是多方面的，但重要的一个问题是学生基础不扎实，如考查学生用频率特性法做校正装置的设计时，并没有复杂的计算，更没有所谓的“陷阱”。主要还是绘制原系统、校正装置和校正后系统的伯德图，并能用近似法计算穿越频率ω■和相位裕量γ，但却是失分的重灾区。因此，教学中我们应该不断地向学生灌输一个理念：夯实基础。不论是应对期末考试还是将来的考研，靠刷题是解决不了问题的，打好基础是学好该课程的抓手，使我们能够以不變（基础知识）应对万变（题型变化）。

四、结语

当前，工程教育专业认证是高校热点之一。如何围绕课程目标开展教学活动，不断提高教学成效，以达到满意的课程达成度，是我们每个高校教师都必须深思的。笔者就《自动控制原理》教学中的相关问题提出了一些想法和建议，希望能对其达成度的提高有所帮助。最后，正如专业认证强调持续改进，我们将在教学过程中继续探索改进并不断完善。

参考文献：

[1]百度百科.工程教育专业认证：中国高校新的风向标[EB/OL].南方教育，2018-10-03.