“双一流”背景下控制理论课程群建设与教学改革

刘鑫屏，张 悦

（华北电力大学 自动化系，河北 保定 071003）

2021年“十四五”规划开局，在国家“双一流”建设的要求下，大学学科建设至关重要。“双一流”建设政策和方案凝聚了学科发展战略共识、教育发展目标的提升及创新发展，要求学科建设必须坚持更大的视野和责任，构筑起更大的战略优势和核心能力，开创出具有中国特色的世界级一流大学和世界一流学科建设新格局。华北电力大学控制与计算机工程学院自动化系（以下简称自动化系）作为一流本科专业，为了提升专业的核心竞争力，需要优化控制理论课程群的师资队伍结构、提高教师的教学水平，同时，教学方式需要多元化，课程群资源集聚能力需要加强，信息技术教学水平和实践教学需要改革提升，更需要结合国家战略、科技前沿展开改革与创新，为自动化系和其他相关专业的发展开拓前路。

为了解决这一问题，聚焦自动化新工科建设，体现自动化与其他学科的交叉与融合、电力能源产业技术与自动化学科的理论融合、跨专业能力的融合，以及与多学科科研教学项目实践相融合，建设能培养创新型、复合型人才的自动化一流本科课程，自动化系制定了新的培养方案。本文依据成果导向教育OBE（Outcome Based Education）理念，结合华北电力大学学科建设经验，设计完成了面向一流学科的控制理论课程群建设与教学改革。

一、控制理论课程群建设的研究背景

控制理论承接着先修的多门基础理论课程，同时是后续“系统建模与辨识”“运动控制”“过程控制”“计算机控制系统”“机器人控制”“先进控制”“智能控制”“新能源发电系统控制”等课程的先修课程。控制理论的理论性很强，对数学基础的要求高，是为解决实际控制系统直接提供理论基础和分析方法的课程。

控制理论抽象、概念多，知识体系包含大量烦琐的数学定理、数学分析及数学推理，学习难度大。目前采用传统的教学方式，以教师为主，不提倡学生自主思维，学生失去了学习的主动性，学生对本专业的前景无从了解。而教师有着丰富的工程背景，把握着本专业的科研脉搏及前沿动态，但教学内容并没有融入工程实践及最新的科研成果，这样的教学方式在短期内的教育效益较好，但长远教育效益差。教学效果不能以学业成绩为单一目标，还必须关注学生的学习体验和学习获得感，以及学生的可持续发展。现有的教学模式对学生创新思维和自主学习能力培养的推进力度差，不能满足专业课程体系“特色课程求精、通识课程求宽、集中实践环节、跟踪前沿技术”的原则。

二、课程群建设与教学改革的OBE目标

自动化系在华北电力大学“双一流”建设的大背景下，依据成果导向教育OBE理念，以达到本专业的培养目标为最终目标，针对控制理论课程群建设，通过逆向设计展开工作。成果导向教育OBE理念是根据预设的教育目标和学习成果进行课程设置、教学实施和人才培养的方法。

依据国家教育发展目标、行业发展需求、学校本科人才培养目标和OBE理念制定本专业的人才培养目标，如图1所示。

图1 培养目标及人才培养定位

根据自动化系的毕业要求设计其课程体系，按照毕业要求设计教学目标、撰写教学大纲，课程群教师修订了符合“双一流”学科建设要求的明确课程目标达成度、课程达成度评价计算方式的教学大纲。依据教学目标设计考核评价标准。然后是选择教学方法、设计教学过程、配置教学材料和资源，通过相应的教学设计顺利达成课程的教学目标，见图2。

图2 OBE逆向设计

三、课程群建设工作

（一）师资队伍建设

建设一支教学理念先进、教育教学方法丰富、专业素质强、德育能力高的高水平教学团队，其工作内容如下。

1.建设结构合理的师资团队。通过引进新教师、送教师出去培训、请专家开展专题讲座、企业挂职、职业培训等多种途径持续培育、壮大和优化师资队伍，造就一支职称、年龄结构合理，具有“博士化”“国际化”和“工程化”素质的教师队伍。经过引进人才和调整师资后，课程群师资队伍的职称、年龄结构、工程背景分布更加合理，可以保持教师队伍数量和质量的可持续发展。

2.提升教学理念，转换教师角色。课程的研究内容和研究理念日新月异，教师应有强烈的忧患意识和探究欲望，对教师职业变化要有非常高的敏感度，将教师在理论学习中学到的教学理念与教学实践相融合，真正形成“以学生为中心”的教学理念；转变角色，从“教书匠”转变为设计教学内容、教学方法及教学情境的“设计师”；从只讲控制理论方法到挖掘课程中显性、隐性的思想政治育人亮点，把思想政治教育实践贯穿整个教学过程中。

3.教师教学能力的提升。实施多种改革方法提高教师的教学能力，尤其是青年教师教学水平和中老年教师信息化教学技能；教学教案、教学课件的制作及教学资料的分享；建立并执行多种渠道的反馈评价机制，包括校院两级督导和系领导、同行教师听课及意见反馈，学生的网上评教信息反馈。评教结果影响教师的职称评定和业绩考核与评优，并根据反馈信息，不断改进和提高教学质量。

邀请教学名师开设讲座，举办观摩教学课堂，加强教学理念、教学技能及信息技术方面的交流与培训。为了营造良好的学术氛围，培养具有国际化教育视野的中青年骨干，打造高水平的国内外学术交流平台，积极推进专业教师从事博士后、访问学者，并参与国际间的学术交流。

（二）课程群建设研究内容

1.依据OBE理念制定教学大纲。依托学校和自动化系的“双一流”建设，以完成自动化系培养计划为目标，修订本专业的培养目标，确定毕业要求，依据毕业要求逆向设计自动控制理论、现代控制理论的教学大纲。教学大纲按照“双一流”学科的建设要求明确了详细的课程目标、课程目标达成度、课程达成度评价计算方式等，明确了自动控制理论和现代控制理论的教学方向与目标。

2.控制理论课程教学内容改革。为了满足新时期能源电力的发展需求，在教学内容上增加现代控制技术在家用电器、交通系统、智能建筑、汽车、雷达控制、航空航天等领域的生产实例，拓展学生的知识面与专业视野，提高学生宽口径就业的优势和专业自豪感，把科研项目中的新技术、新问题、新思考，通过系统的学科知识提炼，根据学情特点融入教学实践，拓展学生的科研创新能力及把握专业前沿脉搏的能力，保持能源电力科学与工程的学科特色。

3.信息化教学改革。为了激发学生的专业学习激情与兴趣，改善学生自主和持续学习的效果，利用多种信息化手段进行教学实践。如利用“课堂派”推出的一系列新功能和课堂相结合，在线上和线下批改作业，并利用“课堂派”提供作业的查重、打回功能提高效率；有针对性地帮助学生快速提升，随时上传课程视频文本资源，让学生不再将学习固着在课堂之上。切实提高课内的师生互动，实时监测学生的学习效果和状态，及时地对课程教学进行调整优化，提高教学效果。

4.建立教学反馈机制和反馈通道。利用互联网、现代信息和数据技术，建立教学反馈机制，构建合理的反馈通道，收集来自多渠道、多尺度的教学质量反馈信息，并进行信息数据分析得出结论，指导教学活动。

以学生预习效果的反馈信息作为前馈信号，调整教学方法和教学内容，以学生课堂的反馈数据作为第一层反馈调整教学方式和教学内容，每个单元的反馈数据作为第二层反馈调整下一单元的学生任务量、教学方法及教学进度。同时，通过课程群教师间、校内校外同行、督导等数据反馈，及时对教学进行调整。

5.控制理论课程群教学资源建设。针对“自动控制理论A”“自动控制理论B”“现代控制理论”课程，通过对各种资源的凝练、筛选，教师团队选择适合不同课程、不同知识点的网络化信息化工具，开发虚拟实验平台，制作多种媒体方式的教学资源，包括视频资源慕课资源作业习题、思想政治资源扩展教学深度并提高教学质量。网络信息是学习资源的有效补充，教师将各种理论、思想、专业的新技术和新方法等信息经过筛选、识别、选择整合到“课堂派”，作为拓展教学的资源。

四、课程思政建设

随着社会经济的飞速发展，我国能源领域对高端技术性人才的需求逐渐增大，华北电力大学是我国能源电力行业重要的人才培养基地，结合国家科技创新驱动发展战略，从自动化系人才培养的方向出发，聚焦学生的职业发展需求，结合电力能源企业的核心价值观与思想政治教育的要求，迫切需要在控制理论课程中全面覆盖课程思政。

通过结对思想政治课教师、交流培训、青年教师磨课、骨干教师一对一辅导等方式，培养教师的理想信念，约束教师的言行举止，从教师的工程背景、学识理念、思维习惯等方面入手，转变教师的教学理念，从行为层面践行道德实践者与示范者。在专业知识的积累中，结合控制理论课程的特点，引导学生践行工匠精神，培养具有自动化专业素养、有家国情怀和科技报国使命感、有能力有意愿为国家为人民全心全意服务的高素质人才。课程群教师逐渐摸索形成了具有自身特色的课程思政教学方法，做到自然融入、有机渗透、春风化雨、润物无声。

结语

为了适应“双一流”学科建设，将控制理论课程体系的实践部分、理论知识部分在线上教学资源和线下课程中相互融合并互相支撑。在“互联网+教育”时代，海量信息扑面而来，没有哪个专业、哪门课程、哪种教学理念和教学方法是一成不变的。控制理论课程群的建设更新改革是常态，学生在该课程群的体系中能得到前沿的知识，使其实践能力、表达能力、综合素质均能得到极大提高。