基于MISO模型的“自動(dòng)控制原理”課程質(zhì)量評(píng)價(jià)

楊 欣， 李 斌， 徐盛友， 蘇玉剛， 孫 躍

(重慶大學(xué) 1. 自動(dòng)化學(xué)院，2. 電氣工程學(xué)院， 重慶 400044)

0 引言

“自動(dòng)控制原理”課程是一門面向研究型大學(xué)自動(dòng)化相關(guān)專業(yè)的核心支撐課程，以傳授自動(dòng)控制基礎(chǔ)理論知識(shí)和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本方法、培養(yǎng)學(xué)生理論素質(zhì)和解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力為主[1]。它是后續(xù)的控制類課程(如“現(xiàn)代控制理論”、“運(yùn)動(dòng)控制基礎(chǔ)”、“過(guò)程控制系統(tǒng)”、“智能控制理論基礎(chǔ)”、“先進(jìn)控制理論”、“最優(yōu)控制”、“自適應(yīng)控制”、“機(jī)器人控制技術(shù)基礎(chǔ)”等)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。所以“自動(dòng)控制原理”課程的教學(xué)效果優(yōu)劣直接影響著自動(dòng)化專業(yè)人才培養(yǎng)的效果。如何科學(xué)、有效地對(duì)“自動(dòng)控制原理”課程教學(xué)效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，成為影響自動(dòng)化專業(yè)人才培養(yǎng)、“自動(dòng)控制原理”課程改革的重要因素[2]。

1 多輸入單輸出(MISO)教學(xué)評(píng)價(jià)體系

1.1 MISO教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)模型結(jié)構(gòu)

以往對(duì)“自動(dòng)控制原理”課程教學(xué)效果的評(píng)價(jià)比較單一、片面，往往只是用考試成績(jī)來(lái)評(píng)價(jià)這門課程的教學(xué)效果，并且不能對(duì)教學(xué)效果的改進(jìn)提出有效的指導(dǎo)。為了能夠更好地促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量提高，科學(xué)地評(píng)價(jià)教學(xué)質(zhì)量，就需要盡可能多地把影響教學(xué)質(zhì)量的各個(gè)環(huán)節(jié)考慮進(jìn)來(lái)，構(gòu)建一個(gè)科學(xué)、全面、有效的評(píng)價(jià)體系，從而對(duì)教學(xué)質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)督和控制。

目前較流行的評(píng)價(jià)模型有AHP(Analytical Hierarchy Proces)法和DEA(Data Envelopment Analysis)法。

AHP法采用層次分析法進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，往往涉及的層次非常多，包含的數(shù)據(jù)很繁雜，并且各層計(jì)算方法也不盡一致，所以AHP法的規(guī)則復(fù)雜，計(jì)算量大[3]。

DEA法采用數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，在評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中，各輸入和輸出之間往往不是獨(dú)立的，而是互相影響的，就使得分析決策需要大量的數(shù)據(jù)支持，所以DEA法數(shù)據(jù)收集工作量大，且處理復(fù)雜度高[4]。

考慮到“自動(dòng)控制原理”課程是一門應(yīng)用廣泛，理論性很強(qiáng)的技術(shù)基礎(chǔ)課，對(duì)其教學(xué)質(zhì)量的評(píng)價(jià)需要從多方面進(jìn)行。根據(jù) “雙一流”研究型大學(xué)對(duì)工科學(xué)生的培養(yǎng)要求、我校專家組與課程組教師依據(jù)多年的人才培養(yǎng)工作實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)“自動(dòng)控制原理”課程提出了如圖1所示的多輸入單輸出MISO(Multi Input Single Output )教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)模型[5]。

圖1 多輸入單輸出教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)模型

圖1所示的MISO評(píng)價(jià)模型涉及層數(shù)少，且各計(jì)算量之間獨(dú)立性強(qiáng)，具有模型簡(jiǎn)單、數(shù)據(jù)收集工作量小、計(jì)算量小的特點(diǎn)。

1.2 MISO教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)函數(shù)

(1)

為了使結(jié)果能夠更好的體現(xiàn)各指標(biāo)的影響，最終的總體質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)采用重心法，則有：

(2)

2 課程教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)

工科型“雙一流”研究型大學(xué)是要培養(yǎng)面向工業(yè)界、面向世界、面向未來(lái)的優(yōu)秀創(chuàng)新實(shí)踐人才，培養(yǎng)造就一大批創(chuàng)新能力強(qiáng)、適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要的高水平工程應(yīng)用型人才，針對(duì)這個(gè)目標(biāo)，按照控制技術(shù)傳播特性和人才培養(yǎng)規(guī)律，將“自動(dòng)控制原理”課程的各級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)細(xì)化為4個(gè)一級(jí)指標(biāo)(A1-A4)以及相關(guān)的若干二級(jí)指標(biāo)[7]。

2.1 理論知識(shí)掌握A1

2.2 工程實(shí)踐能力A2

2.3 硬件建設(shè)A3

2.4 教師隊(duì)伍建設(shè)A4

3 MISO質(zhì)量評(píng)價(jià)體系實(shí)例研究

根據(jù)“自動(dòng)控制原理”課程教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)模型(MISO)，依據(jù)專家討論、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)等形式，形成表1和表2所示各級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)間的相關(guān)程度值。

結(jié)合我校自動(dòng)化專業(yè)2014級(jí)“自動(dòng)控制原理”課程試卷分析結(jié)果、學(xué)生基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)情況分析結(jié)果、學(xué)生綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)結(jié)果、學(xué)生課程設(shè)計(jì)情況結(jié)果、實(shí)驗(yàn)室2016年設(shè)備評(píng)估結(jié)果和2016年“自動(dòng)控制原理”課程組教師隊(duì)伍評(píng)估結(jié)果，可以得到各二級(jí)指標(biāo)的實(shí)際評(píng)價(jià)值如表3所示。

表1 一級(jí)指標(biāo)和二級(jí)指標(biāo)間的相關(guān)程度值

表2 一級(jí)指標(biāo)和評(píng)價(jià)值E間的相關(guān)程度值

表3 二級(jí)指標(biāo)的實(shí)際評(píng)價(jià)值

通過(guò)式(1)和式(2)的計(jì)算，通過(guò)一級(jí)指標(biāo)和二級(jí)指標(biāo)的評(píng)價(jià)值，可以得到我校2014級(jí)“自動(dòng)控制原理”課程教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果是E=0.958412。質(zhì)量評(píng)價(jià)最大值E=1，可見，2014級(jí)“自動(dòng)控制原理”課程的教學(xué)質(zhì)量?jī)?yōu)秀，但是仍然有改進(jìn)的空間，在工程實(shí)踐環(huán)節(jié)、實(shí)驗(yàn)室建設(shè)和教師培訓(xùn)方面需要加強(qiáng)，以達(dá)到進(jìn)一步提高“自動(dòng)控制原理”課程教學(xué)質(zhì)量的目的。

4 結(jié)語(yǔ)

本文討論了通過(guò)多輸入單輸出(MISO)模型對(duì)我校2014級(jí)“自動(dòng)控制原理”課程教學(xué)效果進(jìn)行了有效評(píng)價(jià)，并依據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果提出相應(yīng)的改革措施。在本文討論的評(píng)價(jià)方法中，可以根據(jù)課程具體教學(xué)情況，靈活地增減評(píng)價(jià)指標(biāo)，此方法也可推廣到其他相似課程的質(zhì)量評(píng)價(jià)中。(楊 欣等文)

[1] Yang Xin, Sun Yue, Li Nan, Su Yuan, Ye Zhaohong. The Exploration and Research of Automation Educational System For Innovation Application Talents[J], Washington, DC:Advances in Education Research, 2012(12):157-160.

[2] Yang Xin, Xu Shengyou, Su Yugang, Li Nan. The Research and Construction of Automation Control Theory Course System for Excellent Engineers[J]. Washington, DC:Advances in Education Research, 2014(15): 457-460.

[3] 劉東，李晨洋， 劉嫄春. 基于AHP的建筑材料精品資源共享課程教學(xué)改革模式探討[J]．重慶:高等建筑教育，2014(6):19-21．

[4] 季侃，金俠鸞. 本科課程中研究方法的教學(xué)探析--以DEA方法與財(cái)務(wù)管理教學(xué)為例[J]． 南京:亞太教育，2015(8):32-36．

[5] 姜慶玲．高大數(shù)據(jù)時(shí)代下高職院校E-learning課程質(zhì)量評(píng)價(jià)體系的構(gòu)建與應(yīng)用[J]．成都:遼寧師專學(xué)報(bào)，2016(1):21-2．

[6] 閆清景．美國(guó)職業(yè)技術(shù)教育課程質(zhì)量評(píng)價(jià)量規(guī)[J]．天津:職業(yè)教育研究，2013(8):175-177．

[7] 李國(guó)勇，謝克明，杜永貴等．自動(dòng)控制理論課程的教學(xué)改革研究[J]．太原:太原理工大學(xué)學(xué)報(bào)( 社會(huì)科學(xué)版) ，2009，27( 2):78-81．