工程教育專業(yè)認(rèn)證下先進(jìn)控制技術(shù)教學(xué)改革

李俊紅 楊奕 王娟

[摘 要] 先進(jìn)控制技術(shù)是工科院校本科自動化專業(yè)的一門專業(yè)選修課程。為了適應(yīng)國際工程教育專業(yè)認(rèn)證的要求，課程組進(jìn)行了一系列的教學(xué)設(shè)計，制定了課程支撐指標(biāo)點。設(shè)計了兩個實驗，通過實驗操作提高了學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力。此外，課程組設(shè)計了課程的達(dá)成度計算辦法，并完成課程達(dá)成度的計算。

[關(guān)鍵詞] 先進(jìn)控制技術(shù);工程教育專業(yè)認(rèn)證;達(dá)成度

[基金項目] 2018年度南通大學(xué)教學(xué)研究課題（2018B41）;2018—2020年度中國交通教育研究教育科學(xué)研究課題（交教研1802-123）;2019年度江蘇省現(xiàn)代教育技術(shù)研究立項課題（2019-R-70465）

[作者簡介] 李俊紅（1980—），女，山東淄博人，工學(xué)博士，南通大學(xué)電氣工程學(xué)院教授，博士生導(dǎo)師，主要從事控制理論研究;楊 奕（1963—），女，江蘇南通人，工學(xué)碩士，南通大學(xué)電氣工程學(xué)院教授，碩士生導(dǎo)師，主要從事自動控制研究;王 娟（1978—），女，江蘇海門人，工學(xué)碩士，南通大學(xué)電氣工程學(xué)院副教授，主要從事自動控制理論研究。

[中圖分類號] G642.0 ? ?[文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A ? ?[文章編號] 1674-9324（2020）36-0200-02 ? ?[收稿日期] 2010-12-06

一、引言

先進(jìn)控制技術(shù)是工科院校本科自動化專業(yè)的一門專業(yè)選修課程[1]。先進(jìn)控制是控制理論發(fā)展的高級階段，通過本課程的學(xué)習(xí)使學(xué)生掌握先進(jìn)控制的相關(guān)理論和技術(shù)，具備分析和設(shè)計先進(jìn)控制系統(tǒng)的初步能力。工程教育專業(yè)認(rèn)證是目前高校工程領(lǐng)域內(nèi)非常認(rèn)可的專門性認(rèn)證，通過該認(rèn)證能夠有效促進(jìn)高校人才培養(yǎng)模式的改革，有助于畢業(yè)生獲得通行國際的執(zhí)業(yè)資格[2-5]。

二、課程支撐指標(biāo)點設(shè)計

課程主要支撐的指標(biāo)點是使學(xué)生掌握專業(yè)知識，能推演和分析自動化領(lǐng)域中的復(fù)雜工程問題，并能對各種解決方案進(jìn)行比較與綜合、優(yōu)化與改進(jìn)。

課程的教學(xué)目標(biāo)是通過該課程的學(xué)習(xí)使學(xué)生掌握模糊控制器設(shè)計、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基本結(jié)構(gòu)和算法，掌握先進(jìn)控制的相關(guān)理論和技術(shù)，具備分析和設(shè)計先進(jìn)控制系統(tǒng)的初步能力，能夠理解和正確運用本課程的知識，對控制方案進(jìn)行比較與綜合、優(yōu)化與改進(jìn)，具備分析復(fù)雜工程問題的能力。

三、實驗內(nèi)容及要求

本課程的實驗主要利用MATLAB軟件完成，根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計以及學(xué)生的總體情況，課程組設(shè)計了兩個必修實驗。

實驗一是模糊控制系統(tǒng)仿真實驗，要求學(xué)生在掌握模糊控制器的基本工作原理和設(shè)計方法的基礎(chǔ)上，熟悉模糊控制工具箱，能針對實際問題設(shè)計一個二維模糊控制器;能夠清晰地描述模糊控制系統(tǒng)設(shè)計的任務(wù)，并能對特定的控制需求比如系統(tǒng)的快速性、準(zhǔn)確性等性能指標(biāo)給出初步的方案設(shè)計。實驗二是BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實驗，該實驗是讓學(xué)生掌握BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基本原理和基本的設(shè)計步驟。

這兩個實驗綜合考核了學(xué)生利用控制理論設(shè)計控制方案并進(jìn)行方案論證及選擇的能力，提高了學(xué)生綜合利用計算機(jī)知識解決工程問題的能力。

四、課程考核及課程達(dá)成度評價

1.課程考核方案。在課程考核方面，我們結(jié)合課程持續(xù)改進(jìn)的要求，更加重視學(xué)生的過程性考核的要求，包括作業(yè)、實驗考核、課內(nèi)測驗、期中考試等。課程組教師結(jié)合本校學(xué)生的總體情況，設(shè)計了該課程的評分標(biāo)準(zhǔn)，如表1所示。

期末考試題型主要包括簡答題、畫圖并解答、計算題以及綜合題四部分，簡答題主要考查學(xué)生對控制理論基本概念的掌握情況，畫圖并解答考核學(xué)生對某些重要知識點的圖解及解答能力，計算題主要考查模糊計算、模糊邏輯推理等知識點的計算，綜合題考查學(xué)生利用所學(xué)知識綜合解決復(fù)雜工程問題的能力。各章節(jié)知識點考核內(nèi)容及分值如表2所示。

2.課程達(dá)成度評價。課程的達(dá)成度要以課程教學(xué)大綱為依據(jù)，由于先進(jìn)控制技術(shù)課程是一門考試課，我們綜合考慮了知識點的覆蓋面、試卷題量、試卷的難易程度及卷面對指標(biāo)點的支撐情況，達(dá)成度評價依據(jù)，如表3所示。

根據(jù)課程目標(biāo)達(dá)成度評價依據(jù)，我們計算了14級的課程目標(biāo)達(dá)成度。從課程目標(biāo)對應(yīng)達(dá)成情況看，大多數(shù)學(xué)生能夠掌握先進(jìn)控制的相關(guān)理論和技術(shù)，具備分析和設(shè)計先進(jìn)控制系統(tǒng)的初步能力，能夠?qū)刂品桨高M(jìn)行比較與綜合、優(yōu)化與改進(jìn)，具備分析復(fù)雜工程問題的能力。但個別同學(xué)綜合運用所學(xué)知識解決復(fù)雜工程問題的能力還有待進(jìn)一步提高。

五、小結(jié)

通過上述教學(xué)實施效果來看，我們所做的這些改革切實提高了學(xué)生工程能力，提高了學(xué)生解決復(fù)雜問題的能力，教學(xué)質(zhì)量得到了提高。

參考文獻(xiàn)

[1]許鋒，羅雄麟.“先進(jìn)控制理論與技術(shù)”課程的教學(xué)實踐[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報，2011，33（3）：36-37+47.

[2]李俊紅，王娟，劉羨飛.工程教育專業(yè)認(rèn)證下《自動控制原理》課程教學(xué)改革研究[J].科教導(dǎo)刊，2017（31）：93-94.

[3]李智慧，張德賢.工程教育專業(yè)認(rèn)證背景下《檢測與傳感技術(shù)》課程實踐教學(xué)改革研究[J].教育教學(xué)論壇，2015（42）：111-112.

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[5]卜飛飛，黃文新，王世山.面向工程教育專業(yè)認(rèn)證的非電類專業(yè)電工電子課程教學(xué)改革[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2016（01）：56-58.