高校課程設(shè)計類課程成績評定方式初探

譚樹彬 關(guān)守平 常玉清 徐林

[摘 要]課程設(shè)計是高校工科專業(yè)必要的教學(xué)環(huán)節(jié)。為改進運動控制系統(tǒng)課程設(shè)計的成績評定方法，該研究將班級學(xué)生分成若干小組，將過程考核和內(nèi)容答辯相結(jié)合，將教師考核和學(xué)生互評相結(jié)合，綜合評定每個學(xué)生的小組整體成績，以貢獻率等差異化權(quán)值計算學(xué)生個人成績，最后加上個人的實驗平時表現(xiàn)成績，即可得到學(xué)生的最后等效成績。該成績評定方法將課程考核和課程設(shè)計整個過程緊密結(jié)合，評分標準統(tǒng)一，評定模塊固定，操作過程規(guī)范，有借鑒和推廣價值。

[關(guān)鍵詞]課程設(shè)計;成績評定;運動控制系統(tǒng)

[中圖分類號] G642.3 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2022）02-0189-03

課程設(shè)計是大學(xué)某一課程的綜合性實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，是完成教學(xué)計劃、達到本科學(xué)生培養(yǎng)目標的重要環(huán)節(jié)，是教學(xué)計劃中進行綜合訓(xùn)練的重要實踐環(huán)節(jié)，是有助于培養(yǎng)應(yīng)用型人才的一種教學(xué)形式，它使學(xué)生在綜合運用所學(xué)知識解決本專業(yè)方向的實際問題方面得到系統(tǒng)性的訓(xùn)練。

運動控制系統(tǒng)是自動化專業(yè)的一門非常重要的專業(yè)主干課，是培養(yǎng)自動化專業(yè)學(xué)生理論聯(lián)系實際能力的關(guān)鍵課程。課程要求我們綜合利用“自動控制原理”“電力電子技術(shù)”“電機原理及拖動”“計算機控制系統(tǒng)”等前期課程的基礎(chǔ)知識，將自動控制系統(tǒng)等專業(yè)基礎(chǔ)課程知識應(yīng)用到傳動系統(tǒng)中，并對此進行分析。課程旨在培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際的能力，掌握運動控制系統(tǒng)的工作原理和設(shè)計方法，這就要求學(xué)生在了解運動控制系統(tǒng)的相關(guān)知識的基礎(chǔ)上，增強系統(tǒng)設(shè)計能力、參數(shù)調(diào)節(jié)能力和動手能力。東北大學(xué)自動化專業(yè)運動控制系統(tǒng)課程設(shè)計，目的是使學(xué)生掌握以調(diào)速系統(tǒng)為代表的自動控制系統(tǒng)的組成和工作原理以及基本概念和分析方法，并具備構(gòu)造、調(diào)試和工程設(shè)計自動控制系統(tǒng)的能力;了解以轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)為代表的多環(huán)系統(tǒng)的靜、動態(tài)特性分析方法及工作原理;掌握基于二、三階典型系統(tǒng)的工程設(shè)計方法。運動控制系統(tǒng)課程設(shè)計為學(xué)生提供了近距離接觸實驗設(shè)備、親自設(shè)計系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)的機會。讓學(xué)生通過這一課程的學(xué)習，能夠?qū)ψ詣酉到y(tǒng)的組成有更深一步的了解，并將所學(xué)到的各門理論知識綜合利用并與實踐緊密結(jié)合，掌握系統(tǒng)設(shè)計的方法、步驟，培養(yǎng)創(chuàng)新能力、對系統(tǒng)的單元及整體調(diào)制的能力以及獨立排除故障的能力;讓學(xué)生掌握系統(tǒng)參數(shù)的測定方法，提高數(shù)據(jù)測量及總結(jié)報告的能力，對學(xué)生更好理解掌握自動控制系統(tǒng)及相關(guān)課程很有裨益。運動控制系統(tǒng)課程設(shè)計的整個教學(xué)過程包括基礎(chǔ)知識、動手能力、仿真分析、實驗報告等環(huán)節(jié)。針對課程設(shè)計的成績評定，無法僅僅憑一份課程設(shè)計報告就能客觀地評定學(xué)生的理論掌握能力和實踐動手能力。因此，我們必須轉(zhuǎn)變觀念，大膽探索，努力建構(gòu)適應(yīng)課程設(shè)計課程的教學(xué)特點和內(nèi)在規(guī)律的成績評定體系。

一、課程設(shè)計成績構(gòu)成

經(jīng)過多年的實踐，加上綜合考慮任課教師的經(jīng)驗和體會以及征求部分學(xué)生的意見后，筆者對課程設(shè)計成績采用百分制評定法，明確這個成績由實驗平時表現(xiàn)成績、實驗成績、課程設(shè)計報告成績3部分構(gòu)成。其具體分值構(gòu)成如下文所述。（1）實驗平時表現(xiàn)成績占5%（5分）。分為實驗出勤和實驗表現(xiàn)2部分，其中，缺勤1次扣1分，缺勤3次或3次以上的實驗平時表現(xiàn)成績記零分;實驗表現(xiàn)主要為實驗過程中的上課紀律、操作規(guī)程遵守情況等，如違規(guī)1次扣1分。（2）實驗成績占40%（40分）?？紤]到課程設(shè)計具有研究性，題目設(shè)置無法保證每個學(xué)生都能夠完成全部內(nèi)容，因此課程設(shè)計實驗部分根據(jù)課程設(shè)計題目分解為4個子任務(wù)，每個子任務(wù)10分，共計40分。（3）課程設(shè)計報告成績占55%（55分）。其中，課程設(shè)計報告質(zhì)量占10%（10分），包括課程設(shè)計報告的形式排版、標題設(shè)置、序號排列等版式方面的評價;課程設(shè)計答辯占45%（45分），包括實驗內(nèi)容的路演匯報和視頻演示，簡要講述實驗過程及成果，考量學(xué)生的歸納和答辯能力（考查點主要分為控制對象建模、控制效果及分析、仿真系統(tǒng)HMI畫面設(shè)計等）。

如上所述，課程設(shè)計成績構(gòu)成如表1所示。

二、實驗成績評定

根據(jù)運動控制系統(tǒng)課程設(shè)計實驗任務(wù)，筆者一般將綜合課程設(shè)計的內(nèi)容分解為4個相對獨立的子任務(wù)，由易到難，循序漸進，然后綜合調(diào)試，完成綜合控制系統(tǒng)課程設(shè)計。自動化專業(yè)9個班通常同時進行，2個班級在1個實驗室，60人左右。由于實驗設(shè)備有限，不可能每人1套，再加上運動控制系統(tǒng)課程設(shè)計任務(wù)重、內(nèi)容多，因此筆者一般以小組形式完成課程設(shè)計。這樣的課程設(shè)計不僅可以培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際的能力，而且可以培養(yǎng)學(xué)生的團隊合作精神。課程設(shè)計開始時，筆者會根據(jù)學(xué)生上學(xué)期成績分布情況，將5～6個學(xué)生分為1個小組，每個小組推選1名組長，負責組織完成課程設(shè)計任務(wù)并提交。每個課程設(shè)計的子任務(wù)需要小組成員分工完成。每個子任務(wù)的成績代表整個小組的水平，根據(jù)其完成質(zhì)量不同分為6分、8分和10分3個檔次，用于組間區(qū)別。在完成子任務(wù)的過程中，小組內(nèi)部確定其成員在完成每個子任務(wù)中的實際貢獻率大小，以此體現(xiàn)組內(nèi)成員的區(qū)別。

根據(jù)實驗需要，筆者一般設(shè)計15個小題目作為實驗子任務(wù)，供學(xué)生選擇?，F(xiàn)簡單列舉以下5個例子。

1.現(xiàn)有1臺小型電風扇，由直流電動機傳動，要求設(shè)計1套自動控制系統(tǒng)實現(xiàn)以下功能：（1）風扇風量大小可以調(diào)節(jié);（2）風扇工作方式有風量大、小2種選擇;（3）風扇可以隨時打開、關(guān)閉;（4）風扇工作時可以每隔0.2分鐘自動換向。

2.現(xiàn)有1個小型輸出系統(tǒng)，由1臺直流電動機帶動1個閥門，要求設(shè)計1套自動控制系統(tǒng)實現(xiàn)以下功能：（1）工作方式分為手動和自動2種方式;（2）自動控制方式，閥門定時打開、關(guān)閉、停止，每0.5分鐘開1次，打開1分鐘后自動關(guān)閉，0.5分鐘后再打開，如此往復(fù);（3）手動控制方式，可以隨時進行手動操作打開、關(guān)閉或停止。

3.要求設(shè)計1套直流自動控制動態(tài)測試系統(tǒng)，使系統(tǒng)具有以下功能：（1）可以實現(xiàn)單閉環(huán)調(diào)速;（2）測試階躍速度響應(yīng);（3）測試斜坡輸入的速度響應(yīng)。

4.要求設(shè)計1套直流自動控制動態(tài)測試系統(tǒng)，使系統(tǒng)具有以下功能：（1）可以實現(xiàn)開環(huán)系統(tǒng)設(shè)計;（2）測試速度和電流響應(yīng);（3）測試速度環(huán)參數(shù)功能;（4）測試電流環(huán)參數(shù)功能。

5.要求利用2套直流自動控制系統(tǒng)設(shè)計1套隨動自動控制系統(tǒng)，使系統(tǒng)具有以下功能：（1）第一臺直流電動機以任意速度啟動后，第二臺直流電動機隨機以同樣的速度旋轉(zhuǎn);（2）至少提出2種實現(xiàn)方法。

比如以3947小組（組名為組長學(xué)號后4位數(shù)）為例，其每個成員的實驗貢獻率如表2所示。

根據(jù)每個小組不同階段子任務(wù)完成質(zhì)量的不同，分別給予6分、8分或10分，4個子任務(wù)滿分共計40分。每個子任務(wù)的中值分數(shù)為8分，每組貢獻率區(qū)間越大則高低分越明顯。如果貢獻率相等則為中值分數(shù)，體現(xiàn)出鼓勵組內(nèi)分工不同、貢獻不同則其分數(shù)也有差別。也就是說，每個成員的平均成績由其小組完成的子任務(wù)質(zhì)量決定，但每個成員在每次作業(yè)上拿到的分數(shù)與其在小組中的貢獻大小有關(guān)系。其具體計算如式（1）所示。

分數(shù)=（設(shè)定最高分+設(shè)定最低分）/2+[（設(shè)定最高分-設(shè)定最低分）/2]/（組內(nèi)最大貢獻率-組內(nèi)最小貢獻率）×（個人貢獻率-小組平均貢獻率）? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （1）

同樣以3947組為例，經(jīng)過換算的等效成績?nèi)绫?所示。

以中值分數(shù)為均值，等效分數(shù)近似服從正態(tài)分布，組內(nèi)成員體現(xiàn)出貢獻不同則其分數(shù)也不同;組間由于設(shè)定最高分檔次不同，也體現(xiàn)出小組之間的任務(wù)質(zhì)量差別，即分數(shù)差別。

三、課程設(shè)計報告成績評定

運動控制系統(tǒng)課程設(shè)計報告至少包括以下幾部分內(nèi)容：概述、課程設(shè)計任務(wù)及要求（包括設(shè)計任務(wù)和設(shè)計要求）;理論設(shè)計（包括方案論證、系統(tǒng)設(shè)計、結(jié)構(gòu)框圖及說明、系統(tǒng)原理圖及工作原理、單元電路設(shè)計、單元電路工作原理、元件參數(shù)選擇等）;仿真系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)（包括軟件設(shè)計、編寫過程、仿真效果等）;實驗編程與調(diào)試（包括調(diào)試過程、故障分析等）;結(jié)論、體會和建議。如前所述，課程設(shè)計報告成績占整個課程設(shè)計成績的55%，為55分，其中，課程設(shè)計報告質(zhì)量由任課教師根據(jù)學(xué)生上交的課程設(shè)計報告進行評分，滿分為10分;答辯環(huán)節(jié)由2部分組成，學(xué)生代表打分占30分（打分滿分為30分，最低分為18分），任課教師打分占15分。筆者以2019年授課的某2個班級為例來論述這個問題。這2個班共分為12個小組，每個小組選出1名代表給其他小組的答辯成績進行打分，不用給自己小組打分，11個學(xué)生打分成績加和除以打分人數(shù)11，計入每組學(xué)生評分。

以筆者2019年授課的某2個班級為例，12個小組最后的等效答辯成績構(gòu)成如表4所示。

分組答辯以整體實力體現(xiàn)，因此每個小組答辯的最后成績?yōu)樾〗M整體成績。每個小組成員在課程設(shè)計報告撰寫和答辯環(huán)節(jié)的貢獻不同，故采用小組中每個人拿出10分，然后按照其貢獻大小進行二次分配，小組成員基礎(chǔ)答辯分數(shù)為原答辯成績減去10分的分值，最后每個成員的答辯分數(shù)為基礎(chǔ)答辯分數(shù)與二次分配分數(shù)之和。答辯總體分數(shù)以每組綜合實力認定，每個小組內(nèi)分數(shù)差異化則根據(jù)每人的貢獻來確定。其計算辦法如式（2）所示。

個人等效答辯成績=（小組等效答辯成績-10分）+10分/人×小組人數(shù)×個人貢獻率? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（2）

四、學(xué)生最終成績評定

根據(jù)實驗平時表現(xiàn)成績、子任務(wù)成績和個人等效答辯成績，就可以計算出每個學(xué)生的最終成績。以3947組為例，每個成員的最終成績構(gòu)成如表5所示。

五、結(jié)論

運動控制系統(tǒng)課程設(shè)計作為自動專業(yè)必不可少的實踐環(huán)節(jié)，對引導(dǎo)學(xué)生掌握理論知識、提高動手能力、培養(yǎng)工匠精神都有極其重要的作用。通過將課程設(shè)計報告考核與課程設(shè)計整個過程進行緊密結(jié)合，建立基于過程考核、內(nèi)容答辯以及實驗表現(xiàn)的創(chuàng)新考核方式，有助于發(fā)揮課程考核所具有的正確導(dǎo)向功能。經(jīng)過2年的教學(xué)實踐，筆者在自動化專業(yè)開設(shè)的運動控制系統(tǒng)課程設(shè)計成績評定中使用這個方法，任課教師評分標準統(tǒng)一，評定模塊固定，操作過程規(guī)范，計算結(jié)果自動生成，減少了不同班級之間由于任課教師的不同而產(chǎn)生的成績差異。經(jīng)過調(diào)查，絕大部分學(xué)生認為這個方法公平合理、客觀科學(xué)，這在一定程度上說明這個課程成績評定方法科學(xué)可行，值得借鑒和推廣。

[ 參 考 文 獻 ]

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[收稿時間]2020-08-09

[基金項目]2020年東北大學(xué)PBL教學(xué)方法研究與應(yīng)用項目“新工科背景下基于PBL&OBE 的交互式教育模式研究”。

[作者簡介]譚樹彬（1974—），男，河南人，博士，副教授，研究方向：復(fù)雜工業(yè)過程建模、控制與優(yōu)化，故障診斷與智能運維。

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