北京建筑大学|线上线下混合式一流课程 《自动控制原理》

课程介绍

《自动控制原理》是电气工程及其自动化和自动化专业的核心课程之一，其面向对象为大学三年级本科生。核心内容是控制系统的基本知识，旨在培养学生运用控制思维方法分析、解决问题，成为高水平、创新性、北京味的高级建筑领域人才。

课程对学生知识水平的要求是：了解控制论的发展现状，掌握自动控制的基本概念；学会建立实际系统的数学模型、分析系统的性能指标；熟练进行控制系统的分析和综合，设计校正装置；会用控制理论的思想分析和解决实际的“系统控制”问题。

对学生能力方面的要求是运用控制思维方法分析解决复杂控制问题的综合能力和创新能力；具有分析和设计自动控制系统的能力。

对学生素质方面的要求是养成追求卓越的精神和脚踏实地的作风，立足学科和行业，成为具有国际视野、家国情怀、使命担当的社会主义接班人。

课程特色

自建慕课+超星学习通，基于SPOC的线上线下混合式教学，全过程融入思政元素、建筑元素

根据《自动控制原理》课程教学大纲和培养方案要求，结合慕课的学习特点，进行学习单元的设计。按照传统教学的章、节分布，将传统的2节课一次教学内容的安排，按照知识点进行拆分，分成3~15分钟短视频的单个知识点。录制了70个知识点共13.53小时的教学视频，并配备了相应的课件、习题、测验等。知识点的设计做到短而精，提出本知识点的学习目标，引领学习者基于目标进行学习，从而实现个性化学习的目的，极大地激发学习者学习的主动性和趣味性。介绍我国著名科学家《工程控制论》的作者钱学森；结合液位控制、电梯控制、空调温度控制等问题，引导学生进行深度学习。关注公众号“笃行教育大讲坛”，获取更多一流课程相关内容及资料。

三阶混合式翻转课堂教学

线上学习35学时，线下实体课堂64学时。线下实体课堂采取师讲生听（3/4）+翻转课堂（1/4）。

第一阶段，课前——线上学知识。观看教学视频、教学课件，完成章节测验，参与讨论话题，阅读相关文字材料。

第二阶段，课堂——线下练能力。课堂教学采用师讲生听（英文讲解）解决线上学习未掌握的重点难点问题；针对控制系统数学建模、根轨迹法、串联滞后校正等内容开展学生分组进行线上内容复述式的生讲生评活动；针对结构图等效变换，课堂上要求学生解答的以练代讲活动；在劳斯稳定判据讲解时，通过课堂练习进行边讲边练活动；学生讲解用根轨迹法分析控制系统性能时的具体案例，教师进行点评的案例点评式活动；围绕二阶控制系统设计，学生分组开展协作式设计与实现的项目探究式活动。教师根据课堂情况，及时给予个别辅导。

第三阶段，课后——团队创新知。课后复习巩固，延伸课堂学习，布置液位控制、电梯控制、空调温度控制等问题，通过参观实验室、文献查阅、MATLAB仿真分析，分组讨论，引导有精力的同学进行项目探究式学习，不断提升学习的挑战度。

课程注重培养学生发现问题、自主学习和科学思维分析能力；并培养学生系统观、全局观，反馈思想。 基于我校智慧城市国家级虚拟仿真实验教学中心，引入智慧城市中的相关控制问题，引导学生关心未来科技发展。吸引优秀学生参加科研课题，提升学习的挑战度。 关注公众号“笃行教育大讲坛”，获取更多一流课程相关内容及资料。

自动控制原理混合式课程的教学，采用线上中文讲授、线下英文讲授相结合的混合式双语教学模式，拓展英文文献阅读，培养国际视野。吸收有精力和有挑战欲望的学生参加教师科研课题，形成教师——硕士研究生——本科生的培养模式。随着一带一路建设和国际化进程推进，进行双语课程建设，从2012年开始开展双语教学。

团队成员

课程主讲教师5名，其中正教授2名，副教授2名，均为博士研究生学历，教学经验丰富。

课程负责人马鸿雁副教授是首批国家级线上线下混合式一流课程负责人，北京高校优质本科课程负责人，中国建筑业协会绿色建造与智能建筑分会专家、中国建筑学会建筑雷电防护学术委员会会员、中国勘察设计协会建筑电气工程设计分会理事。

从1998年开始主讲《自动控制原理》课程并担任课程负责人，从校级精品课程开始建设、历经双语课程、校级精品在线开放课程、校级精品线上线下混合课程、北京高校优质本科课程到首批国家级线上线下混合式一流本科课程。获得北京市委组织部优秀人才、北京市中青年骨干人才，北京高校优秀专业课（公共课）主讲教师，北京高校优秀德育工作者、校级本科生优秀毕业设计指导教师、校级优秀教师、育人标兵、十佳班级导师、校教学成果二等奖、实验教学成果一等奖等称号。指导的本科生荣获校级优秀毕业设计3人次。主编《自动控制原理》等教材，主编注册电气工程师（供配电、发输变电专业）执业资格考试书籍19部，参编教材23部。

课程建设情况及效果

本课程前后经历了40年的发展历程，历经4个建设阶段：

第一阶段（1981-1998）：教学方式以讲授为主，教学内容以时域、频域为主，有非线性系统的分析和离散系统分析的内容，学时为112。

第二阶段（1999-2004）：更换了教材，选用了更适合自动化专业、电气工程及自动化专业学习的“九五”部级规划教材。教学方式以讲授为主，增加了习题课，实验环节为验证性实验。学时不断压缩，90学时→80学时→72学时。2004年课程组在新修订的教学大纲的基础上，对教学内容和教学方法进行了进一步的改革，开发研制了《自动控制原理》多媒体教学课件、电子教案和实验课件，并制定了《自动控制原理》课程理论教学和实践教学方面的一系列标准，增设了设计性综合性实验项目。关注公众号“笃行教育大讲坛”，获取更多一流课程相关内容及资料。

第三阶段（2005-2015）：编写了教学大纲并不断进行修订，选用了面向21世纪的教材，浙江大学邹伯敏教授主编的普通高等教育“九五”部级重点教材《自动控制理论（第2版）》，2007年开始使用浙江大学邹伯敏教授主编的普通高等教育“十一五”国家级规划教材《自动控制理论（第3版）》。学时进一步缩减至64学时，实验学时为6学时。增加了设计性综合性实验，重新编制了《自动控制原理实验指导书》。不断进行课程建设，2005年建成《自动控制原理》网络学堂，2006年评为校级优秀课，2007年被评为校级精品建设课，2009年被评为校级精品课，2011年被评为校级双语建设课程，编写双语课件，选用双语辅助教材《现代控制工程（第五版）Modern Control Engineering(Fifth Edition)》。与此同时开展教材建设，2008年出版了辅导用书《自动控制理论学习指导与习题解答》，2012年出版了针对我校其他专业适用的《自动控制原理》教材。关注公众号“笃行教育大讲坛”，获取更多一流课程相关内容及资料。

第四阶段（2016-今）：结合金课建设，开展课程信息化建设，2016年获批校级慕课建设课程，录制了70个知识点共13.53小时的教学视频，并配备了相应的课件、习题、测验等，2018年完成慕课建设，并在学堂在线、学银在线、中国大学MOOC平台上运行多轮。与此同时，开始尝试电气工程及其自动化专业的《自动控制原理》课程中中开展线上线下相结合的混合式教学，2019年获批建大云课程。2019年获评北京高校“优质本科课程”、校级精品在线开放课程、校级精品线上线下混合课程；2020年获评首批国家级线上线下混合式一流本科课程。2020年开始选用浙江大学邹伯敏教授主编的普通高等教育“十一五”国家级规划教材《自动控制理论（第4版）》。

目前，自动控制原理课程已经成为我校一门重要的专业基础课程，开课学院和专业多，影响面大。

来源丨北京建筑大学

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