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一、背景
为贯彻落实党的十七大提出的走中国特色新型工业化道路、建设创新型国家、建设人力资源强国等战略部署，2010年6月，教育部联合有关部委和行业协会共同组织实施“卓越工程师教育培养计划”。“卓越计划”被列入《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010－2020年)》，这是为贯彻落实国家战略部署而提出来的高等工程教育重大改革计划，对推动高等工程教育教学改革，创立高校与行业企业联合培养人才的新机制，提升人才培养质量具有十分重要的示范和引导作用。
华北电力大学被批准成为我国首批“卓越计划”实施高校之一，根据教育部文件精神，结合华北电力大学实施“大电力”学科战略，按照“卓越计划”人才培养体系的培养目标，即构建工程创新型和工程实践型人才培养模式，在自动化专业成立了工程实践型试点班。在学生培养方面，自动化专业一直以“重实践，强能力”为特色，结合教师科研工作，开展多层次实践教学，促进学生的全面发展。
结合国家、学校、学院教学理念和政策，为执行我系“卓越工程师计划”，同时为实现“多科性、研究型、国际化高水平大学”的奋斗目标，贯彻我校“学科立校、人才强校、科研兴校、特色发展”的办学方针，依托华北电力大学本科教育教学改革重点研究项目“现代控制理论实验教学改革”，在自动化专业的控制理论课程方面进行了相应的教学改革。
二、教学方法改革
控制理论课程以前多采用传统的教学方式，虽然传统教学方式对学生控制理论基础知识的掌握来说有很好的效果，从考试成绩和考研录取率看都很不错，但传统教学以教师为主，不提倡学生自主思维，使学生失去了学习的主动性，短期教育效益好，长远教育效益差，对于学生的创新思维和自主学习能力的培养都没有帮助。
随着计算机和网络技术的飞速发展，我校的多媒体授课方式取得了迅猛发展，并且以其鲜明的特点和突出的优势成为我校主要的授课方式。但是多媒体授课方式针对控制理论课程，在应用过程中还存在着一些问题。由于本专业的课程有非常强的实践性，再加上许多刚执教的年轻教师，直接从学校到学校，缺乏电厂实践的现场经验，在教学中，存在放映速度过快，内容过多的问题，似乎提高了教学效率，扩充了教学内容，其实是由于课堂信息量过大，教师过分依赖课件，学生反而根本抓不到重点，脱离实际应用，只是使教师脱离了脏累的教学；在多媒体教学中，十几个老师使用同一个课件，缺乏灵活性和多样性；有些教师利用多媒体授课时，教师和学生之间严重缺乏交流、互动，比传统教学方式更加教条，学生出来后确实成绩高，考研成绩好，但是从研究生复试和就业以后的情况看，有相当多学生头脑混乱，不能学以至用。这些既不符合我系“重实践，强能力”的特色，也不利于年轻教师的成长，更不利于学生综合素质的培养。
传统教学方式虽然有这样那样的不足，但是对于教学经验和现场实践经验丰富的老师来说，其授课内容更富有灵活性，教师可根据学生的课堂反馈来经常地调整课堂的讲授内容、速度以及方式，可以做到因材施教，并可以结合电厂的实际系统，加以讲解，提高学生实践创新和综合分析能力。
改革后的新的教学方式融合了多媒体教学和传统教学，一方面利用多媒体的形式扩充教学内容，节省教学和记笔记时间，利用个别动画加深对现场实际系统的认识和理解，另一方面利用板书教学，给学生以理解和思考的时间，同时可以在“启发式”教学中，采用反馈教学方法，根据学生对教授内容的反馈信息进行互动，使教师可以动态地调整授课内容和方式，充分调动教师和学生双方面的能动性。采取了丰富的教学手段以提高学生综合素质，尤其是设计实践能力，提高了教学效果；通过课程设计和综合实验，为学生提供综合运用知识、培养科研素质的机会，锻炼了学生的自主性；综合实验的验收采取演示、讲解和答辩相结合方式，使学生的科研能力得到全方位的锻炼。
三、教学内容改革
控制理论课程在学校整个专业基础课程教学中覆盖面较大，是控制理论与控制工程硕士点入学考试科目，是很多相关专业后续学习专业课的基础，在自动化技术飞速发展并广泛使用的今天，已经成为所有工科专业的科学普及课程，也是工程技术人员必须要掌握的基本技能。
“卓越计划”要求我专业学生掌握控制理论方面的基本理论和基本知识，熟悉电力生产过程、原理与方法，受到较好的工程实践基本训练，具有系统分析、设计、开发与研究的基本能力。为此，针对专业主干课程“控制理论”，将原来的72学时古典控制理论(含6学时实验环节)+40学时现代控制理论(无实验环节)，改成64(含8学时实验环节)+32学时现代控制理论(含2学时实验环节)。调整后的主要教学内容包括：
(1)自动控制系统的基本概念及对自动控制系统的基本要求；(2)被控对象、构成控制系统的基本元件及控制系统数学模型的形式和求取方法；(3)线性连续系统的时域分析法；(4)线性连续系统的根轨迹分析法；(5)线性连续系统的频域分析法；(6)线性连续系统的设计与校正，Matlab软件的应用和综合设计；(7)非线性系统的负倒描述函数法和相平面法；(8)状态空间法模型；(9)线性控制系统的运动分析；(10)线性控制系统的能控性和能观性；(11)控制系统的李雅普诺夫稳定性；(12)线性定常系统的综合——状态观测器的设计和基于状态反馈的极点配置设计。
四、师资结构调整
为适应新教学计划的要求，成立了自动化系自动控制教研室控制理论课题组并做了以下工作。
加强对青年教师的培养。《控制理论》课程作为工科院校相关专业的专业基础课，既有严谨的理论推导、习题演算，又有结合实际的系统设计与校正，没有经过严格的训练、不具有扎实功底的教师，很难胜任该课程。对青年教师有计划、有目的地进行培训，实施同行听课制度，为中青年教师搭建了相互学习、取长补短的平台，也充分发挥了老教师的传、帮、带作用。同时，要求青年教师参加各种讲座、经验交流会和讲课比赛，从而开拓视野，有利于提高教学质量和效果，培养教学的骨干力量。
鼓励中青年教师在职攻读博士学位，进一步提高自身的专业水平；引进具有博士学位的人才，补充新鲜的血液。目前控制理论课题组有主讲教师11人，其中博士学历7人，硕士学历2人，学士学历2人，而中青年教师中博士学历教师比例为85％，高级职称7人。95％的教师都具有企业工程经验，课题组教师长期在一起从事科学研究和技术开发，互有特长，了解电厂的实际问题和实际需要。
100％的主讲教师可以参加实践教学工作，另外有专职实验室教师14人，教学小组有合理的知识结构和年龄结构，并可以根据课程需要配备辅导教师，教学团队具有丰富的现场经验。同时，鼓励教师参加国内外学术会议。系、教研室、教学小组也定期或不定期地开展学术交流活动。
此外，华北电力大学是一个有鲜明特色的高校，长期形成的与电力行业合作关系，使得教师在讲课过程中，会结合 自己的科研课题，注重理论联系实际。我们在讲授控制理论课程时，结合电力系统、电厂热工方面的实际问题，有针对性地启发学生，让学生了解所学知识怎样在实际工作中应用，效果很好。
五、实验改革
“自动控制理论”作为2008年河北省省级精品课程，已有一些实验环节，为了进一步贯彻执行学校的构建工程，创新人才培养体系，即面向工程实际，将科技教育与工程训练融于一体，把教育改革的重点放在培养学生的实践创新能力上，创新面向行业企业需求的合作培养模式，加设新的教学实验环节如下。
1.典型环节频率特性分析实验
控制理论课程中的频率特性分析在学生日后的工作中有很重要的功能。通过研究频率特性，容易了解如何通过改变系统的参数和结构来改善系统的性能。另外频率特性有明确的物理意义，可以用实验方法较为准确地测取，特别是对那些难以用解析法建立数学模型的系统或元部件更具有实际意义。频率分析法由于使用方便，对问题的分析明确，便于掌握，因此成为工程上广泛应用的基本方法。而以往都是向学生讲述理论上的特点和方法，学生没有直观的理解，对频率法的优点和作用不能深刻理解，不会工程应用。所以我们为自动化专业学生开设了典型环节频率特性分析实验课程，实验中利用了天津市中环电子仪器有限公司——电子部电子仪器重点企业生产的TD401 1A频率特性分析仪。
2现代控制理论控制系统仿真实验
本实验数据依托学校已经建立的“电站设备状态监测及控制实验室”(教育部重点实验室)、“工业过程测控新技术与系统”(北京市重点实验室)和“河北省发电过程仿真与优化控制工程技术研究中心”来自现场的实际数据进行设计和分析。包括热工控制系统高阶对象的建模与辨识、大惯性大迟延对象的特性分析、热工控制系统高阶对象的能控能观性的分析、李雅普诺夫稳定性的判别与验证、全维观测器与降维观测器的设计与鲁棒性比较、状态反馈控制器的设计与执行机构非线性对极点位置影响的分析、多种控制算法控制效果比较。
3.学生自由设计的开放性实验
对于少数学有余力和有兴趣的同学可以进行实际系统的开放性实验控制设计。在Burkert1110型数字工业控制器和水箱系统的平台上，与Matlab软件相结合，进行控制系统设计分析。Burkert1110型数字工业控制器和水箱系统是德国Burkert公司的产品，引进的高水平的控制系统综合实验平台，能够进行开放式教学，讲述，观看和学生自行设计水位、压力、流量和温度实际自动控制系统的形成，调节器参数整定，控制算法和控制结构的设计，可以通过实验的方法获得被控对象的数学模型，通过小型操作站学习建立被控参数的实时显示和历史曲线追忆等工程技术知识。
六、改革效果
1.教学水平提升
团队组教师的讲课水平经校外专家评价、校内督导组评价、学生评价被认定为优良。讲课有感染力，能启迪学生的思考、联想及创新思维。教学录像能够体现教师的教学观念、教学方法和手段。多名教师多次荣获校教学一等和二等奖，获部级科技进步三等奖一项和并获得校级科技工作先进个人奖；获校教学十佳青年教师称号，获省教学成果三等奖一项和班主任工作优秀奖等，并有多名教师在大型讲课基本功比赛中获奖。在学生的学评教系统中，学生的评价较高。
2.学生水平提升
通过此次教学改革，完善了教学组的师资结构，提高了教师的教学水平，调整了教学内容，改革了教学方式，充实了自动化专业的实践环节，使学生对实际控制系统的结构、系统中各环节的关系、数字控制器的应用和控制系统的整合等建立起完整的概念。培养了学生利用所学理论知识分析、解决实际问题的能力。
学生在校期间参加各种实践能力比赛，在全国仿真技术大赛、“飞思卡尔”杯全国大学生智能仿真汽车竞赛、美国大学生数学建模竞赛、全国大学生电子设计等大赛中取得了优异成绩。加强了大学生实践、创新能力和团队精神的培养，促进了我校教育教学改革。
我系学生就业率一直稳居学校前列，2010年达到98.8％。作为电力能源产业的新生力量，学生的实践能力、工程能力强，基础知识扎实，取得了很好的口碑。
七、结语
在保证控制理论基础教学内涵和质量的前提下，为适应创新和工程实践型人才的培养要求，保证控制理论课程(自动控制原理和现代控制理论)教学改革的连续性，增强了学生的实践、创新能力和综合素质的教育，加强了教师队伍的锻炼，教师由传统教学模式向研究、开发辅导型转变，学生由被动接受式学习向主动创新式学习转变。坚持了“面向工业界、面向未来、面向世界”的工程教育理念，以社会需求为导向，以实际工程为背景，以工程技术为主线，充分发挥行业院校高等工程教育的优势，探索多样化工程创新人才培养模式，培养造就创新能力强、适应经济社会发展需要的电力能源产业拔尖创新人才。
为贯彻落实党的十七大提出的走中国特色新型工业化道路、建设创新型国家、建设人力资源强国等战略部署，2010年6月，教育部联合有关部委和行业协会共同组织实施“卓越工程师教育培养计划”。“卓越计划”被列入《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010－2020年)》，这是为贯彻落实国家战略部署而提出来的高等工程教育重大改革计划，对推动高等工程教育教学改革，创立高校与行业企业联合培养人才的新机制，提升人才培养质量具有十分重要的示范和引导作用。
华北电力大学被批准成为我国首批“卓越计划”实施高校之一，根据教育部文件精神，结合华北电力大学实施“大电力”学科战略，按照“卓越计划”人才培养体系的培养目标，即构建工程创新型和工程实践型人才培养模式，在自动化专业成立了工程实践型试点班。在学生培养方面，自动化专业一直以“重实践，强能力”为特色，结合教师科研工作，开展多层次实践教学，促进学生的全面发展。
结合国家、学校、学院教学理念和政策，为执行我系“卓越工程师计划”，同时为实现“多科性、研究型、国际化高水平大学”的奋斗目标，贯彻我校“学科立校、人才强校、科研兴校、特色发展”的办学方针，依托华北电力大学本科教育教学改革重点研究项目“现代控制理论实验教学改革”，在自动化专业的控制理论课程方面进行了相应的教学改革。
二、教学方法改革
控制理论课程以前多采用传统的教学方式，虽然传统教学方式对学生控制理论基础知识的掌握来说有很好的效果，从考试成绩和考研录取率看都很不错，但传统教学以教师为主，不提倡学生自主思维，使学生失去了学习的主动性，短期教育效益好，长远教育效益差，对于学生的创新思维和自主学习能力的培养都没有帮助。
随着计算机和网络技术的飞速发展，我校的多媒体授课方式取得了迅猛发展，并且以其鲜明的特点和突出的优势成为我校主要的授课方式。但是多媒体授课方式针对控制理论课程，在应用过程中还存在着一些问题。由于本专业的课程有非常强的实践性，再加上许多刚执教的年轻教师，直接从学校到学校，缺乏电厂实践的现场经验，在教学中，存在放映速度过快，内容过多的问题，似乎提高了教学效率，扩充了教学内容，其实是由于课堂信息量过大，教师过分依赖课件，学生反而根本抓不到重点，脱离实际应用，只是使教师脱离了脏累的教学；在多媒体教学中，十几个老师使用同一个课件，缺乏灵活性和多样性；有些教师利用多媒体授课时，教师和学生之间严重缺乏交流、互动，比传统教学方式更加教条，学生出来后确实成绩高，考研成绩好，但是从研究生复试和就业以后的情况看，有相当多学生头脑混乱，不能学以至用。这些既不符合我系“重实践，强能力”的特色，也不利于年轻教师的成长，更不利于学生综合素质的培养。
传统教学方式虽然有这样那样的不足，但是对于教学经验和现场实践经验丰富的老师来说，其授课内容更富有灵活性，教师可根据学生的课堂反馈来经常地调整课堂的讲授内容、速度以及方式，可以做到因材施教，并可以结合电厂的实际系统，加以讲解，提高学生实践创新和综合分析能力。
改革后的新的教学方式融合了多媒体教学和传统教学，一方面利用多媒体的形式扩充教学内容，节省教学和记笔记时间，利用个别动画加深对现场实际系统的认识和理解，另一方面利用板书教学，给学生以理解和思考的时间，同时可以在“启发式”教学中，采用反馈教学方法，根据学生对教授内容的反馈信息进行互动，使教师可以动态地调整授课内容和方式，充分调动教师和学生双方面的能动性。采取了丰富的教学手段以提高学生综合素质，尤其是设计实践能力，提高了教学效果；通过课程设计和综合实验，为学生提供综合运用知识、培养科研素质的机会，锻炼了学生的自主性；综合实验的验收采取演示、讲解和答辩相结合方式，使学生的科研能力得到全方位的锻炼。
三、教学内容改革
控制理论课程在学校整个专业基础课程教学中覆盖面较大，是控制理论与控制工程硕士点入学考试科目，是很多相关专业后续学习专业课的基础，在自动化技术飞速发展并广泛使用的今天，已经成为所有工科专业的科学普及课程，也是工程技术人员必须要掌握的基本技能。
“卓越计划”要求我专业学生掌握控制理论方面的基本理论和基本知识，熟悉电力生产过程、原理与方法，受到较好的工程实践基本训练，具有系统分析、设计、开发与研究的基本能力。为此，针对专业主干课程“控制理论”，将原来的72学时古典控制理论(含6学时实验环节)+40学时现代控制理论(无实验环节)，改成64(含8学时实验环节)+32学时现代控制理论(含2学时实验环节)。调整后的主要教学内容包括：
(1)自动控制系统的基本概念及对自动控制系统的基本要求；(2)被控对象、构成控制系统的基本元件及控制系统数学模型的形式和求取方法；(3)线性连续系统的时域分析法；(4)线性连续系统的根轨迹分析法；(5)线性连续系统的频域分析法；(6)线性连续系统的设计与校正，Matlab软件的应用和综合设计；(7)非线性系统的负倒描述函数法和相平面法；(8)状态空间法模型；(9)线性控制系统的运动分析；(10)线性控制系统的能控性和能观性；(11)控制系统的李雅普诺夫稳定性；(12)线性定常系统的综合——状态观测器的设计和基于状态反馈的极点配置设计。
四、师资结构调整
为适应新教学计划的要求，成立了自动化系自动控制教研室控制理论课题组并做了以下工作。
加强对青年教师的培养。《控制理论》课程作为工科院校相关专业的专业基础课，既有严谨的理论推导、习题演算，又有结合实际的系统设计与校正，没有经过严格的训练、不具有扎实功底的教师，很难胜任该课程。对青年教师有计划、有目的地进行培训，实施同行听课制度，为中青年教师搭建了相互学习、取长补短的平台，也充分发挥了老教师的传、帮、带作用。同时，要求青年教师参加各种讲座、经验交流会和讲课比赛，从而开拓视野，有利于提高教学质量和效果，培养教学的骨干力量。
鼓励中青年教师在职攻读博士学位，进一步提高自身的专业水平；引进具有博士学位的人才，补充新鲜的血液。目前控制理论课题组有主讲教师11人，其中博士学历7人，硕士学历2人，学士学历2人，而中青年教师中博士学历教师比例为85％，高级职称7人。95％的教师都具有企业工程经验，课题组教师长期在一起从事科学研究和技术开发，互有特长，了解电厂的实际问题和实际需要。
100％的主讲教师可以参加实践教学工作，另外有专职实验室教师14人，教学小组有合理的知识结构和年龄结构，并可以根据课程需要配备辅导教师，教学团队具有丰富的现场经验。同时，鼓励教师参加国内外学术会议。系、教研室、教学小组也定期或不定期地开展学术交流活动。
此外，华北电力大学是一个有鲜明特色的高校，长期形成的与电力行业合作关系，使得教师在讲课过程中，会结合 自己的科研课题，注重理论联系实际。我们在讲授控制理论课程时，结合电力系统、电厂热工方面的实际问题，有针对性地启发学生，让学生了解所学知识怎样在实际工作中应用，效果很好。
五、实验改革
“自动控制理论”作为2008年河北省省级精品课程，已有一些实验环节，为了进一步贯彻执行学校的构建工程，创新人才培养体系，即面向工程实际，将科技教育与工程训练融于一体，把教育改革的重点放在培养学生的实践创新能力上，创新面向行业企业需求的合作培养模式，加设新的教学实验环节如下。
1.典型环节频率特性分析实验
控制理论课程中的频率特性分析在学生日后的工作中有很重要的功能。通过研究频率特性，容易了解如何通过改变系统的参数和结构来改善系统的性能。另外频率特性有明确的物理意义，可以用实验方法较为准确地测取，特别是对那些难以用解析法建立数学模型的系统或元部件更具有实际意义。频率分析法由于使用方便，对问题的分析明确，便于掌握，因此成为工程上广泛应用的基本方法。而以往都是向学生讲述理论上的特点和方法，学生没有直观的理解，对频率法的优点和作用不能深刻理解，不会工程应用。所以我们为自动化专业学生开设了典型环节频率特性分析实验课程，实验中利用了天津市中环电子仪器有限公司——电子部电子仪器重点企业生产的TD401 1A频率特性分析仪。
2现代控制理论控制系统仿真实验
本实验数据依托学校已经建立的“电站设备状态监测及控制实验室”(教育部重点实验室)、“工业过程测控新技术与系统”(北京市重点实验室)和“河北省发电过程仿真与优化控制工程技术研究中心”来自现场的实际数据进行设计和分析。包括热工控制系统高阶对象的建模与辨识、大惯性大迟延对象的特性分析、热工控制系统高阶对象的能控能观性的分析、李雅普诺夫稳定性的判别与验证、全维观测器与降维观测器的设计与鲁棒性比较、状态反馈控制器的设计与执行机构非线性对极点位置影响的分析、多种控制算法控制效果比较。
3.学生自由设计的开放性实验
对于少数学有余力和有兴趣的同学可以进行实际系统的开放性实验控制设计。在Burkert1110型数字工业控制器和水箱系统的平台上，与Matlab软件相结合，进行控制系统设计分析。Burkert1110型数字工业控制器和水箱系统是德国Burkert公司的产品，引进的高水平的控制系统综合实验平台，能够进行开放式教学，讲述，观看和学生自行设计水位、压力、流量和温度实际自动控制系统的形成，调节器参数整定，控制算法和控制结构的设计，可以通过实验的方法获得被控对象的数学模型，通过小型操作站学习建立被控参数的实时显示和历史曲线追忆等工程技术知识。
六、改革效果
1.教学水平提升
团队组教师的讲课水平经校外专家评价、校内督导组评价、学生评价被认定为优良。讲课有感染力，能启迪学生的思考、联想及创新思维。教学录像能够体现教师的教学观念、教学方法和手段。多名教师多次荣获校教学一等和二等奖，获部级科技进步三等奖一项和并获得校级科技工作先进个人奖；获校教学十佳青年教师称号，获省教学成果三等奖一项和班主任工作优秀奖等，并有多名教师在大型讲课基本功比赛中获奖。在学生的学评教系统中，学生的评价较高。
2.学生水平提升
通过此次教学改革，完善了教学组的师资结构，提高了教师的教学水平，调整了教学内容，改革了教学方式，充实了自动化专业的实践环节，使学生对实际控制系统的结构、系统中各环节的关系、数字控制器的应用和控制系统的整合等建立起完整的概念。培养了学生利用所学理论知识分析、解决实际问题的能力。
学生在校期间参加各种实践能力比赛，在全国仿真技术大赛、“飞思卡尔”杯全国大学生智能仿真汽车竞赛、美国大学生数学建模竞赛、全国大学生电子设计等大赛中取得了优异成绩。加强了大学生实践、创新能力和团队精神的培养，促进了我校教育教学改革。
我系学生就业率一直稳居学校前列，2010年达到98.8％。作为电力能源产业的新生力量，学生的实践能力、工程能力强，基础知识扎实，取得了很好的口碑。
七、结语
在保证控制理论基础教学内涵和质量的前提下，为适应创新和工程实践型人才的培养要求，保证控制理论课程(自动控制原理和现代控制理论)教学改革的连续性，增强了学生的实践、创新能力和综合素质的教育，加强了教师队伍的锻炼，教师由传统教学模式向研究、开发辅导型转变，学生由被动接受式学习向主动创新式学习转变。坚持了“面向工业界、面向未来、面向世界”的工程教育理念，以社会需求为导向，以实际工程为背景，以工程技术为主线，充分发挥行业院校高等工程教育的优势，探索多样化工程创新人才培养模式，培养造就创新能力强、适应经济社会发展需要的电力能源产业拔尖创新人才。