摘要：本文基于FD-QM标准，对“自动控制原理”课程的教学内容重构进行了深入探索。研究分析了当前课程教学中存在的问题，详细介绍了基于FD-QM标准的教学内容模块化重构方面的具体措施，阐述了FD-QM标准的核心理念及其在课程设计中的应用价值。研究表明，FD-QM标准为指导的课程重构有效提升了“自动控制原理”课程的教学质量和学生的学习效果，为工程教育课程改革提供了新的思路和方法。

关键词：FD-QM标准；自动控制原理；教学内容重构

Abstract：Based on the FD-QM standard， this paper makes an in-depth exploration on the reconstruction and design of the teaching content of the course “automatic control principle”. This paper analyzes the problems existing in the current teaching， introduces the specific measures of modular reconstruction of teaching content based on  FD-QM standard in detail， and expounds the core idea of FD-QM standard and its application value in curriculum design. The research shows that the content reconstruction guided by FD-QM standard effectively improves the teaching quality and students' learning effect of the course of “automatic control principle”， and provides new ideas and methods for the curriculum reform of engineering education.

Key Words：FD-QM standard; Automatic control principle; Reconstruction of teaching content

一、引言

“自动控制原理”作为自动化及相关专业的核心课程，在培养学生系统思维和工程实践能力方面起着至关重要的作用。然而，随着科技的快速发展和工程教育理念的不断更新，传统的教学模式已难以满足新时代人才培养的需求。FD-QM标准作为一种新兴的课程质量评估框架，为工程教育课程改革提供了新的思路和方法。本研究旨在探索FD-QM标准下“自动控制原理”课程教学内容的重构设计，以期提高课程教学质量，培养更具创新能力和实践能力的工程技术人才。

二、FD-QM标准

‌FD-QM标准‌是由复旦大学教师教学发展中心与美国Quality Matters机构合作研发的中国版高等教育在线/混合课程质量标准，共有八大类内容，涵盖课程概况、学习目标、学业考评、教学材料、学习活动、课程技术、学习支持与课程制作，每一大类又包括若干指标，共计33项指标。这些指标旨在确保课程设计、教学资源和学习活动都能达到预期的学习效果，并能够衡量学生是否达到了规定的学习目标。FD-QM标准不仅与国际标准实质等效，还结合了中国高等教育的实际情况，解决了中国高等教育课程质量的问题。FD-QM标准是一种基于学习成果导向的课程质量评估框架，强调课程设计的系统性、科学性和可测量性。该标准的核心在于将课程目标、教学活动和评价体系有机统一，确保学生的学习成果能够达到预期目标。在工程教育领域，FD-QM标准的应用有助于提高课程设计的科学性和有效性，促进教学质量持续改进。

三、《自动控制原理》课程教学现状分析

《自动控制原理》课程是自动化专业的必修课程，以高等数学、复变函数与积分变换、电路、模拟电子技术、电机学的知识为基础，着重讲授自动控制的基本原理、线性定常系统的时域分析法、根轨迹法、频域分析法及系统校正的基本思路与方法，属于以自动控制基础知识与理论为主的理论型课程。教学内容分为理论教学与实验教学两大部分。理论教学主要内容包括：自动控制的基本概念、基本原理及基本要求、控制系统的数学模型、时域分析法、根轨迹法、频域分析法、校正设计等。实验教学部分主要包括典型环节的电路模拟分析、线性系统的时域分析以及线性系统的频域分析。课程旨在培养学生运用自动控制的基本原理与方法分析与设计反馈控制系统的能力。同时，课程致力于培育学生的辩证唯物主义科学观念与世界观、求真务实的思维方式，以及科学思维方法、创新精神、团队协作能力、大国工匠精神，并弘扬贯彻党的二十大相关精神。

《自动控制原理》一般针对自动化专业大三学生开设。教学过程中普遍存在学习方式传统，学习主观动力不足的问题。自动化专业学生普遍认真踏实，倾向于传统的课堂教学模式。课堂积极主动发言情况不多，学习方式较为单一，擅长记忆不擅长推导和扩展，擅长形象思维弱于抽象思维，喜欢团队合作胜于单独学习，喜欢动手操作胜于课堂听讲，学生更倾向于在教师的监督和引导下学习。

同时由于课程教学所需具备的高等数学、复变函数与积分变换、电路、模拟电子技术以及电机学的相关基础知识，学生基础理论知识较为扎实，然而将相关知识应用于实际问题分析与解决的能力相对较弱；在灵活运用这些知识方面尚存不足；基础理论尚可，但应用能力和推演思辨能力偏弱。由于学生的个体差异，具备一定的自我管理和学习能力；学生来源较广，学习习惯和资源获取途径差别较大。部分同学在自我管理意识和能力以及专业课学习方面存在明显不足，在学习方法和技巧上有所欠缺。大部分学生虽然能够基本满足教学目标要求，但在对知识点的理解应用以及融会贯通上则存在较大问题。

当前，《自动控制原理》课程教学面临诸多挑战。首先，课程内容更新速度跟不上技术发展，理论与实践脱节现象较为严重。其次，教学方法单一，缺乏对学生创新能力和实践能力的培养。再者，评价体系不够完善，难以全面反映学生的学习效果。这些问题严重制约了课程教学质量的提升和人才培养目标的实现。因此，基于FD-QM标准对课程教学内容进行重构设计显得尤为必要和迫切。

四、教学内容重构设计

教学材料是构成课程教与学内容的所有材料，教学材料的合理所设计和使用能有效帮助学习者实现既定学习目标。《自动控制原理》是一门理论性极强的课程，内容抽象，知识点繁多且分散。尽管教学大纲为学生提供了总体学习目标和要求，但知识点之间的逻辑联系不够紧密，学生难以理解和掌握大纲要求，对学习进度的把握和控制存在困难，导致“为何学习”、“为谁学习”等问题的模糊不清。

在教学过程中，约三成学生能够跟随前三章的基础理论和时域分析，但至第四章的根轨迹分析，约四成学生跟不上进度，到第五章的频域分析，近半数甚至六成学生难以跟上，进而影响到涉及系统综合分析和设计的控制系统校正设计部分，能跟上课堂学习进度的学生寥寥无几。在教学过程中约30%同学存在前三章基础理论和时域分析部分还能跟上老师的进度，到第四章根轨迹分析就有近40%的同学掉队，到第五章频域分析就有近50%甚至60%的同学难以跟上教师的课堂进度，进而导致主要涉及系统综合分析和设计内容——控制系统校正设计部分时，能跟上课堂学习进度的学生寥寥无几。

基于FD-QM标准的课程重构首先需要明确课程目标。我们将课程目标细化为知识掌握、能力培养和素质提升三个维度，确保目标具体、可测量。在知识掌握方面，要求学生深入理解自动控制的基本原理和方法；在能力培养方面，注重系统分析、设计和实践能力的培养；在素质提升方面，强调创新思维和团队协作能力的培养。

教学内容模块化重构是本次设计的核心。我们将课程内容划分为基础理论、系统分析、控制器设计、实践应用和创新拓展五个模块。每个模块都设有明确的学习目标和评价标准，确保教学内容的系统性和连贯性。同时，我们注重理论与实践的结合，在每个模块中都设置了相应的实践环节，如仿真实验、案例分析等。

针对课程教学内容和学生学习规律，深入融入思政元素，紧贴我国自动控制学科的发展前沿，实现思政教育的潜移默化。课程内容重构从以下两个方面展开。

从分析方法上对教学内容按照基础篇、方法篇和设计篇进行重新分割。基础篇涉及自动控制的基本原理、系统的分类、要求以及系统数学模型的建立；方法篇针对时间域、复数域和频率域的三种分析方法，分析研究控制系统的稳定性、准确性和快速性三方面的指标，并能简单评价系统性能的优劣；设计篇着重控制系统的校正设计以及不同控制器和控制方式对系统性能的影响。同时在基础教育篇部分，紧密结合自动化发展的历史以及我国自动化领域的成果和创新，增强民族自豪感，结合实例、结合人物、结合时事，对标自动控制领域知名学者专家和爱国者，坚定学生们科技报国之心和信念，潜移默化地开展思政教育；通过数学模型建立实例，培养学生的辩证思维，透过现象看本质的意识和能力。在方法篇的教学内容中，在系统设计中均衡相互制约引入翻转课堂和项目式教学等方法，分析学科瓶颈点造就使命担当力，严谨设计闭系统养成控制规范性，结合系统分析的不同方法和思路，融入依法治国、工匠精神、创新意识、具体问题具体分析、稳定、和谐、团结等思政教育。在设计篇中，通过开展综合性实践培育严谨求实精益求精的大国工匠精神以及，结合前沿新问题提升课程挑战度，探索平衡均发展加强工程伦理学，融入爱国、敬业、自信、职业道德等教育。

为了便于培养学生对本课程知识理解和掌握的综合性以及深度，课程内容重构可以同时从分析内容方面上围绕稳定性、准确性、快速性三大核心，重新构建课程内容各部分之间的关系和联系。稳定性主要包括劳斯判据、奈奎斯特稳定判据和对数判据；快速性主要以一阶、二阶系统时域分析为基础，注重时域指标和频域指标的对应性。准确性主要以系统型别、开环增益和稳态误差之间的关系来分析研究，以图解法（波特图、奈奎斯特图、根轨迹图）和时域指标之间的对应关系做重构，如下图所示。

结合学习通平台和FD-QM标准，明确指导学生如何开启课程学习，介绍课程目标和学习进程安排、必须遵守的课程规则、应具备的学科知识、计算机技能、信息素养等条件，每章节都给出具体的学习内容和学习目标，就可以确保学生学习内容和目标明确。

五、FD-QM标准下"自动控制原理"教学实践与效果分析

为验证重构设计的有效性，我们在自动化专业两个平行班级中进行了对比实验。实验班采用基于FD-QM标准重构后的课程设计，对照班则沿用传统教学模式。通过一学期的教学实践，我们发现实验班学生在知识掌握的系统性和融合性、实践能力和创新思维等方面均显著优于对照班。

具体而言，实验班学生的期末考试成绩平均提高，项目完成质量明显提升。在创新竞赛中，实验班学生的参与度和获奖率也显著高于对照班。此外，通过问卷调查和访谈，在教学改革和项目化训练的影响下，我们发现实验班学生对课程的兴趣和满意度明显提高，自主学习能力和团队协作能力也得到了有效培养。学生的学习热情显著提高，实践应用能力和科学研究能力均得到了明显增强。

然而，在实践过程中我们也发现了一些问题。例如，部分学生对新的教学模式适应较慢，需要更多的引导和支持；教师的工作量有所增加，需要投入更多时间和精力进行课程设计和指导。针对这些问题，我们提出了相应的改进策略，如加强学生指导、优化教学资源配置、建立教师支持体系等。

六、结论

本研究基于FD-QM标准对"自动控制原理"课程教学内容进行了重构设计，通过明确课程目标、模块化重构教学内容，有效提升了课程教学质量和学生的学习效果。实践结果表明，基于FD-QM标准的课程重构设计能够更好地满足新时代工程教育人才培养的需求，为同类课程改革提供了有益的参考。我们将继续完善课程设计，探索更多有效的教学方法，加强校企合作，进一步提高课程的实践性和应用性。同时，我们也将关注FD-QM标准的更新和发展，持续改进课程质量，为培养高素质的自动化人才做出更大贡献。

参考文献

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本文由西北民族大学教育教学改革研究项目“基于学习通教学平台的《自动控制原理》“三全育人”教学改革研究与实践”（项目号：2023XJYBJG-22）、中央高校基本科研业务费项目“基于神经模糊控制的机器人视觉引导及目标抓取研究 ”（项目号：31920220048）、西北民族大学校级创新创业教育示范专业“自动化”（项目号：2022XJCXCYSFZY02）、甘肃省创新创业教育示范专业“西北民族大学自动化”（项目号：2023SJCXCYSFZY01）、西北民族大学校级课程思政示范专业“自动化”（项目号：2022KCSZSFZY-01）、 甘肃省课程思政示范专业“西北民族大学自动化”等项目支持。