东大金课 |《计算机控制系统》

导语

课程是人才培养的核心要素。多年来，东北大学始终把本科教育放在核心地位，全力推进“四金一新”建设，高度重视课程建设和课程管理，不断增容“金课”，打造特色一流本科教育课群阵地。在教育部公布的首批国家级一流本科课程中，学校共有39门课程获得认定。为进一步提升课程建设质量，推广分享一流本科课程建设经验，示范带动一流本科课程建设，特开辟东大金课专栏。今天让我们一同走进教育部首批国家级一流本科课程——《计算机控制系统》。

一、课程目标

计算机控制系统是由计算机参与并作为核心环节的自动控制系统，是控制理论、计算机和通讯技术相结合的综合课程，是工业过程和机械装置等实现自动化、智能化控制的基础。该课程是自动化专业本科生的必修课程，主要讲述计算机控制基础理论与工程设计基本方法，着重培养学生的科研能力，为进一步的学术研究和工程应用奠定基础。

计算机控制系统课程紧密结合自动化专业人才的培养目标，充分满足“新工科”专业的教学需求，全面提升学生的专业素质，提高课程建设及学生培养的国际影响力，适应“自动化专业”一流学科建设的要求。

2020学年东北大学2017级

自动化专业学生线上教学

东北大学学生2018级学生在收看慕课课程

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东北大学2018级在收看“雨课堂”

二、课程团队情况简介

课程团队的形成经历了四个发展阶段：第一阶段（1970-1985），本阶段属于课程初创阶段，课程团队负责人为顾兴源教授和潘德惠教授；第二阶段（1986-2004），本阶段为课程起步阶段，课程团队负责人为顾树生教授和张国范教授；第三阶段（2004-2015），本阶段为课程发展阶段，课程团队负责人为刘建昌教授和周玮副教授；第四阶段（2016-至今），本阶段为课程提升阶段，课程团队负责人为关守平教授和谭树彬副教授。

目前计算机控制课程教学团队9人，包括教授3人（关守平，刘建昌，马丹），副教授3人（谭树彬，尤富强，陈宏志），讲师2人（于霞，王洪海），实验师2人（鲍艳，张羽）。其中中青年教师占多数，都参加教学讲课或指导学生的实验课程。结构合理，爱岗敬业，富有教学激情，具有团队精神。

三、 课程建设情况

经过课程团队多年不懈的努力，课程团队负责的主要课程“计算机控制系统”达到了“一流课程，一流教材，一流实验”的目标，也使课程教学团队跻身国内一流教学团队的行列。

“计算机控制系统”课程2009年被评为国家精品课程，2013年被评为国家资源共享课程，2017年被评为国家精品在线开放课程，2019年被评为东北大学“课程思政”示范课程，2020年被评为“首批国家一流本科课程”；2020年“计算机控制系统”教材被评为首届辽宁省教材建设奖优秀教材，被国内60余所高校选为课程教材；2021年“轧制过程厚度控制虚拟仿真实验项目”被评为辽宁省虚拟仿真实验教学一流课程；2021年课程组被评为东北大学本科优秀教学团队；自研的实验系统获得多项国家发明专利授权，并推广到国内10余所大专院校实际应用，受到了使用者广泛好评。

“计算机控制系统”教学团队课程在体系建设、教学内容改革、系列教材配套、实验系统开发、多媒体教学方式、网络互动教学、综合性大实验体系建设与改革等方面取得了长足的发展，在教学中取得了良好的效果。

利用在中国大学MOOC网站上已经建立的《计算机控制系统》慕课课程，采用线上教学模式，实现“视频同步学习”、“单元测验”和“单元作业”三个方面的学习和测试，期末自动统计每个学生的线上学习成绩计入期末总成绩。线下采用课堂教学和实验教学的传统方式，测定平时成绩和实验成绩计入期末总成绩。采用线上线下混合式教学模式，实现《计算机控制系统》的完整教学过程。

教学团队所编的《计算机控制系统》教材是“十二五”规划教材，深受自动化、电气工程及其自动化、计算机科学与技术、通信工程、测控技术与仪器、电子信息工程、机器人工程等专业本科生、教师、科研人员及工程技术人员等欢迎。据统计，东北大学、上海交通大学、哈尔滨工业大学、北京理工大学、西北工业大学等六十余所院校选用本教材。教材在国内率先引入采用二维码技术，采用短视频屏的形式进行关键知识点讲解和关键实验展示，让学生在预习、学习和课后复习阶段都能够掌握要领；同时不断更新教学内容，对于云计算、大数据、工业互联网等新内容，在教材版本的更新中都有涉及，并能够与计算机控制系统内容有机结合，前后内容浑然一体。教学内容、课程实验、课后作业和考核内容，也随着教材内容的更新不断调整更新。

课堂教学中，通过数字课程最大限度地采用了线上线下混合教学模式，包括授课过程的线上线下混合教学方法，通过课程组研发了系列教学实验系统，创新性地实现了线上线下混合课程实验方法，极大地拓展了学生学习和理解课程内容的方式、方法和手段，使之不受时间、地点和环境的影响；同时贯穿启发式教学方法、问题导向教学方法（PBL）、理论与实际相结合的教学方法等，引导本科生在课程学习过程中掌握基础知识，了解前沿技术。

●四、 课程特色与创新 ●

课程团队以铸魂育人为根本，紧跟时代步伐，勇创一流成果，在教学改革方面特色鲜明。主要表现在如下四个方面：

（1）一流的教学理念。提出工程化导向教学方法（EBE: Engineering Based Education），注重引用工程实际问题并加以理论分析，使学生清楚了理论研究与实际应用的区别，拓展了学生的创新思维和工程能力；鼓励课程组教师进行“教学研究”与“科学研究”的交叉，在此基础上形成技术、学术在教学与科研两个方面的良性循环，实现“科研反哺教学，教学促进科研”；提出从专业知识原理中提取事物的普遍科学物规律，用来进行专业课程的“课程思政”教学，开辟了专业课程“课程思政”教学的新思路。

（2）一流的课程建设。将课程中的学生、教师、教材、授课方法、授课手段、课程实验等因素一体化考虑，根据“一流课程”的建设目标统一优化协调，做到了教师与学生、教材与讲解、方法与手段、内容与实验的完美结合，使课程建设的各个方面相互促进，协调发展。

（3）一流的教材编写。按照 “内容上研究型牵引，方法上工程化导向，结构上递进式设计，形式上数字化实现”的原则编写教材，较好地解决了工科专业课程中理论与实际相结合、激发学生学习热情等问题，促进了“新工科”背景下“务实、求新、思进”的一流本科课程教学方法的形成。

（4）一流的实验系统研发。与授课内容紧密结合，设计研发了系列课程教学实验系统，实现了实验系统的“功能一体化，结构网络化，场所便利化，对象虚拟化”目标，并将云计算引入实验系统建设，开发“云计算控制系统虚拟实验室”，创新性地实现了线上线下混合课程实验。

●五、 学生评价●

东北大学2020年的ACTION团队邓彬、厉晓晴、郭松等同学认为，ACTION团队专注于机器人的设计和创新，通过系统的训练之后参加国内和国际的大学生机器人比赛，一般都必须综合应用机械制图、数电模电、单片机、传感技术、自动控制、图像处理、计算机编程语言、电机拖动等多门学科的知识，设计制作自动机器人和手动机器人，所以我们经常会用到在“计算机控制系统”课堂上学到的一些理论知识，对一些印象不深或掌握不够的内容，经常会多次翻阅《计算机控制系统》教材，尤其是对理论方法的实用化设计，更加清晰了计算机控制理论中一些难点问题和模糊问题，拓展了创造思维和动手能力。此外，教材除了内容阅读，而且还可以通过手机扫描教材上的二维码观看关键知识点的短视频讲解。

自动化1707班伍卓慧(20174212)同学说，刘老师（刘建昌）MOOC上讲课思路清晰，由浅入深，循序渐进的诱导来体会计算机控制系统课程的精髓。在MOOC讲课过程中采用生动活泼引人入胜的例子来激发对课程的求知欲，很是喜爱。刘老师善于把深奥的理论问题拿简单的语言去描述，把繁杂的题目用简单的分步问题去解决，我们感到计控挺容易学的，更重要的是我们向刘老师学到了对待复杂问题的分析解决的办法，同时也为刘老师丰富渊博的知识所折服。

自动化1404班王雪纯 (20140696)同学说，关老师（关守平）关老师不愧为计算机控制系统课程的专家级人物，教学严谨，责任心强，时间性强。从他的课程上我学到了很多东西。如果用一个字来形容他的话，那就是——好，好， 好！没什么可以说的，活脱脱一个优秀的老师。关老师就是关老师，真牛！！！佩服佩服！

自动化1709班吴蔚 (20171603)同学说，关老师（关守平）好像把整本书深深的印在了脑海里，讲起课来挥洒自如，滔滔不绝。原本枯燥无味的公式符号顿时变得生趣盎然，引人入胜。非常感谢关老师对我们的教导，我在你的课堂上的确学到了不少东西，老师在讲课中事例多，课外的东西多。让我们容易听懂，更感兴趣。

自动化1709班杨沐天（20174102）同学说，谭老师（谭树彬）的理论与实际相结合，讲课内容和方式都非常好，而且在MOOC平台上经常与学生互动，能很好的调动同学们的积极性，同学们都很喜欢，教书认真和学生相处融洽，教学效果好。讲课和回答学生问题时说话也很风趣幽默，能与我们很好地交流，对同学们也极其负责，对学生的提问总是有问必答，尽力满足同学们的求学要求，极得同学的喜爱。

素材提供 |计算机控制系统课程团队

编辑 | 施丽铭

美编 | 施丽铭

运维 | 汤春仁

责编 | 姚艾君 

主审 | 刘维