1研究意义及背景

“热工检测与自动控制”是材料学、热能与动力工程、建筑环境与设备等专业的核心课程，其内容涵盖经典的控制理论、热工仪表技术、系统分析与设计等，具有理论性强、实践要求高、学科交叉性突出的特点。随着科技的不断发展，热工仪表及自动化技术已经渗透于材料加工、能源、冶金、化工、建筑等诸多行业，其中传统与现代玻璃、陶瓷等行业正在向高效率、自动化生产方向迅速发展，对热工过程及相关控制理论与技术的要求也越来越高。为了满足快速的生产发展需要，国家大力推荐“双一流”建设和“新工科”战略的布局，“以学生为中心”的教学模式已成为国内外主流的教育理念和教学模式。在教育国际化的背景下，高等教育的“以学生为中心”的教育理念已成为全球共识[1]。以“解决实际问题”为导向的教学模式可以指导学生运用所学的专业知识进行实践，培养学生的创新能力，实践能力和企业适应能力[2]。无机非金属专业是我校第一批应用型转型专业，面向服务地方经济，培养适应社会经济发展和具有创新和实践能力的高素质应用型人才。这就要求高等教育对工程人才的培养具有更高标准，需注重学生的基础能力（如逻辑思维、实践创新、工程应用）培养，以适应产业转型升级的需求。

2课程教学现状

《热工检测与自动控制》是理工科的一个重要课程，主要包括仪器仪表和自动控制两个部分。当前，该课程具有教学内容广泛、教学课时少、涉及知识抽象、针对性不强、理论教学枯燥、实践教学相对薄弱的特点。为了推动课程与工程实践深度融合，为培养适应智能制造需求的复合型人才提供范式，国内外教学单位和一线教师都一直致力于寻找符合新工科背景和“OBE”理念的教学模式改革[3]，例如，南华大学在自动控制原理课程中通过增加实际案例分析、增加学生分组讨论，实验项目针对性分类等举措显著提升了学生的系统设计能力和学生的学习积极性[4]。广东工业大学的王艳娇从课程标准等多个角度提出了一系列的改革措施。结合专业背景，提升学生的工程思维和应用创新能力，提升学生的工程思维和应用创新能力[5]。郑州大学的郑玲玲提出了坚持“供给侧”同部队“需求侧”精准对接，教学内容向需求聚焦，教学中心向学员转移，教学手段与时俱进的建设思路，达到了有效提升教学质量和学习效果的目的[6]。大连工业大学的杨海霞等人通过进行“以学生为中心、以解决实际问题为导向”的课程教学模式改革与实践，培养了学生的独立思考能力、创新思维、分析解决实际问题的能力和工程技术能力[7]。长沙理工大学在热工自动控制课程中通过修订教学大纲、增加案例分析，显著提升了学生的系统设计能力[8]。李慧改等提出“分组互动+实验讨论”模式，有效增强学生的合作意识与问题解决能力[9]。

尽管高校一线教师在教学方面取得一系列的成绩，但是，当下课程教学现状仍不容乐观，暴露的问题主要有：第一，教学经验方面，高校任课教师均具有博士学位，科研能力强，但缺乏企业一线的实践经历，难以将现实案例和技术前沿带进课堂，从而导致教学脱离实际。其次，教学内容方面：大学的课程滞后于技术发展，因为课本教材的编写是将已经非常成熟的知识进行汇编，且不经常修订，内容更新缓慢，对于飞速发展的智能控制、数字化仪表、工业互联网等新技术涉及甚少，导致学生学到的知识很难快速用于生产应用。第三，在教学方法上，本科的课堂仍以教师讲授、学生听讲的“满堂灌”模式为主导，师生间相互交流匮乏，缺乏有效的可视化手段帮助学生理解控制系统中复杂的动态过程，极大地抑制了学生自主学习和探究能力的培养。第四，在实践教学方面，实验实践的学时普遍偏少，且实验内容多为演示性或验证性实验，缺乏综合性、设计性的项目训练，学生不能自主有创新地开展实验，没有机会经历从问题分析、方案设计到系统调试的完整工程过程，难以暴露教学中的弊端，造成实践能力培养效果大打折扣。最后，在考核机制上，评价方式较为单一，主要依赖期末闭卷考试的成绩，平时的出勤情况，这种单薄的考核模式主要考查学生对理论知识的记忆和简单套用，难以评估学生解决复杂工程问题的能力、团队协作精神以及创新思维，这种导向反过来又加剧了学生重理论、轻实践的倾向，很难实现当前的OBE理念，从而形成了恶性循环。这诸多因素均不利于教学质量和教师自身业务水平的提高。其结果是：课程教学目标完成得效果不能令人满意，学生在理论上一知半解，而由于实践学时的限制，技能训练不能达到熟练程度。

3课程改革内容

对于以上问题，《热工检测与自动控制》课程应该围绕“理论知识为基础，深度融合实践和创新”的核心目标开展教学体系的改革。主要涵盖三方面内容，其一，知识体系更新重构，必须打破原教材的重理论轻实践的主线结构，全面构建“基础理论-核心技术-前沿发展”的三层知识架构，确保学生掌握必要的理论知识，深度融合热工检测仪表（如温度、压力、流量检测）和自动控制系统（如PID控制、系统建模）的核心技术，同时及时拓展接触实际生产的最前沿理论和技术发展概念，如智能PID、人工智能等。其次是教学模式的创新方面，教学方式也在随着互联网改变。线上线下混合式教学，既可以充分利用网络教学资源，例如：视频微课、经典案例分析、文献资料以及其他高校优秀的教学案例等。线下课堂则可以更多地用于项目讨论、案例剖析、小组协作和答疑解惑等等，并可以更多的让学生在计算机上即可完成控制系统建模、参数整定等高风险或高成本的实验，再过渡到实体实验平台（如热电偶校准装置、小型锅炉控制模型）进行实际操作，实现“虚实结合”，最大化利用教学资源。最后则是考核机制，必须改革当前期末考试和平时出勤作为考核标准的现状，构建一个多元化、过程性、以创新和解决实际问题为主导的考核体系。该体系将包含平时作业（考查基础知识）、实验报告与操作（考查动手能力）、项目设计与答辩（考查综合应用与创新能力）、小组互评与自评（考查团队协作与反思能力）以及期末考试（考查知识体系完整性）等多个维度，并引入“课堂比武竞赛”机制，设置如仪表故障诊断、控制系统快速调试等趣味性挑战，以赛促学，全面、客观地反映学生的学习投入度、知识掌握度和能力提升度。

4课程改革策略

为了推行教学改革，我们不断探索，坚持深入改变当前老师讲授为主，学员被动接受的教学模式，以求真正转向以学员为主体、教师为主导的新型教学关系。为此，教研小组尝试了几个方面的策略，如下：

第一，图形结合，理清知识脉络。针对控制理论抽象难懂的特点，应用图形化工具在PPT中直观展示控制系统的结构、稳定性与动态性能。利用自动控制的动画视频，以及交互式仿真软件进行水位控制和水泥自动生产线的动态仿真，将自动控制的抽象内容转化成了可视化的教学内容，使学生深刻理解参数变化对系统性能的影响，帮助学生理清自动控制各参量间的内在逻辑脉络，化抽象为具体。

第二，线上线下深度融合。我们在学习通上构建了《热工检测与自动控制》专用的线上学习空间，将教学大纲、课件、录播视频、平时作业、在线测试题、在线互动与讨论等资源系统化整合，支持学生随时随地开展个性化学习。线下课堂则聚焦于高阶认知目标的实现，开展基于问题的学习和案例教学，教师角色从知识传授者转变为学习活动的设计者、引导者和激励者，通过组织小组讨论、辩论、方案评审会等形式，激发学生的深层思考与知识内化。

第三，理论实践互溶，增强操作能力。坚决打破理论课与实验课之间的界限，推行“理实一体化”教学。例如，在讲授PID控制器原理后，立即安排学生在水泥生产的虚拟仿真中心和实体实验装置上进行参数整定练习，观察比例、积分、微分作用对系统控制效果的具体影响，让学生在实践中深化对理论的理解，并锻炼其仪器使用、系统调试和故障排查的实际操作能力。

第四，强化课程思政。在传授专业知识的同时，深入挖掘课程中蕴含的思政元素，如通过介绍我国在高端传感器、工业自动化系统领域从跟跑到并跑甚至领跑的奋斗历程，培养学生的家国情怀和工匠精神；通过强调控制系统中“反馈”的重要性，引导学生理解自我反思、持续改进的人生哲理；通过在团队项目中强调规范操作、严谨求实，培养学生的职业道德和责任感，实现知识传授、能力培养与价值引领的有机统一。

第五，推行实战技能，完善考核机制。以接近工程实际的综合性项目为载体，要求学生完成从需求分析、仪表选型、控制系统设计、仿真验证到报告撰写的全过程。考核机制与之匹配，强化过程性评价，提高项目报告、答辩、实践操作在总成绩中的权重，并引入学生自评、小组互评和教师评价相结合的多元评价主体，确保考核结果能够真实、全面地反映学生的实战技能和综合素养。

5课程改革效果

通过上述系统化的改革措施，预期将在多个层面取得显著成效。最直接的效果是学生学习主动性和课堂参与度的显著提升。混合式教学模式和项目驱动教学法将学生置于学习活动的中心，他们为了完成项目任务，必须主动查阅资料、开展讨论、动手实践，从而由“要我学”转变为“我要学”，课堂将从沉默的单向灌输变为活跃的思想碰撞场所。其次，学生的工程应用能力将得到实质性强化。通过贯穿课程始终的案例教学和“理实一体”的训练，学生将建立起坚实的理论知识与工程实践之间的联系，能够运用所学知识分析和解决热工过程中常见的检测与控制问题，其系统思维、设计能力和创新意识得到系统培养，毕业后能更快地适应工作岗位的要求。再次，教师的教学水平和工程素养也将在此过程中获得同步成长。为了设计和实施改革，教师必须深入企业调研，学习前沿技术，开发教学案例和资源，这无疑会反哺其教学与科研工作，打造一支既懂理论又懂实践的“双师型”教师队伍。最后，改革所形成的多元化考核体系，将更为科学、公正地评价每一位学生的努力和成长，摆脱了“唯分数论”的窠臼，能够激发不同类型学生的潜能，促进其全面发展。这套改革方案的成功实践，将为校内外同类工科课程的教学改革提供一个可借鉴、可推广的成熟范式。

6结束语

面对新工科时代对高素质应用型人才的迫切需求，《热工检测与自动控制》课程的教学改革已不是一项可选项，而是一项必然的战略任务。本次改革以学生应用能力培养为根本出发点，通过构建多元的教学体系，深度融合线上线下资源，强力打通理论与实践的壁垒，并辅以科学的考核评价，旨在彻底变革传统的教学形态。尽管改革过程中必然会遇到诸如师资转型、资源投入、习惯阻力等挑战，但只要坚持“以学生为中心”的理念，勇于探索，持续改进，就一定能够有效提升课程的教学质量，培养出基础扎实、能力突出、能够胜任未来产业挑战的优秀工程技术人才，为我国的制造业转型升级和创新发展提供坚实的人才支撑。

参考文献：

[1]张红素，白蓝，刘媛．有机化学实验室安全与环境保护的思考与实践[J]．化学教育(中英文)，2017，38(8)：30-33．

[2]岳丽君，周宜君，张琳霞．大学生实验室安全教育探索与实践[J]．化学教育(中英文)，2017，38(4)：30-33.

[3]杨忠.仪表类课程教学改革的研究与实践[J].电气电子教学学报，2001，23（6）：20-23.

[4]邓攀魏玮盛义发.基于新工科理念的自动控制原理课程教学改革与实践[J].中国教育技术装备，2024（14）：89-91.

[5]王艳娇.新工科背景下“自动控制原理”课程教学改革与实践[J].科教导刊，2023（23）：72-74.

[6]郑玲玲，张金，刘芳，丁俊香，朱敏.自动控制原理课程教学改革探索与实践[J].高教学刊，2023（22）：133-136.

[7]杨海霞，闫爽，刘贵山，刘敬肖，史非.应用型专业课程教学改革与实践——以《热工仪表与自动化》为例[J].广东化工，2020，47（10）：200-201.

[8]谢启月,陈志胜.热工自动控制原理教学改革与实践[J].科技导刊,2015(3):58-60.

[9]李慧改,郑少波.关于热工仪表及自动控制课程教学改革的思考[J].教育教学论坛,2016(16):11-12

基金项目：本文章系洛阳理工学院教学改革研究项目：“基于学生应用能力培养的“热工检

测与自动控制”课程教学改革探索”（项目编号：2025JYZDX-068）支持。