温度控制课程教学设计及获奖经验

温度控制课程教学设计与教学成果培育路径探索——基于获奖实践的经验总结温度控制技术作为自动化、测控技术与仪器等专业的核心课程内容，其教学质量直接影响学生对工业过程控制、智能装备温控等工程领域的认知深度与实践能力。在“新工科”建设背景下，如何通过教学设计的优化实现“知识传授、能力培养、价值塑造”的协同育人，是课程建设的核心命题。本文结合笔者主持的温度控制课程教学改革项目及省级教学成果奖的培育经验，从课程定位、教学策略创新、成果凝练等维度展开探讨，为同类课程建设提供可借鉴的实践路径。一、课程定位与教学目标的精准锚定温度控制课程面向自动化类本科专业三年级学生开设，前承《自动控制原理》《传感器原理》，后接《工业过程控制》《智能控制系统》等课程，是理论向工程实践转化的关键纽带。课程教学目标分为三个层级：知识目标构建“经典控制（PID）-现代控制（模糊、预测）-智能控制（深度学习）”的温控算法知识体系，掌握温控系统建模、控制器设计与参数整定方法；能力目标聚焦工程实践，培养学生系统调试、故障诊断、方案优化的能力，以及基于MATLAB、PLC等工具的数字化设计能力；价值目标通过温控技术在芯片制造、航天器热管理等国家战略领域的应用案例，厚植“科技报国”的职业理想，培育精益求精的工匠精神。二、“三维联动”的教学设计策略（一）理论教学：从“知识讲授”到“问题驱动”的范式转型传统温控理论教学易陷入“公式推导+仿真演示”的单一模式，学生常因缺乏工程场景感知而兴趣不足。团队重构教学内容，以“工业炉温精准控制”“锂电池热失控预警”等真实工程问题为线索，将知识点拆解为“系统建模难点”“控制器鲁棒性设计”“多变量耦合解耦”等探究性问题。例如，在讲解PID控制时，引入某光伏电站集热器温控系统的超调问题，引导学生分析“积分饱和”“时滞特性”对控制效果的影响，通过“问题提出-原理分析-方案优化-效果验证”的闭环教学，让理论知识成为解决工程问题的工具。（二）实践教学：“虚实结合+分级递进”的能力锻造实践环节设计为“基础验证-综合设计-创新拓展”三级体系：基础层依托实验室温控实验台，完成“热电偶测温-PID参数整定-温度稳态精度测试”等验证性实验，夯实操作规范；综合层引入虚拟仿真平台（如LabVIEW温控系统仿真），学生分组设计“恒温箱模糊-PID复合控制系统”，在虚拟环境中测试不同工况下的控制效果，再到实体装置上验证，实现“虚拟调试-实物验证”的迭代；创新层对接企业需求，与某新能源企业合作开发“动力电池热管理系统优化”项目，学生需结合CFD仿真与机器学习算法，解决电池组温度场均匀性问题，成果获企业认可并申请专利1项。（三）课程思政：“技术传承+使命担当”的价值浸润挖掘温控技术发展中的思政元素：讲解“我国第一台工业温控仪的研制历程”，展现科研工作者的爱国奉献精神；分析“芯片制造中晶圆温控精度对良率的影响”，强调“工匠精神”对产业升级的支撑；组织学生调研“航天探测器热控系统”，理解“极端环境下温控技术的国家战略意义”。通过“技术史+产业痛点+国家需求”的三层渗透，将“科技自立自强”的信念融入专业学习。三、教学创新与成果培育的核心密码（一）“三维度”教学模式的构建首创“理论深度（算法原理）、工程广度（行业应用）、创新高度（技术前沿）”的三维教学模型：理论教学注重“知其所以然”，通过数学建模与稳定性分析培养逻辑思维；工程教学聚焦“如何用”，引入10余个行业案例（如冶金、生物医药、半导体）拓宽工程视野；创新教学瞄准“未来用”，开设“温控技术前沿”模块，讲解强化学习、数字孪生在温控中的应用，激发科研兴趣。（二）“校企协同+赛教融合”的生态构建与3家行业龙头企业共建“温控技术联合实验室”，企业工程师参与课程设计、毕业设计指导，将“高温窑炉温控”“冷链物流温控”等真实项目转化为教学案例。同时，以学科竞赛为抓手，组织学生参加“全国大学生自动化大赛”“工程训练竞赛”，近3年获国家级奖项5项，竞赛成果反哺教学内容，形成“教学-竞赛-科研”的良性循环。（三）“多元评价+持续改进”的质量保障建立“过程性评价（实验报告、课堂研讨）+终结性评价（课程设计、项目答辩）+增值性评价（竞赛成果、企业反馈）”的三维评价体系。例如，课程设计成绩不仅看方案合理性，更关注“问题发现-迭代优化-成果落地”的全过程表现；邀请企业导师参与毕业设计评审，从工程实用性角度提出改进建议，确保教学质量与产业需求同频。四、教学成果奖的培育与申报经验（一）成果凝练：从“教学实践”到“理论升华”教学成果奖的核心是“解决的问题、创新的方法、显著的效果”。团队梳理出三个创新点：①提出“三维联动”教学模式，破解“理论与实践脱节、知识与价值割裂”的难题；②构建“校企赛”协同育人体系，实现“课程-实践-竞赛”的闭环赋能；③研发“虚实结合”温控实验平台，填补国内相关教学装备的空白。将这些创新点用“问题-对策-效果”的逻辑链串联，形成有理论高度、实践深度的成果报告。（二）材料准备：用“数据+案例”讲好教学故事申报材料需突出“差异化”与“影响力”：①量化成果，如学生竞赛获奖数据（国家级5项、省级12项）、课程评价（连续3年学生评教95分以上）、企业录用率（毕业生在温控领域就业占比提升20%）；②典型案例，如某学生团队从课程设计到竞赛获奖再到创业的成长轨迹，展现教学成果的育人价值；③同行认可，邀请兄弟院校专家开展课程观摩，形成《温度控制课程教学创新的借鉴价值》的专家评价报告。（三）答辩技巧：聚焦“痛点解决”与“推广价值”答辩时需清晰回答三个问题：①解决了什么教学难题？（如温控课程“重理论轻实践、重技能轻素养”的困境）；②创新点在哪里？（如三维教学模式、校企赛协同机制）；③成果可推广吗？（如实验平台已在3所高校应用，教学模式被纳入《自动化类专业教学指南》）。通过“问题导向-创新突破-成效验证-推广应用”的叙事逻辑，让评审专家认可成果的普适性。五、教学效果与持续改进方向（一）教学成效的多维验证学生发展：近5年，课程团队指导的学生获“挑战杯”“互联网+”等赛事国家级奖项8项，毕业生在华为、宁德时代等企业从事温控相关工作的比例达35%，用人单位反馈“学生工程思维强、解决实际问题能力突出”；教学辐射：课程教学模式被《中国大学教学》专题报道，实验平台获国家实用新型专利，教学成果获省级教学成果一等奖；社会服务：为企业开展“工业温控技术升级”培训20余场，解决技术难题15项，助力企业降本增效。（二）反思与改进尽管取得一定成果，但仍存在不足：①个性化教学不足，对学有余力学生的科研引导需加强；②新技术（如数字孪生、边缘计算）融入教学的速度需加快；③课程国际化元素欠缺，需引入国际温控标准与案例。未来将建设“温控技术MOOC+SPOC”混合课程，开发“一带一路”国家温控技术对比模块，推动课程向“高阶性、创新性、挑战度”迈进。温度控制