高校機(jī)械專業(yè)控制工程基礎(chǔ)教學(xué)探討
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摘要：本文針對控制工程課程的特點(diǎn)并結(jié)合筆者實(shí)際教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，探討了控制工程教學(xué)的一些方法，主要對如何選用教材、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、考核模式等方面進(jìn)行了相關(guān)的闡述，并提出了相關(guān)見解。將上述方法應(yīng)用在實(shí)際教學(xué)中，取得了較好的教學(xué)效果。
關(guān)鍵詞：控制工程 基礎(chǔ)教學(xué) 方法 教學(xué)質(zhì)量
“機(jī)械工程控制基礎(chǔ)”是機(jī)械類本科學(xué)生必修的一門專業(yè)課程，課程研究的主要內(nèi)容是運(yùn)用控制論的理論知識(shí)，分析機(jī)械工程技術(shù)中廣義系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)問題。該課程將數(shù)、理、機(jī)、電、力、液等多種學(xué)科內(nèi)容融合在一起，經(jīng)過學(xué)習(xí)使學(xué)生能夠系統(tǒng)地運(yùn)用控制論相關(guān)原理解決機(jī)械領(lǐng)域存在的諸多實(shí)際問題，其所包含的理論知識(shí)是制造業(yè)實(shí)現(xiàn)信息化、自動(dòng)化、智能化最根本的一步。本文結(jié)合筆者這些年來實(shí)際講授控制工程基礎(chǔ)的經(jīng)驗(yàn)，針對課程教材的選用、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和考核模式等相關(guān)方面做一些研究探討。
1教材的選用
教材是學(xué)生進(jìn)行課前學(xué)習(xí)和課后復(fù)習(xí)的主要參考資料，是學(xué)生學(xué)習(xí)課程的重要工具。所以，教材選取的優(yōu)劣會(huì)直接影響到學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。教材的內(nèi)容既要符合專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，同時(shí)也能闡明課程的基本知識(shí)、理論。在選用教材過程中，我們應(yīng)該結(jié)合不同學(xué)科專業(yè)的培養(yǎng)方案、培養(yǎng)目標(biāo)做綜合分析。筆者考慮到本專業(yè)（機(jī)械工程類）學(xué)生的實(shí)際情況，選用了華中科技大學(xué)楊叔子等編著的《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》作為授課的主要參考教材，該書是普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃和面向21世紀(jì)的課程教材，綜合了機(jī)械工程類人才培養(yǎng)模式和課程體系等多方面研究成果。
2教學(xué)內(nèi)容
現(xiàn)使用教材系統(tǒng)性強(qiáng)、內(nèi)容詳實(shí)，但筆者所在機(jī)械類專業(yè)以應(yīng)用型專業(yè)為主，學(xué)院該課程課時(shí)相對較少，所以必須結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)，對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化，重點(diǎn)講述如下五個(gè)方面的內(nèi)容：①機(jī)械工程控制基礎(chǔ)概述；②控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型；③控制系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)分析；④控制系統(tǒng)的頻率特性分析；⑤控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在每一章節(jié)授課過程中，我們都有意識(shí)的引進(jìn)機(jī)械工程中最新的相關(guān)實(shí)際控制問題案例，并利用MATLAB軟件進(jìn)行分析演示，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
3教學(xué)方法
針對傳統(tǒng)教學(xué)過程中出現(xiàn)的各種問題，我們立足于應(yīng)用型人才培養(yǎng)的目標(biāo)，嘗試在教學(xué)過程中引入一些創(chuàng)新的教學(xué)方法。
3.1采用引導(dǎo)式教學(xué)方式
當(dāng)前大多數(shù)高校是采用傳統(tǒng)的灌輸式教學(xué)，該方法會(huì)導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性較差，主動(dòng)思考的習(xí)慣難以養(yǎng)成。引導(dǎo)式教學(xué)是一種具有互動(dòng)性質(zhì)的教學(xué)方法，它把學(xué)生作為學(xué)習(xí)的主體，引導(dǎo)其主動(dòng)參與到教學(xué)過程中來。引導(dǎo)式教學(xué)能較好地啟發(fā)學(xué)生積極思考，通過組織學(xué)生在課堂中進(jìn)行討論，能形成師生互動(dòng)的良好課堂氛圍，進(jìn)而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性。教師在進(jìn)行啟發(fā)式教學(xué)過程中，需提前精心準(zhǔn)備好問題，這些問題要保證環(huán)環(huán)相扣。提問時(shí)，老師要注意掌控課堂氣氛，對回答問題正確的學(xué)生給與言語鼓勵(lì)；對于回答錯(cuò)誤的學(xué)生，要及時(shí)糾正。
3.2合理利用多媒體技術(shù)
將圖形、聲音、視頻等多媒體技術(shù)應(yīng)用于教學(xué)，多角度調(diào)動(dòng)學(xué)生的情緒、注意力和興趣，能有效突破教學(xué)難點(diǎn)。在教學(xué)中增加具體實(shí)例控制系統(tǒng)（如離心調(diào)速機(jī)構(gòu)、液壓伺服機(jī)構(gòu)等）的視頻、動(dòng)畫等，可使課堂教學(xué)生動(dòng)有趣。對于課程中某些抽象教學(xué)內(nèi)容，比如系統(tǒng)方框圖的簡化、Bode圖以及Nyquist圖的繪制等，要采用ppt和MATLAB軟件輔助完成，這些能讓抽象內(nèi)容具體化，同時(shí)也能使整個(gè)講義活起來。在講解某些公式推導(dǎo)時(shí)，則采用手寫板書推導(dǎo)和計(jì)算，以便讓學(xué)生容易跟上老師的思路，掌握這些比較難懂的知識(shí)點(diǎn)。
3.3加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)
控制工程基礎(chǔ)課程理論性強(qiáng)，在學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生普遍感覺“空、虛”，因此在教學(xué)中，要注重實(shí)際，利用實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)將理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際中去。本課程中安排了時(shí)域和頻域驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，通過利用自動(dòng)控制工具箱，讓學(xué)生利用模擬電路搭建各種典型環(huán)節(jié)和典型系統(tǒng)。在系統(tǒng)中輸入不同典型信號(hào)，然后通過示波器觀測響應(yīng)曲線。同時(shí)，將實(shí)驗(yàn)曲線與MATLAB軟件仿真曲線進(jìn)行對比分析。在課程教學(xué)同時(shí)，還要加強(qiáng)學(xué)生綜合實(shí)踐能力的培養(yǎng)，利用開放式實(shí)驗(yàn)室，充分發(fā)揮學(xué)生主觀能動(dòng)性。
4考核模式
該門課程是一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，如果單純采用閉卷方式進(jìn)行考核不利于反映學(xué)生的綜合素質(zhì)和能力。因此，需不斷完善考核制度，注重平時(shí)和實(shí)驗(yàn)考核，實(shí)行考核形式多樣化。一般學(xué)生成績分配結(jié)構(gòu)是：課堂表現(xiàn)及課后作業(yè)成績20%，實(shí)踐成績30%，期考成績50%。通過這種考核設(shè)置，促使學(xué)生平時(shí)注重課程的學(xué)習(xí)過程，認(rèn)真學(xué)好每一章節(jié)，并及時(shí)完成課后作業(yè)。同時(shí)注意加大實(shí)驗(yàn)任務(wù)量，加強(qiáng)學(xué)生動(dòng)手能力的培養(yǎng)，以減少學(xué)生在實(shí)踐環(huán)節(jié)過程中的應(yīng)付心理傾向。
5結(jié)束語
總之，目前國內(nèi)高校控制工程基礎(chǔ)教學(xué)還需要在長期的教學(xué)實(shí)踐過程中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)、改進(jìn)和完善教學(xué)方法。為提高教學(xué)質(zhì)量，應(yīng)以各相關(guān)專業(yè)的人才培養(yǎng)目標(biāo)為中心，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和手段等方面進(jìn)行改革，以培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的高素質(zhì)人才。
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作者：周洪波 郭洪澈 周勇
