機械工程專業(yè)《控制工程基礎(chǔ)》課程教學(xué)改革的探討

摘 要：“控制工程基礎(chǔ)”是機械工程專業(yè)一門專業(yè)基礎(chǔ)課，分析了本課程目前存在的主要問題，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段等方面對本課程的教學(xué)改革進行了一些積極的探討。關(guān)鍵詞：控制工程基礎(chǔ) 機械工程 教學(xué)改革 教學(xué)方法 教學(xué)手段中圖分類號：G642

文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：1672-3791（2013）07（b）-0194-01現(xiàn)代科技的發(fā)展極大地促進了不同學(xué)科之間的交叉，由此引起了工程領(lǐng)域的技術(shù)改造和革命。在機械工程領(lǐng)域，由于微電子和計算機技術(shù)的迅速發(fā)展及其向機械工業(yè)的滲透，從而形成了機電一體化技術(shù)。自動控制技術(shù)是機電一體化技術(shù)的核心內(nèi)容之一，已經(jīng)成為從事機械與自動化工作人員不可缺少的重要理論基礎(chǔ)之一。為此，從20世紀(jì)80年代開始很多高校的機械工程及其自動化專業(yè)相繼開設(shè)“控制工程基礎(chǔ)”課程，并把它擺在專業(yè)基礎(chǔ)課的重要地位。由于該課程內(nèi)容豐富、理論性強、涉及數(shù)學(xué)知識多，而且比較抽象、難度大，學(xué)生不僅需要具備扎實的高等數(shù)學(xué)和電路等課程的基礎(chǔ)知識，還要有很強的計算機應(yīng)用能力，再加上目前該課程課時的壓縮，使得學(xué)生在學(xué)習(xí)“控制工程基礎(chǔ)”課程時困難重重。因此，如何在較短的時間內(nèi)取得較好的教學(xué)效果已經(jīng)成為教師講授該課時的一個重要問題。1 機械專業(yè)“控制工程基礎(chǔ)”課程存在的主要問題“控制工程基礎(chǔ)”是機械專業(yè)的核心課，是以控制論為理論基礎(chǔ)，研究機械工程中廣義系統(tǒng)的動力學(xué)問題。它把數(shù)學(xué)基礎(chǔ)課程與專業(yè)課程緊密結(jié)合在一起，因而它既是一門理論性比較強的課程，又是一門緊密聯(lián)系工程實際的課程，不僅課程內(nèi)容涉及的知識面廣，而且所含的信息量大。所以，“控制工程基礎(chǔ)”教學(xué)大綱要求預(yù)修課程為高等數(shù)學(xué)、積分變換、電工與電子技術(shù)，然而大多數(shù)機械專業(yè)均沒有開設(shè)“積分變換”與“復(fù)變函數(shù)”，學(xué)生在學(xué)習(xí)控制工程基礎(chǔ)之前，對2門課程的了解幾乎為零，加之教學(xué)學(xué)時不斷壓縮，因此學(xué)習(xí)控制理論時非常吃力。其次，內(nèi)容偏抽象，數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)過程繁復(fù)，工程上又做了一些簡化處理，使學(xué)生更加迷惑，這也是講授過程中普遍存在的問題。再次，理論和實踐脫節(jié)，或二者聯(lián)系不緊密，學(xué)生理解往往停留在表面，不知道學(xué)的理論到底有什么用，導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高。如何提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，增強學(xué)習(xí)的主動性，對提高教學(xué)效果顯得非常重要。2 機械專業(yè)“控制工程基礎(chǔ)”課程教學(xué)改革的內(nèi)容實際上，“控制工程基礎(chǔ)”課程的教學(xué)改革，是不斷解決教學(xué)內(nèi)容龐雜而課時偏少的矛盾，不斷優(yōu)化知識內(nèi)容和體系，及時補充新知，力求使整個教與學(xué)的過程更加流暢、內(nèi)容更加豐富的過程。2.1 精選教學(xué)內(nèi)容通過“控制工程基礎(chǔ)”課程的學(xué)習(xí)，目的是使學(xué)生能清楚自動控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，掌握自動控制理論在機械工程領(lǐng)域中的應(yīng)用，學(xué)會分析機械系統(tǒng)的性能，掌握控制系統(tǒng)設(shè)計和校正的基本方法。同時由于“控制工程基礎(chǔ)”課程內(nèi)容較抽象，學(xué)習(xí)起來比較吃力，教師也常常感到很難系統(tǒng)全面地講授。為了達到教學(xué)目的，我們遵循教學(xué)大綱，對授課內(nèi)容進行了取舍。重點講授前四章內(nèi)容：緒論、數(shù)學(xué)模型、時域分析法、頻域分析法，同時由于機械專業(yè)學(xué)生沒有修過復(fù)變函數(shù)與積分變換，所以在第二章中對拉氏變換至少用兩節(jié)課的時間進行講授，并在最后一次課簡述如何進行控制系統(tǒng)的設(shè)計與校正，以及控制系統(tǒng)在機械工程中的應(yīng)用實例，而對非線性控制系統(tǒng)、離散系統(tǒng)等相關(guān)內(nèi)容不做講授。在教學(xué)內(nèi)容的組織上，循序漸進、逐步深化，重點強調(diào)基本概念的深入理解和應(yīng)用，減少定理和公式的推演過程。2.2 教學(xué)方法的改進豐富的教學(xué)手段也是提高教學(xué)質(zhì)量、實現(xiàn)教學(xué)目的的重要方法。首先，在教學(xué)中要明確教師與學(xué)生的關(guān)系，即以學(xué)生為主體，以教師為主導(dǎo)，在教與學(xué)中教師主要作用體現(xiàn)在指引、教導(dǎo)、激發(fā)、調(diào)動，而學(xué)生主要進行思考、參與、活動、反饋。其次，教法與學(xué)法。強調(diào)以學(xué)生為主的教法，并采用多樣性的教學(xué)方法，如啟發(fā)式教學(xué)、情境式教學(xué)、案例式教學(xué)、討論式教學(xué)，可根據(jù)不同的授課內(nèi)容選擇合適的教學(xué)方式，以提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，對于學(xué)生的學(xué)法，提倡自主學(xué)習(xí)，自主知識建構(gòu)，教會學(xué)生如何學(xué)會學(xué)習(xí)，快樂地學(xué)習(xí)，最終培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)能力，獲取信息能力，發(fā)現(xiàn)、分析、解決問題的能力等等，為學(xué)生終身學(xué)習(xí)打基礎(chǔ)。為了鞏固學(xué)生的學(xué)習(xí)，在導(dǎo)課階段和授課過程中，有意識、有目的的對學(xué)生進行提問，并把提問成績作為平時考核成績的一項內(nèi)容，使學(xué)生在回答問題時能認(rèn)真對待和積極思考，同時也能檢驗學(xué)生學(xué)習(xí)的效果，使學(xué)生一直處于認(rèn)真聽課的狀態(tài)，也是對授課內(nèi)容的一種反饋，及時掌握學(xué)生對授課內(nèi)容的接受和理解情況。另外，在理論引入之前，也有目的性的設(shè)立一些問題，教師進行自問自答，使學(xué)生能夠清楚這些理論引出的原因。2.3 引入現(xiàn)代化的教學(xué)手段“控制工程基礎(chǔ)”不僅是一門理論性很強的課程，也是一門應(yīng)用性很強的課程，只是單純地掌握理論知識是不夠的，還必須利用實踐環(huán)節(jié)將理論應(yīng)用到實踐中，針對“控制工程基礎(chǔ)”理論性強、公式多、計算量大等特點，將MATLAB/Simulink引入課程教學(xué)中，利用計算機進行系統(tǒng)的輔助分析和設(shè)計，可結(jié)合MatLab/Simulink進行控制系統(tǒng)的仿真，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，對提高學(xué)生對控制系統(tǒng)的理解和分析有很大作用，也減少了教師繪制圖表的麻煩和不精確，可以直接觀測到復(fù)雜系統(tǒng)時域響應(yīng)曲線、頻率響應(yīng)曲線和奈奎斯特曲線，加深學(xué)生對所學(xué)基本理論知識的理解，更增強了學(xué)生自己動手解決問題的能力，使學(xué)生真實的感到學(xué)有所用。另外由于網(wǎng)絡(luò)具有開放、交互式的特點，教師將上課的內(nèi)容上傳到網(wǎng)上，充分利用網(wǎng)絡(luò)資源，實現(xiàn)資源共享，學(xué)生課后根據(jù)需要下載內(nèi)容，課上可以專心聽課。另外，運用網(wǎng)絡(luò)可以實現(xiàn)課堂內(nèi)容的在線測試，并可以及時回答學(xué)生提出的各種問題。3 結(jié)語教學(xué)改革是一項系統(tǒng)工程，只有不斷大力推動教學(xué)改革，才能更好培養(yǎng)學(xué)生對自動控制系統(tǒng)的分析設(shè)計能力，工程實踐能力和創(chuàng)新能力。本文分析了機械工程專業(yè)“控制工程基礎(chǔ)”課程目前存在的主要問題，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段等方面對本課程的教學(xué)改革進行了一些積極的探討，以期能更好地促進機械工程專業(yè)“控制工程基礎(chǔ)”課程的建設(shè)和發(fā)展。參考文獻[1]路連.機械控制工程基礎(chǔ)課程教學(xué)改革與實踐[J].科技信息，2010（26）：96.[2]王偉，申愛明.《控制工程基礎(chǔ)》課程教學(xué)改革研究與探索[J].安徽師范大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2007，30（2）：139-141.[3]顧玉萍，石劍鋒.MATLAB在《機械控制工程基礎(chǔ)》教學(xué)中的應(yīng)用[J].職業(yè)教育研究，2007（4）：168-169.