《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》課程教學(xué)探討

摘 要：《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》被認(rèn)為是較難學(xué)的一門(mén)基礎(chǔ)課程，本文基于目前課程的教學(xué)現(xiàn)狀，剖析了教學(xué)中存在的難點(diǎn)，并提出了有效的解決方法和手段。

關(guān)鍵詞：機(jī)械工程控制基礎(chǔ) 教學(xué) 質(zhì)量

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1673-9795（2013）08（b）-0138-01

機(jī)械工程控制基礎(chǔ)課程歷來(lái)被機(jī)械類專業(yè)學(xué)生認(rèn)為是除理論力學(xué)和微機(jī)原理之外的三大最難學(xué)的課程之一，其間教師教的累，學(xué)生也學(xué)得辛苦，教學(xué)過(guò)程中反映出的問(wèn)題也很多。但這些問(wèn)題最終可歸結(jié)為“為什么要學(xué)？怎樣學(xué)？”學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中始終糾纏在這兩類問(wèn)題中，因而教師如果在教學(xué)中不能很好的解決這兩個(gè)問(wèn)題，必然教學(xué)質(zhì)量就無(wú)法保證和提高。

1 為什么要學(xué)《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》

自20世紀(jì)50年代錢(qián)學(xué)森創(chuàng)立工程控制論之后，控制工程首先以“調(diào)節(jié)原理”的名稱作為自動(dòng)控制專業(yè)的一門(mén)主干課程而進(jìn)入高校教學(xué)領(lǐng)域。隨著制造業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)光、機(jī)、電一體化的發(fā)展也提出了新的要求，自然也就對(duì)機(jī)械專業(yè)學(xué)生掌握控制論的基本觀點(diǎn)和方法提出了新的要求。因此，20世紀(jì)80年代初國(guó)內(nèi)高校普遍開(kāi)始對(duì)機(jī)械類專業(yè)的本科生開(kāi)設(shè)機(jī)械工程控制課程。1998年國(guó)家對(duì)高校的專業(yè)設(shè)置進(jìn)行了調(diào)整。機(jī)械大類的所屬專業(yè)縮減成四個(gè)：“機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化、材料成型及控制工程、過(guò)程裝備與控制工程”和“工業(yè)設(shè)計(jì)”。其中前三個(gè)專業(yè)都帶有“自動(dòng)化”或“控制工程”的后綴，可見(jiàn)控制工程在現(xiàn)代機(jī)械專業(yè)中的重要性。

機(jī)械工程控制基礎(chǔ)課程將各門(mén)數(shù)、理、機(jī)、電、力、液等基礎(chǔ)知識(shí)與機(jī)械類專業(yè)課之間以控制論的思想為基礎(chǔ)架起信息技術(shù)聯(lián)系的“橋梁”，使之在后續(xù)的專業(yè)課學(xué)習(xí)中具有較強(qiáng)的針對(duì)性和解決實(shí)際工程問(wèn)題的可能，因而該課程的學(xué)習(xí)對(duì)工科學(xué)生今后工程能力的培養(yǎng)具有重要的意義。機(jī)械工程控制基礎(chǔ)目前已成為培養(yǎng)口徑寬、基礎(chǔ)厚的機(jī)械專業(yè)本科學(xué)生的一門(mén)重要的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課，其所包含的理論和知識(shí)是制造業(yè)實(shí)現(xiàn)走向信息化、自動(dòng)化、智能化的最根本也是最基礎(chǔ)的第一步。

2 怎樣學(xué)好《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》

2.1 存在的問(wèn)題

“怎樣學(xué)好機(jī)械工程控制基礎(chǔ)”可以說(shuō)是學(xué)生在學(xué)習(xí)中碰到的最直接，也是最困難的問(wèn)題。分析其原因，大致有以下幾種：

（1）內(nèi)容抽象。首先課程本身就是以控制理論為基礎(chǔ)，研究的是在工程實(shí)踐的基礎(chǔ)上抽象出來(lái)的問(wèn)題。既是說(shuō)，其先天就是以數(shù)字、公式以及數(shù)學(xué)模型等數(shù)學(xué)語(yǔ)言在描述一個(gè)實(shí)際的系統(tǒng)或生產(chǎn)過(guò)程。因而學(xué)生在學(xué)習(xí)中一直會(huì)感覺(jué)是在公式、定理模型中游離，是在學(xué)習(xí)一門(mén)數(shù)學(xué)。

其次課程開(kāi)設(shè)在二年級(jí)第二學(xué)期，這個(gè)階段可以說(shuō)學(xué)生還沒(méi)有學(xué)習(xí)專業(yè)課程， 專業(yè)知識(shí)的缺乏，必然導(dǎo)致學(xué)生對(duì)教學(xué)中所描述和提及的系統(tǒng)以及生產(chǎn)過(guò)程難以理解，極其抽象。

（2）數(shù)學(xué)知識(shí)薄弱。機(jī)械工程控制基礎(chǔ)課程中幾乎所有的定論和原理都是由很多不同的數(shù)學(xué)工具推導(dǎo)出來(lái)的，必然就要求其學(xué)習(xí)必須建立在良好的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)之上。然而工科院校學(xué)生的數(shù)理基礎(chǔ)卻又相對(duì)薄弱，尤其現(xiàn)行的教學(xué)計(jì)劃中對(duì)數(shù)理教學(xué)內(nèi)容的刪減和選擇所帶來(lái)的變化，更是加劇了這一問(wèn)題，因此，對(duì)大多數(shù)數(shù)學(xué)基礎(chǔ)掌握一般的學(xué)生來(lái)說(shuō)，幾乎無(wú)法適應(yīng)，普遍學(xué)生都會(huì)反映“很難，聽(tīng)不懂”。

（3）課程的銜接。從目前學(xué)校執(zhí)行的教學(xué)計(jì)劃中，機(jī)械工程控制基礎(chǔ)的教學(xué)時(shí)間安排可以說(shuō)是承上啟下，介于基礎(chǔ)課和專業(yè)課之間，是典型的專業(yè)基礎(chǔ)課的。但最大問(wèn)題也就出于此，機(jī)械工程控制基礎(chǔ)所涵蓋的知識(shí)內(nèi)容涉及到很多課程，除要求學(xué)生熟練掌握許多數(shù)學(xué)方法和知識(shí)外，還要掌握電學(xué)、力學(xué)、機(jī)械設(shè)計(jì)等方面的知識(shí)，由此可見(jiàn)現(xiàn)行計(jì)劃中出現(xiàn)了專業(yè)課程知識(shí)的嚴(yán)重脫節(jié)。

2.2 解決方法

（1）為克服內(nèi)容抽象，建議在今后課堂教學(xué)中以相關(guān)的典型工程實(shí)例（最好是學(xué)生身邊所能看到，能摸到的系統(tǒng)）為介入點(diǎn)來(lái)引入重要知識(shí)點(diǎn)。例如，我們?cè)谝婚_(kāi)始介紹自動(dòng)控制系統(tǒng)的概念、組成要素、類型和工作原理等知識(shí)時(shí)，完全可以將洗衣機(jī)、空調(diào)、烤箱等實(shí)例引入，采取由“教師啟發(fā)—學(xué)生討論—教師總結(jié)”的方式進(jìn)行教學(xué)，逐步提高培養(yǎng)學(xué)生對(duì)抽象事物的概括能力和邏輯分析能力，進(jìn)而在后續(xù)章節(jié)學(xué)習(xí)中逐步引入一些較為常見(jiàn)的典型工業(yè)控制系統(tǒng)和生產(chǎn)過(guò)程對(duì)象。

（2）數(shù)學(xué)知識(shí)的缺失短時(shí)間是很難彌補(bǔ)的，但是必要的數(shù)學(xué)知識(shí)的簡(jiǎn)要復(fù)習(xí)和講解仍然十分必要（例如，復(fù)變函數(shù)和積分變換等）。此外在利用數(shù)學(xué)工具及相關(guān)電、力、液等知識(shí)進(jìn)行控制論原理教學(xué)推導(dǎo)時(shí)，切忌不要使推導(dǎo)過(guò)程變成一種數(shù)學(xué)解題的氛圍，一旦這樣，學(xué)生的上課注意力和吸收消化知識(shí)點(diǎn)將隨之也將轉(zhuǎn)變成數(shù)學(xué)思維，頭腦中將一直浮現(xiàn)“公式，數(shù)據(jù)，結(jié)果”，而完全忽視了期間所要求掌握的系統(tǒng)控制論的物理概念的明晰性和數(shù)學(xué)結(jié)論的適用性和準(zhǔn)確性。因此，教師要特別注意引導(dǎo)學(xué)生將注意力集中在系統(tǒng)問(wèn)題的提出，解決的辦法和最終的結(jié)論之上，對(duì)數(shù)學(xué)的推導(dǎo)過(guò)程只要做到會(huì)用即可，注意本末的適當(dāng)處理。

（3）課程的銜接好壞可以說(shuō)直接影響課程的教學(xué)效果，前述引入典型工程實(shí)例的教學(xué)方法雖然很好，但選擇怎樣的實(shí)例卻又是個(gè)大問(wèn)題。現(xiàn)實(shí)中機(jī)械工程實(shí)例中基本上都是具體的技術(shù)研究和開(kāi)發(fā)問(wèn)題，比如數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)，機(jī)械手的自動(dòng)控制等已經(jīng)涉及到了后續(xù)很多的專業(yè)知識(shí)， 在現(xiàn)行教學(xué)計(jì)劃下現(xiàn)階段的學(xué)生是無(wú)法理解的。所以目前，教師只能是用一些結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、針對(duì)性強(qiáng)、便于理解、計(jì)算與分析的實(shí)例作為課堂的首選，但同時(shí)也割裂了課程內(nèi)容在實(shí)際系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的整體聯(lián)系，學(xué)生很難建立起一個(gè)各部分（環(huán)節(jié)）相互聯(lián)系、相互作用、系統(tǒng)在不斷經(jīng)歷動(dòng)態(tài)變化的全系統(tǒng)控制概念。因此，下一步如何修改現(xiàn)行教學(xué)計(jì)劃，提高課程間的銜接度將是提高機(jī)械工程控制基礎(chǔ)教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵之一。

3 結(jié)語(yǔ)

要提高機(jī)械工程控制基礎(chǔ)教學(xué)質(zhì)量除了以上分析之外，還有很多其他措施。例如實(shí)踐環(huán)節(jié)如何構(gòu)思、綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)如何設(shè)計(jì)、如何開(kāi)設(shè)、相關(guān)教學(xué)課程內(nèi)容如何設(shè)置等等。其本身就是一個(gè)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的概念。當(dāng)然，作為教師自身的不斷學(xué)習(xí)和提高，不斷的在教學(xué)中對(duì)教學(xué)法進(jìn)行研究和總結(jié)也是非常重要的要素。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：胡月明（1973，11—），男，河北籍人，大學(xué)本科學(xué)歷，貴州大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院副教授，主要研究方向：數(shù)控技術(shù)與應(yīng)用。