《控制工程基礎》課程的教學改革與探索

邵強　葛平淑　張江燕　趙月

摘 要：《控制工程基礎》是機械類專業基礎課程之一。文章分析了該課程的特點、改革的必要性，并從教學內容、教學形式、實踐教學、考核環節等方面，提出了具體的教學改革措施，以提高學生對該課程的興趣，促進學生學風的轉變，培養具有創新精神、實踐能力和開放意識的應用型、復合型機械類人才。

關鍵詞：工程基礎；教學；探索

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：2096-000X（2017）03-0116-02

隨著科學技術的進步和工業大生產的發展，人們對機械控制工程越來越重視，應運而生一門機械類控制課程《控制工程基礎》，它是自動化技術在機械工業中發展的需要，也是信息科學與系統科學在機械工業中的體現。

一、《控制工程基礎》課程的特點

“機械工程控制基礎”是針對本科機械類專業學生編寫的一門專業基礎課程，一般學校設其為必修課，課程的主要內容是根據唯物辯證法的方法論，研究工程技術中廣義系統動力學問題，對啟迪與發展人們的思維與智力有很大的作用[1]。學好這門課程，使我們懂得要解決問題，必須從全局出發，站在整個“系統”的高度，堅持科學的態度，實事求是。如今，它作為機械類，特別是機電工程類專業的重要基礎理論課程之一，把數理基礎課程與專業課程緊密結合起來，是一門綜合性很強的專業基礎課，密切聯系和應用以前的知識，且為后續專業課學習打下扎實基礎，在相關專業知識中起著承前啟后的作用，內容涉及的知識面廣、抽象，而且所包含的信息量大，更新和發展也比較快[2]，所研究的問題帶有普遍性，對工程實踐具有重要的指導意義。

二、《控制工程基礎》課程教學改革的必要性

該課程在教學過程中存在學時少、內容多，概念抽象、不易理解等問題。該課程作為專業基礎課，一般高校只給40或48學時，但是課程內容涉及到控制系統數學模型的建立，傳遞函數變換，線性系統的時域分析、頻域分析及其軌跡描述、系統穩定性判斷及非穩定系統校正，并介紹基于Matlab的控制系統分析、設計和仿真等。在這么短的時間內，既要完成這樣大量的、邏輯性強的教學內容，又要學生對所學的內容消化、理解和吸收，實在不容易。

另外，隨著計算機技術的發展，對控制工程理論的內容的表達方式也變得越來越豐富和多樣化，而且，由于計算機技術的應用，節省出大量繁瑣的手工計算，掛圖、模型、儀器等教學用具，經典控制理論中的一些圖表、方法等也逐漸被取而代之。因此，在教學過程中為了充實和豐富課堂，必須豐富內容，改進教學方法，同時，也要滿足學生對新知識、新現象的觀察與思考[3]。因此，開展控制工程基礎的教學改革，提高教學質量和學習效率是該課程教學發展的必要事情。

三、《控制工程基礎》課程教學改革具體措施

對于該課程的教學改革，主要從教學內容、教學形式和實驗課、考核環節等方面進行改進。

（一）教學內容方面：強調基礎知識，突出本質內容，補充新技術

為使《控制工程基礎》課程更好地服務于機械設計制造及其自動化專業，讓學生掌握好專業知識，培養全面合格人才，要進行教學內容方面的改革。首先，選擇優秀合適的教材。教材是幫助學生學習的一個最重要的工具，在一定程度上影響學生的學習成績和對該門課程的認識及學習效果，所以，要充分考慮專業需要，又要考慮學生的學習能力，教材的知識結構及難以程度等方面都要適合學生的學習和將來的應用。我校選擇華中科技大學出版社出版的《機械工程控制基礎》，該教材是在高校機械類專業的控制工程教學中廣泛應用的教材，適合我校以培養應用型人才為主的機械教學需要。

其次，優化教學內容?？刂乒こ袒A課程內容抽象、枯燥，需要具有扎實的數學和力學基礎，而且要求具有嚴格的邏輯推理能力，學生的學習興趣不高，學習效果不好，甚至出現厭學現象。所以，要求教學過程中注意優化教學內容，做到言簡意賅，突出本質，承前啟后，適當補充必要的基礎知識，同時介紹新技術，解釋新成果，培養學生的學習興趣，使學生在好奇心驅使下輕松愉快地接受授課內容。

（二）教學形式方面：注重理論聯系實際，采用多媒體課件進行啟發式教學

一方面，在授課過程中，改變傳統的一言堂灌輸模式，采用啟發式教學，鼓勵并組織學生，發揮學生的主觀能動性，積極參與教學和討論，使課堂更加活躍，在探討與討論中啟發性地把授課內容傳授給學生。另一方面，采用多媒體課件進行授課。多媒體課件教學主要是借助計算機在的數據處理、繪圖、動畫等方面的功能，制作文本、圖形、音頻、視頻等并舉而制作成圖文并茂、交相呼應的效果，增強交互性、形式多樣化、個別化和靈活性等。采用多媒體課件教學，可以不需要在教學中花費大量的時間進行黑板板書，提高了教學效率。而且，可以利用多媒體課件制造動畫進行教學，形象、生動地講解基本概念和工程實踐知識，把課程中抽象的概念通過圖像或圖形的形式形象地表達出來，便于學生理解和接受。另外，不定期進行答疑。答疑過程是簡捷地解決學生疑難問題途徑，而且控制工程是一門邏輯推理性非常強的課程，課程內容前后關聯行強，前面的知識沒有聽懂，后面的知識便難于進行下去。因此，在課程進行過程中，不定期地進行答疑，解決學生在學習過程中出現的種種疑問，既解除學生的疑慮，又為后續的課程講解打下扎實的基礎，提高授課效果。

（三）實踐教學方面：加大實驗設計性，提高實驗綜合型，采用Matlab軟件進行仿真，加強學生感官認識

由于《控制工程基礎》本身概念較多，內容抽象，只憑課上講解和答疑，很難把握教材的思想體系，達不到較為理想的教學效果。實驗課是理論課程必要的、有意義的補充，可以幫助學生比較直觀的對所學知識進行理解和掌握，加強學生的實踐能力和動手能力。針對課程內容和我校實踐環節學時分配情況，分配8個學時完成3個實驗，分別是從控制環節特性認識、控制系統時域和頻域進行分析的角度設計實驗內容，三個實驗內容既有聯系，又有區別，組合在一起則是一個完整的控制環節的特性分析，而且，每一部分又可以根據實驗室現有設備設計具體的控制環節，增強學生對實驗的感性和理性認識。實驗時，實驗指導教師首先講解實驗具體內容，并親自演示、全程指導，引導學生步步深入了解實驗內容，使學生把課程的基礎知識、基本內容與實踐環節緊密連接起來，不僅讓學生對書本的知識有一個新的認識，而且增強學生的實際動手能力，加強學生將來的工作能力。另外，實驗時每組人數不宜過多，一般限制在15人以內，方便實驗教師現場指導，保證實驗效果，實驗設備選擇THBDC-1型控制理論-計算機控制技術實驗平臺。

（四）考核環節：該課程為機械類專業基礎課，考核成績分為三個部分組成，分別是卷面成績、實驗成績和平時成績

卷面考核方法為由教務處統一組織考試，交叉出題，閉卷考試，流水式評閱，保證成績公平、公正、真實有效；實驗成績有實驗指導教師給定，該部分又分為實驗操作成績、實驗報告書寫成績及實驗報告問題回答成績；平時成績由授課教師給定，主要考核學生平時作業完成情況、上課出勤情況等。三部分成績所占總成績的比例分別是卷面成績占70%，實驗成績占20%，平時成績占10%。

四、結束語

本課程既有前面的數學、物理、力學、電工學做基礎，又是有續機械專業課程的基礎，起到承前起后的作用。通過教學改革與實踐，使復雜問題簡單化，極大地提高學生學習《控制工程基礎》的積極性和主動性，很多知識點聽起來很難，做起來則簡單許多。增進師生之間的溝通與交流，共同探討研究問題，使學生由被動學習轉為主動學習，培養學生綜合運用知識的能力，培養具有創新精神、實踐能力和開放意識的應用型、復合型機械類人才。

參考文獻

[1]楊叔子，楊克沖，等.機械工程控制基礎[M].華中科技大學出版社，2005，7.

[2]高立群，楊姝，等.關于本科生教學改革的實踐思考[J].遼寧教育研究，2006（11）.

[3]王偉，申愛明.《控制工程基礎》課程教學改革研究與探索[J].安徽師范大學學報（自然科學版），2007（3）.