工程應用導學的伺服運動控制技術課程教學改革

翟天嵩+張丹

摘要：結合應用型高校人才培養目標，針對伺服運動控制技術課程理論性、綜合性、實踐性均較強的特點，詳細分析了目前教學中存在的問題。以培養學生工程實踐能力為教學導向，樹立學生在整個教學活動中的中心地位；通過提煉教學要點，確定以工程應用能力培養為主線的教學內容；優化教學方式；改革考核體系；將理論學習與工程應用相結合，全面提升學生的工程實踐能力。通過課程在自動化專業12、13級教學中實踐，取得了較好的效果，畢業生深受企業的好評。

關鍵詞：培養目標定位；提煉教學要點；優化教學方式；改革考核體系

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）31-0113-02

一、引言

伺服運動控制技術是南陽理工學院自動化專業的一門專業核心課。同時，伺服控制技術也是現代智能制造的核心技術。南陽理工學院2011年獲批為教育部“卓越工程師教育培養計劃”試點學校，2016年獲批河南省示范性應用技術類型本科高校10所之一，并被上報為國家“十三五”應用型本科產教融合工程規劃建設項目高校100所之一。在此背景下，該課程教學改革旨在以工程應用為教學導向，通過教學內容、教學方法、考核形式等的改革與實踐，以突出工程應用、加強創新教育、提高就業競爭力等為目的開展教學，切實提高人才培養質量。

二、教學中存在的問題分析

伺服運動控制技術課程理論性、實踐性、綜合性均較強，主要面向自動化技術領域培養具有伺服系統維護、設計與開發能力的高級應用型技術人才。課程教學內容不僅包括基本控制理論及應用，更強調伺服控制系統的設計與實現。很多高校已開展了大量教學方法的改革與探索[1-4]，但受到諸多因素影響，在教學中仍舊存在一些問題。

1.先修課程較多。課程本身涉及內容繁雜，部分學生由于前期知識沒有很好掌握，對應用領域不明確，再加上教師引導不當或教學方法不合理，容易使課程往理論上過多側重，使學生缺乏學習動力，進而影響了本門課程的學習。

2.該門課程所涉及的部分知識，與其他專業課程有交叉或重疊，會造成部分知識重復講，使學生失去學習興趣；部分重要的知識點沒講細，造成實踐環節無法很好開展。

3.此課程常開設在第7學期，考研、考公務員、國家電網考試、就業等因素，大大影響了學生學習的積極性和學習效果。或學生學習方法不得當，只是上課聽聽了事，課下沒有及時動手練習，無法實現提高工程應用能力的培養。

4.閉卷的課程考核方式不科學，大部分學生以不掛科為學習目的，造成教學目標無法落實。

因此，如何以工程應用為導向，合理定位，重新審定教學內容，優化教學方式，改革考核形式，引發學生學習興趣，提高學習成效，成為該課程教學改革的重點。

三、工程應用導學的教學改革與實踐

（一）合理定位，重新審定教學內容

1.使學生明確行業背景。近年伺服控制技術的應用范圍逐漸擴大，從工業自動化擴展到了智能制造、無人工廠、機器人等，也使對伺服控制技術應用型人才的需求更加迫切。根據南陽所處地域行業特點，將行業背景定位為廣義的制造業為主，小型的服務機器人制造行業為輔。這樣，既體現鮮明的行業需求，也有利于提高學生的學習興趣。

2.以學校“自動化專業省級綜合改革試點項目”為契機，建立以應用能力培養為主線的教學內容。通過與相關課程教師的細致勾通，確保所需先修知識的基本完備；摒棄陳舊內容，以及在工程應用中不必過多考慮的內容，使理論講授更精煉。

3.合理選擇教學案例。根據培養工程應用能力所需，選定案例包括軟件仿真和具體系統實物，便于集中講授和對比學習。

4.增加項目驅動。擬定工程應用能力訓練項目，小型項目要求學生利用開放實驗室、學生工作室，以及實驗課進行完成，并計入課程考核；難度稍高的安排在后續的課程設計中完成，另行考核。在系統設計與實現時，強調單片機、可編程控制器、工控機等多種控制器的應用。

（二）優化教學模式

1.采用工程案例導學的授課模式。之前也常采用仿真案例來輔助教學[5]，但僅停留在仿真結果的演示與分析，沒有與實物相結合，最終還是停留在了理論層面。改進后，引入部分教師項目成果，或校友的實際項目案例，通過拍攝實物系統視頻，或采用現場教學，講授工程項目實現和調試方法，與仿真形成對比，有利于培養學生工程意識。

2.采用項目驅動的實踐能力培養方式，使學生在“學中做”，在“做中學”。課程涉及的伺服系統有四類：步進、直流、直流無刷、交流。前三類，要求學生分別完成一個基本驅動控制系統，采用CDIO工程教育模式，要求學生課下設計并仿真，在實驗課上統一時間內實現，根據調試結果，給出考核成績。第四類在后續的課程設計中進行訓練。

3.定期對學生專題實踐訓練項目完成情況進行課堂點評，由老師點評存在的主要問題，挑選有代表性的學生分享經驗，采用翻轉課堂的教學模式，提高學生的參與度。

4.建立課內、課外實踐相結合的教學模式。充分利用開放實驗室，使學生利用課余時間，進行各實踐項目的前期工作，實現課內與課外的有機融合。同時，遴選優秀學生參加各級學科競賽，進一步增強學生的實踐、創新及團隊合作能力。

（三）改革考核形式

基于工程應用導學的理念，考核改用“平時考核+實踐能力考核+期末考核”的形式進行。重點考察學生對知識的理解和掌握，以及能否通過自主學習、文獻檢索等，進行基本系統的實現和調試。

平時考核引入了第三方微信平臺。利用這個平臺，可以使全班同學共同參與回答提問，系統既能自動統計答題結果，又可起到考勤的作用。實踐能力考核主要根據三個專題實踐訓練項目進行評定。期末考核仍舊采用閉卷考試形式進行。主要督促學生掌握一些專業的詞匯和概念，并能進行一定的計算、作圖、問題分析等，培養其全面的專業素養。

四、教學改革成效

經過以上改革與實踐，學生的學習興趣和學習主動性明顯提高，實踐能力較往屆學生顯著增強。尤其在完成實驗和課程設計時，90%以上的學生都能夠按照教師擬定的時間安排，有計劃有步驟的完成項目的設計、編程、仿真和實現。個別學生還能做出較簡潔、高效的設計方案。部分學生在2016“西門子杯”中國智能制造挑戰賽中獲得了全國一等獎的好成績。采用此教學改革方式實踐的12、13級自動化專業學生在畢業實習時，深受企業的好評。

五、結束語

工程應用導學的伺服運動控制技術課程教學就是在教學的過程中貫穿工程意識培養，同時樹立學生在整個教學活動中的中心地位，通過內容引導、方法引導和考核形式引導，使這種教學理念得以實施，并獲得了較為顯著的成效。

參考文獻：

[1]孔祥東，權凌霄，等.“液壓伺服與比例控制系統”課程體系建設與改革[J].中國大學教學，2011，（3）：67-69.

[2]趙勁松，姚靜，張陽.基于能力矩陣的教學模式改革與實踐——燕山大學液壓伺服與比例控制系統國家級精品課程[J].教育教學論壇，2016，（32）：141-142.

[3]杜柳青，余永維.基于案例導學的《伺服驅動與控制技術》課程教學[J].教育教學論壇，2016，（36）：169-170.

[4]沈德峰.伺服控制系統理實一體化課程的項目設計[J].電大理工，2016，（2）：35-36.

[5]張裊娜，謝慕君，邱東.交流伺服運動控制系統課程建設的探索[J].實驗室研究與探索，2011，30（10）：345-347.