一、機械工程控制基礎(chǔ)教學(xué)現(xiàn)狀
　　機械工程控制是自動控制的一個分支，它以控制論為理論基礎(chǔ)，研究的是機械工程領(lǐng)域的自動控制問題，具有很強的針對性，是機械專業(yè)本科生的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。其包括兩個方面：①對機電系統(tǒng)中存在的問題能夠以控制論的觀點和思維方法進行科學(xué)分析，以找出問題的本質(zhì)和有效的解決方法；②如何控制一個機電系統(tǒng)，使之按預(yù)定的規(guī)律運動，以達到預(yù)定的技術(shù)經(jīng)濟指標，為實現(xiàn)最佳控制打下基礎(chǔ)。盡管機械工程控制基礎(chǔ)在機械專業(yè)的培養(yǎng)目標體系里具有舉足輕重的地位，但是其實際教學(xué)效果卻不太理想，主要原因體現(xiàn)在兩個方面。
　　1.機械工程控制涵蓋面大，需要有較好的前導(dǎo)課程基礎(chǔ)。首先，機械工程控制基礎(chǔ)在研究系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型時，需要用到一些力學(xué)、電學(xué)甚至是磁學(xué)等前導(dǎo)知識，這就要求學(xué)生具有較好的前導(dǎo)課程基礎(chǔ)，但現(xiàn)在很多學(xué)生對這些前導(dǎo)知識不甚了解，導(dǎo)致機械工程控制基礎(chǔ)課程學(xué)習(xí)吃力，久而久之就產(chǎn)生了厭學(xué)等不良情緒；其次，在系統(tǒng)的模型推導(dǎo)、變換及分析等方面，機械工程控制基礎(chǔ)和數(shù)學(xué)結(jié)合非常緊密，商標注冊，不僅要求學(xué)生有較好的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，還要求有一定的分析與綜合能力，而這也恰恰是很多學(xué)生所欠缺的。
　　2.機械工程控制側(cè)重理論，與工程實踐結(jié)合較少。控制論本身就是一門理論性很強的科學(xué)，機械工程控制也不例外。我們從機械工程控制的知識體系來看，其主要教學(xué)內(nèi)容有系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型、系統(tǒng)的時間響應(yīng)分析、系統(tǒng)的頻率特性分析、系統(tǒng)的穩(wěn)定性、系統(tǒng)的性能指標與校正等，這些內(nèi)容的理論性都很強。盡管在建立系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型階段，可能是針對具體的機電系統(tǒng)，但是后續(xù)的時間響應(yīng)分析、頻率特性分析等都是基于理論分析，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，不清楚這些理論分析的依據(jù)和作用所在，脫離了工程實踐，只知道套公式，影響了教學(xué)效果。由以上機械工程控制的教學(xué)現(xiàn)狀，我們可以看出，目前的機械工程控制教學(xué)不能充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使其處于被動接受知識而不是主動求知，教學(xué)效果不好。因此，機械工程控制課程改革勢在必行，必須改革教學(xué)模式，才能適應(yīng)工程教育的目的，培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力。
　　二、課程模式改革的理念、思路本文由論文聯(lián)盟收集整理及實施方法
　　工程教育是為國家經(jīng)濟建設(shè)提供工程技術(shù)與企業(yè)管理人才的主要渠道。已成為高等工程教育大國的中國，正以實施卓越工程師教育培養(yǎng)計劃為突破點，加快高等工程教育改革創(chuàng)新。機械工程控制課程改革正是契合了工程教育改革的時機。在工程教育的大背景下，如何鞏固和加強機械工程控制技術(shù)體系，在有限的時間內(nèi)使學(xué)生在這個體系里循序漸進地學(xué)習(xí)和掌握機電系統(tǒng)控制理論和方法，掌握基于Matlab的輔助分析方法以及在教學(xué)實踐過程中培養(yǎng)他們的控制論知識實際應(yīng)用能力，這是目前機械工程控制課程亟待解決的問題。擬采取的實施方法及內(nèi)容主要為以下幾方面。
　　1.加強機械工程控制緒論的講解及學(xué)習(xí)。一門課程的第一堂課，往往是學(xué)生最有興趣的，因為學(xué)生想知道這門課學(xué)的是什么，有什么用途，這將在很大程度上影響他們今后對這門課學(xué)習(xí)的態(tài)度。機械工程控制第一堂課主要是簡介控制論的發(fā)展，以及系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等基本概念，應(yīng)該多舉一些控制論應(yīng)用的實例，簡明扼要地讓學(xué)生接受控制論的作用，以及日常生活中一兩個控制論簡單應(yīng)用的實例，讓他們參與到控制過程的設(shè)計中來，明白控制論也不是如此深奧和復(fù)雜，而是和日常生活緊密結(jié)合在一起的。
　　2.控制論前導(dǎo)課程知識的復(fù)習(xí)和鞏固。如上所述，學(xué)生學(xué)習(xí)機械工程控制的一大障礙是前導(dǎo)課程知識遺忘較多。所以在正式學(xué)習(xí)機械工程控制之前，建議先有針對性地復(fù)習(xí)和鞏固相關(guān)前導(dǎo)知識，主要包括：機械動力學(xué)相關(guān)的一些直線運動、圓周運動等相關(guān)概念和定律，如牛頓定律、庫克定律等；電工電子學(xué)相關(guān)概念和定律，如歐姆定律、基爾荷夫定律等；電磁學(xué)相關(guān)概念和定律，如電磁感應(yīng)定律等。數(shù)學(xué)相關(guān)前導(dǎo)知識可以放到系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型一章中再進行復(fù)習(xí)和鞏固，主要包括微分方程、Laplace變換等。
　　3.在理論教學(xué)的過程中，引入一些機電系統(tǒng)相關(guān)實例及Matlab輔助教學(xué)環(huán)境。機械工程控制課程密切貼合工程實踐，這就要求在講解及學(xué)習(xí)過程中，多設(shè)計及引入一些相關(guān)機電系統(tǒng)的具體實例，圍繞這些具體實例進行數(shù)學(xué)模型的構(gòu)建、時間響應(yīng)的分析、頻率特性的分析及系統(tǒng)穩(wěn)定性等。此外，在理論教學(xué)過程中，引入基于Matlab的虛擬仿真環(huán)境，讓一些設(shè)計、分析及結(jié)果所見所得，增強學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。在機械工程控制課程教學(xué)的每個環(huán)節(jié)，都可利用Matlab，尤其是理論性特別強的章節(jié)，如頻率特性分析、性能校正等。
　　4.加強機械工程控制的實驗教學(xué)。實驗是教學(xué)效果提升的較好手段，尤其是對于機械工程控制等原理性強的課程，更要加強實驗教學(xué)工作。實驗包括課內(nèi)實驗和課外實驗兩大類，課內(nèi)實驗包括一些Matlab演示實驗，及相關(guān)物理系統(tǒng)實驗，如單位脈沖響應(yīng)、頻率響應(yīng)、系統(tǒng)傳遞函數(shù)等的實驗確定；課外實驗主要是Matlab仿真實驗，這部分由教師提出要求，學(xué)生獨立在課外完成。
　　5.改革課程考核成績的評估機制。課程的考核成績不再很大程度上取決于期末考試，而是平時和期末考試的綜合成績。而平時成績又包括到課情況、提問情況、作業(yè)情況、實驗情況等。課程考核成績主要分為四塊：首先是課程到課及課程回答問題情況，占總成績15%；其次是平時的作業(yè)情況，占總成績的20%；再就是實驗成績，包括課堂實驗及課后Matlab仿真實驗，占總成績的15%；最后是期末閉卷考試，占總成績的50%。通過改革考核方法，使得學(xué)生全程參與到實踐教學(xué)中來，從實踐中學(xué)習(xí)，從實踐中收獲，調(diào)動了他們的學(xué)習(xí)積極性，從而能夠取得較好的學(xué)習(xí)效果。
　　以機電系統(tǒng)的具體案例及卓越工程師培養(yǎng)目標為導(dǎo)向，結(jié)合工科機械類本科學(xué)生的實際特點，加強了機械工程控制課程和實踐的緊密聯(lián)系性，通過優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，引入Matlab仿真環(huán)境，改革課程考核方式等，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)基礎(chǔ)理論的基礎(chǔ)上，能夠?qū)⑺鶎W(xué)理論知識運用于實踐系統(tǒng)，從而提升教學(xué)效果。以上具體方案，經(jīng)過一年多的教學(xué)實踐及學(xué)生反應(yīng)，效果良好。

本文編號：1065