《機(jī)電控制工程基礎(chǔ)》課程的教學(xué)改革與實(shí)踐探索

摘要：主要探討了機(jī)械專業(yè)《機(jī)電控制工程基礎(chǔ)》課程的教學(xué)改革與實(shí)踐，研究了《機(jī)電控制工程基礎(chǔ)》的教學(xué)方法問(wèn)題，闡明了通過(guò)改變教學(xué)模式、轉(zhuǎn)變教學(xué)思想以及強(qiáng)化實(shí)踐環(huán)節(jié)來(lái)提高教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：機(jī)電控制工程基礎(chǔ)；教學(xué)改革；實(shí)踐

機(jī)械工業(yè)一直是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)中重要的基礎(chǔ)工業(yè)，現(xiàn)代機(jī)械工業(yè)要想獲得發(fā)展，就需要在傳統(tǒng)的機(jī)械制造技術(shù)中引入自動(dòng)控制理論，大力發(fā)展機(jī)電一體化技術(shù)。自動(dòng)控制技術(shù)是機(jī)電一體化技術(shù)的核心內(nèi)容之一，它在工業(yè)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展過(guò)程中起著重要作用，已經(jīng)成為從事自動(dòng)化工作的工程技術(shù)人員不可缺少的重要理論基礎(chǔ)之一。因此，《機(jī)電控制工程基礎(chǔ)》成為高職院校機(jī)電類專業(yè)的一門(mén)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。下面筆者結(jié)合《機(jī)電控制工程基礎(chǔ)》教學(xué)實(shí)踐談幾點(diǎn)體會(huì)。

轉(zhuǎn)變教學(xué)思想，理論聯(lián)系實(shí)際，提高教學(xué)質(zhì)量

遵循教學(xué)大綱，精選教學(xué)內(nèi)容《機(jī)電控制工程基礎(chǔ)》的理論體系龐雜，很難按大綱要求在40學(xué)時(shí)內(nèi)講授完全部?jī)?nèi)容。因此，我們根據(jù)當(dāng)前學(xué)生就業(yè)的實(shí)際需求，對(duì)課本的內(nèi)容做了精心篩選，既保證學(xué)生對(duì)機(jī)電控制工程基礎(chǔ)的現(xiàn)狀和發(fā)展有全盤(pán)的了解，又重點(diǎn)講解學(xué)生將來(lái)在實(shí)際工作中可能用到的知識(shí)內(nèi)容。在講授過(guò)程中，既注重原理本身的理論推導(dǎo)，又聯(lián)系實(shí)際，做到學(xué)以致用。根據(jù)實(shí)際需要，我們?cè)敿?xì)講述了工業(yè)應(yīng)用中常用的時(shí)域分析法以及頻域分析法，而對(duì)于根軌跡法，考慮到學(xué)生本身的接受能力以及應(yīng)用范圍，我們只是簡(jiǎn)單闡述其基本規(guī)則。對(duì)于非線性控制系統(tǒng)，由于其內(nèi)容復(fù)雜，原理還不夠完善，在授課過(guò)程中只作總體闡述。由于精選了教學(xué)內(nèi)容，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中既能有重點(diǎn)地學(xué)習(xí)，又能根據(jù)自己的需要擴(kuò)充自己的知識(shí)面。

理論聯(lián)系實(shí)際，啟發(fā)學(xué)生思維《機(jī)電控制工程基礎(chǔ)》的內(nèi)容大都是枯燥的理論知識(shí)，傳統(tǒng)的教學(xué)方法使學(xué)生普遍缺乏學(xué)習(xí)興趣和積極性。講解理論的目的最終還是為實(shí)際的生產(chǎn)和生活服務(wù)，理論如果脫離實(shí)際就會(huì)變成空談。為了培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，啟發(fā)學(xué)生的思維，在課堂教學(xué)中必須努力將枯燥的理論與工業(yè)生產(chǎn)或日常生活中的具體實(shí)例聯(lián)系起來(lái)，這樣既能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望，又能使學(xué)生深刻理解理論知識(shí)，做到學(xué)以致用，融會(huì)貫通。比如，在講“開(kāi)環(huán)和閉環(huán)控制系統(tǒng)”時(shí)，如果僅僅把概念告訴學(xué)生，無(wú)法使他們真正理解和判斷系統(tǒng)的類型。在講課時(shí)，筆者就列舉了一些簡(jiǎn)單的例子，啟發(fā)學(xué)生思維。例如讓學(xué)生判斷家用的洗衣機(jī)等電器屬于哪種類型的系統(tǒng)，先讓他們自由探討，再具體講解：由于家用洗衣機(jī)的洗滌和脫水依照設(shè)定的時(shí)間程序進(jìn)行，無(wú)需對(duì)輸出量（衣服清潔程度和脫水程度）進(jìn)行測(cè)量，所以屬于開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)。這樣學(xué)生就比較容易理解開(kāi)環(huán)和閉環(huán)控制系統(tǒng)的概念了。再比如講解閉環(huán)控制系統(tǒng)的作用過(guò)程時(shí)，學(xué)生很難理解閉環(huán)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖，但結(jié)合日常生活中的例子，問(wèn)題就容易解決了。例如，司機(jī)控制汽車的速度就是一個(gè)典型的閉環(huán)控制系統(tǒng)，其作用過(guò)程如圖1所示，其控制框圖如圖2所示。結(jié)合具體的生產(chǎn)生活實(shí)例，既增加了學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，又提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，啟發(fā)了學(xué)生的思維，收到了很好的教學(xué)效果。

闡明學(xué)科特點(diǎn)，激發(fā)學(xué)生興趣《機(jī)電控制工程基礎(chǔ)》闡述的是原理性知識(shí)，很多學(xué)生容易產(chǎn)生誤解，覺(jué)得只是學(xué)習(xí)一些空洞的理論。為此，筆者從以下三個(gè)方面來(lái)闡明學(xué)科的特點(diǎn)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。首先，告訴學(xué)生自動(dòng)控制理論是目前最實(shí)用最有發(fā)展前途的理論之一，其在工農(nóng)業(yè)以及國(guó)防科技中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，學(xué)好該門(mén)課程可以拓寬就業(yè)渠道。其次，在授課過(guò)程中結(jié)合具體生活實(shí)例，使學(xué)生懂得機(jī)電控制工程在生活中的應(yīng)用隨處可見(jiàn)，從而激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣。最后，不斷介紹自動(dòng)控制在軍事和高科技領(lǐng)域中的應(yīng)用，如機(jī)器人控制、雷達(dá)控制等，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到自動(dòng)控制對(duì)國(guó)家的發(fā)展有深遠(yuǎn)的影響，從而提高了他們學(xué)習(xí)該課程的主動(dòng)性。

改變傳統(tǒng)教學(xué)模式，運(yùn)用多媒體課件，實(shí)現(xiàn)互動(dòng)式教學(xué)

開(kāi)發(fā)多媒體課件，改變教學(xué)模式《機(jī)電控制工程基礎(chǔ)》是一門(mén)理論性和實(shí)踐性均較強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課，這門(mén)課程不僅內(nèi)容涉及知識(shí)面廣，而且所包含的信息量大，更新和發(fā)展也比較快，內(nèi)容比較抽象。采用傳統(tǒng)的教學(xué)模式，學(xué)生感到難于理解，教師也很難系統(tǒng)全面地講授。為了解決這個(gè)問(wèn)題，在學(xué)校的支持下，筆者立項(xiàng)開(kāi)發(fā)這門(mén)課程的多媒體課件。運(yùn)用多媒體教學(xué)，采用圖文并茂的投影顯示模式，使得公式推導(dǎo)和圖形繪制等操作變得形象簡(jiǎn)便，使原本枯燥、抽象的理論闡述變得形象和具體，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，活躍了課堂氣氛，收到了良好的教學(xué)效果。例如，在講授“振蕩環(huán)節(jié)的單位階躍響應(yīng)曲線的繪制以及穩(wěn)定性分析”（如圖3）時(shí)，采用多媒體課件教學(xué)以后，圖形繪制變得輕松自如，而且形象客觀。

采用互動(dòng)式教學(xué)，提高課堂教學(xué)效果傳統(tǒng)的教學(xué)模式大都以教師講授為主，因而不能很好地調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。采用多媒體教學(xué)手段進(jìn)行互動(dòng)式教學(xué)，課堂教學(xué)效果將大大增強(qiáng)。例如，在學(xué)習(xí)“傳遞函數(shù)的框圖變換”時(shí)，可以先給出變換的總體原則，然后根據(jù)幻燈片顯示的步驟，讓學(xué)生獨(dú)立思考每一步變換的結(jié)果，并及時(shí)提問(wèn)，引導(dǎo)學(xué)生，直至求出最后的答案。當(dāng)然，學(xué)生在聽(tīng)課過(guò)程中如有疑問(wèn)，都可以回放幻燈片及時(shí)解決問(wèn)題。

教學(xué)內(nèi)容網(wǎng)絡(luò)化，實(shí)現(xiàn)資源共享采用多媒體課件以后，就可以避免出現(xiàn)教師教案更新慢，學(xué)生上課忙于記筆記的現(xiàn)象。教師將上課的內(nèi)容上傳到網(wǎng)上，實(shí)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(tīng)課。另外，運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)課堂內(nèi)容的在線測(cè)試，并可以及時(shí)回答學(xué)生提出的各種問(wèn)題。

講練結(jié)合，提高教學(xué)效果

《機(jī)電控制工程基礎(chǔ)》包含了很多高等數(shù)學(xué)知識(shí)，包括微積分、矩陣以及拉氏變換等，要想獲得良好的教學(xué)效果，除了教師的精心備課，課堂上詳細(xì)講解外，適當(dāng)?shù)木毩?xí)，包括課堂提問(wèn)、課堂小練習(xí)以及課后作業(yè)，是非常必要的。課堂上，筆者為引導(dǎo)學(xué)生積極思考，將學(xué)生回答問(wèn)題情況與平時(shí)成績(jī)掛鉤，極大地提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。課堂小練習(xí)則是針對(duì)剛講授的內(nèi)容做小測(cè)驗(yàn)，測(cè)驗(yàn)結(jié)果可反映學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)效果。考慮到課時(shí)安排以及學(xué)生的實(shí)際情況，筆者在課后作業(yè)選題時(shí)盡量做到有針對(duì)性和目的性。通過(guò)課后作業(yè)，學(xué)生可以鞏固課堂所學(xué)的知識(shí)，隨時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，并可通過(guò)課堂講解以及網(wǎng)絡(luò)答疑來(lái)解決問(wèn)題。運(yùn)用講練結(jié)合的教學(xué)方法極大地提高了教學(xué)效果。

加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)，深化教學(xué)效果

《機(jī)電控制工程基礎(chǔ)》不僅是一門(mén)理論性很強(qiáng)的學(xué)科，也是一門(mén)應(yīng)用性很強(qiáng)的學(xué)科，只掌握單純的理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，必須利用實(shí)踐環(huán)節(jié)將理論應(yīng)用到實(shí)際中，并通過(guò)實(shí)踐來(lái)檢驗(yàn)理論和深化理論。實(shí)踐環(huán)節(jié)包括兩個(gè)方面：一方面是組織學(xué)生完成相關(guān)實(shí)驗(yàn)，強(qiáng)化課堂上所學(xué)的理論，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力；另一方面是利用畢業(yè)設(shè)計(jì)訓(xùn)練學(xué)生初步的科研能力，把理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)際控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及測(cè)試能力等。實(shí)踐環(huán)節(jié)使得學(xué)生的學(xué)習(xí)不再是紙上談兵，理論與實(shí)踐相結(jié)合，增強(qiáng)了教學(xué)效果。

《機(jī)電控制工程基礎(chǔ)》有理論體系龐雜，信息更新較快，控制方法繁多，理論性強(qiáng)等特點(diǎn)，要想更加充分地調(diào)動(dòng)學(xué)生的興趣和主動(dòng)性，更好地利用多媒體手段增強(qiáng)教學(xué)效果，還需要不斷地深入研究。

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作者簡(jiǎn)介：

秦艷（1979—），女，江蘇宿遷人，碩士，沙洲職業(yè)工學(xué)院機(jī)電工程系講師。