機械工程控制基礎課程教學方法研究

摘要：機械工程控制基礎課程內容復雜、抽象，根據機械工程控制基礎課程的教學目標和課程特點，分析了課程的理論教學方法，確定了課程的實踐教學內容與考試內容，提出了課程的考核方式改革方法，使課程教學達到良好的效果。

關鍵詞：機械工程控制；控制理論；教學改革；教學方法

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）22-0061-02

隨著現代科學的迅猛發展，傳統的機械工程學科發生了極為深刻的變革。控制理論、微電子技術、計算機技術與機械制造理論與技術的結合，促使機械工程領域各個方面發生根本性的變化，并且促進了機械工程中先進制造技術的發展，《機械工程控制基礎》課程的開設就是為了適應這一現代科學技術變革的需要。“機械工程控制”是一門研究“控制論”在“機械工程”中的應用的科學，同時，它又是一種方法論，是科技工作者分析和解決問題的有效手段。《機械工程控制基礎》課程是一門專業基礎課，主要面向機械設計制造及其自動化專業本科生開設，既為后續的數控技術、機電一體化技術、機械工程測試技術、機器人技術等專業課程提供理論基礎，也為學生畢業后進一步深造，以及從事機電一體化控制相關領域的應用與研究工作打下必要的理論基礎。本文從課程的教學目標出發，結合課程的特點，對課程的教學方法進行分析研究，提高學生學習興趣，培養學生的知識綜合能力，使課程教學達到良好的效果。

一、明確課程教學目標

教學目標是課程教學的主線，教學過程中要時刻謹記課程的教學目標，深入理解課程的教學要讓學生掌握什么、理解什么、最終要達到怎樣的效果，所有的教學手段、教學方法應緊緊圍繞這一主線進行。我校開設的機械工程控制基礎面向機械設計制造及其自動化專業，總學時40學時（其中實驗6學時），根據學時的設置和課程內容的系統性要求，我們制定課程的教學目標如下：①使學生理解控制系統的基本概念和掌握自動控制系統分析、設計（校正）的基本方法。②學會運用Matlab進行控制系統輔助設計和分析。③使學生能以動態（動力學）的觀點而不是靜態觀點去看待一個機械工程系統；從整體而不是分離的角度，從整個系統中的信息傳遞、轉換和反饋等角度來分析系統的動態行為。④能結合工程實際，應用經典控制理論中的基本概念和基本方法分析、研究和解決其中的具體問題。教學目標的設定針對學生的個體發展需要，分層次，逐步提高。其中，既有共性，即所有學生必須掌握的，又包含個性，即體現學生自我發展的需要。

二、針對課程特點，制定教學方法

教學方法的制定應從課程的特點出發，才能達到良好的教學效果。工科類課程大多枯燥乏味，機械工程控制課程更加如此。機械工程控制基礎課程內容涉及面廣，課程的內容側重理論，使得課程內容復雜且抽象，因此，如何提高學生學習課程的興趣，從而發揮學生學習的主動性，是該課程教學中存在的普遍問題。

1.精彩的緒論，是激發學生興趣的關鍵。機械工程控制基礎課程的特定決定了該課程豐富的內涵，通過精彩的緒論內容，讓學生進入課程中來，體會到課程的重要性，激發學生學習該課程的愿望，是整個課程教學成敗的關鍵。①感性認識階段。通過控制理論的發展歷史、豐富的多媒體素材、控制理論在軍事中的應用以及控制理論在家用智能電器中的應用，不但讓學生耳目一新，又讓學生感受到它與自己息息相關。②理性思考階段。經典的實例和素材不單是簡單的堆積，更要帶領學生去深入的思考，通過討論和師生互動的方式，讓學生體會控制論的思想、方法，從而為理論教學奠定基礎。

2.深入理解課程教學目標，系統化理論教學內容。課程的教學內容以系統建模—系統分析—系統校正為主線，首先讓學生了解課程教學的總體結構。①了解系統模型：系統的微分方程、傳遞函數、頻率特性模型之間的轉換關系。②了解系統分析：時間響應分析、頻率特性分析、系統的穩定性分析。③理解系統建模和系統分析的目的：系統的綜合校正。通過使學生了解課程的總體結構，使學生明確學習目的。

3.深入理解課程教學目標，系統化理論教學方法。①側重結論，淡化過程。結論的理解和總結貫穿于課程的始終，對結論的理解是課程教學目標的基本要求。結論的產生通常的教學過程是：物理模型—抽象—數學模型—分析—結論。在教學過程中應讓學生理解和掌握這一分析結論的過程和方法，并淡化每一次結論分析過程中的數學推導過程，避免教學內容的枯燥和抽象使學生產生厭學的心理。②側重應用，深化綜合。通過具體化物理模型，應用基本概念與基本理論解決具體問題，最終使學生深入理解概念和理論的內涵。

三、理論與實踐結合，提高學習興趣

機械工程控制基礎課程實驗采用Matlab軟件進行仿真分析，將課程理論應用通過軟件進行實踐應用，提高了學生對課程理論學習的興趣，并加深了對理論知識的理解。課程的實驗具體設置如下：①Matlab軟件基本操作實驗：應用Matlab軟件進行基本的數學運算。②控制理論仿真基本操作實驗：應用Matlab軟件進行控制系統建模、時間響應分析、頻率特性分析和系統的穩定性分析。③綜合性試驗：針對給定的系統及其性能指標要求，建立系統模型，應用Matlab軟件進行系統的綜合與校正。④設計性實驗：自己設計控制系統，建立系統數學模型，進行Matlab仿真分析，應用自動控制原理實驗箱，連接控制電路，分析系統。

四、以教學目標要求為基礎，制定考試內容

機械工程控制基礎課程中的基本概念、基本理論和基本方法，貫穿于課程的始終，對課程中基本概念、基本理論和基本方法的理解是課程的基本要求，但課程的教學目標更注重對知識綜合應用能力的培養。因此，在考試內容的設置上應以綜合試題為主，突出教學目標，通過知識的綜合應用體現學生對基本概念、基本理論和基本方法的理解，避免學生考前突擊、死記硬背、甚至考試作弊等現象。

五、改革考核方式，建立全程考核模式

機械工程控制基礎課程的考核采用期末考試占60%，考勤占10%，作業占10%，實驗占10%，文獻查閱實例分析占10%的考核方式。采用全程考核模式，降低了期末考試在總成績中的比重，使成績構成多樣化。作業的布置應少而精，使學生更多的思考問題，查閱資料，分析和解決問題，不但減輕了學生的學生負擔，更鍛煉了學生的自主學習能力。

本文就機械工程控制基礎課程的教學目標和課程特點，分析了課程的理論教學方法，制定了課程實踐教學內容與考試內容的設置，提出了課程的考核改革方法，實踐證明，采用該教學方法，提高了學生的學習興趣，鍛煉了學生的自主學習能力，達到了良好的教學效果。

參考文獻：

[1]楊叔子.機械工程控制基礎[M].第六版.武漢：華中科技大學出版社，2011.

[2]梁雙翼，尹輝俊，宋世柳.面向實踐能力培養的《機械工程控制基礎》教學探索[J].裝備制造技術，2012，（3）：195-196，200.

作者簡介：馮靜安（1977-），男，山東招遠人，講師，碩士，主要從事數控技術、控制理論的教學研究工作。