應用型獨立院校中《控制工程基礎》課程教學體會談

王博+張陽+梁建農

摘 要：《控制工程基礎》課程是機械類及相關專業的主干課程，具有涉及的知識面廣、學習難度大、理論性強等特點。本文針對獨立院校應用型人才的培養模式，結合自身教學經驗，探討了與傳統教學模式比教學思想、方法和內容的變化。

關鍵詞：控制工程；應用型；課程教學

獨立學院是按照新的辦學機制和培養模式舉辦的本科層次的高等院校，其中采用培養模式最多的是應用型。應用型是高等教育發展到一定階段的必然取向，尤其是大眾化和普及化的到來，整個高等教育從學術型和研究型轉向應用型已是大勢所趨。應用型人才的核心是“用”，本質是學以致用，“用”的基礎是掌握知識與能力，“用”的對象是社會實踐，“用”的目的是滿足社會需求，推動社會進步。

《控制工程基礎》是機械類及相關專業的主干課程，課程的主要內容是根據控制論的理論基礎，以機械工程系統為研究對象的廣義系統動力學和科學方法論。該課程在傳統教學模式下被認為是理論性極強、難度極高、綜合知識程度很高的一門課程；甚至有些老師和同學認為：控制工程基礎課程是門純粹理論的課程，完全沒有必要在應用型本科院校里開設這么高難度的理論課程。針對應用型獨立學院，筆者結合自身經驗談一下該課程的教學體會。

一、 課程開設基本情況分析

在筆者學校，該課程開設學時為32，課堂學時較少，實驗項目涉及內容不多，講授全部內容難度比較大，而且要求學生在有限時間內消化所學內容并應用，尤其對一些難點、重點內容，掌握起來難度很大。傳統的教學模式下，該課程多注重理論知識的講授，學生很難將所學的知識理解到應用的層次上，更談不上應用型人才的培養。因此，應用型獨立學院中講授該課程必然要進行一些變化，注重知識和實際應用的結合。

二、 應用型獨立學院中教學基本思想

（一） 前期知識的準備

由于課程特點，對先行課程相關知識聯系緊密，有必要在緒論中增加一部分前期課程知識的復習，使學生理解和學習起來更加流暢。比如所涉及的工程力學、電工學、大學物理，尤其是高等數學等課程，可以提前說明課程要運用到哪些知識，督促學生在課余時間有針對性的復習。

（二） 教材的選擇

傳統教學和培養模式中，該課程注重理論學習，所使用的教材深度和難度都極大，比如：華中科技大學出版社，楊叔子主編的《機械工程控制基礎》；而且對于獨立學院的學生來說，學習起來難度很大。因此，適用應用型人才培養模式的教材，必須要將理論知識簡化，并附有一定應用實例。筆者學校就參與主編針對應用型人才培養模式的教材，知識點全而簡單，而且配合實例講授，學生更加容易理解。

（三） 教學主線的明確

教學過程中一定要抓住“穩定性、準確性、快速性”這條控制系統要求的主線。一般來說，課程內容主要講授6個章節，每個章節內容其實都是相互關聯的，體現如下：

（1）緒論是讓學生對系統尤其是控制系統進行整體認識；（2）傳遞函數是研究控制系統的數學模型；如何通過前期課程知識分析的微分方程，得到一個控制系統的傳遞函數？（3）時域分析是研究控制系統性能的一種方法；怎么利用傳遞函數進行時域分析？怎樣利用時域分析評價系統性能？（4）頻域分析是研究控制系統性能的另外一種方法；怎么由實數域的傳遞函數轉變成復數域的頻率特性？怎么利用頻率特性繪制奈奎斯特圖和Bode圖；奈奎斯特圖能體現系統哪些性能？Bode圖能體現系統哪些性能？（5）穩定性是研究控制系統的一個目的。利用傳遞函數怎么判斷系統穩定性？利用奈奎斯特圖怎樣判斷系統穩定性？利用Bode圖，怎樣判斷系統穩定性？

（四） 教學方法及內容的變化

有一位置隨動系統，方框圖為圖a，Mp≤5%當系統輸入單位階躍函數時，1）校核該系統的各參數是否滿足要求？2）在原系統中增加一微分負反饋，如圖b所示，求微分反饋的時間常數τ。

傳統的教學方法，注重理論講授，對于實踐及應用的認識和重視度不夠，導致學生失去學習興趣。其實筆者調查了一部分學生，發現學生不是不想學習課程，而是覺得課程內容太抽象，不知道在實際中有怎樣的應用。因此，在課程教學的過程中，一定要強調理論應用的實際意義，盡量結合現實中的例子。

如圖1例題是關于二階振蕩系統時間響應性能指標的常規題目。講授過程中可以將其引入到汽車懸掛系統設計的問題上。懸掛系統需要在汽車行駛過程中保持有效的抗震性能，也就是遇到顛簸時最大超調量不宜過大，否則乘客會感覺很不舒適。設計師先設計了a方案，通過計算檢驗是否滿足要求；如果不滿足要求，增加怎樣的微分負反饋環節，可以使設計的懸掛系統滿足要求。通過這種具體事例表述的方式，學生接受起來就容易的多。

三、 總結

對于應用型獨立院校，怎樣培養高素質應用型人才已經成為迫在眉睫的問題。解決培養問題，就要抓住教學的各個環節，盡可能將課程內容和教學思路轉向應用。筆者根據《控制工程基礎》教學經驗，探討了如何改變教學思想，將知識與事例結合，來激發學生的學習興趣，以達到培養應用型人才的目的。

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