控制工程基础课程教学改革初探

彭滔 张莲

【摘要】本文首先分析了控制工程基础教学内容和授课专业定位对课程教学质量的影响，阐述了本课程教学改革的必要性。然后，针对当前教学中存在的问题，从理论教学、实践教学、优化考评三个方面探讨了对控制工程基础课程的教学改革方案。

【关键词】控制工程基础 教学改革 教学质量

【基金项目】重庆理工大学博士科研启动基金（0107130955），重庆理工大学自动化专业建设提升计划项目。

【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2014）12-0235-01

控制工程基础是高校机械类专业中理论性和工程实践性均很强的基础课、必修课。该课程用数理原理抽象、提炼以及分析机电类工程系统中的一般控制概念、原理和方法，具有逻辑严谨、系统性强的显著特点；培养学生对抽象、分析和设计控制系统的能力为教学目标，煅炼学生的工程实践能力、综合应用能力以及创新能力；使之具备解决控制系统的分析、调试、维护、改进、设计等方面实际问题的能力[1]。

1.当前教学中存在的问题

1.1教学内容的现状

控制工程基础的主要教学内容是讲解用数学公式和图表的方式研究控制系统中状态的变化规律和改变这种变化规律的可能性和实施方法，揭示系统的结构、参数、动态响应和性能间的定性和定量关系[1]。

这些内容数学味较浓、抽象性强、推导过程繁杂。若学生对相关数理知识掌握不扎实，则难以统一在机电这个大学科背景下系统的考虑问题，难以理解各课程间的内在交叉联系和逻辑关联，导致学生只是背概念、抄笔记、记公式，而无法体会数学公式所反映的内在物理含义。且机械类专业，对信号与系统、复变函数、电路分析等与自控理论相关课程开设较少。无法激起学生的学习兴趣，学习热情不高，厌学情绪较重，这给教与学都带来困难和挑战[2][3]。

1.2专业定位的影响

机械类专业重在培养学生对机电类产品的结构设计，加工制造，强度设计、工艺分析以及相应的软件和设备的使用等方面的能力。因此，学生不像其它那些直接给予结构设计、强度分析等课程那么受重视。

用人单位在招聘中也不太考查学生系统分析、控制设计等方面的能力。因此更加重了学生认为控制工程是一门次要的课程，不实用，凑学分，应付了事即可的心态。只有部分考研和对自己要求比较高的学生，还有些学习的积极性。

从上面两个方面的分析，可以看出现行的机械类控制工程基础课程是有必要进行教学改革的。我们将从理论教学、实践教学、考试与评价三个方面进行教学改革探讨。

2.教学改革措施

2.1理论教学

（1）精炼课堂教学内容：在保证课程内容的严谨性、系统性和完整性的前提下，精选教学内容。为方便学生更好的消化、吸收和应用课程知识，重点概念、原理和方法讲深讲透，略讲或不讲了解性内容和使用较少的内容。教学过程中重点讲思路、结论和应用，弱化数学推导和证明，重在展示该工程化的一面。并将当前机电领域中最新应用的自动化技术和科研成果以及发展动态和趋势更新到教学中。不断丰富课堂教学的例子，生动课堂，开阔学生的视野，以至保持本课程教学内容的先进性。强化控制思想，让学生自己在控制器设计时，灵活运用，提高分析和设计能力[4]。

（2）分层次教学：将课程内容分为认知性内容、核心内容认知性内容和重点难点拓展性内容三个模块。根据培养目标、教学对象、专业层次的不同，可以优化课时分布，掌握程度和要求不同进行分层教学，以缓解其中的矛盾，达到熟悉认知性内容，掌握核心内容，了解拓展性内容。增强了学生的学习兴趣、学习热情和自信心。

2.2实践教学

（1）引入Matlab：Matlab是最好的控制系统仿真软件，将它引入到教学中来，能运用Matlab软件作为实践平台，引导学生验证教材中的理论知识，针对一些具体的控制系统，分析和设计系统并进行仿真实验。仿真实验的重点是给定性能指标，让学生自己独立设计控制方案，进行控制单元设计、参数计算，画出图纸，编写说明书，模拟工程设计的全过程，并用Matlab仿真检验设计效果。这将大大加强学生根据系统的性能要求，适当结合一些具体控制装置，搭建和调试系统，较大提高学生的动手能力和獨立思考的能力[5]。

（2）以科研促进教学：控制理论是工程实际与数学原理、计算机科学相互融合的结果。在教学过程中，教师可利用多媒体表现力强、图文并茂的特点，用多媒体把一些简单的控制系统用动画的形式展现给学生，以及适时地增加一些与当前科研相关的重点、热点问题，这能拓宽学生的知识面、了解学科的发展动态。这样不仅能使学生加深对概念的理解，摸清控制系统的各环节，明确认识整个控制过程，还能极大的提高学生的学习兴趣，激发求知欲望，培养创新能力。若条件允许，挑选一些能力强，对科研有兴趣的学生，参加教师的科研项目和一些科技竞赛活动，达到教学和科研相互促进的效果[6]。

2.3优化考评方式

控制工程基础内容多、涉及广、原理抽象、计算繁杂，较难仅用试卷成绩来评价学生对知识内涵的掌握程度。即不能仅考查数学公式掌握，更应关注学生对数学公式所表达的物理本质内涵的理解，和运用基本的控制原理解决实际问题的分析设计能力和动手操作能力。

因此，需综合考评课堂上和实践环节中基础理论、基本技能以及在融会贯通上分析和解决问题的能力及综合素质。这种加强平时考核，在各个环节上严格要求学生，改变一考定终身的考核制度，对平时学习提出了更高的要求。有助于引导学生主动学习，促进形成好的学习风气，改善学生的成绩。

3.结束语

为了激发学生对控制工程基础的学习兴趣，提高学生的素质，达到学以致用的目的，我们提出从控制工程基础课程的理论教学内容、实践教学、习题和考试等方面对控制工程基础课程提出了教学改革，让学生能够更好地学习、掌握和应用自动化控制原理知识。

参考文献：

[1]孔祥东，王益群.控制工程基础（第3版）[M].北京：机械工业出版社，2011.

[2]王衍学，杨银银，蒋占四.《控制工程基础》课程教学改革若干思考[J].科技信息，2011.21：454.

[3]董海棠，冯中毅.“控制工程基础”课程教学改革探索与实践[J].中国电力教育，2009.136：81-82.

[4]杜艳红，刘源，于亚萍.浅谈“控制工程基础”课程教学[J].科技创新导报，2009，10：193.

[5]王伟，申爱明，林顺英，陈亚，王殿君.MATLAB在《控制工程基础》课程中的应用[J].安徽师范大学学报（自然科学版），2011，34（2）：142-144.

[6]林剑辉，赵燕东，王海兰.关于《控制工程基础》教学的几点探讨[J].科技信息，2012，18：132.

作者简介：

彭滔（1981.9-），男，汉族，湖南双峰人，讲师，博士，目前主要从非线性系统控制、智能控制、移动机器人编队控制的研究。