《控制工程基础》课程的教学改革与探索

邵强　葛平淑　张江燕　赵月

摘 要：《控制工程基础》是机械类专业基础课程之一。文章分析了该课程的特点、改革的必要性，并从教学内容、教学形式、实践教学、考核环节等方面，提出了具体的教学改革措施，以提高学生对该课程的兴趣，促进学生学风的转变，培养具有创新精神、实践能力和开放意识的应用型、复合型机械类人才。

关键词：工程基础；教学；探索

中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：2096-000X（2017）03-0116-02

随着科学技术的进步和工业大生产的发展，人们对机械控制工程越来越重视，应运而生一门机械类控制课程《控制工程基础》，它是自动化技术在机械工业中发展的需要，也是信息科学与系统科学在机械工业中的体现。

一、《控制工程基础》课程的特点

“机械工程控制基础”是针对本科机械类专业学生编写的一门专业基础课程，一般学校设其为必修课，课程的主要内容是根据唯物辩证法的方法论，研究工程技术中广义系统动力学问题，对启迪与发展人们的思维与智力有很大的作用[1]。学好这门课程，使我们懂得要解决问题，必须从全局出发，站在整个“系统”的高度，坚持科学的态度，实事求是。如今，它作为机械类，特别是机电工程类专业的重要基础理论课程之一，把数理基础课程与专业课程紧密结合起来，是一门综合性很强的专业基础课，密切联系和应用以前的知识，且为后续专业课学习打下扎实基础，在相关专业知识中起着承前启后的作用，内容涉及的知识面广、抽象，而且所包含的信息量大，更新和发展也比较快[2]，所研究的问题带有普遍性，对工程实践具有重要的指导意义。

二、《控制工程基础》课程教学改革的必要性

该课程在教学过程中存在学时少、内容多，概念抽象、不易理解等问题。该课程作为专业基础课，一般高校只给40或48学时，但是课程内容涉及到控制系统数学模型的建立，传递函数变换，线性系统的时域分析、频域分析及其轨迹描述、系统稳定性判断及非稳定系统校正，并介绍基于Matlab的控制系统分析、设计和仿真等。在这么短的时间内，既要完成这样大量的、逻辑性强的教学内容，又要学生对所学的内容消化、理解和吸收，实在不容易。

另外，随着计算机技术的发展，对控制工程理论的内容的表达方式也变得越来越丰富和多样化，而且，由于计算机技术的应用，节省出大量繁琐的手工计算，挂图、模型、仪器等教学用具，经典控制理论中的一些图表、方法等也逐渐被取而代之。因此，在教学过程中为了充实和丰富课堂，必须丰富内容，改进教学方法，同时，也要满足学生对新知识、新现象的观察与思考[3]。因此，开展控制工程基础的教学改革，提高教学质量和学习效率是该课程教学发展的必要事情。

三、《控制工程基础》课程教学改革具体措施

对于该课程的教学改革，主要从教学内容、教学形式和实验课、考核环节等方面進行改进。

（一）教学内容方面：强调基础知识，突出本质内容，补充新技术

为使《控制工程基础》课程更好地服务于机械设计制造及其自动化专业，让学生掌握好专业知识，培养全面合格人才，要进行教学内容方面的改革。首先，选择优秀合适的教材。教材是帮助学生学习的一个最重要的工具，在一定程度上影响学生的学习成绩和对该门课程的认识及学习效果，所以，要充分考虑专业需要，又要考虑学生的学习能力，教材的知识结构及难以程度等方面都要适合学生的学习和将来的应用。我校选择华中科技大学出版社出版的《机械工程控制基础》，该教材是在高校机械类专业的控制工程教学中广泛应用的教材，适合我校以培养应用型人才为主的机械教学需要。

其次，优化教学内容。控制工程基础课程内容抽象、枯燥，需要具有扎实的数学和力学基础，而且要求具有严格的逻辑推理能力，学生的学习兴趣不高，学习效果不好，甚至出现厌学现象。所以，要求教学过程中注意优化教学内容，做到言简意赅，突出本质，承前启后，适当补充必要的基础知识，同时介绍新技术，解释新成果，培养学生的学习兴趣，使学生在好奇心驱使下轻松愉快地接受授课内容。

（二）教学形式方面：注重理论联系实际，采用多媒体课件进行启发式教学

一方面，在授课过程中，改变传统的一言堂灌输模式，采用启发式教学，鼓励并组织学生，发挥学生的主观能动性，积极参与教学和讨论，使课堂更加活跃，在探讨与讨论中启发性地把授课内容传授给学生。另一方面，采用多媒体课件进行授课。多媒体课件教学主要是借助计算机在的数据处理、绘图、动画等方面的功能，制作文本、图形、音频、视频等并举而制作成图文并茂、交相呼应的效果，增强交互性、形式多样化、个别化和灵活性等。采用多媒体课件教学，可以不需要在教学中花费大量的时间进行黑板板书，提高了教学效率。而且，可以利用多媒体课件制造动画进行教学，形象、生动地讲解基本概念和工程实践知识，把课程中抽象的概念通过图像或图形的形式形象地表达出来，便于学生理解和接受。另外，不定期进行答疑。答疑过程是简捷地解决学生疑难问题途径，而且控制工程是一门逻辑推理性非常强的课程，课程内容前后关联行强，前面的知识没有听懂，后面的知识便难于进行下去。因此，在课程进行过程中，不定期地进行答疑，解决学生在学习过程中出现的种种疑问，既解除学生的疑虑，又为后续的课程讲解打下扎实的基础，提高授课效果。

（三）实践教学方面：加大实验设计性，提高实验综合型，采用Matlab软件进行仿真，加强学生感官认识

由于《控制工程基础》本身概念较多，内容抽象，只凭课上讲解和答疑，很难把握教材的思想体系，达不到较为理想的教学效果。实验课是理论课程必要的、有意义的补充，可以帮助学生比较直观的对所学知识进行理解和掌握，加强学生的实践能力和动手能力。针对课程内容和我校实践环节学时分配情况，分配8个学时完成3个实验，分别是从控制环节特性认识、控制系统时域和频域进行分析的角度设计实验内容，三个实验内容既有联系，又有区别，组合在一起则是一个完整的控制环节的特性分析，而且，每一部分又可以根据实验室现有设备设计具体的控制环节，增强学生对实验的感性和理性认识。实验时，实验指导教师首先讲解实验具体内容，并亲自演示、全程指导，引导学生步步深入了解实验内容，使学生把课程的基础知识、基本内容与实践环节紧密连接起来，不仅让学生对书本的知识有一个新的认识，而且增强学生的实际动手能力，加强学生将来的工作能力。另外，实验时每组人数不宜过多，一般限制在15人以内，方便实验教师现场指导，保证实验效果，实验设备选择THBDC-1型控制理论-计算机控制技术实验平台。

（四）考核环节：该课程为机械类专业基础课，考核成绩分为三个部分组成，分别是卷面成绩、实验成绩和平时成绩

卷面考核方法为由教务处统一组织考试，交叉出题，闭卷考试，流水式评阅，保证成绩公平、公正、真实有效；实验成绩有实验指导教师给定，该部分又分为实验操作成绩、实验报告书写成绩及实验报告问题回答成绩；平时成绩由授课教师给定，主要考核学生平时作业完成情况、上课出勤情况等。三部分成绩所占总成绩的比例分别是卷面成绩占70%，实验成绩占20%，平时成绩占10%。

四、结束语

本课程既有前面的数学、物理、力学、电工学做基础，又是有续机械专业课程的基础，起到承前起后的作用。通过教学改革与实践，使复杂问题简单化，极大地提高学生学习《控制工程基础》的积极性和主动性，很多知识点听起来很难，做起来则简单许多。增进师生之间的沟通与交流，共同探讨研究问题，使学生由被动学习转为主动学习，培养学生综合运用知识的能力，培养具有创新精神、实践能力和开放意识的应用型、复合型机械类人才。

参考文献

[1]杨叔子，杨克冲，等.机械工程控制基础[M].华中科技大学出版社，2005，7.

[2]高立群，杨姝，等.关于本科生教学改革的实践思考[J].辽宁教育研究，2006（11）.

[3]王伟，申爱明.《控制工程基础》课程教学改革研究与探索[J].安徽师范大学学报（自然科学版），2007（3）.