新工科背景下《机械工程控制基础》课程改革思考

陈兴燕，孙书蕾

(贵州理工学院,贵州 贵阳 550003)

随着工业的发展，工程教育不断革新。为促进以新技术、新业态、新产业、新模式为特点的新经济蓬勃发展，促进经济转型升级，新工科随之应运而生。要求各类高校应在不同层次、不同领域开展新工科建设，以产业需求为导向，定位相应的卓越工程人才培育目标，构建成果导向的先进本科教育的新培育模式，提升工程教育质量，助推经济转型升级，应对未来新技术和新产业的竞争和挑战。

1 《机械工程控制基础》课程地位

《机械工程控制基础》是机电类专业的一门专业基础课，以控制论为理论基础，研究机械工程中广义系统的动力学问题；重原理而内容又密切结合工程实际。在机电相关专业培养方案课程体系中起到承前启后的桥梁作用。要求学生具备一定的高等数学、电工学、物理等基础理论知识。学习本门课程后，使学生能以动态即动力学的观点和整体的角度去看待一个机械工程系统；能结合工程实际，应用经典控制论中的基本概念和基本方法来分析、研究和解决其中的问题。主要包括两个方面：①对机电系统中存在的问题能够以控制论的观点和思维方法进行科学分析，以找出问题的本质和有效的解决方法；②如何控制一个机电系统，使之按预定的规律运动，以达到预定的技术经济指标，为实现最佳控制打下基础。同时，让学生能应用相关的理论知识进行后续如《机电一体化设计》、《机床电气与控制》、《测试技术》等课程的学习。总之，是对学生相关毕业要求的有力支撑。

2 《机械工程控制基础》课程教学存在的问题

华中科技大学房保俊在《工科本科生教学质量学生满意度影响因素分析》中，认为学生工程实践教学训练严重不足，不能适应用人单位尤其是工业企业的需求，专业及课程影响因素也较为显著。作为一门传统工科课程，《机械工程控制基础》主要授课内容包括自动控制系统的基本知识、自动控制系统数学模型、控制系统的分析方法和控制系统的设计与校正这几部分内容；是以高等数学，大学物理等课程作为基础且偏理论的课程，对于基础薄弱的学生来说学习难度较大，由于课程通常是大三开设，部分学生本身对学习缺乏规划，理论性课程又难以激起学生的学习兴趣，最终导致学习效果不好。机电专业又是一门不能脱离工程实际的专业，学生所学的东西要会应用到工程实际解决实际问题才能达到学习目的。就目前来看，本课程教学内容还主要是围绕基本原理开展，工程应用能力训练得不到足够的训练。从教材使用上，虽然市面上教材种类繁多，多数篇幅都是理论论述，工程实例相对较少，且引用的工程案例缺乏创新千篇一律，例子虽经典但也富有年代感，这无形中对授课老师和学生也是一种思想禁锢。理论知识学习得好碰到新的工程问题不会用这是目前高校教学中普遍存在的现象。在教学方法上，多是以传统教学模式为主，老师依然是课堂的主导者。师生之间的沟通多停留在课堂上几十分钟，对学生知识的掌握程度老师无法做到时时监督，不好给出客观正确的评价。学时安排方面，在仅有的学时下，要将内容讲深甚至有所拓展是非常困难的。课程实践环节上，很多学校在制作培养方案的时候是有实验的，实验项目主要还是通过电气接线构成系统来论证系统的组成，分析系统甚至系统设计的配套实验较少。甚至也有部分高校没开设实验环节，学生所学知识依旧停留于课本原理，因此学生虽然明白课程对专业的重要性，但依然缺乏学习热情，课程与工程实践的结合点不明朗。再者课程考核方式单一，一般课程学生成绩主要由期末卷面考试成绩和平时成绩按一定比例组成，考试只是对一学期所学的总结，流于形式，无法客观评价学生学习情况，而平时成绩与教学环节设置和课堂教学情况有关，难于给出合理的评价标准。

3 新工科背景下《机械工程控制基础》课程改革思考

为了适应新工科人才培养的"产业需求导向，跨界交叉融合，支撑引领行业"的培养要求，解决上述提到的目前教学中存在的几类问题，课程的教学改革势在必行。

(1) 课程内容调整，尽量减少数学、物理公式的推到，着重应用；对于系统的分析方法这部分重点讲时域分析法与频域分析法，根轨迹法可以设置为自学内容；稳定性判据讲解劳斯判据、奈奎斯特判据和BODE判据。每一部分内容加入适当MATLAB内容，利用MATLAB仿真简化理论推导。软件的应用将教学内容丰富化，更能激起学习兴趣。

(2) 精选教材，选择与机电专业密切结合应用实例相对较多的教材。教材案例尽量新颖能够吸引学生。文字内容通俗易懂，便于学生自学。

(3) 教学方式改革，传统教学的授课形式是老师强制灌输式，学生参与度不高，缺乏学习激情。本文提出了以项目驱动的启发式教学方法。以案例教学为基础，项目促进教学成果的方法，有望提高学生学习的积极性和工程知识的应用能力。以电液位置伺服控制系统为例，将设计该系统作为一个工程项目，可进一步划分成以下几个子项目：第一、系统组成原理和框图的绘制；第二、系统的数学模型的建立；第三、系统的时域分析；第四、系统的频域分析；第五、系统稳定性分析；第六、系统的校正。这六个子项目分别对应每一章节内容，教学伊始，提前给学生布置任务，在后期教学过程中，通过具体实例引导学生完成对应的子项目内容，作为阶段性成果。待课程教学内容完结，学生也即完成了一个具体物理系统从原理分析到设计校正的全过程。对所学理论知识学有所用，学而能用便达到了我们的预期教学目的。

(4) 教学环节设置多元化，除了理论教学环节，开设合理的综合实验或者课程设计环节有助于反哺教学，培养学生工程实践能力。综合实验和课程设计能较好的联系工程实际，锻炼学生知识应用能力，甚至合作交流能力。

(5) 考核合理化，结合课程教学内容和教法改革建立考核新模式，加强能力考核全程考察。从知识点应用角度出发，轻理论重应用，每个教学环节均纳入考核范畴。期末考试成绩50%，实验20%，平时作业(子项目)20%，考勤10%。通过学生在实验和项目实施过程中的表现，对学生的学习成果进行客观判断。

4 结束语

专业能力是敲门砖，培养适应社会产业需求的专业人才是高校的重要任务。掌握扎实的专业知识是提升专业能力的基础。通过课程教学改革，使教学内容更丰富。以立体化、多层次为思路，循序渐进地提升学生工程实践能力和专业能力，以适应新工科背景下，产业和社会的需求，培养出能够适应、甚至引领未来工程需求的人才。《机械工程控制基础》作为机械专业的专业核心基础课，进行课程教学改革有助于解决教学中存在的问题。将抽象问题具体化，将理论知识实践化，将机与电有机地结合，能够很好地提高学生的学习积极性，改善教学效果，学生变被动学习为主动学习，参与实际的系统建模、分析、设计中，提高了学生的创新及实践能力[1]。