《控制工程基礎(chǔ)》教學(xué)改革

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[摘要]《控制工程基礎(chǔ)》是機(jī)械類(lèi)及相關(guān)專(zhuān)業(yè)的技術(shù)基礎(chǔ)課，涉及的知識(shí)面廣、學(xué)習(xí)難度大、理論性強(qiáng)。引入工程教育論證理念，通過(guò)優(yōu)化課程教學(xué)內(nèi)容、與其他課程融合、改革課程考核方法等措施，對(duì)本課程的教學(xué)進(jìn)行初步探索和教學(xué)改革。

[關(guān)鍵詞]控制工程；工程教育論證；課程融合；教學(xué)改革

1《控制工程基礎(chǔ)》課程教學(xué)改革的必要性

《控制工程基礎(chǔ)》是機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)必修的一門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程。它把控制論融入到機(jī)械工程領(lǐng)域，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用控制理論的基本原理來(lái)解決機(jī)械工程中實(shí)際問(wèn)題的一門(mén)學(xué)科。該課程在整個(gè)專(zhuān)業(yè)課程中起到了一個(gè)承前啟后的作用，是為日后學(xué)生成為工程測(cè)試人員必備的骨干課程。《控制工程基礎(chǔ)》在介紹控制理論的基本原理和基本概念的同時(shí)，以機(jī)械系統(tǒng)、電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)為背景，闡明了控制理論在工程中的應(yīng)用。《控制工程基礎(chǔ)》作為一門(mén)機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)的技術(shù)基礎(chǔ)課程在各理工科高校中廣泛開(kāi)設(shè)，為進(jìn)一步提高工程教育質(zhì)量，開(kāi)展工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證工作，把培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)出口要求作為導(dǎo)向，專(zhuān)業(yè)課程體系設(shè)置、師資隊(duì)伍配備、辦學(xué)條件配置等都圍繞學(xué)生畢業(yè)能力達(dá)成這一核心任務(wù)展開(kāi)，并建立專(zhuān)業(yè)持續(xù)改進(jìn)機(jī)制以保證專(zhuān)業(yè)教育質(zhì)量和專(zhuān)業(yè)教育活力。

2教學(xué)改革的舉措

2.1根據(jù)工程教育論證的評(píng)價(jià)體系修訂課程的教學(xué)目標(biāo)

本課程是學(xué)生畢業(yè)后從事機(jī)械工程控制必備的基礎(chǔ)知識(shí)，對(duì)照工程教育論證的評(píng)價(jià)體系學(xué)生畢業(yè)時(shí)應(yīng)該具備的知識(shí)、能力、素質(zhì)，修訂和完善本課程的教學(xué)目標(biāo)如下：掌握控制理論的基本概念及有關(guān)基本術(shù)語(yǔ)和定義，理解機(jī)械控制工程研究的對(duì)象和研究方法，具備將控制工程基礎(chǔ)理論知識(shí)應(yīng)用于機(jī)械工程領(lǐng)域復(fù)雜工程問(wèn)題的描述和解釋的能力；掌握經(jīng)典控制論的基本原理、基本方法，訓(xùn)練分析研究機(jī)械工程中有關(guān)信息的傳遞、反饋及控制的能力；培養(yǎng)一般控制系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)能力，并具備通過(guò)文獻(xiàn)查閱、分析或?qū)嶒?yàn)、實(shí)踐等手段對(duì)不同系統(tǒng)方案的合理性與局限性作出客觀比較與評(píng)價(jià)的能力；掌握常用的機(jī)電一體化的新技術(shù)和新方法，具備確定設(shè)計(jì)目標(biāo)和任務(wù)的分析能力

2.2明確教學(xué)主線(xiàn)

教學(xué)過(guò)程中一定要抓住“建立控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型，分析其穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性、快速性”這條教學(xué)主線(xiàn)，明確課程內(nèi)容主要講授的6個(gè)章節(jié)及其相互間的關(guān)聯(lián)性，讓學(xué)生把抽象復(fù)雜的聯(lián)系起來(lái)形成以下共識(shí)：緒論是讓學(xué)生對(duì)控制系統(tǒng)有一個(gè)整體認(rèn)識(shí)；控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型建立，運(yùn)用動(dòng)力學(xué)、電學(xué)及專(zhuān)業(yè)知識(shí)，建立機(jī)械系統(tǒng)、電網(wǎng)絡(luò)的微分方程、傳遞函數(shù)與系統(tǒng)方框圖；時(shí)域分析是研究控制系統(tǒng)性能的一種方法，運(yùn)用傳遞函數(shù)求解系統(tǒng)在某一信號(hào)作用下的輸出響應(yīng)，計(jì)算和分析其性能指標(biāo)；頻域分析是研究控制系統(tǒng)性能的另一種方法，令傳遞函數(shù)中的s=jω，則系統(tǒng)可在頻率域內(nèi)分析，繪制奈奎斯特圖和Bode圖，分析系統(tǒng)性能；穩(wěn)定性分析是研究控制系統(tǒng)的首要條件，利用傳遞函數(shù)的系數(shù)、奈奎斯特圖和Bode圖都可判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性；誤差分析是研究控制系統(tǒng)的準(zhǔn)確性，理清誤差與偏差的關(guān)系，系統(tǒng)在各種信號(hào)作用下的穩(wěn)態(tài)誤差的分析與計(jì)算。

2.3優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

課程教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化緊密?chē)@本課程的教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)要求，要正確處理好學(xué)時(shí)少、內(nèi)容多、基本要求不能降低的矛盾。在課程內(nèi)容組織上循序漸進(jìn)，逐步深化，突出講解控制理論基本概念、系統(tǒng)數(shù)學(xué)建模、時(shí)域響應(yīng)分析、頻率特性分析、系統(tǒng)穩(wěn)定性分析及系統(tǒng)誤差分析等重點(diǎn)部分。教學(xué)中緊密聯(lián)系工程生產(chǎn)實(shí)際，側(cè)重講解基本規(guī)律的理解、應(yīng)用及其相互聯(lián)系，減少一些定理和公式的詳細(xì)推演，或把復(fù)雜抽象的公式及推理，換成簡(jiǎn)單易懂的案例表述，便于學(xué)生理解和接收，比如講解勞斯判據(jù)是基于特征方程式的根和系數(shù)關(guān)系建立時(shí)，以方程x2+3x+2=0為例更易讓學(xué)生理解。將MATLAB、Simulink應(yīng)用于《控制工程基礎(chǔ)》課程教學(xué)中，在教學(xué)穿插演示二階系統(tǒng)的響應(yīng)分析、系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析、奈奎斯特圖、Bode圖、SIMULINK仿真。

2.4與其他課程教學(xué)融合

在課程教學(xué)中，積極與機(jī)械專(zhuān)業(yè)其他任課老師溝通，尋求其他課程中與控制相關(guān)能擴(kuò)展的內(nèi)容，采用課程間的互相融合教學(xué)，實(shí)現(xiàn)課程之間的相關(guān)銜接。讓學(xué)生拓寬思維，積極思考，把專(zhuān)業(yè)的各課程相互聯(lián)系起來(lái)，形成實(shí)際工程的完整體系，提高綜合應(yīng)用能力。

2.5改革課程考核體系

考核方式采用平時(shí)成績(jī)和課程考試相結(jié)合的形式對(duì)學(xué)生課程成績(jī)進(jìn)行綜合評(píng)定。平時(shí)成績(jī)占30%包括課程作業(yè)和小論文情況，課程作業(yè)考核學(xué)生對(duì)每節(jié)課知識(shí)點(diǎn)的復(fù)習(xí)、理解和掌握程度。小論文分析行業(yè)前沿發(fā)展，查閱文獻(xiàn)資料、整理、分析比較，主題部分引用和評(píng)述代表性強(qiáng)、具有科學(xué)性和創(chuàng)造性的文獻(xiàn)。考試占70%，題型主要以客觀題、分析題、計(jì)算題、作圖題、綜合題為主。

3結(jié)語(yǔ)

通過(guò)將工程教育理念引入《控制工程基礎(chǔ)》課程的教學(xué)中，圍繞教學(xué)主線(xiàn)，緊密聯(lián)系工程生產(chǎn)實(shí)際優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，注重與其他課程的融合，改革課程考核體系，實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)目標(biāo)，提高課程的教學(xué)質(zhì)量。

【參考文獻(xiàn)】

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[3]邵強(qiáng)，葛平淑，張江燕，等.《控制工程基礎(chǔ)》課程的教學(xué)改革與探索[J].高教學(xué)刊，2017（3）：116-117.

作者：許曉琴 凌福林 單位：鹽城工學(xué)院 機(jī)械工程學(xué)院