控制工程教學(xué)方式變革范文

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1控制工程基礎(chǔ)課程教學(xué)現(xiàn)狀

控制工程基礎(chǔ)是機械工程專業(yè)重要的技術(shù)基礎(chǔ)課，是機械、電子、控制、數(shù)學(xué)、信息領(lǐng)域的交叉學(xué)科，主要是運用控制論的基本原理及基本思想方法，分析研究機械工程中有關(guān)信息的傳遞、反饋及控制，研究機械系統(tǒng)的動態(tài)特性[1]。該課程內(nèi)容難、知識點多而學(xué)時少的矛盾一直比較突出[2]。經(jīng)常會出現(xiàn)學(xué)生在做實驗的時候?qū)靖拍畈焕斫獾那闆r，針對這一問題，筆者在從事該課程理論教學(xué)的同時，到實驗室一起同學(xué)生做實驗，從根本上了解學(xué)生對知識的理解和掌握程度。提出采用的漸進實驗教學(xué)模式，提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，收到了較好的效果。

2以學(xué)生為中心，進行漸進式實驗教學(xué)

學(xué)生是學(xué)校辦學(xué)的主體，學(xué)校所培養(yǎng)的學(xué)生能否符合社會需求，即學(xué)生走出校園之后能否憑借在學(xué)校學(xué)的知識融入社會、在社會上立足是檢驗學(xué)生培養(yǎng)質(zhì)量的最切實的標準。根據(jù)這一目標，提出在控制工程基礎(chǔ)實驗課程中采用漸進式教學(xué)模式：在理論課上開展實驗向?qū)Ы虒W(xué)法；根據(jù)具體專業(yè)改革實踐操作環(huán)節(jié)；通過模擬仿真實驗，提高學(xué)生研究能力，為打算進一步深入學(xué)習(xí)的學(xué)生打下良好基礎(chǔ)。

2.1開展實驗向?qū)Ы虒W(xué)法控制工程基礎(chǔ)是一門比較抽象且綜合性很強的專業(yè)基礎(chǔ)課，理論課教師在緊密結(jié)合工程實際的同時，還應(yīng)該根據(jù)學(xué)生目前的知識結(jié)構(gòu)，以實驗為向?qū)В寣W(xué)生在做實驗之前就對所做實驗的基礎(chǔ)理論有充分的理解。以系統(tǒng)時間響應(yīng)分析實驗為例，對于二階系統(tǒng)，我們可以把它看成是積分環(huán)節(jié)和慣性環(huán)節(jié)串聯(lián)之后的單位負反饋，傳遞函數(shù)框圖（如圖1），積分環(huán)節(jié)G1（s）=1T0s，而慣性環(huán)節(jié)則可以看做為積分環(huán)節(jié)1T1s的單位負反饋，因此，根據(jù)系統(tǒng)框圖的構(gòu)成，實驗的硬件電路可以由加法電路（相加點）、積分電路（積分環(huán)節(jié)）、反向跟隨電路（單位負反饋）搭建而成。由于很多高校機械設(shè)計和機械制造專業(yè)的學(xué)生并沒有開設(shè)模擬電路的課程，如果把學(xué)生置于教學(xué)過程的主體地位來學(xué)習(xí)這部分知識，通過在課堂上結(jié)合實驗講授相關(guān)理論知識，達到實驗教學(xué)與理論教學(xué)有機結(jié)合，便能充分發(fā)揮實驗在教學(xué)中的向?qū)ё饔茫瑫r調(diào)動學(xué)生的主動性，提高學(xué)生的自學(xué)能力。

2.2改革實踐操作環(huán)節(jié)傳統(tǒng)的控制工程實驗，包括系統(tǒng)的組成、時域特性、頻域特性、控制器特性等相關(guān)實驗，主要是由學(xué)生在自動控制模擬實驗箱上搭建系統(tǒng)，并由信號發(fā)生器、示波器、頻率分析儀組成。而自動控制模擬實驗箱多是封裝好的模塊，雖然具有方便管理、操作簡單、可以重復(fù)利用的優(yōu)點，但不容忽視的是這樣的實驗系統(tǒng)把很多學(xué)生應(yīng)該掌握的認知性元器件裝在黑匣子里，導(dǎo)致一部分本來就對電路知識模糊的學(xué)生更是一頭霧水，實驗過后普遍感覺收獲甚微。而且學(xué)生離開實驗室，不可能再重復(fù)實驗過程，因而不能更清楚地了解系統(tǒng)的有關(guān)特性，這對教學(xué)是極為不利的。所以，對于非電類機械專業(yè)的學(xué)生應(yīng)采用親自搭建實驗電路的實踐模式。如上面的二階系統(tǒng)時間響應(yīng)分析，就可以根據(jù)圖1的傳遞函數(shù)框圖搭建由積分電路、加法電路和反響跟隨電路構(gòu)成的硬件電路。通過這樣的操作過程，即熟悉了實驗原理，認識了相關(guān)的電子元件，又鍛煉了學(xué)生的動手能力。

2.3通過模擬仿真實驗，培養(yǎng)學(xué)生研究能力實驗教學(xué)不僅要培養(yǎng)學(xué)生的實踐技能，而且要培養(yǎng)學(xué)生的研究能力[3]。實踐教學(xué)作為大學(xué)本科教學(xué)的重要組成部分，應(yīng)該不斷探索新的教學(xué)模式，以提高學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力[4]，隨著計算機技術(shù)，軟件技術(shù)的迅猛發(fā)展，模擬仿真將是理工科高校培養(yǎng)研究型人才的重要技術(shù)。怎樣使學(xué)生在學(xué)習(xí)控制工程的課程時，更好地掌握現(xiàn)代模擬軟件設(shè)計工具，更快地應(yīng)用這些工具解決實際工程問題，是控制工程基礎(chǔ)整個課程教學(xué)改革中有待解決的問題。針對這一問題，許多院校已經(jīng)在該課程的實踐教學(xué)中進行一些不同形式的嘗試，如運用Matlab軟件進行實驗?zāi)M仿真[5]，Matlab作為目前國際上最流行的控制系統(tǒng)計算機輔助設(shè)計的軟件工具，運用其Simulink模塊進行仿真時可以設(shè)計出界面生動、形象、直觀的自動控制系統(tǒng)。并且在仿真過程中，可以任意修改模型參數(shù)，繪制出不同的仿真曲線進行分析。控制工程基礎(chǔ)課程中的絕大部分實驗都可以通過Matlab進行模擬仿真，特別是在綜合性實驗上，模擬仿真不但可以促進更好地掌握實驗原理、鍛煉學(xué)生分析問題和解決問題的能力，還能培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的創(chuàng)新思維和研究能力，為其進一步研究生學(xué)習(xí)打下堅實基礎(chǔ)。

3結(jié)論

在《控制工程基礎(chǔ)》教學(xué)過程中，采用實驗向?qū)Х茏寣W(xué)生更容易理解并掌握相關(guān)的理論知識；根據(jù)學(xué)生的不同的專業(yè)背景，改革實踐環(huán)節(jié)，增強了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)生動手能力；對基礎(chǔ)實驗和綜合性實驗進行模擬仿真，提高學(xué)生科研能力。通過上述漸進式模式的改革，取得了較好的教學(xué)效果。