《控制工程基礎》教學改革

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[摘要]《控制工程基礎》是機械類及相關專業(yè)的技術基礎課，涉及的知識面廣、學習難度大、理論性強。引入工程教育論證理念，通過優(yōu)化課程教學內(nèi)容、與其他課程融合、改革課程考核方法等措施，對本課程的教學進行初步探索和教學改革。

[關鍵詞]控制工程；工程教育論證；課程融合；教學改革

1《控制工程基礎》課程教學改革的必要性

《控制工程基礎》是機械類專業(yè)必修的一門專業(yè)基礎課程。它把控制論融入到機械工程領域，培養(yǎng)學生運用控制理論的基本原理來解決機械工程中實際問題的一門學科。該課程在整個專業(yè)課程中起到了一個承前啟后的作用，是為日后學生成為工程測試人員必備的骨干課程?！犊刂乒こ袒A》在介紹控制理論的基本原理和基本概念的同時，以機械系統(tǒng)、電網(wǎng)絡系統(tǒng)為背景，闡明了控制理論在工程中的應用?！犊刂乒こ袒A》作為一門機械類專業(yè)的技術基礎課程在各理工科高校中廣泛開設，為進一步提高工程教育質(zhì)量，開展工程教育專業(yè)認證工作，把培養(yǎng)目標和畢業(yè)出口要求作為導向，專業(yè)課程體系設置、師資隊伍配備、辦學條件配置等都圍繞學生畢業(yè)能力達成這一核心任務展開，并建立專業(yè)持續(xù)改進機制以保證專業(yè)教育質(zhì)量和專業(yè)教育活力。

2教學改革的舉措

2.1根據(jù)工程教育論證的評價體系修訂課程的教學目標

本課程是學生畢業(yè)后從事機械工程控制必備的基礎知識，對照工程教育論證的評價體系學生畢業(yè)時應該具備的知識、能力、素質(zhì)，修訂和完善本課程的教學目標如下：掌握控制理論的基本概念及有關基本術語和定義，理解機械控制工程研究的對象和研究方法，具備將控制工程基礎理論知識應用于機械工程領域復雜工程問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，訓練分析研究機械工程中有關信息的傳遞、反饋及控制的能力；培養(yǎng)一般控制系統(tǒng)的分析和設計能力，并具備通過文獻查閱、分析或實驗、實踐等手段對不同系統(tǒng)方案的合理性與局限性作出客觀比較與評價的能力；掌握常用的機電一體化的新技術和新方法，具備確定設計目標和任務的分析能力

2.2明確教學主線

教學過程中一定要抓住“建立控制系統(tǒng)的動態(tài)數(shù)學模型，分析其穩(wěn)定性、準確性、快速性”這條教學主線，明確課程內(nèi)容主要講授的6個章節(jié)及其相互間的關聯(lián)性，讓學生把抽象復雜的聯(lián)系起來形成以下共識：緒論是讓學生對控制系統(tǒng)有一個整體認識；控制系統(tǒng)的數(shù)學模型建立，運用動力學、電學及專業(yè)知識，建立機械系統(tǒng)、電網(wǎng)絡的微分方程、傳遞函數(shù)與系統(tǒng)方框圖；時域分析是研究控制系統(tǒng)性能的一種方法，運用傳遞函數(shù)求解系統(tǒng)在某一信號作用下的輸出響應，計算和分析其性能指標；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)的準確性，理清誤差與偏差的關系，系統(tǒng)在各種信號作用下的穩(wěn)態(tài)誤差的分析與計算。

2.3優(yōu)化教學內(nèi)容

課程教學內(nèi)容的優(yōu)化緊密圍繞本課程的教學目標和教學要求，要正確處理好學時少、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，逐步深化，突出講解控制理論基本概念、系統(tǒng)數(shù)學建模、時域響應分析、頻率特性分析、系統(tǒng)穩(wěn)定性分析及系統(tǒng)誤差分析等重點部分。教學中緊密聯(lián)系工程生產(chǎn)實際，側重講解基本規(guī)律的理解、應用及其相互聯(lián)系，減少一些定理和公式的詳細推演，或把復雜抽象的公式及推理，換成簡單易懂的案例表述，便于學生理解和接收，比如講解勞斯判據(jù)是基于特征方程式的根和系數(shù)關系建立時，以方程x2+3x+2=0為例更易讓學生理解。將MATLAB、Simulink應用于《控制工程基礎》課程教學中，在教學穿插演示二階系統(tǒng)的響應分析、系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析、奈奎斯特圖、Bode圖、SIMULINK仿真。

2.4與其他課程教學融合

在課程教學中，積極與機械專業(yè)其他任課老師溝通，尋求其他課程中與控制相關能擴展的內(nèi)容，采用課程間的互相融合教學，實現(xiàn)課程之間的相關銜接。讓學生拓寬思維，積極思考，把專業(yè)的各課程相互聯(lián)系起來，形成實際工程的完整體系，提高綜合應用能力。

2.5改革課程考核體系

考核方式采用平時成績和課程考試相結合的形式對學生課程成績進行綜合評定。平時成績占30%包括課程作業(yè)和小論文情況，課程作業(yè)考核學生對每節(jié)課知識點的復習、理解和掌握程度。小論文分析行業(yè)前沿發(fā)展，查閱文獻資料、整理、分析比較，主題部分引用和評述代表性強、具有科學性和創(chuàng)造性的文獻?？荚囌?0%，題型主要以客觀題、分析題、計算題、作圖題、綜合題為主。

3結語

通過將工程教育理念引入《控制工程基礎》課程的教學中，圍繞教學主線，緊密聯(lián)系工程生產(chǎn)實際優(yōu)化教學內(nèi)容，注重與其他課程的融合，改革課程考核體系，實現(xiàn)培養(yǎng)目標，提高課程的教學質(zhì)量。

【參考文獻】

[1]李大勇，林海鵬，張鴻艷，等.“控制工程基礎”課程教學模式的研究與探索[J].中國電力教育，2013（29）：51-52.

[2]王偉，王憲磊.基于工程教育理念的《控制工程基礎》課程教學改革探索[J].農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡信息，2016（7）：141-143.

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

作者：許曉琴 凌福林 單位：鹽城工學院 機械工程學院