機械控制工程課程教學(xué)改革的思考
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摘要：隨著新工科建設(shè)的推進，社會對機械和電子信息工程類專業(yè)人才提出了新的要求，為了滿足多元化創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)要求，有必要對機械控制工程課程進行深入探索與綜合性改革。本文論述了機械控制工程課程在智能制造領(lǐng)域中的地位及教學(xué)改革的必要性，并針對教學(xué)現(xiàn)狀和問題進行了探索性思考，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段和知識呈現(xiàn)等方面對控制工程課程教學(xué)進行創(chuàng)新性改革，以期實現(xiàn)新工科建設(shè)背景下創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)目標。
關(guān)鍵詞：新工科；機械控制工程；教學(xué)改革；與時俱進
1引言
工程改變世界，行動創(chuàng)造未來，改革呼喚創(chuàng)新，新工科建設(shè)在行動[1]。隨著新工科建設(shè)的深入推進，社會對工程類高素質(zhì)創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)提出了更高的要求，不斷全面且深入地推進教學(xué)改革來提升教學(xué)質(zhì)量和課堂效率已成為高校本科教育的重要任務(wù)。在應(yīng)用型本科院校的眾多工程專業(yè)的培養(yǎng)計劃中，機械控制工程是一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，更是培養(yǎng)智能制造領(lǐng)域中卓越工程師的核心課程之一，該課程重點研究經(jīng)典控制理論，既是一門廣義的系統(tǒng)動力學(xué)，又是一種合乎唯物辯證法的方法論，對啟迪和發(fā)展人們的思維和智力有很大的作用[2]。隨著社會的快速發(fā)展，新技術(shù)、新產(chǎn)品和新工藝層出不窮，與此同時各學(xué)科及相關(guān)課程的內(nèi)容也在不斷更新，為了適應(yīng)社會的發(fā)展，為了滿足人才市場對創(chuàng)新型人才的需求，為了響應(yīng)新工科建設(shè)的號召，不少教學(xué)工作者對機械控制工程課程教學(xué)進行了系統(tǒng)且深入地綜合性改革，在井噴式發(fā)展與深入推進下取得了一定的成效。但機械控制工程課程現(xiàn)有的教學(xué)模式是否能夠完全適應(yīng)時代的發(fā)展，可否切實滿足社會的需求，能否實現(xiàn)在新工科建設(shè)背景下高素質(zhì)復(fù)合型型人才的培養(yǎng)目標，還需要進一步探索與思考。
2機械控制工程課程特點及教學(xué)改革的必要性
機械控制工課程是以機械系統(tǒng)為研究對象，具有前后課程關(guān)聯(lián)度大、計算復(fù)雜、理論深、邏輯性強等特點。作為一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，課程內(nèi)容較為豐富，涉及到傳遞函數(shù)的求解，機械控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立，線性定常系統(tǒng)的時域分析、頻域分析及軌跡描述，系統(tǒng)穩(wěn)定性判定及非穩(wěn)定系統(tǒng)的校正等[3]。目前，一般院校給與該課程的課時通常為40或48課時，更有甚者只分配了32個學(xué)時，在這種課時量嚴重不足的情況下既要保證授課內(nèi)容的完整性，又要確保學(xué)生能把這種計算量大、理論性和邏輯性強的課程內(nèi)容完全掌握并及時消化吸收，難度較大。在課時被大量壓縮的情況下，為了完成大綱中規(guī)定的教學(xué)內(nèi)容，大部分課堂教學(xué)都處在一種趕進度的狀態(tài)之中，因此，一系列的教學(xué)問題也逐漸凸顯出來了。在新工科建設(shè)背景下，基于創(chuàng)新型卓越技術(shù)人才的培養(yǎng)特點和機械控制工程課程在培養(yǎng)創(chuàng)新型人才中的重要性，目前我國工科院校機械控制工程課程的教學(xué)現(xiàn)狀及存在的典型問題主要有：（1）教材陳舊固化，沒有跟上現(xiàn)代化進程；（2）教學(xué)方法及手段傳統(tǒng)單一；（3）所學(xué)內(nèi)容與工程實際應(yīng)用脫節(jié)；（4）學(xué)生的數(shù)理基礎(chǔ)薄弱，學(xué)習(xí)積極性不足。隨著計算機技術(shù)與現(xiàn)代教育技術(shù)的迅猛發(fā)展，機械控制工程課程教學(xué)呈現(xiàn)方式也得到了全新的改變。目前，各高校課堂上所采用的主流教學(xué)手段往往是將板書和多媒體課件相結(jié)合，并輔以Matlab軟件進行教學(xué)支持。這種主流教學(xué)手段的最大優(yōu)勢在于省去了大量的板書時間，提高了教學(xué)效率，切實符合少課時情況下機械控制工程課程的教學(xué)。提升課堂效率是一線教育工作者們的共同愿望，而提高課堂時效才是我們永恒的追求。因此，為實現(xiàn)教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效率的同步提高，對機械控制工程課程進行教學(xué)改革對發(fā)展該課程的教學(xué)就顯得如此之重要。
3機械控制工程課程教學(xué)改革的探索性思考
對于機械控制工程課程教學(xué)現(xiàn)狀及凸顯出來的不足，該課程的教學(xué)改革可以從如下幾點進行改進：
3.1調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，服務(wù)與時俱進
時代的進步離不開高素質(zhì)人才，而人才的培養(yǎng)是促進社會發(fā)展的有效舉措。高等學(xué)校培養(yǎng)學(xué)生的最終目的就是讓更多的人才投入到社會中去，離開學(xué)校后能否快速地適應(yīng)社會，能否順利地找到適合自己的工作崗位，能否迅速地投入到實際的工作崗位并能獨當(dāng)一面，這些問題值得我們?nèi)フJ真思考。隨著社會的發(fā)展與技術(shù)的革新，不同的時期對技術(shù)的要求不同，特別是一些新產(chǎn)品、新技術(shù)的出現(xiàn)，對機械控制工程課程教學(xué)會帶來顯著地影響。機械控制工程課程的教學(xué)要做到實時關(guān)注社會需求的變化，以人才市場和職業(yè)市場需求為導(dǎo)向，適時合理地調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，刪除部分復(fù)雜且在實際工作中很少用到的抽象內(nèi)容，適當(dāng)增加與課程相關(guān)的新知識，拓寬學(xué)生的知識視野，提升學(xué)生的認知水平。以學(xué)以致用和與時俱進為原則，合理搭配新舊知識并豐富課堂內(nèi)容，使得課堂內(nèi)容具有詳略得當(dāng)、新舊合理等特點，促使學(xué)生在思想上和知識結(jié)構(gòu)上做到與時俱進，以適應(yīng)時代的變化，迎接社會的挑戰(zhàn)。
3.2創(chuàng)新教學(xué)手段，豐富教學(xué)形式
隨著信息技術(shù)的高速發(fā)展，多媒體教學(xué)已成為我國各大高校的一種重要的教學(xué)手段之一，呈現(xiàn)出來的優(yōu)勢劣勢較為明顯，恰當(dāng)且合理地使用不僅能提高課堂效率還能豐富教學(xué)形式，可有效地激發(fā)學(xué)生上課的興趣和熱情。但在實際的授課過程中，教師不能一味地依賴多媒體課件，不能在課件無法放映的突發(fā)情況之下就亂了方寸，導(dǎo)致課堂無法繼續(xù)進行，更不能把備課簡單地轉(zhuǎn)化為是一種課件的獲取過程，倘若教師無法從這些情況中脫離出來，那么多媒體教學(xué)的優(yōu)勢就很難得到充分的體現(xiàn)，帶給我們的往往是它的不足之處。在合理使用多媒體教學(xué)的前提下，改變傳統(tǒng)的一言堂“滿灌”模式，采用啟發(fā)式教學(xué)，組織學(xué)生積極參與教學(xué)和討論，引導(dǎo)學(xué)生認真思考，鼓勵學(xué)生大膽發(fā)言，提升課堂的活躍度，在引導(dǎo)與討論環(huán)節(jié)中促使學(xué)生理解并消化授課內(nèi)容，產(chǎn)生“滴灌”的精準效應(yīng)。由于機械控制工程課程的理論性和邏輯性較強且具有一定的抽象性，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中往往需要反復(fù)來回地翻閱教材，并且存在的疑問也較多，如果不及時解答相關(guān)的疑問，將嚴重影響到后續(xù)課程內(nèi)容的教學(xué)與學(xué)習(xí)。因此，教師除了在課堂上的授課之外，還應(yīng)該在課后為學(xué)生進行不定期的答疑，答疑方式可以是面對面進行，也可以通過微信和發(fā)郵件等形式進行，通過答疑不僅能迅速快捷地解決學(xué)生在學(xué)習(xí)中的疑難困惑，還能為后續(xù)課程的講解夯實基礎(chǔ)，進一步促使課堂教學(xué)時效性的提高。
3.3活化知識呈現(xiàn)，提升課堂興趣
學(xué)習(xí)的動力離不開個人堅定的意志力，而興趣往往是學(xué)生學(xué)習(xí)的助推器，可見興趣的培養(yǎng)在課程教學(xué)中是何等的關(guān)鍵。因此，不少教育工作者就如何提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣進行了大量的探索與思考，并取得了階段性成果，為新工科建設(shè)背景下深入推進課程教育改革打下了一定的基礎(chǔ)。在機械控制工程教學(xué)中，基于該課程的特點，大部分學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中很難對這些晦澀的內(nèi)容提起興趣，導(dǎo)致最終的學(xué)習(xí)效果不夠理想。因此，我們可以從知識呈現(xiàn)方式上進行合理地變化，讓呈現(xiàn)出來的知識更具生動性和形象性，讓學(xué)生在這種生動且形象的情景中去理解相關(guān)的概念和知識，在一定程度上能提升課堂興趣，具體可以從教材的選取以及課件的制作等方面著手。對于教材的選取，在保證課程內(nèi)容完備的基礎(chǔ)之上，盡量選用由紙質(zhì)與數(shù)字資源有機融合的新形態(tài)教材[4]，此類教材能實現(xiàn)紙質(zhì)教材與數(shù)字資源的一體化，并且豐富的數(shù)字教學(xué)資源既是對紙質(zhì)教材的補充和拓展，又提供了更為方便、快捷的內(nèi)容更新途徑，同時為自主學(xué)習(xí)和個性化學(xué)習(xí)創(chuàng)設(shè)了空間，并且在視覺上也給學(xué)習(xí)者帶來了一種全新的閱讀體驗，能最大限度地激發(fā)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣和熱情，也可滿足“互聯(lián)網(wǎng)+”、4G時代和新工科背景下學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)需求。對于課件的制作，由于該課程中涉及到公式推導(dǎo)的內(nèi)容較多，對學(xué)生而言難度較大，在制作課件時應(yīng)盡可能的簡化公式的推導(dǎo)過程，對于一些非常重要的參數(shù)和相關(guān)公式的講解時，比如時間響應(yīng)的組成和分類，可借助虛擬動畫和動態(tài)曲線的呈現(xiàn)來輔助同學(xué)們理解，將同學(xué)們的思維從枯燥的數(shù)學(xué)解析情景中轉(zhuǎn)向?qū)嶋H的物理場合中去，通過生動且形象的動畫展示能讓同學(xué)們比較輕松地建立起數(shù)學(xué)解析式與物理場合之間的內(nèi)在聯(lián)系，可有效地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促使教學(xué)質(zhì)量的提高。
4結(jié)語
隨著新工科建設(shè)的深入推進，社會對創(chuàng)新型人才提出了更高的要求，為滿足人才市場和職業(yè)市場的需求，為了實現(xiàn)多元化創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)目標，有必要根據(jù)時代特點對現(xiàn)有的教學(xué)方法和手段進行全方位地改革?；跈C械控制工程課程特點和教學(xué)現(xiàn)狀，可從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段和知識呈現(xiàn)等方面進行探索性思考。以學(xué)以致用和與時俱進為原則，合理地調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，以豐富教學(xué)形式為目的，適時地創(chuàng)新教學(xué)手段，以提升課堂興趣為目標，巧妙地活化知識呈現(xiàn)，在提高課堂效率的同時，著力于學(xué)生興趣的培養(yǎng)和課堂時效性的把控，是提高該課程教學(xué)質(zhì)量的有效途徑。
作者：劉雁峰 畢仁貴 曾欽 單位：吉首大學(xué)物理與機電工程學(xué)院
