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[摘要]分析機電類控制工程基礎教育中出現(xiàn)的問題，針對此類問題，通過在教學內(nèi)容、教學方案設計、教學方法等方面的分析，設計對應的解決方案，并在教學中進行積極的實踐，取得了良好的效果。

[關鍵詞]機電類控制工程課程；教學；基礎教育

控制工程基礎技術作為自動化技術的重要組成部分，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過程中，正在為實現(xiàn)各種最優(yōu)技術經(jīng)濟指標、提高經(jīng)濟效益和社會效益、提高勞動生產(chǎn)率、節(jié)約能源、改善勞動條件、保護環(huán)境衛(wèi)生、提高市場競爭能力等方面起著越來越巨大的作用。《控制工程基礎》（有的專業(yè)稱為自動控制原理）是研究自動控制共同規(guī)律的技術科學，是工科高等院校機電類、控制類、機械類等專業(yè)的一門主干專業(yè)基礎課程，該課程是一門與實際工業(yè)過程控制系統(tǒng)聯(lián)系十分密切的課程。該課程重在使學生掌握與自動控制原理相關的專業(yè)知識和綜合應用能力，培養(yǎng)自動控制系統(tǒng)分析與設計、自動控制系統(tǒng)調(diào)試與維護方面實際問題的能力，這種能力正是機電類學生的核心競爭力，是機電類學生相比較其他專業(yè)學生的最大優(yōu)勢所在。《控制工程基礎》課程研究控制系統(tǒng)分析與設計的基礎知識，包括線性控制系統(tǒng)的建模，時域分析法（主要研究系統(tǒng)的穩(wěn)定性、穩(wěn)態(tài)特性和動態(tài)特性），根軌跡分析法，頻率分析法三種分析法以及系統(tǒng)的校正與計算機輔助分析；非線性控制系統(tǒng)的分析法；現(xiàn)代控制理論中的狀態(tài)空間描述，時域分析以及系統(tǒng)可控可觀性判斷。通過對該課程的學習，使學生了解并掌握分析、設計自動控制系統(tǒng)的基本理論和基本方法，為相關后續(xù)課程和今后的工作奠定堅實的基礎。近年來隨著本科生教學總體學時數(shù)的消減，本課程的總體學時/學分為48/3。課程的內(nèi)容雖然在不斷地修訂，新版教材也引入了新技術、新產(chǎn)品，但仍然存在較多急需解決的問題，主要表現(xiàn)在：教學體系、教學內(nèi)容相對落后，跟不上技術發(fā)展的步伐；教學體系、教學內(nèi)容地調(diào)整、更新缺乏系統(tǒng)性、合理性；理論和實踐不能很好地結(jié)合。學生從學理論到用理論指導實踐還有很大差距，實踐能力較差，不能學以致用。如何在學時少、內(nèi)容多的情況下，妥善處理好打基礎與跟蹤學科發(fā)展方向之間的關系、培養(yǎng)實用性人才，是我們教學工作的中心與重點。本文針對上述問題，結(jié)合筆者在控制工程基礎教育教學中的個人探索，總結(jié)了幾點有關機電類控制工程基礎的教學經(jīng)驗如下。

1教學內(nèi)容

根據(jù)控制工程基礎課程性質(zhì)的要求，每一部分理論知識都應先介紹工程應用背景案例。教師講授以注重基本思想、基本理論、基本技能為主線，以工程實際中的案例為引導，采用啟發(fā)講授與課堂討論相結(jié)合方法激發(fā)學生的學習興趣與積極性；實驗中鼓勵學生根據(jù)教學內(nèi)容自己提出方案，通過實驗來領會所學知識。課程內(nèi)容設置以設計滿足工業(yè)控制實際要求為目標，既重視打基礎和拓寬知識面，又重視工程素質(zhì)、工程實踐能力和創(chuàng)新設計能力，建立綜合此前學過的各門學科知識為一體的課程新體系。根據(jù)這一體系，進行本課程的教學內(nèi)容和實踐性教學環(huán)節(jié)的整合、協(xié)調(diào)和優(yōu)化。從而明確本課程的分工和定位，避免與其他相關課程之間的不必要的重復和大的脫節(jié)。采用主講教師講授的啟發(fā)式、課堂上師生互動式相結(jié)合的教學方法。采用這種方法的關鍵在于主講教師要做好充分準備，要能提出問題，引起學生的興趣和積極思維，只要學生能積極思維，就可以向老師提出問題，這樣才能達到互動目的，也才能提高課堂教學效果；根據(jù)每次講授內(nèi)容，教師要能提出有關工程實際案例，以工程應用背景的案例來激發(fā)學生的學習興趣，以提高學習效果；采用Matlab、LabVIEW結(jié)合Flash、PowerPoint等應用軟件平臺設計開發(fā)的電子教案進行教學，使教學內(nèi)容豐富，表現(xiàn)形式多樣，變粉筆黑板式教學為現(xiàn)代電子教學，變粉筆黑板式教學為典型控制系統(tǒng)展示，使過去因?qū)Ρ豢剡^程只是空洞的描述，改變?yōu)榫唧w而生動演示；采用驗證性實驗與研究性實驗相結(jié)合的教學實驗方法，使原先單純參數(shù)整定的原理驗證性實驗為與現(xiàn)代控制系統(tǒng)設計相結(jié)合的綜合性實驗；由于過程控制工程課程涉及到的實驗的裝置比較復雜，成本較高，我校實驗室的實驗裝置遠遠不能滿足教學要求，可利用虛擬實驗平臺來實現(xiàn)對實際裝置的替代，使學生更容易理解教學內(nèi)容。鼓勵學生參加教師或企業(yè)的科研項目，培養(yǎng)學生的實際動手能力和工程應用能力。

2教學方案設計

2.1根據(jù)“三型”人才培養(yǎng)的目標和實踐教學的要求，更新教學大綱內(nèi)容

新的大綱要體現(xiàn)“創(chuàng)新型”的教學內(nèi)容，注重學生的基礎知識、基礎理論和基本技能的培養(yǎng)，同時兼顧希望繼續(xù)深造的學生的需求。

2.2例題、習題和思考題的內(nèi)容選編和精心設計

《控制工程基礎》課程的理論性很強，要充分地理解理論內(nèi)容，必須輔以一定量的例題、習題和思考題，這些內(nèi)容要能既能夠體現(xiàn)理論內(nèi)容，又能夠結(jié)合工業(yè)的實際應用。

2.3不斷更新教學內(nèi)容，保持教學內(nèi)容的前沿性和經(jīng)典性

本課程教師隊伍具有較強的科研背景，對教學內(nèi)容保持前沿性起到了重要保障。當前，國內(nèi)外自動化學科的發(fā)展速度加快，應不斷總結(jié)和歸納學科重大成果和前沿方向，不斷更新教學內(nèi)容，保持教學內(nèi)容的前沿性和時代感，保持并增強學生對本學科的興趣度。

2.4開發(fā)動態(tài)虛擬實驗平臺

《控制工程基礎》課程教學內(nèi)容涉及面廣，既有儀表原理的電路分析，又有控制算法理論分析，推理演繹較多，同時課程要求理論與實際相結(jié)合，為更好地推進課程教學內(nèi)容的理解，豐富教學內(nèi)容，有必要將現(xiàn)代化的教學手段引入到該課程教學中，搭建一個融合了課程內(nèi)容和實踐分析方法、靜態(tài)與動態(tài)模式相結(jié)合的全方位立體綜合教學平臺，從而有效地將教學與實驗相結(jié)合，促進學生創(chuàng)新意識的培養(yǎng)和創(chuàng)新能力的提高。

2.5開發(fā)多媒體課件，變抽象為具體

在《控制工程基礎》理論課程教學中要用到許多圖形，如系統(tǒng)方框圖、階躍響應曲線、頻率相應曲線等。應用多媒體課件輔助教學，能生動的展示教學要點和應用技能，有利于學生接受和掌握所學知識。

3教學方法

對于課程重點、難點利用常規(guī)講解加板書的教學手段進行教學，以加強學生的理解和掌握。在教學中引入以MATLAB、LABVIEW為平臺的控制系統(tǒng)計算機輔助分析與設計的實時動態(tài)演示課件，使學生形象理解一些抽象的知識點，同時教學中提醒學生注意多媒體課件中內(nèi)容的重要性。開展案例化、啟發(fā)式教學。搭建學生課后討論網(wǎng)絡平臺（如課程網(wǎng)站、課程QQ群等），豐富師生溝通渠道，增強教學效果反饋的實時性。

4教學方式

理論教學以常規(guī)課堂教學為主，穿插一定的習題課、討論課，活躍學生思維，幫助學生掌握學習內(nèi)容，并通過課外答疑、網(wǎng)站輔導等形式形成教與學的互動；對教學重點、難點，教師上課前通過討論、試講等形式重點備課；課程教學中以MATLAB為平臺的計算機輔助分析與設計實時動態(tài)演示，重在使學生形象和深入理解課程內(nèi)容，培養(yǎng)學生計算機輔助分析與設計的能力；課外的實踐環(huán)節(jié)利用控制系統(tǒng)虛擬實驗使學生開闊眼界，深入思考自動控制理論的內(nèi)涵及其應用；采用多樣化的考核與評價方式，實行考教分離，建立較為完善的試題庫，設置課程大作業(yè)，采取答辯形式進行考核，成績以一定比例記入課程最終成績。

5結(jié)論

筆者在控制工程基礎的教學過程中，針對機械電子工程專業(yè)采用了上述的教學內(nèi)容、教學方案與教學方法進行了積極的實踐。首先，吸收和借鑒國內(nèi)自動控制原理精品課程的經(jīng)驗，以及國外知名高校的網(wǎng)絡資源，整合和優(yōu)化課程知識點，理順各知識點間的銜接關系，及時補充和更新教學內(nèi)容，形成較為完整的課程知識體系。其次，根據(jù)自動化專業(yè)核心能力對本課程的要求，積極開展教研教改活動，建設相應的教材，設立與課程教學內(nèi)容向銜接的實踐環(huán)節(jié)，構建課程實踐教學體系，采用案例化、項目化等教學方法，提高課程教學效果，培養(yǎng)學生對知識的應用能力。最后，充分利用現(xiàn)有實驗設施，以大學生科研立項、學科競賽為載體，搭建校內(nèi)課程實訓平臺，加強科研與教學的互動。通過這幾個過程的進行，控制工程基礎課程的教育教學取得了很好的效果，具體表現(xiàn)在以下幾個方面：在對已畢業(yè)學生的調(diào)研中，在學生工作應用過程中，學生對于系統(tǒng)的理解較為深刻，而這正是控制工程基礎課程最為強調(diào)的重點。我校我專業(yè)歷年來報考研究生的人數(shù)較少，基本無人能夠成功順利升學，但在2020年畢業(yè)生的研究生入學考試中，我校有四人成功以控制工程基礎為專業(yè)課取得很好的成績，順利通過了研究生的入學考試，獲得了更高一級的深造機會。與我校過去的成績相對比，采用了新的教學方式、方法后，取得了明顯的進步為擴大本文中教學方法的影響，筆者在本校其他專業(yè)中的控制工程基礎教育中進行了積極的推廣，也取得較好的效果，其中某專業(yè)的學生在指導后，其研究生的入學考試中，控制工程基礎課程的成績?nèi)〉昧私咏鼭M分的成績。綜上所述，本文針對機電類控制工程基礎教育中存在的基本問題，設計了對應的解決方案，并在教學中進行了積極的實踐，取得了良好的效果。

作者：關宏偉 單位：寧波財經(jīng)學院數(shù)字技術與工程學院