控制工程教学方式变革范文

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1控制工程基础课程教学现状

控制工程基础是机械工程专业重要的技术基础课，是机械、电子、控制、数学、信息领域的交叉学科，主要是运用控制论的基本原理及基本思想方法，分析研究机械工程中有关信息的传递、反馈及控制，研究机械系统的动态特性[1]。该课程内容难、知识点多而学时少的矛盾一直比较突出[2]。经常会出现学生在做实验的时候对基本概念不理解的情况，针对这一问题，笔者在从事该课程理论教学的同时，到实验室一起同学生做实验，从根本上了解学生对知识的理解和掌握程度。提出采用的渐进实验教学模式，提升了学生的学习热情，收到了较好的效果。

2以学生为中心，进行渐进式实验教学

学生是学校办学的主体，学校所培养的学生能否符合社会需求，即学生走出校园之后能否凭借在学校学的知识融入社会、在社会上立足是检验学生培养质量的最切实的标准。根据这一目标，提出在控制工程基础实验课程中采用渐进式教学模式：在理论课上开展实验向导教学法；根据具体专业改革实践操作环节；通过模拟仿真实验，提高学生研究能力，为打算进一步深入学习的学生打下良好基础。

2.1开展实验向导教学法控制工程基础是一门比较抽象且综合性很强的专业基础课，理论课教师在紧密结合工程实际的同时，还应该根据学生目前的知识结构，以实验为向导，让学生在做实验之前就对所做实验的基础理论有充分的理解。以系统时间响应分析实验为例，对于二阶系统，我们可以把它看成是积分环节和惯性环节串联之后的单位负反馈，传递函数框图（如图1），积分环节G1（s）=1T0s，而惯性环节则可以看做为积分环节1T1s的单位负反馈，因此，根据系统框图的构成，实验的硬件电路可以由加法电路（相加点）、积分电路（积分环节）、反向跟随电路（单位负反馈）搭建而成。由于很多高校机械设计和机械制造专业的学生并没有开设模拟电路的课程，如果把学生置于教学过程的主体地位来学习这部分知识，通过在课堂上结合实验讲授相关理论知识，达到实验教学与理论教学有机结合，便能充分发挥实验在教学中的向导作用，同时调动学生的主动性，提高学生的自学能力。

2.2改革实践操作环节传统的控制工程实验，包括系统的组成、时域特性、频域特性、控制器特性等相关实验，主要是由学生在自动控制模拟实验箱上搭建系统，并由信号发生器、示波器、频率分析仪组成。而自动控制模拟实验箱多是封装好的模块，虽然具有方便管理、操作简单、可以重复利用的优点，但不容忽视的是这样的实验系统把很多学生应该掌握的认知性元器件装在黑匣子里，导致一部分本来就对电路知识模糊的学生更是一头雾水，实验过后普遍感觉收获甚微。而且学生离开实验室，不可能再重复实验过程，因而不能更清楚地了解系统的有关特性，这对教学是极为不利的。所以，对于非电类机械专业的学生应采用亲自搭建实验电路的实践模式。如上面的二阶系统时间响应分析，就可以根据图1的传递函数框图搭建由积分电路、加法电路和反响跟随电路构成的硬件电路。通过这样的操作过程，即熟悉了实验原理，认识了相关的电子元件，又锻炼了学生的动手能力。

2.3通过模拟仿真实验，培养学生研究能力实验教学不仅要培养学生的实践技能，而且要培养学生的研究能力[3]。实践教学作为大学本科教学的重要组成部分，应该不断探索新的教学模式，以提高学生的综合素质和创新能力[4]，随着计算机技术，软件技术的迅猛发展，模拟仿真将是理工科高校培养研究型人才的重要技术。怎样使学生在学习控制工程的课程时，更好地掌握现代模拟软件设计工具，更快地应用这些工具解决实际工程问题，是控制工程基础整个课程教学改革中有待解决的问题。针对这一问题，许多院校已经在该课程的实践教学中进行一些不同形式的尝试，如运用Matlab软件进行实验模拟仿真[5]，Matlab作为目前国际上最流行的控制系统计算机辅助设计的软件工具，运用其Simulink模块进行仿真时可以设计出界面生动、形象、直观的自动控制系统。并且在仿真过程中，可以任意修改模型参数，绘制出不同的仿真曲线进行分析。控制工程基础课程中的绝大部分实验都可以通过Matlab进行模拟仿真，特别是在综合性实验上，模拟仿真不但可以促进更好地掌握实验原理、锻炼学生分析问题和解决问题的能力，还能培养学生的学习兴趣，提高学生的创新思维和研究能力，为其进一步研究生学习打下坚实基础。

3结论

在《控制工程基础》教学过程中，采用实验向导法能让学生更容易理解并掌握相关的理论知识；根据学生的不同的专业背景，改革实践环节，增强了学生的学习兴趣，提高了学生动手能力；对基础实验和综合性实验进行模拟仿真，提高学生科研能力。通过上述渐进式模式的改革，取得了较好的教学效果。