陳東菊 范晉偉

【摘要】《控制工程基礎(chǔ)》是機械類專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。作為專業(yè)基礎(chǔ)課，具有較強的理論性和實踐性。本文針對學(xué)生教學(xué)模式，突出實踐和作業(yè)環(huán)節(jié)，強化學(xué)生動手思考、理論轉(zhuǎn)化為實踐能力，提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，適應(yīng)國家發(fā)展需要，顯著提高教學(xué)質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】《控制工程基礎(chǔ)》課程 教學(xué) 實踐

【基金項目】本科重點建設(shè)課程資助項目（KC2017SB038， KC2017MT010）。

【中圖分類號】G642.0 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2018）46-0241-01

1.《控制工程基礎(chǔ)》課程重要性

《控制工程基礎(chǔ)》課程是機械學(xué)院本科生的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，它對學(xué)生在整個專業(yè)課學(xué)習(xí)中起到承前啟后的作用，為學(xué)生日后成為工程檢測人員打下理論基礎(chǔ)。因此《控制工程基礎(chǔ)》的開設(shè)對培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)運用控制原理的基本方法，提高分析和解決各種工程問題的能力和適應(yīng)國家人才需要有極其重要意義。

2.理論教學(xué)

2.1課程教學(xué)主干

課程內(nèi)容包含：機電系統(tǒng)建模、系統(tǒng)時域瞬態(tài)響應(yīng)分析、頻域分析、系統(tǒng)穩(wěn)定性及誤差分析、控制器的設(shè)計，其中，機電系統(tǒng)建模涉及系統(tǒng)運動微分方程的建立、傳遞函數(shù)定義和求解、系統(tǒng)方框圖簡化等內(nèi)容，而拉普拉斯變化及反變換是其數(shù)學(xué)基礎(chǔ)；系統(tǒng)時域瞬態(tài)響應(yīng)分析包括一階系統(tǒng)和二階系統(tǒng)的時間響應(yīng)，并給出了性能指標，誤差的分析和計算是其中引出來的一個內(nèi)容，頻域分析包括Nyquist和Bode的畫法，穩(wěn)定性的問題可融入這一部分，包括代數(shù)判據(jù)和幾何判據(jù)；系統(tǒng)穩(wěn)定性及誤差分析、控制器的設(shè)計是最后綜合應(yīng)用的內(nèi)容。

2.2課程教學(xué)重難點

《控制工程基礎(chǔ)》具有較強的綜合性，涉及數(shù)學(xué)等多種學(xué)科，并且內(nèi)容抽象，工程實踐性強，這就要求學(xué)生具有高等數(shù)學(xué)等相關(guān)課程的知識，但學(xué)生往往對相關(guān)基礎(chǔ)知識掌握不牢固、對學(xué)科交叉內(nèi)容理解不充分，因此學(xué)習(xí)這門課程時困難重重，學(xué)習(xí)目標不明確，學(xué)習(xí)積極性不高。教師在教學(xué)當(dāng)中應(yīng)注重突出重點弱化難點，在原理和基本概念的重點部分講解時，要耐心透徹講解，最好結(jié)合實例，讓學(xué)生理解不那么抽象。如講解機電系統(tǒng)建模部分，應(yīng)增大理論的來由和應(yīng)用介紹，弱化繁瑣理論公式推導(dǎo)。進而提高學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，對本課程學(xué)習(xí)產(chǎn)生興趣。

2.3運用計算機軟件輔助教學(xué)

《控制工程基礎(chǔ)》課程具有較強的綜合性，涉及數(shù)學(xué)等多種學(xué)科，并且內(nèi)容抽象，工程實踐性強，尤其涉及很多公式推導(dǎo)和圖形繪制時，學(xué)生難以理解，影響教學(xué)進度?？梢圆捎猛队皟x和MATLAB軟件，MATLAB的名稱源自Matrix Laboratory，它是一種科學(xué)計算軟件，專門以矩陣的形式處理數(shù)據(jù)。MATLAB將高性能的數(shù)值計算和可視化集成在一起，并提供了大量的內(nèi)置函數(shù)，從而被廣泛地應(yīng)用于科學(xué)計算、控制系統(tǒng)、信息處理等領(lǐng)域的分析、仿真和設(shè)計工作。實現(xiàn)理論知識圖文并茂，讓內(nèi)容不再那么抽象，易于學(xué)生理解。

3.應(yīng)用實踐

《控制工程基礎(chǔ)》課程學(xué)習(xí)的最終目的還是應(yīng)用于實踐，在實際實驗不允許的情況下，可利用計算機MATLAB仿真實驗。學(xué)生通過本實驗建立起控制系統(tǒng)的概念，掌握經(jīng)典控制系統(tǒng)的主要分析方法，并從實驗結(jié)果理解幾種主要典型環(huán)節(jié)，理解控制系統(tǒng)的時域、頻域性能，理解幾種主要典型環(huán)節(jié)對于控制系統(tǒng)性能的影響，初步掌握改善和提高控制系統(tǒng)性能的方法。同時，掌握利用基于MATLAB軟件的PC機實驗平臺進行自動控制系統(tǒng)仿真研究的基本操作技能，提高學(xué)生動手能力，讓學(xué)生真正理解實踐的重要性，為之后的專業(yè)課學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。如果在經(jīng)費、場地等許可的情況下，學(xué)校可購買一些控制理論實驗箱、倒立擺等虛擬或?qū)嶋H設(shè)備讓學(xué)生實際操作和編制程序，這必將提高學(xué)生綜合素質(zhì)。

4.課后作業(yè)

《機電控制工程基礎(chǔ)》是一門理論性和實踐性均較強的專業(yè)基礎(chǔ)課，這門課程不僅內(nèi)容涉及知識面廣，而且所包含的信息量大，更新和發(fā)展也比較快，內(nèi)容比較抽象。因此，老師不僅在課堂給予學(xué)生相應(yīng)的時間趁熱打鐵來練習(xí)課后練習(xí)，而且要重視課后習(xí)題練習(xí)，布置作業(yè)應(yīng)圍繞課本重難點，讓學(xué)生吃透掌握能夠靈活運用。除此之外作業(yè)的難度應(yīng)適中，不能過難會打擊學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，也不能過易讓學(xué)生誤以為簡單輕視。作業(yè)做到及時批改，課堂留一小部分時間講解學(xué)生容易出錯的題目，及時糾正學(xué)生錯誤，這樣才能夠及時了解學(xué)生學(xué)習(xí)的效果，以便及時對接下來的教學(xué)進行調(diào)整。

5.考試考核

根據(jù)控制工程基礎(chǔ)對理論性和實踐性要求都比較強的特點，在課程考核方面，我們嘗試采取考試考核、實驗考核和平時考核三者結(jié)合起來進行綜合評價，合理分配三者之間的比例，其中平時考核占30%，主要由平時上課出勤情況、作業(yè)完成情況、課堂回答問題情況等組成，實驗考核占20%，主要從實驗態(tài)度、動手能力、創(chuàng)新能力、完成情況、實驗報告等組成，考試占50%，采用開卷和閉卷相結(jié)合的靈活方式，對于常識性、客觀性的內(nèi)容采用閉卷形式，開卷主要以主觀應(yīng)用型題目為主，避免學(xué)生花大量時間死記硬背公式，著重考核學(xué)生對知識的深入理解和靈活應(yīng)用能力。

6.結(jié)束語

隨著自動控制技術(shù)的日益發(fā)展、應(yīng)用和當(dāng)前教育對人才培養(yǎng)目標的新要求，《控制工程基礎(chǔ)》的教學(xué)與實踐也應(yīng)與時俱進，適應(yīng)教育時代發(fā)展的新要求。實踐表明：合理安排教學(xué)內(nèi)容和進度，適當(dāng)增加實驗的數(shù)量，將傳統(tǒng)教學(xué)方法與多媒體教學(xué)相結(jié)合，考試考核形式多樣化，重視對學(xué)生答疑，可以提高教學(xué)質(zhì)量，增強學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

參考文獻：

[1]孔祥東，王益群.控制工程基礎(chǔ)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2008.

[2]陳新民.應(yīng)用型本科的課程改革：培養(yǎng)目標、課程體系與教學(xué)方法[J].中國大學(xué)教育，2011.

[3]王偉，申愛明.《控制工程基礎(chǔ)》課程教學(xué)改革研究與探索[J].安徽師范大學(xué)學(xué)報，2007.

[4]宋小娜，喬文生，孫帥.機械控制工程虛擬實驗平臺的開發(fā)研究[J].機械工程與自動化，2008.