教学改革下的控制工程论文

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一教学过程中存在的问题

经过河南科技大学机电学院任课老师多年的实践和经验总结，从课程内容、教学手段、考核制度等方面进行了一系列的改革，总结出了一套卓有成效的解决方案。

二改革方案

1．控制工程基础课程内容的改革

控制工程基础理论体系繁杂，在教学大纲要求的时间内难以完成全部内容的讲解。因此，根据学生学习和就业的需要，在机电学院多位教师的协同努力下，我们编写了教材《控制工程基础》，并在2008年4月由科学出版社出版。教材内容的组织和编排合理，能够循循善诱地引导学生的学习兴趣，培养学生获取知识，并利用知识进行创新的能力。而且内容比原来更加务实和精简，增加了很多应用实例。教材不仅能够在有限的课时内讲授完控制理论的基础原理和基本方法，而且重点讲解了学生将来在工作实践中可能用到的知识，为今后将控制理论应用于工程实际打下坚实的基础。除我们自编的教材外，还推荐中外经典控制方面的教材供学生选读，以帮助学生拓展思维空间以及提高获取知识的能力。此外，随着计算机科学迅速发展，计算机仿真已经成为一项广泛应用的技术。因此本书在每一章的最后都给出了使用Matlab语言进行控制系统的计算机仿真分析的实验案例，增加了分析控制系统基础问题的途径。新编教材内容分为数学基础、系统建模、性能分析和系统校正设计四大块。数学基础知识部分在介绍复变函数的基础上，重点引出拉氏变换及其应用，为后续章节的学习奠定了数学基础。系统建模部分，从时域、频域等不同的角度对系统各个基本环节进行建模，通过建立微分方程、传递函数和方块图来建立各模型的联系，有助于学生加深对实际模型和抽象模型的理解。系统分析内容中，控制系统的稳定性、快速性和准确性是最基本的分析对象，分析方法的主要内容包括系统时域分析法和频域分析法，这也是控制理论教学的重点和难点。系统校正部分内容重点讨论了串联校正中的几个重要环节和非常实用的PID校正，这对提升学生解决工程问题的能力十分重要，同样也是教学的目标之一。在讲授过程中，将这几部分作为课程主线串联起来，各知识点会变得清晰有条理，逻辑性强。

2．控制工程基础教学方法的改革

第一，采用现代化教学手段。运用多媒体教学，设计电子教案、PowerPoint课件和Matlab课程案例，采用图文并茂的投影显示模式，使得公式推导和系统响应结果等操作变得形象、简单，使原本枯燥、抽象的理论阐述变得生动和具体。采用Flash设计开发网络教学软件，集成网络课件、网上自测练习、网上虚拟仿真实验和其他相关素材，建立机械工程控制基础网络教学环境；课堂上教师利用授课的计算机穿插演示仿真实验，学生课后也能利用个人计算机上网进行相关内容的自测练习和仿真实验，形成课上、课下的实验教学氛围；学生可以通过大量仿真练习在实践中学习，使晦涩的理论变得通俗易懂。教师在“教中做”，学生在“做中学”；教师课前将上课要讲授的内容和课堂视频影像上传到课程网站，实现资源实时共享。学生可以根据需要提前下载内容预习，课上也不需要匆忙地做笔记，留下更多的时间专心听课。第二，理论和实践相结合。实践教学对学生的动手能力和创新能力的培养具有十分重要的作用，是本课程重要的一个环节。在完成基本教学任务的同时，不断建设、充实和完善多层次的实验体系和课内、课外多种形式的实践能力培养模式，将课题组成员曾经做过的科研项目和工程经典案例纳入教学内容中，让从未接触过工程实际的学生能够建立机械工程控制的整体概念。根据本课程的特点，并结合本课程的实验条件和学时数情况，将原理型实验与设计型、综合型、研究型实验相结合，设计三个层次的实践教学环节，即在课堂和课后作业中完成原理型仿真实验；在实验室中完成面向机电工程中典型物理对象/系统的特性测试、分析与控制实验；以课外创新实践的方式实现典型机电系统的构建、特性分析、测试与控制设计。在课堂与实践教学环节中对学生的独立思考能力、动手能力和创新能力进行有意识的培养，而不是一味地向学生灌输书本上的理论知识。第三，优化考核方案。考核是体现教学价值的重要手段，科学灵活的考核方法对教师教学和学生学习的效果起到重要的促进作用。传统的考核方法有很大的局限性，必须改变，将考核贯穿于教学过程中。我们从课堂学习态度、平时作业与出勤率（20%）、实验参与度（10%）和结课考试（70%）等方面对学生的成绩进行综合评定，这样的成绩更能客观地反映学生课程的学习状况。所谓课堂表现，是教师每次讲新课前，占用5～10分钟对上次课程进行回顾，并对新课内容进行简单的口头概括。为提高学生的听课效率，将该环节交由学生完成。实验参与度是指学生在实验过程中真正参与到设计和创新活动的程度，是对学生创新思维、独立分析问题和解决问题能力的一个判定。结课考试的命题是以教学大纲为依据，不仅考查学生的基础理论知识，更重要的是考查学生理论联系实际的能力。这种考核模式的变革，一方面是为修正过去学生平时不努力，考前突击也能得高分的习惯做法；另一方面提高学生的动手能力和解决实际问题的能力，为将来就业时与企业快速对接打下坚实的基础。

三结束语

作为机电专业的一门专业基础课程，控制工程基础在培养学生对专业知识的综合应用能力、动手能力和创新能力中占有重要的地位。通过对课程教学内容及方式和考核方式的改革，初步解决了学时少、内容多的瓶颈问题，使教学内容更加贴近工程应用实际需要，在培养学生的创新思维和综合应用能力方面都取得了良好的成效。

作者：徐莉萍 项楠 李健 单位：河南科技大学机电学院