教學(xué)改革下的控制工程論文
一、教學(xué)過(guò)程中存在的問(wèn)題
經(jīng)過(guò)河南科技大學(xué)機電學(xué)院任課老師多年的實(shí)踐和經(jīng)驗總結，從課程內容、教學(xué)手段、考核制度等方面進(jìn)行了一系列的改革，總結出了一套卓有成效的解決方案。
二、改革方案
1．控制工程基礎課程內容的改革
控制工程基礎理論體系繁雜，在教學(xué)大綱要求的時(shí)間內難以完成全部?jì)热莸闹v解。因此，根據學(xué)生學(xué)習和就業(yè)的需要，在機電學(xué)院多位教師的協(xié)同努力下，我們編寫(xiě)了教材《控制工程基礎》，并在2008年4月由科學(xué)出版社出版。教材內容的組織和編排合理，能夠循循善誘地引導學(xué)生的學(xué)習興趣，培養學(xué)生獲取知識，并利用知識進(jìn)行創(chuàng )新的能力。而且內容比原來(lái)更加務(wù)實(shí)和精簡(jiǎn)，增加了很多應用實(shí)例。教材不僅能夠在有限的課時(shí)內講授完控制理論的基礎原理和基本方法，而且重點(diǎn)講解了學(xué)生將來(lái)在工作實(shí)踐中可能用到的知識，為今后將控制理論應用于工程實(shí)際打下堅實(shí)的基礎。除我們自編的教材外，還推薦中外經(jīng)典控制方面的教材供學(xué)生選讀，以幫助學(xué)生拓展思維空間以及提高獲取知識的能力。此外，隨著(zhù)計算機科學(xué)迅速發(fā)展，計算機仿真已經(jīng)成為一項廣泛應用的技術(shù)。因此本書(shū)在每一章的最后都給出了使用Matlab語(yǔ)言進(jìn)行控制系統的計算機仿真分析的實(shí)驗案例，增加了分析控制系統基礎問(wèn)題的途徑。新編教材內容分為數學(xué)基礎、系統建模、性能分析和系統校正設計四大塊。數學(xué)基礎知識部分在介紹復變函數的基礎上，重點(diǎn)引出拉氏變換及其應用，為后續章節的學(xué)習奠定了數學(xué)基礎。系統建模部分，從時(shí)域、頻域等不同的角度對系統各個(gè)基本環(huán)節進(jìn)行建模，通過(guò)建立微分方程、傳遞函數和方塊圖來(lái)建立各模型的聯(lián)系，有助于學(xué)生加深對實(shí)際模型和抽象模型的理解。系統分析內容中，控制系統的穩定性、快速性和準確性是最基本的分析對象，分析方法的主要內容包括系統時(shí)域分析法和頻域分析法，這也是控制理論教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。系統校正部分內容重點(diǎn)討論了串聯(lián)校正中的幾個(gè)重要環(huán)節和非常實(shí)用的PID校正，這對提升學(xué)生解決工程問(wèn)題的能力十分重要，同樣也是教學(xué)的目標之一。在講授過(guò)程中，將這幾部分作為課程主線(xiàn)串聯(lián)起來(lái)，各知識點(diǎn)會(huì )變得清晰有條理，邏輯性強。
2．控制工程基礎教學(xué)方法的改革
第一，采用現代化教學(xué)手段。運用多媒體教學(xué)，設計電子教案、PowerPoint課件和Matlab課程案例，采用圖文并茂的投影顯示模式，使得公式推導和系統響應結果等操作變得形象、簡(jiǎn)單，使原本枯燥、抽象的理論闡述變得生動(dòng)和具體。采用Flash設計開(kāi)發(fā)網(wǎng)絡(luò )教學(xué)軟件，集成網(wǎng)絡(luò )課件、網(wǎng)上自測練習、網(wǎng)上虛擬仿真實(shí)驗和其他相關(guān)素材，建立機械工程控制基礎網(wǎng)絡(luò )教學(xué)環(huán)境；課堂上教師利用授課的計算機穿插演示仿真實(shí)驗，學(xué)生課后也能利用個(gè)人計算機上網(wǎng)進(jìn)行相關(guān)內容的自測練習和仿真實(shí)驗，形成課上、課下的實(shí)驗教學(xué)氛圍；學(xué)生可以通過(guò)大量仿真練習在實(shí)踐中學(xué)習，使晦澀的理論變得通俗易懂。教師在“教中做”，學(xué)生在“做中學(xué)”；教師課前將上課要講授的內容和課堂視頻影像上傳到課程網(wǎng)站，實(shí)現資源實(shí)時(shí)共享。學(xué)生可以根據需要提前下載內容預習，課上也不需要匆忙地做筆記，留下更多的時(shí)間專(zhuān)心聽(tīng)課。第二，理論和實(shí)踐相結合。實(shí)踐教學(xué)對學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng )新能力的培養具有十分重要的作用，是本課程重要的一個(gè)環(huán)節。在完成基本教學(xué)任務(wù)的同時(shí)，不斷建設、充實(shí)和完善多層次的實(shí)驗體系和課內、課外多種形式的實(shí)踐能力培養模式，將課題組成員曾經(jīng)做過(guò)的科研項目和工程經(jīng)典案例納入教學(xué)內容中，讓從未接觸過(guò)工程實(shí)際的學(xué)生能夠建立機械工程控制的整體概念。根據本課程的特點(diǎn)，并結合本課程的實(shí)驗條件和學(xué)時(shí)數情況，將原理型實(shí)驗與設計型、綜合型、研究型實(shí)驗相結合，設計三個(gè)層次的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節，即在課堂和課后作業(yè)中完成原理型仿真實(shí)驗；在實(shí)驗室中完成面向機電工程中典型物理對象/系統的特性測試、分析與控制實(shí)驗；以課外創(chuàng )新實(shí)踐的方式實(shí)現典型機電系統的構建、特性分析、測試與控制設計。在課堂與實(shí)踐教學(xué)環(huán)節中對學(xué)生的獨立思考能力、動(dòng)手能力和創(chuàng )新能力進(jìn)行有意識的培養，而不是一味地向學(xué)生灌輸書(shū)本上的理論知識。第三，優(yōu)化考核方案�？己耸求w現教學(xué)價(jià)值的重要手段，科學(xué)靈活的考核方法對教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習的效果起到重要的促進(jìn)作用。傳統的考核方法有很大的局限性，必須改變，將考核貫穿于教學(xué)過(guò)程中。我們從課堂學(xué)習態(tài)度、平時(shí)作業(yè)與出勤率（20%）、實(shí)驗參與度（10%）和結課考試（70%）等方面對學(xué)生的成績(jì)進(jìn)行綜合評定，這樣的成績(jì)更能客觀(guān)地反映學(xué)生課程的學(xué)習狀況。所謂課堂表現，是教師每次講新課前，占用5～10分鐘對上次課程進(jìn)行回顧，并對新課內容進(jìn)行簡(jiǎn)單的口頭概括。為提高學(xué)生的聽(tīng)課效率，將該環(huán)節交由學(xué)生完成。實(shí)驗參與度是指學(xué)生在實(shí)驗過(guò)程中真正參與到設計和創(chuàng )新活動(dòng)的程度，是對學(xué)生創(chuàng )新思維、獨立分析問(wèn)題和解決問(wèn)題能力的一個(gè)判定。結課考試的命題是以教學(xué)大綱為依據，不僅考查學(xué)生的基礎理論知識，更重要的是考查學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力。這種考核模式的變革，一方面是為修正過(guò)去學(xué)生平時(shí)不努力，考前突擊也能得高分的習慣做法；另一方面提高學(xué)生的動(dòng)手能力和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，為將來(lái)就業(yè)時(shí)與企業(yè)快速對接打下堅實(shí)的基礎。
三、結束語(yǔ)
作為機電專(zhuān)業(yè)的一門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎課程，控制工程基礎在培養學(xué)生對專(zhuān)業(yè)知識的綜合應用能力、動(dòng)手能力和創(chuàng )新能力中占有重要的地位。通過(guò)對課程教學(xué)內容及方式和考核方式的改革，初步解決了學(xué)時(shí)少、內容多的瓶頸問(wèn)題，使教學(xué)內容更加貼近工程應用實(shí)際需要，在培養學(xué)生的創(chuàng )新思維和綜合應用能力方面都取得了良好的成效。
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