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《机电控制工程基础》课程的教学改革与实践探索 机电控制工程基础》

摘要：主要探讨了机械专业《机电控制工程基础》课程的教学改革与实践，研 究了《机电控制工程基础》的教学方法问题，阐明了通过改变教学模式、转变 教学思想以及强化实践环节来提高教学效果。关键词：机电控制工程基础；教学改革；实践 机械工业一直是我国国民经济中重要的基础工业，现代机械工业要想获得 发展，就需要在传统的机械制造技术中引入自动控制理论，大力发展机电一体 化技术。自动控制技术是机电一体化技术的核心内容之一，它在工业和科学技 术的发展过程中起着重要作用，已经成为从事自动化工作的工程技术人员不可 缺少的重要理论基础之一。因此，《机电控制工程基础》成为高职院校机电类 专业的一门重要的专业基础课。下面笔者结合《机电控制工程基础》教学实践 谈几点体会。转变教学思想，理论联系实际，提高教学质量 遵循教学大纲，精选教学内容《机电控制工程基础》的理论体系庞杂，很 难按大纲要求在 40 学时内讲授完全部内容。因此，我们根据当前学生就业的实 际需求，对课本的内容做了精心筛选，既保证学生对机电控制工程基础的现状 和发展有全盘的了解，又重点讲解学生将来在实际工作中可能用到的知识内容。在讲授过程中，既注重原理本身的理论推导，又联系实际，做到学以致用。根 据实际需要，我们详细讲述了工业应用中常用的时域分析法以及频域分析法，而对于根轨迹法，考虑到学生本身的接受能力以及应用范围，我们只是简单阐 述其基本规则。对于非线性控制系统，由于其内容复杂，原理还不够完善，在授课过程中只作总体阐述。由于精选了教学内容，学生在学习过程中既能有重 点地学习，又能根据自己的需要扩充自己的知识面。理论联系实际，启发学生思维《机电控制工程基础》的内容大都是枯燥的 理论知识，传统的教学方法使学生普遍缺乏学习兴趣和积极性。讲解理论的目 的最终还是为实际的生产和生活服务，理论如果脱离实际就会变成空谈。为了 培养学生的学习兴趣，启发学生的思维，在课堂教学中必须努力将枯燥的理论 与工业生产或日常生活中的具体实例联系起来，这样既能激发学生的学习欲望，又能使学生深刻理解理论知识，做到学以致用，融会贯通。比如，在讲“开环 和闭环控制系统”时，如果仅仅把概念告诉学生，无法使他们真正理解和判断 系统的类型。在讲课时，笔者就列举了一些简单的例子，启发学生思维。例如 让学生判断家用的洗衣机等电器属于哪种类型的系统，先让他们自由探讨，再 具体讲解：由于家用洗衣机的洗涤和脱水依照设定的时间程序进行，无需对输 出量（衣服清洁程度和脱水程度）进行测量，所以属于开环控制系统。这样学 生就比较容易理解开环和闭环控制系统的概念了。再比如讲解闭环控制系统的 作用过程时，学生很难理解闭环控制系统结构框图，但结合日常生活中的例子，问题就容易解决了。例如，司机控制汽车的速度就是一个典型的闭环控制系统，其作用过程如图 1 所示，其控制框图如图 2 所示。结合具体的生产生活实例，既增加了学生的感性认识，又提高了学生的学习兴趣，启发了学生的思维，收 到了很好的教学效果。

阐明学科特点，激发学生兴趣《机电控制工程基础》阐述的是原理性知识，很多学生容易产生误解，觉得只是学习一些空洞的理论。为此，笔者从以下三

个方面来阐明学科的特点，激发学生的学习兴趣。首先，告诉学生自动控制理 论是目前最实用最有发展前途的理论之一，其在工农业以及国防科技中发挥着 越来越重要的作用，学好该门课程可以拓宽就业渠道。其次，在授课过程中结 合具体生活实例，使学生懂得机电控制工程在生活中的应用随处可见，从而激 发他们的学习兴趣。最后，不断介绍自动控制在军事和高科技领域中的应用，如机器人控制、雷达控制等，使学生认识到自动控制对国家的发展有深远的影 响，从而提高了他们学习该课程的主动性。改变传统教学模式，运用多媒体课件，实现互动式教学 开发多媒体课件，改变教学模式《机电控制工程基础》是一门理论性和实 践性均较强的专业基础课，这门课程不仅内容涉及知识面广，而且所包含的信 息量大，更新和发展也比较快，内容比较抽象。采用传统的教学模式，学生感 到难于理解，教师也很难系统全面地讲授。为了解决这个问题，在学校的支持 下，笔者立项开发这门课程的多媒体课件。运用多媒体教学，采用图文并茂的 投影显示模式，使得公式推导和图形绘制等操作变得形象简便，使原本枯燥、抽象的理论阐述变得形象和具体，激发了学生的学习兴趣，活跃了课堂气氛，收到了良好的教学效果。例如，在讲授“振荡环节的单位阶跃响应曲线的绘制 以及稳定性分析”（如图 3）时，采用多媒体课件教学以后，图形绘制变得轻 松自如，而且形象客观。

采用互动式教学，提高课堂教学效果传统的教学模式大都以教师讲授为主，因而不能很好地调动学生的学习积极性。采用多媒体教学手段进行互动式教学，课堂教学效果将大大增强。例如，在学习“传递函数的框图变换”时，可以先

给出变换的总体原则，然后根据幻灯片显示的步骤，让学生独立思考每一步变 换的结果，并及时提问，引导学生，直至求出最后的答案。当然，学生在听课 过程中如有疑问，都可以回放幻灯片及时解决问题。教学内容网络化，实现资源共享采用多媒体课件以后，就可以避免出现教 师教案更新慢，学生上课忙于记笔记的现象。教师将上课的内容上传到网上，实现资源共享，学生课后根据需要下载内容，课上可以专心听课。另外，运用 网络可以实现课堂内容的在线测试，并可以及时回答学生提出的各种问题。讲练结合，提高教学效果 《机电控制工程基础》包含了很多高等数学知识，包括微积分、矩阵以及 拉氏变换等，要想获得良好的教学效果，除了教师的精心备课，课堂上详细讲 解外，适当的练习，包括课堂提问、课堂小练习以及课后作业，是非常必要的。课堂上，笔者为引导学生积极思考，将学生回答问题情况与平时成绩挂钩，极 大地提高了学生的学习积极性。课堂小练习则是针对刚讲授的内容做小测验，测验结果可反映学生的课堂学习效果。考虑到课时安排以及学生的实际情况，笔者在课后作业选题时尽量做到有针对性和目的性。通过课后作业，学生可以 巩固课堂所学的知识，随时发现问题，并可通过课堂讲解以及网络答疑来解决 问题。运用讲练结合的教学方法极大地提高了教学效果。加强实践环节，深化教学效果 《机电控制工程基础》不仅是一门理论性很强的学科，也是一门应用性很 强的学科，只掌握单纯的理论知识是远远不够的，必须利用实践环节将理论应 用到实际中，并通过实践来检验理论和深化理论。实践环节包括两个方面：一 方面是组织学生完成相关实验，强化课堂上所学的理论，培养学生的动手能力；

另一方面是利用毕业设计训练学生初步的科研能力，把理论知识转化为实际控 制系统的设计以及测试能力等。实践环节使得学生的学习不再是纸上谈兵，理 论与实践相结合，增强了教学效果。《机电控制工程基础》有理论体系庞杂，信息更新较快，控制方法繁多，理论性强等特点，要想更加充分地调动学生的兴趣和主动性，更好地利用多媒 体手段增强教学效果，还需要不断地深入研究。参考文献： [1]杨自厚.自动控制原理[M].北京：冶金工业出版社，1999.[2]金子敏夫.机电一体化基础[M].哈尔滨： 哈尔滨工业大学出版社，2000.[3]罗晓曙.自动控制原理的教学方法浅谈[J].广西物理，2000，（2）：21.1