首页 -> 2008年第3期
《机电控制工程基础》课程的教学改革与实践探索
作者：秦 艳
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.
作者简介：
秦艳（1979—），女，江苏宿迁人，硕士，沙洲职业工学院机电工程系讲师。