“機械工程控制基礎”課程是河南理工大學機械與動力工程學院（以下簡稱“我院”）機械設計制造及其自動化、機械電子工程、測控技術與儀器、熱能與動力工程、車輛工程共五個專業(yè)的基礎必修課程。該課程在這些專業(yè)的知識體系中起到承前啟后的作用，它緊密聯(lián)系和應用先修課程，如高等數(shù)學、復變函數(shù)與積分變換、電工電子等，并為后續(xù)課程的學習打下控制理論基礎。該課程主要圍繞“系統(tǒng)”、“反饋”等經典控制理論的概念進行講解，所研究的問題具有普遍的工程實踐價值，有利于機械專業(yè)的學生樹立“系統(tǒng)”和“反饋控制”思想，為學生運用控制理論分析和解決工程實際問題奠定基礎。
　　“機械工程控制基礎”以反饋控制理論為核心，突出基本概念和方法，介紹控制系統(tǒng)建模方法，線性系統(tǒng)的時域、頻域和根軌跡的分析和設計方法。因此，該課程理論性強，涉及數(shù)學、物理、電工等多方面的知識，比較抽象，是一門具有一定深度和難度的課程。[1]在高校學生數(shù)量不斷增加、學生質量參差不齊、教學學時不斷壓縮的情況下，如何提高教學質量，加強反饋控制理論基本概念和方法的理解，增強學生系統(tǒng)分析問題和解決問題的能力，是擺在全體教師面前一項艱巨的任務。
　　在這幾年的教學摸索中，我們不斷克服教學中遇到的問題，總結經驗教訓，改善教學質量。主要從教學內容、教學方法、實踐環(huán)節(jié)和考核制度四個方面完善教學環(huán)節(jié)，教學質量得到穩(wěn)步提升，學生的滿意度也越來越好。
　　一、完善教學內容
　　完善教學內容以學生能夠輕松快樂地學習和領會所教授的知識為主要原則。為了保證教學效果，在教材選擇、教學內容編排等方面進行了改善。
　　1.教材選擇
　　教材是學生進行課程學習的主要工具，是學生課本文由論文聯(lián)盟收集整理前預習和課后復習的重要參考資料。因此教材的優(yōu)劣一定程度上影響著學生的學習效果。[2]根據各專業(yè)的不同特點，編寫了適合機械類各專業(yè)的通用性教材。根據學生的不同基礎，注重學生接受能力和上課質量，編寫不同的教案，有針對性講解課程核心內容。
　　在給獨立學院上課時，發(fā)現(xiàn)學生的數(shù)學基礎薄弱，復變函數(shù)和積分變換學得也不是太扎實，因此在講解系統(tǒng)的數(shù)學模型之前，首先給這部分學生單獨補習一階微分方程的求解，然后再將“機械工程控制基礎”中用到的傅里葉變換和拉普拉斯變換，從概念到例題詳細講述一遍，以便于這部分基礎較差的學生能輕松順利接受控制理論中的基本概念和知識。
　　2.教學內容編排
　　隨著本科教學的不斷改革，我院“機械工程控制基礎”的上課學時逐漸被壓縮，由最初的48學時削減到32學時（含4學時實驗課程）。教學中出現(xiàn)了上課學時和授課任務量的嚴重矛盾沖突。這對教師的專業(yè)知識水平和授課水平提出了更高的要求。
　　為解決上課學時少的突出矛盾，從學生和教師兩方面逐步著手解決。積極拓展學生的課外學習和實踐，布置一定量難度適中的課外習題作業(yè)和上機實踐作業(yè)，督促學生深刻理解上課時講授的概念和方法，通過課外作業(yè)進一步領會、強化學習。同時，教師在深刻分析教材知識結構的基礎上，把握教學重點、難點問題，有效實施重點教學。重點、難點問題要從概念到例題，一點點分析推導，詳細闡述每個細節(jié)和要求。講授內容遵循從簡單到復雜的基本規(guī)律，讓學生的認識水平循序漸進，逐步提高。對于較為簡單的教學內容，則通過例題和提問的方式展開與學生的討論，讓學生成為學習的主動者，增強學習質量和效果。
　　在教學內容的組織上，循序漸進，逐步深化，強調基本概念的理解和應用，減少一些定理和公式的太細推導。在教學過程中，網站源碼下載，重點講授經典控制理論的主要內容，注重知識體系的完整和工程問題的應用分析，理論聯(lián)系實際，例如將電路系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)等模型的分析引入課堂中來，提高學生們靈活運用知識解決問題的能力。課程進行中，穿插講授MATLAB語言在本課程中的運用。讓學生們能夠動起手來，用計算機實現(xiàn)公式的推導、計算和仿真，提高學生們的學習樂趣和成就感。
　　二、改善教學方法
　　改善教學方法以提升學生的課堂授課效果為主要原則。改善教學方法主要包括改善教學手段和采用新穎的教學方法，如啟發(fā)式、討論式和激勵式教學方法。
　　1.改善教學手段
　　目前主要的課堂教學手段有板書和電子講義兩種方式。
　　減少板書的時間，提高課堂效率，采用多媒體教室授課，引入MATLAB等計算機輔助教學工具。多年來，根據我們編寫的教材和教案，不斷完善電子講義，授課內容涵蓋經典控制理論的全部內容，豐富了課堂的信息量。充分發(fā)揮Powerpoint的演示功能，針對課堂中的重點和難點，采用了不同顏色和字號的字體和線條，便于學生及時抓住重點和難點，跟上課堂進度。對于課程中的系統(tǒng)方框圖的簡化、Nyquist圖、Bode圖的繪制等，采用Powerpoint的動畫功能和MATLAB軟件輔助完成，讓整個電子講義“活”起來，課堂內容充實起來，而不僅僅是知識的灌輸。
　　每頁幻燈片的排版要清晰、整齊、規(guī)范，文字精煉扼要，多用圖片和動畫。讓學生直接觀測到復雜的時域響應曲線、頻率響應曲線以及奈奎斯特曲線，加深對概念的理解和掌握。在講解某些公式推導和習題時，當Powerpoint不方便闡述時，則采用板書手寫推導和計算，提高講解效率，也便于學生跟著教師的思路，深刻領會這些難懂的知識點。例如在講解頻率特征量中系統(tǒng)的截止頻率的概念時，結合圖形和計算公式，指出幅頻特性的數(shù)值由零頻幅值下降3dB得到的頻率，也就是0.707倍的零頻幅值對應的系統(tǒng)頻率值，這樣學生就能夠深刻理解零頻幅值下降3dB和0.707倍的零頻幅值之間的關系。[3]

本文編號：1058