关于《机械工程控制基础》课程在独立学院的教学探索

　1 引言
　　《机械工程控制基础》是一门论文联盟http://重要的专业基础课，侧重于原理的阐释，它是研究“控制论”在“机械工程”中应用的科学，是机械专业学生必修的一门重要的专业基础课。为了提高该课程的教学效果，使之起到专业基础课应有的作用，笔者针对独立学院机械专业学生的特点，围绕应用型人才为培养目标，分析了“机械工程控制基础” 课程在教学过程中出现的问题，并对课程的教学改革进行了一些探索，较好的解决了一些问题。
　　2 课程特点及教学过程中存在的问题
　　“机械工程控制基础”这门课程理论性较强，内容较抽象、涉及知识面较广、要同时具有良好的数学、力学、电学、机械学等多方面的专业知识做基础，而对于数理知识相对薄弱的独立学院的学生来说，无疑更是增加了学习的难度，学生普遍感到难学、乏味。围绕应用人才培养目标，该课程教学中主要存在下述问题：
　　2.1 理论性、实践性、应用性有机结合的问题。
　　学生从书本上获得的知识是间接的、抽象的，运用这些理论解决生产实际问题是我们的最终目的，也是检验学生基本功的根本途径。但大部分学生对该课程认识不足，很多学生觉得它与生产实际关系不大。“为什么要学控制基础，那么难学，学了有什么用处”这是很多独立院校学生的困惑。再加上独立学院的学生数学逻辑推理能力较弱，由此导致学习积极性不足，普遍感到难学、乏味。wWw.11665.cOm学生完全是为了通过考试而学习，在考试的指引下游弋在各知识点之间，所学知识只是一堆死记硬背的现成结论。
　　2.2 课程涉及知识面广的问题。
　　“机械工程控制基础”先修课程较多，除了要掌握机械设计、机械原理等机械专业基础课外，还要有液压传动、电工电子技术、力学等相关课程做基础。如果学生专业基础没有打好，老师又不能在课堂上花过多的时间帮大家复习或补充所需知识，这就要求学生复习较多的数理知识，让学生感觉学习很吃力。
　　2.3 课程理论性太强，与工程实例结合不紧密的问题。
　　学生很难将控制基础中的问题与工程实际相结合，比如根轨迹分析、伯德图及奈奎斯特图等跟工程实际的哪一个环节联系在一起。鉴于学校教学条件有限，有时上课只能找一些结构简单、针对性强的、便于理解、计算与分析的实例作为案例，这样又引发了另一问题——“只见树木，不见森林”，如通过引入数控机床进给系统动态特性分析实例，讨论系统阻尼比和频率对系统动态性能的影响等。
　　3 教学面临问题的解决思路
　　3.1 针对课程抽象的特点，深入浅出，将复杂的原理简单化。
　　“机械工程控制基础”不是一门技术学科，而是一门卓越的方法论，研究的对象是“系统”，系统“可大可小，可繁可简，甚至可实可虚”。教师在讲授该门课程时，应将复杂的原理简单化，在较短的时间内让学生掌握基本原理，知道原理如何应用，调动学生学习的积极性。例如，在讲到奈奎斯特稳定稳定判据一节时，其理论的推导过程十分复杂，涉及到幅角原理、开环传递函数、闭环传递函数以及奈奎斯特轨迹之间的复杂关系，一般要花上约40分钟时间才能完成整个推导过程。基于此种原因，教师可以先讲简化的原理“奈奎斯特稳定判据是几何判据，它的基本原理是画出开环函数的奈奎斯特图，然后根据该轨迹绕复平面特定点的圈数来判别对应闭环系统的稳定性”。至于说如何判断稳定性就是该原理应用的问题，只需要进行以下三个步骤：求出开环函数在右半平面的极点数目p；开环奈奎斯特逆时针包含(-1，j0)点的圈数p1；如果p与pl相等，则闭环系统稳定，反之不稳定。然后才开始向学生讲解如何一步步证明奈奎斯特稳定判据。
　　3.2 引入仿真软件，提高教学效率。
　　前面提到“机械工程控制基础”理论性较强，讲授过程中需要大量的数学推导。在以往板书教学中，数学模型的建立、根轨迹、频率特性等章节，往往需要大量的数学公式，画根轨迹图，为了表示清楚，经常借助彩色粉笔来表示。单是绘图就花费很长时间，一节课下来，学生总是感觉像是“雾里看花”，一片朦胧。
　　基于这种情况，可以引进matlab软件。借助matlab软件的相关模块，不但可以准确的画出图形，计算相应的性能指标，还大大提高了工作效率：比如在讲频域分析的时候，仅通过几个简单的命令，就可以绘制出伯德图，还可以进一步改变性能参数来影响图线的变化，进而来了解影响图线的控制指标。这些模拟实验给学生以真实、具体的感性认识，然后引导学生对控制系统进行评析。在这种模拟的情况下，学生就必须积极思考，充分利用掌握的知识来处理计算机模拟的实际问题，这样就把抽象的讨论变成了具体的分析。这种方法使学生的角色发生了转变，增加了学生理解、掌握理论并加以运用的动力和积极性，有助于改进他们消极被动接受知识的不良习惯，提高教学效率。
　　3.3 因材施教，合理选择教学内容。
　　针对独立学院学生的特点，合理选择教材。独立学院是我国教育领域近年来出现的一种新型、独特的办学形式，高考分数线平均低于二本线20-30分。由此可见，独立学院的学生知识的理论性较差，再加上教学计划中又弱化了数学的掌握程度。针对这一特点，工科教师应及时和数学教师相沟通，针对在“机械工程控制基础”课程中涉及到的数理知识应重点讲解，以保证专业基础课的顺利进行。工科教师也应适当的降低专业基础课的教学要求，选择适合学生学习水平的教材。教材内容要紧跟时代发展、不断更新，适当的结合工程实例来提高学生理解和掌握能力。
　　3.4 建立实践教学体系，增强学生的动手能力。
　　围绕以应用型人才为培养目标，独立学院更应加强实践教学，尤其是对于工科院校的学生来说。结合“机械工程控制基础”的课程特点，实践教学可以培养学生应用控制论的方法解决实际问题、将实际问题抽象为理论问题的能力。在实验室建设不足的情况下，我们可以借助网络平台，通过图片、录像的方式介绍一维机械平台位置控制系统、倒立摆的基本组成，并将其抽象建立系统数学模型。介绍当控制参数变化时，观察系统时间响应的变化情况，从而让学生更形象的掌握实际控制系统的设计与校正方法，使实践教学环节真正做到“以虚拟仿真实验为主，以实际控制系统演示为辅，虚中有实，虚实结合”的实践教学模式。
　　4 结束语
　　通过分析“机械工程控制基础”的课程特点，结合独立学院的办学方针——以应用型人才为培养目标，探索出了“因材施教，虚实结合”的教学方法，有效提高了学生对机械工程控制系统的理解和掌握能力，达到了较好的教学效果。