工程案例式的《机械控制工程》课程探索

吴参　陈颖　李慧颖

【摘要】机械控制工程是机械大类专业学生一门重要的专业基础课程。本本文提出一种提出一种工程案例化的教学模式改革新思路，核心在于系统思维整体性与具体实践可行性相统一，将每一位学生作为独立项目负责人来培养，结合工程化实际案例，锻炼学生实践动手能力，践行以学生为核心的教育理念。

【关键词】工程案例式 机械控制工程 工程教育

【基金项目】杭州电子科技大学高等教育研究课题（YB201620）；杭州电子科技大学翻转课堂改革项目（1号）；浙江省高等教育学会2015年度高等教育研究课题（17号）；浙江财经大学2016年度通识教育课程（TS201613）。

【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2017）22-0238-02

1.引言

《机械控制工程》是机械大类专业学生一门重要的专业基础课程，是利用经典控制理论的基本原理解决工程实际技术问题的一门学科。它从物理实际系统出发，简化提取数学模型，对模型作时域、频域分析，进一步确定系统的稳定性，最终设计系统校正，是一门贴近实际背靠工程的课程。该课程在本科培养计划体系中起着承前启后的作用，所研究的问题带有普遍性，有利于帮助学生树立系统的概念，为后续课程提供理论基础和分析设计方法，并为学生运用控制原理的方法分析和解决各种实际问题奠定基础。本文提出一种工程案例化的教学模式改革新思路。该思路的核心在于系统思维整体性与具体实践可行性相统一，将每一位学生作为独立项目负责人来培养，帮助学生建立控制工程的系统观念，结合工程化实际案例，锻炼学生实践动手能力，践行以学生为核心的教育理念。

2.工程案例式的《机械控制工程》的教學思路与方式

本文提出一种工程案例化的教学模式改革新思路，根据车辆工程专业状况，教学大纲将内容重点放在控制理论基本概念、系统数学建模、时间响应分析、频率特性分析、系统稳定性分析及系统性能校正等几部分而对非线性控制系统、线性离散系统及系统辨识等内容在授课过程中只作总体阐述。

由此，从以下四方面开展课程改革：

（1）重视首堂课，理清课程体系树和知识结构树，让学生心中有“树”。

学生学习总是为一定的学习动机所支配。因此在第一节课时就要牢牢抓住学生的兴趣点，帮助学生认识本课程在课程体系中承前启后的关系。同时机械控制工程相较于其他课程，知识层次更加分明，每个章节间的递进关系尤为明显，如图1。

（2）引入车辆工程实例，结合实际车辆知识，让控制“活”起来。

根据车辆工程专业培养计划，机械控制工程被安排在第6学期，此时学生已完成汽车理论、汽车构造课程，同时正在进行汽车设计的学习，即已基本完成车辆专业基础课程的学习，因此在机械控制工程课程中引入车辆实例有利于激发学生学习兴趣，对课程内容有更深刻与具现化的认识。

（3）加入Matlab仿真实验技术，让课程“动”起来。

将Matlab软件引入到“机械控制工程基础”教学，在很多学校已做过尝试，并取得了很好的教学效果。本文研究在已有成功经验的基础上，根据理论课程进度，将相应的Matlab知识添加到课程教学。以第三章中系统的时间响应分析为例，对照课程中的一阶、二阶和多阶传递函数，利用简单的命令，方便的实现传递函数对各种信号的响应仿真，并通过改变传递函数的参数观看传递函数动态响应的变化趋势，不仅达到一般的实验教学难以达到的效果，工具软件强大的“即时所得”功能大大提高学生参加仿真实验的积极性。

（4）考核方式改革

在考核方式上采用考试成绩、团队虚拟实验成绩、个人虚拟实验成绩、习题成绩、课堂讨论成绩相结合的方式，并建立完整可靠的评价系统。同时增加学生课程学习体验及心得报告反馈，来促进明确课程改革的进一步方向。

综上所述，工程案例式的《机械控制工程》课程实施有望实现如图2所示的课程内容时间安排形式。

3.结语

通过工程案例化的方式能有效推动学生自主学习，提高学生系统思维的能力；通过工程项目的演示与虚拟实验的操作，以培养学生发现问题和解决问题的能力；通过面向工程项目虚拟实验的设计、抽象化、编程、归纳等一系列活动，培养学生项目组织与协调的能力、创新能力和解决问题的动手能力。为推动学生素质的全面协调发展，满足工程化企业需求打下坚实基础。

参考文献：

[1]付会凯，杜川.融入Matlab的“机械控制工程基础”教学研究[J].牡丹江大学学报，2013，05：152-154+181.

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[3]彭宝营，陈秀梅，黄民，刘忠和.机械控制工程案例教学研究[J].中国教育技术装备，2016，06：11-13.

[4]陈光胜，李郝林.面向卓越工程师培养的“机械控制工程基础”课程改革思路[J].教育教学论坛，2014，16：40-41.