浅析控制工程基础课程教学与实践

陈东菊 范晋伟

【摘要】《控制工程基础》是机械类专业一门重要的专业基础课。作为专业基础课，具有较强的理论性和实践性。本文针对学生教学模式，突出实践和作业环节，强化学生动手思考、理论转化为实践能力，提高学生学习积极性，适应国家发展需要，显著提高教学质量。

【关键词】《控制工程基础》课程 教学 实践

【基金项目】本科重点建设课程资助项目（KC2017SB038， KC2017MT010）。

【中图分类号】G642.0 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2018）46-0241-01

1.《控制工程基础》课程重要性

《控制工程基础》课程是机械学院本科生的一门专业基础课，它对学生在整个专业课学习中起到承前启后的作用，为学生日后成为工程检测人员打下理论基础。因此《控制工程基础》的开设对培养学生学习运用控制原理的基本方法，提高分析和解决各种工程问题的能力和适应国家人才需要有极其重要意义。

2.理论教学

2.1课程教学主干

课程内容包含：机电系统建模、系统时域瞬态响应分析、频域分析、系统稳定性及误差分析、控制器的设计，其中，机电系统建模涉及系统运动微分方程的建立、传递函数定义和求解、系统方框图简化等内容，而拉普拉斯变化及反变换是其数学基础；系统时域瞬态响应分析包括一阶系统和二阶系统的时间响应，并给出了性能指标，误差的分析和计算是其中引出来的一个内容，频域分析包括Nyquist和Bode的画法，稳定性的问题可融入这一部分，包括代数判据和几何判据；系统稳定性及误差分析、控制器的设计是最后综合应用的内容。

2.2课程教学重难点

《控制工程基础》具有较强的综合性，涉及数学等多种学科，并且内容抽象，工程实践性强，这就要求学生具有高等数学等相关课程的知识，但学生往往对相关基础知识掌握不牢固、对学科交叉内容理解不充分，因此学习这门课程时困难重重，学习目标不明确，学习积极性不高。教师在教学当中应注重突出重点弱化难点，在原理和基本概念的重点部分讲解时，要耐心透彻讲解，最好结合实例，让学生理解不那么抽象。如讲解机电系统建模部分，应增大理论的来由和应用介绍，弱化繁琐理论公式推导。进而提高学生学习热情，对本课程学习产生兴趣。

2.3运用计算机软件辅助教学

《控制工程基础》课程具有较强的综合性，涉及数学等多种学科，并且内容抽象，工程实践性强，尤其涉及很多公式推导和图形绘制时，学生难以理解，影响教学进度。可以采用投影仪和MATLAB软件，MATLAB的名称源自Matrix Laboratory，它是一种科学计算软件，专门以矩阵的形式处理数据。MATLAB将高性能的数值计算和可视化集成在一起，并提供了大量的内置函数，从而被广泛地应用于科学计算、控制系统、信息处理等领域的分析、仿真和设计工作。实现理论知识图文并茂，让内容不再那么抽象，易于学生理解。

3.应用实践

《控制工程基础》课程学习的最终目的还是应用于实践，在实际实验不允许的情况下，可利用计算机MATLAB仿真实验。学生通过本实验建立起控制系统的概念，掌握经典控制系统的主要分析方法，并从实验结果理解几种主要典型环节，理解控制系统的时域、频域性能，理解几种主要典型环节对于控制系统性能的影响，初步掌握改善和提高控制系统性能的方法。同时，掌握利用基于MATLAB软件的PC机实验平台进行自动控制系统仿真研究的基本操作技能，提高学生动手能力，让学生真正理解实践的重要性，为之后的专业课学习打下基础。如果在经费、场地等许可的情况下，学校可购买一些控制理论实验箱、倒立摆等虚拟或实际设备让学生实际操作和编制程序，这必将提高学生综合素质。

4.课后作业

《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。因此，老师不仅在课堂给予学生相应的时间趁热打铁来练习课后练习，而且要重視课后习题练习，布置作业应围绕课本重难点，让学生吃透掌握能够灵活运用。除此之外作业的难度应适中，不能过难会打击学生学习积极性，也不能过易让学生误以为简单轻视。作业做到及时批改，课堂留一小部分时间讲解学生容易出错的题目，及时纠正学生错误，这样才能够及时了解学生学习的效果，以便及时对接下来的教学进行调整。

5.考试考核

根据控制工程基础对理论性和实践性要求都比较强的特点，在课程考核方面，我们尝试采取考试考核、实验考核和平时考核三者结合起来进行综合评价，合理分配三者之间的比例，其中平时考核占30%，主要由平时上课出勤情况、作业完成情况、课堂回答问题情况等组成，实验考核占20%，主要从实验态度、动手能力、创新能力、完成情况、实验报告等组成，考试占50%，采用开卷和闭卷相结合的灵活方式，对于常识性、客观性的内容采用闭卷形式，开卷主要以主观应用型题目为主，避免学生花大量时间死记硬背公式，着重考核学生对知识的深入理解和灵活应用能力。

6.结束语

随着自动控制技术的日益发展、应用和当前教育对人才培养目标的新要求，《控制工程基础》的教学与实践也应与时俱进，适应教育时代发展的新要求。实践表明：合理安排教学内容和进度，适当增加实验的数量，将传统教学方法与多媒体教学相结合，考试考核形式多样化，重视对学生答疑，可以提高教学质量，增强学生学习兴趣。

参考文献：

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