機(jī)械工程控制基礎(chǔ)教學(xué)與實(shí)踐

1、機(jī)械工程控制根底教學(xué)與實(shí)踐 摘要：機(jī)械工程控制根底是本校機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)必修專業(yè)根底課之一，也是本專業(yè)核心課程。由于本課程具有概念抽象、理論性強(qiáng)、涉及知識(shí)面廣等特點(diǎn)，以課程目標(biāo)為產(chǎn)出導(dǎo)向，探索教學(xué)模式和評(píng)價(jià)體系改革，從以教為主向以學(xué)為主轉(zhuǎn)變，從以課堂教學(xué)為主向課內(nèi)外結(jié)合轉(zhuǎn)變，從以終結(jié)性評(píng)價(jià)為主向形成性評(píng)價(jià)為主轉(zhuǎn)變。提升學(xué)生課內(nèi)外自主學(xué)習(xí)參與度，鍛煉學(xué)生解決實(shí)際工程問(wèn)題的獨(dú)立思考能力。關(guān)鍵詞：機(jī)械工程控制根底;產(chǎn)出導(dǎo)向;課程體系;課程評(píng)價(jià)機(jī)械工程控制根底作為眾多高校機(jī)械類專業(yè)的核心課程之一，是一門(mén)以自動(dòng)控制原理為根底研究機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)態(tài)行為問(wèn)題的專業(yè)根底課程，也是本校機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化

2、專業(yè)必修主干課之一【1】。但由于本課程涉及到機(jī)械類專業(yè)多數(shù)根底數(shù)學(xué)知識(shí)，又用到所接觸過(guò)的有關(guān)動(dòng)力學(xué)知識(shí)，以及用到機(jī)電系統(tǒng)根底知識(shí)，多數(shù)學(xué)生在學(xué)習(xí)本課程時(shí)會(huì)感到困難，造成學(xué)習(xí)主動(dòng)性不強(qiáng)，應(yīng)試思想較重，課上聽(tīng)不懂且課下作業(yè)質(zhì)量不高，缺乏解決實(shí)際工程問(wèn)題的獨(dú)立思考能力【2】。在本科教育工作審核評(píng)估及專業(yè)認(rèn)證理念的指導(dǎo)之下，探索以產(chǎn)出為導(dǎo)向的課程體系和過(guò)程評(píng)價(jià)方法顯得尤為重要【3】。從以教為主向以學(xué)為主轉(zhuǎn)變，從以課堂教學(xué)為主向課內(nèi)外結(jié)合轉(zhuǎn)變，從以終結(jié)性評(píng)價(jià)為主向形成性評(píng)價(jià)為主轉(zhuǎn)變。提升學(xué)生課內(nèi)外自主學(xué)習(xí)參與度，鍛煉學(xué)生解決實(shí)際工程問(wèn)題的獨(dú)立思考能力。一產(chǎn)出導(dǎo)向課程體系建設(shè)目前機(jī)械工程控制根底主流教材包

3、含緒論、系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型、系統(tǒng)時(shí)間響應(yīng)、系統(tǒng)頻率特性、系統(tǒng)穩(wěn)定性、系統(tǒng)性能矯正六大局部，少數(shù)學(xué)校還包含非線性系統(tǒng)及離散控制等少量?jī)?nèi)容【4】。根據(jù)本專業(yè)人才培養(yǎng)方案要求，課程將實(shí)現(xiàn)以下目標(biāo)：1、掌握控制理論的思維方法和根本概念，能夠?qū)?shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程根底和專業(yè)知識(shí)與機(jī)械工程實(shí)際問(wèn)題相聯(lián)系；2、具備理解和運(yùn)用機(jī)械工程控制理論知識(shí)的能力，能夠以控制論的觀點(diǎn)和思維方法對(duì)機(jī)電系統(tǒng)中存在的問(wèn)題進(jìn)行科學(xué)分析，以找出問(wèn)題的本質(zhì)和解決途徑。本課程以大一開(kāi)設(shè)的復(fù)變函數(shù)課程為數(shù)學(xué)根底，根底理論性較強(qiáng)且知識(shí)點(diǎn)環(huán)環(huán)相扣，如何在有限的40學(xué)時(shí)內(nèi)完成教學(xué)目標(biāo)是其中的難點(diǎn)。在本科教育工作審核評(píng)估及專業(yè)認(rèn)證理念的指導(dǎo)之下，采用

4、32學(xué)時(shí)理論+8學(xué)時(shí)仿真分析的學(xué)時(shí)安排，基于產(chǎn)出導(dǎo)向的案例教學(xué)模式是完本錢(qián)課程教學(xué)目標(biāo)的有效途徑。課內(nèi)以實(shí)例為主線貫穿知識(shí)點(diǎn)，課外采用線上案例資源庫(kù)、典型習(xí)題庫(kù)、教學(xué)重點(diǎn)知識(shí)預(yù)習(xí)和回憶、師生留言互動(dòng)等方式開(kāi)展教學(xué)工作。以產(chǎn)出為導(dǎo)向，通過(guò)合理的考核與訓(xùn)練方式保證課程目標(biāo)的順利達(dá)成，如圖1所示。二產(chǎn)出導(dǎo)向?qū)嵤┓桨副ＷC措施合理的考核與訓(xùn)練方式保證課程目標(biāo)的順利達(dá)成的重要舉措。在本科教育工作審核評(píng)估及專業(yè)認(rèn)證理念的指導(dǎo)之下，豐富的過(guò)程評(píng)價(jià)體系是課程體系順利執(zhí)行的質(zhì)量保證和持續(xù)改良動(dòng)力。本課程學(xué)生合班上課人數(shù)較多情況下，圍繞知識(shí)和能力訓(xùn)練兩個(gè)課程目標(biāo)，通過(guò)平時(shí)成績(jī)作業(yè)局部、平時(shí)成績(jī)實(shí)驗(yàn)局部和期末考試對(duì)學(xué)

5、生課程目標(biāo)達(dá)成情況進(jìn)行考核。具體采取以下措施：1在根本保障方面：通過(guò)考勤減分，保證學(xué)生課堂跟進(jìn)情況；通過(guò)平時(shí)互動(dòng)問(wèn)答表現(xiàn)加分，考查學(xué)生知識(shí)掌握情況。2在平時(shí)成績(jī)方面40%：A1，通過(guò)"雨課堂"等網(wǎng)絡(luò)教學(xué)工具，完成線上限時(shí)測(cè)驗(yàn)形式的平時(shí)作業(yè)，進(jìn)而穩(wěn)固并考察根底知識(shí)掌握程度；A2，通過(guò)習(xí)題冊(cè)方式布置綜合作業(yè)題，按照作答及時(shí)性、準(zhǔn)確性及錯(cuò)題的改正情況考查學(xué)生運(yùn)用相關(guān)知識(shí)解決問(wèn)題的能力；A3，通過(guò)完成必做根底實(shí)驗(yàn)，訓(xùn)練并考查學(xué)生時(shí)域、頻域、穩(wěn)定性分析等工程根底和專業(yè)知識(shí)的掌握情況；A4，通過(guò)完成基于復(fù)雜機(jī)械工程問(wèn)題相關(guān)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)，考查學(xué)生對(duì)控制系統(tǒng)建模、仿真、分析等理解和運(yùn)用知識(shí)的能

6、力。3在期末成績(jī)方面60%：B1，通過(guò)選擇、判斷、填空等客觀題考查學(xué)生掌握控制理論的思維方法、數(shù)學(xué)模型、時(shí)域、頻域、穩(wěn)定性及矯正特性的根本知識(shí)和概念；B2，通過(guò)簡(jiǎn)答、計(jì)算、綜合等主觀題考查學(xué)生理解和運(yùn)用機(jī)械工程控制理論知識(shí)，對(duì)復(fù)雜機(jī)械工程問(wèn)題預(yù)測(cè)與分析，并能夠適當(dāng)理解系統(tǒng)特性的能力。基于產(chǎn)出導(dǎo)向的機(jī)械工程控制根底課程評(píng)價(jià)體系的建設(shè)，能夠有效保證學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中目標(biāo)明確。其中，作業(yè)、實(shí)驗(yàn)作為平時(shí)成績(jī)中重要組成局部，不僅是考查學(xué)生課程目標(biāo)的達(dá)成情況的有效手段，更是保證教學(xué)過(guò)程合理有效的關(guān)鍵措施。鑒于師生比問(wèn)題，多數(shù)高校課程作業(yè)和實(shí)驗(yàn)普遍采用回收后直接評(píng)分的方式完成，很少關(guān)心學(xué)生是否進(jìn)一步學(xué)習(xí)與更正，

7、而以產(chǎn)出為導(dǎo)向教學(xué)模式更關(guān)心學(xué)生是否有效達(dá)成課程目標(biāo)，因此，本課程組針對(duì)理論和邏輯性較強(qiáng)的機(jī)械工程控制根底課程修正了作業(yè)與實(shí)驗(yàn)的評(píng)價(jià)體系。針對(duì)平時(shí)作業(yè)習(xí)題冊(cè)，本課程組設(shè)置作業(yè)進(jìn)度與章節(jié)授課相同步，按照作答及時(shí)性、準(zhǔn)確性及錯(cuò)題的改正情況考查學(xué)生運(yùn)用相關(guān)知識(shí)解決問(wèn)題的能力。制定"準(zhǔn)確分"和"加減分"構(gòu)成平時(shí)作業(yè)成績(jī)的規(guī)那么：首先，按照題目初次作答是否完全正確給定"準(zhǔn)確分"，不僅能夠鼓勵(lì)學(xué)生從一次性完成中獲得成就感，也節(jié)約了教師批改作業(yè)時(shí)間；其次，新章節(jié)開(kāi)課前要求同學(xué)按時(shí)完成前序章節(jié)作業(yè)內(nèi)容，以保證學(xué)習(xí)狀態(tài)能夠與授課進(jìn)度同步，通過(guò)"

8、;加減分"催促學(xué)生及時(shí)作答，每次延期完成按題目20%減分，超前完成不管對(duì)錯(cuò)更正后即可得總分值；再次，通過(guò)"加減分"鼓勵(lì)學(xué)生作業(yè)及時(shí)更正，錯(cuò)題更正酌情按相關(guān)題目90%-100%加分，補(bǔ)漏按相關(guān)題目90%加分，來(lái)保證學(xué)生最終能夠達(dá)成相關(guān)課程目標(biāo)；最后，針對(duì)大學(xué)生普遍存在的抄襲問(wèn)題，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)單獨(dú)詢問(wèn)方式，根據(jù)學(xué)生對(duì)考查內(nèi)容是否真正掌握鑒別其是否存在抄襲問(wèn)題，假設(shè)發(fā)現(xiàn)抄襲按相關(guān)題目80%減分。針對(duì)仿真實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，一方面，要求同學(xué)完成必做根底實(shí)驗(yàn)，按是否現(xiàn)場(chǎng)完成給定分?jǐn)?shù)，以保證學(xué)生均能夠掌握實(shí)驗(yàn)內(nèi)容相關(guān)知識(shí)；另一方面，要求同學(xué)探索開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)的設(shè)定內(nèi)容或自由探索機(jī)械工程控制實(shí)例

9、，完成相關(guān)分析，并穿插于8學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)課上進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)輔導(dǎo)，按照學(xué)生探索結(jié)論豐富和準(zhǔn)確程度給定分?jǐn)?shù)，鼓勵(lì)同學(xué)將課程知識(shí)應(yīng)用于工程實(shí)踐，并不斷建設(shè)機(jī)械工程控制案例庫(kù)，促進(jìn)教學(xué)持續(xù)改良。三教學(xué)實(shí)踐與反思基于產(chǎn)出導(dǎo)向的機(jī)械工程控制根底教學(xué)模式以15機(jī)制五個(gè)為載體，在實(shí)施過(guò)程中不斷總結(jié)與修正。實(shí)施過(guò)程中的課前充分準(zhǔn)備、課上案例引導(dǎo)、課后持續(xù)改良是課程目標(biāo)達(dá)成的保障，總結(jié)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)如下：1課前充分準(zhǔn)備。學(xué)期授課前通過(guò)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)建立線上案例資源庫(kù)、典型習(xí)題庫(kù)、教學(xué)重點(diǎn)知識(shí)視頻、師生留言互動(dòng)板塊等課程資源與平臺(tái)；通過(guò)課前提問(wèn)環(huán)節(jié)，幫助同學(xué)回憶前序知識(shí)點(diǎn)，并掌握學(xué)生整體學(xué)習(xí)進(jìn)度；課前規(guī)劃好課程分目標(biāo)，并不斷以學(xué)生整體

10、對(duì)分目標(biāo)達(dá)成情況及時(shí)微調(diào)授課過(guò)程。2課堂案例引導(dǎo)。以減震系統(tǒng)、倒立擺、電機(jī)位移控制等實(shí)例進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)分解和串聯(lián)，將運(yùn)動(dòng)中的的汽車變成課本上學(xué)生熟悉的質(zhì)量、阻尼、彈簧系統(tǒng)，講解同時(shí)將各局部理論知識(shí)與實(shí)際問(wèn)題聯(lián)系起來(lái)，用案例進(jìn)行引導(dǎo)，有利于學(xué)生對(duì)各章節(jié)知識(shí)點(diǎn)深入理解和掌握；在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)中，保證實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容完整情況下，鼓勵(lì)優(yōu)秀學(xué)生提出并開(kāi)展創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，自由探索機(jī)械工程控制實(shí)例，并在課堂上加強(qiáng)案例引導(dǎo)。3課后持續(xù)改良。通過(guò)習(xí)題冊(cè)與實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)體系的建設(shè)，鼓勵(lì)并催促學(xué)生對(duì)問(wèn)題與難點(diǎn)及時(shí)查漏補(bǔ)缺，保證學(xué)生個(gè)體與整體學(xué)習(xí)進(jìn)度同步，加強(qiáng)線上線下課后交流與溝通，為學(xué)生提供持續(xù)改良動(dòng)力；通過(guò)課后學(xué)習(xí)進(jìn)度，以產(chǎn)出為導(dǎo)向不

11、斷調(diào)整教學(xué)策略；學(xué)期結(jié)束總結(jié)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合目標(biāo)達(dá)成度，分析教學(xué)中的薄弱環(huán)節(jié)和缺乏之處，在后續(xù)授課中持續(xù)改良。四結(jié)束語(yǔ)在本科教育工作審核評(píng)估及專業(yè)認(rèn)證理念的指導(dǎo)之下，本課程組針對(duì)機(jī)械工程控制根底課程構(gòu)建了產(chǎn)出導(dǎo)向的課程體系，豐富了過(guò)程評(píng)價(jià)方式，加強(qiáng)過(guò)程管理。制定"準(zhǔn)確分"和"加減分"構(gòu)成平時(shí)作業(yè)成績(jī)的規(guī)那么，構(gòu)建根底實(shí)驗(yàn)與開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的實(shí)驗(yàn)體系，以產(chǎn)出為導(dǎo)向關(guān)注學(xué)生課程目標(biāo)是否有效達(dá)成，提升學(xué)生課內(nèi)外自主學(xué)習(xí)參與度，鍛煉學(xué)生解決實(shí)際工程問(wèn)題的獨(dú)立思考能力。參考文獻(xiàn)【1】胡雪,夏博,葛云,吳杰,等.基于"工科教育專業(yè)認(rèn)證"構(gòu)建機(jī)械制造及其自動(dòng)化專業(yè)課程體系.教育現(xiàn)代化,2021,5(48):149-152+163.【2】何一文,李珍,周先輝.?機(jī)械工程控制根底?課程建設(shè)與教學(xué)改革探