關于《機械工程控制基礎》課程在獨立學院的教學探索

1、關于?機械工程控制根底?課程在獨立學院的教學探究關于?機械工程控制基捶課程在獨立學院的教學探究1引言?機械工程控制基捶是一門論文聯(lián)盟 :/重要的專業(yè)根底課，側(cè)重于原理的闡釋，它是研究控制論在機械工程中應用的科學，是機械專業(yè)學生必修的一門重要的專業(yè)根底課。為了進步該課程的教學效果，使之起到專業(yè)根底課應有的作用，筆者針對獨立學院機械專業(yè)學生的特點，圍繞應用型人才為培養(yǎng)目的，分析了機械工程控制根底課程在教學過程中出現(xiàn)的問題，并對課程的教學改革進展了一些探究，較好的解決了一些問題。2課程特點及教學過程中存在的問題機械工程控制根底這門課程理論性較強，內(nèi)容較抽象、涉及知識面較廣、要同時具有良好的數(shù)學、力學

2、、電學、機械學等多方面的專業(yè)知識做根底，而對于數(shù)理知識相對薄弱的獨立學院的學生來說，無疑更是增加了學習的難度，學生普遍感到難學、乏味。圍繞應用人才培養(yǎng)目的，該課程教學中主要存在下述問題：2.1理論性、理論性、應用性有機結(jié)合的問題。學生從書本上獲得的知識是間接的、抽象的，運用這些理論解決消費實際問題是我們的最終目的，也是檢驗學生根本功的根本途徑。但大部分學生對該課程認識缺乏，很多學生覺得它與消費實際關系不大。為什么要學控制根底，那么難學，學了有什么用處這是很多獨立院校學生的困惑。再加上獨立學院的學生數(shù)學邏輯推理才能較弱，由此導致學習積極性缺乏，普遍感到難學、乏味。學生完全是為了通過考試而學習，在

3、考試的指引下游弋在各知識點之間，所學知識只是一堆死記硬背的現(xiàn)成結(jié)論。2.2課程涉及知識面廣的問題。機械工程控制根底先修課程較多，除了要掌握機械設計、機械原理等機械專業(yè)根底課外，還要有液壓傳動、電工電子技術(shù)、力學等相關課程做基矗假設學生專業(yè)根底沒有打好，教師又不能在課堂上花過多的時間幫大家復習或補充所需知識，這就要求學生復習較多的數(shù)理知識，讓學生感覺學習很吃力。2.3課程理論性太強，與工程實例結(jié)合不嚴密的問題。學生很難將控制根底中的問題與工程實際相結(jié)合，比方根軌跡分析、伯德圖及奈奎斯特圖等跟工程實際的哪一個環(huán)節(jié)聯(lián)絡在一起。鑒于學校教學條件有限，有時上課只能找一些構(gòu)造簡單、針對性強的、便于理解、計

4、算與分析的實例作為案例，這樣又引發(fā)了另一問題只見樹木，不見森林，如通過引入數(shù)控機床進給系統(tǒng)動態(tài)特性分析實例，討論系統(tǒng)阻尼比和頻率對系統(tǒng)動態(tài)性能的影響等。3教學面臨問題的解決思路3.1針對課程抽象的特點，深化淺出，將復雜的原理簡單化。機械工程控制根底不是一門技術(shù)學科，而是一門卓越的方法論，研究的對象是系統(tǒng)，系統(tǒng)可大可小，可繁可簡，甚至可實可虛。教師在講授該門課程時，應將復雜的原理簡單化，在較短的時間內(nèi)讓學生掌握根本原理，知道原理如何應用，調(diào)動學生學習的積極性。例如，在講到奈奎斯特穩(wěn)定穩(wěn)定判據(jù)一節(jié)時，其理論的推導過程非常復雜，涉及到幅角原理、開環(huán)傳遞函數(shù)、閉環(huán)傳遞函數(shù)以及奈奎斯特軌跡之間的復雜關系

5、，一般要花上約40分鐘時間才能完成整個推導過程?；诖朔N原因，教師可以先講簡化的原理奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)是幾何判據(jù)，它的根本原理是畫出開環(huán)函數(shù)的奈奎斯特圖，然后根據(jù)該軌跡繞復平面特定點的圈數(shù)來判別對應閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。至于說如何判斷穩(wěn)定性就是該原理應用的問題，只需要進展以下三個步驟：求出開環(huán)函數(shù)在右半平面的極點數(shù)目p；開環(huán)奈奎斯特逆時針包含(-1，j0)點的圈數(shù)p1；假設p與pl相等，那么閉環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定，反之不穩(wěn)定。然后才開始向?qū)W生講解如何一步步證明奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù)。3.2引入仿真軟件，進步教學效率。前面提到機械工程控制根底理論性較強，講授過程中需要大量的數(shù)學推導。在以往板書教學中，數(shù)學模型的建立、

6、根軌跡、頻率特性等章節(jié)，往往需要大量的數(shù)學公式，畫根軌跡圖，為了表示清楚，經(jīng)常借助彩色粉筆來表示。單是繪圖就花費很長時間，一節(jié)課下來，學生總是感覺像是霧里看花，一片朦朧?；谶@種情況，可以引進atlab軟件。借助atlab軟件的相關模塊，不但可以準確的畫出圖形，計算相應的性能指標，還大大進步了工作效率：比方在講頻域分析的時候，僅通過幾個簡單的命令，就可以繪制出伯德圖，還可以進一步改變性能參數(shù)來影響圖線的變化，進而來理解影響圖線的控制指標。這些模擬實驗給學生以真實、詳細的感性認識，然后引導學生對控制系統(tǒng)進展評析。在這種模擬的情況下，學生就必須積極考慮，充分利用掌握的知識來處理計算機模擬的實際問題

7、，這樣就把抽象的討論變成了詳細的分析。這種方法使學生的角色發(fā)生了轉(zhuǎn)變，增加了學生理解、掌握理論并加以運用的動力和積極性，有助于改進他們消極被動承受知識的不良習慣，進步教學效率。3.3因材施教，合理選擇教學內(nèi)容。針對獨立學院學生的特點，合理選擇教材。獨立學院是我國教育領域近年來出現(xiàn)的一種新型、獨特的辦學形式，高考分數(shù)線平均低于二本線20-30分。由此可見，獨立學院的學生知識的理論性較差，再加上教學方案中又弱化了數(shù)學的掌握程度。針對這一特點，工科教師應及時和數(shù)學教師相溝通，針對在機械工程控制根底課程中涉及到的數(shù)理知識應重點講解，以保證專業(yè)根底課的順利進展。工科教師也應適當?shù)慕档蛯I(yè)根底課的教學要求

8、，選擇適宜學生學習程度的教材。教材內(nèi)容要緊跟時代開展、不斷更新，適當?shù)慕Y(jié)合工程實例來進步學生理解和掌握才能。3.4建立理論教學體系，增強學生的動手才能。圍繞以應用型人才為培養(yǎng)目的，獨立學院更應加強理論教學，尤其是對于工科院校的學生來說。結(jié)合機械工程控制根底的課程特點，理論教學可以培養(yǎng)學生應用控制論的方法解決實際問題、將實際問題抽象為理論問題的才能。在實驗室建立缺乏的情況下，我們可以借助網(wǎng)絡平臺，通過圖片、錄像的方式介紹一維機械平臺位置控制系統(tǒng)、倒立擺的根本組成，并將其抽象建立系統(tǒng)數(shù)學模型。介紹當控制參數(shù)變化時，觀察系統(tǒng)時間響應的變化情況，從而讓學生更形象的掌握實際控制系統(tǒng)的設計與校正方法，使理論教學環(huán)節(jié)真正做到以虛擬仿真實驗為主，以實際控制