控制工程基礎(chǔ)是機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化本科專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，培養(yǎng)應(yīng)用型本科人才，要求學(xué)生的基礎(chǔ)知識扎實(shí)，知識面寬廣，應(yīng)用所學(xué)知識解決工程實(shí)際問題的能力較強(qiáng)。控制工程基礎(chǔ)課程的研究對象是機(jī)械工程系統(tǒng)，學(xué)生通過學(xué)習(xí)機(jī)械工程控制的基本原理，深入研究學(xué)習(xí)經(jīng)典控制理論，掌握實(shí)際機(jī)械系統(tǒng)的簡化并建立數(shù)學(xué)模型，進(jìn)而通過數(shù)學(xué)模型對系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)辨識、時域響應(yīng)分析、頻域響應(yīng)分析和穩(wěn)定性分析，進(jìn)而對系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，解決工程實(shí)際問題。傳統(tǒng)教學(xué)過程中缺乏工程實(shí)際對象的分析學(xué)習(xí)，抽象內(nèi)容多，理論聯(lián)系實(shí)際少，不能學(xué)以致用，也束縛了學(xué)生的思維發(fā)展，學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性差，實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容設(shè)置和工程實(shí)際差距較大，考核方式和內(nèi)容死板，學(xué)生的知識應(yīng)用能力、綜合分析問題和解決問題的能力、創(chuàng)新能力方面有所欠缺。為了提高控制工程基礎(chǔ)的課程教學(xué)質(zhì)量，按照培養(yǎng)應(yīng)用型本科人才的要求，本文從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段、教學(xué)方法、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、考試方法等方面進(jìn)行改革探索與實(shí)踐。

　　一、課程教學(xué)內(nèi)容改革機(jī)械類專業(yè)學(xué)生學(xué)習(xí)控制工程基礎(chǔ)，學(xué)時有限，課堂上應(yīng)該講授重點(diǎn)、難點(diǎn)，對要求掌握的內(nèi)容重點(diǎn)講授，內(nèi)容安排應(yīng)該循序漸進(jìn)，由易到難，便于學(xué)生學(xué)習(xí)理解。控制工程基礎(chǔ)課程的主要內(nèi)容包括：系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立，系統(tǒng)的時域和頻域分析，系統(tǒng)設(shè)計(jì)和校正。機(jī)械類專業(yè)的重點(diǎn)教學(xué)內(nèi)容在于采用數(shù)學(xué)方法，利用物理學(xué)、電學(xué)、力學(xué)、液壓等基礎(chǔ)知識建立機(jī)械系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，后續(xù)章節(jié)內(nèi)容都是在數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行分析和研究。傳統(tǒng)上因?yàn)閭鬟f函數(shù)、系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)校正的教學(xué)內(nèi)容理論性強(qiáng)、內(nèi)容系統(tǒng)，講授較易，所以教師往往在這一部分講授較多，忽視了系統(tǒng)的抽象、簡化及建模教學(xué)環(huán)節(jié)。機(jī)械類專業(yè)學(xué)習(xí)這門課程為了是解決工程技術(shù)問題，沒有系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型建立，一切無從談起，在有限學(xué)時的條件下，數(shù)學(xué)建模是重點(diǎn)。微分方程和傳遞函數(shù)是數(shù)學(xué)模型的不同表達(dá)形式，內(nèi)容放在一個章節(jié)講授。系統(tǒng)分析部分的內(nèi)容，安排時域響應(yīng)分析，利用時域研究的直觀性，逐步推進(jìn)到頻率響應(yīng)分析，這樣安排有利于加深對教學(xué)內(nèi)容的理解和學(xué)習(xí)。通過對系統(tǒng)設(shè)計(jì)和校正內(nèi)容的學(xué)習(xí)，了解常用校正方法的構(gòu)成和作用，領(lǐng)會系統(tǒng)參數(shù)調(diào)整和動態(tài)校正的方法。

　　二、改革教學(xué)方法和手段1．開展連貫式、啟發(fā)式教學(xué)控制工程基礎(chǔ)課程闡述的是原理性知識。在課堂教學(xué)中，講授應(yīng)注重深入淺出，用通俗易懂的語言將抽象的理論變成學(xué)生樂于接受、消化、理解的內(nèi)容，同時以機(jī)械工程中多見的實(shí)例輔助、活躍教學(xué)內(nèi)容，并適當(dāng)增補(bǔ)專業(yè)知識，加強(qiáng)知識的連貫性，設(shè)法調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性。例如在學(xué)習(xí)拉式變換的數(shù)學(xué)方法時，有些同學(xué)會產(chǎn)生“為什么學(xué)習(xí)該部分內(nèi)容，它與機(jī)械系統(tǒng)控制工程有什么聯(lián)系”的疑慮，所以在進(jìn)行章節(jié)內(nèi)容的講授過程中要做到承上啟下，環(huán)環(huán)相扣，為學(xué)生點(diǎn)明該部分知識與其他內(nèi)容的相關(guān)性。

　　同時采用啟發(fā)式教學(xué)。在教學(xué)過程中，首先提出問題讓學(xué)生自己思考、分析，并進(jìn)行討論，老師再分析，引出學(xué)生需要學(xué)習(xí)和掌握的新知識，進(jìn)而深入詳細(xì)講解重點(diǎn)知識。這種“提問一討論一解答”的啟發(fā)討論式教學(xué)增強(qiáng)了教師與學(xué)生之間的交流，活躍了課堂氣氛。

　　2．傳統(tǒng)教學(xué)與多媒體教學(xué)相結(jié)合在傳統(tǒng)教學(xué)方法中，教師一般都是邊寫、邊講、邊示范，教師與學(xué)生之間互動性較強(qiáng)。但本課程的特點(diǎn)是圖形公式多、內(nèi)容抽象，在有限的課堂時間內(nèi)，老師還用傳統(tǒng)的教學(xué)方法，僅憑語言和粉筆就會感到力不從心。而應(yīng)用多媒體技術(shù)，將信息數(shù)字化，把圖像、圖形、動畫、視頻、文本等用多媒體來表現(xiàn)，就可以在有限的課堂時間內(nèi)以圖文并茂的方式將大量的信息傳遞給學(xué)生，使理論推導(dǎo)和圖形繪制(如方塊圖、伯德圖、乃奎斯特圖)等操作變得形象而簡便，使原本枯燥、抽象的理論闡述變得形象和具體。

　　但是在控制工程課程中，一個詳細(xì)的理論推導(dǎo)過程需要較長的時間和多張幻燈片進(jìn)行闡述，內(nèi)容之間的銜接不好把握。故而在制作多媒體課件時應(yīng)注意突出重點(diǎn)、內(nèi)容精煉，不宜將所有內(nèi)容都添加、堆砌  到課件中。傳統(tǒng)教學(xué)與多媒體教學(xué)各有優(yōu)劣，應(yīng)將兩種教學(xué)手段相結(jié)合，取長補(bǔ)短，達(dá)到良好的教學(xué)效果。例如，在系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立中，用多媒體課件可以將模型直觀、迅速地呈現(xiàn)出來，推導(dǎo)微分方程的過程可以用動畫的形式順序銜接，但中間一些細(xì)節(jié)還需要結(jié)合板書的形式進(jìn)行詳細(xì)講授。這種以“多媒體教學(xué)為主一板書為輔”的講授方式既節(jié)省教學(xué)時間、使教學(xué)內(nèi)容形象直觀，又“粗中有細(xì)”，讓學(xué)生易于理解和掌握。

　　三、理論實(shí)踐相結(jié)合，改革實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容為了適應(yīng)應(yīng)用型人才培養(yǎng)要求，增加三性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)置。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容緊密聯(lián)系工程實(shí)際，充分應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)，按三個層次，模塊化組織實(shí)驗(yàn)教學(xué)。基礎(chǔ)知識層次實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要讓學(xué)生驗(yàn)證掌握所學(xué)基本知識基本技能；綜合性實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生動手操作能力和分析綜合能力；設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和解決問題的能力。根據(jù)以上思路和要求在以下幾個方面組織實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：

　　1．系統(tǒng)建模應(yīng)用SIMULINK進(jìn)行系統(tǒng)建模、仿真、分析，掌握基于Matlab／SIMULINK進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)、分析和仿真方法。

　　2．系統(tǒng)的時域和頻域分析方法掌握一階、二階系統(tǒng)的時域、頻域特性，主要參數(shù)對系統(tǒng)動態(tài)特性的影響，了解基于Matlab／SIMU—LINK進(jìn)行時域和頻域特性分析的方法。

　　3．系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析運(yùn)用Routh穩(wěn)定判據(jù)、Nyquist穩(wěn)定判據(jù)和Bode穩(wěn)定判據(jù)判斷系統(tǒng)穩(wěn)定性。

　　4．典型控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和校正方法了解校正裝置對系統(tǒng)性能的影響，掌握系統(tǒng)分析和校正方法，通過對實(shí)際控制系統(tǒng)的分析和控制，掌握系統(tǒng)的控制原理和實(shí)際應(yīng)用。

　　四、課程教學(xué)引入計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)控制工程基礎(chǔ)的理論性強(qiáng)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方框圖復(fù)雜，在系統(tǒng)響應(yīng)求解時采用傳統(tǒng)方式教學(xué)易使學(xué)生摸不著頭緒。在講解完基本的理論求解方法之后，利用MATLAB軟件進(jìn)行系統(tǒng)響應(yīng)求解，可以快速計(jì)算繪制得到復(fù)雜系統(tǒng)時域響應(yīng)曲線、頻率響應(yīng)曲線和乃氏曲線。另外，運(yùn)用其MATLAB中的Simulink模塊進(jìn)行系統(tǒng)仿真時可以設(shè)計(jì)出界面生動、形象、直觀的自動控制系統(tǒng)，使學(xué)生熟悉、了解系統(tǒng)的構(gòu)造過程和相關(guān)特性的分析方法。

　　隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，許多學(xué)生對于計(jì)算軟件的接觸也日益增多。針對控制工程計(jì)算量和繪圖量大的特點(diǎn)，采用MATLAB軟件進(jìn)行輔助教學(xué)。將MATLAB軟件引入課堂，一方面讓學(xué)生對數(shù)字仿真有所了解，另一方面可以讓學(xué)生觀測結(jié)構(gòu)參數(shù)變化對機(jī)械系統(tǒng)特性的影響。

　　五、開展網(wǎng)絡(luò)課程建設(shè)，豐富學(xué)習(xí)資源網(wǎng)絡(luò)化輔助課程學(xué)習(xí)對于在校生的知識獲取越來越重要，網(wǎng)絡(luò)課程突破了課堂授課的時空限制，為學(xué)生提供更全面、廣泛的內(nèi)容，幫助學(xué)生更好的學(xué)習(xí)和理解新知識，在拓展學(xué)生的思維空間、激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維和培養(yǎng)創(chuàng)新能力方面有著不可替代的作用。教師通過有效的課程管理、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)設(shè)計(jì)、作業(yè)布置，達(dá)到網(wǎng)上教學(xué)、交流和評價的目的。機(jī)械控制基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)課程主要由基本課程內(nèi)容、互動教學(xué)、測試、作業(yè)、超級鏈接5個主要的功能模塊組成。解決了控制工程基礎(chǔ)學(xué)時少、內(nèi)容多的矛盾，并且可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)提高學(xué)生主動學(xué)習(xí)和自主學(xué)習(xí)的能力。

　　六、改革考試方法和考核機(jī)制在控制工程基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)中，考試方法和考核內(nèi)容是引導(dǎo)教學(xué)模式和學(xué)生學(xué)習(xí)方法的機(jī)制。在注重素質(zhì)教育、培養(yǎng)工程應(yīng)用型人才的今天，僅憑期末考試成績來評價學(xué)生的學(xué)習(xí)情況是很不科學(xué)的，課程考核方式也是影響教學(xué)效果的一個重要因素。

　　平時上課不聽講，在期末考試之前突擊的學(xué)生大有人在。這些應(yīng)付考試的學(xué)生缺乏對知識的深入理解，往往會出現(xiàn)考試過后腦袋一片空白的情況。為了加強(qiáng)學(xué)生分析解決工程實(shí)際問題的能力，在控制工程基礎(chǔ)的考核方式上進(jìn)行大刀闊斧的改革，全面合理評價學(xué)生的學(xué)習(xí)過程與效果，改變學(xué)生為了考試而考試的理念，所以將考核成績分為平時作業(yè)成績、實(shí)驗(yàn)成績和期末考試成績和面試成績幾個方面。平時作業(yè)成績占總分的20％；實(shí)驗(yàn)成績根據(jù)實(shí)驗(yàn)考勤、實(shí)驗(yàn)態(tài)度、動手能力、創(chuàng)新能力、實(shí)驗(yàn)報告等來綜合評分，實(shí)驗(yàn)成績占總分的10％ ；面試成績由教師與學(xué)生面對面交流給定，占總成績的10％；理論考試采用閉卷考試，試題以主觀應(yīng)用型題目為主，著重考核學(xué)生對知識點(diǎn)的掌握與綜合應(yīng)用能力，考試成績占總分的60％。

　　通過控制工程基礎(chǔ)課程改革的不斷深入和探索，實(shí)施課程改革方案，不斷改進(jìn)教學(xué)方法和教學(xué)手段，理論和實(shí)踐相結(jié)合，極大地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，使原本枯燥的理論知識變得形象直觀，筆耕文化推薦期刊，更易于理解掌握，提高了課堂教學(xué)質(zhì)量和實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)了學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識分析解決實(shí)際工程問題的能力，鍛煉了學(xué)生的動手能力。隨著科技的進(jìn)步和發(fā)展及對培養(yǎng)應(yīng)用型人才要求的不斷提高，控制工程基礎(chǔ)課程教學(xué)改革將持續(xù)推進(jìn)。課程教學(xué)與現(xiàn)代化信息、試驗(yàn)手段相結(jié)合，取得良好的教學(xué)效果還需在實(shí)踐中繼續(xù)研究探討。