王憲磊　王偉裴玖玲　張洪洲　劉潤(rùn)澤　范修文（塔里木大學(xué)機(jī)械電氣化工程學(xué)院，新疆阿拉爾843300）

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機(jī)械類專業(yè)自動(dòng)控制原理創(chuàng)新型教學(xué)改革與實(shí)踐*

王憲磊王偉*裴玖玲張洪洲劉潤(rùn)澤范修文
（塔里木大學(xué)機(jī)械電氣化工程學(xué)院，新疆阿拉爾843300）

摘要：針對(duì)自動(dòng)控制原理在機(jī)械類專業(yè)中的重要性，以提高學(xué)生創(chuàng)新能力為目標(biāo)，注重提高教學(xué)效果，該課程在教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)手段等方面進(jìn)行創(chuàng)新型改革，實(shí)現(xiàn)了該課程與機(jī)械類專業(yè)的有機(jī)結(jié)合，提高學(xué)生的工程意識(shí)和創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞：機(jī)械類；自動(dòng)控制原理；課程；創(chuàng)新型；教學(xué)改革

Abstract：Because of the importance of the principle of automatic control in the major in machine，the course innovatively reform the teaching objectives，teaching content，teaching methods，teaching means in order to improve students' innovative ability and teaching effectiveness，combining the course and the major，improving the students' engineering consciousness and innovation ability.

Key words：machinery；principle of automatic control；course；innovative；teaching reform

引言

自動(dòng)控制原理是塔里木大學(xué)（以下簡(jiǎn)稱“我?！保C(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化、機(jī)械電子工程和農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動(dòng)化專業(yè)的一門重要的技術(shù)基礎(chǔ)課，同時(shí)是一門非?；钴S的課程，該課程在機(jī)械工程領(lǐng)域中有著非常重要的應(yīng)用，已經(jīng)逐漸成為機(jī)械類各專業(yè)的核心課程。其總框架和教學(xué)內(nèi)容以經(jīng)典控制理論為基礎(chǔ)，以現(xiàn)代控制理論為展開內(nèi)容，逐步向前沿學(xué)科發(fā)展。該課程的特點(diǎn)是概念抽象、與數(shù)學(xué)結(jié)合緊密、實(shí)踐性強(qiáng)。具體來說是課程知識(shí)體系緊密，有大量的作圖方法，用作圖法分析和設(shè)計(jì)系統(tǒng)，課程計(jì)算多，分析設(shè)計(jì)系統(tǒng)要借助大量的數(shù)學(xué)計(jì)算，對(duì)學(xué)生的數(shù)學(xué)知識(shí)要求很高，涉及到高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、復(fù)變函數(shù)與積分變換等數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，該課程與工程實(shí)際聯(lián)系很緊密，課程中大量的知識(shí)點(diǎn)通過舉工程實(shí)例講解，學(xué)生才能通俗易懂。因此在該課程的學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生會(huì)感到有一定的難度，因?yàn)樵撜n程是專業(yè)基礎(chǔ)課，對(duì)該課程學(xué)習(xí)的掌握程度，會(huì)直接影響相關(guān)專業(yè)的后續(xù)課程學(xué)習(xí)，也會(huì)影響學(xué)生的實(shí)際設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的能力，進(jìn)一步影響學(xué)生對(duì)知識(shí)的運(yùn)用，因此進(jìn)行機(jī)械類專業(yè)自動(dòng)控制原理課程的教學(xué)改革，對(duì)提高學(xué)生熟練掌握自動(dòng)控制理論的方法和技巧，對(duì)提高學(xué)生的理論水平和實(shí)際工程能力具有一定的意義。

一、機(jī)械類專業(yè)自動(dòng)控制原理教學(xué)改革思路

自動(dòng)控制原理課程具有很強(qiáng)的工程應(yīng)用背景，要結(jié)合不同的機(jī)械專業(yè)，制定合適的教學(xué)內(nèi)容，采取合適的教學(xué)素材，確保學(xué)生能結(jié)合自身專業(yè)，深刻領(lǐng)會(huì)該課程的內(nèi)涵。

（一）教學(xué)目標(biāo)定位

自動(dòng)控制原理是研究自動(dòng)控制規(guī)律的一門課程，隨著科技的發(fā)展，自動(dòng)控制技術(shù)廣泛應(yīng)用于機(jī)械、制造、農(nóng)業(yè)、機(jī)電等領(lǐng)域，自動(dòng)控制原理的研究對(duì)象是自動(dòng)控制系統(tǒng)，因此必須從大量的自動(dòng)控制系統(tǒng)入手，來講解基本的控制理論。我校機(jī)械類專業(yè)（包括機(jī)制、農(nóng)機(jī)、機(jī)電專業(yè)）都開設(shè)了該課程，要根據(jù)不同專業(yè)和課程的授課目的，制定不同專業(yè)的課程教學(xué)目標(biāo)，如對(duì)于機(jī)制專業(yè)的學(xué)生，該課程主要使學(xué)生了解自動(dòng)控制在機(jī)械工程中的應(yīng)用，熟悉機(jī)械工程設(shè)備中的簡(jiǎn)單自動(dòng)控制過程，了解最基本的控制原理，學(xué)會(huì)機(jī)械設(shè)備的控制分析；對(duì)于農(nóng)機(jī)專業(yè)來說，該課程要給學(xué)生重點(diǎn)展示自動(dòng)控制在農(nóng)業(yè)機(jī)械方面的應(yīng)用，還要多介紹自動(dòng)控制在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，側(cè)重讓學(xué)生了解自動(dòng)控制的核心內(nèi)容，重點(diǎn)學(xué)會(huì)分析；對(duì)于機(jī)電專業(yè)學(xué)生，自動(dòng)控制是機(jī)電聯(lián)系的重要環(huán)節(jié)，讓學(xué)生重點(diǎn)體會(huì)如何用電來控制機(jī)械，要深刻領(lǐng)會(huì)該課程的內(nèi)涵，全面掌握該課程的綜合技能。要分析不同專業(yè)對(duì)自動(dòng)控制的不同要求，結(jié)合各專業(yè)涉及到的工程實(shí)例，充分與自動(dòng)控制課程有機(jī)結(jié)合，力求使自動(dòng)控制課程能更好的與各專業(yè)實(shí)際相結(jié)合。針對(duì)不同專業(yè)，制定合適的教學(xué)目標(biāo)，精選出合適的教學(xué)內(nèi)容。

（二）教學(xué)方法改革

根據(jù)機(jī)械類各專業(yè)對(duì)該課程不同的定位，結(jié)合各專業(yè)該課程不同的學(xué)時(shí)數(shù)量，因?yàn)闄C(jī)電專業(yè)學(xué)時(shí)多，講授內(nèi)容也適當(dāng)增加，因?yàn)闄C(jī)制專業(yè)和農(nóng)機(jī)專業(yè)，學(xué)時(shí)相當(dāng)，授課內(nèi)容要精選適合各專業(yè)自身的工程實(shí)例，從各專業(yè)實(shí)際出發(fā)，將教學(xué)與工程背景相結(jié)合，根據(jù)不同專業(yè)、不同教學(xué)內(nèi)容選取不同的工程案例，采取案例式教學(xué)。

（三）教學(xué)手段改革

自動(dòng)控制課程理論多、公式多、圖形多、分析方法多，針對(duì)一些公式，要簡(jiǎn)化推導(dǎo)，多媒體課件要精簡(jiǎn)公式，不能太繁瑣，讓學(xué)生淡化公式推導(dǎo)，重點(diǎn)是掌握課程相關(guān)概念。對(duì)于個(gè)別公式，上課時(shí)用板書。對(duì)課程里面的各種圖形和分析方法，可以充分利用MATLAB仿真軟件，制作出圖文并茂的課件，讓學(xué)生一目了然，便于掌握課程內(nèi)容。針對(duì)機(jī)械類不同專業(yè)，多媒體與板書相結(jié)合，有針對(duì)性的制作圖文并茂的多媒體課件。

二、機(jī)械類專業(yè)自動(dòng)控制原理創(chuàng)新型教學(xué)改革實(shí)踐

（一）優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容

針對(duì)機(jī)械類不同專業(yè)，查閱機(jī)械類各專業(yè)人才培養(yǎng)方案，分析自動(dòng)控制課程在專業(yè)中的地位，考慮到各專業(yè)自動(dòng)控制課程學(xué)時(shí)數(shù)，結(jié)合與機(jī)械方面老師溝通交流，與機(jī)械類專業(yè)在校生溝通，發(fā)放調(diào)查問卷，廣泛聽取意見和建議，認(rèn)真精選課程教學(xué)內(nèi)容。

通過該課程的學(xué)習(xí)，使機(jī)械類專業(yè)學(xué)生掌握自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成和工作流程，理解自動(dòng)控制技術(shù)在機(jī)械系統(tǒng)中的應(yīng)用，學(xué)會(huì)對(duì)基本的機(jī)械系統(tǒng)分析控制過程。由于機(jī)械類專業(yè)的自動(dòng)控制課程學(xué)時(shí)普遍較少，課程內(nèi)容抽象，學(xué)生不易學(xué)，因此，要對(duì)授課內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化，重點(diǎn)講授緒論、控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型、時(shí)域分析法和頻域分析法四章內(nèi)容，對(duì)于控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與校正做一簡(jiǎn)單介紹，最后對(duì)MATLAB仿真在自動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用做一介紹。在教學(xué)中，要重點(diǎn)講好緒論，讓學(xué)生明白自動(dòng)控制在機(jī)械系統(tǒng)中的重要作用，引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使課程有一個(gè)好的開始。

（二）借鑒其他高校自動(dòng)控制教學(xué)模式

通過外出調(diào)研，到新疆其他高校相關(guān)機(jī)械專業(yè)調(diào)研學(xué)習(xí)，參觀自動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)室，與同行老師廣泛交流，學(xué)習(xí)該課程好的教學(xué)做法和經(jīng)驗(yàn)，查找自己不足，再結(jié)合我校實(shí)際，有針對(duì)性的調(diào)整該課程的教學(xué)方案。

通過調(diào)研分析，大部分高校的機(jī)械類專業(yè)自動(dòng)控制授課中，必須由任課老師認(rèn)真準(zhǔn)備教學(xué)素材，因?yàn)楝F(xiàn)成的自動(dòng)控制教學(xué)材料與機(jī)械類專業(yè)本身結(jié)合較少，所以任課教師必須自己認(rèn)真準(zhǔn)備，使講課內(nèi)容盡量與專業(yè)本身結(jié)合起來，體現(xiàn)該課程的價(jià)值，使其能很好的服務(wù)于各專業(yè)的人才培養(yǎng)。各高校在該課程的教學(xué)中，普遍都采用案例式教學(xué)，針對(duì)不同專業(yè)例舉大量的工程自動(dòng)控制實(shí)例，比如，在講解自動(dòng)控制的結(jié)構(gòu)、組成、工作原理中，結(jié)合機(jī)械類專業(yè)，可以例舉如農(nóng)業(yè)自動(dòng)灌溉系統(tǒng)、溫室大棚自動(dòng)控制系統(tǒng)、農(nóng)產(chǎn)品加工中的自動(dòng)控制系統(tǒng)、采棉機(jī)中的自動(dòng)控制、自動(dòng)收獲機(jī)中的自動(dòng)控制、GPS自動(dòng)導(dǎo)航駕駛系統(tǒng)、機(jī)械制造系統(tǒng)、加工自動(dòng)化、各類工程機(jī)械等，引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

（三）與機(jī)械類相關(guān)企業(yè)聯(lián)系，搜集教學(xué)素材

結(jié)合機(jī)械設(shè)計(jì)、農(nóng)業(yè)機(jī)械化、機(jī)械電子工程等不同機(jī)械類專業(yè)，到新疆相關(guān)企業(yè)單位、科研院所、農(nóng)牧團(tuán)場(chǎng)，調(diào)研相關(guān)生產(chǎn)一線，為自動(dòng)控制原理課程的教學(xué)提供原始素材，不斷調(diào)整課程授課內(nèi)容，與新疆實(shí)際緊密結(jié)合。自動(dòng)控制系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于農(nóng)產(chǎn)品加工、設(shè)施農(nóng)業(yè)、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、收貨機(jī)械中，極大地提高了生產(chǎn)率，因此必須在學(xué)校期間，使學(xué)生掌握更多的自動(dòng)控制理論和實(shí)際知識(shí)，為學(xué)生將來從事相關(guān)工作打下基礎(chǔ)。當(dāng)前，機(jī)械裝備系統(tǒng)數(shù)量不斷增加和規(guī)模龐大，而且機(jī)械裝備質(zhì)量不斷提升，技術(shù)越來越先進(jìn)，已經(jīng)向自動(dòng)化、智能化發(fā)展，因此，各類機(jī)械設(shè)備的控制越來越復(fù)雜。通過到機(jī)械相關(guān)企業(yè)調(diào)研，搜集大量的機(jī)械自動(dòng)化控制實(shí)例，拍大量的圖片和視頻，后期通過教師的整理，形成完善的教學(xué)材料，在教學(xué)中，以此為案例，讓學(xué)生直觀了解，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，使學(xué)生通俗易懂，并能感受到課本知識(shí)在實(shí)際機(jī)械系統(tǒng)中的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)理論聯(lián)系實(shí)際，使學(xué)生能更加深刻領(lǐng)會(huì)課本知識(shí)，便于學(xué)生掌握和記憶課本知識(shí)，有效地提高了學(xué)習(xí)效率。

（四）將教師科研成果引入教學(xué)中

課題組成員，大部分都主持或承擔(dān)了自動(dòng)控制的相關(guān)科研項(xiàng)目，對(duì)自動(dòng)控制在具體科研項(xiàng)目中的應(yīng)用有深刻體會(huì)，在教學(xué)中，可以結(jié)合自身從事科研項(xiàng)目的情況，給學(xué)生介紹自動(dòng)控制在科研項(xiàng)目中的應(yīng)用，現(xiàn)身說法，引起學(xué)生對(duì)該課程的學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)主持在研課題的老師，也可以把教學(xué)中發(fā)現(xiàn)的優(yōu)秀學(xué)生，吸引到自己的科研項(xiàng)目中，提高學(xué)生的知識(shí)應(yīng)用水平，鍛煉學(xué)生處理實(shí)際問題的能力，提高本課程的教學(xué)效果。

（五）以大學(xué)生科技競(jìng)賽為導(dǎo)向，體現(xiàn)本課程的價(jià)值

機(jī)械類專業(yè)的學(xué)生，在參加“挑戰(zhàn)杯”、全國(guó)大學(xué)生智能汽車競(jìng)賽、全國(guó)周培源大學(xué)生力學(xué)競(jìng)賽、全國(guó)大學(xué)生機(jī)器人大賽、全國(guó)大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新大賽等比賽中，大部分都要涉及到自動(dòng)控制基本理論。因此在該課程的教學(xué)中，以大賽為導(dǎo)向，有意識(shí)的給學(xué)生介紹到各種比賽中用到的自動(dòng)控制理論情況，可以舉一些大賽的實(shí)例，來分析其中的自動(dòng)控制環(huán)節(jié)，幫助學(xué)生在各類大賽中取得佳績(jī)。

三、結(jié)束語

通過對(duì)機(jī)械類專業(yè)自動(dòng)控制原理創(chuàng)新型教學(xué)改革，在不同機(jī)械專業(yè)中，引入與專業(yè)相關(guān)的工程案例、教師科研成果、大賽導(dǎo)向、最新的機(jī)械裝備等，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，也實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制原理課程與專業(yè)的有機(jī)結(jié)合，擴(kuò)展了學(xué)生視野，激發(fā)了學(xué)習(xí)興趣，提高了教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)適合社會(huì)需求的具有創(chuàng)新能力的合格人才。

參考文獻(xiàn)

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［2］姚立健.面向農(nóng)機(jī)專業(yè)的“自動(dòng)控制原理”課程教學(xué)改革［J］.中國(guó)電力教育，2012（32）.

［3］程廣貴.機(jī)械專業(yè)自動(dòng)控制原理教學(xué)方法探討［J］.中國(guó)電力教育，2011（13）.

中圖分類號(hào)：G642

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：2096-000X（2016）07-0132-02

*基金項(xiàng)目名稱：塔里木大學(xué)高教研究項(xiàng)目；項(xiàng)目編號(hào)：TDGJ1534

作者簡(jiǎn)介：王憲磊（1983-），男，陜西子洲人，塔里木大學(xué)機(jī)械電氣化工程學(xué)院，碩士，講師，研究方向：電氣類課程教學(xué)工作以及電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化方面。

*通訊作者：王偉（1979-），男，遼寧沈陽人，塔里木大學(xué)機(jī)械電氣化工程學(xué)院，碩士，副教授，研究方向：現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械裝備設(shè)計(jì)理論及關(guān)鍵技術(shù)研究。