应用型工科院校《控制工程基础》课程教学方法探析

邹方利，肖 莉

（武汉工程大学 机电工程学院，湖北 武汉 430000）

【教法研究】

应用型工科院校《控制工程基础》课程教学方法探析

邹方利，肖 莉

（武汉工程大学 机电工程学院，湖北 武汉 430000）

针对应用型工科院校学生在学习《控制工程基础》课程中，普遍存在学习目标不明确，动力不足，畏难情绪大的现状，在教学方法上进行了一些新的尝试和调整，实施后的教学过程能激发学生的学习动力，改善教学效果。

工科院校；控制工程基础；专业基础课；教学方法

早在上个世纪80年代初，在制造技术行业，就引进了全新的控制理论，极大地改变了制造技术行业，因此，这门把控制理论看作基础，主要研究分析在实际的工程问题上抽象得来问题的《控制工程基础》课程，就被列为机械大类专业本科生必修且相当重要的一门专业基础课。它不仅为后续专业课程的学习奠定了基础，而且为实际工作中能解决技术问题提供了理论支持。

“为什么要学这门课程？”“以后工作中用得着吗？”“太难学了！”这是很多应用型工科院校的学生在学习《控制工程基础》课程时所面临的困惑和感受。的确，与专业课实用性强，内容具体，即学即用的特点不同，《控制工程基础》作为一门专业基础课程，所研究的是工程中的一些共性问题，不仅知识体系庞杂，而且内容抽象，概括性强。这样一来，学生学习起来就难免感到目标不明确，空洞乏味，学习动力不足，并且很难深刻认识到该课程的重要性。另外，该课程还需要学生具备较强的数理知识，而应用型工科院校的学生在这方面又普遍感到力不从心，这无疑更加大了学习的难度，导致其学习主动性差。

针对上述存在的问题，笔者就如何激发学生的学习动力，提高课堂教学质量进行了一些尝试和调整。

一、讲好绪论首课，激发学习兴趣

很多学生尤其是应用型工科院校的学生在刚开始接触《控制工程基础》这门课程时，认为它与自己的专业没有什么必然联系，以后工作也用不到，于是就对该课程的学习产生了懈怠心理，所谓的学习更多的是为了应付考试而已。为了改变这种局面，讲好绪论课显得尤其重要。

首先，要让学生明白学习《控制工程基础》的重要性。控制论不仅是一门重要的学科，而且是科学方法论之一。控制论是一种放之四海而皆准的理论，它提出、分析问题与解决问题的思想方法符合唯物辩证法。控制理论在工程技术领域中体现为工程控制论。在科技高速发展的现代社会，工程领域中无不涉及控制，可见工程控制论的学习有多么重要，只有掌握了控制论的精髓，学生才能更好地学习后面的专业知识。接着，通过一些鲜活的例子来展现控制论的应用，让学生深刻体会到控制论带给人类的影响，以激发学习兴趣。运用多媒体手段通过图文并茂的图片、视频展现控制论的应用实例，从瓦特的蒸汽机、二次世界大战中的自动火炮，到当今社会的载人飞船、探月工程、气象预报，等等。

总之，通过绪论部分的学习，要让学生懂得从整体角度、以动力学的观点去分析系统的动态行为，知道应用经典控制论中的基本概念和方法来分析、研究和解决实际问题。

二、抓住课程主线，避免知识零散

《控制工程基础》这门课程不仅理论体系庞杂，涉及知识面广，而且数学推导和计算烦琐无比，教师很难在规定的40学时内进行系统全面的讲授。在传统的课堂教学中，教师为了追求看得见的教学效果——高分，往往有些急功近利。针对上述现象，笔者在实际教学中采用主线贯通式的教学方法，使学生能对课程内容始终做到整体把握和条理清晰，并以此为基础不断深入学习，既“进得去”，又“出得来”，从而大大增强学生学习该课程的归属感和自信心。《控制工程基础》看似庞杂，但归根结底都是围绕一个对象、三大内容展开的，即主要的研究对象为反馈控制系统，主要的学习内容可概括为系统的数学模型、系统的性能分析和系统的校正三个方面。其中，系统分析是课程的核心内容，数学模型是系统分析的基础工具，而系统校正则是在性能分析的基础之上如何改善系统的性能，它和工程应用密不可分，是系统分析的终结所在。在系统的分析中，主要方法有时域法、频域法和以此为基础的图示法，这些方法从不同的角度来分析同一个系统。课程主要内容的框架结构如图1所示，图中每个内容分别对应教材中的第一至六章。在学习每章内容之前，特将此框架图展示给学生，使他们对课程的基本结构始终有着清晰的认识，能在学习过程中抓住课程主线，做到前钩后连、融会贯通，从而避免知识点的零散和学习的盲目性。

图1 《控制工程基础》课程主要内容结构

三、活用教学方法，强化教学效果

以武汉工程大学为例，通过研究分析学校对机械类专业的基本定位并结合学生的具体情况，认真钻研《控制工程基础》这门课程的基本内容，课堂上通过采用多种教学方式相结合的形式，来让学生更加透彻地掌握课程内容，从而提升教学质量。

1.探究式教学。授课教师通过引入特定情境，引导同学们分析问题，通过制定方案或设计实验来认识问题、解决问题或得到答案、得出结论并探讨此过程中的感想和交流经验。教师应立足于实际问题，并提供有用信息，学生就这个问题来发散思维，思考解决此类问题的方法或改进原有方法等。这种教学方式更注重于同学们的自主探究，可以使学生建立自主分析解决问题的观念，在这个完整解决某个问题的过程中，学生可以在探究讨论中获得知识。这种教学方式能使同学们解决问题的能力提高，同时也熟练和巩固了这些基础知识的应用，达到了很好的教学效果。如看到教室外武黄高速上奔跑的汽车时，提出问题，如驾驶人员如何能做到准确、快速地按照预想的行车状态在高速路道上行驶？这样的提问是建立在学生已有知识的基础上，并且与学生平时身后主讲教师引导学生分析问题，让学生应用已有的知识来自主寻求答案或分析问题。

2.讨论式教学。授课教师立足于某一既定的知识点或问题，让同学们进行分组讨论。每个小组分工明确，最后就这些问题发表本组得到的结论或阐明解决问题的新思路。及时鼓励那些在课堂上积极性较高的学生，同时对于有些性格腼腆不善表达的学生要给他们阐述自己观点的机会，让每个同学都参与到此过程中来。每当学习到新的知识点时，授课教师先要与学生共同复习旧的知识点，并比较总结新旧知识点之间的联系和区别，重要的知识点需要教师多次强调，如此一来既可以加深学生对旧知识点的掌握和对重点的理解，在建立完整专业知识体系的同时，对新知识点也会有基本的了解。

3.对比式教学。比如，在讲解时域分析时，与根轨迹分析法进行比较；讲传递函数性质时，比较比例环节和惯性环节的不同；讲动态系统传递函数推导时，将几个不同的数学模型进行对比。通过不同问题之间的比较，这对建立完整专业知识的体系方面也是大有裨益的。

四、总结

以上所述，是笔者结合多年的实践教学工作，在《控制工程基础》课堂教学中总结出来的一些经验教训。通过以上方法在教学过程中的应用，增强了学生的学习兴趣和自主性，缓解了其学习的畏难情绪，使课堂教学效果和教学质量得到了较好的提高。

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G642.41

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