機械工程控制基礎教學與實踐

1、機械工程控制根底教學與實踐 摘要：機械工程控制根底是本校機械設計制造及其自動化專業(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、涉及知識面廣等特點，以課程目標為產(chǎn)出導向，探索教學模式和評價體系改革，從以教為主向以學為主轉(zhuǎn)變，從以課堂教學為主向課內(nèi)外結(jié)合轉(zhuǎn)變，從以終結(jié)性評價為主向形成性評價為主轉(zhuǎn)變。提升學生課內(nèi)外自主學習參與度，鍛煉學生解決實際工程問題的獨立思考能力。關鍵詞：機械工程控制根底;產(chǎn)出導向;課程體系;課程評價機械工程控制根底作為眾多高校機械類專業(yè)的核心課程之一，是一門以自動控制原理為根底研究機械系統(tǒng)動態(tài)行為問題的專業(yè)根底課程，也是本校機械設計制造及其自動化

2、專業(yè)必修主干課之一【1】。但由于本課程涉及到機械類專業(yè)多數(shù)根底數(shù)學知識，又用到所接觸過的有關動力學知識，以及用到機電系統(tǒng)根底知識，多數(shù)學生在學習本課程時會感到困難，造成學習主動性不強，應試思想較重，課上聽不懂且課下作業(yè)質(zhì)量不高，缺乏解決實際工程問題的獨立思考能力【2】。在本科教育工作審核評估及專業(yè)認證理念的指導之下，探索以產(chǎn)出為導向的課程體系和過程評價方法顯得尤為重要【3】。從以教為主向以學為主轉(zhuǎn)變，從以課堂教學為主向課內(nèi)外結(jié)合轉(zhuǎn)變，從以終結(jié)性評價為主向形成性評價為主轉(zhuǎn)變。提升學生課內(nèi)外自主學習參與度，鍛煉學生解決實際工程問題的獨立思考能力。一產(chǎn)出導向課程體系建設目前機械工程控制根底主流教材包

3、含緒論、系統(tǒng)數(shù)學模型、系統(tǒng)時間響應、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)學校還包含非線性系統(tǒng)及離散控制等少量內(nèi)容【4】。根據(jù)本專業(yè)人才培養(yǎng)方案要求，課程將實現(xiàn)以下目標：1、掌握控制理論的思維方法和根本概念，能夠?qū)?shù)學、自然科學、工程根底和專業(yè)知識與機械工程實際問題相聯(lián)系；2、具備理解和運用機械工程控制理論知識的能力，能夠以控制論的觀點和思維方法對機電系統(tǒng)中存在的問題進行科學分析，以找出問題的本質(zhì)和解決途徑。本課程以大一開設的復變函數(shù)課程為數(shù)學根底，根底理論性較強且知識點環(huán)環(huán)相扣，如何在有限的40學時內(nèi)完成教學目標是其中的難點。在本科教育工作審核評估及專業(yè)認證理念的指導之下，采用

4、32學時理論+8學時仿真分析的學時安排，基于產(chǎn)出導向的案例教學模式是完本錢課程教學目標的有效途徑。課內(nèi)以實例為主線貫穿知識點，課外采用線上案例資源庫、典型習題庫、教學重點知識預習和回憶、師生留言互動等方式開展教學工作。以產(chǎn)出為導向，通過合理的考核與訓練方式保證課程目標的順利達成，如圖1所示。二產(chǎn)出導向?qū)嵤┓桨副ＷC措施合理的考核與訓練方式保證課程目標的順利達成的重要舉措。在本科教育工作審核評估及專業(yè)認證理念的指導之下，豐富的過程評價體系是課程體系順利執(zhí)行的質(zhì)量保證和持續(xù)改良動力。本課程學生合班上課人數(shù)較多情況下，圍繞知識和能力訓練兩個課程目標，通過平時成績作業(yè)局部、平時成績實驗局部和期末考試對學

5、生課程目標達成情況進行考核。具體采取以下措施：1在根本保障方面：通過考勤減分，保證學生課堂跟進情況；通過平時互動問答表現(xiàn)加分，考查學生知識掌握情況。2在平時成績方面40%：A1，通過"雨課堂"等網(wǎng)絡教學工具，完成線上限時測驗形式的平時作業(yè)，進而穩(wěn)固并考察根底知識掌握程度；A2，通過習題冊方式布置綜合作業(yè)題，按照作答及時性、準確性及錯題的改正情況考查學生運用相關知識解決問題的能力；A3，通過完成必做根底實驗，訓練并考查學生時域、頻域、穩(wěn)定性分析等工程根底和專業(yè)知識的掌握情況；A4，通過完成基于復雜機械工程問題相關開放實驗，考查學生對控制系統(tǒng)建模、仿真、分析等理解和運用知識的能

6、力。3在期末成績方面60%：B1，通過選擇、判斷、填空等客觀題考查學生掌握控制理論的思維方法、數(shù)學模型、時域、頻域、穩(wěn)定性及矯正特性的根本知識和概念；B2，通過簡答、計算、綜合等主觀題考查學生理解和運用機械工程控制理論知識，對復雜機械工程問題預測與分析，并能夠適當理解系統(tǒng)特性的能力?；诋a(chǎn)出導向的機械工程控制根底課程評價體系的建設，能夠有效保證學生學習過程中目標明確。其中，作業(yè)、實驗作為平時成績中重要組成局部，不僅是考查學生課程目標的達成情況的有效手段，更是保證教學過程合理有效的關鍵措施。鑒于師生比問題，多數(shù)高校課程作業(yè)和實驗普遍采用回收后直接評分的方式完成，很少關心學生是否進一步學習與更正，

7、而以產(chǎn)出為導向教學模式更關心學生是否有效達成課程目標，因此，本課程組針對理論和邏輯性較強的機械工程控制根底課程修正了作業(yè)與實驗的評價體系。針對平時作業(yè)習題冊，本課程組設置作業(yè)進度與章節(jié)授課相同步，按照作答及時性、準確性及錯題的改正情況考查學生運用相關知識解決問題的能力。制定"準確分"和"加減分"構(gòu)成平時作業(yè)成績的規(guī)那么：首先，按照題目初次作答是否完全正確給定"準確分"，不僅能夠鼓勵學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)時間；其次，新章節(jié)開課前要求同學按時完成前序章節(jié)作業(yè)內(nèi)容，以保證學習狀態(tài)能夠與授課進度同步，通過"

8、;加減分"催促學生及時作答，每次延期完成按題目20%減分，超前完成不管對錯更正后即可得總分值；再次，通過"加減分"鼓勵學生作業(yè)及時更正，錯題更正酌情按相關題目90%-100%加分，補漏按相關題目90%加分，來保證學生最終能夠達成相關課程目標；最后，針對大學生普遍存在的抄襲問題，通過現(xiàn)場單獨詢問方式，根據(jù)學生對考查內(nèi)容是否真正掌握鑒別其是否存在抄襲問題，假設發(fā)現(xiàn)抄襲按相關題目80%減分。針對仿真實驗內(nèi)容，一方面，要求同學完成必做根底實驗，按是否現(xiàn)場完成給定分數(shù)，以保證學生均能夠掌握實驗內(nèi)容相關知識；另一方面，要求同學探索開放性實驗的設定內(nèi)容或自由探索機械工程控制實例

9、，完成相關分析，并穿插于8學時實驗課上進行現(xiàn)場輔導，按照學生探索結(jié)論豐富和準確程度給定分數(shù)，鼓勵同學將課程知識應用于工程實踐，并不斷建設機械工程控制案例庫，促進教學持續(xù)改良。三教學實踐與反思基于產(chǎn)出導向的機械工程控制根底教學模式以15機制五個為載體，在實施過程中不斷總結(jié)與修正。實施過程中的課前充分準備、課上案例引導、課后持續(xù)改良是課程目標達成的保障，總結(jié)教學經(jīng)驗如下：1課前充分準備。學期授課前通過網(wǎng)絡教學平臺建立線上案例資源庫、典型習題庫、教學重點知識視頻、師生留言互動板塊等課程資源與平臺；通過課前提問環(huán)節(jié)，幫助同學回憶前序知識點，并掌握學生整體學習進度；課前規(guī)劃好課程分目標，并不斷以學生整體

10、對分目標達成情況及時微調(diào)授課過程。2課堂案例引導。以減震系統(tǒng)、倒立擺、電機位移控制等實例進行知識點分解和串聯(lián)，將運動中的的汽車變成課本上學生熟悉的質(zhì)量、阻尼、彈簧系統(tǒng)，講解同時將各局部理論知識與實際問題聯(lián)系起來，用案例進行引導，有利于學生對各章節(jié)知識點深入理解和掌握；在實驗環(huán)節(jié)中，保證實驗課程內(nèi)容完整情況下，鼓勵優(yōu)秀學生提出并開展創(chuàng)新實驗內(nèi)容，自由探索機械工程控制實例，并在課堂上加強案例引導。3課后持續(xù)改良。通過習題冊與實驗評價體系的建設，鼓勵并催促學生對問題與難點及時查漏補缺，保證學生個體與整體學習進度同步，加強線上線下課后交流與溝通，為學生提供持續(xù)改良動力；通過課后學習進度，以產(chǎn)出為導向不

11、斷調(diào)整教學策略；學期結(jié)束總結(jié)教學經(jīng)驗，結(jié)合目標達成度，分析教學中的薄弱環(huán)節(jié)和缺乏之處，在后續(xù)授課中持續(xù)改良。四結(jié)束語在本科教育工作審核評估及專業(yè)認證理念的指導之下，本課程組針對機械工程控制根底課程構(gòu)建了產(chǎn)出導向的課程體系，豐富了過程評價方式，加強過程管理。制定"準確分"和"加減分"構(gòu)成平時作業(yè)成績的規(guī)那么，構(gòu)建根底實驗與開放性實驗相結(jié)合的實驗體系，以產(chǎn)出為導向關注學生課程目標是否有效達成，提升學生課內(nèi)外自主學習參與度，鍛煉學生解決實際工程問題的獨立思考能力。參考文獻【1】胡雪,夏博,葛云,吳杰,等.基于"工科教育專業(yè)認證"構(gòu)建機械制造及其自動化專業(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.?機械工程控制根底?課程建設與教學改革探