機(jī)械工程控制基礎(chǔ)課程教學(xué)的探討論文
機(jī)械工程控制基礎(chǔ)課程歷來被機(jī)械類專業(yè)學(xué)生認(rèn)為是除理論力學(xué)和微機(jī)原理之外的三大最難學(xué)的課程之一,其間教師教的累,學(xué)生也學(xué)得辛苦,教學(xué)過程中反映出的問題也很多。但這些問題最終可歸結(jié)為“為什么要學(xué)?怎樣學(xué)?”學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中始終糾纏在這兩類問題中,因而教師如果在教學(xué)中不能很好的解決這兩個問題,必然教學(xué)質(zhì)量就無法保證和提高。
1為什么要學(xué)《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》
自20世紀(jì)50年代錢學(xué)森創(chuàng)立工程控制論之后,控制工程首先以“調(diào)節(jié)原理”的名稱作為自動控制專業(yè)的一門主干課程而進(jìn)入高校教學(xué)領(lǐng)域。隨著制造業(yè)的快速發(fā)展,對光、機(jī)、電一體化的發(fā)展也提出了新的要求,自然也就對機(jī)械專業(yè)學(xué)生掌握控制論的基本觀點(diǎn)和方法提出了新的要求。因此,20世紀(jì)80年代初國內(nèi)高校普遍開始對機(jī)械類專業(yè)的本科生開設(shè)機(jī)械工程控制課程。1998年國家對高校的專業(yè)設(shè)置進(jìn)行了調(diào)整。機(jī)械大類的所屬專業(yè)縮減成四個“機(jī):械設(shè)計(jì)制造及其自動化、材料成型及控制工程、過程裝備與控制工程”和“工業(yè)設(shè)計(jì)”。其中前三個專業(yè)都帶有“自動化”或“控制工程”的后綴,可見控制工程在現(xiàn)代機(jī)械專業(yè)中的重要性。
機(jī)械工程控制基礎(chǔ)課程將各門數(shù)、理、機(jī)、電、力、液等基礎(chǔ)知識與機(jī)械類專業(yè)課之間以控制論的思想為基礎(chǔ)架起信息技術(shù)聯(lián)系的“橋梁”,使之在后續(xù)的專業(yè)課學(xué)習(xí)中具有較強(qiáng)的針對性和解決實(shí)際工程問題的可能,因而該課程的學(xué)習(xí)對工科學(xué)生今后工程能力的培養(yǎng)具有重要的意義。機(jī)械工程控制基礎(chǔ)目前已成為培養(yǎng)口徑寬、基礎(chǔ)厚的機(jī)械專業(yè)本科學(xué)生的一門重要的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課,其所包含的理論和知識是制造業(yè)實(shí)現(xiàn)走向信息化、自動化、智能化的最根本也是最基礎(chǔ)的第一步。
2怎樣學(xué)好《機(jī)械工程控制基礎(chǔ)》
2.1存在的問題
“怎樣學(xué)好機(jī)械工程控制基礎(chǔ)”可以說是學(xué)生在學(xué)習(xí)中碰到的最直接,也是最困難的問題。分析其原因,大致有以下幾種:
(1)內(nèi)容抽象。首先課程本身就是以控制理論為基礎(chǔ),研究的是在工程實(shí)踐的基礎(chǔ)上抽象出來的問題。既是說,其先天就是以數(shù)字、公式以及數(shù)學(xué)模型等數(shù)學(xué)語言在描述一個實(shí)際的系統(tǒng)或生產(chǎn)過程。因而學(xué)生在學(xué)習(xí)中一直會感覺是在公式、定理模型中游離,是在學(xué)習(xí)一門數(shù)學(xué)。
其次課程開設(shè)在二年級第二學(xué)期,這個階段可以說學(xué)生還沒有學(xué)習(xí)專業(yè)課程,專業(yè)知識的缺乏,必然導(dǎo)致學(xué)生對教學(xué)中所描述和提及的系統(tǒng)以及生產(chǎn)過程難以理解,極其抽象。
(2)數(shù)學(xué)知識薄弱。機(jī)械工程控制基礎(chǔ)課程中幾乎所有的定論和原理都是由很多不同的數(shù)學(xué)工具推導(dǎo)出來的,必然就要求其學(xué)習(xí)必須建立在良好的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)之上。然而工科院校學(xué)生的數(shù)理基礎(chǔ)卻又相對薄弱,尤其現(xiàn)行的教學(xué)計(jì)劃中對數(shù)理教學(xué)內(nèi)容的刪減和選擇所帶來的變化,更是加劇了這一問題,因此,對大多數(shù)數(shù)學(xué)基礎(chǔ)掌握一般的學(xué)生來說,幾乎無法適應(yīng),普遍學(xué)生都會反映“很難,聽不懂”。
(3)課程的銜接。從目前學(xué)校執(zhí)行的教學(xué)計(jì)劃中,機(jī)械工程控制基礎(chǔ)的`教學(xué)時間安排可以說是承上啟下,介于基礎(chǔ)課和專業(yè)課之間,是典型的專業(yè)基礎(chǔ)課的。但最大問題也就出于此,機(jī)械工程控制基礎(chǔ)所涵蓋的知識內(nèi)容涉及到很多課程,除要求學(xué)生熟練掌握許多數(shù)學(xué)方法和知識外,還要掌握電學(xué)、力學(xué)、機(jī)械設(shè)計(jì)等方面的知識,由此可見現(xiàn)行計(jì)劃中出現(xiàn)了專業(yè)課程知識的嚴(yán)重脫節(jié)。
2.2解決方法
(1)為克服內(nèi)容抽象,建議在今后課堂教學(xué)中以相關(guān)的典型工程實(shí)例(最好是學(xué)生身邊所能看到,能摸到的系統(tǒng))為介入點(diǎn)來引入重要知識點(diǎn)。例如,我們在一開始介紹自動控制系統(tǒng)的概念、組成要素、類型和工作原理等知識時,完全可以將洗衣機(jī)、空調(diào)、烤箱等實(shí)例引入,采取由“教師啟發(fā)—學(xué)生討論—教師總結(jié)”的方式進(jìn)行教學(xué),逐步提高培養(yǎng)學(xué)生對抽象事物的概括能力和邏輯分析能力,進(jìn)而在后續(xù)章節(jié)學(xué)習(xí)中逐步引入一些較為常見的典型工業(yè)控制系統(tǒng)和生產(chǎn)過程對象。
(2)數(shù)學(xué)知識的缺失短時間是很難彌補(bǔ)的,但是必要的數(shù)學(xué)知識的簡要復(fù)習(xí)和講解仍然十分必要(例如,復(fù)變函數(shù)和積分變換等)。此外在利用數(shù)學(xué)工具及相關(guān)電、力、液等知識進(jìn)行控制論原理教學(xué)推導(dǎo)時,切忌不要使推導(dǎo)過程變成一種數(shù)學(xué)解題的氛圍,一旦這樣,學(xué)生的上課注意力和吸收消化知識點(diǎn)將隨之也將轉(zhuǎn)變成數(shù)學(xué)思維,頭腦中將一直浮現(xiàn)“公式,數(shù)據(jù),結(jié)果”,而完全忽視了期間所要求掌握的系統(tǒng)控制論的物理概念的明晰性和數(shù)學(xué)結(jié)論的適用性和準(zhǔn)確性。因此,教師要特別注意引導(dǎo)學(xué)生將注意力集中在系統(tǒng)問題的提出,解決的辦法和最終的結(jié)論之上,對數(shù)學(xué)的推導(dǎo)過程只要做到會用即可,注意本末的適當(dāng)處理。
(3)課程的銜接好壞可以說直接影響課程的教學(xué)效果,前述引入典型工程實(shí)例的教學(xué)方法雖然很好,但選擇怎樣的實(shí)例卻又是個大問題�，F(xiàn)實(shí)中機(jī)械工程實(shí)例中基本上都是具體的技術(shù)研究和開發(fā)問題,比如數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng),機(jī)械手的自動控制等已經(jīng)涉及到了后續(xù)很多的專業(yè)知識,在現(xiàn)行教學(xué)計(jì)劃下現(xiàn)階段的學(xué)生是無法理解的。所以目前,教師只能是用一些結(jié)構(gòu)簡單、針對性強(qiáng)、便于理解、計(jì)算與分析的實(shí)例作為課堂的首選,但同時也割裂了課程內(nèi)容在實(shí)際系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的整體聯(lián)系,學(xué)生很難建立起一個各部分(環(huán)節(jié))相互聯(lián)系、相互作用、系統(tǒng)在不斷經(jīng)歷動態(tài)變化的全系統(tǒng)控制概念。因此,下一步如何修改現(xiàn)行教學(xué)計(jì)劃,提高課程間的銜接度將是提高機(jī)械工程控制基礎(chǔ)教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵之一。
3結(jié)語
要提高機(jī)械工程控制基礎(chǔ)教學(xué)質(zhì)量除了以上分析之外,還有很多其他措施。例如實(shí)踐環(huán)節(jié)如何構(gòu)思、綜合實(shí)驗(yàn)平臺如何設(shè)計(jì)、如何開設(shè)、相關(guān)教學(xué)課程內(nèi)容如何設(shè)置等等。其本身就是一個動態(tài)系統(tǒng)的概念。當(dāng)然,作為教師自身的不斷學(xué)習(xí)和提高,不斷的在教學(xué)中對教學(xué)法進(jìn)行研究和總結(jié)也是非常重要的要素。
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