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《控制工程基礎》是機械電子工程本科專業一門重要的專業基礎課，它以控制理論為基礎，研究在工程實踐基礎上抽象出來的問題，這些問題均是分析與設計控制系統的共性問題，不僅為后續機電類課程的學習提供理論基礎，而且為學生運用控制理論的基本原理和思想方法解決機電工程中的實際技術問題奠定了基礎，對工程實踐具有重要的指導意義。但是，由于該課程理論性強，涉及數學、力學、電學、MATLAB軟件應用以及機械工程等方面的知識，信息量大、概念比較抽象。傳統教學過程中缺少分析與應用的工程實際對象與載體，缺乏學習支點，很難提高學生的學習主動性與學習興趣，束縛了學生思維的發展，不能很好地引導學生學以致用，也少有機會引導學生學會獨立思考，以致在學生的知識應用能力、綜合分析能力與創新能力的培養上有很大的弊端。為了提高《控制工程基礎》課程教學質量，筆者在該課程的教學方法、教學手段、教學內容、實驗教學、考核方式等方面進行了多年的探索與實踐，教學效果有了不斷的改善。本文就取得的教學經驗做一簡要的歸納與總結。

一、探索教學方法，激發學生興趣

該課程傳統的課堂教學方法以教師單向講授為主，學生在課堂中大多處于被動接收的狀態。如何提高學生的學習興趣，增強學習主動性，對于提高教學質量顯得尤為重要。在該課程的教學改革探索中，積極采用啟發與互動式教學方法貫穿整個教學過程。例如在講到控制系統與非控制系統的概念時，啟發學生思考在日常生活與生產實踐中自己所熟悉系統（如電扇、空調、飲水機、洗衣機、攪拌機、數控機床進給系統等）的類型，并用討論的方式讓學生講述各種系統的工作目的與實現的方式，最后教師進行點評與歸納。這樣啟發與互動式教學極大地調動了學生的學習積極性，并將相關知識點與實踐應用很好的結合。再例如在講到反饋控制系統工作原理時，首先啟發學生用自己的感性思維分析日常生活中抽水馬桶的工作過程與原理，然后引導學生結合教材上提到的液面自動調節器的反饋控制原理進行系統分析，并激勵學生在課外運用“測偏與糾偏”的反饋控制原理大量分析生活與生產實踐中各種熟悉的控制系統工作原理，在大量消化吸收各種控制系統巧妙設計思路的基礎上不斷培養學生進行系統設計的創新思維。又例如，很多學生在接觸超調量與調整時間等概念時，始終覺得很抽象與枯燥。針對這種現象，啟發學生在學習相關知識點之前，討論自己對乘坐不同類型汽車的感受，然后引導學生認識汽車的性能與乘車時感覺是否平穩以及顛簸之后恢復平穩的時間長短密切有關，而這些性能均可通過控制理論中超調量Mp與調整時間ts來進行量化分析與設計。另外，在教學中，注意從回憶舊知到逐漸引入新知，以幫助學生建立起連貫、整體的概念，教師要及時歸納總結教學內容，幫助學生全面把握相關知識點。

二、豐富教學手段，提高教學質量

豐富的教學手段也是提高教學質量、實現教學目的的重要方法。根據《控制工程基礎》課程的特點，在長期的教學實踐中總結體會到，多媒體課件與MATLAB仿真技術相配合，并配以適當的傳統板書教學手段是一種較理想的方案。利用多媒體課件教學手段，使課堂教學更加生動、形象、直觀，信息量大大增加。如在講到控制理論是目前最實用最有發展前途的理論之一，用傳統的教學手段很難展現與引導學生理解，而在多媒體課件教學中配以大量的控制理論在工業、農業、日常、道路交通、軍事與高科技等領域應用的圖片、視頻材料，會很輕松地讓學生認識到自動控制對國家發展的深遠影響與重要作用，從而有效激發了學生的學習興趣與主動性。在《控制工程基礎》的時域分析法中常常需要繪制時間響應曲線進行分析，在頻域分析法中需要繪制Bode圖和Nyquist圖分析系統，傳統手工繪圖方法耗時較長，且不準確，分析的結果可靠性不足，鑒于此，在《控制工程基礎》中引入MATLAB仿真軟件作為教學工具，采用MATLAB語言只需幾條簡單指令就可得到相應分析圖形，同時能方便地觀察參數的變化對控制系統穩定性、動態特性的影響，提高了教學效率和效果。但在《控制工程基礎》課程中，對于一些理論性較強的數學推導與公式，以及習題解答這樣的教學內容，采用傳統的黑板板書推導，用循序漸進的方式邊推導邊講解，學生更容易理解與接受。因此，在教學過程中，針對不同的教學內容特點，將現代與傳統教學手段結合起來，可以使課堂教學更加科學合理。

三、優化教學內容，加強實驗教學

合理編排和及時更新教學內容，保持課堂內容的先進性是教學改革的重要舉措。通過《控制工程基礎》的課堂教學，主要培養學生學會運用控制理論的基本原理和思想方法，掌握用系統的、反饋的、控制的方法來分析研究工程實際問題。在課堂教學內容的選取上，始終把握以“數學模型”為基礎，以“基本性能要求”（穩定性、快速性、準確性）為靈魂，以分析為前提，樹綜合設計為目標的精神，課堂教學內容重點放在控制理論的基本概念、線性定常系統數學模型、時間響應分析、頻率特性分析、穩定性分析及系統性能校正幾部分。但實際應用中，大多數系統是非線性的，所以對機械電子系統中常見的非線性關系，對非線性系統的線性化處理方法等仍要講透，而對線性離散系統分析以及系統辨識等內容只做概括性的總體闡述。另外，由于PID控制在工業控制系統中應用非常廣泛，所以在教學內容中加大了對PID調節器原理與應用的講解，不僅講授P、I、D各參數的作用及參數自整定方法，而且在實驗環節中讓學生親手搭建PID調節器，基本熟悉PID調節器參數調節方法及工程應用。《控制工程基礎》課程理論性較強，利用實驗教學使學生強化理論知識的深入理解與把握就顯得尤為重要，而且實踐教學不僅是對理論知識的驗證，更是培養學生實驗技能、基本科研能力和創新能力的重要環節。根據《控制工程基礎》課程特點，采用MATLAB/SIMULINK仿真工具進行該課程的實驗教學。一般安排4~6個實驗，涉及典型環節的階躍響應、二階系統階躍響應及其性能分析、系統穩定性分析、系統頻率特性測試、系統校正、PID調節器等課程重點內容，其中PID調節器實驗為設計性實驗，更注重學生創新意識和思維能力的訓練，為學生提供充分發展個性和施展才能的機會。實驗中利用機電專業實驗室現有的XY工作平臺，在該平臺上開設一個閉環控制系統的實驗，理解系統的組成，掌握PID控制參數的含義與正確用法，學生編寫PID控制算法，在XY工作臺上開展實驗，同時利用MATLAB軟件對該閉環控制系統進行建模和仿真，在仿真曲線中分析KP、KI、KD各參數對XY工作平臺運動控制系統性能的影響，是學生真正理解了閉環控制PID算法，通過使用時機機電系統與MATLAB軟件仿真結合來理解與掌握PID控制，不僅加深了學生對控制理論知識的掌握，并使其學以致用，極大調動了學生的學習興趣。

四、改革考核方式，合理評價機制

在理論課程學習中，考核方式一直是教學模式和方法的指揮棒，長期以來，僅憑期末考試一張試卷來評價學生的學習情況是導致應試教育的根源，在面向素質教育，培養工程應用型人才的今天，課程考核方式的改革也是影響教學效果的一個重要環節。為了強調與加強學生綜合素質與能力的培養，合理評價學生的學習過程與效果，筆者在《控制工程基礎》的考核方式上進行了必要的改革，將考核成績分為平時作業成績、實驗成績、考試成績。其中每次平時作業老師都認真評閱，發現作業抄襲者給以0分，并進行警告與教育，平時作業成績占總分的15%；實驗成績根據實驗考勤、實驗態度、動手能力、創新能力、實驗報告等來綜合評分，實驗成績占總分的20%；考試采用開卷考試方式，避免學生花大量時間死記硬背公式與定義，試題以主觀應用型題目為主，著重考核學生對知識的深入理解與靈活應用，考試成績占總分的65%。

五、結束語

教學改革的目的是提高教學效果，培養學生學習的主動性與積極性，從而達到培養學生提出問題、分析問題、解決問題的能力，培養學生的創新意識和創新能力。筆者在長期的《控制工程基礎》教學中不斷總結教學經驗，堅持進行教學改革，教學質量得到了持續改善，適應對工程應用型人才的培養需求。