摘 要： 作者引入記憶導(dǎo)圖及MATLAB軟件等工具，解決了學(xué)生在學(xué)習(xí)機(jī)械控制工程基礎(chǔ)課程中畏難等問題，進(jìn)而有效地完成了教學(xué)任務(wù)。
　　關(guān)鍵詞： 機(jī)械控制工程基礎(chǔ) 記憶導(dǎo)圖 MATLAB
　　
　　控制論的觀點(diǎn)和思維方法向機(jī)械工程專業(yè)滲透，給機(jī)械工程這個(gè)古老的專業(yè)注入了新的活力?！稒C(jī)械控制工程基礎(chǔ)》作為機(jī)械工程專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，課程的教學(xué)內(nèi)容逐漸擴(kuò)展，開始從純粹的經(jīng)典控制理論教學(xué)擴(kuò)展到包括現(xiàn)代控制和數(shù)字控制的基本知識(shí)等內(nèi)容。
　　在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展中，信息論、控制論與系統(tǒng)論這“三論”起著極為重要的作用，而“機(jī)械控制工程基礎(chǔ)”同這“三論”所涉及的三個(gè)學(xué)科緊密相連，甚至可以說，“機(jī)械控制工程基礎(chǔ)”就是這“三論”在機(jī)械工程中的典型體現(xiàn)?！皺C(jī)械控制工程基礎(chǔ)”作為數(shù)理基礎(chǔ)課程與專業(yè)課程之間的一道橋梁，是以上“三論”在機(jī)械工程技術(shù)中的具體應(yīng)用和體現(xiàn)。它不僅是一門重要的學(xué)科，而且是一門重要的方法論，在機(jī)械類高素質(zhì)人才的培養(yǎng)中發(fā)揮著越來越大的作用。
　　《機(jī)械控制工程基礎(chǔ)》是建立在經(jīng)典控制理論基礎(chǔ)上，結(jié)合機(jī)械工程的控制理論應(yīng)用。課程內(nèi)容比較抽象難懂，尤其是課程中的許多章節(jié)的內(nèi)容，需要通過復(fù)雜的計(jì)算和作圖才能理解有關(guān)概念和原理，教學(xué)質(zhì)量難以提高。
　　鑒于此，為進(jìn)一步增強(qiáng)《機(jī)械控制工程基礎(chǔ)》的教學(xué)效果，我除了精心設(shè)計(jì)、準(zhǔn)備教案，采用啟發(fā)式教育，進(jìn)行課堂練習(xí)與討論外，還從以下幾個(gè)方面做出了努力。
　　1.上好緒論課，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)欲望
　　“興趣是最好的老師”。由此可見學(xué)習(xí)興趣的培養(yǎng)在教學(xué)中的作用之大。實(shí)踐也證明：當(dāng)學(xué)生對(duì)某一知識(shí)產(chǎn)生興趣時(shí)，他們就會(huì)積極主動(dòng)地探究，學(xué)習(xí)效果尤佳。為此，在上緒論時(shí)，要舉大量的控制實(shí)例，從古代的沙斗計(jì)時(shí)，到近代的蒸汽機(jī)，再到現(xiàn)代的導(dǎo)彈飛船。從日常的抽水馬桶，到人員交往的察言觀色，無一不體現(xiàn)控制的思想和作用。列舉大量的事例，一般能較好地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。
　　2.運(yùn)用記憶導(dǎo)圖，加深學(xué)生記憶與理解
　　在記憶學(xué)中有一個(gè)加強(qiáng)記憶的辦法，就是將復(fù)雜的知識(shí)形成一個(gè)圖形，亦即所謂的記憶導(dǎo)圖，這將有助于人們對(duì)事情的理解和記憶。為此特將機(jī)械控制工程基礎(chǔ)的相關(guān)知識(shí)制成了圖1所示的記憶導(dǎo)圖。
　　在機(jī)械控制工程基礎(chǔ)課程中，主要就是圍繞著輸入、系統(tǒng)模型和輸出這三要素來講的。在緒論中就要說明這一點(diǎn)，讓學(xué)生有一個(gè)總體印象。然后分開來一點(diǎn)點(diǎn)地講，在講局部時(shí)也要不時(shí)插入圖1這個(gè)記憶圖。這種從總體到局部，再從局部到總體的方法，非常有助于學(xué)生建立控制的整體概念。
　　3.采用MATLAB這一成熟的工程軟件，建立概念的直觀形象
　　MATLAB的名稱源自Matrix Laboratory，它是一種科學(xué)計(jì)算軟件，專門以矩陣的形式處理數(shù)據(jù)。MATLAB將高性能的數(shù)值計(jì)算和可視化集成在一起，并提供了大量的內(nèi)置函數(shù)，從而被廣泛地應(yīng)用于科學(xué)計(jì)算、控制系統(tǒng)、信息處理等領(lǐng)域的分析、仿真和設(shè)計(jì)工作。利用MATLAB產(chǎn)品的開放式結(jié)構(gòu)，還可以非常容易地對(duì)MATLAB的功能進(jìn)行擴(kuò)充。
　　控制系統(tǒng)工具箱是MATLAB軟件包中專門針對(duì)控制系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)的函數(shù)和工具的集合，主要用于反饋控制系統(tǒng)的分析、設(shè)計(jì)和仿真，所涉及的領(lǐng)域涵蓋經(jīng)典控制理論和現(xiàn)代控制理論的大部分內(nèi)容，包括根軌跡、極點(diǎn)設(shè)置和線性二次最優(yōu)控制器設(shè)計(jì)等?？刂葡到y(tǒng)工具箱既可適用于連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)，又適用于離散時(shí)間系統(tǒng)，并且可以實(shí)現(xiàn)不同模型之間的相互轉(zhuǎn)換。用戶還能夠輕松地繪制系統(tǒng)的時(shí)域或頻域響應(yīng)和開環(huán)系統(tǒng)的根軌跡圖。MATLAB自身提供的開放式環(huán)境，可以讓用戶通過M文件建立自己的控制模型和控制算法。
　　我在充分應(yīng)用MATLAB的計(jì)算功能、繪圖功能之外，還應(yīng)用Simulink的仿真功能來破解一些抽象的知識(shí)點(diǎn)。比如在講解閉環(huán)控制系統(tǒng)的工作是依據(jù)偏差工作，最后消除偏差。但學(xué)生對(duì)此總感覺困惑。這主要是因?yàn)樾盘?hào)流向如電一樣，真實(shí)存在，但看不見。此時(shí)Simulink中的虛擬示波器就發(fā)揮作用了。如圖2所示的典型負(fù)反饋系統(tǒng)，其輸入信號(hào)、偏差信號(hào)和輸出信號(hào)均用一個(gè)示波器顯示出來。用此示波器來展現(xiàn)輸入信號(hào)、偏差信號(hào)和輸出信號(hào)這三種信號(hào)變化，學(xué)生就很容易看懂負(fù)反饋的原理。
　　4.結(jié)語
　　在機(jī)械控制工程基礎(chǔ)的教學(xué)中，除了要精心設(shè)計(jì)、準(zhǔn)備教案，采用啟發(fā)式教育，進(jìn)行課堂練習(xí)與討論外，還要積極引入一些新的理論及方法，從而更好地提升教學(xué)效率和質(zhì)量。
　　
　　致謝：感謝江西省教育廳對(duì)機(jī)械控制工程基礎(chǔ)課程的教學(xué)改革的支持（教改課題編號(hào)JXJG-09-5-32）。
　　
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