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摘要：对沈阳农业大学工程学院“机械系统自动控制”课程的发展和课程建设进行了详细论述。针对课程涉及的基础理论多、学习难度大的问题，提出了进行多种方式进行教学的特点。在学会基本原理和基本概念的基础上，以机械系统“稳、准、快”的要求为主线，系统地进行机械系统的建模、分析和综合。利用计算机软件、实验教学、双语教学和网络教学和板书教学相结合的方式进行课程的学习，使得学生能掌握机械系统自动控制的基本概念和基本原理，并能进行实际系统的分析，培养学生的创新能力。
关键词：机械系统；自动控制；双语教学；网络教学；课程建设
中图分类号：TH17 文献标识码：A 文章编号：1009-0118（2011）-10-0-02
一、前言
沈阳农业大学工程学院的前身是沈阳农学院农业机械化系，创建于1956年。1984年成立农业工程系，1991年更名为农业工程学院，2003年，农业工程学院机械系与能源环境工程系组建成立工程学院。设有农业机械化及其自动化、机械设计制造及其自动化、农业建筑环境与能源工程、交通运输、农业工程、建筑环境与设备工程等6个本科专业。“机械系统自动控制”是机械类专业的专业基础课程。早在1998年，学院就给机电专科开设此课程，当时名称是“控制工程基础”，内容偏重古典控制理论。从2000年开始，随着教学改革的进行，给农业机械化专业开设了此课程，课程名称为“自动控制导论”。由于学时较少，只有28学时，侧重对古典控制理论的基本概念和基本原理的学习。从2003年开始，为机械设计制造及其自动化、农业工程和交通运输专业开设了此课程，课程名称改为“机械系统自动控制”，变为46学时，其中实验8学时。除了讲授控制理论的基本概念和基本原理以外，注重对机械控制系统的分析，结合农业生产中的机械系统进行模型建立和分析。
二、课程建设
（一）优化教学内容，培养学生系统思维
“机械系统自动控制”主要讲述反馈控制系统的基本理论及基本方法，侧重时域分析法和频域分析法以及线性系统的校正方法。教学内容多，应对理论性过强或目前工程实践中较少使用的内容进行弱化或删减，如复杂多环路方框图的化简与梅森公式，劳斯判据中某行全零的情况，根轨迹的出射角与入射角等进行弱化，而对目前仍普遍在使用的控制方案以及先进的辅助分析工具等内容应予以加强，如PID控制方法及MATLAB和Excel在控制系统中的应用等。
在对课程基本理论分析的基础上，结合工程实际和物理意义进行阐述，积极培养学生的系统思维方式，以利于学生自主创新地学习。“机械系统自动控制”课程的主要研究对象是机械负反馈系统馈，学习内容是负反馈系统的分析与设计，其中系统分析是系统设计的基础，分析与设计都是围绕稳(稳定性)、快（动态性能）和准（稳态误差）三方面展开的。不论是时域分析法，根轨迹法还是频域分析法，都是从不同角度看同一个系统，去清楚地刻画课程的轮廓。教学过程中以系统数学模型建立、系统分析、系统综合为主线，始终围绕机械系统“稳、准、快”的要求，以系统思想进行教学，训练学生的系统思维方式，使学生更好地从整体上理解和掌握理论知识，在实践中遇到新系统时，学生可以自主创新地进行分析设计与控制。
（二）结合课程特点，优化教学方法
“机械系统自动控制”课程理论性强、涉及多方面的数理知识，有的数学知识（比如拉氏变换）本科生尚未学过，比较抽象，是一门具有一定深度和难度的课程，要求学生具有扎实的专业基础和较强的抽象思维能力，学习的难度较大。对“机械系统自动控制”课程的教学应该是理论和实践并重，采用包括板书教学、多媒体教学、模拟软件（MATLAB和Excel）辅助教学、网络教学和实物实验教学在内的多种教学方法和手段，不断进行教学研究和教育改革以提高教学质量。
为了增加学生对课程的深入了解和增加学生的学习兴趣，在对课程的引入和整个课程的学习过程中，采取了如何学习本门课程的方框图的例子（图1）。例如在介绍控制系统基本信号的时候，输入信号是“教学大纲与教材”，而输出信号是“成绩”。介绍系统的前向通道、反馈通道、串联、并联、想加点等概念和系统简化的时候都可以使用此例，适当提醒学生如何学习本门课程。
三、教学改革
（一）利用计算机软件
当今社会，计算机高度普及、学生计算机技能不断提高、学校多媒体教学条件高度发达，为了加深学生对课程内容的理解，减轻板书授课的劳动强度，增加课程内容的直观性，采用Excel和Matlab软件进行辅助教学[1]。
例如应用Excel，可以进行系统的时域分析、频率分析和系统校正[2]等教学实践。在上课的过程中，当讲到一阶系统单位阶跃响应的时候可以在单元格A1输入时间“t”，单元格D1输入时间常数“T”，在单元格B1和C1分别输入阶跃响应(t)和(t)。在单元格D2和D3输入时间常数“T”的不同取值1和0.6。在单元格A2-A60输入时间序列，时间间隔为0.1，在单元格B2和C2输入阶跃响应的表达式，(t≥0)，其中的“T”分别为绝对引用单元格D2和D3。计算出(t)和(t)的值，以A1-A60、B1-B60和C1-C60进行散点图绘制。绘制结果（图2）可以清楚的看出时间常数对一阶系统单位阶跃响应的影响。
（二）采用双语教学
开展双语教学，有利于教师及时了解本学科的发展动态，对提高教师的教学水平有很大帮助，对培养具有全球视野和国际交流的高素质人才具有十分积极的意义。开展双语教学可以有力地推动教学内容和课程体系改革的不断深入。
在2006年，“机械系统自动控制”课程被列入沈阳农业大学双语教学立项，在机制和农业工程专业进行双语教学，参考国外先进教材结合自身的学科特点编写了“机械系统自动控制双语讲义”。在2009年选派主讲教师到大连参加教育部主办的“双语教学培训”，并取得了双语教学资格认证。
（三）采用网络教学
网络互动教学是对课堂其他教学环节的补充，是教师和学生不受时间地点限制的一个交流平台。基于网络平台的“机械系统自动控制”网络教学系统主要分为公共浏览，教师管理和学生自主学习三大模块（图3）。可以实现教学资源共享、作业网上提交、网上答疑、课程讨论等功能，增强了师生的互动性。课程的网络教学还在不断完善过程中。
四、结论
“机械系统自动控制”课程经过近13年的建设，在教学内容、教学方法和教学效果方面取得了一定的成绩。优化整合教学内容，针对学生特点利用计算机软件进行教学可以提高学生的学习积极性，增加教学内容的直观性。开展双语教学和网络教学是进行教学改革和优化教学方法的主要手段，从教学效果看，这两种方法能有效地促进学生对课程内容的掌握程度，能使学生了解国际学术前沿的知识，增加创新意识。
参考文献：
[1]王瑞丽,孔爱菊.计算机仿真技术引入机械系统自动控制教学的研究与实践[J].沈阳农业大学学报(社会科学版),2006,8(2):343-344.
[2]任文涛,辛明金,佟玲.利用Excel实现自动控制系统校正参数的优化[J].沈阳农业大学学报(自然科学版),2004,35(2):138-141.
关键词：机械系统；自动控制；双语教学；网络教学；课程建设
中图分类号：TH17 文献标识码：A 文章编号：1009-0118（2011）-10-0-02
一、前言
沈阳农业大学工程学院的前身是沈阳农学院农业机械化系，创建于1956年。1984年成立农业工程系，1991年更名为农业工程学院，2003年，农业工程学院机械系与能源环境工程系组建成立工程学院。设有农业机械化及其自动化、机械设计制造及其自动化、农业建筑环境与能源工程、交通运输、农业工程、建筑环境与设备工程等6个本科专业。“机械系统自动控制”是机械类专业的专业基础课程。早在1998年，学院就给机电专科开设此课程，当时名称是“控制工程基础”，内容偏重古典控制理论。从2000年开始，随着教学改革的进行，给农业机械化专业开设了此课程，课程名称为“自动控制导论”。由于学时较少，只有28学时，侧重对古典控制理论的基本概念和基本原理的学习。从2003年开始，为机械设计制造及其自动化、农业工程和交通运输专业开设了此课程，课程名称改为“机械系统自动控制”，变为46学时，其中实验8学时。除了讲授控制理论的基本概念和基本原理以外，注重对机械控制系统的分析，结合农业生产中的机械系统进行模型建立和分析。
二、课程建设
（一）优化教学内容，培养学生系统思维
“机械系统自动控制”主要讲述反馈控制系统的基本理论及基本方法，侧重时域分析法和频域分析法以及线性系统的校正方法。教学内容多，应对理论性过强或目前工程实践中较少使用的内容进行弱化或删减，如复杂多环路方框图的化简与梅森公式，劳斯判据中某行全零的情况，根轨迹的出射角与入射角等进行弱化，而对目前仍普遍在使用的控制方案以及先进的辅助分析工具等内容应予以加强，如PID控制方法及MATLAB和Excel在控制系统中的应用等。
在对课程基本理论分析的基础上，结合工程实际和物理意义进行阐述，积极培养学生的系统思维方式，以利于学生自主创新地学习。“机械系统自动控制”课程的主要研究对象是机械负反馈系统馈，学习内容是负反馈系统的分析与设计，其中系统分析是系统设计的基础，分析与设计都是围绕稳(稳定性)、快（动态性能）和准（稳态误差）三方面展开的。不论是时域分析法，根轨迹法还是频域分析法，都是从不同角度看同一个系统，去清楚地刻画课程的轮廓。教学过程中以系统数学模型建立、系统分析、系统综合为主线，始终围绕机械系统“稳、准、快”的要求，以系统思想进行教学，训练学生的系统思维方式，使学生更好地从整体上理解和掌握理论知识，在实践中遇到新系统时，学生可以自主创新地进行分析设计与控制。
（二）结合课程特点，优化教学方法
“机械系统自动控制”课程理论性强、涉及多方面的数理知识，有的数学知识（比如拉氏变换）本科生尚未学过，比较抽象，是一门具有一定深度和难度的课程，要求学生具有扎实的专业基础和较强的抽象思维能力，学习的难度较大。对“机械系统自动控制”课程的教学应该是理论和实践并重，采用包括板书教学、多媒体教学、模拟软件（MATLAB和Excel）辅助教学、网络教学和实物实验教学在内的多种教学方法和手段，不断进行教学研究和教育改革以提高教学质量。
为了增加学生对课程的深入了解和增加学生的学习兴趣，在对课程的引入和整个课程的学习过程中，采取了如何学习本门课程的方框图的例子（图1）。例如在介绍控制系统基本信号的时候，输入信号是“教学大纲与教材”，而输出信号是“成绩”。介绍系统的前向通道、反馈通道、串联、并联、想加点等概念和系统简化的时候都可以使用此例，适当提醒学生如何学习本门课程。
三、教学改革
（一）利用计算机软件
当今社会，计算机高度普及、学生计算机技能不断提高、学校多媒体教学条件高度发达，为了加深学生对课程内容的理解，减轻板书授课的劳动强度，增加课程内容的直观性，采用Excel和Matlab软件进行辅助教学[1]。
例如应用Excel，可以进行系统的时域分析、频率分析和系统校正[2]等教学实践。在上课的过程中，当讲到一阶系统单位阶跃响应的时候可以在单元格A1输入时间“t”，单元格D1输入时间常数“T”，在单元格B1和C1分别输入阶跃响应(t)和(t)。在单元格D2和D3输入时间常数“T”的不同取值1和0.6。在单元格A2-A60输入时间序列，时间间隔为0.1，在单元格B2和C2输入阶跃响应的表达式，(t≥0)，其中的“T”分别为绝对引用单元格D2和D3。计算出(t)和(t)的值，以A1-A60、B1-B60和C1-C60进行散点图绘制。绘制结果（图2）可以清楚的看出时间常数对一阶系统单位阶跃响应的影响。
（二）采用双语教学
开展双语教学，有利于教师及时了解本学科的发展动态，对提高教师的教学水平有很大帮助，对培养具有全球视野和国际交流的高素质人才具有十分积极的意义。开展双语教学可以有力地推动教学内容和课程体系改革的不断深入。
在2006年，“机械系统自动控制”课程被列入沈阳农业大学双语教学立项，在机制和农业工程专业进行双语教学，参考国外先进教材结合自身的学科特点编写了“机械系统自动控制双语讲义”。在2009年选派主讲教师到大连参加教育部主办的“双语教学培训”，并取得了双语教学资格认证。
（三）采用网络教学
网络互动教学是对课堂其他教学环节的补充，是教师和学生不受时间地点限制的一个交流平台。基于网络平台的“机械系统自动控制”网络教学系统主要分为公共浏览，教师管理和学生自主学习三大模块（图3）。可以实现教学资源共享、作业网上提交、网上答疑、课程讨论等功能，增强了师生的互动性。课程的网络教学还在不断完善过程中。
四、结论
“机械系统自动控制”课程经过近13年的建设，在教学内容、教学方法和教学效果方面取得了一定的成绩。优化整合教学内容，针对学生特点利用计算机软件进行教学可以提高学生的学习积极性，增加教学内容的直观性。开展双语教学和网络教学是进行教学改革和优化教学方法的主要手段，从教学效果看，这两种方法能有效地促进学生对课程内容的掌握程度，能使学生了解国际学术前沿的知识，增加创新意识。
参考文献：
[1]王瑞丽,孔爱菊.计算机仿真技术引入机械系统自动控制教学的研究与实践[J].沈阳农业大学学报(社会科学版),2006,8(2):343-344.
[2]任文涛,辛明金,佟玲.利用Excel实现自动控制系统校正参数的优化[J].沈阳农业大学学报(自然科学版),2004,35(2):138-141.