数控机械基础知识点大全11篇

数控机械基础知识点篇（1）

关键词：

现代教育技术；数控加工机械基础；数控加工机械基础课程教学

数控加工机械基础是机械类数控加工专业的基本课程，其教学成败关系到该专业其他课程的理论学习和实践。在具体的数控加工机械基础教学中，应该积极地创造良好的教学环境，给学生带来学习的自信和兴趣。在创造性课堂中激发学生的思维和创造力。但是当前的数控加工机械基础教学中还是存在很多问题，导致教学质量偏低。因此，如何利用现代教育技术进行数控加工机械基础教学成为当前教学的关键。

一、数控加工机械基础教学中的教学难点分析

1.数控加工机械基础教学内容跨度大，教学学时少为生产一线培养输送高技能人才是技工院校职业教育的主要教育目的，这就决定了技工院校职业教育的培训模式要以工学结合的模式进行。与此相比，专业基础课的课时则受到了压缩，例如像金属材料与热处理直接被取消掉，相关的内容也被添加到了数控加工机械基础课当中。在专业基础课程被压缩的情况下，让学生在短时间内熟练掌握金属材料与热处理、液压传动等一系列的重点内容，传统的教学方式很难完成。

2.学生知识基础参差不齐，缺乏学习自觉性目前，数控加工机械基础课程多半在五年制数控高级工班开设。众所周知，五年制高级工班虽然也属于高等教育的行列，但是在高等教育中属于“最低”级别，也就是成人大专教育。五年制高级工班的学生主要是中考成绩较差，在别无选择的情况下选择的，学生知识基础参差不齐，总体基础知识较差，部分学生存在着混日子、混文凭的思想，在学习上缺乏必要的自觉性和主动性，学习热情不高，这也是当前五年制高级工班面临的严峻挑战。

3.数控加工机械基础教学实践性强作为一项实践性很强的专业基础课程，其教学内容与现代机械工业和生产实践有着直接的关系，大部分教学内容想要取得理想的教学效果，就必须进行现场参观、实物演示以及亲手操作。传统机械基础教学中也有各种形式的教学挂图、实物教具以及教学模式，但是也受到教学模具、传统挂图以及实物教具数量和大小的限制，学生很难快速地实现全面的观察，有时候需要教师让同学们通过多个角度进行轮流观察才能完成，这就造成了课堂时间的浪费，另外不少机械构件的结构需要亲自做实验才能真正弄清了解。但是鉴于目前的设备落后，课时安排不合理的情况，不少教学内容很难实现，当然学生们很难完全掌握。

二、现代教育技术在数控加工机械基础课程教学中的应用

现代化教学中，学生掌握知识的深度和广度直接受教学环境的影响。也就是说教学环境对学生的实用技术的掌握有决定性的作用，直接关系到学生未来的就业。基于以上情况分析，可以知道使用现代化教育技术是改善教学环境，也是提高当前数控加工机械基础课程教学的重要手段，实现“传授知识”与“自我增慧”两方面教学目的的有机结合；实施讲授与讨论并重的重要手段，并具有深刻的社会意义。

1.多媒体技术的应用现代教育技术中，针对课堂容量的不足和教学内容抽象方面的问题，多媒体技术能够提供很好的应对措施。首先，多媒体技术的应用可以有效地实现视频演示教学，把需要教学的数控加工机械基础内容制成视频片段，在计算机的辅助下进行视频片段的大屏幕展示，加上教师的逐一讲解，这样就可以让学生如同身临其境，从这个视频片段中清晰地进行观察，实现对学习内容的快速掌握。其次，教学中复杂图样也可以通过多媒体技术来展示，大大地简化了教学内容，提高了教学效率。最后，条件较好的院校可以组建校园网络，进行远程教学，这对于学生学习空间的拓展有着巨大的帮助作用。比如在具体的教学实例中，以往的机械基础传统教学模式主要是在教室进行相关的模拟实验。很多学校的教模设备也落后，相关的教模设备出现问题的时候就耽误了正常的教学，在现代技术引进教学之后，就可以利用多媒体进行相关的三维实验演示，并且可以反复实验演示，达到熟练掌握的目标。

2.构建双向双控的反馈教学模式传统的机械基础教学模式存在很多的漏洞，就算采用最好的教学软件也不能克服整个教学过程的问题。教学中以教师为中心的教学模式缺少“学”的部分，将学的部分补上，也就形成了双向双控的反馈模式，从而实现了教学的完整性。教师和学生要在课堂中对自己的状态进行调控，产生两者之间的协调效应，这对于教学质量的提升意义重大。现代教育技术在提供数控加工机械基础课程教学多媒体辅助技术的同时，也创新了机械教学多媒体反馈评测系统。在系统的帮助下，学生在具体的数控加工机械基础课程学习中形成了一种固有的师生交流模式，学生作为主体将所有的要求呈现给教师。教师在获取学生相关学习内容之后，根据学生对机械基础课程学习的相关数据进行分析，从而制定合理的教学手段，促进数控加工机械基础课程教学的合理化。

3.学习和教学管理平台的应用在学校条件达到的情况下，学校可以通过构建学习和教学管理平台进行教学。硬件条件较好的学校更应该利用这个优势，给学生提供一个良好的学习、交流的互联网环境。有条件的学校可以自己开发教学软件和管理系统，从而实现学校管理的优化和完善。现代化教学离不开良好的软件和硬件环境，在校园网的建设发展和Internet网上教学资源库不断完善的背景下，对于当前的课堂教学环境产生了积极的影响。学校应该努力创造良好的软硬件结合的教学平台，为学生提供更多的教育资源，让学生更好地接受知识，满足学生自主学习的需求。比如学校在管理平台中能够设置数控加工机械基础课程的题库，那么学生就能够在系统管理平台中获得大量的数控加工机械基础课程学习内容，就能大大的增加学生的学习知识范围，大大提升当前数控加工机械基础的教学效果。

4.唤醒学生的主体意识，实现教学观念的现代化，实现自我增值爱因斯坦曾经说过：“兴趣是最好的老师”。兴趣是对学生学习积极性调动的最佳方式，也是学生渴求知识的内在动力，所以必须要培养一种包容性的学习氛围和环境。教师要理解学生的心，要多与学生交流，激发学生本身具有的积极力量，只有对学生的积极力量进行有意识的激发培育，学生才能真正克服自己的缺点，并取得进步。传统教学中教师主导课堂的情况下，教师是课堂的核心。在当前教育观念不断转变的情况下，教师应该积极的转变教学思想，将学生作为课堂中的主体。以教师为主导，以学生为中心，师生互动，调动教与学双方积极性；启迪学生思考问题，立足培养学生的创新精神和实践能力；遵循由浅入深的认知规律，贯彻理论联系实际方针，实现各教学环节的有机统一，提高课程整体功能。要实现教学观念的现代化。必须处理好培养能力与传授观点的矛盾。培养能力与联系具体问题的矛盾。重点突出与系统讲授的矛盾。要课内外结合，开拓学生知识面。在讲课过程中经常穿插故事、实例、笑话等材料，力求把抽象的概念具体化、生动化，以提高课程可接受度。每章至少安排一节练习课，边讲边练，帮助学生及时消化所学到的知识，课内练习与课外练习相结合。通过大量的练习巩固所学到的知识，提高学生的逻辑思维能力。课堂口头提问、课堂讨论等教学手段。锻炼学生的创新能力。学生的学习不再停留在被动的记忆、背诵上，而是积极思考、努力运用原理去分析。唤醒并培养学生“自我增值”的能力，大致分为以下几个环节。（1）自学阅读。对一般性教学内容，按教学目的要求由学生在课前自学阅读。提问评析，或要点概括，或教师通过课堂提问，检查学生自学阅读效果，并作指导评析；或对学生自学过的内容作要点概括，以便于学生对教学内容的系统掌握。（2）重点讲授。围绕重点、难点、热点，教师作重点专题讲授。（3）习题练习。由学生在课内或课外完成每章的复习思考，以加强对基本原理的理解，掌握必要的知识点。（4）实例分析。对重点问题、关键问题组织理论联系实际的实例讨论，以提高学生分析问题、解决问题的能力。将学生作为课堂中的主体,这一点也体现在现代教育技术应用中。教师应该利用现代教育技术对学生的学习进行引导，而不是喧宾夺主。另外，教师要注重合理地运用教学手段，在进行多媒体教学的使用过程中，应该对教学内容进行控制，在课堂内容的容量方面进行优化，以便学生有充足的思考理解时间，避免让多媒体教学简单成为代替教师向学生灌输知识的机器。在每次教课之前，教师要对课件进行认真备课、修改，此外还要根据实际教学效果与课堂反馈灵活拓展教学内容。比如在进行数控加工机械基础课程教学时，教师应该引导学生进行相关图示的认识，采用提问的方式进行课堂教学，将课堂的主动权还给学生，这些方面的建设必将促进数控加工机械基础课程教学的合理性。

三、小结

总之，想要实现学生易学、教师易教的教学效果，除了教师拥有丰富的教学经验以外，还要有效结合现代教育技术，实现相关教学手段的合理应用。事实证明，现代教育技术在数控加工机械基础教学中的应用不但能够让教师实现事半功倍的效果，而且能够大大地提高学生学习的积极性、主动性和学习热情。所以在教学中，教师应该积极的发挥现代教学技术的优势，积极地培养学生兴趣，构建双向双控教学机制，不断深化数控加工机械基础教学课堂改革。

参考文献：

[1]李青莲.浅谈机械基础教学中如何激发学生的学习兴趣[J].科学之友,2009(8).

数控机械基础知识点篇（2）

《机械工程控制基础》是一门重要的专业基础课，侧重于原理的阐释，它是研究“控制论”在“机械工程”中应用的科学，是机械专业学生必修的一门重要的专业基础课。为了提高该课程的教学效果，使之起到专业基础课应有的作用，笔者针对独立学院机械专业学生的特点，围绕应用型人才为培养目标，分析了“机械工程控制基础” 课程在教学过程中出现的问题，并对课程的教学改革进行了一些探索，较好的解决了一些问题。

2 课程特点及教学过程中存在的问题

“机械工程控制基础”这门课程理论性较强，内容较抽象、涉及知识面较广、要同时具有良好的数学、力学、电学、机械学等多方面的专业知识做基础，而对于数理知识相对薄弱的独立学院的学生来说，无疑更是增加了学习的难度，学生普遍感到难学、乏味。围绕应用人才培养目标，该课程教学中主要存在下述问题：

2.1 理论性、实践性、应用性有机结合的问题。

学生从书本上获得的知识是间接的、抽象的，运用这些理论解决生产实际问题是我们的最终目的，也是检验学生基本功的根本途径。但大部分学生对该课程认识不足，很多学生觉得它与生产实际关系不大。“为什么要学控制基础，那么难学，学了有什么用处”这是很多独立院校学生的困惑。再加上独立学院的学生数学逻辑推理能力较弱，由此导致学习积极性不足，普遍感到难学、乏味。学生完全是为了通过考试而学习，在考试的指引下游弋在各知识点之间，所学知识只是一堆死记硬背的现成结论。

2.2 课程涉及知识面广的问题。

“机械工程控制基础”先修课程较多，除了要掌握机械设计、机械原理等机械专业基础课外，还要有液压传动、电工电子技术、力学等相关课程做基础。如果学生专业基础没有打好，老师又不能在课堂上花过多的时间帮大家复习或补充所需知识，这就要求学生复习较多的数理知识，让学生感觉学习很吃力。

2.3 课程理论性太强，与工程实例结合不紧密的问题。

学生很难将控制基础中的问题与工程实际相结合，比如根轨迹分析、伯德图及奈奎斯特图等跟工程实际的哪一个环节联系在一起。鉴于学校教学条件有限，有时上课只能找一些结构简单、针对性强的、便于理解、计算与分析的实例作为案例，这样又引发了另一问题——“只见树木，不见森林”，如通过引入数控机床进给系统动态特性分析实例，讨论系统阻尼比和频率对系统动态性能的影响等。

3 教学面临问题的解决思路

3.1 针对课程抽象的特点，深入浅出，将复杂的原理简单化。

“机械工程控制基础”不是一门技术学科，而是一门卓越的方法论，研究的对象是“系统”，系统“可大可小，可繁可简，甚至可实可虚”。教师在讲授该门课程时，应将复杂的原理简单化，在较短的时间内让学生掌握基本原理，知道原理如何应用，调动学生学习的积极性。例如，在讲到奈奎斯特稳定稳定判据一节时，其理论的推导过程十分复杂，涉及到幅角原理、开环传递函数、闭环传递函数以及奈奎斯特轨迹之间的复杂关系，一般要花上约40分钟时间才能完成整个推导过程。基于此种原因，教师可以先讲简化的原理“奈奎斯特稳定判据是几何判据，它的基本原理是画出开环函数的奈奎斯特图，然后根据该轨迹绕复平面特定点的圈数来判别对应闭环系统的稳定性”。至于说如何判断稳定性就是该原理应用的问题，只需要进行以下三个步骤：求出开环函数在右半平面的极点数目p；开环奈奎斯特逆时针包含(-1，j0)点的圈数p1；如果p与pl相等，则闭环系统稳定，反之不稳定。然后才开始向学生讲解如何一步步证明奈奎斯特稳定判据。

3.2 引入仿真软件，提高教学效率。

前面提到“机械工程控制基础”理论性较强，讲授过程中需要大量的数学推导。在以往板书教学中，数学模型的建立、根轨迹、频率特性等章节，往往需要大量的数学公式，画根轨迹图，为了表示清楚，经常借助彩色粉笔来表示。单是绘图就花费很长时间，一节课下来，学生总是感觉像是“雾里看花”，一片朦胧。

基于这种情况，可以引进matlab软件。借助matlab软件的相关模块，不但可以准确的画出图形，计算相应的性能指标，还大大提高了工作效率：比如在讲频域分析的时候，仅通过几个简单的命令，就可以绘制出伯德图，还可以进一步改变性能参数来影响图线的变化，进而来了解影响图线的控制指标。这些模拟实验给学生以真实、具体的感性认识，然后引导学生对控制系统进行评析。在这种模拟的情况下，学生就必须积极思考，充分利用掌握的知识来处理计算机模拟的实际问题，这样就把抽象的讨论变成了具体的分析。这种方法使学生的角色发生了转变，增加了学生理解、掌握理论并加以运用的动力和积极性，有助于改进他们消极被动接受知识的不良习惯，提高教学效率。

3.3 因材施教，合理选择教学内容。

针对独立学院学生的特点，合理选择教材。独立学院是我国教育领域近年来出现的一种新型、独特的办学形式，高考分数线平均低于二本线20-30分。由此可见，独立学院的学生知识的理论性较差，再加上教学计划中又弱化了数学的掌握程度。针对这一特点，工科教师应及时和数学教师相沟通，针对在“机械工程控制基础”课程中涉及到的数理知识应重点讲解，以保证专业基础课的顺利进行。工科教师也应适当的降低专业基础课的教学要求，选择适合学生学习水平的教材。教材内容要紧跟时展、不断更新，适当的结合工程实例来提高学生理解和掌握能力。

3.4 建立实践教学体系，增强学生的动手能力。

围绕以应用型人才为培养目标，独立学院更应加强实践教学，尤其是对于工科院校的学生来说。结合“机械工程控制基础”的课程特点，实践教学可以培养学生应用控制论的方法解决实际问题、将实际问题抽象为理论问题的能力。在实验室建设不足的情况下，我们可以借助网络平台，通过图片、录像的方式介绍一维机械平台位置控制系统、倒立摆的基本组成，并将其抽象建立系统数学模型。介绍当控制参数变化时，观察系统时间响应的变化情况，从而让学生更形象的掌握实际控制系统的设计与校正方法，使实践教学环节真正做到“以虚拟仿真实验为主，以实际控制系统演示为辅，虚中有实，虚实结合”的实践教学模式。

数控机械基础知识点篇（3）

0 前言

《机械工程控制基础》课程是机械工程类专业人才培养方案中“具有较强的工程设计和产品开发能力”要求的一门专业必修课，是以设计技术、制造技术和机电控制技术为人才培养模式的重要一环。而工程控制理论是介于许多学科之间的一门学科，反过来又渗透到各个工程领域，如电气、机械、液压、气动、航空、核反应、化工等。这门学科既是一门广义的系统动力学，又是一门合乎唯物辩证法的方法论，对于启迪与发展学生的思维与智力有很大的作用，但由于本课程内容难、知识点多、学时相对较少，学生难以在短时间内完成对理论知识与实践过程的掌握，为了提高课堂教学质量，改善教学模式，许多课程组都对机械工程控制基础课程教学模式进行改革，如张智焕等[1]采用机械工程控制基础虚拟仿真实验平台提高机械工程控制基础教学能力，拓展实践领域，李国栋[2]对机械工程控制基础网络实验室进行了设计，于晓琳等[3]基于CDIO对机械工程控制基础课程进行了教学改革、李蕊等实现了MATLAB在《机械工程控制基础》教学中的应用、雷文平等[4]以大量实验验证方式改进机械工程控制基础课程的教学方法等，本课题组也采用MATLAB仿真技术，设计了基于MATLAB/GUI的《控制工程基础》课程数字仿真实验平台[5]，都获得了丰富的教改经验及良好的教学效果。本文以济南大学机械工程学院的《机械工程控制基础》与卓越工程师班的《机电工程一》课程为依托，借鉴其他机械工程控制基础课程改革经验，对《机械工程控制基础》和《机电工程一》课程教学内容、方法和实验手段进行改革探索。

1 课程内容优化

《机械工程控制基础》课程的教学目标是使学生学习运用工程控制论的基本理论和基本方法，分析研究控制工程领域中有关信息的传递与反馈和系统的控制性能，培养学生判别系统稳定性和变更系统参数以改善系统性能的分析与综合能力。因此，《机械工程控制基础》课程内容以机械与电气系统为研究对象，围绕控制系统的数学模型、基本要求及系统校正等方面展开，完成对控制系统认识、评价与改造过程。以微分方程、传递函数、方框图、状态方程等建模方法构建被控对象的数学模型，完成对控制系统认识；而控制系统的评价采用超调量、上升时间、调整时间、峰值时间、稳态误差、幅值与相位裕度等时域和频域分析法，对系统的稳定性、准确性和快速性进行分析；而对控制系统的改造则用滞后校正、超前校正、滞后―超前校正、PID校正等方式，改善控制系统的稳定性、快速性和准确性。因此，《机械工程控制基础》课程从理论上可分为控制系统的数学模型、时域与频域性能分析、控制系统综合校正三个部分，将对控制系统的认识、评价及改造过程融为一体，从而有利于形成课程的整体脉络，促进教学内容的选择。

2 学情分析

《机械工程控制基础》课程的教学对象为机械工程、机械设计制造及其自动化、车辆工程专业大学三年级学生，已经学习了《高等数学》《大学物理》、《电工电子学》、《材料力学》、《机械原理》等部分理论课和专业课基础课，具备机械系统、机械转动系统、电气系统的基础知识如牛顿定律、胡克定律、基尔霍夫定律等，同时，《高等数学》和《工程数学》为控制系统建模打下了良好的基础，具有较强的逻辑思维能力，有利于该课程的开展。但《机械工程控制基础》课程中数学公式众多，计算推导难度大，同时课程内容庞大并且偏理论，需要同学们具有扎实的理论基础。针对在学习《机械工程控制基础》中出现的问题，充分利用现有教学资源，加强物理实验和仿真环节的教学，提高学生参与的兴趣，鼓励学生采用MATLAB编程环境对控制系统进行仿真，提高主动创新性。

3 等效法建模教学

控制系统的数学建模是《机械工程控制基础》中难度最大的部分，涉及机械系统、电气系统、机械转动系统等相关元件，需要用到各种物理定律、微积分运算，对学生的知识结构和知识储备提出了更高的要求。为简化同学们数学推导过程，方便对控制系统建模，将控制系统划分为机械系统（包括机械转动系统）和电气系统，分别由三个基本元素相互串联、并联构建复杂的物理系统。一般地，机械系统由弹簧K、阻尼D和质量M三个基本要素组成，根据牛顿定律，弹簧K的传递函数为k，阻尼的传递函数为Ds，而质量的传递函数为Ms2，如果将阻尼D、质量M都等效为弹簧系统，则可以将机械系统的三个基本要素转化为弹簧，都满足胡克定律，同时，与理论力学和材料力学知识相结合，等效弹簧刚度具有如下的性质：串联弹性刚度的倒数等于各弹性刚度的倒数之和，并联的弹簧刚度等于各弹簧刚度之和，可以有效化简机械系统建模过程。同样地，电气系统也包含电阻、电感和电容三个基本要素组成，根据基尔霍夫定律，电阻的传递函数为R，电感的传递函数为Ls，而电容的传递函数为1/Cs，因此，也可以将电气系统的三个基本要素等效为电阻，都满足欧姆定律的基本性质，从而可以有效改善授课效果，提高学生知识应用能力，激发学习兴趣。

4 虚拟仿真与案例教学

由于《机械工程控制基础》课程理论性强，数学基础及相关专业知识涉及广泛，对学习方法和教学方法都提出了较高的要求，因此，在教学过程中，以实际的机电系统设计过程为背景，将机械、液压、电气控制相关案例与MATLAB/GUI仿真实验与物理实验相结合，按照机械控制系统基本理论、控制系统的数学描述、测控系统性能分析、测控系统设计循序渐进式组织教学，同时引入实例化《机械工程控制基础》课程综合实验平台，采用电气、液压及模块化机器人等实验平台形成课程案例，将理论知识与物理器件联系起来，以典型环节模拟电路及液压回路的组建方法，学会使用基本实验设备，以仿真实验分析参数对系统瞬态性能及稳定性的影响，以模块化机器人等实验验证系统串联校正方法及控制系统的性能指标，通过基于MATLAB/GUI的《控制工程基础》课程数字仿真系统[5]实现时域与频域的分析，实现教学案例从建模、分析与校正过程，强调控制系统的基本理论与实际的机、电、液、气控制系统的联系，提高学生对控制系统性能评价的整体观，有利于进一步理解《机械工程控制基础》理论知识与工程应用之间的联系，促进理论知识的学习和理解。

5 结论

通过对《机械工程控制基础》课程内容优化、分析学生的学习特点，以等效方法构建系统的数学模型完成对系统的认识，化简了繁杂的数学推导过程，与案例教学与仿真实验相结合，有利于激发学生的学习兴趣，促进学生理论联系实际能力的提高。

【参考文献】

[1]张智焕，张惠娣.机械工程控制的虚拟仿真实验教学实践[J].实验技术与管理，2014，07：102-103+111.

[2]李国栋.机械工程控制基础网络实验室研究与实验设计[D].青岛大学，2011.

数控机械基础知识点篇（4）

机电控制技术是机械、电子、计算机和自动控制等技术的有机结合,机械电子工程专业主要培养德、智、体全面发展,并能从事机电一体化产品和系统的设计、制造、运行的工程技术人才。学生通过学习可获得工程师的初论文联盟步训练,适合到企事业单位从事技术及管理工作。培养目标上主要包括以下几个方面:(1)、系统地掌握机械制图、力学、机械制造工艺等机械工程方面的基础理论、基本知识;(2)、掌握电子技术、微机应用技术、检测与控制技术的基本理论和基本知识;(3)、具有一定的机电一体化产品和系统的设计、制造、使用和维护的综合能力;(4)、具有一定的计算机应用能力。

matlab是矩阵实验室(matrix laboratory)的简称,是美国mathworks公司出品的商业数学软件,用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境,主要包括matlab和simulink两大部分。matlab作为现代数学计算和计算机模拟仿真的应用软件,将高性能的数值计算可视化,提供了大量的内置函数．从而被广泛地应用于科学计算、控制系统、信息处理等领域,已经成为工科学生一门必备的数学工具。本文将机械工程控制的数学建模问题通过matlab来实现,将传统的问题通过现代化的工具实现,以显示matlab在机械控制工程中处理问题的快捷性与优越性。

2 机电控制课程特点

机械控制工程基础是一门多学科交叉的基础课程,机电控制工程基础的基本问题是:建立系统的数学模型;系统分析计算;综合校正确定控制规律。本课程的基本任务,是使学生获得机电控制系统的基本理论,掌握系统的基本分析方法和计算方法。为设计机电控制系统及后继课程的学习和进一步研究学习控制理论打下一定的基础。本课程中应用的数学较多,在控制理论书籍中使用了大量的数学,使得大多数机械类学生学习控制工程感到抽象和困难,对学习这些理论的目的性缺乏认识,影响了学习兴趣,学习效果欠佳。为帮助学生更好地理解基本概念,掌握基本理论和基本方法,将matlab先进控制软件工具以及教改和教学研究成果及学科最新发展引入教学,使学生加深对经典控制理论的理解。仿真实验内容丰富灵活,弥补了传统实验的不足。学生可不受实验室的限制,只要有计算机,何时何地就能进行。从应用情况看,基于matlab的自动控制原理仿真起到了很好的辅助教学的作用,能把抽象的理论知识与可视的图形结合起来,深化理论知识。

3 运用matlab实现系统分析范例

matlab作为一种高性数值能计算软件,其系统控制工具箱主要处理以传递函数为主要特征的经典控制和以状态空间为主要特征的现代控制中的问题。该工具箱对控制系统的建模、分析和设计提供了一个完整的解决方案,是matlab最有力和最基本的工具箱之一。其功能包括系统建模、系统分析、系统设计。在工程控制中有很重要的影响。而早期的控制系统分析过程复杂而耗时,如想得到一个系统的冲激响应曲线,首先需要编写一个求解微分方程的子程序,然后将已经获得的系统模型输入计算机,通过计算机的运算获得冲激响应的响应数据,然后再编写一个绘图程序,将数据绘制成可供工程分析的响应曲线。所以matlab控制系统工具箱和simulink辅助环境的出

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现,给控制系统分析带来了福音,只需要几个命令就可实现复杂的人工工作,如图1所示的伯德图与奈奎斯特图的绘制。 论文联盟

4 实践课程教学改革的实施

为了突出重点,突破难点,在课程教学中尽量运用matlab进行范例解析,形象地向学生展现机械控制工程中生硬晦涩的数学内容。为了让学生加强对教学重点的掌握和难点的理解,实现教学目标,由浅入深分阶段实施实践教学。

首先是范例分析阶段:由任课教师提供典型范例,进行深入细致的讲解,并针对不同知识点设计课程作业,深入浅出的帮助学生完成从理论到实践的过渡,使学生掌握最基本的专业技能和基本理论。

数控机械基础知识点篇（5）

机械工程控制是自动控制的一个分支，它以控制论为理论基础，研究的是机械工程领域的自动控制问题，具有很强的针对性，是机械专业本科生的一门专业基础课。其包括两个方面：①对机电系统中存在的问题能够以控制论的观点和思维方法进行科学分析，以找出问题的本质和有效的解决方法；②如何控制一个机电系统，使之按预定的规律运动，以达到预定的技术经济指标，为实现最佳控制打下基础。尽管机械工程控制基础在机械专业的培养目标体系里具有举足轻重的地位，但是其实际教学效果却不太理想，主要原因体现在两个方面。

1.机械工程控制涵盖面大，需要有较好的前导课程基础。首先，机械工程控制基础在研究系统数学模型时，需要用到一些力学、电学甚至是磁学等前导知识，这就要求学生具有较好的前导课程基础，但现在很多学生对这些前导知识不甚了解，导致机械工程控制基础课程学习吃力，久而久之就产生了厌学等不良情绪；其次，在系统的模型推导、变换及分析等方面，机械工程控制基础和数学结合非常紧密，不仅要求学生有较好的数学基础，还要求有一定的分析与综合能力，而这也恰恰是很多学生所欠缺的。

2.机械工程控制侧重理论，与工程实践结合较少。控制论本身就是一门理论性很强的科学，机械工程控制也不例外。我们从机械工程控制的知识体系来看，其主要教学内容有系统的数学模型、系统的时间响应分析、系统的频率特性分析、系统的稳定性、系统的性能指标与校正等，这些内容的理论性都很强。尽管在建立系统数学模型阶段，可能是针对具体的机电系统，但是后续的时间响应分析、频率特性分析等都是基于理论分析，学生在学习过程中，不清楚这些理论分析的依据和作用所在，脱离了工程实践，只知道套公式，影响了教学效果。由以上机械工程控制的教学现状，我们可以看出，目前的机械工程控制教学不能充分激发学生的学习兴趣，使其处于被动接受知识而不是主动求知，教学效果不好。因此，机械工程控制课程改革势在必行，必须改革教学模式，才能适应工程教育的目的，培养学生的实践能力。

二、课程模式改革的理念、思路本文由收集整理及实施方法

工程教育是为国家经济建设提供工程技术与企业管理人才的主要渠道。已成为高等工程教育大国的中国，正以实施卓越工程师教育培养计划为突破点，加快高等工程教育改革创新。机械工程控制课程改革正是契合了工程教育改革的时机。在工程教育的大背景下，如何巩固和加强机械工程控制技术体系，在有限的时间内使学生在这个体系里循序渐进地学习和掌握机电系统控制理论和方法，掌握基于matlab的辅助分析方法以及在教学实践过程中培养他们的控制论知识实际应用能力，这是目前机械工程控制课程亟待解决的问题。拟采取的实施方法及内容主要为以下几方面。

1.加强机械工程控制绪论的讲解及学习。一门课程的第一堂课，往往是学生最有兴趣的，因为学生想知道这门课学的是什么，有什么用途，这将在很大程度上影响他们今后对这门课学习的态度。机械工程控制第一堂课主要是简介控制论的发展，以及系统、控制系统等基本概念，应该多举一些控制论应用的实例，简明扼要地让学生接受控制论的作用，以及日常生活中一两个控制论简单应用的实例，让他们参与到控制过程的设计中来，明白控制论也不是如此深奥和复杂，而是和日常生活紧密结合在一起的。

2.控制论前导课程知识的复习和巩固。如上所述，学生学习机械工程控制的一大障碍是前导课程知识遗忘较多。所以在正式学习机械工程控制之前，建议先有针对性地复习和巩固相关前导知识，主要包括：机械动力学相关的一些直线运动、圆周运动等相关概念和定律，如牛顿定律、库克定律等；电工电子学相关概念和定律，如欧姆定律、基尔荷夫定律等；电磁学相关概念和定律，如电磁感应定律等。数学相关前导知识可以放到系统数学模型一章中再进行复习和巩固，主要包括微分方程、laplace变换等。

3.在理论教学的过程中，引入一些机电系统相关实例及matlab辅助教学环境。机械工程控制课程密切贴合工程实践，这就要求在讲解及学习过程中，多设计及引入一些相关机电系统的具体实例，围绕这些具体实例进行数学模型的构建、时间响应的分析、频率特性的分析及系统稳定性等。此外，在理论教学过程中，引入基于matlab的虚拟仿真环境，让一些设计、分析及结果所见所得，增强学生学习兴趣。在机械工程控制课程教学的每个环节，都可利用matlab，尤其是理论性特别强的章节，如频率特性分析、性能校正等。

数控机械基础知识点篇（6）

2“一纵三横”的模块化教学

“一纵”是指按机械电子工程原理与系统设计为主线的纵向结构，具体包括：传感检测技术模块、计算机与信息技术模块、自动控制技术模块、伺服传动技术模块、系统集成技术模块。“三横”是指在每个技术模块中又细分为三个层次的教学内容：基础要求模块、较高要求模块、高要求模块。具体内容如下：传感检测技术模块：基础要求模块包括传感与测试技术基础知识（传感器的基本构成、传感器的静态数学模型及其静态特性指标、传感器的选用），机电系统最常用的位移检测（光栅传感器、绝对码编码器、增量码编码器），力学量检测（应变式多维测力弹性体、扭矩传感器等），视觉检测（线阵CCD和面阵CCD的基本原理）。较高要求模块包括双目视觉检测的基本原理及标定，触觉传感器（指端应变式触觉传感器、多功能触觉传感器）。高要求模块包括机电测试新技术，现场总线系统，虚拟仪器技术，多传感器数据融合等。计算机与信息技术模块：基础要求模块包括计算机控制技术基础，计算机控制系统的组成、分类，及常用控制器（工控机、PLC、单片机），软件方面要求测量数据的预处理，数字滤波，线性化处理，标度变换。较高要求模块包括PLC、单片机的应用高级技巧。高要求模块包括PMAC原理及应用，基于DSP的运动控制及DSP运动控制卡。自动控制技术模块：基础要求模块包括PID控制算法的基本原理，标准PID算法的改进，数字PID参数的选择。较高要求模块包括模糊控制，模糊控制的定义及特点，模糊控制系统的组成，模糊控制系统的基本原理，应用模糊控制算法解决实际问题。高要求模块包括其它先进控制方法，如智能控制、自适应控制、模型预测控制、神经控制等。伺服传动技术模块：主要讲解直流电动机、交流电动机、步进电机及其控制。基础要求模块讲解三种电机的基本原理、机械特性及最常用的控制方法。较高要求模块讲解更深一层次的原理，如直流电机的电枢电动势、电磁转矩，交流电机的旋转磁场和定转子的电路分析，变频控制的原理及实现方法，步进电机的磁阻最小原理等。高要求模块讲解三种电机的先进控制技术，如直流电机的双闭环控制、交流电机的矢量控制等。系统集成技术模块：基础要求模块主讲机电系统各模块之间的级联设计，重点讲解模块之间的电气性能的相互匹配、信号耦合、时序配合、电平转换接口。较高要求模块主讲机电系统的电磁兼容技术，重点讲解接地技术、屏蔽技术、共模干扰的抑制、差模干扰的抑制、供电系统抗干扰、印刷电路板的抗干扰等。高要求模块重点讲解软件抗干扰技术，如软件冗余技术、软件陷阱技术、“看门狗”技术等。

3以案例为载体，推进模块化教学设计

针对上述的模块化教学内容，设计了针对不同教学内容相应的数字化资源，建设了课程网站，开发了多媒体课件，设计了多个教学案例。在典型的机电一体化的应用领域，将“加工中心”、“工业机器人”、“自动导引车”、“汽车防抱死刹车系统”制作了教学案例，并对一些复杂系统进行了分解设计。采用单片机进行直流电机控制、采用PLC对交流电机进行变频控制，基于MATLAB的模糊控制仿真等案例模块在教学中起到了很好的效果。通过这些案例，是将机械电子工程领域的科研成果及前沿技术引入教学，最大程度地吸引了学生的学习兴趣，激发了研究生的学习动力。

数控机械基础知识点篇（7）

1 原课程体系分析

1.1 采用分科课程的组织模式，学科门类划分细、数量多

原先数控技术应用专业基础课程的内容基本与机械加工专业的一致，沿用传统的单一的分科课程的组织模式，强调不同学科门类之间的相对独立性，强调一门学科的逻辑体系的完整性。专业基础课程包括：电工基础、电子技术、工程力学、机械制图、机械设计基础、机械制造基础、金属工艺学、计算机绘图、制图测绘、微机原理应用、机械加工工艺等11门课程。①

1.2 理论与实践分开教学，学生动手操作时间少

原专业基础课程体系中的理论与实践分别开设课程，一般是在理论教学结束后，再进行相应的实践教学。由于实践教学周数有限，实践学时通常都少于理论学时。

1.3 课程衔接处理不够，在时间安排上过于集中

这11门专业基础课程各自成一体系，独立性较强，相互间呈平行关系。故在教学安排时，各门课程衔接性体现不出。且在时间安排上，专业基础课程主要集中在第二、三学期开出，没有与骨干课程进行配套实施。

2 进行综合化改革的必要性

2.1 综合化改革是为更好地适应中职学生的学习特点

中职大部分学生的认知特点是形象思维长于逻辑思维，实践学习长于理论学习，动手能力长于动脑能力。少部分学生的人生目标不明确、自信心不足、学习兴趣不高、学习习惯较差。如果在专业课教学上继续沿用分科课程的组织模式，采用传统的理论和实习教学各自独立进行的方法，理论知识点过多、过深、过杂，就很难产生好的教学效果，很难实现“以服务为宗旨，以就业为导向，以能力为本位”的职业教育教学的目标。

2.2 综合化改革是为更好地服务于专业骨干课程

专业基础课程应做到“必需、够用”就行，教学的目的是为使学生更好地学习专业骨干课程来服务的。如果专业基础课程开设过多，占用学时过多，势必影响骨干课程的门数和总课时，不利于深入学习专业知识和熟练掌握专业操作技能，无法真正突出专业技能训练。

2.3 综合化改革是为更好地因材施教

原专业基础课程一般采用理论考试的方式进行考核，考核方式单一，容易形成应试教育，而没有充分考虑到课程的实用性。中职教育应面向全体学生，一方面必须使每个学生在原有基础上都能得到应有的发展，另一方面对不同的学生应尽量给予不同的发展空间。这就需要在教学上能够因材施教，并采用灵活多样的考核方式，使不同层次的学生都能有所收获。

综上所述，原数控技术应用专业基础课程存在着诸多的不足，决定了对其进行综合化改革的必要性。

3 具体做法

3.1 精选教学内容，整合基础课程

首先对各门基础课程的内容知识点进行整理归类，剔除与数控专业无关的知识点，简化理论较深的知识点，然后再进行重新划分课程科目，整合相关知识点，突出服务主干课程和实践训练的针对性。如综合化改革中将原《电工基础》和《电子技术》两门课程整合为一门《电工电子》，以电工初级工的鉴定标准来设计课程内容，去除电子技术的部分理论较深、专业性较强的内容；原《工程力学》中理论计算的内容过多，对大部分中职学生来说太难，并且在后面的学习中应用不多，因此将这门课程中的有关基本概念的知识点并入《机械设计基础》中，使《机械设计基础》主要包括工程力学、机械原理和机械零件等内容，不作复杂计算要求。通过课程整合，基础课程数目减少了，内容更加精练和具有针对性，同时压缩了基础课程的课时，为增加实践课时和开设更多的主干课程提供了条件。

3.2 注意课程衔接，优化教学计划

在课程整合的基础上，明确各课程间的相互关系，在教学安排上加强课程间的衔接。如《机械制图》、《计算机绘图》、《制图测绘实训》三门课程间的安排上注意衔接关系，将《计算机绘图》分成两部分：第一部分为计算机绘图软件的基本绘图命令的操作学习，与《机械制图》并行安排教学；第二部分为计算机绘制零件图和装配图的操作学习，安排在《制图测绘实训》后进行为期一周的实训。

3.3 突出技能要求，创新考核方式

进行教学方式、手段的改革也是综合化改革的重点之一，通过引入一体化教学、模块任务教学等方式，鼓励学生参加鉴定考证，突出实际操作技能的训练。如《计算机绘图》采用模块式项目教学法进行训练，以上机操作为主，理论讲解为辅，让学生在各个项目中进行合作和讨论来自己完成任务，避免以往《计算机绘图》中学生依葫芦画瓢，学后就忘的情况出现。在《电工电子》、《计算机绘图》等多门课程组织学生参加技能鉴定，并作为考核方式之一，使学生每学期有一次参加技能鉴定的机会，能较好地适应今后岗位的需求。

3.4 改革后的基础课程体系

（1）《电工电子技术》：以初级电工的鉴定标准要求，简化电子技术的部分内容。（2）《机械制图》：与《计算机绘图》相结合，以学生能够识图为基础，适当降低难度。（3）《计算机绘图》：自编教材，采用模块式一体化教学，与《机械制图》和《制图测绘》实习综合安排教学进度，学生参加绘图员考证。（4）《机械设计基础》：包括工程力学中的一些基本概念、机械运动的基本规律及常用机构和机械零件等内容，对有关理论计算不作要求。（5）《工程材料及机械制造基础》：自编教材，包括常用材料和金属材料热处理的基本知识，及金属切削的基础知识、常用加工方法综述与零件的结构工艺性等内容。（6）《设备控制基础》：将液压传动和气压传动技术相互贯通，压缩了传统内容，利用本校有较好的plc实训设施，适当拓展了可编程控制器部分的知识与内容。

4 小结

数控机械基础知识点篇（8）

中图分类号：G424 文献标识码：A DOI：10.16400/ki.kjdks.2016.05.054

Abstract To solve the problems in the teaching of "Mechanical Control Engineering Foundation"， such as the insufficient enthusiasm of students， the poor teaching effect， and the deviation between the theory and the engineering practice， the present paper proposes some suggestions and measures from the aspects of teaching methods and teaching contents. Mobilizing the enthusiasm of students， diversified teaching methods including the usage of group discussions， increasing teaching contents including the cases of mechanical engineering and research paper are suggested to carry out the curriculum reform of Mechanical Control Engineering Foundation.

Key words Mechanical Control Engineering Foundation； practical engineering case； group discussion； research paper

0 引言

“机械控制工程基础”是机械类专业学生的一门专业理论基础课及专业必修课，在机械工程学科的课程建设中具有举足轻重的作用。该门课程以经典的控制理论知识及方法为基础，旨在解决机械工程系统的动力学问题以及控制论问题；同时，该课程也是机械专业“测试技术”“机电一体化技术”“过程控制与装备”以及“机器人技术”等后续课程的理论基础。因此，该门课程的教学效果一方面关系着机械类专业学生后续技术课程的学习，另一方面直接关系着学生解决实际机械工程问题的能力。

然而，在“机械控制工程基础”该门课程的实际教学过程中，由于该课程具有理论性强、对数学基础要求高、内容枯燥乏味、学科交叉明显等诸多特点，使得该门课程的教学难度较大，学生学习的热情及积极性不高。同时，目前国内该课程主要的教学还是以传统的讲授结合少量实验的形式为主，在整个学习过程中学生都处于知识点的被动接收层面，学习主动性和自主性不高、学习效果极差。另外，大多数国内高校在“机械控制工程基础”的教授过程中，理论脱离工程实际，使得学生严重缺乏利用控制理论知识解决实际工程问题的能力，学生在完成本门课的学习之后，所具备的能力往往只是停留在应试和解题的层面，大多数情况下并没有掌握或是领悟学习这门课的目的是什么，具体应用又如何，更难以利用所学知识合理有效地解决工程实际问题。为此，本文针对目前国内高校在“机械控制工程基础”这门课教授方面存在的问题，提出以下几点建议及措施。

1充分激发学生的学习兴趣，调动学生学习的积极性

如前所述，“机械控制工程基础”该门课具有理论性强、对数学基础要求高、内容枯燥乏味等特点，因此学生在最初接触该门课程时，通常表现出学习兴趣不大，积极性不高等问题。同时，目前网络技术和计算机技术已经得到广泛发展和普及，学生们可以较为容易地从网络上获取大量的学习资源，甚至是国内外知名高校所的该门课程的优秀教学视频和资料，因此如果教师只是简单地照本宣科，会使得学生感觉教师在课题上传授的知识点简单乏味，难以激发学生的学习兴趣，使得学生学习热情不高。因此，教师在教学过程中，如何充分调动学生学习的积极性，激发学生的学习兴趣就成为能否顺利达到该门课程既定教学效果和目的的关键。笔者认为要想培养学生的学习兴趣和积极性，可以从以下几个方面着手：一是重视首堂课教学内容和方案的设定。在首堂课中合理设定教学方案，介绍并讲解该课程在工业、农业、航空航天等诸多方面的应用案例，使得学生充分认识到该门课的重要性；二是针对学生特点，合理选用教学案例。在实际的教学过程中切忌理论脱离实际，因此在知识点的讲解过程中可以充分利用案例，首先通过引入对学生来说较为新颖且易于理解的案例吸引学生，在案例的讲解过程中合理引导学生探寻、领悟并学习知识点。

2采用多样化教学方式与手段，使学生成为教学过程的主体

目前，“机械控制工程基础”这门课普遍存在着教师灌输、学生被动接收的教学现状，大多数情况下教师才是教学过程的主体，而学生只是知识的被动接收者。为此，可以采用多样化的教学方式和手段，改革传统的教师讲授加少量实验的教学形式，增加学生的参与性，使得学生成为教学学习过程的主体。例如教师可以选取合适的章节或知识点，设定适当的教学主题或工程题目，将教师教授改变为学生小组讨论的形式或者目前较为新颖的对分课堂的形式，在这一过程中教师首先安排学生查阅拓展材料或文献，自主学习获取知识；随后，教师合理地组织学生进行小组讨论，引导学生主动获取知识点，增加学生的积极性。这种形式的教学方式一方面可以充分调动学生学习的主动性和学习兴趣、增加学生思维的灵活性，另一方面可以使学生成为知识的发现者和探索者，成为教学过程的主体。但是需要指出的是，在采取小组讨论或对分课堂这样多样化的教学手段中，教师的作用同样重要，教师需要在小组讨论或对分课堂过程中合理设定题目或主题，使其难度适中。同时，要合理引导学生进行讨论，完成对知识点的探索，并保证学生注意力的集中，而不是信马由缰。

3改革教学内容，增加工程实际案例的讲解

“机械控制工程基础”最终的教学目的是为了培养学生利用控制理论知识解决机械工程实际问题的能力，如果只是泛泛地学习或者传授理论知识，而不能很好的做到理论联系实际，那么学习效果会很差，所能达到的教学目标也会很低。而目前在大多数情况下，学生学习完“机械控制工程基础”这门课程之后，往往表现出对课程的茫然，不明白也不能领悟学习这门课有什么用，学习的目的是什么，这门课又能解决什么样的工程实际问题，更谈不上利用理论知识解决实际问题。因此要想通过“机械控制工程基础”这门课的教授真正培养学生解决机械工程实际问题的能力、达到培养工程型人才的目标，需要对传统的教学内容进行必要的改革，而笔者认为“机械控制工程基础”教学内容改革的一个重要方面是在教学内容或是教材中增加与“机械控制工程基础”这门课知识点相关联的机械工程实际问题。通过讲解这些工程实际问题以及控制理论知识在这些实际工程问题中的应用，使得学生一方面可以充分认识到课程的重要性，培养学生学习的热情；更重要的是让学生了解“机械控制工程基础”这门课有什么用，用什么知识点解决问题以及怎么用的问题。使得学生通过课程的本门课程的学习真正做到理论联系实际，培养学生解决工程实际问题的能力。

另外，教师可以充分鼓励和指导学生参加相关的机电产品创新大赛等活动，一方面可以通过参加该类竞赛等相关活动让学生检验自己的学习成果，培养自己利用所学知识解决实际问题的能力；另一方面还可以培养学习的积极性和主动性，增强学生学习的自信心和成就感。

4增加科研论文选读，帮助学生了解课程发展最新的动态

此外，在具体的教学过程中，笔者认为教师可以选取并提供给学生一些较为新颖或经典的有关“机械控制工程基础”这门课程工程应用的科研论文，指导学生阅读并学习这些文献，同时要求学生课下检索并增加相关拓展材料的阅读，让学生们通过“机械控制工程基础”相关科技论文的了解和学习，加深对这门课程重要性及其在工程实际中应用的认识，让学生们了解哪些领域在应用所学课程的知识点、在应用哪些知识点、解决什么样的工程实际问题以及如何解决这些工程实际问题。通过科研论文的选读，一方面可以使学生领悟课程的重要性，把握最新的课程发展动态；另一方面可以激发学生自我学习的主动性和积极性，充分激发学生的学习兴趣。

5结语

本文针对目前“机械控制工程基础”教学过程中存在的学生积极性不高、被动接收以及理论脱离工程实际等一些问题，从激发学生兴趣、改革教手段以及优化教学内容等方面提出了一些“机械控制工程基础”课程教学改革的措施和意见。具体举措上，要求教学过程中应采用小组讨论或对分课堂等形式实现教学过程的主体由教师转变为学生；而在教学内容方面应增加机械工程实际案例，并指导学生阅读学习最新的相关科研论文及成果。以此调动学生学习的主动性、积极性，并能够真正做到学以致用，实现理论与实际的结合，培养学生解决实际工程问题的能力。

参考文献

[1] 郑明军，刘希太，王海花.《机械控制工程基础》课程教学改革研究与实践[J].中国科技信息，2009（6）：257-258.

[2] 王芳.“机械控制工程基础”课程教学改革探讨[J].西安航空技术高等专科学校学报，2008（26）：76-77.

[3] 唐宏宾，吴康雄.一般本科院校机械控制工程基础课程改革实践[J].科教导刊，2015（8）：39-40.

数控机械基础知识点篇（9）

1.2解决方法(1)为克服内容抽象,建议在今后课堂教学中以相关的典型工程实例(最好是学生身边所能看到,能摸到的系统)为介入点来引入重要知识点。例如,我们在一开始介绍自动控制系统的概念、组成要素、类型和工作原理等知识时,完全可以将洗衣机、空调、烤箱等实例引入,采取由“教师启发—学生讨论—教师总结”的方式进行教学,逐步提高培养学生对抽象事物的概括能力和逻辑分析能力,进而在后续章节学习中逐步引入一些较为常见的典型工业控制系统和生产过程对象。(2)数学知识的缺失短时间是很难弥补的,但是必要的数学知识的简要复习和讲解仍然十分必要(例如,复变函数和积分变换等)。此外在利用数学工具及相关电、力、液等知识进行控制论原理教学推导时,切忌不要使推导过程变成一种数学解题的氛围,一旦这样,学生的上课注意力和吸收消化知识点将随之也将转变成数学思维,头脑中将一直浮现“公式,数据,结果”,而完全忽视了期间所要求掌握的系统控制论的物理概念的明晰性和数学结论的适用性和准确性。因此,教师要特别注意引导学生将注意力集中在系统问题的提出,解决的办法和最终的结论之上,对数学的推导过程只要做到会用即可,注意本末的适当处理。(3)课程的衔接好坏可以说直接影响课程的教学效果,前述引入典型工程实例的教学方法虽然很好,但选择怎样的实例却又是个大问题。现实中机械工程实例中基本上都是具体的技术研究和开发问题,比如数控机床的伺服系统,机械手的自动控制等已经涉及到了后续很多的专业知识,在现行教学计划下现阶段的学生是无法理解的。所以目前,教师只能是用一些结构简单、针对性强、便于理解、计算与分析的实例作为课堂的首选,但同时也割裂了课程内容在实际系统设计中的整体联系,学生很难建立起一个各部分(环节)相互联系、相互作用、系统在不断经历动态变化的全系统控制概念。因此,下一步如何修改现行教学计划,提高课程间的衔接度将是提高机械工程控制基础教学质量的关键之一。

数控机械基础知识点篇（10）

摘 要：“控制工程基础”是机械工程专业一门专业基础课，分析了本课程目前存在的主要问题，从教学内容、教学方法、教学手段等方面对本课程的教学改革进行了一些积极的探讨。关键词：控制工程基础 机械工程 教学改革 教学方法 教学手段中图分类号：G642

文献标识码：A

文章编号：1672-3791（2013）07（b）-0194-01现代科技的发展极大地促进了不同学科之间的交叉，由此引起了工程领域的技术改造和革命。在机械工程领域，由于微电子和计算机技术的迅速发展及其向机械工业的渗透，从而形成了机电一体化技术。自动控制技术是机电一体化技术的核心内容之一，已经成为从事机械与自动化工作人员不可缺少的重要理论基础之一。为此，从20世纪80年代开始很多高校的机械工程及其自动化专业相继开设“控制工程基础”课程，并把它摆在专业基础课的重要地位。由于该课程内容丰富、理论性强、涉及数学知识多，而且比较抽象、难度大，学生不仅需要具备扎实的高等数学和电路等课程的基础知识，还要有很强的计算机应用能力，再加上目前该课程课时的压缩，使得学生在学习“控制工程基础”课程时困难重重。因此，如何在较短的时间内取得较好的教学效果已经成为教师讲授该课时的一个重要问题。1 机械专业“控制工程基础”课程存在的主要问题“控制工程基础”是机械专业的核心课，是以控制论为理论基础，研究机械工程中广义系统的动力学问题。它把数学基础课程与专业课程紧密结合在一起，因而它既是一门理论性比较强的课程，又是一门紧密联系工程实际的课程，不仅课程内容涉及的知识面广，而且所含的信息量大。所以，“控制工程基础”教学大纲要求预修课程为高等数学、积分变换、电工与电子技术，然而大多数机械专业均没有开设“积分变换”与“复变函数”，学生在学习控制工程基础之前，对2门课程的了解几乎为零，加之教学学时不断压缩，因此学习控制理论时非常吃力。其次，内容偏抽象，数学公式推导过程繁复，工程上又做了一些简化处理，使学生更加迷惑，这也是讲授过程中普遍存在的问题。再次，理论和实践脱节，或二者联系不紧密，学生理解往往停留在表面，不知道学的理论到底有什么用，导致学生学习兴趣不高。如何提高学生学习兴趣，增强学习的主动性，对提高教学效果显得非常重要。2 机械专业“控制工程基础”课程教学改革的内容实际上，“控制工程基础”课程的教学改革，是不断解决教学内容庞杂而课时偏少的矛盾，不断优化知识内容和体系，及时补充新知，力求使整个教与学的过程更加流畅、内容更加丰富的过程。2.1 精选教学内容通过“控制工程基础”课程的学习，目的是使学生能清楚自动控制系统的基本结构和工作原理，掌握自动控制理论在机械工程领域中的应用，学会分析机械系统的性能，掌握控制系统设计和校正的基本方法。同时由于“控制工程基础”课程内容较抽象，学习起来比较吃力，教师也常常感到很难系统全面地讲授。为了达到教学目的，我们遵循教学大纲，对授课内容进行了取舍。重点讲授前四章内容：绪论、数学模型、时域分析法、频域分析法，同时由于机械专业学生没有修过复变函数与积分变换，所以在第二章中对拉氏变换至少用两节课的时间进行讲授，并在最后一次课简述如何进行控制系统的设计与校正，以及控制系统在机械工程中的应用实例，而对非线性控制系统、离散系统等相关内容不做讲授。在教学内容的组织上，循序渐进、逐步深化，重点强调基本概念的深入理解和应用，减少定理和公式的推演过程。2.2 教学方法的改进丰富的教学手段也是提高教学质量、实现教学目的的重要方法。首先，在教学中要明确教师与学生的关系，即以学生为主体，以教师为主导，在教与学中教师主要作用体现在指引、教导、激发、调动，而学生主要进行思考、参与、活动、反馈。其次，教法与学法。强调以学生为主的教法，并采用多样性的教学方法，如启发式教学、情境式教学、案例式教学、讨论式教学，可根据不同的授课内容选择合适的教学方式，以提高学生学习的兴趣，对于学生的学法，提倡自主学习，自主知识建构，教会学生如何学会学习，快乐地学习，最终培养学生学习能力，获取信息能力，发现、分析、解决问题的能力等等，为学生终身学习打基础。为了巩固学生的学习，在导课阶段和授课过程中，有意识、有目的的对学生进行提问，并把提问成绩作为平时考核成绩的一项内容，使学生在回答问题时能认真对待和积极思考，同时也能检验学生学习的效果，使学生一直处于认真听课的状态，也是对授课内容的一种反馈，及时掌握学生对授课内容的接受和理解情况。另外，在理论引入之前，也有目的性的设立一些问题，教师进行自问自答，使学生能够清楚这些理论引出的原因。2.3 引入现代化的教学手段“控制工程基础”不仅是一门理论性很强的课程，也是一门应用性很强的课程，只是单纯地掌握理论知识是不够的，还必须利用实践环节将理论应用到实践中，针对“控制工程基础”理论性强、公式多、计算量大等特点，将MATLAB/Simulink引入课程教学中，利用计算机进行系统的辅助分析和设计，可结合MatLab/Simulink进行控制系统的仿真，提高学生学习的积极性，对提高学生对控制系统的理解和分析有很大作用，也减少了教师绘制图表的麻烦和不精确，可以直接观测到复杂系统时域响应曲线、频率响应曲线和奈奎斯特曲线，加深学生对所学基本理论知识的理解，更增强了学生自己动手解决问题的能力，使学生真实的感到学有所用。另外由于网络具有开放、交互式的特点，教师将上课的内容上传到网上，充分利用网络资源，实现资源共享，学生课后根据需要下载内容，课上可以专心听课。另外，运用网络可以实现课堂内容的在线测试，并可以及时回答学生提出的各种问题。3 结语教学改革是一项系统工程，只有不断大力推动教学改革，才能更好培养学生对自动控制系统的分析设计能力，工程实践能力和创新能力。本文分析了机械工程专业“控制工程基础”课程目前存在的主要问题，从教学内容、教学方法、教学手段等方面对本课程的教学改革进行了一些积极的探讨，以期能更好地促进机械工程专业“控制工程基础”课程的建设和发展。参考文献[1] 路连.机械控制工程基础课程教学改革与实践[J].科技信息，2010（26）：96.[2] 王伟，申爱明.《控制工程基础》课程教学改革研究与探索[J].安徽师范大学学报：自然科学版，2007，30（2）：139-141.[3] 顾玉萍，石剑锋.MATLAB在《机械控制工程基础》教学中的应用[J].职业教育研究，2007（4）：168-169.

数控机械基础知识点篇（11）

当前，机械控制工程课程教学内容不能适应社会需求和用人单位对学生知识结构的要求，主要表现在教学内容与工程应用能力及科学技术发展不匹配。因此，要了解行业的发展趋势，根据用人单位对学生知识、能力及素质的要求，及时调整教学内容，推动教材、教学方法、实验设施建设[1-3]。大学教育的普及使应用型本科就读的学生能力明显下降，机械控制工程理论性强、公式多及内容抽象，教学质量难于达到预期目标。为此，应该坚持“保证基础，重在应用，教法先进，强调实例”的指导思想，优化教学内容、更新教学设施及采用先进技术，切实提高教学效果。

一、机械控制工程课程改革基本内容

（一）优化、整合教学内容

机械控制工程涉及物理、数学、力学及电工学等学科知识，教学内容多、理论性强，教学中容易重视理论设计与计算，轻视工程实际应用，导致教学与实际脱节。按照应用型本科教学强调理论知识应用于实际这一思路，对教学内容进行调整优化，按实际需要传授基本理论知识，通过工程实例介绍理论知识和设计方法的实际应用，使学生明确机械控制工程的重要性，提高学习积极性。

（二）改革教学方法

针对机械控制工程课程的特点，采用课堂精讲、自学讨论、复习多练的方式，介绍紧密联系实际的工程实例。注重启发式教学方法，加强学生应用能力和素质的培养。课堂上精讲机械控制工程基础理论、方法及工程应用，讲解内容要容易理解、掌握及记忆。课后安排相应的作业题。开展学生讲堂活动，通过学生登讲台和讨论，加深对理论知识的理解，锻炼学生的语言组织能力。敦促学生课外查找资料、归纳总结和制作PPT，即强调讲练结合，提高学生的逻辑思维和综合分析能力。

（三）采用现代教学手段

机械控制工程课程知识点多而抽象，多媒体教学具有直观、形象、信息量大的特点，通过录像及三维动画可以演示机构的控制过程，使没有实践经历的学生很容易理解和掌握机械装备控制原理。编制多媒体教学和模拟实验课件，实现形象化教学，增强学生的感性认识，为教师教学和学生自主复习提供便利。同时，去粗取精、扬长避短，利用现代化教学手段挖掘现有教学方法的使用价值，促进各种教学手段之间的互补作用，提高学生的理论应用和工程实践能力。

（四）重视实践教学环节

机械控制工程实验是以控制理论在机械工程中的应用为背景，培养学生理论应用于实际及实践能力的重要环节[4]。实践教学改革的重点是通过集中、整合和充实现有资源，适时补充新的教学资源，将教学模型、实验设备、工具及实物等课程教学资源向学生开放，创造一个能让学生开展科技活动、动手实践、激发学习热情的实验平台，最大限度满足学生实践能力培养中对教学资源的需求。增加研究性、设计性、综合性实验，加强科研成果向教学实验转化；同企业合作建设实践基地，为实践教学提供优质资源。

（五）加强教师队伍建设

机械控制工程是专业技术基础课。长期从事基础课教学的教师接触企业实际较少，相关领域知识薄弱，解决实际问题能力较弱。随着信息技术的发展和全球经济一体化，知识更新速度加快，对教师知识水平和能力提出了更高要求。因此，需要建设一支理论联系实际、教学与科研并重的教学队伍。一是要求教师了解本学科和相关学科前沿领域，参与学科建设，争取各类科研项目，提升自身科研能力，并将科研成果转化为教学内容。二是通过密切联系企业，承担学生科技活动、社会实践、毕业设计等指导工作，加强理论知识与工程实践的结合，提高实际工作和服务社会的能力。

二、转变教学理念

（一）教学面向工程实际

从应用型本科的培养目标出发，审视机械控制工程课程在学生知识体系构成中的作用及与其它课程之间的关系，按基本概念、理论计算、系统设计、工程实例4个模块组织教学。突出理论与实际结合，培养学生应用机械控制技术解决实际问题的能力。前两个模块构成课程的理论基础，后两个模块构成课程的工程分析及应用能力。模块间相互融合贯通、相辅相成，达到夯实理论基础、拓宽知识点、提高实践能力的培养目标。

（二）更新教学观念

沿承的经典教学是以显性知识传授为中心，这与应用型人才的培养目标不一致。应用型人才的培养要树立知识、能力和素质三位一体的观念。在课程结构上，建立理论、实验及实践活动3部分构成的课程体系。理论教学由基本概念、理论计算、系统设计、工程应用4部分组成，采用适应本校学生能力的应用型教材。实验教学由必修的验证实验、选修的设计实验及开放式的自主设计实验组成，加强对学生实际动手能力及工程能力培养。实践活动由科技创新、企业实践及课程作业组成，提高实际教学效果，促进学生实践能力培养和个性发展。

（三）转变课堂教学中心

课堂教学由教师讲授、学生探索及研究对象3部分构成，是师生相互交流、共同提高的过程[5]。教学的目的是教师有效引导学生通过自主学习、合作探索掌握事物发展运动规律，教师的任务是引导学生，学生的任务是掌握重要知识点、研究方法及工程应用。这就要求课程教学以学生能力和发展为中心，形成教师引导、学生主动求知的氛围，提高学生学习质量和效率。

（四）采用案例教学方式

工科教育的本质是面向工业界，突出理论联系实际的工程应用背景。在机械控制工程的数学模型、理论计算、系统设计、工程应用4部分授课内容后增加与授课内容密切相关的案例教学，如机械系统的数学模型、电气系统的数学模型、机电液控制系统的数学模型、基于MATLAB的系统分析、电液伺服控制系统设计、静压轴承控制系统设计、金属切削过程的控制、数控机床进给系统的控制等。这些实例在机械工程领域常见，对理论知识的实际应用具有普遍指导意义。通过实例教学，使理论知识与工程实际相结合，激发学习动力，加强学生工程应用能力培养[6]。

参考文献：

[1]王芳.“机械控制工程基础”课程教学改革探讨[J].西安航空技术高等专科学校学报，2008，26（5）：76-77.

[2]黄华存.创建精品课程的思考[J].河池学院学报，2008，28（2）：46-48.

[3]蒋强，米林，冯文杰，等.地方高等院校机械设计制造及其自动化专业建设探讨[J].教育教学论坛，2011（18）：164-165.

[4]刘吉轩，杨培林.“机械工程实验”教学研究与实践[J].实验室研究与探索，2008，27（12）：90-92.

[5]吴艳.大班课堂师生合作有效性的研究[J].江西教育学院学报，2009，30（3）：123-125.