工程應(yīng)用導(dǎo)學(xué)的伺服運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)課程教學(xué)改革

翟天嵩+張丹

摘要：結(jié)合應(yīng)用型高校人才培養(yǎng)目標(biāo)，針對(duì)伺服運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)課程理論性、綜合性、實(shí)踐性均較強(qiáng)的特點(diǎn)，詳細(xì)分析了目前教學(xué)中存在的問題。以培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力為教學(xué)導(dǎo)向，樹立學(xué)生在整個(gè)教學(xué)活動(dòng)中的中心地位；通過提煉教學(xué)要點(diǎn)，確定以工程應(yīng)用能力培養(yǎng)為主線的教學(xué)內(nèi)容；優(yōu)化教學(xué)方式；改革考核體系；將理論學(xué)習(xí)與工程應(yīng)用相結(jié)合，全面提升學(xué)生的工程實(shí)踐能力。通過課程在自動(dòng)化專業(yè)12、13級(jí)教學(xué)中實(shí)踐，取得了較好的效果，畢業(yè)生深受企業(yè)的好評(píng)。

關(guān)鍵詞：培養(yǎng)目標(biāo)定位；提煉教學(xué)要點(diǎn)；優(yōu)化教學(xué)方式；改革考核體系

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2017）31-0113-02

一、引言

伺服運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)是南陽(yáng)理工學(xué)院自動(dòng)化專業(yè)的一門專業(yè)核心課。同時(shí)，伺服控制技術(shù)也是現(xiàn)代智能制造的核心技術(shù)。南陽(yáng)理工學(xué)院2011年獲批為教育部“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”試點(diǎn)學(xué)校，2016年獲批河南省示范性應(yīng)用技術(shù)類型本科高校10所之一，并被上報(bào)為國(guó)家“十三五”應(yīng)用型本科產(chǎn)教融合工程規(guī)劃建設(shè)項(xiàng)目高校100所之一。在此背景下，該課程教學(xué)改革旨在以工程應(yīng)用為教學(xué)導(dǎo)向，通過教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、考核形式等的改革與實(shí)踐，以突出工程應(yīng)用、加強(qiáng)創(chuàng)新教育、提高就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力等為目的開展教學(xué)，切實(shí)提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。

二、教學(xué)中存在的問題分析

伺服運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)課程理論性、實(shí)踐性、綜合性均較強(qiáng)，主要面向自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域培養(yǎng)具有伺服系統(tǒng)維護(hù)、設(shè)計(jì)與開發(fā)能力的高級(jí)應(yīng)用型技術(shù)人才。課程教學(xué)內(nèi)容不僅包括基本控制理論及應(yīng)用，更強(qiáng)調(diào)伺服控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。很多高校已開展了大量教學(xué)方法的改革與探索[1-4]，但受到諸多因素影響，在教學(xué)中仍舊存在一些問題。

1.先修課程較多。課程本身涉及內(nèi)容繁雜，部分學(xué)生由于前期知識(shí)沒有很好掌握，對(duì)應(yīng)用領(lǐng)域不明確，再加上教師引導(dǎo)不當(dāng)或教學(xué)方法不合理，容易使課程往理論上過多側(cè)重，使學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)動(dòng)力，進(jìn)而影響了本門課程的學(xué)習(xí)。

2.該門課程所涉及的部分知識(shí)，與其他專業(yè)課程有交叉或重疊，會(huì)造成部分知識(shí)重復(fù)講，使學(xué)生失去學(xué)習(xí)興趣；部分重要的知識(shí)點(diǎn)沒講細(xì)，造成實(shí)踐環(huán)節(jié)無法很好開展。

3.此課程常開設(shè)在第7學(xué)期，考研、考公務(wù)員、國(guó)家電網(wǎng)考試、就業(yè)等因素，大大影響了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和學(xué)習(xí)效果。或?qū)W生學(xué)習(xí)方法不得當(dāng)，只是上課聽聽了事，課下沒有及時(shí)動(dòng)手練習(xí)，無法實(shí)現(xiàn)提高工程應(yīng)用能力的培養(yǎng)。

4.閉卷的課程考核方式不科學(xué)，大部分學(xué)生以不掛科為學(xué)習(xí)目的，造成教學(xué)目標(biāo)無法落實(shí)。

因此，如何以工程應(yīng)用為導(dǎo)向，合理定位，重新審定教學(xué)內(nèi)容，優(yōu)化教學(xué)方式，改革考核形式，引發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)成效，成為該課程教學(xué)改革的重點(diǎn)。

三、工程應(yīng)用導(dǎo)學(xué)的教學(xué)改革與實(shí)踐

（一）合理定位，重新審定教學(xué)內(nèi)容

1.使學(xué)生明確行業(yè)背景。近年伺服控制技術(shù)的應(yīng)用范圍逐漸擴(kuò)大，從工業(yè)自動(dòng)化擴(kuò)展到了智能制造、無人工廠、機(jī)器人等，也使對(duì)伺服控制技術(shù)應(yīng)用型人才的需求更加迫切。根據(jù)南陽(yáng)所處地域行業(yè)特點(diǎn)，將行業(yè)背景定位為廣義的制造業(yè)為主，小型的服務(wù)機(jī)器人制造行業(yè)為輔。這樣，既體現(xiàn)鮮明的行業(yè)需求，也有利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2.以學(xué)校“自動(dòng)化專業(yè)省級(jí)綜合改革試點(diǎn)項(xiàng)目”為契機(jī)，建立以應(yīng)用能力培養(yǎng)為主線的教學(xué)內(nèi)容。通過與相關(guān)課程教師的細(xì)致勾通，確保所需先修知識(shí)的基本完備；摒棄陳舊內(nèi)容，以及在工程應(yīng)用中不必過多考慮的內(nèi)容，使理論講授更精煉。

3.合理選擇教學(xué)案例。根據(jù)培養(yǎng)工程應(yīng)用能力所需，選定案例包括軟件仿真和具體系統(tǒng)實(shí)物，便于集中講授和對(duì)比學(xué)習(xí)。

4.增加項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)。擬定工程應(yīng)用能力訓(xùn)練項(xiàng)目，小型項(xiàng)目要求學(xué)生利用開放實(shí)驗(yàn)室、學(xué)生工作室，以及實(shí)驗(yàn)課進(jìn)行完成，并計(jì)入課程考核；難度稍高的安排在后續(xù)的課程設(shè)計(jì)中完成，另行考核。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)時(shí)，強(qiáng)調(diào)單片機(jī)、可編程控制器、工控機(jī)等多種控制器的應(yīng)用。

（二）優(yōu)化教學(xué)模式

1.采用工程案例導(dǎo)學(xué)的授課模式。之前也常采用仿真案例來輔助教學(xué)[5]，但僅停留在仿真結(jié)果的演示與分析，沒有與實(shí)物相結(jié)合，最終還是停留在了理論層面。改進(jìn)后，引入部分教師項(xiàng)目成果，或校友的實(shí)際項(xiàng)目案例，通過拍攝實(shí)物系統(tǒng)視頻，或采用現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)，講授工程項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)和調(diào)試方法，與仿真形成對(duì)比，有利于培養(yǎng)學(xué)生工程意識(shí)。

2.采用項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)的實(shí)踐能力培養(yǎng)方式，使學(xué)生在“學(xué)中做”，在“做中學(xué)”。課程涉及的伺服系統(tǒng)有四類：步進(jìn)、直流、直流無刷、交流。前三類，要求學(xué)生分別完成一個(gè)基本驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，采用CDIO工程教育模式，要求學(xué)生課下設(shè)計(jì)并仿真，在實(shí)驗(yàn)課上統(tǒng)一時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)，根據(jù)調(diào)試結(jié)果，給出考核成績(jī)。第四類在后續(xù)的課程設(shè)計(jì)中進(jìn)行訓(xùn)練。

3.定期對(duì)學(xué)生專題實(shí)踐訓(xùn)練項(xiàng)目完成情況進(jìn)行課堂點(diǎn)評(píng)，由老師點(diǎn)評(píng)存在的主要問題，挑選有代表性的學(xué)生分享經(jīng)驗(yàn)，采用翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式，提高學(xué)生的參與度。

4.建立課內(nèi)、課外實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)模式。充分利用開放實(shí)驗(yàn)室，使學(xué)生利用課余時(shí)間，進(jìn)行各實(shí)踐項(xiàng)目的前期工作，實(shí)現(xiàn)課內(nèi)與課外的有機(jī)融合。同時(shí)，遴選優(yōu)秀學(xué)生參加各級(jí)學(xué)科競(jìng)賽，進(jìn)一步增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐、創(chuàng)新及團(tuán)隊(duì)合作能力。

（三）改革考核形式

基于工程應(yīng)用導(dǎo)學(xué)的理念，考核改用“平時(shí)考核+實(shí)踐能力考核+期末考核”的形式進(jìn)行。重點(diǎn)考察學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和掌握，以及能否通過自主學(xué)習(xí)、文獻(xiàn)檢索等，進(jìn)行基本系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)和調(diào)試。

平時(shí)考核引入了第三方微信平臺(tái)。利用這個(gè)平臺(tái)，可以使全班同學(xué)共同參與回答提問，系統(tǒng)既能自動(dòng)統(tǒng)計(jì)答題結(jié)果，又可起到考勤的作用。實(shí)踐能力考核主要根據(jù)三個(gè)專題實(shí)踐訓(xùn)練項(xiàng)目進(jìn)行評(píng)定。期末考核仍舊采用閉卷考試形式進(jìn)行。主要督促學(xué)生掌握一些專業(yè)的詞匯和概念，并能進(jìn)行一定的計(jì)算、作圖、問題分析等，培養(yǎng)其全面的專業(yè)素養(yǎng)。

四、教學(xué)改革成效

經(jīng)過以上改革與實(shí)踐，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)主動(dòng)性明顯提高，實(shí)踐能力較往屆學(xué)生顯著增強(qiáng)。尤其在完成實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計(jì)時(shí)，90%以上的學(xué)生都能夠按照教師擬定的時(shí)間安排，有計(jì)劃有步驟的完成項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、編程、仿真和實(shí)現(xiàn)。個(gè)別學(xué)生還能做出較簡(jiǎn)潔、高效的設(shè)計(jì)方案。部分學(xué)生在2016“西門子杯”中國(guó)智能制造挑戰(zhàn)賽中獲得了全國(guó)一等獎(jiǎng)的好成績(jī)。采用此教學(xué)改革方式實(shí)踐的12、13級(jí)自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生在畢業(yè)實(shí)習(xí)時(shí)，深受企業(yè)的好評(píng)。

五、結(jié)束語(yǔ)

工程應(yīng)用導(dǎo)學(xué)的伺服運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)課程教學(xué)就是在教學(xué)的過程中貫穿工程意識(shí)培養(yǎng)，同時(shí)樹立學(xué)生在整個(gè)教學(xué)活動(dòng)中的中心地位，通過內(nèi)容引導(dǎo)、方法引導(dǎo)和考核形式引導(dǎo)，使這種教學(xué)理念得以實(shí)施，并獲得了較為顯著的成效。

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