《伺服驅動與控制技術》課程教學改革

余永維　杜柳青

摘要：結合我校新設專業(yè)及學生擇業(yè)背景，采用案例教學法進行課程教學體系的構建，進行在校生工程應用能力的培養(yǎng)。并以“伺服系統(tǒng)設計”內容為例，進行了本科生與研究生教學統(tǒng)一案例不同能力培養(yǎng)的教改闡述，達到了較好的教學效果。

關鍵詞：伺服系統(tǒng)；案例教學；機械電子工程；教學銜接

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）06-0096-02

一、課程背景與學生就業(yè)面向

伺服驅動及其技術是機床產業(yè)、工業(yè)機器人產業(yè)以及相關機械控制的核心技術之一，是工業(yè)發(fā)達國家比較關注的關鍵技術。我國從1980年起，通過引進、消化、吸收國外先進伺服驅動控制系統(tǒng)及其相關技術，迄今在伺服系統(tǒng)構建與設計方面取得了比較好的成果。高校也紛紛開展了伺服驅動相關研究。

我校機械工程學院開設了機械設計制造及其自動化本科專業(yè)，以及機械制造及其自動化、機械電子工程研究生專業(yè)。學院于2010年，通過廣泛調研，參考國內多所重點大學課程設置，對機械制造及其自動化、機械電子工程專業(yè)研究生開設了《伺服驅動與控制技術》課程。2016年，成立了機械電子工程本科生新專業(yè)，開設了針對本科生的《伺服驅動與控制技術》課程。

由于重慶作為直轄市和全國汽摩產業(yè)重鎮(zhèn)，龐大的人才需求和汽摩地域特色，我院本科生和研究生畢業(yè)后就業(yè)擇業(yè)的主戰(zhàn)場和優(yōu)勢領域是重慶地區(qū)龐大的汽摩產業(yè)和裝備制造業(yè)[1，2]。因此，我校的《伺服驅動與控制技術》課程，無論針對本科教學還是研究生教學，重點將向汽摩產業(yè)與裝備制造業(yè)方向偏重，通過與企業(yè)工程案例緊密結合，以面向裝備制造業(yè)和汽摩產業(yè)的實際工程項目為教學案例，理論聯(lián)系實際，學以致用，使課堂教學為企業(yè)服務，是本課程建設改革的重點方向。同時，結合本科和研究生階段的能力培養(yǎng)模式，進行同一案例不同能力培養(yǎng)的教學改革[3]。

二、本科與研究生階段教學內容比較

針對本科生的《伺服驅動與控制技術》選用教材為機械工業(yè)出版社錢平主編的《伺服系統(tǒng)（第2版）》，其在著重基本概念與原理介紹的同時，注意實際應用；針對研究生的《伺服驅動與控制技術》選用教材為北京理工大學出版社張莉松主編的《伺服系統(tǒng)原理與設計（第3版）》，該教材曾獲第三屆全國工科電子類專業(yè)優(yōu)秀教材二等獎，其注重培養(yǎng)學生綜合運用控制理論、自動控制元件等基礎知識、熟練掌握伺服系統(tǒng)的原理及應用，掌握伺服系統(tǒng)設計技術和設計方法。針對本科和研究生兩個階段的《伺服驅動與控制技術》課程內容比較如表1。

三、本科與研究生階段能力培養(yǎng)比較與案例建設

本科階段的能力培養(yǎng)，除了知識的掌握外，比較注重工程意識的培養(yǎng)。以穿插于本科生課程內容第2章、第3張、第6章以及第8章的“伺服系統(tǒng)設計”綜合案例建設來說，要求本科生掌握伺服系統(tǒng)的負載分析與計算、選擇合適的伺服系統(tǒng)各元器件型號、并進行硬件正確連接和程序正確調試。使本科生畢業(yè)進入企業(yè)或進入研究生學習階段，具有正確搭建一個伺服系統(tǒng)的能力。

研究生階段的能力培養(yǎng)，要求在知識的系統(tǒng)掌握上，進行工程設計能力的培養(yǎng)。以穿插于研究生課程內容第2章、第3章、第4章、第6章、第7章以及第8章的“伺服系統(tǒng)設計”綜合案例來說，要求研究生在正確選型及調試通過基礎上，掌握系統(tǒng)建立的傳遞函數(shù)推導、伺服系統(tǒng)穩(wěn)定性設計與動態(tài)補償環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)的求取并進行動態(tài)補償裝置設計、掌握復合控制技術、擾動補償技術，以及通過穩(wěn)態(tài)設計與動態(tài)設計，對傳動間隙、諧振等因素進行設計與避免。使研究生進入企業(yè)后，具有正確設計一個伺服系統(tǒng)，并能進行穩(wěn)態(tài)控制、動態(tài)補償以及采用各種手段進行伺服系統(tǒng)品質的提高的能力。

在案例選擇上，結合我校本科生和研究生長期以來的就業(yè)擇業(yè)優(yōu)勢領域，即主要面向汽摩產業(yè)與裝備制造業(yè)的相關典型零部件制造過程的伺服系統(tǒng)設計，如“發(fā)動機缸體加工專用設備伺服系統(tǒng)設計”、“摩托車噴漆伺服系統(tǒng)設計”、“機器人關節(jié)臂伺服系統(tǒng)設計”等案例。本科階段和研究生階段采用相同案例，但在知識體系、難度和能力培養(yǎng)上既有區(qū)分，又有銜接。筆者作為我校本科階段和研究生階段《伺服驅動與控制技術》課程的負責人，通過這種統(tǒng)一案例不同能力培養(yǎng)的教學方式，已收到了較好的教學效果[4，5]。

四、總結

我校針對本科和研究生兩個階段的《伺服驅動與控制技術》課程，教學中注重針對各階段的能力培養(yǎng)特點使用工程案例進行教學內容的組織。同時，注重本科階段與研究生階段知識與能力的區(qū)別培養(yǎng)與有機銜接，使本科生進入企業(yè)或研究生階段，研究生進入企業(yè)或更高層次的學習，都能減少再培訓周期。

參考文獻：

[1]杜柳青.面向汽摩產業(yè)的機械工程類專業(yè)特色人才培養(yǎng)——以重慶理工大學機械設計制造及其自動化專業(yè)為例[J].西南師范大學學報：自然科學版，2014，8（39）：149-154.

[2]北京智研科信咨詢有限公司.2014—2019年中國摩托車整車制造行業(yè)研究與投資前景預測報告[R].北京智研科信咨詢有限公司，2014.

[3]杜柳青.基于案例導學的《伺服驅動與控制技術》課程教學[J].教育教學論壇，2016，9（36）：169-170.

[4]李娜，趙慧潔，張穎.“遙感圖像處理與解譯”課程教學改革與實踐研究[J].教育教學論壇，2017，2（0）：79-81.

[5]任劍瑩，楊從娟，李海艷.基于過程性評價的《結構力學》考試方法改革初探[J].教育教學論壇，2017，5（0）：130-132.