机电一体化在生活中的应用范文

导语：如何才能写好一篇机电一体化在生活中的应用，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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1 机电一体化的阐述

现在很多的机械在生活中得到具体应用，尤其是信息技术的发展，将信息技术与电力系统相结合，这样电力系统就逐渐向着智能化和数字化的方向发展，机电一体化就是将电力设备和机械结合，其中涉及到的技术是非常复杂的，对计算机技术的掌握程度也是有一定要求的，将电力系统与其他的技术结合，优化电力系统，对电力设备的要求也是十分高的，这样就是技术与产品的融合，就是机电一体化的基本理解，这些产品也可以指家电用品，就是指一切的涉及到电力的产品都可以实行机电一体化。伴随着机电一体化的发展，机电一体化的功能逐渐增加，机电也向着智能的方向发展，，这样对电力系统与智能控制都是十分有益的。

2 机电一体化在电力系统与控制方向上的分析

2.1 电力设备是机电一体化的产物

电力设备包括的方向是非常广的，只要涉及到电力设备的工具都是机电一体化的产物，其中最基础的产物就是发电机，电能的输送是离不开发电机的，发电机是电能的来源，除了发电机之外最重要的就是变压器，变压器与发电机是基础的电力设备，电力设备的使用是离不开这两样设备的。发电机产生电能，再通过变压器对电压进行改变，变成适合工作与生活的电压，变压器的承载能力必须要足够的强大，是整个输电线路中最重要的一部分，发电机与变压器结合，在具体的电力设备上与电动机和无功补偿装置构成了机电设备，因此说，电力设备是机电一体化的产物，也是核心的设备，只有电力设备发展的更好，才能够使电力设备在具体使用上事半功倍。

2.2 机电一体化的在电力系统与控制方向上占据主导地位

电力系统是一个科学化的系统，电力系统比较复杂的系统，在使用的时候难度是很大的，伴随着技术的发展，将机械与电能结合在一起，将计算机技术与自动检测技术融合在一起，提高了电力系统的稳定性和安全性，令经济效益和社会效益都得到提高。

2.2.1 实现信息的自动化传输

机电一体化在电力系统中的应用是十分广泛的，电力系统的核心要素是非常多的，例如发电厂、变电器，这些因素使电力系统的信息传输更加便捷，电能在传输的过程中更加安全，这样用电管理的水平也能够提高。机电一体化将电力系统的的控制因素考虑在里面，可以实时对机电设备进行电能控制，防止电能设备在应用的过程中发生不易察觉的故障，如果利用控制系统，在进行电能传输的过程中就可以及时发现问题，及时解决问题，让信息可以及时传递给相关部门，将控制系统变得智能化，电力系统的运行效率就可以得到提高。

2.2.2 对事故装置有自动反应的能力

事故装置就是指反事故自动装置，这种装置就是一种报警的设备。反事故自动装置可以在电力系统出现危急情况或者电气运行中出现故障问题时发出预警，使相关工作人员能够及时将事故问题进行解决和处理，从而有效避免运行中的安全隐患。反事故装置主要分为两种：一种主要作用于事故发生后；另一种可以防止事故发生。前者主要借助继电器的反应及时发现问题所在，从而帮助相关工作人员及时找到故障点，采取维修或者更换等方式清理故障，进而保障电力系统的稳定和安全运行。后者主要是借助运行系统安全保护装置维持电力系统的稳定性，一旦电力系统中出现故障，运行系统可以自动恢复到原来的稳定状态，防止电压出现震荡、崩溃等情况的发生。

2.2.3 供电系统自动化

供电系统在电力系统中的功能和作用是分配电力，电能从发电厂输出后，电力系统工作人就应该实时监控每个区域供应的电能，实现供电系统的智能化。供电系统的自动化、智能化不仅可以为人们的生活和工作提供便利，还可以大大减少工作人员的工作压力，通过计算机管理系统实时监控电力系统的供电情况，代替以人工值班方式监控电力系统运行情况和供电系统供电情况，从而大大提高工作效率。

3 机电一体化在电力系统中的应用

3.1 机电一体化设备的应用

机电一体化设备是电力系统的中心框架，是电力系统的核心，在电力系统中起到稳定系统运行和提高运行效率的作用。比如变压器、互感器和其他自动装置等都是机电一体化设备的组成部分。其功能主要包括如下方面：一是为电力系统快速稳定运转提供源动力，保证电力系统稳定、安全、快速运行和工作；二是机电设备可以代替电力系统中变压器，可以自动调节电压输出功率，避免电路发生严重损耗和短路等现象。例如，在计算机系统中预先设置好变压器额定功率、额定电流、额定电压等指标系数，引入机电一体化自动控制方式，达到控制高压供电情况的目的，在应用上是十分广泛的。

3.2 技术的应用

将机电设备引入电气系统中，可以提高电力系统的运行水平。其技术的应用主要表现在以下两方面：

3.2.1 控制应用

为进一步促使电力系统经济效率最大化，并保障电力系统的稳定性，电力系统相关负责人就需要根据电力系统当前运行情况展开控制活动。

3.2.2 保护应用

机电一体化可以大大减少电力系统中的安全故障，提高电力系统的安全指数。但是电路保护装置的安装工作需要建立在继电器稳定基础之上。继电器在电力系统中的作用是避免电路运输系统在电压出现短路时发生异常情况，进一步保障工作人员的安全。

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关键词：计算机 机电行业 应用

中图分类号：TP399 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2015）07-0000-00

随着计算机技术的发展，计算机在每个行业中应用比较广泛，由于其优越性在机电领域中也颇受欢迎。手工绘图由于精度和个人失误等因素，需要对图纸进行反复修改，有的时候还需要重画，这样就大大降低了工作效率。除此之外，对于绘好的图纸进行很好的保管也是一项非常重要的任务，这么多的图纸需要妥善的保管，需要很多专业的人员进行科学规划，同样需要大量的桌椅进行摆放，图纸容易受潮对于其中的图形和文字就不能看清楚，给管理工作带来了困难。

1 计算机在机电领域应用现状

通过与别的行业的对比可以发现，机电行业有很多自身的优点。可以将液压传动技术、自动一体化技术、传感器技术、C语言技术、计算机网络技术和通信技术、各种编程技术应用在机电领域，并为其服务。还有通过这些先进的技术研发出一些工作效率极高的一体化设备。最近几年，随着机电行业的发展，CAD、CAE、CAD/CAM等技术应用范围的增大，很多企业已经积累了很多在机电行业中的经验和有效数据，但是这些数据并不是万能的，在竞争比较激烈的市场环境中，机电企业面临的是如何将计算机技术应用到生产中，并为其提高工作效率做出巨大贡献。

就机电企业的生产流程来看，对其市场影响因素的分析可以发现，影响其发展的因素有很多，并且各因素直接关系错综复杂，从生产角度进行考虑，生产的产品结构比较复杂而且类型比较繁多；从售后服务的角度进行考虑，可以发现很多不确定性因素。而且为了方便进行生产中图纸的保管可以充分利用计算机的优势，从上述情况中可以发现，计算机技术的融入对于机电行业的发展有很大的影响，原来的技术和生产手段已经不能适应时代的发展和人们的需求，很有必要将先进的计算机网络技术进行引入，不仅仅是为了应用先进的技术，还是为了提高工作效率，减少人工成本费用，使其不至于与社会脱节。

随着现代科技的发展，应用计算机进行图纸管理有很多好处，只需要将图纸内容输入到计算机中，存储在硬盘内，将输入的图纸进行分类管理。减少了图纸占据的巨大空间，而且还可以很方便快捷的对图纸进行修改，打印等工作，管理人员只需要通过键盘修改几个数字就行了，而且输入的方法有很多种，可以用优盘、CD盘将电脑中的数据导出，进行打印和观看，这些计算机都能独立完成，即方便又迅速，同时能够迅速查出所需要的图纸，减少了查找的时间，提高了工作效率。

为了完善机电专业图纸管理体系，将画好的图纸系统化管理。在局部区域建立一个网络体系，把所以需要保存的图纸用CAD软件画好，存到相应的文件夹中，将相应的管理软件安装完毕，对所有图纸进行分类管理，进而方便对其进行查看和调出。

利用CAD软件进行绘图，可以将工作人员的图纸进行妥善保管，所以，有必要对将要进行保存的图纸就其应用性进行分析。

2 应用绘图软件

对于将要进行保存的图纸，可以应用当前最新的二维绘图软件AutoCAD和高级CAD等绘图软件通过计算机进行相应地操作。对于一些英语比较差的技术工作人员，在应用CAD的初期可能会不适应，可以通过下载一些汉化包将软件进行汉化。

对于一些陈旧的图纸，可以让相应的工作人员进行输入，把旧的图纸输入到计算机中进行保存，在往后可以很方便地对其图样标注和标准进行修改。

3 将目前的底图通过扫描技术输入电脑中

目前，对于所涉及到的工程项目，CAD显示了其优越的性能。最近几年很多工程图纸都是通过CAD进行绘制完成的。采用CAD软件进行绘制的工程图纸，用户可以很方便地对其中不满意的地方进行修改，也很方便用户进行创新设计。

EDD/CAD是一种光栅模式，对在这种模式下进行绘制的图形可以应用很多命令进行复制、修改、移动、删除、镜像等操作，还可以对绘制完毕的图形通过编辑命令添加一些必要的标注和信息，同时还可以查看一些光栅和矢量图纸。EDD/CAD不仅仅具有光栅和矢量这两种功能，还兼有CAD软件的便捷性和高效性。

EDD/CAD具有许多功能，例如可以将光栅图直接输入到电脑中；在对图纸进行放大和缩小时，其矢量并没有发生任何变化；平移、复制、镜像、修改只能对光栅图进行局部操作；在对光栅图进行绘制时，可以不必要考虑绘制的比例等问题。

现在进行绘图的软件有很多种，但是大部分都是通过光栅和矢量两个功能进行绘制的，从而提高了绘图的效率。网络技术的广泛应用，将绘图的效率大幅度进行了提升，可以将所有的信息在局域网内进行共享，加快了信息的传递时间，由于很多企业并没有意识到共享资源带来的好处，并没有在局域系统内建立相应的网络。为了加快网络系统的发展，工作人员一定要掌握一些CAD软件的操作技能，并应增加英语的培训，培养一些开发新功能的能力，提高计算机在机电行业中的地位。

4 结语

计算机技术的全面发展和应用，给时代带来了便捷，为各行各业的高效率工作作出了巨大贡献，计算机的优势在生活中逐渐体现，在机电领域也逐步得到应用，其地位也在不断上升，CAD绘图软件的应用，可以让技术人员和工程师减少了手工绘图的误差和低效率的局面，在图纸保管的方面节省了大量的人力、物力和存储地方，通过将其保存在电脑硬盘中，及方便又省事，在进行查阅使可以通过查阅功能，快速的调出所需要的图纸，对其中错误的标注和参数进行修改和保存，对于一些非常陈旧的图纸为了减少绘制误差，可以通过扫描将图纸存入到电脑中，这样既保证了原图纸的真实性，还可以通过相应的光栅和矢量模式将其中的错误检索出来，并进行相应地修改。

参考文献

[1]张佳.计算机在机电行业中的应用[J].信息化应用，2007，（2）：190.

[2]李翠玲，张浩，赵荣泳，樊留群，王骏.粗糙集理论及其在机电行业中的应用潜力分析[J].机电一体化，2005，（6）：25-26.

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【关键词】高中生；互联网；技术革命；社会进步

随着近几年信息技术的不断发展，人们迎来了互联网时代。使得现在的高中生不仅在衣食住行上获得了更多的便捷，而且也在学习生活中感受到了信息时代的进步。课堂上的知识讲解，教师可以利用计算机技术活跃课堂气氛，也能够通过互联网的发展，促进学生根据自己所需要的内容，在网络平台上搜寻知识或是直接进行学习。这样的互联网技术发展，都在很大程度上改变了人们传统的生活方式和工作习惯，促进了社会生产技术的革新，推动了生产力的转变，使数字化的生产逐渐走向未来。

1生产方面

互联网技术变革，就是在互联网的发展基础上，将数字化技术与其它产业相联系，进而产生的“互联网+”形式。这种技术的发展，体现在生活的方方面面。改变着人们的生活方式。从高中生的角度看来，随着互联网技术的逐渐发展，国家的产业结构发生了一定程度的变化，相应的动力主体也开始改变。互联网技术的出现，使数字化技术得到了发展，人们进入了大数据时代。所有生产力的输出，可以不再单单依靠人类来进行，对应的机电一体化等技术的出现，依靠数字化技术的发展，使生产变得更加快速，高效，节省了人工的劳动力支出，减小了因为失误而造成的生产经济损失，从根本上推动了生产行业的进步。例如：在进行档案管理的工作中，管理者可以通过互联网技术，将档案进行输入，促进档案的准确性，而且这样也可以对档案进行保存，不存在时间限制，促进这项工作的进展，且档案管理工作关系着社会的政策方针，将档案管理做好，为国家的经济建设提供更直接，更准确的档案信息，对社会的发展具有一定的推进作用。而生产力的发展，正是国家经济建设的根本，它的进步，自然会推动国家的经济建设，促进人们生活水平的提升，推动社会的进步发展。

2生活方面

互联网技术的出现，为高中生的生活带来了极大的改变。随着近几年互联网技术的发展，将各种信息技术应用于各行各业，为人们的生活带来了更多的便捷。例如：人们可以通过网上订餐，体验便捷的上门服务，也可以通过“互联网+”技术的发展，体验随叫随到的滴滴打车。这些都适应了城市生活的快节奏发展。给人们带来了更多的休闲时间，提高了人们的生活水平。互联网技术变革，促进数据化的发展，能够将生活中的很多数据进行存储，使得人们将互联网应用于生活中，并随处可见。例如：户口的网络化，户籍管理工作是公安机关的主要职责之一，对现住居民的户籍情况的掌握，不仅能够在发生重大犯罪事件的时候，方便寻找嫌疑人，也能够促进民警对一些不法分子进行即使的追踪，对黑户进行控制。可以说户籍管理对社会治安的影响极大。但是在实际的工作过程中，由于各地区的人数较多，户籍较多，使得这样管理工作并不容易进行，而且涉及的数据较大。但是随着互联网技术的变革发展，民警可以在工作中利用它，将所在管理地区的户籍信息输入进去，计算机就会将这些数据进行自动的存储，形成备份，然后能够在用户需要的时候，根据输入的词条信息，对这些数据进行自动的处理，给出结果。将互联网技术应用与户籍管理工作方面，不仅可以促进民警的工作准确性，而且能够在发生事情的情况下，快速的找到所需要的信息，提高工作效率。促进社会治安的和谐，为社会的进步做出重大贡献。

3学习方面

对于高中生来说，最首要的任务就是学习，这也是他们的根本任务。一个国家的发展水平，大部分取决于国家教育水平的发展。它不仅关乎着社会未来发展的主力素质，而且对国民素质的整体提升具有一定的帮助，更有利于促进国家建设的推进。互联网技术的发展变革，促进了学习形式的改变，转变了传统的教学模式，依靠互联网技术的发展变革，开拓出学习平台和新型的互联网技术，辅助学生进行学习，提高了高中生的学习兴趣，改善了学生的学习环境，促进了教育效果的进步，进而为社会的进步作出贡献。互联网技术的发展，使得人们进入大数据时代，多种新型产品的出现，使学生的学习环境受到了一定的影响。却也为学习模式的创新带来了新的形式。这项技术的出现，使得很多网络平台得以出现，一些教师通过这样的形式将课件做好讲解录制，然后放到平台上，学生可以根据自己的需要将这些数据进行下载学习。促进了学生学习成绩的提高，改变了传统的教授模式。而且随着互联网技术的发展，一些新型网络技术得以发展，例如:学习机的出现，在很大程度上促进了技术的发展，它能够将一些学习数据进行存储，也能够通过一些系统的机体设计，形成一定扫描系统。高中生在利用它进行学习的过程中，可以依靠互联网，将自己不会的题目进行扫描，学习机可以将它进行识别，寻找解题方法。从而帮助学生理清解题思路，促进学习效果的提升。这样的互联网技术发展，推动了科学技术的进步，方便了人们的生活，提高了学生的学习成绩。而高中生的学习关系着社会的发展，教育的进行本身就是对国家和社会的发展进行提高的过程，也就是说，互联网技术的发展革新，提高了国家的教育水平，促进了社会的进步。

4结语

对互联网技术革命与社会进步之间的关系进行分析，得出互联网技术促进了社会的发展。它改变了人们的生活方式，提高了工业的生产效率，也改变了传统的教学模式，促进了国家教育教学水平的进步，这在很大程度上推动了社会的发展进步，方方面面上使高中生的生活得到了改变。

参考文献

[1]速继明.互联网技术革命与社会进步[J].教学与研究,2016(07):29-35.

[2]田彬.互联网技术革命视域下的人类生存方式变革研究[D].武汉理工大学,2014.

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关键词： 计算机；辅助；工业设计；发展；趋势

中图分类号：TP39 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2012）22-0223-020 引言

工业设计的发展方向逐渐趋近于机电一体化以及信息电子类产品，其技术含量越来越高，同时，社会的经济状况越来越好，人们的消费观念越来越不同，消费者所关注的已不仅仅是产品的功能以及质量，越来越多的人们开始重视产品的外观造型、创新度、环保性等等，这就给工业技术带来更高的难度。

正是因为人们的要求不断提高，工业设计的需求也越来越高。近年来，许多国内外学者对工业设计的关注越来越密切。随着计算机技术的不断发展，各种各样的软硬件被人们所开发，各种日新月异的技术更是吸引着工业设计的人才们。

1 计算机辅助工业设计

1.1 CAID CAID即计算机辅助工业设计，它是在计算机与一些相关的辅工业设计系统相结合的前提下，在工业设计的相关领域内，进行各种创造与设计。这种设计完全以计算机为中心，彻底摆脱了传统的设计模式，CAID无论是在设计的过程中，还是方法上，甚至是质量上，与传统的设计相比，它都发生了飞越性的变化，这是一种质的变化。

CAID同时也涉及到许多其他方面的技术，如CAD技术、多媒体技术，以及人工智能技术、优化技术等等。从广义上来看，CAID其实是CAD的一个“孪生兄弟”，在技术与方法上，都可以借鉴甚至引用CAD领域的内容。

1.2 CAID与创新 在各种设计领域，创新都是其灵魂，当然，在工业设计领域中也不例外。在二十一世纪初期，全球各大制造业都以知识为基础，对产品进行创新性创造，这便是当时竞争的核心。对于产品来说，不管是它们的功能、外形，还是材质、工艺，只要对任何一个方面进行创新性的改变，其市场竞争力都会受到很大的影响，甚至会直接影响到产品的质量。

2 计算机辅助工业设计的发展

目前，不管是国内还是国外，对于CAID的研究还仅仅局限于计算机辅助造型技术，智能技术，新兴技术以及人机交互技术等方面。下面，将对这四种技术一一进行详细的介绍，并对目前世面上一些比较有名的商品化软件进行简单的介绍。

2.1 计算机辅助造型技术 对于CAID技术来说，计算机辅助造型的主要设计研究由两方面体现出来，一是自由曲面设计，二是草图设计。

首先，来熟悉下自由曲面设计，在CAID的研究中，对于产品外形上的自由曲面设计，是一个非常重要的内容。而其中，对于曲面特征方面的应用，在自由曲面的设计中，是一个重要的发展步骤。由三个部分构成了曲面特征的设计，即基本表面，串通图形，以及移动特征。

然后要熟悉的是草图的设计，随着产品在造型上所需要的技术不断的提高，同时，为了能够使专业设计师的手绘习惯得到满足，逐渐逐渐地，便有了草图。草图设计能够有效地将工业设计与CAD技术之间的鸿沟进行填补。这种技术的重点部分有两个，第一，人机交互，即设计手绘怎样才能被设计系统有效地模拟出来；第二，草图重建。

2.2 智能技术 到目前为止，我国智能技术的发展已经有了一定的实力。智能技术能够对整个设计过程提供一个计算机的一体化支持。对于工业设计来说，在设计过程中常常需要涉及到一些人机交互以及一些创造性思维的技术，因此，在这样的领域中更需要用到人工智能技术。

首先，是对创造性思维的介绍。所谓设计，说到底就是一个创造性的过程，在整个设计的过程中，相关设计人员用草图的方式把他们的构思迅速记录下来，将思维转换成草图其实是一项非常复杂的工艺。这一阶段的所有过程即被称作观念作用阶段，这是一个相当重要的阶段。

然后，是设计方法的介绍。所谓设计文法，即从设计方法上下手，对广该物体进行一系列外形上的特点进行观察，然后将其生成的原理以及要素进行加工，形成一个形式化的描述。想要实现计算机辅助设计，这一技术是基础。

最后，是对创新设计的介绍。创新设计是一个相当重要的过程，在这一过程中，相关设计人员在设计方面的经验、思维，以及知识必须非常丰富。因此，针对人工智能技术的角度，有许多学者会对产品的新技术进行研究。

2.3 CAID中的高新技术 目前，市场上开始流行起新兴技术，如虚拟现实、遗传算法等等，如何才能将这些技术很好运用于CAID领域？这就要与传统的一些技术进行有效的结合，从而来进行CAID的相关研究。

面向协同、并行的设计。该技术是现在技术的主要发展方向之一。对于工业设计事业来说，产品的设计感非常重要，对于产品的功能、原理、外形等方面都必须进行详细的研究。许多学者在该技术的一些不同的角度对一些并行环境下的多种内容进行了观察，并深入其中，进行相关了解与探讨。

有部分学者的思考的出发点在于CSCW的角度，对协同设计中的各种情况进行了详细的分析，对工程以及工业的设计进行的工作模型上的探讨，同时对人在该设计下有何用处这一问题进行了详细的分析。

另外一种设计方式是基于VR的，目前为止，对于虚拟设计以及敏捷设计，我国已有了较熟练的技术，在这类技术上，我们得到了很大的发展与提高。对于产品的设计来说，众多学者同样也非常欢迎的一种技术便是现实的技术，那些对于开状以及结构的设计，人们都用到了VR技术，同时，对基于VR的许多设计系统进行了相应的开发。

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关键词：机械工程控制基础；教学经验；探索；参与式教学

作者简介：张燕（1980-），女，河北宁晋人，河南理工大学机械与动力工程学院，讲师。（河南 焦作 454000）

基金项目：本文系“河南省社科联——工科大学生创新素质实践能力培养研究”（项目编号：XKL2011-2432）的研究成果。

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）01-0085-02

“机械工程控制基础”是一门将控制理论和机械工程实际相结合的机械工程类或机电类本科生的专业基础课，在促进机械工程的发展以及培养机械工程人才，特别是机电一体化人才中发挥了非同一般的作用。[1]河南理工大学采用的是中国科学院院士杨叔子先生编写的由华中科技大学出版的国家级精品课程教材。但是由于本课程涉及知识面广，和前期学习课程如“高等数学”、“大学物理”、“电工电子”、“液压与气压”、“复变函数与积分变换”、“高级程序语言设计”等有密不可分的关系，并且主要以理论分析计算为主，内容抽象，许多学生在学习的时候很难进入状态。为了提高本课程的教学效果，经过几年的课堂教学实践探索出几点经验。

一、采用参与式教学方法，引发浓厚的学习兴趣

由于本课程的特点，所以第一堂课的讲解尤其重要。通过第一堂课的讲解，要让学生对学习这门课程产生浓厚的兴趣。采用参与式教学方法，通过播放美国的Big Dog、浙江大学的四盘式驱动器、中国的神九飞天以及与天宫一号交会对接等与机械控制相关的视频，使学生们产生了解其如何实现的愿望，对“机械工程控制”这门课程有感性的认识，并产生浓厚的学习兴趣，这对于后面的学习尤其重要。此外，采用身边经常见到的如电冰箱、空调、调温箱等具体的事例让学生参与讨论，分析它们的工作原理，使学生对控制的感念和反馈的概念有更进一步的了解，从系统的角度分析问题。在后面的课程讲解中也要让学生多多参与到课程的讲授过程中，提高他们的学习兴趣。例如，在讲解传递函数化简的时候，由于可采用的化简思路有多种，可以给同学们5分钟的时间练习一道习题，然后让学生毛遂自荐到课堂上亲自给大家讲授化简方法，这有助于学生上课注意力的集中和对知识点的掌握、巩固。再如，在讲解稳定性概念的时候，为了让学生有一个直观的认识，可以使用图1所示的常见系统进行说明，这样可以使学生对稳定性的理解有一个直观的认识，为后面讲解Nyquist稳定判据和稳定性性能指标打下基础。

二、打好数学建模基础，突破课程第一难关

系统数学模型的建立是本课程的难点，由于涉及的知识面非常广，如电学系统、力学系统、液压系统，甚至混合构成的系统，此时要及时给学生补充相关内容知识，如“牛顿三大定律”、“Kirchhoff定律”、“运算放大器原理”、“液压原理”等等。这样学生就会了解这些数学模型是建立在哪些理论基础上，并且知道如何应用原来学过的定律或理论解决问题，形成一个完备的知识框架，也能够从中体会到原来各门学科之间的相通性。除此之外，传递函数是学好这门课程的基础，而传递函数的定义是以Laplace变换为基础的，所以在讲解传递函数这一章节的时候，一定要给学生补充有关Laplace变换的相关知识，使他们对Laplace变换有一个比较清晰的理解，当然讲解时要点到为止，不必有过多的赘述。

三、化繁为简，注重概念和分析方法的传授

由于本课程要求学生从系统的角度分析问题，而系统“可大可小，可繁可简，甚至可实可虚”，这就导致该课程非常抽象、不好理解，因此在授课过程中要注意化繁为简，注意概念的讲解和分析方法的传授。[2]首先，将复杂的原理简单化，并让学生明白如何使用这个原理，然后再对理论进行推导和证明，让学生明白其合理性。例如在讲解Nyquist稳定判据的时候，让学生明白“奈奎斯特稳定判据实际上是几何判据，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”。再者，在使用这个原理进行判断时，实际上只需要三个步骤：求出开环传递函数在右半平面的极点数目P；画出该传递函数的Nyquist图；数该轨迹包含（-1，j0）点的圈数P1，如果P与P1相等则闭环稳定，反之不稳定。最后，通过举例子练习，在学生较熟练掌握该判据的应用的时候向学生进一步证明Nyquist稳定判据，加深对该判据的理解。再例如，在讲解时域分析的时候首先要向同学交代清楚一些基本问题，如什么是时域分析、为什么要进行时域分析等；在讲解清楚这些问题后，告诉学生们为什么要设定典型信号作为分析系统性能的输入信号以及这些典型信号之间有什么关系；然后再向学生讲明白对于一阶系统和二阶系统甚至高阶系统来说，其分析方法是一样的，先理解简单的一阶系统，再去理解二阶甚至高阶系统的时间响应分析。有了这样的一个讲解思路，可以让学生形成较系统的知识框架，然后产生一个清晰的学习过程。通过化繁为简、化难为易的过程可以使得知识点之间的联系性和逻辑性更加清晰，非常有利于学生的理解和接受。

四、理论联系实际，提高教学的可观摩性

实践是理论的基础，实践对理论起决定作用，理论必须与实践紧密结合。“机械工程控制基础”课程本身实践性较强，离开实践就如同空中楼阁，就会丧失生命力和可信度。为提高教学效果和质量，增强学生的学习兴趣，合理确定实践教学的内容与形式，主要采用计算机模拟软件Matlab进行实验。该软件是Mathworks公司推出的集科学计算、数据可视化、图像处理和工程设计于一体的工程应用软件。[3]将Matlab软件引入“机械工程控制基础”教学中，不仅能克服传统教学中讲解内容抽象的问题，也可以通过学生的上机练习对所学知识加深理解，同时学生从中学到的不仅仅是应用Matlab软件画图、数值计算和系统的动态仿真，更重要的是学会如何运用计算机技术去学习知识和解决实际问题，可以大大提高教学质量和学生的综合素质。比如，通过MATLAB软件对系统（一阶、二阶、高阶）的时域响应曲线和频率特性的Nyquist图、Bode 图进行绘制和分析，判断系统的稳定性，求得系统的性能指标等。这些模拟仿真实验给学生以真实、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，增强了学生理解、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。除此之外，为了锻炼学生的综合能力，真正地理解和掌握这门课程，可以以小组为单位，给他们布置一个可以自制的自动控制综合实验。但是这需要一定资金的支持，因此任课教师可以结合自己的研究课题，让学生们开动脑筋先论证方案，然后开展讨论，确定其中最可行的方案，然后进行实物制作。虽然资金可能不能满足所有小组都进行实物制作，但是这种方式可以大大加深学生对自动控制的理解，同时一方面培养了学生的科研能力，而另一方面教师也将科研和教学紧密地结合起来了。[4]

五、活用控制的核心概念，提高教学质量

“反馈”是控制理论的主要概念，其核心思想就是“检测偏差，并消除偏差的过程”。而反馈在生活中时刻都存在着，教学过程也是一样。教师在教学过程中有针对性地了解学生对自己教学情况的看法和意见，及时和他们保持交流沟通，获取反馈信息，然后利用这些反馈信息进行教学方法地调节，以期达到较好的教学效果。这样既调动了学生对课程的学习兴趣，又不会使教与学这两个环节严重脱节，增强了师生互动，从而达到预期的教学目标。

六、采用综合考核制度，加强学生综合能力的培养

考核是考察一门课程讲授效果的一种方式，由于该课程是一门重要的专业基础课，因此考核的主要方式是闭卷方式，由校教务处统一组织考试。如果仅仅通过一次考试就判定学生的掌握情况，实际上不能反映学生的综合素质和能力，因为有很多同学在考前通过熬夜突击也可以取得相对不错的成绩。因此在教学中采用综合考核制度，其中考试成绩占70%，实验占10%，作业占5%，而平时出勤考核占5%。对“机械工程控制基础”这门课程进行考试是必须的，由于一些基本概念与理论要求学生必须牢记。而作业是巩固教学效果最好的手段。除此之外，学生平时的出勤情况也要包括在考核内容中，这是因为该课程主要为学生讲解经典控制理论，从第一章到第六章是一个系统，章节之间的联系很紧密。如果有一次不来听课，很可能导致后面的内容听不懂，所以在设计的综合考核内容中，平时出勤考核占了5%的比例。采用考试、实验、作业和考勤并重的考核方式，教师的任务将加重，对任课教师的要求也更高。因此要求教师一定要加强自身的学习，积极参与科研，努力掌握自动控制方面新的知识，以期使自己的教学在培养本科大学生的基本素质和能力上发挥更大的能量。

七、结束语

通过近几年“机械工程控制基础”课程的教学实践，深切体会到参与式教学方法的重要性以及讲解由简入繁、化繁为简、知行合一和反馈改进等手段的重要性和有效性。在今后的教学中也将继续完善自己的教学方法，不断创新、不断实践、不断改进，以期获得一条适合本科教学的成功之路。

参考文献：

[1]杨叔子，杨克冲，等.机械工程控制基础[M].第六版.武汉：华中科技大学出版社，2012.

[2]雷文平，郝旺身，董辛旻.关于“机械工程控制基础”课程的教学探索[J].中国电力教育，2010，（32）：68-69.