董胡

《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》課程教學(xué)研究與探索

董胡

《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》是自動(dòng)化控制等專業(yè)重要的專業(yè)課程，是一門集理論性、實(shí)踐性和綜合性于一體的課程。分別從本課程的教學(xué)方法、教學(xué)實(shí)踐和課程考核3個(gè)方面進(jìn)行了研究與探索，以激發(fā)學(xué)生的專業(yè)課學(xué)習(xí)興趣與熱情，促進(jìn)他們主動(dòng)學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力。在教學(xué)實(shí)踐中取得了一定的效果。

計(jì)算機(jī)控制技術(shù)；教學(xué)方法；教學(xué)改革；教學(xué)研究

0 引言

隨著傳統(tǒng)的應(yīng)試教育逐步向現(xiàn)代的綜合素質(zhì)教育轉(zhuǎn)化，傳統(tǒng)的教學(xué)模式也朝著理論知識(shí)的學(xué)習(xí)、綜合素質(zhì)的提高、實(shí)踐能力的增強(qiáng)、創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)目標(biāo)發(fā)展?！队?jì)算機(jī)控制技術(shù)》課程是高等學(xué)校自動(dòng)化控制等專業(yè)重要的專業(yè)課，課程的特點(diǎn)是實(shí)踐性比較強(qiáng)、與相關(guān)專業(yè)課聯(lián)系緊密，它涉及的基礎(chǔ)理論知識(shí)面較廣泛[1]，包括電氣線路、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制等綜合知識(shí)，在同類課程中有著十分重要的地位。

1 課程的性質(zhì)與任務(wù)

《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》是高等院校計(jì)算機(jī)應(yīng)用、自動(dòng)控制等專業(yè)本科教學(xué)中的一門專業(yè)課。是從計(jì)算機(jī)原理到計(jì)算機(jī)控制，從理論到實(shí)際的必經(jīng)橋梁。是著重解決和處理工程實(shí)際問題的一門課程。在教學(xué)過程中，將課堂理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)有機(jī)結(jié)合，注意培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的方法和能力。該課程主要介紹計(jì)算機(jī)應(yīng)用于工業(yè)控制中的各種技術(shù)，重點(diǎn)講述計(jì)算機(jī)用于實(shí)時(shí)控制和智能控制中的軟件、硬件設(shè)計(jì)方法，以及它們之間的結(jié)合問題。課程注重理論聯(lián)系實(shí)際，從工程實(shí)際出發(fā)，在設(shè)計(jì)方法，即實(shí)驗(yàn)技術(shù)、操作運(yùn)行、系統(tǒng)調(diào)試等方面對(duì)學(xué)生進(jìn)行訓(xùn)練，為學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)及將來(lái)的實(shí)際工作奠定基礎(chǔ)。通過本課程的學(xué)習(xí)，可使學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)在工業(yè)過程控制和智能化儀器方面應(yīng)用有比較全面的了解，為以后的工作和畢業(yè)設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。

2 課程教學(xué)中存在的問題

學(xué)生學(xué)完《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》課程后,一般應(yīng)掌握該課程介紹的基本知識(shí)，能完成簡(jiǎn)單計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、裝配、編程和調(diào)試工作[2]。但是，從近幾年的教學(xué)效果來(lái)看，學(xué)生只能掌握計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的大致框架，而不能親自正式地去設(shè)計(jì)一個(gè)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。分析其原因主要是在課程的教學(xué)中存在以下3個(gè)問題：

（1）與《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》課程的性質(zhì)有關(guān)?！队?jì)算機(jī)控制技術(shù)》是一門專業(yè)性、綜合性、復(fù)雜性及知識(shí)不斷更新的學(xué)科，它以多門相關(guān)的控制類課程為基礎(chǔ)，如果前面的基礎(chǔ)課程沒有學(xué)好，勢(shì)必將影響到《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》課程的學(xué)習(xí)。與此同時(shí)，該課程所涉及的一些智能控制芯片也在不斷更新技術(shù)，這從某種程度上也對(duì)《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》課程的學(xué)習(xí)產(chǎn)生了影響，從而導(dǎo)致這門課程難以在規(guī)定的教學(xué)時(shí)間內(nèi)學(xué)好。

（2）與《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》的教材內(nèi)容有關(guān)。目前已出版的該課程教材在內(nèi)容安排上多偏向于理論分析，而缺少對(duì)應(yīng)的軟件開發(fā)設(shè)計(jì)和控制系統(tǒng)的討論分析。按這種方式組織教學(xué)，學(xué)生比較難在規(guī)定的課時(shí)內(nèi)系統(tǒng)掌握該課程的主要內(nèi)容，這樣勢(shì)必制約學(xué)生對(duì)該課程知識(shí)的應(yīng)用能力。

（3）實(shí)驗(yàn)條件有限。目前有不少高校，《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》課程基本上以理論講授為主，而對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)做得較少，或者在實(shí)驗(yàn)室也只是利用試驗(yàn)箱接下線然后連成一個(gè)控制系統(tǒng)，無(wú)法有效地與實(shí)際控制系統(tǒng)聯(lián)系。

3 教學(xué)方法的研究與探索

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，要求我們培養(yǎng)的學(xué)生不再是單純的繼承型人才，而是能夠獨(dú)立思考、善于思考、有創(chuàng)造性、能適應(yīng)新技術(shù)發(fā)展需要的創(chuàng)新型和開拓型人才[3]。為適應(yīng)《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》課程人才培養(yǎng)的需要，該課程的教學(xué)改革任務(wù)顯得尤為重要。

3.1 多媒體教學(xué)法。

采用多媒體輔助教學(xué)可提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，通過制作多媒體課件和建立豐富的教學(xué)素材庫(kù)，將難以理解的控制系統(tǒng)知識(shí)以直觀形象的方式演示出來(lái)，以此增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

3.2 利用校園網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)促進(jìn)教學(xué)。

我們進(jìn)行了《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》課程教學(xué)網(wǎng)站的建設(shè)，把教學(xué)資源發(fā)布到學(xué)院教學(xué)資源網(wǎng)上，如教學(xué)大綱、授課PPT教案、教學(xué)計(jì)劃、教學(xué)案例等信息，學(xué)生可以通過校園網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，了解課程的重點(diǎn)和難點(diǎn)以及課程教學(xué)進(jìn)度，還可以在校園網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的討論區(qū)與教師進(jìn)行交流。平臺(tái)還設(shè)有題庫(kù),與教學(xué)內(nèi)容相配套的練習(xí)題，供學(xué)生課后復(fù)習(xí)自查之用。

3.3充分利用Matlab軟件。

Matlab仿真軟件作為現(xiàn)代化電化教育和多媒體手段之一，是目前最流行的控制系統(tǒng)仿真軟件。將傳統(tǒng)板書教學(xué)方法與現(xiàn)代化的多媒體手段相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)二者優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，使教學(xué)內(nèi)容變得更形象直觀，便于理解[4]。計(jì)算機(jī)控制技術(shù)這門課程也不例外，純粹用語(yǔ)言很難解釋清楚教學(xué)內(nèi)容中的圖例，而利用Matlab則可以更好地用圖示分析加以說明。將Matlab與教學(xué)內(nèi)容有機(jī)結(jié)合，教學(xué)效果和效率都有明顯的提高。實(shí)踐表明，在《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》課程教學(xué)中引入Matlab仿真軟件，使得課堂變得更加生動(dòng)，能給學(xué)生留下比較深刻的印象。

3.4 實(shí)施研討式教學(xué)。

課堂教學(xué)過程中采用研討式教學(xué)方法，可以更好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。采取研討式教學(xué)，首先，教師要尊重學(xué)生，他們是授課的主體，鼓勵(lì)學(xué)生發(fā)表自己的想法，不僅可增加學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)的興趣，而且可培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力；師生處于平等地位，教師的角色也發(fā)生了變化，不再是單純的知識(shí)傳授者，而是課堂上學(xué)生學(xué)術(shù)討論與研究的啟發(fā)者。其次，教師也要成為課堂上的組織者，努力設(shè)計(jì)好教學(xué)過程中有助于啟發(fā)學(xué)生思維的問題，每節(jié)課在什么時(shí)候、什么地方提什么問題，都需要精心組織與研究。

3.5 增加典型實(shí)例。

《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》課程教學(xué)要結(jié)合例題講解?！队?jì)算機(jī)控制技術(shù)》課程涉及的數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)較多，有些概念比較抽象，學(xué)生感到難學(xué)、難懂、不知道如何學(xué)以致用。針對(duì)上述情況，在教學(xué)過程中，對(duì)于數(shù)學(xué)推導(dǎo)過程采取簡(jiǎn)化方式，注重講解其實(shí)際應(yīng)用、物理意義，以此加深學(xué)生對(duì)抽象問題的理解[5][6]。以傳遞函數(shù)為例，其數(shù)學(xué)概念比較抽象，學(xué)生頭腦中難以產(chǎn)生控制器和被控對(duì)象的物理概念與工程概念。因此，在制作課件時(shí)，用工程實(shí)例來(lái)替代對(duì)應(yīng)的例題，采取先建模后分析，使學(xué)生理解控制什么，如何控制，控制效果怎么樣等。在課堂教學(xué)中采用如圖1所示：

圖1 課程教學(xué)控制過程

通過教學(xué)過程來(lái)加深學(xué)生對(duì)閉環(huán)控制的概念和偏差控制原理的理解，學(xué)生比較容易接受。通過教學(xué)實(shí)例，可拓寬學(xué)生的思路和視野，讓學(xué)生感覺所學(xué)的理論知識(shí)不是干巴巴的抽象公式，而是滲透在相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)的實(shí)際物理系統(tǒng)之中。

4 教學(xué)實(shí)踐的研究與探索

實(shí)驗(yàn)教學(xué)不僅僅作為理淪知識(shí)的驗(yàn)證方式，但更為重要的是加強(qiáng)培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的動(dòng)手能力和科學(xué)的創(chuàng)新能力。根據(jù)《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》課程的特點(diǎn)，應(yīng)該以基礎(chǔ)性的實(shí)驗(yàn)的為根本，綜合性地分析、考慮知識(shí)的重難點(diǎn)，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中增加綜合性實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，利用學(xué)?，F(xiàn)有的開放實(shí)驗(yàn)室（或?qū)嵱?xùn)室）設(shè)置開放性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，使學(xué)生更加注重思維能力以及創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)。從開放性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，學(xué)生可以得到成功或失敗的經(jīng)驗(yàn)和鍛煉。綜合性實(shí)驗(yàn)一般是指實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容涉及本門課程的一些綜合知識(shí)，或者與本門課程相關(guān)的一些知識(shí)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，它是在學(xué)生掌握本門課程基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的。此外，綜合性實(shí)驗(yàn)要求學(xué)生具有一定的獨(dú)立思考能力和綜合性實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ軌颡?dú)立地設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)該充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)性和積極性，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中發(fā)展自己的創(chuàng)新能力，培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)總結(jié)歸納的能力、運(yùn)用所學(xué)知識(shí)創(chuàng)造性地設(shè)計(jì)新實(shí)驗(yàn)方案的能力，使學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、?chuàng)新能力都得到較為全面的發(fā)展和鍛煉，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的工作態(tài)度和創(chuàng)新精神，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生勇于探索的積極性，最終達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的目的。有些時(shí)候綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)有可能受到實(shí)驗(yàn)設(shè)備不匹配的影響，此時(shí)我們可以充分應(yīng)用計(jì)算機(jī)軟件手段，利用Matlab/simulink或其它軟件進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。

5 課程考核環(huán)節(jié)的研究與探索

目前，在很多高校的學(xué)生中普遍存在一種為獲得學(xué)分而學(xué)習(xí)課程并希望順利通過考試的現(xiàn)象。于是，在考試的前一兩周是學(xué)生最忙的學(xué)習(xí)時(shí)間，劃重點(diǎn)，背考題，采取突擊復(fù)習(xí)來(lái)應(yīng)對(duì)考試，一旦考試結(jié)束后頭腦里留下的課本知識(shí)很少。因此，轉(zhuǎn)變?yōu)榭荚嚩鴮W(xué)習(xí)的思想一直是高等院校的人才培養(yǎng)宗旨，所以課程考核環(huán)節(jié)的改革非常必要、非常迫切。《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》課程與工程應(yīng)用緊密聯(lián)系，學(xué)好這門課程顯得尤為重要。為了使學(xué)生在計(jì)算機(jī)控制理論知識(shí)的學(xué)習(xí)過程中，逐步培養(yǎng)學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的理解能力、工程實(shí)踐能力、設(shè)計(jì)能力及創(chuàng)新能力，在課程考核這一環(huán)節(jié)可進(jìn)行一些必要的改革，如下圖2所示：

圖2 考核方式及其所占比例

將課程考核成績(jī)分為作業(yè)成績(jī)、實(shí)驗(yàn)成績(jī)、課程設(shè)計(jì)成績(jī)、課堂測(cè)驗(yàn)成績(jī)和期末考試成績(jī)。課后作業(yè)和課堂測(cè)驗(yàn)各占總成績(jī)的10%、20%，主要包括出勤情況、學(xué)習(xí)態(tài)度、課堂參與情況、完成效果、學(xué)習(xí)主動(dòng)性等。期末考試采用閉卷與開卷相結(jié)合的形式，閉卷考試由任課教師出好試卷，按學(xué)校相關(guān)規(guī)定進(jìn)行考試；開卷考試可采用答辯、計(jì)算機(jī)測(cè)試或?qū)嶒?yàn)室儀器操作等方式，測(cè)試題目可提前發(fā)給學(xué)生，學(xué)生可以利用各種資源（如計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、圖書館等）查找答案，期末考試占課程總成績(jī)的40%。實(shí)驗(yàn)成績(jī)和課程設(shè)計(jì)成績(jī)主要根據(jù)學(xué)生出勤率、動(dòng)手能力、實(shí)驗(yàn)態(tài)度、創(chuàng)新能力、實(shí)驗(yàn)報(bào)告來(lái)綜合評(píng)定，實(shí)驗(yàn)成績(jī)和課程設(shè)計(jì)成績(jī)各占總成績(jī)的10%、20%。通過以上措施，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到要取得好的學(xué)習(xí)成績(jī)，在平時(shí)的學(xué)習(xí)過程中就要下功夫，促使學(xué)習(xí)重心由“為考試而學(xué)習(xí)”向“為提高自身能力而學(xué)習(xí)”轉(zhuǎn)移，有力地促進(jìn)了學(xué)風(fēng)的轉(zhuǎn)變。

6 總結(jié)

《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》是一門很重要的專業(yè)課程，同時(shí)也是一門理論和實(shí)踐緊密結(jié)合的課程。結(jié)合該課程的教學(xué)實(shí)踐，感到要提高教學(xué)質(zhì)量，須從根本上打破傳統(tǒng)的教學(xué)模式。采用多種切實(shí)可行的教學(xué)手段和教學(xué)方法來(lái)加強(qiáng)教學(xué)中的相關(guān)環(huán)節(jié)，全面調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動(dòng)性和創(chuàng)新性，最終全面實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)，達(dá)到良好的教學(xué)效果。

[1]賀廉云.《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》課程教學(xué)與考試的改革思路和實(shí)踐[J].商場(chǎng)現(xiàn)代化,2013,18:398.

[2]鞠陽(yáng).計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程教學(xué)方法改革探索[J].南京工程學(xué)院學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版),2007,7(1):45-47.

[3]云紅艷,趙志剛,李琳,杜祥軍.《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理》課程教學(xué)改革探討[J].現(xiàn)代計(jì)算機(jī),2012,11:39-42.

[4]陳旭,林國(guó)余.“自動(dòng)控制原理”課程教學(xué)研究與探索[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào),2009,31(5):26-27.

[5]曹斌芳,彭元杰,蔡劍華.“數(shù)字信號(hào)處理”教學(xué)改革與實(shí)踐探索[J].湖北經(jīng)濟(jì)學(xué)院學(xué)報(bào)(人文社會(huì)科學(xué)版),2012,9 (1):164-165.

[6]杜紅樂,張燕,辛建軍.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)踐課研究性教學(xué)的探討與實(shí)踐[J].微型電腦應(yīng)用,2014,30(10):32-34.

Research and Exploration of Computer Control Technology

Dong Hu
(Electronic and Information department,Changsha Normal University,Changsha 410100,China)

Computer control technology is an important major curriculum in automation control and so on.It is a collection of theory,practice and comprehensive in one curriculum.It carries on the research and exploration respectively from the course’s three aspects of teaching methods,teaching practice and course examination so that it can arouse students' interest and enthusiasm in studying major curriculum.It also promotes students’active learning and cultivates their ability to analyze and solve problems.It has obtained certain effect in the teaching practice.

Computer Control Technology;Teaching Method;Teaching Reform;Teaching Research

TP311

A

1007-757X(2015)06-0039-02

2014.12.29）

湖南省普通高等學(xué)校教學(xué)改革研究項(xiàng)目（2012621）；湖南省教育廳項(xiàng)目（12C0952）

董 胡（1982-），男，漢，湖北黃岡，長(zhǎng)沙師范學(xué)院，電子與信息工程系，講師，碩士，研究方向：嵌入式技術(shù)及信號(hào)處理，長(zhǎng)沙，410100