楊晶顯　王凱

摘要：為了推進該計算機控制技術(shù)課程的教育教學(xué)改革，提高本科生的教學(xué)水平，針對工科教學(xué)的特點，結(jié)合我校學(xué)生的實際情況，分析了《計算機控制技術(shù)》課程的特點，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法手段及實踐教學(xué)等環(huán)節(jié)進行改革，旨在增加學(xué)生的學(xué)習(xí)該課程的興趣，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力以及在學(xué)習(xí)過程中善于利用所學(xué)理論解決實際問題，培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計控制系統(tǒng)的能力，從而提高該課程的教學(xué)質(zhì)量，更好的培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和解決實際問題的能力。

關(guān)鍵詞：計算機控制；教學(xué)改革；教學(xué)探索

中圖分類號：G64 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）11（a）-0000-00

《計算機控制技術(shù)》以控制技術(shù)、系統(tǒng)分析及設(shè)計技術(shù)、計算機技術(shù)等為基礎(chǔ)的一門綜合性技術(shù)學(xué)科。由于《計算機控制技術(shù)》課程的理論性和系統(tǒng)性都很強，而且理論性的知識點比較難，以自動控制理論為基礎(chǔ)，利用計算機實現(xiàn)控制，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，信息化、網(wǎng)絡(luò)化的飛速發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)及生活無時無刻都存在著自動控制的產(chǎn)品，隨著計算機的發(fā)展，計算機作為一種新型的手段，逐漸替代傳統(tǒng)的控制手段實現(xiàn)工業(yè)控制，所以為了在教學(xué)過程中理論緊密聯(lián)系實際，對本科生《計算機控制技術(shù)》課程的理論、實驗教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)手段等的改革勢在必行。

一、《計算機控制技術(shù)》課程的本科教學(xué)現(xiàn)狀

在當前本科教育中，學(xué)生不僅要熟練掌握專業(yè)的基本理論知識，基本定律、概念，除此之外，還必須要具備一定的實踐動手能力，所以在學(xué)習(xí)計算機控制系統(tǒng)基本理論以及基本的控制規(guī)律的基礎(chǔ)上，還要利用所學(xué)的知識進行控制器的設(shè)計，對于實際的問題能夠進行正確的剖析，并能夠根據(jù)所學(xué)的知識進行分析，并能完成計算機控制系統(tǒng)的設(shè)計、安裝、編程和調(diào)試過程[1]，并能夠達到相應(yīng)的性能指標。目前，計算機控制技術(shù)教學(xué)主要存在以下問題：

（1）理論教學(xué)內(nèi)容陳舊，實踐教學(xué)內(nèi)容落后。目前，“理論課+實驗”是目前本科教學(xué)中所常用的《計算機控制技術(shù)》教學(xué)模式，課堂教學(xué)往往占很大的比例，實驗教學(xué)占較少的比例。課本主要講述計算機控制系統(tǒng)的組成、分類及控制規(guī)律，計算機控制系統(tǒng)是一種自動控制系統(tǒng)，而自動控制是建立在一整套完整的控制理論基礎(chǔ)上的。隨著計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，很多地方都采用的是現(xiàn)代先進計算機控制的實現(xiàn)技術(shù)，而課堂教學(xué)大多講解的是計算機控制系統(tǒng)傳統(tǒng)的控制技術(shù)。在實踐環(huán)節(jié)，僅僅開設(shè)一些簡單的驗證性實驗，很少有綜合性的實驗，而對于計算機控制系統(tǒng)而言，在設(shè)計過程中往往需要進行獨立的綜合性系統(tǒng)進行開發(fā)，而學(xué)生在平時的教學(xué)過程中可能沒有辦法進行工程系統(tǒng)分析和設(shè)計。

（2）教學(xué)方法和模式比較僵化。傳統(tǒng)的教學(xué)方式是教師灌輸給學(xué)生計算機控制系統(tǒng)的控制規(guī)律、輸入輸出過程通道和計算機網(wǎng)絡(luò)控制等內(nèi)容，然后學(xué)生按照老師的要求下載程序進行相關(guān)控制系統(tǒng)實驗的驗證。在教學(xué)中，老師在講臺講，學(xué)生通過聽課被動接受課本中所涉及的概念和知識，根本沒有自主探索研究和自主開發(fā)系統(tǒng)的空間。大家學(xué)習(xí)的目的也只是應(yīng)付考試，期末考試之后，學(xué)生也很快將理論知識淡忘了，這樣的教學(xué)效果根本達不到預(yù)期的目的。

（3）考核方式不能客觀地反映學(xué)生的能力。該課程為閉卷考核方式，學(xué)生通過考試前認真復(fù)習(xí)，死記硬背就可獲得較高的分數(shù)。而該課程重要的教學(xué)目的是培養(yǎng)學(xué)生獨立創(chuàng)新，通過團隊合作較好地解決工程一般控制系統(tǒng)問題的能力。而這種同學(xué)往往不會花時間去死記硬背概念、定律，他們反而取不到好成績，這對于教學(xué)的成績來說就存在著顯著的不公平，并將僅僅靠一張試卷來評價學(xué)生的考核方式就更不能如實地反映一個學(xué)生的真實水平。

從上述對該課程教學(xué)過程存在問題的進行分析，本文從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段及實踐環(huán)節(jié)的設(shè)計三方面提出一些教學(xué)改革的探索思路。

二、《計算機控制技術(shù)》課程教學(xué)改革實踐

根據(jù)計算機控制技術(shù)教學(xué)目標，要使學(xué)生真正掌握計算機控制技術(shù)技術(shù)這一門課程，必須要強化該課程的實踐性教學(xué)，開設(shè)一些實踐環(huán)節(jié)，可以給學(xué)生一些課題，讓學(xué)生根據(jù)課題的要求開展實踐教學(xué)活動，親自動手進行課題項目研究活動。在開展教學(xué)的過程中，根據(jù)計算機控制技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢，及社會的需求，根據(jù)學(xué)生的實際情況，在項目研究過程中激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱忱，積極鍛煉學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，培養(yǎng)學(xué)生團體合作的精神[2]。

（1）教學(xué)內(nèi)容的合理設(shè)計。

教學(xué)內(nèi)容要兼顧計算機控制基本原理和實現(xiàn)技術(shù)兩大方面的教學(xué)要求。該課程主要內(nèi)容應(yīng)包括四部分 ：①計算機控制的理論基礎(chǔ)。②計算機控制系統(tǒng)設(shè)計。重點包括離散系統(tǒng)的設(shè)計，連續(xù)系統(tǒng)的離散化等相關(guān)內(nèi)容。③計算機控制系統(tǒng)工程實現(xiàn)技術(shù)及過程通道輸入輸出技術(shù)。隨著計算機硬軟件技術(shù)的飛速發(fā)展，重點介紹計算機控制實時的實現(xiàn)技術(shù)，在實現(xiàn)計算機控制的過程中，可能會遇到通信的問題，信號轉(zhuǎn)換的問題及網(wǎng)絡(luò)控制等先進控制技術(shù)。④介紹典型的計算機控制系統(tǒng)實例，可以介紹計算機控制系統(tǒng)發(fā)展以來出現(xiàn)的比較成熟的控制系統(tǒng)案例，以增強學(xué)生的學(xué)習(xí)的濃厚興趣。在講解的過程中，重點介紹計算機控制系統(tǒng)設(shè)計的方法及設(shè)計的思想，而在控制系統(tǒng)過程中軟硬件的設(shè)計，程序的編寫在單片機課程或微機原理等其他課程中已經(jīng)詳細講解，不在一一論述。但是要使學(xué)生掌握工程設(shè)計的方法，還需要在課本教學(xué)過程中突出一些典型案例，特別要注意講解工程中常用的方法和解釋實踐中比較關(guān)心的問題，這是今后本課程教學(xué)內(nèi)容改革中的一個很關(guān)鍵的問題。

（2）教學(xué)方法的教學(xué)改革。

傳統(tǒng)授課方法比較單一，也主要以PPT和板書結(jié)合的方式進行教學(xué)，老師在課堂上主動講授，而學(xué)生在教室中被動的接收課本理論的知識，這樣學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中難以產(chǎn)生興趣，從而影響教學(xué)的效果。如果在課堂教學(xué)過程中，適當?shù)恼{(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，以提問或其它方法，或在課后布置相關(guān)課題，讓學(xué)生在課堂中講解自己實踐課題項目研究的內(nèi)容，其它學(xué)生適當點評，老師適當補充，改變以教師為中心的主動傳授接受式教學(xué)模式，讓學(xué)生積極探索研究，改變學(xué)生被動學(xué)習(xí)的模式，讓學(xué)生在積極探索的過程中加深對理論的認識，這樣不僅調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，而且可以提高教學(xué)水平 [3]。

在具體的教學(xué)過程中，應(yīng)針對不同計算機控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點以及不同專業(yè)的需求，針對不同的專業(yè)有針對性地進行一些課題項目研究活動，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際的能力，根據(jù)計算機控制系統(tǒng)設(shè)計的一般方法，使得學(xué)生具有較好地解決工程一般控制系統(tǒng)問題的能力。在課堂教學(xué)過程中特別注意講解工程中常用的方法和解釋實踐中比較關(guān)心的問題。此外，可以邀請相關(guān)專家或具有實際經(jīng)驗的工程師進行相關(guān)講座，在課程教學(xué)過程中，適當布置習(xí)題作業(yè)，使學(xué)生在能夠?qū)λ鶎W(xué)的理論進行鞏固，在剛開始學(xué)習(xí)該課程時對課程的設(shè)計有個整體的認識，可以進行一些簡單系統(tǒng)的設(shè)計任務(wù)。在進行計算機控制系統(tǒng)分析、設(shè)計時，充分利用現(xiàn)代的計算工具 Matlab 軟件，通過指令編寫程序，完成課題中所涉及的復(fù)雜計算，實現(xiàn)控制系統(tǒng)的分析和設(shè)計。

可以充分利用網(wǎng)絡(luò)資源進行慕課教學(xué)，及時將自己授課的內(nèi)容，課件等相關(guān)內(nèi)容傳送到網(wǎng)站，讓學(xué)生在課后自主學(xué)習(xí)，并通過微課布置一定的作業(yè)，及時掌握學(xué)生學(xué)習(xí)的情況，真正做到翻轉(zhuǎn)課堂。

（3）開放性實踐環(huán)節(jié)的設(shè)計。

為了培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和團隊合作精神，大量的增設(shè)開放性實踐環(huán)節(jié)，給學(xué)生布置一些項目課題，讓他們?nèi)プ鲆恍┬⌒偷目刂葡到y(tǒng)，比如：“電網(wǎng)智能測控系統(tǒng)”、“直流電機雙閉環(huán)調(diào)速控制系統(tǒng)設(shè)計”、“真空釬焊爐溫度控制系統(tǒng)”，采用以項目為驅(qū)動的教學(xué)，讓學(xué)生積極主動地投入項目的學(xué)習(xí)中，從中掌握工程系統(tǒng)設(shè)計的方法，并將其作為實踐考核的一種方式，并且適當加大實踐考核的比例。通過對我院電氣專業(yè)14級學(xué)生進行項目教學(xué)的實踐，最后取得了令人滿意的效果。電氣專業(yè)14級每班有約40多名同學(xué)，每班定2個課題，每組20人，實踐環(huán)節(jié)共18學(xué)時，全部用于課題項目的研究。在項目實施過程中要求學(xué)生兩周進行一次周進展答辯，并且老師會每周固定時間給學(xué)生答疑，最后結(jié)題時要形成書面的報告并進行答辯，老師進行點評。在項目開展的過程中，要求每個學(xué)生都積極動手起來，分工協(xié)作，遇到問題積極討論，然后積極解決，對實際的工程實踐中的每個環(huán)節(jié)都進行系統(tǒng)分析，硬件設(shè)計，編寫程序，將課堂的理論知識真正用在實踐過程中，提高了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。

三、總結(jié)

對于目前工程應(yīng)用背景下的本科教學(xué)，對《計算機控制技術(shù)》的課程教學(xué)提出了更高的要求。本文通過對該課程的教學(xué)內(nèi)容進行了改革，突出對工程實踐中的案例的講解，對教學(xué)方法進行了改革，改變傳統(tǒng)單一的教學(xué)方式，充分利用網(wǎng)絡(luò)資源進行慕課教學(xué)，并贈設(shè)大量實踐性的內(nèi)容，并且對開放性實踐環(huán)節(jié)進行了改革，通過項目驅(qū)動發(fā)進行課題探討式的學(xué)習(xí)，并以此作為考核方式的一種，通過上述教學(xué)改革，在實際教學(xué)過程中已經(jīng)取到了良好的教學(xué)效果。今后還要不斷在該課程的教學(xué)中探索和實踐。

參考文獻

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[2] 楊燕，李振璧，馬瑩.《計算機控制技術(shù)》課程教學(xué)改革與研究[J].高教學(xué)刊，2017，（6）：115-117.

[3] 馬智慧，田振宇. 計算機控制技術(shù)課程教學(xué)改革的方法與實踐[J].科技展望，2014，（21）：94-95.