獨(dú)立學(xué)院計算機(jī)控制技術(shù)教學(xué)方法探討*

黎萍

電子科技大學(xué)中山學(xué)院 廣東 中山 528402

1 前言

計算機(jī)控制技術(shù)是為培養(yǎng)從事自動控制和自動化儀表等專業(yè)領(lǐng)域的工程技術(shù)人員而設(shè)置的一門重要專業(yè)必修課，是信號與系統(tǒng)、自動控制原理、微機(jī)原理及接口技術(shù)、單片機(jī)原理與應(yīng)用等課程的綜合應(yīng)用，不僅要求學(xué)生掌握微型計算機(jī)及其接口技術(shù)的基本理論和基本方法，還要求學(xué)生具有較強(qiáng)的綜合實踐能力[1-2]，歷來是學(xué)生比較頭疼的課程之一。

2 獨(dú)立學(xué)院計算機(jī)控制技術(shù)的教學(xué)特點(diǎn)

2.1 計算機(jī)控制技術(shù)理論性和實踐性都很強(qiáng)，教學(xué)任務(wù)重

計算機(jī)控制技術(shù)是一門理論性和實踐性都很強(qiáng)的綜合應(yīng)用課程，內(nèi)容涉及面廣，包括計算機(jī)控制理論基礎(chǔ)和實現(xiàn)技術(shù)，知識密集度高，幾乎濃縮了自動控制本科專業(yè)的知識精華，在理論知識和實踐應(yīng)用間架設(shè)了承上啟下的橋梁。本課程教學(xué)兩大任務(wù)[3]：引導(dǎo)學(xué)生對專業(yè)知識進(jìn)行系統(tǒng)的、有機(jī)的整合，形成完整的知識體系；培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際，應(yīng)用所學(xué)專業(yè)知識分析問題、解決問題的工程實踐能力。

2.2 計算機(jī)控制技術(shù)迅速發(fā)展，教學(xué)內(nèi)容卻不能隨之更新

隨著社會的進(jìn)步，計算機(jī)控制技術(shù)迅速發(fā)展，然而教學(xué)內(nèi)容卻不能隨之更新。學(xué)生完成該課程的學(xué)習(xí)后，要求能掌握基本的計算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計、安裝、編程和調(diào)試工作，但是受本科教學(xué)形式的影響，教學(xué)內(nèi)容往往片面追求學(xué)科體系的完整，或偏重于理論知識，或以單片機(jī)或其他接口芯片為背景，討論系統(tǒng)的構(gòu)成和相應(yīng)軟件的設(shè)計[4]。按照這類教材組織教學(xué)，往往導(dǎo)致學(xué)生感覺難度大，容易失去學(xué)習(xí)的信心，難以在有限的課時內(nèi)掌握課程的主要內(nèi)容，達(dá)不到綜合應(yīng)用的目標(biāo)，與獨(dú)立學(xué)院培養(yǎng)應(yīng)用型本科人才的初衷相違背。

2.3 學(xué)生學(xué)科基礎(chǔ)薄弱，但實踐欲較強(qiáng)

獨(dú)立學(xué)院的學(xué)生學(xué)科基礎(chǔ)相對薄弱，學(xué)習(xí)積極性普遍不太高，自主學(xué)習(xí)能力較缺乏，在學(xué)習(xí)過程中顯得信心不足，但他們一般都具有強(qiáng)烈的社會認(rèn)知欲和實踐欲，在人際溝通能力、組織協(xié)調(diào)能力、創(chuàng)新能力等各方面并不比母體學(xué)校的學(xué)生差，獨(dú)立學(xué)院的學(xué)生更需要教師的監(jiān)督和引導(dǎo)[5]。因此，幫助學(xué)生提升學(xué)習(xí)自信心，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和積極性，在獨(dú)立學(xué)院的課堂教學(xué)中尤為重要。

2.4 學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性沒有被有效地激發(fā)

計算機(jī)控制技術(shù)的課堂教學(xué)方法仍采用以教師“教”為主的講授式教學(xué)方法，教學(xué)過程枯燥。學(xué)生在課程開始之初往往對課程抱有較大的學(xué)習(xí)熱情，但由于學(xué)科基礎(chǔ)薄弱，隨著教學(xué)的開展逐漸跟不上教學(xué)進(jìn)度，失去了學(xué)習(xí)的信心，以致課堂氣氛沉悶，教學(xué)效果不佳就可想而知了。

3 激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的教學(xué)方法探討

針對獨(dú)立學(xué)院計算機(jī)控制技術(shù)教學(xué)的特點(diǎn)，探討激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的教學(xué)方法，提升學(xué)習(xí)自信心，以期在教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生整合專業(yè)知識，培養(yǎng)工程實踐能力。

3.1 上好第一堂課，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

獨(dú)立學(xué)院的學(xué)生對理論知識熱情不高，但實踐欲強(qiáng)烈，注重實用性。學(xué)這門課程有什么用是學(xué)生最期待回答的一個問題，若教師能準(zhǔn)確定位課程在專業(yè)中的地位，回答好這個問題，必能調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)動力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。

目前計算機(jī)控制技術(shù)的教學(xué)以單片機(jī)為背景，容易給學(xué)生知識片面的感覺，使得學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性減弱。為了充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，需要發(fā)掘課程的實用性，讓學(xué)生認(rèn)識到單片機(jī)是單片性微型計算機(jī)，是工業(yè)控制與智能系統(tǒng)中應(yīng)用最多的一種主機(jī)。設(shè)計者可根據(jù)需要，在單片機(jī)的基礎(chǔ)上擴(kuò)展一些接口，如用于模擬量輸入輸出的A/D、D/A轉(zhuǎn)換接口，用于人機(jī)對話的鍵盤處理接口，LED和LCD顯示接口等，再開發(fā)相應(yīng)的軟件即可組成完整的微型計算機(jī)控制系統(tǒng)[2]。其他可用于計算機(jī)控制系統(tǒng)的主機(jī)與單片機(jī)之間存在區(qū)別，但基本工作原理和過程是一樣的，掌握了采用單片機(jī)為主機(jī)的計算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計方法，就可以很容易地掌握采用其他主機(jī)構(gòu)建計算機(jī)控制系統(tǒng)的方法。

3.2 理清整門課程的脈絡(luò)，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)自信心

計算機(jī)控制技術(shù)融合了計算機(jī)控制技術(shù)、自動控制原理和計算機(jī)通信技術(shù)，內(nèi)容多而雜，學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中容易理不清思路，不知道所學(xué)知識與計算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計有什么關(guān)系，從而出現(xiàn)畏難情緒。在課程開始之初，首先要讓學(xué)生認(rèn)識到課程與其他課程之間有一定的聯(lián)系，同時要打消學(xué)生前續(xù)課程未學(xué)好而畏懼本門課程的顧慮，幫助學(xué)生理清整門課程的知識結(jié)構(gòu)，按照計算機(jī)控制系統(tǒng)的組成來規(guī)劃學(xué)習(xí)進(jìn)程，采用模塊化的方式，將工業(yè)控制機(jī)劃分成若干個小知識模塊，將學(xué)生感到復(fù)雜的知識進(jìn)行分解，使得學(xué)習(xí)起來較輕松。

1）由于計算機(jī)只能處理數(shù)字信號，引入計算機(jī)代替原來的模擬控制器后，從被控對象測得的被控參數(shù)必須經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換，將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號才能被計算機(jī)接受，而計算機(jī)控制器進(jìn)行控制運(yùn)算獲得的控制量必須經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換后才能被受模擬量控制的執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行。課程首先學(xué)習(xí)信號的輸入輸出，包括模擬量的輸入輸出和數(shù)字量的輸入輸出。

2）接著學(xué)習(xí)控制器的設(shè)計，包括數(shù)字控制器的連續(xù)化設(shè)計和離散化設(shè)計，以及控制器參數(shù)的整定方法。

3）最后學(xué)習(xí)控制系統(tǒng)的實現(xiàn)技術(shù)，包括測量數(shù)據(jù)的預(yù)處理技術(shù)以及數(shù)字控制器的工程實現(xiàn)。

課程內(nèi)容與工業(yè)控制機(jī)的對比關(guān)系如圖1所示，整個課程的脈絡(luò)就清晰地展現(xiàn)出來，從圖上可以清楚地反映各部分內(nèi)容在計算機(jī)控制系統(tǒng)中的具體應(yīng)用，學(xué)生可以做到心中有數(shù)。

3.3 以案例線索，搞好啟發(fā)式教學(xué)

傳統(tǒng)的教學(xué)以“教”為主，難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。啟發(fā)式教學(xué)從學(xué)生知識基礎(chǔ)、心理特征和接受能力出發(fā)，根據(jù)學(xué)習(xí)的客觀規(guī)律，通過教與學(xué)的相互作用，將教師的主導(dǎo)作用和學(xué)生的主體地位統(tǒng)一起來；引導(dǎo)學(xué)生積極思考、分析、討論并大膽實踐，加深對基本原理的理解，掌握基本方法的應(yīng)用；培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力；是以“學(xué)”為中心的互動式教學(xué)[6]。以案例為線索，將計算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計各部分內(nèi)容關(guān)聯(lián)起來，內(nèi)容結(jié)束則一個完整的計算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計完成，這門課程的學(xué)習(xí)過程就是一次工程實踐。

教師在安排教學(xué)內(nèi)容時選擇一到兩個典型的應(yīng)用實例，實例最好與教師的科研結(jié)合起來，這樣既可教學(xué)相長，又能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣[3]。學(xué)生在課程開始時就能感性認(rèn)識實際的計算機(jī)控制系統(tǒng)，將實際的計算機(jī)控制系統(tǒng)與圖1中的計算機(jī)控制系統(tǒng)方框圖各部分對應(yīng)起來，充分調(diào)動學(xué)生對這門課的學(xué)習(xí)興趣。在各個知識模塊的學(xué)習(xí)時，圍繞案例展開，從實際案例入手引出問題，分析問題，講解問題涉及的相關(guān)知識和理論，解決問題。在分析問題、解決問題的過程中層層深入，誘導(dǎo)學(xué)生積極思考，最后把所得的結(jié)論和方法進(jìn)行一一比較評講。在以案例為線索的啟發(fā)式教學(xué)中，教師的啟發(fā)時機(jī)、提出的問題和啟發(fā)技巧的運(yùn)用是影響啟發(fā)式教學(xué)效果的關(guān)鍵因素。在啟發(fā)的過程中，要營造活潑輕松的教學(xué)氛圍，讓學(xué)生敢于提問，敢于回答問題，否則會出現(xiàn)冷場，以致得不到預(yù)期的教學(xué)效果。

3.4 注重學(xué)以致用，發(fā)掘?qū)W習(xí)潛能

針對學(xué)生實踐欲強(qiáng)的特點(diǎn)，在課程開始時就鼓勵學(xué)生選擇一個被控對象進(jìn)行計算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計。隨著教學(xué)的展開，學(xué)生在課堂上學(xué)到的知識在實際控制系統(tǒng)的設(shè)計中得以應(yīng)用，從中能體會到分析問題、解決問題的成就感，從而進(jìn)一步強(qiáng)化學(xué)習(xí)動力，提高學(xué)習(xí)興趣。設(shè)立開放實驗室，成立嵌入式系統(tǒng)設(shè)計、機(jī)器人設(shè)計等課外興趣小組，鼓勵學(xué)生向高水平的學(xué)科競賽挑戰(zhàn)，發(fā)掘?qū)W生的潛能。

4 結(jié)語

實踐證明，學(xué)生有著極大的學(xué)習(xí)熱情需要教師去激發(fā)，學(xué)生中蘊(yùn)藏著極大的學(xué)習(xí)潛能等待教師去挖掘。通過以上教學(xué)方法的改革，學(xué)生在學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)自信心方面都得以提高，充分發(fā)揮了獨(dú)立學(xué)院學(xué)生實踐欲強(qiáng)的優(yōu)勢，取得較好的教學(xué)效果。歷年來，電子科技大學(xué)中山學(xué)院的學(xué)生在各類學(xué)科競賽（如博創(chuàng)杯全國大學(xué)生嵌入式設(shè)計大賽、全國機(jī)器人大賽等）中屢獲佳績。

[1]于海生.微型計算機(jī)控制技術(shù)[M].北京:清華大學(xué)出版社,2009.

[2]潘新民,王燕芳.微型計算機(jī)控制技術(shù)[M].2版.北京:電子工業(yè)出版社,2011.

[3]嚴(yán)娟娟.以提高應(yīng)用能力的“計算機(jī)控制”課程改革的思考[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報,2009 (增):26-28.

[4]鞠陽.“計算機(jī)控制技術(shù)”課程教學(xué)方法改革探索[J].中國電力教育,2006(S4):333-334.

[5]李茲良.獨(dú)立學(xué)院學(xué)生的學(xué)習(xí)能力培養(yǎng)策略探究[J].文教資料,2011(9):193-195.

[6]李云霞,康波,鄒見效.《計算機(jī)控制系統(tǒng)》教學(xué)改革思路和實踐[J].實驗科學(xué)與技術(shù),2012,10(2):70-72.