“計算機控制技術”課程教學與考試改革的研究

摘要：“計算機控制技術”是一門理論性和實踐性都很強的重要專業課，有效的教學方法和考核方式對培養學生良好的素質具有重要作用。結合“計算機控制技術”課程的特點，從課程的理論教學、實踐教學以及考核方式等幾個方面存在的問題進行了深入分析，并給出了具體的改革措施。

關鍵詞：計算機控制；理論教學；考核方式

作者簡介：張立富（1971-），男，黑龍江哈爾濱人，黑龍江大學機電工程學院，副教授。（黑龍江 哈爾濱 150080）

基金項目：本文系黑龍江大學新世紀教育教學改革工程項目（項目編號：2011C112）的研究成果。

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）08-0148-02

“計算機控制技術”以控制技術、電力電子技術、計算機技術等為基礎，綜合運用了傳感與檢測技術、PLC技術、工程技術、電機測控技術、單片微控制器技術和網絡構建技術，其核心是微電子控制技術，是實現生產技術的精密化、生產設備信息化及生產過程自動化的專門學科。[1]近年來，企業對計算機控制領域的應用人才需求很大，為了適應科學技術發展對高層次人才培養的需求，各高校都在積極尋求“計算機控制技術”課程教學改革的有效方法和手段，加強對學生創新能力與綜合素質的培養。由于“計算機控制技術”課程的理論性和實踐性都很強，因此，對理論教學和實踐教學、考核方式進行探討、研究和實踐顯得尤為重要。

一、“計算機控制技術”課程現狀分析

在“計算機控制技術”教學實踐中，存在的主要問題有：

1.理論學時數多，實踐學時數少

目前，“理論課+實驗”是被各高校所普遍采用的“計算機控制技術”傳統教學模式，課堂教學往往占主導地位，實驗教學起輔助性的作用。這就直接導致了學生學到和掌握的理論知識較多，但真正面對實際系統的時候仍然是一片茫然，而如果盲目減少理論學時數又會影響課程內容的系統性和完整性。

2.實驗教學內容單調

當前，在大部分高等院校所開設的“計算機控制技術”實驗中，通常是演示性的實驗和驗證性的實驗居多，比如A/D轉換實驗、PID控制實驗等，而開發性較強的綜合性實驗設置偏少。學生通常對于簡單的驗證性實驗能夠較好地掌握，效果也較好，而在進行獨立的綜合性系統開發時顯得一片茫然，無法將學到的理論知識有效地轉化為實際的動手能力。

3.考核方式不能客觀地反映學生的能力

該課程傳統的開卷考核方式和閉卷的考核方式都對課本的依賴程度較高，學生往往可借助死記硬背的方法就能獲得較高的分數。而對于那些平時善于獨立思考，具有創新意識，興趣點在于解決實際問題的學生來說顯然是不公平的，這是因為他們不喜歡死記硬背，取得的成績自然也不是很理想。顯而易見，這種單一靠一張試卷來評價學生的考核方式存在的弊端較大，更不能如實地反映一個學生的真實能力和水平。

二、“計算機控制技術”課程的理論教學和實踐教學改革

1.進行理論教學改革，注重對學生創新能力和綜合素質的培養

課程改革除了優化教學內容之外，教學方式、方法的改革也很重要。隨著現代科技的不斷發展和進步，單純的繼承型、守業型人才已經無法滿足社會的需求，未來的人才應以能夠獨立思考、善于進取、有創造性思維為基本特征，并能夠順應新形勢的發展、變化。[2]

（1）重視教學目的和要求。在教學過程中，教師應重點強調“計算機控制技術”課程的教學目的和要求，這就決定了在教學過程中基本概念、基本規律的講授形式。在講解計算方法時，除了培養學生的計算能力，還可以借助計算所得的結果使學生更好地理解和掌握基本概念或基本規律。

（2）采用多種教學方法，使學生成為學習的主體。由于計算機控制技術非常密切地與實際應用相聯系，枯燥的概念比較多，因此授課教師所采用的教學方法是否合理必然會影響教學效果的好與壞。[3]筆者根據具體的教學目標、課程的特點、學生的知識基礎和心理特征，以及其自身的特點，采用多樣化的教學方法大大降低了“計算機控制技術”的教學難度，所講授的內容也就更容易被學生所理解。

積極運用項目驅動教學法。該方法將“理論教學、學生自學和獨立實踐”有機結合在一起，以集教學和實訓為一體的實訓室為載體，以小組為單位，由實際問題入手，通過技能訓練引出相關的知識和理論，給出明確的學習目的、學習內容和學習要求。學生通過自主學習找到解決問題的思路，最后通過獨立動手實踐進一步加深對于概念的理解和掌握，同時相關的技能也獲得了提高。這種教學方法將理論知識的實用性放到首位，徹底打破了傳統的先理論后實踐的教學模式。

積極采用探究式教學法。在教師的指引下，讓學生對當前教學內容中的主要知識點進行自主學習、深入探究并輔之以小組合作交流或討論，這種教學模式既可以提高學生的學習興趣，培養創新思維和創新能力，還可以幫助學生更深入地理解和掌握所學內容。

該教學法能夠取得成功的關鍵是要保障學生在學習過程中的主體地位，同時還需要有教師啟發和引導，離開其中的任何一方，探究式教學模式都很難取得良好的效果。由此可見，“自主、探究、合作”是這種教學模式的基本特征。

（3）轉變授課方式，培養學生獨立學習和思考的能力。通過改變授課方式加大課堂信息量，在總學時無法增加的情況下適當減少理論課教學時數，增加實習實訓教學時數，即做到：在課堂教學上抓住重點內容，盡量選擇有代表性的方法和技術來講解，給學生留出課后自學的空間。課堂教學內容從剛性化向柔性化轉變，從單一化向多樣化轉變，從灌輸式向啟發式轉變，鼓勵學生自主學習，獨立思考。

2.改革教學手段，增強教學效果

研究和改進教學手段也是提高教學質量的重要一環，在明確教學目的和內容之后，教學手段將直接影響學生對于知識的理解和掌握，對于能否高質量地完成教學任務和教學目的意義重大。本課程在教學過程中大膽采用高科技教學手段，尤其是多媒體輔助技術、3D動畫制作技術和模擬仿真技術，突破了傳統的“教材+粉筆+板書”教學模式。改革教學手段不但可以使晦澀難懂的教學內容變得更加直觀形象，而且還可以節省教學資源，提高教學質量。

3.實踐教學改革，培養濃厚的學習興趣

（1）為培養學生的動手能力和創新意識，課題組以作業的形式安排了小型課程設計。如“鍋爐溫度計算機控制系統設計”、“直流電機閉環調速控制系統設計”、“產品裝箱計算機控制系統設計”等與課程密切相關的內容，同時在設計任務和內容上要考慮到學生能力的個體差異，既要照顧到一般水平的同學，也要給少數優秀的學生發揮聰明才智的機會。通過這樣目的性很強的實際設計會使學生得到不同程度的鍛煉，如：方案的選擇、硬件的構建、軟件的開發等。鞏固所學知識的同時，也為將來順利完成畢業設計打下了良好的基礎。

（2）除了在教學過程中增加課程設計這一教學環節之外，在教學改革的過程中，筆者還對實驗室進行了完善，對原來的實驗內容進行了優化，設置了綜合性的設計實驗與傳統性的印證性實驗，以期通過實踐教學，達到培養學生應用所學的控制理論去解決實際問題、將實際遇到的問題抽象為理論問題的能力的目的。綜合性實驗與印證性實驗的區別在于：只給出實驗的目標和要求，詳盡的實驗步驟、實驗電路圖是沒有的，學生可以根據個人的實際情況選擇難易程度不同的實驗并在實驗之前完成預習報告，根據實驗給出的性能要求，獨自進行系統的設計、系統的搭建和調試，完成實驗任務之后，要求學生寫出實驗報告及心得體會。通過采取這些措施，極大地調動了學生的學習主動性和積極性，有利于培養學生的實踐能力和創新思維。

（3）加強實踐環節，引入企業現場教學環節。加強實踐教學環節，培養學生的創新能力和創新意識。由于本課程具有綜合性與實踐性強的特點，在教學過程中，筆者引入了企業現場教學環節來彌補傳統教學模式的不足。企業現場教學的意義主要體現在：一方面，通過帶領學生深入企業現場了解產品的研發過程，讓學生對于所學知識的實際應用有個直觀的認識和了解，切身感受所學課程的重要性，提高學生的學習興趣；另一方面，通過在企業現場結合實際應用的講授，可以引導學生做到學以致用，增強理論聯系實際的能力；通過在企業的參觀、學習還可以加深學生對企業的認識，了解企業對人才的需求，從而引導學生及時地調整自己的學業規劃，為將來的就業做好準備。

（4）積極參加各種科技實踐活動。機電工程學院所設置的專業分成機械和電氣兩個方向，屬于純工科性質，將來學生的就業領域以工程應用居多。因此，自學院建立以來一直非常重視鼓勵學生積極組織或參加各種形式的科技活動，如：3D建模競賽、大學生挑戰杯比賽，同時還建立了大學生創新實驗室，有對相關的科技創新活動提供研發平臺；選擇一些優秀的學生組建應用軟件的學習團隊，配備專業的教師為學生提供必要的學習指導，如：利用MATLAB軟件進行控制系統的仿真研究；利用Protel軟件進行電路板設計；利用SolidWorks或UG軟件進行三維建模設計。在提高學生的計算機應用能力的同時，還進一步拓寬了將來的就業機會。[4]

三、改革考核方式，加大對動手能力的考核力度

盡管可以把對學生進行考核作為督促他們學習的有效手段，但絕不是最終的目的。傳統的考核方式通常是憑借一張考試卷來評判學生學習效果，這種評價方式無法體現學生的綜合能力，尤其是動手能力和創新能力，而更為科學的評價模式應該不僅能激發學生學習的熱情，而且還能反映學生的綜合實力。

最后的成績除要考慮閉卷考試成績之外，還應該引入平時的作業、測驗、實驗、課程設計等環節。筆者經過多次實踐，總結出比較合理的權重分配為閉卷考試成績占45% +平時成績（含作業和測驗）占20%+實驗成績占20%+課程設計成績占15% 的模式。通過采取這種靈活多樣的多環節考核方式，可更為有效地激勵學生學習熱情以及對實習實訓的重視程度，使考核的結果也更加客觀。

四、結論

“計算機控制技術”是電氣工程及其自動化專業的重要課程，涉及科目種類繁多，具有專業性強、內容更新快等特點。課題組為有效提高學生的綜合素質，根據課程特點從理論教學以及實踐教學兩個方面進行了研究與實踐，并對考核方式進行了優化，獲得了較好的教學效果。

參考文獻：

[1]林敏.計算機控制技術及工程應用[M].第2版.北京：國防工業大學出版社，2010.

[2]陸鋒，陳桂，林健.應用型本科院校《計算機控制技術》課程教學改革實踐[J].創新教育，2011，（12）.

[3]周景報.關于計算機課程教學方法的探索[J].廣西輕工業，2009，

25（3）.

[4]干開峰，王俊，丁健.計算機控制技術課程實驗教學綜述和探索[J].科技視界，2012，（17）.

（責任編輯：王意琴）