《計算機控制技術》課程教學研究與探索

董胡

《計算機控制技術》課程教學研究與探索

董胡

《計算機控制技術》是自動化控制等專業重要的專業課程，是一門集理論性、實踐性和綜合性于一體的課程。分別從本課程的教學方法、教學實踐和課程考核3個方面進行了研究與探索，以激發學生的專業課學習興趣與熱情，促進他們主動學習，培養學生分析問題和解決問題的能力。在教學實踐中取得了一定的效果。

計算機控制技術；教學方法；教學改革；教學研究

0 引言

隨著傳統的應試教育逐步向現代的綜合素質教育轉化，傳統的教學模式也朝著理論知識的學習、綜合素質的提高、實踐能力的增強、創新精神和創新能力的培養目標發展。《計算機控制技術》課程是高等學校自動化控制等專業重要的專業課，課程的特點是實踐性比較強、與相關專業課聯系緊密，它涉及的基礎理論知識面較廣泛[1]，包括電氣線路、計算機、自動控制等綜合知識，在同類課程中有著十分重要的地位。

1 課程的性質與任務

《計算機控制技術》是高等院校計算機應用、自動控制等專業本科教學中的一門專業課。是從計算機原理到計算機控制，從理論到實際的必經橋梁。是著重解決和處理工程實際問題的一門課程。在教學過程中，將課堂理論教學與實踐教學有機結合，注意培養學生分析問題、解決問題的方法和能力。該課程主要介紹計算機應用于工業控制中的各種技術，重點講述計算機用于實時控制和智能控制中的軟件、硬件設計方法，以及它們之間的結合問題。課程注重理論聯系實際，從工程實際出發，在設計方法，即實驗技術、操作運行、系統調試等方面對學生進行訓練，為學生的畢業設計及將來的實際工作奠定基礎。通過本課程的學習，可使學生對計算機在工業過程控制和智能化儀器方面應用有比較全面的了解，為以后的工作和畢業設計打下基礎。

2 課程教學中存在的問題

學生學完《計算機控制技術》課程后,一般應掌握該課程介紹的基本知識，能完成簡單計算機控制系統的設計、裝配、編程和調試工作[2]。但是，從近幾年的教學效果來看，學生只能掌握計算機控制系統的大致框架，而不能親自正式地去設計一個計算機控制系統。分析其原因主要是在課程的教學中存在以下3個問題：

（1）與《計算機控制技術》課程的性質有關。《計算機控制技術》是一門專業性、綜合性、復雜性及知識不斷更新的學科，它以多門相關的控制類課程為基礎，如果前面的基礎課程沒有學好，勢必將影響到《計算機控制技術》課程的學習。與此同時，該課程所涉及的一些智能控制芯片也在不斷更新技術，這從某種程度上也對《計算機控制技術》課程的學習產生了影響，從而導致這門課程難以在規定的教學時間內學好。

（2）與《計算機控制技術》的教材內容有關。目前已出版的該課程教材在內容安排上多偏向于理論分析，而缺少對應的軟件開發設計和控制系統的討論分析。按這種方式組織教學，學生比較難在規定的課時內系統掌握該課程的主要內容，這樣勢必制約學生對該課程知識的應用能力。

（3）實驗條件有限。目前有不少高校，《計算機控制技術》課程基本上以理論講授為主，而對應的實驗做得較少，或者在實驗室也只是利用試驗箱接下線然后連成一個控制系統，無法有效地與實際控制系統聯系。

3 教學方法的研究與探索

現代科學技術的飛速發展，要求我們培養的學生不再是單純的繼承型人才，而是能夠獨立思考、善于思考、有創造性、能適應新技術發展需要的創新型和開拓型人才[3]。為適應《計算機控制技術》課程人才培養的需要，該課程的教學改革任務顯得尤為重要。

3.1 多媒體教學法。

采用多媒體輔助教學可提高學生的學習效率，通過制作多媒體課件和建立豐富的教學素材庫，將難以理解的控制系統知識以直觀形象的方式演示出來，以此增強學生的學習興趣。

3.2 利用校園網絡平臺促進教學。

我們進行了《計算機控制技術》課程教學網站的建設，把教學資源發布到學院教學資源網上，如教學大綱、授課PPT教案、教學計劃、教學案例等信息，學生可以通過校園網絡平臺，了解課程的重點和難點以及課程教學進度，還可以在校園網絡平臺的討論區與教師進行交流。平臺還設有題庫,與教學內容相配套的練習題，供學生課后復習自查之用。

3.3充分利用Matlab軟件。

Matlab仿真軟件作為現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仿真軟件。將傳統板書教學方法與現代化的多媒體手段相結合，實現二者優勢互補，使教學內容變得更形象直觀，便于理解[4]。計算機控制技術這門課程也不例外，純粹用語言很難解釋清楚教學內容中的圖例，而利用Matlab則可以更好地用圖示分析加以說明。將Matlab與教學內容有機結合，教學效果和效率都有明顯的提高。實踐表明，在《計算機控制技術》課程教學中引入Matlab仿真軟件，使得課堂變得更加生動，能給學生留下比較深刻的印象。

3.4 實施研討式教學。

課堂教學過程中采用研討式教學方法，可以更好地激發學生的學習積極性。采取研討式教學，首先，教師要尊重學生，他們是授課的主體，鼓勵學生發表自己的想法，不僅可增加學生對學習的興趣，而且可培養學生分析問題和解決問題的能力；師生處于平等地位，教師的角色也發生了變化，不再是單純的知識傳授者，而是課堂上學生學術討論與研究的啟發者。其次，教師也要成為課堂上的組織者，努力設計好教學過程中有助于啟發學生思維的問題，每節課在什么時候、什么地方提什么問題，都需要精心組織與研究。

3.5 增加典型實例。

《計算機控制技術》課程教學要結合例題講解。《計算機控制技術》課程涉及的數學公式推導較多，有些概念比較抽象，學生感到難學、難懂、不知道如何學以致用。針對上述情況，在教學過程中，對于數學推導過程采取簡化方式，注重講解其實際應用、物理意義，以此加深學生對抽象問題的理解[5][6]。以傳遞函數為例，其數學概念比較抽象，學生頭腦中難以產生控制器和被控對象的物理概念與工程概念。因此，在制作課件時，用工程實例來替代對應的例題，采取先建模后分析，使學生理解控制什么，如何控制，控制效果怎么樣等。在課堂教學中采用如圖1所示：

圖1 課程教學控制過程

通過教學過程來加深學生對閉環控制的概念和偏差控制原理的理解，學生比較容易接受。通過教學實例，可拓寬學生的思路和視野，讓學生感覺所學的理論知識不是干巴巴的抽象公式，而是滲透在相關領域內的實際物理系統之中。

4 教學實踐的研究與探索

實驗教學不僅僅作為理淪知識的驗證方式，但更為重要的是加強培養學生理論聯系實際的動手能力和科學的創新能力。根據《計算機控制技術》課程的特點，應該以基礎性的實驗的為根本，綜合性地分析、考慮知識的重難點，在實驗教學中增加綜合性實驗和創新性實驗項目，利用學校現有的開放實驗室（或實訓室）設置開放性實驗設計，使學生更加注重思維能力以及創新意識的培養。從開放性實驗設計中，學生可以得到成功或失敗的經驗和鍛煉。綜合性實驗一般是指實驗的內容涉及本門課程的一些綜合知識，或者與本門課程相關的一些知識的實驗驗證，它是在學生掌握本門課程基礎性實驗的基礎上實現的。此外，綜合性實驗要求學生具有一定的獨立思考能力和綜合性實驗能力，能夠獨立地設計實驗方案。實驗教學應該充分調動學生的主動性和積極性，讓學生在實驗中發展自己的創新能力，培養學生系統總結歸納的能力、運用所學知識創造性地設計新實驗方案的能力，使學生的實驗能力、創新能力都得到較為全面的發展和鍛煉，培養學生科學的工作態度和創新精神，充分調動學生勇于探索的積極性，最終達到培養學生創新能力的目的。有些時候綜合設計性實驗有可能受到實驗設備不匹配的影響，此時我們可以充分應用計算機軟件手段，利用Matlab/simulink或其它軟件進行仿真實驗。

5 課程考核環節的研究與探索

目前，在很多高校的學生中普遍存在一種為獲得學分而學習課程并希望順利通過考試的現象。于是，在考試的前一兩周是學生最忙的學習時間，劃重點，背考題，采取突擊復習來應對考試，一旦考試結束后頭腦里留下的課本知識很少。因此，轉變為考試而學習的思想一直是高等院校的人才培養宗旨，所以課程考核環節的改革非常必要、非常迫切。《計算機控制技術》課程與工程應用緊密聯系，學好這門課程顯得尤為重要。為了使學生在計算機控制理論知識的學習過程中，逐步培養學生對計算機控制系統的理解能力、工程實踐能力、設計能力及創新能力，在課程考核這一環節可進行一些必要的改革，如下圖2所示：

圖2 考核方式及其所占比例

將課程考核成績分為作業成績、實驗成績、課程設計成績、課堂測驗成績和期末考試成績。課后作業和課堂測驗各占總成績的10%、20%，主要包括出勤情況、學習態度、課堂參與情況、完成效果、學習主動性等。期末考試采用閉卷與開卷相結合的形式，閉卷考試由任課教師出好試卷，按學校相關規定進行考試；開卷考試可采用答辯、計算機測試或實驗室儀器操作等方式，測試題目可提前發給學生，學生可以利用各種資源（如計算機網絡、圖書館等）查找答案，期末考試占課程總成績的40%。實驗成績和課程設計成績主要根據學生出勤率、動手能力、實驗態度、創新能力、實驗報告來綜合評定，實驗成績和課程設計成績各占總成績的10%、20%。通過以上措施，使學生認識到要取得好的學習成績，在平時的學習過程中就要下功夫，促使學習重心由“為考試而學習”向“為提高自身能力而學習”轉移，有力地促進了學風的轉變。

6 總結

《計算機控制技術》是一門很重要的專業課程，同時也是一門理論和實踐緊密結合的課程。結合該課程的教學實踐，感到要提高教學質量，須從根本上打破傳統的教學模式。采用多種切實可行的教學手段和教學方法來加強教學中的相關環節，全面調動學生學習的積極性、主動性和創新性，最終全面實現教學目標，達到良好的教學效果。

[1]賀廉云.《計算機控制技術》課程教學與考試的改革思路和實踐[J].商場現代化,2013,18:398.

[2]鞠陽.計算機控制技術課程教學方法改革探索[J].南京工程學院學報(社會科學版),2007,7(1):45-47.

[3]云紅艷,趙志剛,李琳,杜祥軍.《計算機網絡原理》課程教學改革探討[J].現代計算機,2012,11:39-42.

[4]陳旭,林國余.“自動控制原理”課程教學研究與探索[J].電氣電子教學學報,2009,31(5):26-27.

[5]曹斌芳,彭元杰,蔡劍華.“數字信號處理”教學改革與實踐探索[J].湖北經濟學院學報(人文社會科學版),2012,9 (1):164-165.

[6]杜紅樂,張燕,辛建軍.計算機網絡實踐課研究性教學的探討與實踐[J].微型電腦應用,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）

湖南省普通高等學校教學改革研究項目（2012621）；湖南省教育廳項目（12C0952）

董 胡（1982-），男，漢，湖北黃岡，長沙師范學院，電子與信息工程系，講師，碩士，研究方向：嵌入式技術及信號處理，長沙，410100