基于現代信息技術下“計算機控制技術”教學模式探討

胡春華

摘要：針對“計算機控制技術”一課的特點，本文主要對基于現代信息技術下“計算機控制技術”教學模式進行探討，分別從教學方法、教學方式以及考試模式等方面探討“計算機控制技術”的教學模式。經多年對該專業課教學經驗，該教學模式不僅能提高學生的學習興趣，而且能提高學生的綜合素質。

關鍵詞：計算機控制技術；教學方法；教學模式

中圖分類號：G642.41 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）39-0240-02

隨著信息技術、計算機技術的發展，大多院校將“計算機控制技術”作為自動化類專業學生的專業課，該課程的教學方式方法直接影響學生對現有控制算法的實用性[1]學習。從往屆大學畢業生的畢業設計中表現出來的一些問題，絕大多數學生甚至卷面考試成績優秀的學生都不能較好地將課堂講過的理論知識很好地應用。因此，在后來的課程教學中，筆者努力探索如何讓學生將理論知識應用于實際課題中，總結出了提高學生綜合應用能力的教學方法、教學方式以及考試模式。

一、現代信息技術下課堂教學方法的探討

工科教育作為我國高等教育中規模最大的教育，在整個教育體系中具有舉足輕重的地位[2，3]。工科專業課主要是面向工程實際，培養學生專業素質和實踐創新能力，直接為學生工作與就業做準備[4]。工科專業課教學是大學階段重要的學習環節之一，直接關系到專業人才培養的質量問題，為適應時代發展的要求，專業課教學應改進教學方法、教學內容與考核方式，因材施教，結合多種實踐形式鞏固加深教學效果。教學方法是師生為完成教學任務，傳授與學習教學內容所運用的手段和途徑，包括教師教的方法和學生學的方法。

教學前應有充分的準備，教學大綱的制定、教材的選擇、教案的撰寫以及教學講義的準備等都對課堂教學具有重要的作用。在明確教學課程后，首先分析學生的專業背景，因材施教，對不同的教學對象制定不同的教學內容，如對于自動控制理論專業學生，主要講解一些控制算法以及控制器的設計；而對于電氣自動化專業學生，教學內容應偏向電氣類控制，如典型的PID算法在電機轉速中控制的應用等。大綱的制定是教學的前提，教學應該根據相應的大綱內容選擇相應的教材以及制定講義。教學內容和目標確定后，教學方法是否得當，對教學效果起著非常關鍵的作用。高等學校常用的教學方法主要有三類[5]：第一類是運用語言傳遞教學內容的方法，如講授法、問答法、討論法等；第二類是通過直觀感知和傳遞教學內容的方法，如實驗實習法、演示法、參觀法等；第三類是通過教師指導學生獨自活動獲取知識技能的方法，如自學指導法、練習法等。

隨著現代信息技術的發展，課堂教學方法應從傳統的課堂板書講授為主的教學方法轉變為多媒體教學板書輔助的教學方法。引入現代信息技術能幫助教師更生動地教學，教師的講授過程中添加演示方法能使課堂教學變得更加生動有趣，增加課堂教學容量，加大教學密度，提高課堂教學效率，有些比較抽象的概念經多媒體的演示變得形象、生動，使教學更富直觀性，教學過程更加活潑、有趣，也能增加學生的參與程度。結合多媒體技術能提高學生的學習主動性，激發起學生繼續學習的積極性，同時開拓學生的視野，增強學生對現代科學技術的了解和興趣。增加與教學內容有關的動畫、影像、圖片等素材，為學生創設愉快的語言學習氛圍，讓學生從上課開始就進入一個具有魅力、引人入勝的學習境界，加深了學生對專業知識的理解和記憶，引發學生的創新思維，從而優化課堂教學，提高教學效果。

對于典型的計算機控制技術算法如PID控制算法，可以通過多媒體仿真演示的方式，使學生明白什么條件下系統性能更好。例如PID直流電機轉速控制，在多媒體下將電路以及參數設置過程給學生演示，根據自動控制原理知識建立直流電機轉速控制的數學模型，根據數學模型建立仿真模型，繪制直流電機參數設置仿真圖（如圖1所示），然后建立PID仿真控制器，所有參數的設置以及模型的建立均在課堂經多媒體演示給學生，學生能明白如何將PID控制算法運用于實際電機轉速控制。

二、現代信息技術下的教學方式探討

教好一門課，除了課堂教學方法能提高學生的學習興趣與積極性以外，現代信息技術下可以借助于網絡技術實現遠程教學、遠程答疑輔導等，結合傳統的課堂教學，使學生課后更好地了解所學知識。

學生可以通過實踐來進一步了解理論知識的應用，實踐課程包括校外的與校內的實踐。根據學校條件，聯系校外的智能儀器儀表等工廠，讓學生了解如何實現智能控制，如何將智能控制算法應用于實際。校內開設1～2周課程設計，每個學生可以自己選定一種控制對象如爐溫、電機轉速等，將所學的控制算法用微處理器進行控制實現，設計一個閉環控制系統，使控制精度達到規定的要求范圍。通過課程實踐的教學模式能提高學生的動手能力。

三、現代信息技術下考試方法探討

目前大多國內高校普遍采用單一的閉卷考試形式，考試內容一般以教材為主，考查學生對知識的記憶與理解，學生為考試而學習，缺乏學習的主動性和創造性。這種考核方式無法反映學生通過課程學習所獲得的動手實踐能力和創新思維能力，也與工科專業課以培養學生工程實踐和創新能力的教學目標不相適應[6]，容易出現高分低能的現象。因此，為了全面推進素質教育，對于“計算機控制技術”課程，采取1：1的考試方式，即設計題與考試試卷各50分。為了激發學生的自主學習能力，將所學的專業知識綜合地運用到實踐中，提高動手能力以及協作、探索和創新能力，考核方式采用大作業的方式，對每個學生找一個自己喜歡且能實現的控制算法，并明確控制對象與控制目標，設計程序。針對實驗室能演示的控制對象，每個同學要求對控制算法設計控制程序，對控制對象進行控制，并實現控制目標，達到要求的控制精度，如直流電機轉速控制，要求轉速控制精度在5%以內。如何編程實現，如果沒有實現的對象，要求學生利用Matlab的仿真軟件實現對控制對象的仿真控制實現。用多媒體ppt形式演示給同學們看，或者網絡視頻共享實現整個仿真過程。為了提高同學們的撰寫科技說明文寫作水平，每個同學寫出一篇科技論文，講述清楚對控制對象實現控制的目標，寫明控制算法，如電機轉速的控制，允許控制誤差，附上演示的程序與流程框圖、參考文獻等。通過大作業的形式，不僅加深了學生對課本知識的了解，也鍛煉了學生對科技論文的撰寫能力，為學生畢業設計做好了準備。同時，專業課的理論知識也應該掌握，因此理論閉卷考試也是有必要的，對于控制器設計如最小拍有波紋、無波紋等控制器的設計與系統性能分析等理論計算測試是必須的。

四、結論

針對現代信息技術下“計算機控制技術”課程的特點，從教學方法、教學方式手段以及考試模式等方面探討該門課的教學模式，對學生學好控制算法具有重要的作用。教學方法主要針對教師的課堂教學前材料的準備、課堂教學方法進行了探討，對于典型算法的實現需要利用現有的多媒體技術，一步一步演示給學生看，激發學生的興趣，課堂多討論、多提問實現師生互動。基于現代信息技術下“計算機控制技術”的教學方式進行了討論，充分利用信息技術、網絡技術等實現遠程視頻教學，遠程答疑。最后對該門課的考核方式提出了1∶1的考核模式，有助于提高學生的綜合素質。

參考文獻：

[1]輔小榮.計算機控制技術課程實踐教學探索[J].中國現代教育裝備，2011，（9）：81-83.

[2]郭玉華 李敬芬.工科專業課教學模式的探索與研究[J].佳木斯教育學院學報，2011，（4）：102-103.

[3]劉子全，于興梅，姜付義等.提高工科專業教學質量的方式探討[J].吉林工程技術師范學院學報，2008，24（8）：4-6.

[4]邵楠.高等院校專業課程教學創新的一點思考[J].青海教育，2006，（6）：18-19.

[5]周川.高等教育學[M].南京：河海大學出版社，2006.

[6]梅彥平，張明君，應用型本科工科專業課教學的改革與探索[J].遼寧高職學報，2011，13（12）：54-56.