計算機控制技術課程教學與實踐的探討

萬長林

[摘 要]計算機控制技術是一門實踐性較強的課程。由于這門課程涵蓋的知識內容豐富，對學生基礎理論和實踐能力均有比較高的要求，因此其課程教學改革要合理安排教學內容，兼顧理論與實踐，并嘗試采用微格教學、以賽促學等新的教學方法。

[關鍵詞]計算機控制技術；教學改革；微格教學；以賽促學

[中圖分類號] G642 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2017）07-0031-02

高等教育培養的是社會所需要的高級專門人才，當前人才培養模式提倡教學與社會實踐相結合，重視技能型人才的培養。由于社會對技能型人才的高度需求，高校對技能型人才的培養速度和模式顯得比較落后，技能教學改革的重點包括開放性教學、實踐性教學等。計算機控制技術作為一門實踐性較強的課程，其主要內容是計算機系統在工業控制系統中的應用，重視理論與應用相結合。通過這門課程的教學， 學生可以掌握基礎的離散控制理論，并可針對不同的控制對象設計出合理的計算機控制系統。在以往的教育教學中，學生實踐往往是被動實踐，實踐的目的、對象、方法、程序等關鍵要素都是由教師制定的，然而真正使知識能夠活學活用應該由學生來主動完成這個過程。本文將從計算機控制技術課程的理論教學方法以及實踐教學模式上對該課程的教學進行改革與實踐的探討。

一、課程改革總體思路

我校十三五規劃以培養高水平應用型人才、建設高水平應用型大學作為主要目標。我校的教學定位是培養學生的技術應用能力以適應社會需要，特別是生產、建設、管理、服務等第一線的需要，因而特別強調增強學生的動手能力和解決實際問題的能力。計算機控制技術這門課程的主要內容包括計算機控制技術基礎理論、計算機控制系統設計和實際系統工程實現技術等三方面的內容。[1]學生通過這門課程的學習和訓練，要求能夠根據給定的控制目標，合理選擇控制系統的軟硬件并設計符合要求的控制規律，將計算機、傳感器、輸入輸出通道、控制軟件組成一套完整的、滿足控制要求的計算機控制系統。由于這門課程涵蓋的知識內容豐富，對學生基礎理論和實踐能力均有比較高的要求，因此本課程的教學改革要合理安排教學內容，兼顧理論與實踐，并嘗試采用微格教學[2]、以賽促學[3]等新的教學方法。

二、教學內容改革

1.理論教學內容

現有計算機控制系統教材的編排主要將教學內容分為離散控制系統基礎理論、計算機系統控制關鍵技術、計算機控制系統工程設計三大塊，以這三大塊內容為主體，不同教材中覆蓋的知識內容和側重點各有不同，而且該課程所涉及的理論內容較多，在內容上與其他專業基礎課和專業課存在交叉和重疊，因此必須結合具體的學生培養計劃、教學計劃和教學目標對教學內容進行適當調整。在調整中既要保證理論體系的完整，又要注意基本理論與工程應用并重，具體體現在細講離散控制系統設計相關部分，使學生能夠建立連續系統的數學模型， 通過數學模型對控制系統，包括系統的穩定性判別、穩態誤差、系統動態過程等進行分析；并在此基礎上，使學生了解直接設計法和間接設計法的本質區別，重點要掌握最少拍控制器和數字PID 控制器的設計方法。簡要講解講信號與系統、自動控制原理、和微機原理與接口技術等課程與本課程相重疊的部分，在計算機控制系統工程與設計部分中緊密結合實際應用背景和本地產業特色。

2.實踐教學內容

實踐教學環節是應用型大學教學的核心環節，所以研究并設置能夠有效培養學生實踐能力的實驗教學內容和課程設計題目是本課程教學改革的重點之一。我們根據調整優化后的理論教學內容對實踐教學的改革也進行了一些嘗試。實驗教學所設置的實驗包括驗證性實驗和綜合性實驗兩部分。驗證性實驗目的是讓學生驗證計算機控制系統的基礎理論，使學生對控制系統的結構組成、工作原理和控制效果有一個初步的認識；綜合實驗以鍛煉學生自主設計能力、提高學生學習興趣為目的，所選的內容都是工程中的實際應用課題，具有明確的應用背景，有利于學生深入了解計算機控制系統的實際應用。通過理論教學和實驗教學的培養之后，學生基本具備了分析、設計和調試系統的能力。課程設計階段將由學生根據個人興趣，從教師提供的課程設計題庫里選擇一個題目來完成。由于課程設計的重點是培養學生的創新實踐能力，其為學生繼續深入計算機控制技術的研究和學習或從事相關工作提供了一個良好的起步平臺。因此，在課程設計的題目設置方面，我們要充分考慮如何調動學生的積極性，使每個學生在課程設計的過程能夠自主進行方案選擇、軟硬件設計到系統調試，并能提出自己的方法和見解，鍛煉學生的獨立思考和工作能力。

三、教學方法改革

我們對教學方法的改革進行了探索和嘗試，嘗試在教學中引入微格教學的因素，提高教師授課水平和學生課堂學習效果，并組織和參與相關的學科競賽，鼓勵學生參與學科競賽活動。

（一）微格教學

微格教學是一種微縮的、細分的教學，并且使用現代化技術手段， 準確、及時地記錄下微格教學的過程， 使教學評價有可靠的依據。而受訓者本人可以從第三者的角度， 觀察到自己的教學過程，這就比只聽別人評述印象更加深刻。這種教學方法能有效地改善教師的教學教法， 幫助他們提高教學技能，有效地提高了教學質量和效率。我們在計算機控制技術課程教學過程中，嘗試采用微格教學法提高授課教師的教學水平和學生學習的效果，具體措施有：

1.模擬真實課堂進行演課。根據預先設定的教學步驟和教學時間由受訓教師進行授課。聽課的學生角色由若干名教研室同事扮演（也可讓真實學生扮演），受訓教師要將自己的同事當作學生進行教學演練，授課過程中使用錄像機或錄音機等設備進行記錄。

2.就授課的結果進行討論評估。受訓教師授課結束后，其他教師都結合授課過程的影音記錄發表評估意見，評估時可以運用二加二教學指導方法，即在評價他人教學時重點講兩條優點和兩條缺點及改進意見。

3.二次演課。評估結束后，受訓教師聽取其他教師意見并觀摩授課影音記錄，根據同事所提的評估意見調整自己的教學設計，一般情況下可現場進行二次演課，并重復以上步驟，直到授課效果達到滿意程度為止。

（二）以賽促學、以賽促教

以賽促學是通過組織學生參加仿真性高和針對性強的技能競賽，為學生營造良好的競賽環境，把學生在計算機控制技術教學活動中需要掌握的理論知識和實踐技能在競賽中進行演練考核。另一方面，以賽促學教學模式要求計算機控制技術教師的知識結構和能力結構由理論型向實踐型傾斜，由表象型向深入型傾斜，達到以賽促教的目的。我校積極組織學生參加“全國大學生電子設計大賽”和“全國大學生智能汽車大賽”等相關學科競賽，不但注重對尖子生的訓練，由教研室選定相關經驗豐富的教師成立競賽指導小組，以老帶新、以點帶面地對參賽的學生進行賽前培訓，而且注重將學科競賽的收益面覆蓋到更廣泛的學生群體，學校通過組織系一級的海選，校一級的內部競賽，使得本專業學生大部分能夠接觸到相關的學科競賽，既擴大了競賽的收益面，又選拔了優秀的參賽選手。通過以賽促學、以賽促教舉措的推進，我校電子系學生在近年的多項學科競賽中獲得佳績，榮獲全國一等獎，極大提高了計算機控制技術課程的學習效果和學習熱情，同時本課程教師的教學水平和知識能力結構也得到了提高。

三、結論

我校的計算機控制技術課程改革從學生和教師兩方面入手，以培養應用型高水平人才為導向，結合我校學生培養計劃對課程的理論教學內容、實驗教學內容進行了適當的調整，避免了一些課程內容上的重復，突出了重點和難點。此外，在教學方法上，嘗試將微格教學法用于對計算機控制技術教師的訓練，能積極推進以賽促學、以賽促教，并取得良好的效果。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 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].科技創新導報，2011（12）：157-158.

[2] 王維平.微格演課——教研組活動的一種新途徑[J].教學與管理，1996（1）：19-20.

[3] 殷晨，劉美芳.“以賽促教、以賽促學”的教學模式改革在計算機教學中的應用探索[J/OL].中國培訓，2015（6）：38-39.

[責任編輯：劉鳳華]