《計算機控制技術》課程教學改革探索

楊晶顯　王凱

摘要：為了推進該計算機控制技術課程的教育教學改革，提高本科生的教學水平，針對工科教學的特點，結合我校學生的實際情況，分析了《計算機控制技術》課程的特點，從教學內容、教學方法手段及實踐教學等環節進行改革，旨在增加學生的學習該課程的興趣，培養學生自主學習的能力以及在學習過程中善于利用所學理論解決實際問題，培養學生設計控制系統的能力，從而提高該課程的教學質量，更好的培養學生的創新能力和解決實際問題的能力。

關鍵詞：計算機控制；教學改革；教學探索

中圖分類號：G64 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）11（a）-0000-00

《計算機控制技術》以控制技術、系統分析及設計技術、計算機技術等為基礎的一門綜合性技術學科。由于《計算機控制技術》課程的理論性和系統性都很強，而且理論性的知識點比較難，以自動控制理論為基礎，利用計算機實現控制，隨著科學技術的不斷發展，信息化、網絡化的飛速發展，工業生產及生活無時無刻都存在著自動控制的產品，隨著計算機的發展，計算機作為一種新型的手段，逐漸替代傳統的控制手段實現工業控制，所以為了在教學過程中理論緊密聯系實際，對本科生《計算機控制技術》課程的理論、實驗教學內容、教學方法和教學手段等的改革勢在必行。

一、《計算機控制技術》課程的本科教學現狀

在當前本科教育中，學生不僅要熟練掌握專業的基本理論知識，基本定律、概念，除此之外，還必須要具備一定的實踐動手能力，所以在學習計算機控制系統基本理論以及基本的控制規律的基礎上，還要利用所學的知識進行控制器的設計，對于實際的問題能夠進行正確的剖析，并能夠根據所學的知識進行分析，并能完成計算機控制系統的設計、安裝、編程和調試過程[1]，并能夠達到相應的性能指標。目前，計算機控制技術教學主要存在以下問題：

（1）理論教學內容陳舊，實踐教學內容落后。目前，“理論課+實驗”是目前本科教學中所常用的《計算機控制技術》教學模式，課堂教學往往占很大的比例，實驗教學占較少的比例。課本主要講述計算機控制系統的組成、分類及控制規律，計算機控制系統是一種自動控制系統，而自動控制是建立在一整套完整的控制理論基礎上的。隨著計算機技術的飛速發展，很多地方都采用的是現代先進計算機控制的實現技術，而課堂教學大多講解的是計算機控制系統傳統的控制技術。在實踐環節，僅僅開設一些簡單的驗證性實驗，很少有綜合性的實驗，而對于計算機控制系統而言，在設計過程中往往需要進行獨立的綜合性系統進行開發，而學生在平時的教學過程中可能沒有辦法進行工程系統分析和設計。

（2）教學方法和模式比較僵化。傳統的教學方式是教師灌輸給學生計算機控制系統的控制規律、輸入輸出過程通道和計算機網絡控制等內容，然后學生按照老師的要求下載程序進行相關控制系統實驗的驗證。在教學中，老師在講臺講，學生通過聽課被動接受課本中所涉及的概念和知識，根本沒有自主探索研究和自主開發系統的空間。大家學習的目的也只是應付考試，期末考試之后，學生也很快將理論知識淡忘了，這樣的教學效果根本達不到預期的目的。

（3）考核方式不能客觀地反映學生的能力。該課程為閉卷考核方式，學生通過考試前認真復習，死記硬背就可獲得較高的分數。而該課程重要的教學目的是培養學生獨立創新，通過團隊合作較好地解決工程一般控制系統問題的能力。而這種同學往往不會花時間去死記硬背概念、定律，他們反而取不到好成績，這對于教學的成績來說就存在著顯著的不公平，并將僅僅靠一張試卷來評價學生的考核方式就更不能如實地反映一個學生的真實水平。

從上述對該課程教學過程存在問題的進行分析，本文從教學內容、教學手段及實踐環節的設計三方面提出一些教學改革的探索思路。

二、《計算機控制技術》課程教學改革實踐

根據計算機控制技術教學目標，要使學生真正掌握計算機控制技術技術這一門課程，必須要強化該課程的實踐性教學，開設一些實踐環節，可以給學生一些課題，讓學生根據課題的要求開展實踐教學活動，親自動手進行課題項目研究活動。在開展教學的過程中，根據計算機控制技術應用領域的發展現狀與趨勢，及社會的需求，根據學生的實際情況，在項目研究過程中激發學生學習的熱忱，積極鍛煉學生自主學習的能力，培養學生團體合作的精神[2]。

（1）教學內容的合理設計。

教學內容要兼顧計算機控制基本原理和實現技術兩大方面的教學要求。該課程主要內容應包括四部分 ：①計算機控制的理論基礎。②計算機控制系統設計。重點包括離散系統的設計，連續系統的離散化等相關內容。③計算機控制系統工程實現技術及過程通道輸入輸出技術。隨著計算機硬軟件技術的飛速發展，重點介紹計算機控制實時的實現技術，在實現計算機控制的過程中，可能會遇到通信的問題，信號轉換的問題及網絡控制等先進控制技術。④介紹典型的計算機控制系統實例，可以介紹計算機控制系統發展以來出現的比較成熟的控制系統案例，以增強學生的學習的濃厚興趣。在講解的過程中，重點介紹計算機控制系統設計的方法及設計的思想，而在控制系統過程中軟硬件的設計，程序的編寫在單片機課程或微機原理等其他課程中已經詳細講解，不在一一論述。但是要使學生掌握工程設計的方法，還需要在課本教學過程中突出一些典型案例，特別要注意講解工程中常用的方法和解釋實踐中比較關心的問題，這是今后本課程教學內容改革中的一個很關鍵的問題。

（2）教學方法的教學改革。

傳統授課方法比較單一，也主要以PPT和板書結合的方式進行教學，老師在課堂上主動講授，而學生在教室中被動的接收課本理論的知識，這樣學生在學習的過程中難以產生興趣，從而影響教學的效果。如果在課堂教學過程中，適當的調動學生學習的積極性，以提問或其它方法，或在課后布置相關課題，讓學生在課堂中講解自己實踐課題項目研究的內容，其它學生適當點評，老師適當補充，改變以教師為中心的主動傳授接受式教學模式，讓學生積極探索研究，改變學生被動學習的模式，讓學生在積極探索的過程中加深對理論的認識，這樣不僅調動了學生學習的積極性，而且可以提高教學水平 [3]。

在具體的教學過程中，應針對不同計算機控制系統的結構特點以及不同專業的需求，針對不同的專業有針對性地進行一些課題項目研究活動，培養學生理論聯系實際的能力，根據計算機控制系統設計的一般方法，使得學生具有較好地解決工程一般控制系統問題的能力。在課堂教學過程中特別注意講解工程中常用的方法和解釋實踐中比較關心的問題。此外，可以邀請相關專家或具有實際經驗的工程師進行相關講座，在課程教學過程中，適當布置習題作業，使學生在能夠對所學的理論進行鞏固，在剛開始學習該課程時對課程的設計有個整體的認識，可以進行一些簡單系統的設計任務。在進行計算機控制系統分析、設計時，充分利用現代的計算工具 Matlab 軟件，通過指令編寫程序，完成課題中所涉及的復雜計算，實現控制系統的分析和設計。

可以充分利用網絡資源進行慕課教學，及時將自己授課的內容，課件等相關內容傳送到網站，讓學生在課后自主學習，并通過微課布置一定的作業，及時掌握學生學習的情況，真正做到翻轉課堂。

（3）開放性實踐環節的設計。

為了培養學生的動手能力和團隊合作精神，大量的增設開放性實踐環節，給學生布置一些項目課題，讓他們去做一些小型的控制系統，比如：“電網智能測控系統”、“直流電機雙閉環調速控制系統設計”、“真空釬焊爐溫度控制系統”，采用以項目為驅動的教學，讓學生積極主動地投入項目的學習中，從中掌握工程系統設計的方法，并將其作為實踐考核的一種方式，并且適當加大實踐考核的比例。通過對我院電氣專業14級學生進行項目教學的實踐，最后取得了令人滿意的效果。電氣專業14級每班有約40多名同學，每班定2個課題，每組20人，實踐環節共18學時，全部用于課題項目的研究。在項目實施過程中要求學生兩周進行一次周進展答辯，并且老師會每周固定時間給學生答疑，最后結題時要形成書面的報告并進行答辯，老師進行點評。在項目開展的過程中，要求每個學生都積極動手起來，分工協作，遇到問題積極討論，然后積極解決，對實際的工程實踐中的每個環節都進行系統分析，硬件設計，編寫程序，將課堂的理論知識真正用在實踐過程中，提高了學生自主學習的能力。

三、總結

對于目前工程應用背景下的本科教學，對《計算機控制技術》的課程教學提出了更高的要求。本文通過對該課程的教學內容進行了改革，突出對工程實踐中的案例的講解，對教學方法進行了改革，改變傳統單一的教學方式，充分利用網絡資源進行慕課教學，并贈設大量實踐性的內容，并且對開放性實踐環節進行了改革，通過項目驅動發進行課題探討式的學習，并以此作為考核方式的一種，通過上述教學改革，在實際教學過程中已經取到了良好的教學效果。今后還要不斷在該課程的教學中探索和實踐。

參考文獻

[1] 程海燕，李大中，張妍. 計算機控制技術實驗教學改革與實踐[J]. 實驗室科學，2014，17（4）：129-131.

[2] 楊燕，李振璧，馬瑩.《計算機控制技術》課程教學改革與研究[J].高教學刊，2017，（6）：115-117.

[3] 馬智慧，田振宇. 計算機控制技術課程教學改革的方法與實踐[J].科技展望，2014，（21）：94-95.