轉型背景下“計算機工業控制技術”課程教學改革探索＊

曹一青，沈志娟，蔡麗晗

（莆田學院 機電工程學院，福建 莆田351100）

1 引言

隨著科學技術和網絡化的快速發展，計算機工業控制作為一種新型的控制手段，必然將逐步取代傳統的控制手段，從而實現工業自動化控制，使得“計算機工業控制技術”課程在專業課程中的重要性越來越高[1-2]。另外，根據莆田學院在2016 年印發向應用型轉變試點方案的通知，大力向應用型本科院校轉型，目的是讓學生真正學到知識，并且能將其應用到實踐中。而“計算機工業控制技術”課程的學習內容多且抽象，導致學習難度大。因此在高校轉型情況下，該門課程的教學遇到了較大的挑戰。本文對“計算機工業控制技術”課程的教學內容、教學方式、教學手段及考核方式等方面進行了研究探索，有效地激發學生的學習熱情，提高了學生分析問題、解決問題的綜合能力，對提高“計算機工業控制技術”課程教學質量具有重要的意義。

2 “計算機工業控制技術”課程的特點及教學中存在的問題

“計算機工業控制技術”是目前高等院校自動化和儀器類相關專業（如自動化和測控技術與儀器）的一門專業課，它承擔著學生綜合應用培養之前專業基礎課的重要責任[3]。通過該課程的學習，使學生能夠在掌握自動控制及計算機控制工作原理和分析、設計方法的基礎上，培養學生具有完成和設計簡單及復雜計算機控制系統，包括系統功能實現的硬件、相關算法及軟件編制以及系統調試維護的能力，為畢業后參與計算機控制系統開發、調試和維護打下基礎[4]。該課程具有綜合性強、理論性強、概念抽象、理論和實踐聯系緊密等特點，因此該課程在理論教學、實踐和考核過程中一直存在著許多問題，如理論教學內容較多且偏重理論性，相應的課程實踐教學內容比較陳舊，理論與實踐教學相脫節；教學方法和模式比較單一，基本上是教師在課堂上應用PPT教學及結合板書灌輸給學生這種傳統的教學方式；結課后采用卷面考試的對課程的學習程度進行考核，這樣學生有可能只需要通過考前的復習就可以獲得較高的分數。作為應用型本科高校，主要是強調培養和提升學生的創新能力和應用能力，最終培養出“基層骨干、行業中堅”的上手快、能吃苦、有后勁的應用型人才。因此，鑒于上面論述的“計算機工業控制技術”課程特點和目前教學過程中存在的問題，本文根據應用型本科高校對人才培養的要求，對該課程的教學模式改革進行了詳細的探索，提出了一些教學改革思路。

3 課程教學模式的改革

針對目前“計算機工業控制技術”課程教學過程中存在的一系列問題，為了提升該課程對學生的創新能力和應用能力的影響，對課程的教學模式進行了改革探索，主要有以下三個方面。

3.1 教學內容

“計算機工業控制技術”課程內容較多且偏重理論性，對其需要進行課程內容精選，合理地優化課程結構。根據課程的特點，從實際工程問題出發，將該課程的內容分為概述、計算機控制系統的硬件系統設計技術、各類控制器設計的各種算法、軟件設計技術及系統的總體設計原則等。但是這些內容較多，并且有的內容特別抽象和對數學基礎要求較高，因此應該遵循“必需、夠用”的原則來整合課程的教學內容，根據課程的特點來將課程內容分為幾個模塊，按照模塊的順序來進行教學。

為了體現課程內容的先進性，在保證原有課程的教學內容全面覆蓋和結構完整的基礎上，增加一些已經被應用的新的技術理論和方法研究的計算機控制系統領域的前沿性科研成果，如航空航天、武器裝備及醫學儀器中的控制系統等，并添加與計算機控制系統發展相關的內容，如人工智能技術等。這樣使學生站在科學的前沿，讓學生懂得該課程在工程實際中應用的價值及前景，激發學生的學習熱情，提高學生的學習興趣和目的性。另外，為了提升學生對教學內容中知識點的理解，增加一些與該知識點相關的工程應用實例，從而將抽象內容滲透到實際應用實例中。

3.2 實踐內容

實踐教學是一種直觀的教學方式，通過它來使所學理論知識得到驗證和應用，能夠幫助學生更好地掌握“計算機工業控制技術”課程內容，因此它已經成為課程教學中不可或缺的部分，是理論教學的補充[5-6]。而目前該課程的實踐內容比較陳舊且單一，僅針對某個知識點。因此，為了能夠提高學生綜合分析問題及應用所學知識解決實際問題的能力，在實踐教學內容中，不僅僅只設置了驗證性和設計性的實驗，還設置了綜合性實驗（如電爐溫度控制系統設計），這樣使學生既是實驗的設計者，又是調試者，由學生根據系統設計要求，按照理論教學中的計算機控制系統設計步驟，給出系統設計總體方案，然后對其進行設計和仿真。在設計的過程中，學生可以發揮自身的特長，利用不同的手段和方法來實現系統設計目標，從而激發學生的創新能力。

3.3 教學方式及手段

傳統的“計算機工業控制技術”課程教學方式比較單一，基本上是以教師為主導，采用注入式、灌輸式、獨白講授式或一言堂式地主動講授，而學生在教室中被動地接受教師講授的課程內容。并且在教學的過程中，完全采用“多媒體教學+板書”結合形式進行教學，這樣使得學生在學習的過程中可能會覺得這門課程枯燥無味，失去學習的興趣。

為了改變現狀，首先，將現有的教學方式轉變為案例式、討論式等方式，使得學生積極主動地參與到課程的學習中來，例如在講授前饋-反饋控制技術時，教師先對反饋控制技術進行詳細講解，然后給出一個前饋-反饋控制系統的案例，讓學生討論反饋控制技術中加入前饋控制技術的優點，但是有可能該內容比較抽象，如果單純地對其進行理解比較困難，可以結合MATLAB/Simulink 軟件進行輔助教學，將前饋-反饋控制系統的優點通過實踐仿真展現給學生；第二，在教學中采用啟發式教學，鼓勵學生自學，培養學生的自學能力，以“少而精”為原則，對課堂講授內容進行精選，調動學生學習的主觀能動性；第三，對于各類控制器設計的算法內容，表達式推導較多，比較枯燥且在課堂上推導占用時間多，因此對于繁雜的表達式推導過程進行簡化，重點講解算法的思路和方法及結論；最后，對于課程最后的計算機控制系統整體設計原則，結合項目式或實踐教學中的綜合設計實驗，讓學生在實踐中更好地掌握系統設計原則及步驟，真正掌握其在工程實際中的應用。

隨著信息化和網絡化在教學中的廣泛應用，在教學手段上可以充分發揮其作用，讓原有的“多媒體教學+板書”單一方式轉變為在原有方法上結合超星學習通平臺進行教學，及時將自己授課內容制作成課件、工程應用實例等相關內容上傳到平臺上；在教學平臺上建立任務點，讓學生在課余時間對相應的知識點進行自主學習，然后在課堂上可以有相對足夠的時間對理解難度較大的知識點進行詳細講解，這樣就能夠達到線上和線下學習相結合。通過在線平臺可以布置一定的作業，通過平臺時刻掌握學生學習的情況，同時可以讓學生觀看該課程相應的國家精品視頻課。

4 課程考核方式的改革

課程考核是檢驗學生學習和教師教學效果的一個重要手段，在以往的課程考核中，考核最終成績基本上由結課后的期末考試（書面考試）決定并且考核內容基本上是理論知識，這將會導致學生為了考試而學習，因此為了學生能夠實現為了學習而學習，需要首先將考核方式從注重結果考核轉變為過程與結果同等重要進行考核，提高過程考核的比例，增加過程考核的內容和次數，過程考核方式可以采用平時課堂討論表現、課程階段性測試、實驗操作、超星學習通平臺使用次數等方式。其次，將注重知識考核轉變為向注重知識能力并重型考核方式，不僅要考核課程中的基礎理論和知識，更要加強學生對知識的應用能力進行考核，加強專業核心能力在考核中的權重。

5 結語

結合向應用型本科高校轉型背景下對人才培養的特點，對專業課程的教學提出了更高的要求。針對“計算機工業控制技術”課程具有理論性內容多及有的概念較抽象的特點，對該課程的教學模式進行了改革探索，優化了理論和實踐教學內容、教學方式和手段，增加了課程考核方式，注重了學生的實踐能力、創新能力的培養。通過上述的教學改革，充分調動了學生的學習興趣，提高了學生的自主學習能力和綜合應用知識的能力，能取得更好的教學效果。