基于現(xiàn)代信息技術(shù)下“計(jì)算機(jī)控制技術(shù)”教學(xué)模式探討

胡春華

摘要：針對(duì)“計(jì)算機(jī)控制技術(shù)”一課的特點(diǎn)，本文主要對(duì)基于現(xiàn)代信息技術(shù)下“計(jì)算機(jī)控制技術(shù)”教學(xué)模式進(jìn)行探討，分別從教學(xué)方法、教學(xué)方式以及考試模式等方面探討“計(jì)算機(jī)控制技術(shù)”的教學(xué)模式。經(jīng)多年對(duì)該專業(yè)課教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，該教學(xué)模式不僅能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而且能提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)控制技術(shù)；教學(xué)方法；教學(xué)模式

中圖分類號(hào)：G642.41 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2015）39-0240-02

隨著信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，大多院校將“計(jì)算機(jī)控制技術(shù)”作為自動(dòng)化類專業(yè)學(xué)生的專業(yè)課，該課程的教學(xué)方式方法直接影響學(xué)生對(duì)現(xiàn)有控制算法的實(shí)用性[1]學(xué)習(xí)。從往屆大學(xué)畢業(yè)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)中表現(xiàn)出來的一些問題，絕大多數(shù)學(xué)生甚至卷面考試成績(jī)優(yōu)秀的學(xué)生都不能較好地將課堂講過的理論知識(shí)很好地應(yīng)用。因此，在后來的課程教學(xué)中，筆者努力探索如何讓學(xué)生將理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際課題中，總結(jié)出了提高學(xué)生綜合應(yīng)用能力的教學(xué)方法、教學(xué)方式以及考試模式。

一、現(xiàn)代信息技術(shù)下課堂教學(xué)方法的探討

工科教育作為我國(guó)高等教育中規(guī)模最大的教育，在整個(gè)教育體系中具有舉足輕重的地位[2，3]。工科專業(yè)課主要是面向工程實(shí)際，培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)素質(zhì)和實(shí)踐創(chuàng)新能力，直接為學(xué)生工作與就業(yè)做準(zhǔn)備[4]。工科專業(yè)課教學(xué)是大學(xué)階段重要的學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)之一，直接關(guān)系到專業(yè)人才培養(yǎng)的質(zhì)量問題，為適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的要求，專業(yè)課教學(xué)應(yīng)改進(jìn)教學(xué)方法、教學(xué)內(nèi)容與考核方式，因材施教，結(jié)合多種實(shí)踐形式鞏固加深教學(xué)效果。教學(xué)方法是師生為完成教學(xué)任務(wù)，傳授與學(xué)習(xí)教學(xué)內(nèi)容所運(yùn)用的手段和途徑，包括教師教的方法和學(xué)生學(xué)的方法。

教學(xué)前應(yīng)有充分的準(zhǔn)備，教學(xué)大綱的制定、教材的選擇、教案的撰寫以及教學(xué)講義的準(zhǔn)備等都對(duì)課堂教學(xué)具有重要的作用。在明確教學(xué)課程后，首先分析學(xué)生的專業(yè)背景，因材施教，對(duì)不同的教學(xué)對(duì)象制定不同的教學(xué)內(nèi)容，如對(duì)于自動(dòng)控制理論專業(yè)學(xué)生，主要講解一些控制算法以及控制器的設(shè)計(jì)；而對(duì)于電氣自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生，教學(xué)內(nèi)容應(yīng)偏向電氣類控制，如典型的PID算法在電機(jī)轉(zhuǎn)速中控制的應(yīng)用等。大綱的制定是教學(xué)的前提，教學(xué)應(yīng)該根據(jù)相應(yīng)的大綱內(nèi)容選擇相應(yīng)的教材以及制定講義。教學(xué)內(nèi)容和目標(biāo)確定后，教學(xué)方法是否得當(dāng)，對(duì)教學(xué)效果起著非常關(guān)鍵的作用。高等學(xué)校常用的教學(xué)方法主要有三類[5]：第一類是運(yùn)用語(yǔ)言傳遞教學(xué)內(nèi)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(xué)內(nèi)容的方法，如實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)法、演示法、參觀法等；第三類是通過教師指導(dǎo)學(xué)生獨(dú)自活動(dòng)獲取知識(shí)技能的方法，如自學(xué)指導(dǎo)法、練習(xí)法等。

隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展，課堂教學(xué)方法應(yīng)從傳統(tǒng)的課堂板書講授為主的教學(xué)方法轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗝襟w教學(xué)板書輔助的教學(xué)方法。引入現(xiàn)代信息技術(shù)能幫助教師更生動(dòng)地教學(xué)，教師的講授過程中添加演示方法能使課堂教學(xué)變得更加生動(dòng)有趣，增加課堂教學(xué)容量，加大教學(xué)密度，提高課堂教學(xué)效率，有些比較抽象的概念經(jīng)多媒體的演示變得形象、生動(dòng)，使教學(xué)更富直觀性，教學(xué)過程更加活潑、有趣，也能增加學(xué)生的參與程度。結(jié)合多媒體技術(shù)能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，激發(fā)起學(xué)生繼續(xù)學(xué)習(xí)的積極性，同時(shí)開拓學(xué)生的視野，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的了解和興趣。增加與教學(xué)內(nèi)容有關(guān)的動(dòng)畫、影像、圖片等素材，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)愉快的語(yǔ)言學(xué)習(xí)氛圍，讓學(xué)生從上課開始就進(jìn)入一個(gè)具有魅力、引人入勝的學(xué)習(xí)境界，加深了學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)的理解和記憶，引發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，從而優(yōu)化課堂教學(xué)，提高教學(xué)效果。

對(duì)于典型的計(jì)算機(jī)控制技術(shù)算法如PID控制算法，可以通過多媒體仿真演示的方式，使學(xué)生明白什么條件下系統(tǒng)性能更好。例如PID直流電機(jī)轉(zhuǎn)速控制，在多媒體下將電路以及參數(shù)設(shè)置過程給學(xué)生演示，根據(jù)自動(dòng)控制原理知識(shí)建立直流電機(jī)轉(zhuǎn)速控制的數(shù)學(xué)模型，根據(jù)數(shù)學(xué)模型建立仿真模型，繪制直流電機(jī)參數(shù)設(shè)置仿真圖（如圖1所示），然后建立PID仿真控制器，所有參數(shù)的設(shè)置以及模型的建立均在課堂經(jīng)多媒體演示給學(xué)生，學(xué)生能明白如何將PID控制算法運(yùn)用于實(shí)際電機(jī)轉(zhuǎn)速控制。

二、現(xiàn)代信息技術(shù)下的教學(xué)方式探討

教好一門課，除了課堂教學(xué)方法能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與積極性以外，現(xiàn)代信息技術(shù)下可以借助于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程教學(xué)、遠(yuǎn)程答疑輔導(dǎo)等，結(jié)合傳統(tǒng)的課堂教學(xué)，使學(xué)生課后更好地了解所學(xué)知識(shí)。

學(xué)生可以通過實(shí)踐來進(jìn)一步了解理論知識(shí)的應(yīng)用，實(shí)踐課程包括校外的與校內(nèi)的實(shí)踐。根據(jù)學(xué)校條件，聯(lián)系校外的智能儀器儀表等工廠，讓學(xué)生了解如何實(shí)現(xiàn)智能控制，如何將智能控制算法應(yīng)用于實(shí)際。校內(nèi)開設(shè)1～2周課程設(shè)計(jì)，每個(gè)學(xué)生可以自己選定一種控制對(duì)象如爐溫、電機(jī)轉(zhuǎn)速等，將所學(xué)的控制算法用微處理器進(jìn)行控制實(shí)現(xiàn)，設(shè)計(jì)一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)，使控制精度達(dá)到規(guī)定的要求范圍。通過課程實(shí)踐的教學(xué)模式能提高學(xué)生的動(dòng)手能力。

三、現(xiàn)代信息技術(shù)下考試方法探討

目前大多國(guó)內(nèi)高校普遍采用單一的閉卷考試形式，考試內(nèi)容一般以教材為主，考查學(xué)生對(duì)知識(shí)的記憶與理解，學(xué)生為考試而學(xué)習(xí)，缺乏學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和創(chuàng)造性。這種考核方式無法反映學(xué)生通過課程學(xué)習(xí)所獲得的動(dòng)手實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維能力，也與工科專業(yè)課以培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐和創(chuàng)新能力的教學(xué)目標(biāo)不相適應(yīng)[6]，容易出現(xiàn)高分低能的現(xiàn)象。因此，為了全面推進(jìn)素質(zhì)教育，對(duì)于“計(jì)算機(jī)控制技術(shù)”課程，采取1：1的考試方式，即設(shè)計(jì)題與考試試卷各50分。為了激發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，將所學(xué)的專業(yè)知識(shí)綜合地運(yùn)用到實(shí)踐中，提高動(dòng)手能力以及協(xié)作、探索和創(chuàng)新能力，考核方式采用大作業(yè)的方式，對(duì)每個(gè)學(xué)生找一個(gè)自己喜歡且能實(shí)現(xiàn)的控制算法，并明確控制對(duì)象與控制目標(biāo)，設(shè)計(jì)程序。針對(duì)實(shí)驗(yàn)室能演示的控制對(duì)象，每個(gè)同學(xué)要求對(duì)控制算法設(shè)計(jì)控制程序，對(duì)控制對(duì)象進(jìn)行控制，并實(shí)現(xiàn)控制目標(biāo)，達(dá)到要求的控制精度，如直流電機(jī)轉(zhuǎn)速控制，要求轉(zhuǎn)速控制精度在5%以內(nèi)。如何編程實(shí)現(xiàn)，如果沒有實(shí)現(xiàn)的對(duì)象，要求學(xué)生利用Matlab的仿真軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)控制對(duì)象的仿真控制實(shí)現(xiàn)。用多媒體ppt形式演示給同學(xué)們看，或者網(wǎng)絡(luò)視頻共享實(shí)現(xiàn)整個(gè)仿真過程。為了提高同學(xué)們的撰寫科技說明文寫作水平，每個(gè)同學(xué)寫出一篇科技論文，講述清楚對(duì)控制對(duì)象實(shí)現(xiàn)控制的目標(biāo)，寫明控制算法，如電機(jī)轉(zhuǎn)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(xiàn)等。通過大作業(yè)的形式，不僅加深了學(xué)生對(duì)課本知識(shí)的了解，也鍛煉了學(xué)生對(duì)科技論文的撰寫能力，為學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)做好了準(zhǔn)備。同時(shí)，專業(yè)課的理論知識(shí)也應(yīng)該掌握，因此理論閉卷考試也是有必要的，對(duì)于控制器設(shè)計(jì)如最小拍有波紋、無波紋等控制器的設(shè)計(jì)與系統(tǒng)性能分析等理論計(jì)算測(cè)試是必須的。

四、結(jié)論

針對(duì)現(xiàn)代信息技術(shù)下“計(jì)算機(jī)控制技術(shù)”課程的特點(diǎn)，從教學(xué)方法、教學(xué)方式手段以及考試模式等方面探討該門課的教學(xué)模式，對(duì)學(xué)生學(xué)好控制算法具有重要的作用。教學(xué)方法主要針對(duì)教師的課堂教學(xué)前材料的準(zhǔn)備、課堂教學(xué)方法進(jìn)行了探討，對(duì)于典型算法的實(shí)現(xiàn)需要利用現(xiàn)有的多媒體技術(shù)，一步一步演示給學(xué)生看，激發(fā)學(xué)生的興趣，課堂多討論、多提問實(shí)現(xiàn)師生互動(dòng)?；诂F(xiàn)代信息技術(shù)下“計(jì)算機(jī)控制技術(shù)”的教學(xué)方式進(jìn)行了討論，充分利用信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程視頻教學(xué)，遠(yuǎn)程答疑。最后對(duì)該門課的考核方式提出了1∶1的考核模式，有助于提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。

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