“計(jì)算機(jī)控制技術(shù)”課程教學(xué)與考試改革的研究

摘要：“計(jì)算機(jī)控制技術(shù)”是一門理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的重要專業(yè)課，有效的教學(xué)方法和考核方式對培養(yǎng)學(xué)生良好的素質(zhì)具有重要作用。結(jié)合“計(jì)算機(jī)控制技術(shù)”課程的特點(diǎn)，從課程的理論教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)以及考核方式等幾個(gè)方面存在的問題進(jìn)行了深入分析，并給出了具體的改革措施。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)控制；理論教學(xué)；考核方式

作者簡介：張立富（1971-），男，黑龍江哈爾濱人，黑龍江大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，副教授。（黑龍江 哈爾濱 150080）

基金項(xiàng)目：本文系黑龍江大學(xué)新世紀(jì)教育教學(xué)改革工程項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：2011C112）的研究成果。

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2014）08-0148-02

“計(jì)算機(jī)控制技術(shù)”以控制技術(shù)、電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等為基礎(chǔ)，綜合運(yùn)用了傳感與檢測技術(shù)、PLC技術(shù)、工程技術(shù)、電機(jī)測控技術(shù)、單片微控制器技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建技術(shù)，其核心是微電子控制技術(shù)，是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)技術(shù)的精密化、生產(chǎn)設(shè)備信息化及生產(chǎn)過程自動(dòng)化的專門學(xué)科。[1]近年來，企業(yè)對計(jì)算機(jī)控制領(lǐng)域的應(yīng)用人才需求很大，為了適應(yīng)科學(xué)技術(shù)發(fā)展對高層次人才培養(yǎng)的需求，各高校都在積極尋求“計(jì)算機(jī)控制技術(shù)”課程教學(xué)改革的有效方法和手段，加強(qiáng)對學(xué)生創(chuàng)新能力與綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。由于“計(jì)算機(jī)控制技術(shù)”課程的理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)，因此，對理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)、考核方式進(jìn)行探討、研究和實(shí)踐顯得尤為重要。

一、“計(jì)算機(jī)控制技術(shù)”課程現(xiàn)狀分析

在“計(jì)算機(jī)控制技術(shù)”教學(xué)實(shí)踐中，存在的主要問題有：

1.理論學(xué)時(shí)數(shù)多，實(shí)踐學(xué)時(shí)數(shù)少

目前，“理論課+實(shí)驗(yàn)”是被各高校所普遍采用的“計(jì)算機(jī)控制技術(shù)”傳統(tǒng)教學(xué)模式，課堂教學(xué)往往占主導(dǎo)地位，實(shí)驗(yàn)教學(xué)起輔助性的作用。這就直接導(dǎo)致了學(xué)生學(xué)到和掌握的理論知識(shí)較多，但真正面對實(shí)際系統(tǒng)的時(shí)候仍然是一片茫然，而如果盲目減少理論學(xué)時(shí)數(shù)又會(huì)影響課程內(nèi)容的系統(tǒng)性和完整性。

2.實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容單調(diào)

當(dāng)前，在大部分高等院校所開設(shè)的“計(jì)算機(jī)控制技術(shù)”實(shí)驗(yàn)中，通常是演示性的實(shí)驗(yàn)和驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)居多，比如A/D轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)、PID控制實(shí)驗(yàn)等，而開發(fā)性較強(qiáng)的綜合性實(shí)驗(yàn)設(shè)置偏少。學(xué)生通常對于簡單的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蜉^好地掌握，效果也較好，而在進(jìn)行獨(dú)立的綜合性系統(tǒng)開發(fā)時(shí)顯得一片茫然，無法將學(xué)到的理論知識(shí)有效地轉(zhuǎn)化為實(shí)際的動(dòng)手能力。

3.考核方式不能客觀地反映學(xué)生的能力

該課程傳統(tǒng)的開卷考核方式和閉卷的考核方式都對課本的依賴程度較高，學(xué)生往往可借助死記硬背的方法就能獲得較高的分?jǐn)?shù)。而對于那些平時(shí)善于獨(dú)立思考，具有創(chuàng)新意識(shí)，興趣點(diǎn)在于解決實(shí)際問題的學(xué)生來說顯然是不公平的，這是因?yàn)樗麄儾幌矚g死記硬背，取得的成績自然也不是很理想。顯而易見，這種單一靠一張?jiān)嚲韥碓u價(jià)學(xué)生的考核方式存在的弊端較大，更不能如實(shí)地反映一個(gè)學(xué)生的真實(shí)能力和水平。

二、“計(jì)算機(jī)控制技術(shù)”課程的理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)改革

1.進(jìn)行理論教學(xué)改革，注重對學(xué)生創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)的培養(yǎng)

課程改革除了優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容之外，教學(xué)方式、方法的改革也很重要。隨著現(xiàn)代科技的不斷發(fā)展和進(jìn)步，單純的繼承型、守業(yè)型人才已經(jīng)無法滿足社會(huì)的需求，未來的人才應(yīng)以能夠獨(dú)立思考、善于進(jìn)取、有創(chuàng)造性思維為基本特征，并能夠順應(yīng)新形勢的發(fā)展、變化。[2]

（1）重視教學(xué)目的和要求。在教學(xué)過程中，教師應(yīng)重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)“計(jì)算機(jī)控制技術(shù)”課程的教學(xué)目的和要求，這就決定了在教學(xué)過程中基本概念、基本規(guī)律的講授形式。在講解計(jì)算方法時(shí)，除了培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算能力，還可以借助計(jì)算所得的結(jié)果使學(xué)生更好地理解和掌握基本概念或基本規(guī)律。

（2）采用多種教學(xué)方法，使學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主體。由于計(jì)算機(jī)控制技術(shù)非常密切地與實(shí)際應(yīng)用相聯(lián)系，枯燥的概念比較多，因此授課教師所采用的教學(xué)方法是否合理必然會(huì)影響教學(xué)效果的好與壞。[3]筆者根據(jù)具體的教學(xué)目標(biāo)、課程的特點(diǎn)、學(xué)生的知識(shí)基礎(chǔ)和心理特征，以及其自身的特點(diǎn)，采用多樣化的教學(xué)方法大大降低了“計(jì)算機(jī)控制技術(shù)”的教學(xué)難度，所講授的內(nèi)容也就更容易被學(xué)生所理解。

積極運(yùn)用項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)法。該方法將“理論教學(xué)、學(xué)生自學(xué)和獨(dú)立實(shí)踐”有機(jī)結(jié)合在一起，以集教學(xué)和實(shí)訓(xùn)為一體的實(shí)訓(xùn)室為載體，以小組為單位，由實(shí)際問題入手，通過技能訓(xùn)練引出相關(guān)的知識(shí)和理論，給出明確的學(xué)習(xí)目的、學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)習(xí)要求。學(xué)生通過自主學(xué)習(xí)找到解決問題的思路，最后通過獨(dú)立動(dòng)手實(shí)踐進(jìn)一步加深對于概念的理解和掌握，同時(shí)相關(guān)的技能也獲得了提高。這種教學(xué)方法將理論知識(shí)的實(shí)用性放到首位，徹底打破了傳統(tǒng)的先理論后實(shí)踐的教學(xué)模式。

積極采用探究式教學(xué)法。在教師的指引下，讓學(xué)生對當(dāng)前教學(xué)內(nèi)容中的主要知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行自主學(xué)習(xí)、深入探究并輔之以小組合作交流或討論，這種教學(xué)模式既可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力，還可以幫助學(xué)生更深入地理解和掌握所學(xué)內(nèi)容。

該教學(xué)法能夠取得成功的關(guān)鍵是要保障學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的主體地位，同時(shí)還需要有教師啟發(fā)和引導(dǎo)，離開其中的任何一方，探究式教學(xué)模式都很難取得良好的效果。由此可見，“自主、探究、合作”是這種教學(xué)模式的基本特征。

（3）轉(zhuǎn)變授課方式，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立學(xué)習(xí)和思考的能力。通過改變授課方式加大課堂信息量，在總學(xué)時(shí)無法增加的情況下適當(dāng)減少理論課教學(xué)時(shí)數(shù)，增加實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)教學(xué)時(shí)數(shù)，即做到：在課堂教學(xué)上抓住重點(diǎn)內(nèi)容，盡量選擇有代表性的方法和技術(shù)來講解，給學(xué)生留出課后自學(xué)的空間。課堂教學(xué)內(nèi)容從剛性化向柔性化轉(zhuǎn)變，從單一化向多樣化轉(zhuǎn)變，從灌輸式向啟發(fā)式轉(zhuǎn)變，鼓勵(lì)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，獨(dú)立思考。

2.改革教學(xué)手段，增強(qiáng)教學(xué)效果

研究和改進(jìn)教學(xué)手段也是提高教學(xué)質(zhì)量的重要一環(huán)，在明確教學(xué)目的和內(nèi)容之后，教學(xué)手段將直接影響學(xué)生對于知識(shí)的理解和掌握，對于能否高質(zhì)量地完成教學(xué)任務(wù)和教學(xué)目的意義重大。本課程在教學(xué)過程中大膽采用高科技教學(xué)手段，尤其是多媒體輔助技術(shù)、3D動(dòng)畫制作技術(shù)和模擬仿真技術(shù)，突破了傳統(tǒng)的“教材+粉筆+板書”教學(xué)模式。改革教學(xué)手段不但可以使晦澀難懂的教學(xué)內(nèi)容變得更加直觀形象，而且還可以節(jié)省教學(xué)資源，提高教學(xué)質(zhì)量。

3.實(shí)踐教學(xué)改革，培養(yǎng)濃厚的學(xué)習(xí)興趣

（1）為培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新意識(shí)，課題組以作業(yè)的形式安排了小型課程設(shè)計(jì)。如“鍋爐溫度計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)”、“直流電機(jī)閉環(huán)調(diào)速控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)”、“產(chǎn)品裝箱計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)”等與課程密切相關(guān)的內(nèi)容，同時(shí)在設(shè)計(jì)任務(wù)和內(nèi)容上要考慮到學(xué)生能力的個(gè)體差異，既要照顧到一般水平的同學(xué)，也要給少數(shù)優(yōu)秀的學(xué)生發(fā)揮聰明才智的機(jī)會(huì)。通過這樣目的性很強(qiáng)的實(shí)際設(shè)計(jì)會(huì)使學(xué)生得到不同程度的鍛煉，如：方案的選擇、硬件的構(gòu)建、軟件的開發(fā)等。鞏固所學(xué)知識(shí)的同時(shí)，也為將來順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)打下了良好的基礎(chǔ)。

（2）除了在教學(xué)過程中增加課程設(shè)計(jì)這一教學(xué)環(huán)節(jié)之外，在教學(xué)改革的過程中，筆者還對實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了完善，對原來的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行了優(yōu)化，設(shè)置了綜合性的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)與傳統(tǒng)性的印證性實(shí)驗(yàn)，以期通過實(shí)踐教學(xué)，達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用所學(xué)的控制理論去解決實(shí)際問題、將實(shí)際遇到的問題抽象為理論問題的能力的目的。綜合性實(shí)驗(yàn)與印證性實(shí)驗(yàn)的區(qū)別在于：只給出實(shí)驗(yàn)的目標(biāo)和要求，詳盡的實(shí)驗(yàn)步驟、實(shí)驗(yàn)電路圖是沒有的，學(xué)生可以根據(jù)個(gè)人的實(shí)際情況選擇難易程度不同的實(shí)驗(yàn)并在實(shí)驗(yàn)之前完成預(yù)習(xí)報(bào)告，根據(jù)實(shí)驗(yàn)給出的性能要求，獨(dú)自進(jìn)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、系統(tǒng)的搭建和調(diào)試，完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)之后，要求學(xué)生寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告及心得體會(huì)。通過采取這些措施，極大地調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和積極性，有利于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維。

（3）加強(qiáng)實(shí)踐環(huán)節(jié)，引入企業(yè)現(xiàn)場教學(xué)環(huán)節(jié)。加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和創(chuàng)新意識(shí)。由于本課程具有綜合性與實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，在教學(xué)過程中，筆者引入了企業(yè)現(xiàn)場教學(xué)環(huán)節(jié)來彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)模式的不足。企業(yè)現(xiàn)場教學(xué)的意義主要體現(xiàn)在：一方面，通過帶領(lǐng)學(xué)生深入企業(yè)現(xiàn)場了解產(chǎn)品的研發(fā)過程，讓學(xué)生對于所學(xué)知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用有個(gè)直觀的認(rèn)識(shí)和了解，切身感受所學(xué)課程的重要性，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；另一方面，通過在企業(yè)現(xiàn)場結(jié)合實(shí)際應(yīng)用的講授，可以引導(dǎo)學(xué)生做到學(xué)以致用，增強(qiáng)理論聯(lián)系實(shí)際的能力；通過在企業(yè)的參觀、學(xué)習(xí)還可以加深學(xué)生對企業(yè)的認(rèn)識(shí)，了解企業(yè)對人才的需求，從而引導(dǎo)學(xué)生及時(shí)地調(diào)整自己的學(xué)業(yè)規(guī)劃，為將來的就業(yè)做好準(zhǔn)備。

（4）積極參加各種科技實(shí)踐活動(dòng)。機(jī)電工程學(xué)院所設(shè)置的專業(yè)分成機(jī)械和電氣兩個(gè)方向，屬于純工科性質(zhì)，將來學(xué)生的就業(yè)領(lǐng)域以工程應(yīng)用居多。因此，自學(xué)院建立以來一直非常重視鼓勵(lì)學(xué)生積極組織或參加各種形式的科技活動(dòng)，如：3D建模競賽、大學(xué)生挑戰(zhàn)杯比賽，同時(shí)還建立了大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室，有對相關(guān)的科技創(chuàng)新活動(dòng)提供研發(fā)平臺(tái)；選擇一些優(yōu)秀的學(xué)生組建應(yīng)用軟件的學(xué)習(xí)團(tuán)隊(duì)，配備專業(yè)的教師為學(xué)生提供必要的學(xué)習(xí)指導(dǎo)，如：利用MATLAB軟件進(jìn)行控制系統(tǒng)的仿真研究；利用Protel軟件進(jìn)行電路板設(shè)計(jì)；利用SolidWorks或UG軟件進(jìn)行三維建模設(shè)計(jì)。在提高學(xué)生的計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力的同時(shí)，還進(jìn)一步拓寬了將來的就業(yè)機(jī)會(huì)。[4]

三、改革考核方式，加大對動(dòng)手能力的考核力度

盡管可以把對學(xué)生進(jìn)行考核作為督促他們學(xué)習(xí)的有效手段，但絕不是最終的目的。傳統(tǒng)的考核方式通常是憑借一張考試卷來評判學(xué)生學(xué)習(xí)效果，這種評價(jià)方式無法體現(xiàn)學(xué)生的綜合能力，尤其是動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力，而更為科學(xué)的評價(jià)模式應(yīng)該不僅能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情，而且還能反映學(xué)生的綜合實(shí)力。

最后的成績除要考慮閉卷考試成績之外，還應(yīng)該引入平時(shí)的作業(yè)、測驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)。筆者經(jīng)過多次實(shí)踐，總結(jié)出比較合理的權(quán)重分配為閉卷考試成績占45% +平時(shí)成績（含作業(yè)和測驗(yàn)）占20%+實(shí)驗(yàn)成績占20%+課程設(shè)計(jì)成績占15% 的模式。通過采取這種靈活多樣的多環(huán)節(jié)考核方式，可更為有效地激勵(lì)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情以及對實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)的重視程度，使考核的結(jié)果也更加客觀。

四、結(jié)論

“計(jì)算機(jī)控制技術(shù)”是電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的重要課程，涉及科目種類繁多，具有專業(yè)性強(qiáng)、內(nèi)容更新快等特點(diǎn)。課題組為有效提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，根據(jù)課程特點(diǎn)從理論教學(xué)以及實(shí)踐教學(xué)兩個(gè)方面進(jìn)行了研究與實(shí)踐，并對考核方式進(jìn)行了優(yōu)化，獲得了較好的教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]林敏.計(jì)算機(jī)控制技術(shù)及工程應(yīng)用[M].第2版.北京：國防工業(yè)大學(xué)出版社，2010.

[2]陸鋒，陳桂，林健.應(yīng)用型本科院校《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》課程教學(xué)改革實(shí)踐[J].創(chuàng)新教育，2011，（12）.

[3]周景報(bào).關(guān)于計(jì)算機(jī)課程教學(xué)方法的探索[J].廣西輕工業(yè)，2009，

25（3）.

[4]干開峰，王俊，丁健.計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)綜述和探索[J].科技視界，2012，（17）.

（責(zé)任編輯：王意琴）