面向卓越工程師培養(yǎng)的“計(jì)算機(jī)控制技術(shù)”課程內(nèi)容與教學(xué)方法改革

李金桐 張艷麗 高強(qiáng)

摘 要： 本文根據(jù)電子信息工程專業(yè)卓越工程師人才培養(yǎng)模式的要求，從課程內(nèi)容和教學(xué)方法兩個(gè)方面探討了計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程改革采取的措施。實(shí)踐表明，學(xué)生對(duì)該課程的掌握較好，實(shí)際應(yīng)用能力也得到了提高。

關(guān)鍵詞： 計(jì)算機(jī)控制技術(shù) 卓越工程師 教學(xué)改革

一、引言

國(guó)家教育部于2010年啟動(dòng)的“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”（簡(jiǎn)稱“卓越計(jì)劃”），是將我國(guó)從工程教育大國(guó)打造成工程教育強(qiáng)國(guó)的重大舉措?！白吭接?jì)劃”提出“分類實(shí)施、形式多樣、追求卓越”的理念，強(qiáng)調(diào)各種類型的高校，在具有優(yōu)勢(shì)特色的專業(yè)領(lǐng)域，采取多種教育教學(xué)方式，在不同類型工程人才的教育培養(yǎng)上追求卓越[1]。地方高校更應(yīng)該主動(dòng)融入并實(shí)施“卓越計(jì)劃”，培養(yǎng)具有強(qiáng)烈社會(huì)責(zé)任感、富有創(chuàng)新精神、善于解決問(wèn)題、具備國(guó)際視野的本專業(yè)“卓越工程師”后備人才。2011年，我校入選了第二批“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”，在電子信息工程等5個(gè)專業(yè)中分別設(shè)立“卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃”實(shí)驗(yàn)班。

計(jì)算機(jī)控制技術(shù)是電子信息工程、電氣工程及其自動(dòng)化、測(cè)控技術(shù)與儀器等專業(yè)的一門(mén)重要的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課，是為培養(yǎng)從事自動(dòng)控制和自動(dòng)化儀表等專業(yè)領(lǐng)域的工程技術(shù)人員而設(shè)置的。微機(jī)技術(shù)本身的特點(diǎn)決定了計(jì)算機(jī)可以利用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)控制規(guī)律，倚仗其強(qiáng)大的運(yùn)算功能和邏輯判斷功能，它可以實(shí)現(xiàn)最優(yōu)控制、自適應(yīng)控制等連續(xù)控制系統(tǒng)難以勝任的復(fù)雜控制規(guī)律。計(jì)算機(jī)技術(shù)和控制技術(shù)的強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，對(duì)工業(yè)生產(chǎn)將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響?；谏鲜鲈?，“計(jì)算機(jī)控制技術(shù)”課程的重要性不言而喻。筆者結(jié)合本專業(yè)卓越工程師培養(yǎng)計(jì)劃教學(xué)實(shí)踐，對(duì)“計(jì)算機(jī)控制技術(shù)”教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法提出改革思路與措施。

二、課程設(shè)置

“計(jì)算機(jī)控制技術(shù)”是電子類專業(yè)的主干專業(yè)課程，是自動(dòng)控制理論和計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合而產(chǎn)生的科學(xué)，在工業(yè)控制領(lǐng)域中有著廣泛應(yīng)用的一項(xiàng)專門(mén)技術(shù)。本課程與電子信息工程專業(yè)許多其他課程有著密切的關(guān)系。自動(dòng)控制原理和微型計(jì)算機(jī)接口技術(shù)是本課程的基礎(chǔ)，同時(shí)相關(guān)的課程還有微型計(jì)算機(jī)及其應(yīng)用、可編程控制器、數(shù)字信號(hào)處理等均為該課程提供理論和實(shí)踐基礎(chǔ)。

該門(mén)課程在已講授其他基礎(chǔ)理論知識(shí)的基礎(chǔ)上，以講授系統(tǒng)設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)方法和手段為主，注重培養(yǎng)學(xué)生工程設(shè)計(jì)和實(shí)踐能力。根據(jù)培養(yǎng)計(jì)劃，該課程共45學(xué)時(shí)，其中課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)12學(xué)時(shí)，課堂教學(xué)33學(xué)時(shí)，另開(kāi)設(shè)專題實(shí)踐20學(xué)時(shí)，可以看出，該課程突出實(shí)踐環(huán)節(jié)。

三、課程教學(xué)內(nèi)容改革

學(xué)生完成“計(jì)算機(jī)控制技術(shù)”課程學(xué)習(xí)后，一般應(yīng)該掌握該課程介紹的基本理論知識(shí)與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，完成簡(jiǎn)單計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、編程和調(diào)試工作?！白吭接?jì)劃”的實(shí)施，突出培養(yǎng)學(xué)生在工程基礎(chǔ)知識(shí)、個(gè)人能力、人際團(tuán)隊(duì)能力、工程系統(tǒng)能力，原有的課程內(nèi)容不能滿足這些要求，需要進(jìn)行改革。

1.內(nèi)容刪減

在有限的課時(shí)內(nèi)，既要使學(xué)生對(duì)基本理論掌握，又要突出實(shí)踐，而卓越班的學(xué)生是優(yōu)中選優(yōu)選出的學(xué)生，接受能力很強(qiáng)，根據(jù)這個(gè)特點(diǎn)，我們對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整。線性離散系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述與分析這部分內(nèi)容在信號(hào)與系統(tǒng)的課程中學(xué)過(guò)，要求同學(xué)們復(fù)習(xí)離散狀態(tài)空間的設(shè)計(jì)，這部分理論性太強(qiáng)，實(shí)用價(jià)值較低，作為自主學(xué)習(xí)內(nèi)容，感興趣的同學(xué)自學(xué)，有問(wèn)題老師課下給予輔導(dǎo)。分布式測(cè)控網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，由于專門(mén)有一個(gè)課程“計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)”和選修課“現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及應(yīng)用”會(huì)講到，課上只講必要的網(wǎng)絡(luò)選型問(wèn)題。

為避免該課程內(nèi)容與其他課程重疊，根據(jù)專業(yè)課設(shè)置情況，協(xié)調(diào)重疊內(nèi)容在哪門(mén)專業(yè)課中講授。例如計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)技術(shù)中，總線技術(shù)和總線擴(kuò)展技術(shù)由智能儀器課程講述，本課程重點(diǎn)講述輸入輸出接口與過(guò)程通道部分和硬件抗干擾技術(shù)。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)方面，程序設(shè)計(jì)技術(shù)由“面向?qū)ο髴?yīng)用程序設(shè)計(jì)”課程講授，本課程只講跟工程密切相關(guān)的測(cè)量數(shù)據(jù)預(yù)處理技術(shù)和數(shù)字控制器的工程實(shí)現(xiàn)。

2.擴(kuò)展與提高

根據(jù)“卓越計(jì)劃”的培養(yǎng)目標(biāo)，我們需要培養(yǎng)出來(lái)的是在工程基礎(chǔ)知識(shí)、個(gè)人能力、人際團(tuán)隊(duì)能力、工程系統(tǒng)能力四個(gè)層面都實(shí)現(xiàn)預(yù)訂目標(biāo)的卓越人才，傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容無(wú)法滿足這些需求，需要進(jìn)行擴(kuò)展與提高。本課程改革擴(kuò)展模糊控制技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)、專家控制技術(shù)、自適應(yīng)控制技術(shù)等先進(jìn)控制技術(shù)內(nèi)容。擴(kuò)展先進(jìn)性和實(shí)用性為廣大工程技術(shù)人員認(rèn)可的組態(tài)控制技術(shù)。這些先進(jìn)實(shí)用的控制技術(shù)的擴(kuò)展有利于開(kāi)闊學(xué)生眼界，提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。

四、課程教學(xué)方法改革

要實(shí)現(xiàn)“卓越計(jì)劃”要求的培養(yǎng)目標(biāo)，就必須在課堂上對(duì)“教”和“學(xué)”兩方面同時(shí)進(jìn)行改革。傳統(tǒng)的教學(xué)是由教師單向地向?qū)W生灌輸知識(shí)信息，學(xué)生被動(dòng)接受。這不足以滿足培養(yǎng)卓越工程師的要求，在教學(xué)實(shí)踐中，我們采用一種研究式教學(xué)方法。

研究性教學(xué)針對(duì)大學(xué)生已具備基本理論知識(shí)但解決實(shí)際問(wèn)題能力較差這一特點(diǎn)，有目的性地將研究?jī)?nèi)容逐步引入到教學(xué)過(guò)程中，并通過(guò)一系列實(shí)驗(yàn)和技能競(jìng)賽培養(yǎng)他們的動(dòng)手能力和創(chuàng)新精神。該教學(xué)方法能夠有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)模式帶來(lái)的重知識(shí)、輕技能的不足，滿足“卓越計(jì)劃”中提高大學(xué)生各項(xiàng)綜合素質(zhì)的要求[2]。

在課堂上，強(qiáng)調(diào)學(xué)生和老師的互動(dòng)，可以在教學(xué)中以大作業(yè)的方式要求學(xué)生分組撰寫(xiě)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)組成和發(fā)展的相關(guān)論文，并要求學(xué)生講述和討論論文內(nèi)容。學(xué)生不僅能夠?qū)W會(huì)自主查閱文獻(xiàn)，而且能夠綜合分析文獻(xiàn)，解決問(wèn)題，培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)和信息素養(yǎng)[1]。而且分組合作，人際團(tuán)隊(duì)能力得到了提高，學(xué)生提前體驗(yàn)到了互助合作的好處。在整個(gè)過(guò)程中，學(xué)生對(duì)如何建立一個(gè)控制系統(tǒng)有了更深刻的理解，工程系統(tǒng)能力得到了提高。

五、結(jié)語(yǔ)

本文主要從課程教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的層面討論了“計(jì)算機(jī)控制技術(shù)”在培養(yǎng)卓越工程師方面所進(jìn)行的教學(xué)改革，這些改革在教學(xué)實(shí)踐中已經(jīng)實(shí)施，取得了良好效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉恒，陳慶強(qiáng).摭談卓越工程師的計(jì)算機(jī)科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)[J].高教論壇，2011，16（8）：81.

[2]冀杰，唐超，彭和.研究性教學(xué)模式在卓越工程師培養(yǎng)中的探索[J].2013年中國(guó)信息通信研究新進(jìn)展論文集，2014.4.