基于項目驅(qū)動的“計算機控制技術(shù)”教學(xué)研究與實踐

李金桐 高強 張艷麗

摘 要： 本文主要討論了項目驅(qū)動法在“計算機控制技術(shù)”課程中的教學(xué)研究與實踐，分三步討論了項目驅(qū)動法的實施過程及各步驟中教師所起的作用。教學(xué)效果明顯，學(xué)生的動手能力、創(chuàng)新能力、實踐能力等各方面能力都會得到提高。

關(guān)鍵詞： 計算機控制技術(shù) 項目驅(qū)動法 教學(xué)研究

一、引言

計算機控制技術(shù)是電子信息工程、電氣工程及其自動化、測控技術(shù)與儀器等專業(yè)的一門重要的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課，是為培養(yǎng)從事自動控制和自動化儀表等專業(yè)領(lǐng)域的工程技術(shù)人員設(shè)置的，是一門涉及基礎(chǔ)理論和知識面較廣、知識集成度高的一門實踐性較強的技術(shù)類課程。

項目驅(qū)動法是一種建立在建構(gòu)主義教學(xué)理論基礎(chǔ)上的教學(xué)法，其原則是將學(xué)生的學(xué)習(xí)活動與大的項目或問題相結(jié)合，以探究問題引出和維持學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣和動機；創(chuàng)造真實的教學(xué)環(huán)境，讓學(xué)生帶著真實的項目學(xué)習(xí)，在這個過程中，學(xué)生擁有學(xué)習(xí)的主動權(quán)，教師不斷激勵學(xué)生前進，從而使學(xué)生真正掌握所學(xué)內(nèi)容，并通過此項目舉一反三，收到更好的學(xué)習(xí)效果[1]。因此，探索如何將項目驅(qū)動法應(yīng)用于“計算機控制技術(shù)”的教學(xué)與實踐，培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)的設(shè)計能力與創(chuàng)新能力具有實際意義。

二、項目驅(qū)動法的實施過程

項目驅(qū)動教學(xué)法要求在教學(xué)過程中以完成一個個具體的項目為線索，把教學(xué)內(nèi)容巧妙地隱含在每個項目之中，讓學(xué)生自己提出問題，并經(jīng)過思考和老師的點撥，自己解決問題。在完成項目的同時，學(xué)生樹立創(chuàng)新意識，形成創(chuàng)新能力，養(yǎng)成自主學(xué)習(xí)習(xí)慣，學(xué)會如何發(fā)現(xiàn)問題、思考問題、尋找解決問題的方法。具體教學(xué)過程舉例如下。

1.結(jié)合學(xué)生特點，精心設(shè)計項目。

項目驅(qū)動教學(xué)法需要教師在教學(xué)中投入大量的精力，教師不僅要組織好教學(xué)，還要具備扎實的專業(yè)基礎(chǔ)知識，進行項目策劃、管理和評價。教師要根據(jù)教學(xué)內(nèi)容進行合理策劃，明確項目要解決的關(guān)鍵問題，在項目實施過程中容易出現(xiàn)的問題及解決方法。項目的選擇要難易適中，不能因為難度過大而使學(xué)生失去自信和學(xué)習(xí)的興趣[2]。計算機控制技術(shù)的主要內(nèi)容有：計算機控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計技術(shù)，主要包括總線和輸入輸出接口與過程通道；數(shù)字控制技術(shù)，主要包括逐點比較法插補原理、步進電機、伺服電機；常規(guī)及復(fù)雜控制技術(shù)，主要包括數(shù)字PID控制，最少拍控制，純滯后控制技術(shù)、串級控制技術(shù)、前饋-反饋控制技術(shù)等；計算機控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計，包括人機接口、測量數(shù)據(jù)預(yù)處理、數(shù)字控制器的工程實現(xiàn)、軟件抗干擾技術(shù)等；還根據(jù)有分布式測控網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等。根據(jù)這些教學(xué)內(nèi)容，可以設(shè)計如下項目：數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計、步進電機控制器的設(shè)計、直流電機調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計、鍋爐內(nèi)膽溫度計算機控制系統(tǒng)設(shè)計等。

2.引導(dǎo)學(xué)生分解項目并提出問題。

項目設(shè)計好后，首先進行學(xué)生分組，項目教學(xué)法的實質(zhì)是按照項目運作方式，分組協(xié)作共同完成項目，學(xué)生可以按組別圍繞各自的項目學(xué)習(xí)、討論、實踐，分組的組員搭配，內(nèi)容分工等都會影響實施效果，因此要分工明確[2]。本次教學(xué)實踐針對的對象是電子信息工程專業(yè)卓越班的學(xué)生，這些學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度認真，頭腦靈活，實踐能力強，根據(jù)實際情況，分為五組，每組五六人。拿到項目后，學(xué)生先考慮如何簡化項目，把總項目分解成一個個階段項目，并把這些階段項目分解成更小的分項目。細化項目之后，學(xué)生就可確定解決這些分項目的方法，最后再由分項目到階段項目再到總項目，完成學(xué)習(xí)任務(wù)[1]。在這個過程中，引導(dǎo)學(xué)生不斷地思考如何完成項目，遇到哪些不能解決的問題，這些學(xué)生提出的問題是他們要知道的關(guān)鍵知識，這時候講授這些新知識，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望。比如直流電機調(diào)壓調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計中，學(xué)生接受任務(wù)后，需要查閱資料，了解直流電機測速和調(diào)速的原理，然后確定設(shè)計方案，最后進行系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計與仿真，這些都是階段性項目。這個項目涉及的知識點有計算機控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計，計算機控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計，數(shù)字PID控制器及其參數(shù)整定等內(nèi)容，這些都可以分解成更小的分項目，教師引導(dǎo)學(xué)生進行項目分解并明確分工。學(xué)生在項目實施過程中，會提出各種他們遇到的問題。

3.根據(jù)提出的問題，及時講授新知識。

問題提出后，就要開始尋求解決問題的方法，老問題學(xué)生自己解決，可以查閱文獻，復(fù)習(xí)以往教材等，新問題要通過師生的共同探索解決。教師的教學(xué)活動既要重視學(xué)生項目各階段的問題，又不能忽略基礎(chǔ)知識的講授，將學(xué)生各個階段遇到的問題分成若干模塊，由淺入深、層次分明地講授，給學(xué)生架構(gòu)一個系統(tǒng)的全面的知識框架。在學(xué)生分析解決每個具體任務(wù)時，教師輔導(dǎo)學(xué)生將相關(guān)的知識點都串聯(lián)起來。

三、項目驅(qū)動法的實施效果

將項目驅(qū)動法引入“計算機控制技術(shù)”的教學(xué)實踐中，取得非常好的效果：學(xué)生學(xué)習(xí)興趣提高，學(xué)習(xí)主動性明顯提高；提高學(xué)生的動手能力、文獻查閱與綜合能力；學(xué)生的創(chuàng)新能力得到提高，在完成項目的過程中，學(xué)生會思考如何將所學(xué)知識應(yīng)用到實際生活中，也會思考怎樣更好地執(zhí)行，這些都是創(chuàng)新的體現(xiàn)。學(xué)生在執(zhí)行項目的過程中，既學(xué)到新知識，又鞏固舊知識，還從系統(tǒng)層面掌握計算機控制系統(tǒng)的設(shè)計方法，學(xué)生在分組合作過程中又增強團隊協(xié)作能力，各方面都能力都得到提高，為他們以后的就業(yè)提供保障。

四、結(jié)語

本文主要討論了項目驅(qū)動法在“計算機控制技術(shù)”課程中的教學(xué)研究與實踐，教學(xué)效果明顯，學(xué)生的動手能力、創(chuàng)新能力、實踐能力等各方面能力都得到提高。

參考文獻：

[1]尤志慧.“項目驅(qū)動法”助程序設(shè)計課教學(xué)[J].現(xiàn)代教學(xué)，2004（6）：40-41.

[2]劉敬嚴.基于PDCA循環(huán)的項目驅(qū)動教學(xué)研究[J].濰坊工程職業(yè)學(xué)院學(xué)報，2014（9）：102-105.