計算機控制技術(shù)課程教學(xué)與實踐的探討

萬長林

[摘 要]計算機控制技術(shù)是一門實踐性較強的課程。由于這門課程涵蓋的知識內(nèi)容豐富，對學(xué)生基礎(chǔ)理論和實踐能力均有比較高的要求，因此其課程教學(xué)改革要合理安排教學(xué)內(nèi)容，兼顧理論與實踐，并嘗試采用微格教學(xué)、以賽促學(xué)等新的教學(xué)方法。

[關(guān)鍵詞]計算機控制技術(shù)；教學(xué)改革；微格教學(xué)；以賽促學(xué)

[中圖分類號] G642 [文獻標(biāo)識碼] A [文章編號] 2095-3437（2017）07-0031-02

高等教育培養(yǎng)的是社會所需要的高級專門人才，當(dāng)前人才培養(yǎng)模式提倡教學(xué)與社會實踐相結(jié)合，重視技能型人才的培養(yǎng)。由于社會對技能型人才的高度需求，高校對技能型人才的培養(yǎng)速度和模式顯得比較落后，技能教學(xué)改革的重點包括開放性教學(xué)、實踐性教學(xué)等。計算機控制技術(shù)作為一門實踐性較強的課程，其主要內(nèi)容是計算機系統(tǒng)在工業(yè)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，重視理論與應(yīng)用相結(jié)合。通過這門課程的教學(xué)， 學(xué)生可以掌握基礎(chǔ)的離散控制理論，并可針對不同的控制對象設(shè)計出合理的計算機控制系統(tǒng)。在以往的教育教學(xué)中，學(xué)生實踐往往是被動實踐，實踐的目的、對象、方法、程序等關(guān)鍵要素都是由教師制定的，然而真正使知識能夠活學(xué)活用應(yīng)該由學(xué)生來主動完成這個過程。本文將從計算機控制技術(shù)課程的理論教學(xué)方法以及實踐教學(xué)模式上對該課程的教學(xué)進行改革與實踐的探討。

一、課程改革總體思路

我校十三五規(guī)劃以培養(yǎng)高水平應(yīng)用型人才、建設(shè)高水平應(yīng)用型大學(xué)作為主要目標(biāo)。我校的教學(xué)定位是培養(yǎng)學(xué)生的技術(shù)應(yīng)用能力以適應(yīng)社會需要，特別是生產(chǎn)、建設(shè)、管理、服務(wù)等第一線的需要，因而特別強調(diào)增強學(xué)生的動手能力和解決實際問題的能力。計算機控制技術(shù)這門課程的主要內(nèi)容包括計算機控制技術(shù)基礎(chǔ)理論、計算機控制系統(tǒng)設(shè)計和實際系統(tǒng)工程實現(xiàn)技術(shù)等三方面的內(nèi)容。[1]學(xué)生通過這門課程的學(xué)習(xí)和訓(xùn)練，要求能夠根據(jù)給定的控制目標(biāo)，合理選擇控制系統(tǒng)的軟硬件并設(shè)計符合要求的控制規(guī)律，將計算機、傳感器、輸入輸出通道、控制軟件組成一套完整的、滿足控制要求的計算機控制系統(tǒng)。由于這門課程涵蓋的知識內(nèi)容豐富，對學(xué)生基礎(chǔ)理論和實踐能力均有比較高的要求，因此本課程的教學(xué)改革要合理安排教學(xué)內(nèi)容，兼顧理論與實踐，并嘗試采用微格教學(xué)[2]、以賽促學(xué)[3]等新的教學(xué)方法。

二、教學(xué)內(nèi)容改革

1.理論教學(xué)內(nèi)容

現(xiàn)有計算機控制系統(tǒng)教材的編排主要將教學(xué)內(nèi)容分為離散控制系統(tǒng)基礎(chǔ)理論、計算機系統(tǒng)控制關(guān)鍵技術(shù)、計算機控制系統(tǒng)工程設(shè)計三大塊，以這三大塊內(nèi)容為主體，不同教材中覆蓋的知識內(nèi)容和側(cè)重點各有不同，而且該課程所涉及的理論內(nèi)容較多，在內(nèi)容上與其他專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)課存在交叉和重疊，因此必須結(jié)合具體的學(xué)生培養(yǎng)計劃、教學(xué)計劃和教學(xué)目標(biāo)對教學(xué)內(nèi)容進行適當(dāng)調(diào)整。在調(diào)整中既要保證理論體系的完整，又要注意基本理論與工程應(yīng)用并重，具體體現(xiàn)在細講離散控制系統(tǒng)設(shè)計相關(guān)部分，使學(xué)生能夠建立連續(xù)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型， 通過數(shù)學(xué)模型對控制系統(tǒng)，包括系統(tǒng)的穩(wěn)定性判別、穩(wěn)態(tài)誤差、系統(tǒng)動態(tài)過程等進行分析；并在此基礎(chǔ)上，使學(xué)生了解直接設(shè)計法和間接設(shè)計法的本質(zhì)區(qū)別，重點要掌握最少拍控制器和數(shù)字PID 控制器的設(shè)計方法。簡要講解講信號與系統(tǒng)、自動控制原理、和微機原理與接口技術(shù)等課程與本課程相重疊的部分，在計算機控制系統(tǒng)工程與設(shè)計部分中緊密結(jié)合實際應(yīng)用背景和本地產(chǎn)業(yè)特色。

2.實踐教學(xué)內(nèi)容

實踐教學(xué)環(huán)節(jié)是應(yīng)用型大學(xué)教學(xué)的核心環(huán)節(jié)，所以研究并設(shè)置能夠有效培養(yǎng)學(xué)生實踐能力的實驗教學(xué)內(nèi)容和課程設(shè)計題目是本課程教學(xué)改革的重點之一。我們根據(jù)調(diào)整優(yōu)化后的理論教學(xué)內(nèi)容對實踐教學(xué)的改革也進行了一些嘗試。實驗教學(xué)所設(shè)置的實驗包括驗證性實驗和綜合性實驗兩部分。驗證性實驗?zāi)康氖亲寣W(xué)生驗證計算機控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論，使學(xué)生對控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成、工作原理和控制效果有一個初步的認識；綜合實驗以鍛煉學(xué)生自主設(shè)計能力、提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣為目的，所選的內(nèi)容都是工程中的實際應(yīng)用課題，具有明確的應(yīng)用背景，有利于學(xué)生深入了解計算機控制系統(tǒng)的實際應(yīng)用。通過理論教學(xué)和實驗教學(xué)的培養(yǎng)之后，學(xué)生基本具備了分析、設(shè)計和調(diào)試系統(tǒng)的能力。課程設(shè)計階段將由學(xué)生根據(jù)個人興趣，從教師提供的課程設(shè)計題庫里選擇一個題目來完成。由于課程設(shè)計的重點是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新實踐能力，其為學(xué)生繼續(xù)深入計算機控制技術(shù)的研究和學(xué)習(xí)或從事相關(guān)工作提供了一個良好的起步平臺。因此，在課程設(shè)計的題目設(shè)置方面，我們要充分考慮如何調(diào)動學(xué)生的積極性，使每個學(xué)生在課程設(shè)計的過程能夠自主進行方案選擇、軟硬件設(shè)計到系統(tǒng)調(diào)試，并能提出自己的方法和見解，鍛煉學(xué)生的獨立思考和工作能力。

三、教學(xué)方法改革

我們對教學(xué)方法的改革進行了探索和嘗試，嘗試在教學(xué)中引入微格教學(xué)的因素，提高教師授課水平和學(xué)生課堂學(xué)習(xí)效果，并組織和參與相關(guān)的學(xué)科競賽，鼓勵學(xué)生參與學(xué)科競賽活動。

（一）微格教學(xué)

微格教學(xué)是一種微縮的、細分的教學(xué)，并且使用現(xiàn)代化技術(shù)手段， 準(zhǔn)確、及時地記錄下微格教學(xué)的過程， 使教學(xué)評價有可靠的依據(jù)。而受訓(xùn)者本人可以從第三者的角度， 觀察到自己的教學(xué)過程，這就比只聽別人評述印象更加深刻。這種教學(xué)方法能有效地改善教師的教學(xué)教法， 幫助他們提高教學(xué)技能，有效地提高了教學(xué)質(zhì)量和效率。我們在計算機控制技術(shù)課程教學(xué)過程中，嘗試采用微格教學(xué)法提高授課教師的教學(xué)水平和學(xué)生學(xué)習(xí)的效果，具體措施有：

1.模擬真實課堂進行演課。根據(jù)預(yù)先設(shè)定的教學(xué)步驟和教學(xué)時間由受訓(xùn)教師進行授課。聽課的學(xué)生角色由若干名教研室同事扮演（也可讓真實學(xué)生扮演），受訓(xùn)教師要將自己的同事當(dāng)作學(xué)生進行教學(xué)演練，授課過程中使用錄像機或錄音機等設(shè)備進行記錄。

2.就授課的結(jié)果進行討論評估。受訓(xùn)教師授課結(jié)束后，其他教師都結(jié)合授課過程的影音記錄發(fā)表評估意見，評估時可以運用二加二教學(xué)指導(dǎo)方法，即在評價他人教學(xué)時重點講兩條優(yōu)點和兩條缺點及改進意見。

3.二次演課。評估結(jié)束后，受訓(xùn)教師聽取其他教師意見并觀摩授課影音記錄，根據(jù)同事所提的評估意見調(diào)整自己的教學(xué)設(shè)計，一般情況下可現(xiàn)場進行二次演課，并重復(fù)以上步驟，直到授課效果達到滿意程度為止。

（二）以賽促學(xué)、以賽促教

以賽促學(xué)是通過組織學(xué)生參加仿真性高和針對性強的技能競賽，為學(xué)生營造良好的競賽環(huán)境，把學(xué)生在計算機控制技術(shù)教學(xué)活動中需要掌握的理論知識和實踐技能在競賽中進行演練考核。另一方面，以賽促學(xué)教學(xué)模式要求計算機控制技術(shù)教師的知識結(jié)構(gòu)和能力結(jié)構(gòu)由理論型向?qū)嵺`型傾斜，由表象型向深入型傾斜，達到以賽促教的目的。我校積極組織學(xué)生參加“全國大學(xué)生電子設(shè)計大賽”和“全國大學(xué)生智能汽車大賽”等相關(guān)學(xué)科競賽，不但注重對尖子生的訓(xùn)練，由教研室選定相關(guān)經(jīng)驗豐富的教師成立競賽指導(dǎo)小組，以老帶新、以點帶面地對參賽的學(xué)生進行賽前培訓(xùn)，而且注重將學(xué)科競賽的收益面覆蓋到更廣泛的學(xué)生群體，學(xué)校通過組織系一級的海選，校一級的內(nèi)部競賽，使得本專業(yè)學(xué)生大部分能夠接觸到相關(guān)的學(xué)科競賽，既擴大了競賽的收益面，又選拔了優(yōu)秀的參賽選手。通過以賽促學(xué)、以賽促教舉措的推進，我校電子系學(xué)生在近年的多項學(xué)科競賽中獲得佳績，榮獲全國一等獎，極大提高了計算機控制技術(shù)課程的學(xué)習(xí)效果和學(xué)習(xí)熱情，同時本課程教師的教學(xué)水平和知識能力結(jié)構(gòu)也得到了提高。

三、結(jié)論

我校的計算機控制技術(shù)課程改革從學(xué)生和教師兩方面入手，以培養(yǎng)應(yīng)用型高水平人才為導(dǎo)向，結(jié)合我校學(xué)生培養(yǎng)計劃對課程的理論教學(xué)內(nèi)容、實驗教學(xué)內(nèi)容進行了適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，避免了一些課程內(nèi)容上的重復(fù)，突出了重點和難點。此外，在教學(xué)方法上，嘗試將微格教學(xué)法用于對計算機控制技術(shù)教師的訓(xùn)練，能積極推進以賽促學(xué)、以賽促教，并取得良好的效果。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 陸鋒，陳桂，林健.應(yīng)用型本科院校《計算機控制技術(shù)》課程教學(xué)改革實踐[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2011（12）：157-158.

[2] 王維平.微格演課——教研組活動的一種新途徑[J].教學(xué)與管理，1996（1）：19-20.

[3] 殷晨，劉美芳.“以賽促教、以賽促學(xué)”的教學(xué)模式改革在計算機教學(xué)中的應(yīng)用探索[J/OL].中國培訓(xùn)，2015（6）：38-39.

[責(zé)任編輯：劉鳳華]