《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》課程教學(xué)模式改革探究

孫力帆 付主木 宋書(shū)中

摘要：《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》由于其貼近學(xué)科前沿的特點(diǎn)已經(jīng)被國(guó)內(nèi)眾多工科高等院校選為本科生課程。在此背景下，如何對(duì)《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》課程的教學(xué)模式以及講授方法進(jìn)行改革，對(duì)于提升大學(xué)生自主設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識(shí)有著極其重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文充分考慮到《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》課程實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，通過(guò)正確處理本課程與其他專(zhuān)業(yè)課程的內(nèi)在聯(lián)系，在改革培養(yǎng)方案、教學(xué)模式、課程設(shè)置、教學(xué)方法等方面融入了創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育新思路、新理念的基礎(chǔ)上，對(duì)其課程教學(xué)模式進(jìn)行了改革，從而最終使得人才培養(yǎng)質(zhì)量得以提高。

關(guān)鍵詞：《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》；理論與實(shí)踐教學(xué)；教學(xué)模式改革

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2018）13-0116-02

近年來(lái)，大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展使得工業(yè)、農(nóng)業(yè)、制造業(yè)以及許多新興產(chǎn)業(yè)廣泛采用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。在這樣的背景下，從業(yè)者需要針對(duì)不同產(chǎn)業(yè)的需求選擇合適的計(jì)算機(jī)軟硬件、外圍設(shè)備和接口通道，根據(jù)生產(chǎn)過(guò)程將計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的各個(gè)單元模塊（如被控對(duì)象、控制器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳感元件、數(shù)據(jù)通信接口等）有機(jī)地進(jìn)行整合，并通過(guò)系統(tǒng)軟件及各種應(yīng)用軟件加以驅(qū)動(dòng)，繼而搭建起完整的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)?！队?jì)算機(jī)控制技術(shù)》是國(guó)內(nèi)眾多高等工科院校自動(dòng)化、電氣工程、信息工程等專(zhuān)業(yè)普遍開(kāi)設(shè)的一門(mén)本科專(zhuān)業(yè)課。該課程理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)，著重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和工程實(shí)踐能力，即要求該專(zhuān)業(yè)的學(xué)生不但熟悉計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的相關(guān)理論知識(shí)，而且更重要地是將所掌握的系統(tǒng)分析設(shè)計(jì)方法熟練地應(yīng)用到工業(yè)過(guò)程控制的各種實(shí)際場(chǎng)景中。然而，當(dāng)前市面上眾多與計(jì)算機(jī)控制技術(shù)相關(guān)的教材和參考資料往往只注重理論的分析和推導(dǎo)，或者在內(nèi)容上以單片機(jī)芯片為基礎(chǔ)過(guò)分強(qiáng)調(diào)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)搭建和相應(yīng)的軟件程序開(kāi)發(fā)。如果任課教師機(jī)械地按照這類(lèi)教材進(jìn)行授課，那么學(xué)生們僅僅只是對(duì)該課程所涉及的理論知識(shí)有所了解，無(wú)法將其轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的實(shí)踐創(chuàng)新能力，從而使得理論與實(shí)踐嚴(yán)重脫節(jié)，最終導(dǎo)致大部分學(xué)生在課程結(jié)束時(shí)仍然無(wú)法完成設(shè)計(jì)、搭建、安裝、調(diào)試等計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的相關(guān)工作。顯然，這樣培養(yǎng)出的工科大學(xué)生與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)背景下國(guó)家所急需的復(fù)合型人才相去甚遠(yuǎn)。

基于上述原因，針對(duì)《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》課程中理論性和實(shí)踐性緊密相關(guān)的特點(diǎn)，本文從自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)方向出發(fā)，充分考慮該課程與其他專(zhuān)業(yè)課程的內(nèi)在聯(lián)系，在改革培養(yǎng)方案、教學(xué)模式、課程設(shè)置、教學(xué)方法等方面融入了創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的新思路、新理念的基礎(chǔ)上，建立起完整而系統(tǒng)的課程體系。在學(xué)生已掌握自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)相關(guān)知識(shí)的基礎(chǔ)上，以培養(yǎng)高質(zhì)量具有創(chuàng)新實(shí)踐能力的復(fù)合應(yīng)用型人才為教學(xué)目的，著重從課程和實(shí)驗(yàn)這兩方面教學(xué)進(jìn)行改革，特別是在增加課程設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)等方面的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法和手段進(jìn)行探索，使學(xué)生能夠熟練編寫(xiě)出相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的程序，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)揮主觀能動(dòng)性，培養(yǎng)他們自主設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)控制相關(guān)實(shí)驗(yàn)的積極性和創(chuàng)造性，不斷提升他們的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效果，從而使得人才培養(yǎng)質(zhì)量不斷提高。

本文將課程改革的重點(diǎn)放在理論教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)定位、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、講授、指導(dǎo)方法及實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)上，最大程度地使學(xué)生擺脫過(guò)去那種被動(dòng)地接受，轉(zhuǎn)而自主參與和設(shè)計(jì)某些計(jì)算機(jī)控制的課程模塊和實(shí)踐環(huán)節(jié)，從而有助于順利完成后續(xù)的畢業(yè)設(shè)計(jì)單元，同時(shí)為將來(lái)有可能所從事實(shí)際工程工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。除此之外，改革后的課程教學(xué)不但要求任課教師對(duì)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)建模的基本方法和數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)進(jìn)行認(rèn)真講解，更重要的是引導(dǎo)他們熟練編寫(xiě)出常用的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的程序，自主設(shè)計(jì)綜合性實(shí)驗(yàn)，以期培養(yǎng)學(xué)生的積極性和創(chuàng)造性。最終，探索出行之有效的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法和手段，并進(jìn)一步對(duì)其發(fā)展和完善。

一、《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》課程模式教學(xué)改革實(shí)施方案

本文是在大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的背景下，以培養(yǎng)高質(zhì)量的復(fù)合型應(yīng)用技術(shù)人才為目的，針對(duì)工科類(lèi)高等院?！队?jì)算機(jī)控制技術(shù)》課程理論性和實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，對(duì)現(xiàn)有《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》課程的教學(xué)模式、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)目的、講授與指導(dǎo)方法以及教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)等方面進(jìn)行改革，通過(guò)正確處理本課程與其他課程的關(guān)系及其內(nèi)在聯(lián)系，建立完整而系統(tǒng)的課程體系，從而達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生的積極性和創(chuàng)新能力以及提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效果的目的。具體實(shí)施方案如下。

1.教學(xué)模式上應(yīng)首先明確理論教學(xué)的具體內(nèi)容和知識(shí)點(diǎn)深度，對(duì)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的理論與應(yīng)用技術(shù)二者之間的關(guān)系進(jìn)行充分調(diào)整，同時(shí)要著重強(qiáng)調(diào)和突出其實(shí)踐性。

2.盡可能與課程相結(jié)合增加綜合性的設(shè)計(jì)類(lèi)實(shí)驗(yàn)，同時(shí)大量減少乃至取消某些驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)單元；積極引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的理論知識(shí)設(shè)計(jì)完整的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，在實(shí)踐中不斷地提高他們動(dòng)手積極性和創(chuàng)新能力。

3.為了進(jìn)一步促進(jìn)改革后課程教學(xué)效果的提高，考慮在理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中將Matlab環(huán)境下的控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真集成環(huán)境工具箱Simulink引入進(jìn)來(lái)，以實(shí)例的形式來(lái)講解數(shù)字PID控制、離散系統(tǒng)穩(wěn)定性等教學(xué)單元，從而使學(xué)生不再枯燥地被動(dòng)接受課程中涉及的知識(shí)點(diǎn)。

4.特別是在課程設(shè)計(jì)環(huán)境的教學(xué)指導(dǎo)過(guò)程中，鼓勵(lì)本專(zhuān)業(yè)學(xué)生多參與能夠加強(qiáng)他們綜合能力的重要實(shí)踐環(huán)節(jié)，使其得到系統(tǒng)性地訓(xùn)練，進(jìn)而能提升熟練運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決本專(zhuān)業(yè)方向?qū)嶋H問(wèn)題的能力。

二、《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》課程教學(xué)模式改革的特色與創(chuàng)新

在大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)背景下對(duì)《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》課程進(jìn)行教學(xué)模式改革及其課程體系建設(shè)，通過(guò)充分利用程序設(shè)計(jì)、多媒體教學(xué)演示、系統(tǒng)性實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)等多種方法，使得學(xué)生在深刻理解該課程關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)的同時(shí)培養(yǎng)他們的創(chuàng)新能力和創(chuàng)新意識(shí)，具體特色和創(chuàng)新之處包括以下幾方面。

1.在教學(xué)環(huán)節(jié)中能夠緊密結(jié)合計(jì)算機(jī)控制相關(guān)的新理論、新技術(shù)的發(fā)展，與時(shí)俱進(jìn)地著力培養(yǎng)自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)學(xué)生自我消化吸收課程中的重要理論知識(shí)。

2.在理論教學(xué)中采用的是開(kāi)放式教學(xué)法，鼓勵(lì)任課教師和學(xué)生們面對(duì)面進(jìn)行交流，通過(guò)這種師生良性互動(dòng)的形式以活躍學(xué)生的學(xué)術(shù)思想并全面提高其綜合素質(zhì)，最終有助于其構(gòu)建起學(xué)習(xí)知識(shí)體系，為提升他們的創(chuàng)新能力打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3.充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)的作用。通過(guò)各種具有代表性的綜合性實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步加強(qiáng)學(xué)生對(duì)課程中基本知識(shí)和概念的理解，鼓勵(lì)他們提出新的思路和見(jiàn)解以期提高動(dòng)手能力和自主創(chuàng)新意識(shí)。

4.以學(xué)生為本，理論聯(lián)系實(shí)際地設(shè)計(jì)多種與課程相關(guān)的課內(nèi)外實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，著力培養(yǎng)他們提出、分析、解決問(wèn)題的能力，同時(shí)通過(guò)貼近實(shí)際的工程實(shí)例進(jìn)一步鍛煉和提高學(xué)生的自主實(shí)踐能力，達(dá)到培養(yǎng)復(fù)合型人才的目的。

經(jīng)過(guò)教學(xué)模式改革后培養(yǎng)的學(xué)生可以利用系統(tǒng)設(shè)計(jì)題目的形式進(jìn)行訓(xùn)練，并充分參與到實(shí)際的項(xiàng)目開(kāi)發(fā)中，使他們能夠自行設(shè)計(jì)出完整的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，對(duì)各種數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理，從而培養(yǎng)他們理論知識(shí)和實(shí)際工程技術(shù)相結(jié)合的綜合應(yīng)用能力，同時(shí)有效提升了他們的自主設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新意識(shí)。在大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的新環(huán)境下，對(duì)《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》課程的教學(xué)模式及其課程體系實(shí)施進(jìn)行全面改革，對(duì)其教學(xué)模式、教學(xué)方法和內(nèi)容、實(shí)踐環(huán)節(jié)的指導(dǎo)方式、考核模式等進(jìn)行探索和改革，以期提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、動(dòng)手實(shí)踐和自主創(chuàng)新能力，達(dá)到提升課程教學(xué)的效果和質(zhì)量。

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