《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》課程教學(xué)改革探索

楊晶顯　王凱

摘要：為了推進(jìn)該計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程的教育教學(xué)改革，提高本科生的教學(xué)水平，針對(duì)工科教學(xué)的特點(diǎn)，結(jié)合我校學(xué)生的實(shí)際情況，分析了《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》課程的特點(diǎn)，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法手段及實(shí)踐教學(xué)等環(huán)節(jié)進(jìn)行改革，旨在增加學(xué)生的學(xué)習(xí)該課程的興趣，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力以及在學(xué)習(xí)過(guò)程中善于利用所學(xué)理論解決實(shí)際問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的能力，從而提高該課程的教學(xué)質(zhì)量，更好的培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)控制；教學(xué)改革；教學(xué)探索

中圖分類號(hào)：G64 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）11（a）-0000-00

《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》以控制技術(shù)、系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等為基礎(chǔ)的一門綜合性技術(shù)學(xué)科。由于《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》課程的理論性和系統(tǒng)性都很強(qiáng)，而且理論性的知識(shí)點(diǎn)比較難，以自動(dòng)控制理論為基礎(chǔ)，利用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)控制，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，信息化、網(wǎng)絡(luò)化的飛速發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)及生活無(wú)時(shí)無(wú)刻都存在著自動(dòng)控制的產(chǎn)品，隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)作為一種新型的手段，逐漸替代傳統(tǒng)的控制手段實(shí)現(xiàn)工業(yè)控制，所以為了在教學(xué)過(guò)程中理論緊密聯(lián)系實(shí)際，對(duì)本科生《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》課程的理論、實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)手段等的改革勢(shì)在必行。

一、《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》課程的本科教學(xué)現(xiàn)狀

在當(dāng)前本科教育中，學(xué)生不僅要熟練掌握專業(yè)的基本理論知識(shí)，基本定律、概念，除此之外，還必須要具備一定的實(shí)踐動(dòng)手能力，所以在學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)基本理論以及基本的控制規(guī)律的基礎(chǔ)上，還要利用所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行控制器的設(shè)計(jì)，對(duì)于實(shí)際的問(wèn)題能夠進(jìn)行正確的剖析，并能夠根據(jù)所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行分析，并能完成計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、編程和調(diào)試過(guò)程[1]，并能夠達(dá)到相應(yīng)的性能指標(biāo)。目前，計(jì)算機(jī)控制技術(shù)教學(xué)主要存在以下問(wèn)題：

（1）理論教學(xué)內(nèi)容陳舊，實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容落后。目前，“理論課+實(shí)驗(yàn)”是目前本科教學(xué)中所常用的《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》教學(xué)模式，課堂教學(xué)往往占很大的比例，實(shí)驗(yàn)教學(xué)占較少的比例。課本主要講述計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成、分類及控制規(guī)律，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是一種自動(dòng)控制系統(tǒng)，而自動(dòng)控制是建立在一整套完整的控制理論基礎(chǔ)上的。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，很多地方都采用的是現(xiàn)代先進(jìn)計(jì)算機(jī)控制的實(shí)現(xiàn)技術(shù)，而課堂教學(xué)大多講解的是計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)傳統(tǒng)的控制技術(shù)。在實(shí)踐環(huán)節(jié)，僅僅開設(shè)一些簡(jiǎn)單的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，很少有綜合性的實(shí)驗(yàn)，而對(duì)于計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)而言，在設(shè)計(jì)過(guò)程中往往需要進(jìn)行獨(dú)立的綜合性系統(tǒng)進(jìn)行開發(fā)，而學(xué)生在平時(shí)的教學(xué)過(guò)程中可能沒(méi)有辦法進(jìn)行工程系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)。

（2）教學(xué)方法和模式比較僵化。傳統(tǒng)的教學(xué)方式是教師灌輸給學(xué)生計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的控制規(guī)律、輸入輸出過(guò)程通道和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制等內(nèi)容，然后學(xué)生按照老師的要求下載程序進(jìn)行相關(guān)控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證。在教學(xué)中，老師在講臺(tái)講，學(xué)生通過(guò)聽課被動(dòng)接受課本中所涉及的概念和知識(shí)，根本沒(méi)有自主探索研究和自主開發(fā)系統(tǒng)的空間。大家學(xué)習(xí)的目的也只是應(yīng)付考試，期末考試之后，學(xué)生也很快將理論知識(shí)淡忘了，這樣的教學(xué)效果根本達(dá)不到預(yù)期的目的。

（3）考核方式不能客觀地反映學(xué)生的能力。該課程為閉卷考核方式，學(xué)生通過(guò)考試前認(rèn)真復(fù)習(xí)，死記硬背就可獲得較高的分?jǐn)?shù)。而該課程重要的教學(xué)目的是培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立創(chuàng)新，通過(guò)團(tuán)隊(duì)合作較好地解決工程一般控制系統(tǒng)問(wèn)題的能力。而這種同學(xué)往往不會(huì)花時(shí)間去死記硬背概念、定律，他們反而取不到好成績(jī)，這對(duì)于教學(xué)的成績(jī)來(lái)說(shuō)就存在著顯著的不公平，并將僅僅靠一張?jiān)嚲韥?lái)評(píng)價(jià)學(xué)生的考核方式就更不能如實(shí)地反映一個(gè)學(xué)生的真實(shí)水平。

從上述對(duì)該課程教學(xué)過(guò)程存在問(wèn)題的進(jìn)行分析，本文從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段及實(shí)踐環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)三方面提出一些教學(xué)改革的探索思路。

二、《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》課程教學(xué)改革實(shí)踐

根據(jù)計(jì)算機(jī)控制技術(shù)教學(xué)目標(biāo)，要使學(xué)生真正掌握計(jì)算機(jī)控制技術(shù)技術(shù)這一門課程，必須要強(qiáng)化該課程的實(shí)踐性教學(xué)，開設(shè)一些實(shí)踐環(huán)節(jié)，可以給學(xué)生一些課題，讓學(xué)生根據(jù)課題的要求開展實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)，親自動(dòng)手進(jìn)行課題項(xiàng)目研究活動(dòng)。在開展教學(xué)的過(guò)程中，根據(jù)計(jì)算機(jī)控制技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)，及社會(huì)的需求，根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況，在項(xiàng)目研究過(guò)程中激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱忱，積極鍛煉學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)體合作的精神[2]。

（1）教學(xué)內(nèi)容的合理設(shè)計(jì)。

教學(xué)內(nèi)容要兼顧計(jì)算機(jī)控制基本原理和實(shí)現(xiàn)技術(shù)兩大方面的教學(xué)要求。該課程主要內(nèi)容應(yīng)包括四部分 ：①計(jì)算機(jī)控制的理論基礎(chǔ)。②計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。重點(diǎn)包括離散系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，連續(xù)系統(tǒng)的離散化等相關(guān)內(nèi)容。③計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)工程實(shí)現(xiàn)技術(shù)及過(guò)程通道輸入輸出技術(shù)。隨著計(jì)算機(jī)硬軟件技術(shù)的飛速發(fā)展，重點(diǎn)介紹計(jì)算機(jī)控制實(shí)時(shí)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)，在實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制的過(guò)程中，可能會(huì)遇到通信的問(wèn)題，信號(hào)轉(zhuǎn)換的問(wèn)題及網(wǎng)絡(luò)控制等先進(jìn)控制技術(shù)。④介紹典型的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)例，可以介紹計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)展以來(lái)出現(xiàn)的比較成熟的控制系統(tǒng)案例，以增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)的濃厚興趣。在講解的過(guò)程中，重點(diǎn)介紹計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法及設(shè)計(jì)的思想，而在控制系統(tǒng)過(guò)程中軟硬件的設(shè)計(jì)，程序的編寫在單片機(jī)課程或微機(jī)原理等其他課程中已經(jīng)詳細(xì)講解，不在一一論述。但是要使學(xué)生掌握工程設(shè)計(jì)的方法，還需要在課本教學(xué)過(guò)程中突出一些典型案例，特別要注意講解工程中常用的方法和解釋實(shí)踐中比較關(guān)心的問(wèn)題，這是今后本課程教學(xué)內(nèi)容改革中的一個(gè)很關(guān)鍵的問(wèn)題。

（2）教學(xué)方法的教學(xué)改革。

傳統(tǒng)授課方法比較單一，也主要以PPT和板書結(jié)合的方式進(jìn)行教學(xué)，老師在課堂上主動(dòng)講授，而學(xué)生在教室中被動(dòng)的接收課本理論的知識(shí)，這樣學(xué)生在學(xué)習(xí)的過(guò)程中難以產(chǎn)生興趣，從而影響教學(xué)的效果。如果在課堂教學(xué)過(guò)程中，適當(dāng)?shù)恼{(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，以提問(wèn)或其它方法，或在課后布置相關(guān)課題，讓學(xué)生在課堂中講解自己實(shí)踐課題項(xiàng)目研究的內(nèi)容，其它學(xué)生適當(dāng)點(diǎn)評(píng)，老師適當(dāng)補(bǔ)充，改變以教師為中心的主動(dòng)傳授接受式教學(xué)模式，讓學(xué)生積極探索研究，改變學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)的模式，讓學(xué)生在積極探索的過(guò)程中加深對(duì)理論的認(rèn)識(shí)，這樣不僅調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，而且可以提高教學(xué)水平 [3]。

在具體的教學(xué)過(guò)程中，應(yīng)針對(duì)不同計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及不同專業(yè)的需求，針對(duì)不同的專業(yè)有針對(duì)性地進(jìn)行一些課題項(xiàng)目研究活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力，根據(jù)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般方法，使得學(xué)生具有較好地解決工程一般控制系統(tǒng)問(wèn)題的能力。在課堂教學(xué)過(guò)程中特別注意講解工程中常用的方法和解釋實(shí)踐中比較關(guān)心的問(wèn)題。此外，可以邀請(qǐng)相關(guān)專家或具有實(shí)際經(jīng)驗(yàn)的工程師進(jìn)行相關(guān)講座，在課程教學(xué)過(guò)程中，適當(dāng)布置習(xí)題作業(yè)，使學(xué)生在能夠?qū)λ鶎W(xué)的理論進(jìn)行鞏固，在剛開始學(xué)習(xí)該課程時(shí)對(duì)課程的設(shè)計(jì)有個(gè)整體的認(rèn)識(shí)，可以進(jìn)行一些簡(jiǎn)單系統(tǒng)的設(shè)計(jì)任務(wù)。在進(jìn)行計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)分析、設(shè)計(jì)時(shí)，充分利用現(xiàn)代的計(jì)算工具 Matlab 軟件，通過(guò)指令編寫程序，完成課題中所涉及的復(fù)雜計(jì)算，實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)。

可以充分利用網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行慕課教學(xué)，及時(shí)將自己授課的內(nèi)容，課件等相關(guān)內(nèi)容傳送到網(wǎng)站，讓學(xué)生在課后自主學(xué)習(xí)，并通過(guò)微課布置一定的作業(yè)，及時(shí)掌握學(xué)生學(xué)習(xí)的情況，真正做到翻轉(zhuǎn)課堂。

（3）開放性實(shí)踐環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)。

為了培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和團(tuán)隊(duì)合作精神，大量的增設(shè)開放性實(shí)踐環(huán)節(jié)，給學(xué)生布置一些項(xiàng)目課題，讓他們?nèi)プ鲆恍┬⌒偷目刂葡到y(tǒng)，比如：“電網(wǎng)智能測(cè)控系統(tǒng)”、“直流電機(jī)雙閉環(huán)調(diào)速控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)”、“真空釬焊爐溫度控制系統(tǒng)”，采用以項(xiàng)目為驅(qū)動(dòng)的教學(xué)，讓學(xué)生積極主動(dòng)地投入項(xiàng)目的學(xué)習(xí)中，從中掌握工程系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法，并將其作為實(shí)踐考核的一種方式，并且適當(dāng)加大實(shí)踐考核的比例。通過(guò)對(duì)我院電氣專業(yè)14級(jí)學(xué)生進(jìn)行項(xiàng)目教學(xué)的實(shí)踐，最后取得了令人滿意的效果。電氣專業(yè)14級(jí)每班有約40多名同學(xué)，每班定2個(gè)課題，每組20人，實(shí)踐環(huán)節(jié)共18學(xué)時(shí)，全部用于課題項(xiàng)目的研究。在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中要求學(xué)生兩周進(jìn)行一次周進(jìn)展答辯，并且老師會(huì)每周固定時(shí)間給學(xué)生答疑，最后結(jié)題時(shí)要形成書面的報(bào)告并進(jìn)行答辯，老師進(jìn)行點(diǎn)評(píng)。在項(xiàng)目開展的過(guò)程中，要求每個(gè)學(xué)生都積極動(dòng)手起來(lái)，分工協(xié)作，遇到問(wèn)題積極討論，然后積極解決，對(duì)實(shí)際的工程實(shí)踐中的每個(gè)環(huán)節(jié)都進(jìn)行系統(tǒng)分析，硬件設(shè)計(jì)，編寫程序，將課堂的理論知識(shí)真正用在實(shí)踐過(guò)程中，提高了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。

三、總結(jié)

對(duì)于目前工程應(yīng)用背景下的本科教學(xué)，對(duì)《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》的課程教學(xué)提出了更高的要求。本文通過(guò)對(duì)該課程的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了改革，突出對(duì)工程實(shí)踐中的案例的講解，對(duì)教學(xué)方法進(jìn)行了改革，改變傳統(tǒng)單一的教學(xué)方式，充分利用網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行慕課教學(xué)，并贈(zèng)設(shè)大量實(shí)踐性的內(nèi)容，并且對(duì)開放性實(shí)踐環(huán)節(jié)進(jìn)行了改革，通過(guò)項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)發(fā)進(jìn)行課題探討式的學(xué)習(xí)，并以此作為考核方式的一種，通過(guò)上述教學(xué)改革，在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中已經(jīng)取到了良好的教學(xué)效果。今后還要不斷在該課程的教學(xué)中探索和實(shí)踐。

參考文獻(xiàn)

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