民族班“微型計算機控制技術”課程教學改革探索與實踐＊

程志江，閆學勤，陳星志，魏 霞

（新疆大學 電氣工程學院，新疆 烏魯木齊830047）

新疆大學電氣工程學院作為培育新疆工程建設者的主力軍，肩負著培養(yǎng)新疆工科人才的重要使命。作為面向工程技術應用的自動化專業(yè)，對學生的工程應用能力的培養(yǎng)一直以來都是作為重點貫穿教學過程的始終?！拔⑿陀嬎銠C控制技術”是自動化專業(yè)的一門注重培養(yǎng)學生分析和解決復雜工程實際問題能力的核心專業(yè)課程，在自動化專業(yè)課程體系中占有極其重要的地位。通過這門課程的學習，使學生獲得運用自動控制原理，結合生產(chǎn)過程機理，利用自動化儀表及裝置去從事生產(chǎn)過程的分析、設計、運行與開發(fā)研究的工作能力。由于傳統(tǒng)教學案例單一陳舊，教師通過文字和靜態(tài)圖片采用滿堂講解的方式來授課，學生學習積極性不高，且內(nèi)容難以理解和掌握，而這對于民族班學生來說更是增加了學習的難度。因此，為了更好地培養(yǎng)民族學生的工程實踐能力和學生創(chuàng)新能力，減輕少數(shù)民族畢業(yè)生就業(yè)困難和壓力，針對少數(shù)民族學生特點，對“微型計算機控制技術”課程在教學內(nèi)容、教學手段和方式、實踐教學等方面都進行了改革和探索，以促進民族學生實踐創(chuàng)新和綜合能力的提升。

1 民族大學生在學習中遇到的問題

經(jīng)過這幾年的教學觀察發(fā)現(xiàn)，在教學過程中，民族學生普遍存在學習積極性不高、學習效率低的情況。這主要有以下幾方面的原因。

1.1 學習基礎薄弱

許多民族學生都來自南疆，學習基礎不扎實，漢語水平普遍不高。因此在大學全漢語授課時，存在交流和理解的障礙，學習差距較大。

1.2 學習興趣不足

學習興趣才是學習活動的原動力。由于民族班的許多學生都是調劑到自動化專業(yè)的，因此，對所學專業(yè)不感興趣甚至產(chǎn)生厭學情緒。而培養(yǎng)和激發(fā)少數(shù)民族學生的學習興趣是教學效果轉變的基礎。這就需要任課教師在教學過程中要充滿學習快樂，多表揚、鼓勵他們，用發(fā)展的眼光去開展教學工作，幫助他們建立信心，轉變學習態(tài)度，為自己學習。

1.3 學習習慣不理想

現(xiàn)在有些大學生學習習慣不好，能夠做到課前預習、課上做筆記、課下復習總結的學生寥寥無幾。而少數(shù)民族學生由于學習底子薄，如果也有這樣的不良習慣，教學效果是可想而知的。

1.4 動手實踐能力較弱

由于南疆地區(qū)教育基礎條件差，教育資源有限，使得學生能夠參與動手實踐的機會少之又少，大部分學生動手實踐能力較弱。另外，受到語言交流和文化基礎的限制，主動參閱課外書籍的學生很少，往往大部分學生能夠順利完成計劃內(nèi)的學習內(nèi)容已實屬不易，專業(yè)知識面較窄。

2 改革的主要內(nèi)容

由于民族班學生在學習基礎方面還是存在一定的差距，因此，就要求教師必須從教學內(nèi)容、教學手段和方法以及實踐內(nèi)容上進行探索，有針對性地提出改革方案，更好地滿足對工科技術人才的需求。

2.1 教學內(nèi)容改革

“微型計算機控制技術”作為專業(yè)核心課，一般是安排在大三第二學期開課。在這之前，根據(jù)教學計劃安排，學生們已經(jīng)學習了與課程內(nèi)容相關聯(lián)的“傳感器技術”和“自動控制原理”，這兩門課程內(nèi)容與“微型計算機控制技術”會有少許重合。因此，可在教學內(nèi)容上進行優(yōu)化。例如，在介紹檢測儀表和測量變送內(nèi)容時，可簡單介紹各測量儀表的結構、工作原理，重點增加儀表的選型依據(jù)以及工程應用的案例及注意事項。在講解調節(jié)器部分時，忽略PID規(guī)律的推導，重點講解PID控制規(guī)律對控制質量的影響，以及PID參數(shù)的調節(jié)方法和設定經(jīng)驗。在介紹調節(jié)閥部分時，重點介紹調節(jié)閥的結構特性、實際流量特性的選擇以及調節(jié)閥的口徑選擇和氣開氣關形式。在講解復雜控制系統(tǒng)部分時，對均勻控制、大滯后補償控制以及選擇控制系統(tǒng)做簡要介紹，重點講解比值控制、前饋控制、串級控制和分程控制部分。抓住學生的學習興趣，以工程實際問題和科研項目為例，不僅應加深學生對復雜控制系統(tǒng)結構和特點的理解，還應增強學生解決實際問題的能力，提高教學效果。同時，還將一些先進的控制算法、智能微型計算機控制技術的基礎知識和實際案例引入課堂教學中，激發(fā)民族學生的好奇心和求知欲，拓寬學生的知識面，增強學生解決實際問題的能力。

2.2 教學方法與手段改革

2.2.1 授課語句的組織和表達

由于目前許多民族大學生從小就是用維吾爾語學習知識，漢語也只是在大學才開始學習，學生普遍漢語水平較低，表達較困難。因此在授課過程中，教師要認真組織授課語句，注意語速，并結合生活中最常見的案例，做到用淺顯易懂的表達方式來講授課程內(nèi)容，便于民族學生的理解。

2.2.2 督促養(yǎng)成良好的學習習慣

良好的學習習慣會使人終身受益。對于民族班大學生，必須督促他們上課做好課堂筆記。為了保證課后認真復習，每次上課時，都要提問上節(jié)課學習內(nèi)容。在課堂中，要經(jīng)常提醒學生集中注意力，多提問，多啟發(fā)，使他們的注意力始終跟上教師的步調，并把一些經(jīng)典和先進的課外資料介紹給學生，鼓勵他們多學習和豐富自己的知識面，養(yǎng)成良好的學習習慣。

2.2.3 運用多媒體教學手段

“微型計算機控制技術”是一門理論性、實踐性都很強的專業(yè)核心課程。許多學生認為該課程內(nèi)容枯燥、難學，學習積極性不高。為了幫助學生增強對課程內(nèi)容的理解，特別將自動化儀表的結構原理和工業(yè)現(xiàn)場過程等內(nèi)容運用多媒體方式呈現(xiàn)給學生，將課程中抽象的理論知識和實際操作步驟通過動畫、圖片和視頻等靈活的互動手段向學生演示，使他們對微型計算機控制技術有一個感性的認知，從而達到提高課堂教學效率的目的。反應車間儲罐液位及溫度控制系統(tǒng)如圖1所示。

2.2.4 豐富案例教學

由于學生幾乎都沒有工程背景，特別是民族班學生在這方面就更欠缺了。學生只能靠強行記住一些理論知識，不能夠對知識做到活學活用。為了加深民族班學生對課程理論知識的理解和吸收，結合教師的科研實踐項目，將科研成果引入教學，在教學中多補充案例，使學生對掌握基本微型計算機控制技術的相關參數(shù)選擇、控制方案設計以及設備選型等內(nèi)容都有了一定幫助，切實培養(yǎng)他們發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力。

圖1反應車間儲罐液位及溫度控制系統(tǒng)

2.2.5 增加仿真教學

在教學中可引入MATLAB仿真軟件，通過軟件完成對被控對象建模，PID控制規(guī)律、系統(tǒng)控制結構、參數(shù)整定及設計方案的不同對系統(tǒng)性能指標的影響分析，讓學生更加直觀地理解微型計算機控制技術結構和設計分析的效果，加深民族學生對課程理論和微型計算機控制技術的認識。

2.2.6 加強課堂互動

由于民族學生的漢語表達能力不強，因此，在課堂中要多提問、多分配任務，鼓勵學生們多回答、多總結，加深學生理解授課內(nèi)容的含義，而且也提高了漢語水平。同時，在教學中提前對學生進行分組，給每個小組團隊安排案例設計和分析的任務，并給他們課下的準備時間。在后續(xù)課堂教學中，拿出時間讓學生作為主角來分析案例并展示設計方案。這樣不僅督促學生加強思考，激發(fā)學生的學習興趣，同時還活躍了課堂氛圍、給學生們提供了上臺鍛煉的機會，對加強師生互動、學生間互學都有很好的幫助。

2.3 實踐教學改革

要想學生真正掌握該課程，教師除了教好理論知識以外，還必須十分重視實驗教學。由于學校實驗硬件設備不充裕和實驗課程時間所限，實驗內(nèi)容多以驗證性和基礎性實驗為主。為了更好地培養(yǎng)學生的創(chuàng)新實踐能力，課程組教師在現(xiàn)有硬件實驗條件下，采用虛擬軟件與硬件設備分時復用的方法來提高實驗裝置的利用率，鼓勵學生自己搭建串級控制系統(tǒng)，根據(jù)整定方法，自己確定PID參數(shù)，獲得階躍響應曲線；完善設計性和開發(fā)性實驗，發(fā)揮學生的積極性和主動性，以提升實驗教學效果，提高學生獨立操作和解決實際問題的能力，加強對學生工程應用能力的培養(yǎng)。

3 結束語

通過分析民族班學生在學習“微型計算機控制技術”課程時所遇到的困難和實際情況，結合理論和實踐，課程組教師在教學手段和內(nèi)容上都進行了改革和實踐。實施幾年來發(fā)現(xiàn)，民族班學生作業(yè)的完成情況不再是一模一樣，而且在選題、設計思路和分析方面都有了很大的提高。學生們獨立查閱資料文獻和動手實踐能力比以前都有了提升，對學生的學習興趣提升、動手實踐能力增強和教學成效提升都有比較明顯的促進，為培養(yǎng)合格的工科民族大學生提供了有利的保證。