轉(zhuǎn)型背景下“計算機工業(yè)控制技術(shù)”課程教學(xué)改革探索＊

曹一青，沈志娟，蔡麗晗

（莆田學(xué)院 機電工程學(xué)院，福建 莆田351100）

1 引言

隨著科學(xué)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)化的快速發(fā)展，計算機工業(yè)控制作為一種新型的控制手段，必然將逐步取代傳統(tǒng)的控制手段，從而實現(xiàn)工業(yè)自動化控制，使得“計算機工業(yè)控制技術(shù)”課程在專業(yè)課程中的重要性越來越高[1-2]。另外，根據(jù)莆田學(xué)院在2016 年印發(fā)向應(yīng)用型轉(zhuǎn)變試點方案的通知，大力向應(yīng)用型本科院校轉(zhuǎn)型，目的是讓學(xué)生真正學(xué)到知識，并且能將其應(yīng)用到實踐中。而“計算機工業(yè)控制技術(shù)”課程的學(xué)習(xí)內(nèi)容多且抽象，導(dǎo)致學(xué)習(xí)難度大。因此在高校轉(zhuǎn)型情況下，該門課程的教學(xué)遇到了較大的挑戰(zhàn)。本文對“計算機工業(yè)控制技術(shù)”課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式、教學(xué)手段及考核方式等方面進行了研究探索，有效地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，提高了學(xué)生分析問題、解決問題的綜合能力，對提高“計算機工業(yè)控制技術(shù)”課程教學(xué)質(zhì)量具有重要的意義。

2 “計算機工業(yè)控制技術(shù)”課程的特點及教學(xué)中存在的問題

“計算機工業(yè)控制技術(shù)”是目前高等院校自動化和儀器類相關(guān)專業(yè)（如自動化和測控技術(shù)與儀器）的一門專業(yè)課，它承擔(dān)著學(xué)生綜合應(yīng)用培養(yǎng)之前專業(yè)基礎(chǔ)課的重要責(zé)任[3]。通過該課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生能夠在掌握自動控制及計算機控制工作原理和分析、設(shè)計方法的基礎(chǔ)上，培養(yǎng)學(xué)生具有完成和設(shè)計簡單及復(fù)雜計算機控制系統(tǒng)，包括系統(tǒng)功能實現(xiàn)的硬件、相關(guān)算法及軟件編制以及系統(tǒng)調(diào)試維護的能力，為畢業(yè)后參與計算機控制系統(tǒng)開發(fā)、調(diào)試和維護打下基礎(chǔ)[4]。該課程具有綜合性強、理論性強、概念抽象、理論和實踐聯(lián)系緊密等特點，因此該課程在理論教學(xué)、實踐和考核過程中一直存在著許多問題，如理論教學(xué)內(nèi)容較多且偏重理論性，相應(yīng)的課程實踐教學(xué)內(nèi)容比較陳舊，理論與實踐教學(xué)相脫節(jié)；教學(xué)方法和模式比較單一，基本上是教師在課堂上應(yīng)用PPT教學(xué)及結(jié)合板書灌輸給學(xué)生這種傳統(tǒng)的教學(xué)方式；結(jié)課后采用卷面考試的對課程的學(xué)習(xí)程度進行考核，這樣學(xué)生有可能只需要通過考前的復(fù)習(xí)就可以獲得較高的分數(shù)。作為應(yīng)用型本科高校，主要是強調(diào)培養(yǎng)和提升學(xué)生的創(chuàng)新能力和應(yīng)用能力，最終培養(yǎng)出“基層骨干、行業(yè)中堅”的上手快、能吃苦、有后勁的應(yīng)用型人才。因此，鑒于上面論述的“計算機工業(yè)控制技術(shù)”課程特點和目前教學(xué)過程中存在的問題，本文根據(jù)應(yīng)用型本科高校對人才培養(yǎng)的要求，對該課程的教學(xué)模式改革進行了詳細的探索，提出了一些教學(xué)改革思路。

3 課程教學(xué)模式的改革

針對目前“計算機工業(yè)控制技術(shù)”課程教學(xué)過程中存在的一系列問題，為了提升該課程對學(xué)生的創(chuàng)新能力和應(yīng)用能力的影響，對課程的教學(xué)模式進行了改革探索，主要有以下三個方面。

3.1 教學(xué)內(nèi)容

“計算機工業(yè)控制技術(shù)”課程內(nèi)容較多且偏重理論性，對其需要進行課程內(nèi)容精選，合理地優(yōu)化課程結(jié)構(gòu)。根據(jù)課程的特點，從實際工程問題出發(fā)，將該課程的內(nèi)容分為概述、計算機控制系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)、各類控制器設(shè)計的各種算法、軟件設(shè)計技術(shù)及系統(tǒng)的總體設(shè)計原則等。但是這些內(nèi)容較多，并且有的內(nèi)容特別抽象和對數(shù)學(xué)基礎(chǔ)要求較高，因此應(yīng)該遵循“必需、夠用”的原則來整合課程的教學(xué)內(nèi)容，根據(jù)課程的特點來將課程內(nèi)容分為幾個模塊，按照模塊的順序來進行教學(xué)。

為了體現(xiàn)課程內(nèi)容的先進性，在保證原有課程的教學(xué)內(nèi)容全面覆蓋和結(jié)構(gòu)完整的基礎(chǔ)上，增加一些已經(jīng)被應(yīng)用的新的技術(shù)理論和方法研究的計算機控制系統(tǒng)領(lǐng)域的前沿性科研成果，如航空航天、武器裝備及醫(yī)學(xué)儀器中的控制系統(tǒng)等，并添加與計算機控制系統(tǒng)發(fā)展相關(guān)的內(nèi)容，如人工智能技術(shù)等。這樣使學(xué)生站在科學(xué)的前沿，讓學(xué)生懂得該課程在工程實際中應(yīng)用的價值及前景，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和目的性。另外，為了提升學(xué)生對教學(xué)內(nèi)容中知識點的理解，增加一些與該知識點相關(guān)的工程應(yīng)用實例，從而將抽象內(nèi)容滲透到實際應(yīng)用實例中。

3.2 實踐內(nèi)容

實踐教學(xué)是一種直觀的教學(xué)方式，通過它來使所學(xué)理論知識得到驗證和應(yīng)用，能夠幫助學(xué)生更好地掌握“計算機工業(yè)控制技術(shù)”課程內(nèi)容，因此它已經(jīng)成為課程教學(xué)中不可或缺的部分，是理論教學(xué)的補充[5-6]。而目前該課程的實踐內(nèi)容比較陳舊且單一，僅針對某個知識點。因此，為了能夠提高學(xué)生綜合分析問題及應(yīng)用所學(xué)知識解決實際問題的能力，在實踐教學(xué)內(nèi)容中，不僅僅只設(shè)置了驗證性和設(shè)計性的實驗，還設(shè)置了綜合性實驗（如電爐溫度控制系統(tǒng)設(shè)計），這樣使學(xué)生既是實驗的設(shè)計者，又是調(diào)試者，由學(xué)生根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計要求，按照理論教學(xué)中的計算機控制系統(tǒng)設(shè)計步驟，給出系統(tǒng)設(shè)計總體方案，然后對其進行設(shè)計和仿真。在設(shè)計的過程中，學(xué)生可以發(fā)揮自身的特長，利用不同的手段和方法來實現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計目標(biāo)，從而激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

3.3 教學(xué)方式及手段

傳統(tǒng)的“計算機工業(yè)控制技術(shù)”課程教學(xué)方式比較單一，基本上是以教師為主導(dǎo)，采用注入式、灌輸式、獨白講授式或一言堂式地主動講授，而學(xué)生在教室中被動地接受教師講授的課程內(nèi)容。并且在教學(xué)的過程中，完全采用“多媒體教學(xué)+板書”結(jié)合形式進行教學(xué)，這樣使得學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中可能會覺得這門課程枯燥無味，失去學(xué)習(xí)的興趣。

為了改變現(xiàn)狀，首先，將現(xiàn)有的教學(xué)方式轉(zhuǎn)變?yōu)榘咐?、討論式等方式，使得學(xué)生積極主動地參與到課程的學(xué)習(xí)中來，例如在講授前饋-反饋控制技術(shù)時，教師先對反饋控制技術(shù)進行詳細講解，然后給出一個前饋-反饋控制系統(tǒng)的案例，讓學(xué)生討論反饋控制技術(shù)中加入前饋控制技術(shù)的優(yōu)點，但是有可能該內(nèi)容比較抽象，如果單純地對其進行理解比較困難，可以結(jié)合MATLAB/Simulink 軟件進行輔助教學(xué)，將前饋-反饋控制系統(tǒng)的優(yōu)點通過實踐仿真展現(xiàn)給學(xué)生；第二，在教學(xué)中采用啟發(fā)式教學(xué)，鼓勵學(xué)生自學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力，以“少而精”為原則，對課堂講授內(nèi)容進行精選，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動性；第三，對于各類控制器設(shè)計的算法內(nèi)容，表達式推導(dǎo)較多，比較枯燥且在課堂上推導(dǎo)占用時間多，因此對于繁雜的表達式推導(dǎo)過程進行簡化，重點講解算法的思路和方法及結(jié)論；最后，對于課程最后的計算機控制系統(tǒng)整體設(shè)計原則，結(jié)合項目式或?qū)嵺`教學(xué)中的綜合設(shè)計實驗，讓學(xué)生在實踐中更好地掌握系統(tǒng)設(shè)計原則及步驟，真正掌握其在工程實際中的應(yīng)用。

隨著信息化和網(wǎng)絡(luò)化在教學(xué)中的廣泛應(yīng)用，在教學(xué)手段上可以充分發(fā)揮其作用，讓原有的“多媒體教學(xué)+板書”單一方式轉(zhuǎn)變?yōu)樵谠蟹椒ㄉ辖Y(jié)合超星學(xué)習(xí)通平臺進行教學(xué)，及時將自己授課內(nèi)容制作成課件、工程應(yīng)用實例等相關(guān)內(nèi)容上傳到平臺上；在教學(xué)平臺上建立任務(wù)點，讓學(xué)生在課余時間對相應(yīng)的知識點進行自主學(xué)習(xí)，然后在課堂上可以有相對足夠的時間對理解難度較大的知識點進行詳細講解，這樣就能夠達到線上和線下學(xué)習(xí)相結(jié)合。通過在線平臺可以布置一定的作業(yè)，通過平臺時刻掌握學(xué)生學(xué)習(xí)的情況，同時可以讓學(xué)生觀看該課程相應(yīng)的國家精品視頻課。

4 課程考核方式的改革

課程考核是檢驗學(xué)生學(xué)習(xí)和教師教學(xué)效果的一個重要手段，在以往的課程考核中，考核最終成績基本上由結(jié)課后的期末考試（書面考試）決定并且考核內(nèi)容基本上是理論知識，這將會導(dǎo)致學(xué)生為了考試而學(xué)習(xí)，因此為了學(xué)生能夠?qū)崿F(xiàn)為了學(xué)習(xí)而學(xué)習(xí)，需要首先將考核方式從注重結(jié)果考核轉(zhuǎn)變?yōu)檫^程與結(jié)果同等重要進行考核，提高過程考核的比例，增加過程考核的內(nèi)容和次數(shù)，過程考核方式可以采用平時課堂討論表現(xiàn)、課程階段性測試、實驗操作、超星學(xué)習(xí)通平臺使用次數(shù)等方式。其次，將注重知識考核轉(zhuǎn)變?yōu)橄蜃⒅刂R能力并重型考核方式，不僅要考核課程中的基礎(chǔ)理論和知識，更要加強學(xué)生對知識的應(yīng)用能力進行考核，加強專業(yè)核心能力在考核中的權(quán)重。

5 結(jié)語

結(jié)合向應(yīng)用型本科高校轉(zhuǎn)型背景下對人才培養(yǎng)的特點，對專業(yè)課程的教學(xué)提出了更高的要求。針對“計算機工業(yè)控制技術(shù)”課程具有理論性內(nèi)容多及有的概念較抽象的特點，對該課程的教學(xué)模式進行了改革探索，優(yōu)化了理論和實踐教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式和手段，增加了課程考核方式，注重了學(xué)生的實踐能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。通過上述的教學(xué)改革，充分調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和綜合應(yīng)用知識的能力，能取得更好的教學(xué)效果。