“计算机控制技术”课程教学与考试改革的研究

摘要：“计算机控制技术”是一门理论性和实践性都很强的重要专业课，有效的教学方法和考核方式对培养学生良好的素质具有重要作用。结合“计算机控制技术”课程的特点，从课程的理论教学、实践教学以及考核方式等几个方面存在的问题进行了深入分析，并给出了具体的改革措施。

关键词：计算机控制；理论教学；考核方式

作者简介：张立富（1971-），男，黑龙江哈尔滨人，黑龙江大学机电工程学院，副教授。（黑龙江 哈尔滨 150080）

基金项目：本文系黑龙江大学新世纪教育教学改革工程项目（项目编号：2011C112）的研究成果。

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）08-0148-02

“计算机控制技术”以控制技术、电力电子技术、计算机技术等为基础，综合运用了传感与检测技术、PLC技术、工程技术、电机测控技术、单片微控制器技术和网络构建技术，其核心是微电子控制技术，是实现生产技术的精密化、生产设备信息化及生产过程自动化的专门学科。[1]近年来，企业对计算机控制领域的应用人才需求很大，为了适应科学技术发展对高层次人才培养的需求，各高校都在积极寻求“计算机控制技术”课程教学改革的有效方法和手段，加强对学生创新能力与综合素质的培养。由于“计算机控制技术”课程的理论性和实践性都很强，因此，对理论教学和实践教学、考核方式进行探讨、研究和实践显得尤为重要。

一、“计算机控制技术”课程现状分析

在“计算机控制技术”教学实践中，存在的主要问题有：

1.理论学时数多，实践学时数少

目前，“理论课+实验”是被各高校所普遍采用的“计算机控制技术”传统教学模式，课堂教学往往占主导地位，实验教学起辅助性的作用。这就直接导致了学生学到和掌握的理论知识较多，但真正面对实际系统的时候仍然是一片茫然，而如果盲目减少理论学时数又会影响课程内容的系统性和完整性。

2.实验教学内容单调

当前，在大部分高等院校所开设的“计算机控制技术”实验中，通常是演示性的实验和验证性的实验居多，比如A/D转换实验、PID控制实验等，而开发性较强的综合性实验设置偏少。学生通常对于简单的验证性实验能够较好地掌握，效果也较好，而在进行独立的综合性系统开发时显得一片茫然，无法将学到的理论知识有效地转化为实际的动手能力。

3.考核方式不能客观地反映学生的能力

该课程传统的开卷考核方式和闭卷的考核方式都对课本的依赖程度较高，学生往往可借助死记硬背的方法就能获得较高的分数。而对于那些平时善于独立思考，具有创新意识，兴趣点在于解决实际问题的学生来说显然是不公平的，这是因为他们不喜欢死记硬背，取得的成绩自然也不是很理想。显而易见，这种单一靠一张试卷来评价学生的考核方式存在的弊端较大，更不能如实地反映一个学生的真实能力和水平。

二、“计算机控制技术”课程的理论教学和实践教学改革

1.进行理论教学改革，注重对学生创新能力和综合素质的培养

课程改革除了优化教学内容之外，教学方式、方法的改革也很重要。随着现代科技的不断发展和进步，单纯的继承型、守业型人才已经无法满足社会的需求，未来的人才应以能够独立思考、善于进取、有创造性思维为基本特征，并能够顺应新形势的发展、变化。[2]

（1）重视教学目的和要求。在教学过程中，教师应重点强调“计算机控制技术”课程的教学目的和要求，这就决定了在教学过程中基本概念、基本规律的讲授形式。在讲解计算方法时，除了培养学生的计算能力，还可以借助计算所得的结果使学生更好地理解和掌握基本概念或基本规律。

（2）采用多种教学方法，使学生成为学习的主体。由于计算机控制技术非常密切地与实际应用相联系，枯燥的概念比较多，因此授课教师所采用的教学方法是否合理必然会影响教学效果的好与坏。[3]笔者根据具体的教学目标、课程的特点、学生的知识基础和心理特征，以及其自身的特点，采用多样化的教学方法大大降低了“计算机控制技术”的教学难度，所讲授的内容也就更容易被学生所理解。

积极运用项目驱动教学法。该方法将“理论教学、学生自学和独立实践”有机结合在一起，以集教学和实训为一体的实训室为载体，以小组为单位，由实际问题入手，通过技能训练引出相关的知识和理论，给出明确的学习目的、学习内容和学习要求。学生通过自主学习找到解决问题的思路，最后通过独立动手实践进一步加深对于概念的理解和掌握，同时相关的技能也获得了提高。这种教学方法将理论知识的实用性放到首位，彻底打破了传统的先理论后实践的教学模式。

积极采用探究式教学法。在教師的指引下，让学生对当前教学内容中的主要知识点进行自主学习、深入探究并辅之以小组合作交流或讨论，这种教学模式既可以提高学生的学习兴趣，培养创新思维和创新能力，还可以帮助学生更深入地理解和掌握所学内容。

该教学法能够取得成功的关键是要保障学生在学习过程中的主体地位，同时还需要有教师启发和引导，离开其中的任何一方，探究式教学模式都很难取得良好的效果。由此可见，“自主、探究、合作”是这种教学模式的基本特征。

（3）转变授课方式，培养学生独立学习和思考的能力。通过改变授课方式加大课堂信息量，在总学时无法增加的情况下适当减少理论课教学时数，增加实习实训教学时数，即做到：在课堂教学上抓住重点内容，尽量选择有代表性的方法和技术来讲解，给学生留出课后自学的空间。课堂教学内容从刚性化向柔性化转变，从单一化向多样化转变，从灌输式向启发式转变，鼓励学生自主学习，独立思考。

2.改革教学手段，增强教学效果

研究和改进教学手段也是提高教学质量的重要一环，在明确教学目的和内容之后，教学手段将直接影响学生对于知识的理解和掌握，对于能否高质量地完成教学任务和教学目的意义重大。本课程在教学过程中大胆采用高科技教学手段，尤其是多媒体辅助技术、3D动画制作技术和模拟仿真技术，突破了传统的“教材+粉笔+板书”教学模式。改革教学手段不但可以使晦涩难懂的教学内容变得更加直观形象，而且还可以节省教学资源，提高教学质量。

3.实践教学改革，培养浓厚的学习兴趣

（1）为培养学生的动手能力和创新意识，课题组以作业的形式安排了小型课程设计。如“锅炉温度计算机控制系统设计”、“直流电机闭环调速控制系统设计”、“产品装箱计算机控制系统设计”等与课程密切相关的内容，同时在设计任务和内容上要考虑到学生能力的个体差异，既要照顾到一般水平的同学，也要给少数优秀的学生发挥聪明才智的机会。通过这样目的性很强的实际设计会使学生得到不同程度的锻炼，如：方案的选择、硬件的构建、软件的开发等。巩固所学知識的同时，也为将来顺利完成毕业设计打下了良好的基础。

（2）除了在教学过程中增加课程设计这一教学环节之外，在教学改革的过程中，笔者还对实验室进行了完善，对原来的实验内容进行了优化，设置了综合性的设计实验与传统性的印证性实验，以期通过实践教学，达到培养学生应用所学的控制理论去解决实际问题、将实际遇到的问题抽象为理论问题的能力的目的。综合性实验与印证性实验的区别在于：只给出实验的目标和要求，详尽的实验步骤、实验电路图是没有的，学生可以根据个人的实际情况选择难易程度不同的实验并在实验之前完成预习报告，根据实验给出的性能要求，独自进行系统的设计、系统的搭建和调试，完成实验任务之后，要求学生写出实验报告及心得体会。通过采取这些措施，极大地调动了学生的学习主动性和积极性，有利于培养学生的实践能力和创新思维。

（3）加强实践环节，引入企业现场教学环节。加强实践教学环节，培养学生的创新能力和创新意识。由于本课程具有综合性与实践性强的特点，在教学过程中，笔者引入了企业现场教学环节来弥补传统教学模式的不足。企业现场教学的意义主要体现在：一方面，通过带领学生深入企业现场了解产品的研发过程，让学生对于所学知识的实际应用有个直观的认识和了解，切身感受所学课程的重要性，提高学生的学习兴趣；另一方面，通过在企业现场结合实际应用的讲授，可以引导学生做到学以致用，增强理论联系实际的能力；通过在企业的参观、学习还可以加深学生对企业的认识，了解企业对人才的需求，从而引导学生及时地调整自己的学业规划，为将来的就业做好准备。

（4）积极参加各种科技实践活动。机电工程学院所设置的专业分成机械和电气两个方向，属于纯工科性质，将来学生的就业领域以工程应用居多。因此，自学院建立以来一直非常重视鼓励学生积极组织或参加各种形式的科技活动，如：3D建模竞赛、大学生挑战杯比赛，同时还建立了大学生创新实验室，有对相关的科技创新活动提供研发平台；选择一些优秀的学生组建应用软件的学习团队，配备专业的教师为学生提供必要的学习指导，如：利用MATLAB软件进行控制系统的仿真研究；利用Protel软件进行电路板设计；利用SolidWorks或UG软件进行三维建模设计。在提高学生的计算机应用能力的同时，还进一步拓宽了将来的就业机会。[4]

三、改革考核方式，加大对动手能力的考核力度

尽管可以把对学生进行考核作为督促他们学习的有效手段，但绝不是最终的目的。传统的考核方式通常是凭借一张考试卷来评判学生学习效果，这种评价方式无法体现学生的综合能力，尤其是动手能力和创新能力，而更为科学的评价模式应该不仅能激发学生学习的热情，而且还能反映学生的综合实力。

最后的成绩除要考虑闭卷考试成绩之外，还应该引入平时的作业、测验、实验、课程设计等环节。笔者经过多次实践，总结出比较合理的权重分配为闭卷考试成绩占45% +平时成绩（含作业和测验）占20%+实验成绩占20%+课程设计成绩占15% 的模式。通过采取这种灵活多样的多环节考核方式，可更为有效地激励学生学习热情以及对实习实训的重视程度，使考核的结果也更加客观。

四、结论

“计算机控制技术”是电气工程及其自动化专业的重要课程，涉及科目种类繁多，具有专业性强、内容更新快等特点。课题组为有效提高学生的综合素质，根据课程特点从理论教学以及实践教学两个方面进行了研究与实践，并对考核方式进行了优化，获得了较好的教学效果。

参考文献：

[1]林敏.计算机控制技术及工程应用[M].第2版.北京：国防工业大学出版社，2010.

[2]陆锋，陈桂，林健.应用型本科院校《计算机控制技术》课程教学改革实践[J].创新教育，2011，（12）.

[3]周景报.关于计算机课程教学方法的探索[J].广西轻工业，2009，

25（3）.

[4]干开峰，王俊，丁健.计算机控制技术课程实验教学综述和探索[J].科技视界，2012，（17）.

（责任编辑：王意琴）