《计算机控制技术》课程教学研究与探索

董胡

《计算机控制技术》课程教学研究与探索

董胡

《计算机控制技术》是自动化控制等专业重要的专业课程，是一门集理论性、实践性和综合性于一体的课程。分别从本课程的教学方法、教学实践和课程考核3个方面进行了研究与探索，以激发学生的专业课学习兴趣与热情，促进他们主动学习，培养学生分析问题和解决问题的能力。在教学实践中取得了一定的效果。

计算机控制技术；教学方法；教学改革；教学研究

0 引言

随着传统的应试教育逐步向现代的综合素质教育转化，传统的教学模式也朝着理论知识的学习、综合素质的提高、实践能力的增强、创新精神和创新能力的培养目标发展。《计算机控制技术》课程是高等学校自动化控制等专业重要的专业课，课程的特点是实践性比较强、与相关专业课联系紧密，它涉及的基础理论知识面较广泛[1]，包括电气线路、计算机、自动控制等综合知识，在同类课程中有着十分重要的地位。

1 课程的性质与任务

《计算机控制技术》是高等院校计算机应用、自动控制等专业本科教学中的一门专业课。是从计算机原理到计算机控制，从理论到实际的必经桥梁。是着重解决和处理工程实际问题的一门课程。在教学过程中，将课堂理论教学与实践教学有机结合，注意培养学生分析问题、解决问题的方法和能力。该课程主要介绍计算机应用于工业控制中的各种技术，重点讲述计算机用于实时控制和智能控制中的软件、硬件设计方法，以及它们之间的结合问题。课程注重理论联系实际，从工程实际出发，在设计方法，即实验技术、操作运行、系统调试等方面对学生进行训练，为学生的毕业设计及将来的实际工作奠定基础。通过本课程的学习，可使学生对计算机在工业过程控制和智能化仪器方面应用有比较全面的了解，为以后的工作和毕业设计打下基础。

2 课程教学中存在的问题

学生学完《计算机控制技术》课程后,一般应掌握该课程介绍的基本知识，能完成简单计算机控制系统的设计、装配、编程和调试工作[2]。但是，从近几年的教学效果来看，学生只能掌握计算机控制系统的大致框架，而不能亲自正式地去设计一个计算机控制系统。分析其原因主要是在课程的教学中存在以下3个问题：

（1）与《计算机控制技术》课程的性质有关。《计算机控制技术》是一门专业性、综合性、复杂性及知识不断更新的学科，它以多门相关的控制类课程为基础，如果前面的基础课程没有学好，势必将影响到《计算机控制技术》课程的学习。与此同时，该课程所涉及的一些智能控制芯片也在不断更新技术，这从某种程度上也对《计算机控制技术》课程的学习产生了影响，从而导致这门课程难以在规定的教学时间内学好。

（2）与《计算机控制技术》的教材内容有关。目前已出版的该课程教材在内容安排上多偏向于理论分析，而缺少对应的软件开发设计和控制系统的讨论分析。按这种方式组织教学，学生比较难在规定的课时内系统掌握该课程的主要内容，这样势必制约学生对该课程知识的应用能力。

（3）实验条件有限。目前有不少高校，《计算机控制技术》课程基本上以理论讲授为主，而对应的实验做得较少，或者在实验室也只是利用试验箱接下线然后连成一个控制系统，无法有效地与实际控制系统联系。

3 教学方法的研究与探索

现代科学技术的飞速发展，要求我们培养的学生不再是单纯的继承型人才，而是能够独立思考、善于思考、有创造性、能适应新技术发展需要的创新型和开拓型人才[3]。为适应《计算机控制技术》课程人才培养的需要，该课程的教学改革任务显得尤为重要。

3.1 多媒体教学法。

采用多媒体辅助教学可提高学生的学习效率，通过制作多媒体课件和建立丰富的教学素材库，将难以理解的控制系统知识以直观形象的方式演示出来，以此增强学生的学习兴趣。

3.2 利用校园网络平台促进教学。

我们进行了《计算机控制技术》课程教学网站的建设，把教学资源发布到学院教学资源网上，如教学大纲、授课PPT教案、教学计划、教学案例等信息，学生可以通过校园网络平台，了解课程的重点和难点以及课程教学进度，还可以在校园网络平台的讨论区与教师进行交流。平台还设有题库,与教学内容相配套的练习题，供学生课后复习自查之用。

3.3充分利用Matlab软件。

Matlab仿真软件作为现代化电化教育和多媒体手段之一，是目前最流行的控制系统仿真软件。将传统板书教学方法与现代化的多媒体手段相结合，实现二者优势互补，使教学内容变得更形象直观，便于理解[4]。计算机控制技术这门课程也不例外，纯粹用语言很难解释清楚教学内容中的图例，而利用Matlab则可以更好地用图示分析加以说明。将Matlab与教学内容有机结合，教学效果和效率都有明显的提高。实践表明，在《计算机控制技术》课程教学中引入Matlab仿真软件，使得课堂变得更加生动，能给学生留下比较深刻的印象。

3.4 实施研讨式教学。

课堂教学过程中采用研讨式教学方法，可以更好地激发学生的学习积极性。采取研讨式教学，首先，教师要尊重学生，他们是授课的主体，鼓励学生发表自己的想法，不仅可增加学生对学习的兴趣，而且可培养学生分析问题和解决问题的能力；师生处于平等地位，教师的角色也发生了变化，不再是单纯的知识传授者，而是课堂上学生学术讨论与研究的启发者。其次，教师也要成为课堂上的组织者，努力设计好教学过程中有助于启发学生思维的问题，每节课在什么时候、什么地方提什么问题，都需要精心组织与研究。

3.5 增加典型实例。

《计算机控制技术》课程教学要结合例题讲解。《计算机控制技术》课程涉及的数学公式推导较多，有些概念比较抽象，学生感到难学、难懂、不知道如何学以致用。针对上述情况，在教学过程中，对于数学推导过程采取简化方式，注重讲解其实际应用、物理意义，以此加深学生对抽象问题的理解[5][6]。以传递函数为例，其数学概念比较抽象，学生头脑中难以产生控制器和被控对象的物理概念与工程概念。因此，在制作课件时，用工程实例来替代对应的例题，采取先建模后分析，使学生理解控制什么，如何控制，控制效果怎么样等。在课堂教学中采用如图1所示：

图1 课程教学控制过程

通过教学过程来加深学生对闭环控制的概念和偏差控制原理的理解，学生比较容易接受。通过教学实例，可拓宽学生的思路和视野，让学生感觉所学的理论知识不是干巴巴的抽象公式，而是渗透在相关领域内的实际物理系统之中。

4 教学实践的研究与探索

实验教学不仅仅作为理沦知识的验证方式，但更为重要的是加强培养学生理论联系实际的动手能力和科学的创新能力。根据《计算机控制技术》课程的特点，应该以基础性的实验的为根本，综合性地分析、考虑知识的重难点，在实验教学中增加综合性实验和创新性实验项目，利用学校现有的开放实验室（或实训室）设置开放性实验设计，使学生更加注重思维能力以及创新意识的培养。从开放性实验设计中，学生可以得到成功或失败的经验和锻炼。综合性实验一般是指实验的内容涉及本门课程的一些综合知识，或者与本门课程相关的一些知识的实验验证，它是在学生掌握本门课程基础性实验的基础上实现的。此外，综合性实验要求学生具有一定的独立思考能力和综合性实验能力，能够独立地设计实验方案。实验教学应该充分调动学生的主动性和积极性，让学生在实验中发展自己的创新能力，培养学生系统总结归纳的能力、运用所学知识创造性地设计新实验方案的能力，使学生的实验能力、创新能力都得到较为全面的发展和锻炼，培养学生科学的工作态度和创新精神，充分调动学生勇于探索的积极性，最终达到培养学生创新能力的目的。有些时候综合设计性实验有可能受到实验设备不匹配的影响，此时我们可以充分应用计算机软件手段，利用Matlab/simulink或其它软件进行仿真实验。

5 课程考核环节的研究与探索

目前，在很多高校的学生中普遍存在一种为获得学分而学习课程并希望顺利通过考试的现象。于是，在考试的前一两周是学生最忙的学习时间，划重点，背考题，采取突击复习来应对考试，一旦考试结束后头脑里留下的课本知识很少。因此，转变为考试而学习的思想一直是高等院校的人才培养宗旨，所以课程考核环节的改革非常必要、非常迫切。《计算机控制技术》课程与工程应用紧密联系，学好这门课程显得尤为重要。为了使学生在计算机控制理论知识的学习过程中，逐步培养学生对计算机控制系统的理解能力、工程实践能力、设计能力及创新能力，在课程考核这一环节可进行一些必要的改革，如下图2所示：

图2 考核方式及其所占比例

将课程考核成绩分为作业成绩、实验成绩、课程设计成绩、课堂测验成绩和期末考试成绩。课后作业和课堂测验各占总成绩的10%、20%，主要包括出勤情况、学习态度、课堂参与情况、完成效果、学习主动性等。期末考试采用闭卷与开卷相结合的形式，闭卷考试由任课教师出好试卷，按学校相关规定进行考试；开卷考试可采用答辩、计算机测试或实验室仪器操作等方式，测试题目可提前发给学生，学生可以利用各种资源（如计算机网络、图书馆等）查找答案，期末考试占课程总成绩的40%。实验成绩和课程设计成绩主要根据学生出勤率、动手能力、实验态度、创新能力、实验报告来综合评定，实验成绩和课程设计成绩各占总成绩的10%、20%。通过以上措施，使学生认识到要取得好的学习成绩，在平时的学习过程中就要下功夫，促使学习重心由“为考试而学习”向“为提高自身能力而学习”转移，有力地促进了学风的转变。

6 总结

《计算机控制技术》是一门很重要的专业课程，同时也是一门理论和实践紧密结合的课程。结合该课程的教学实践，感到要提高教学质量，须从根本上打破传统的教学模式。采用多种切实可行的教学手段和教学方法来加强教学中的相关环节，全面调动学生学习的积极性、主动性和创新性，最终全面实现教学目标，达到良好的教学效果。

[1]贺廉云.《计算机控制技术》课程教学与考试的改革思路和实践[J].商场现代化,2013,18:398.

[2]鞠阳.计算机控制技术课程教学方法改革探索[J].南京工程学院学报(社会科学版),2007,7(1):45-47.

[3]云红艳,赵志刚,李琳,杜祥军.《计算机网络原理》课程教学改革探讨[J].现代计算机,2012,11:39-42.

[4]陈旭,林国余.“自动控制原理”课程教学研究与探索[J].电气电子教学学报,2009,31(5):26-27.

[5]曹斌芳,彭元杰,蔡剑华.“数字信号处理”教学改革与实践探索[J].湖北经济学院学报(人文社会科学版),2012,9 (1):164-165.

[6]杜红乐,张燕,辛建军.计算机网络实践课研究性教学的探讨与实践[J].微型电脑应用,2014,30(10):32-34.

Research and Exploration of Computer Control Technology

Dong Hu
(Electronic and Information department,Changsha Normal University,Changsha 410100,China)

Computer control technology is an important major curriculum in automation control and so on.It is a collection of theory,practice and comprehensive in one curriculum.It carries on the research and exploration respectively from the course’s three aspects of teaching methods,teaching practice and course examination so that it can arouse students' interest and enthusiasm in studying major curriculum.It also promotes students’active learning and cultivates their ability to analyze and solve problems.It has obtained certain effect in the teaching practice.

Computer Control Technology;Teaching Method;Teaching Reform;Teaching Research

TP311

A

1007-757X(2015)06-0039-02

2014.12.29）

湖南省普通高等学校教学改革研究项目（2012621）；湖南省教育厅项目（12C0952）

董 胡（1982-），男，汉，湖北黄冈，长沙师范学院，电子与信息工程系，讲师，硕士，研究方向：嵌入式技术及信号处理，长沙，410100