基于现代信息技术下“计算机控制技术”教学模式探讨

胡春华

摘要：针对“计算机控制技术”一课的特点，本文主要对基于现代信息技术下“计算机控制技术”教学模式进行探讨，分别从教学方法、教学方式以及考试模式等方面探讨“计算机控制技术”的教学模式。经多年对该专业课教学经验，该教学模式不仅能提高学生的学习兴趣，而且能提高学生的综合素质。

关键词：计算机控制技术；教学方法；教学模式

中图分类号：G642.41 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）39-0240-02

随着信息技术、计算机技术的发展，大多院校将“计算机控制技术”作为自动化类专业学生的专业课，该课程的教学方式方法直接影响学生对现有控制算法的实用性[1]学习。从往届大学毕业生的毕业设计中表现出来的一些问题，绝大多数学生甚至卷面考试成绩优秀的学生都不能较好地将课堂讲过的理论知识很好地应用。因此，在后来的课程教学中，笔者努力探索如何让学生将理论知识应用于实际课题中，总结出了提高学生综合应用能力的教学方法、教学方式以及考试模式。

一、现代信息技术下课堂教学方法的探讨

工科教育作为我国高等教育中规模最大的教育，在整个教育体系中具有举足轻重的地位[2，3]。工科专业课主要是面向工程实际，培养学生专业素质和实践创新能力，直接为学生工作与就业做准备[4]。工科专业课教学是大学阶段重要的学习环节之一，直接关系到专业人才培养的质量问题，为适应时代发展的要求，专业课教学应改进教学方法、教学内容与考核方式，因材施教，结合多种实践形式巩固加深教学效果。教学方法是师生为完成教学任务，传授与学习教学内容所运用的手段和途径，包括教师教的方法和学生学的方法。

教学前应有充分的准备，教学大纲的制定、教材的选择、教案的撰写以及教学讲义的准备等都对课堂教学具有重要的作用。在明确教学课程后，首先分析学生的专业背景，因材施教，对不同的教学对象制定不同的教学内容，如对于自动控制理论专业学生，主要讲解一些控制算法以及控制器的设计；而对于电气自动化专业学生，教学内容应偏向电气类控制，如典型的PID算法在电机转速中控制的应用等。大纲的制定是教学的前提，教学应该根据相应的大纲内容选择相应的教材以及制定讲义。教学内容和目标确定后，教学方法是否得当，对教学效果起着非常关键的作用。高等学校常用的教学方法主要有三类[5]：第一类是运用语言传递教学内容的方法，如讲授法、问答法、讨论法等；第二类是通过直观感知和传递教学内容的方法，如实验实习法、演示法、参观法等；第三类是通过教师指导学生独自活动获取知识技能的方法，如自学指导法、练习法等。

随着现代信息技术的发展，课堂教学方法应从传统的课堂板书讲授为主的教学方法转变为多媒体教学板书辅助的教学方法。引入现代信息技术能帮助教师更生动地教学，教师的讲授过程中添加演示方法能使课堂教学变得更加生动有趣，增加课堂教学容量，加大教学密度，提高课堂教学效率，有些比较抽象的概念经多媒体的演示变得形象、生动，使教学更富直观性，教学过程更加活泼、有趣，也能增加学生的参与程度。结合多媒体技术能提高学生的学习主动性，激发起学生继续学习的积极性，同时开拓学生的视野，增强学生对现代科学技术的了解和兴趣。增加与教学内容有关的动画、影像、图片等素材，为学生创设愉快的语言学习氛围，让学生从上课开始就进入一个具有魅力、引人入胜的学习境界，加深了学生对专业知识的理解和记忆，引发学生的创新思维，从而优化课堂教学，提高教学效果。

对于典型的计算机控制技术算法如PID控制算法，可以通过多媒体仿真演示的方式，使学生明白什么条件下系统性能更好。例如PID直流电机转速控制，在多媒体下将电路以及参数设置过程给学生演示，根据自动控制原理知识建立直流电机转速控制的数学模型，根据数学模型建立仿真模型，绘制直流电机参数设置仿真图（如图1所示），然后建立PID仿真控制器，所有参数的设置以及模型的建立均在课堂经多媒体演示给学生，学生能明白如何将PID控制算法运用于实际电机转速控制。

二、现代信息技术下的教学方式探讨

教好一门课，除了课堂教学方法能提高学生的学习兴趣与积极性以外，现代信息技术下可以借助于网络技术实现远程教学、远程答疑辅导等，结合传统的课堂教学，使学生课后更好地了解所学知识。

学生可以通过实践来进一步了解理论知识的应用，实践课程包括校外的与校内的实践。根据学校条件，联系校外的智能仪器仪表等工厂，让学生了解如何实现智能控制，如何将智能控制算法应用于实际。校内开设1～2周课程设计，每个学生可以自己选定一种控制对象如炉温、电机转速等，将所学的控制算法用微处理器进行控制实现，设计一个闭环控制系统，使控制精度达到规定的要求范围。通过课程实践的教学模式能提高学生的动手能力。

三、现代信息技术下考试方法探讨

目前大多国内高校普遍采用单一的闭卷考试形式，考试内容一般以教材为主，考查学生对知识的记忆与理解，学生为考试而学习，缺乏学习的主动性和创造性。这种考核方式无法反映学生通过课程学习所获得的动手实践能力和创新思维能力，也与工科专业课以培养学生工程实践和创新能力的教学目标不相适应[6]，容易出现高分低能的现象。因此，为了全面推进素质教育，对于“计算机控制技术”课程，采取1：1的考试方式，即设计题与考试试卷各50分。为了激发学生的自主学习能力，将所学的专业知识综合地运用到实践中，提高动手能力以及协作、探索和创新能力，考核方式采用大作业的方式，对每个学生找一个自己喜欢且能实现的控制算法，并明确控制对象与控制目标，设计程序。针对实验室能演示的控制对象，每个同学要求对控制算法设计控制程序，对控制对象进行控制，并实现控制目标，达到要求的控制精度，如直流电机转速控制，要求转速控制精度在5%以内。如何编程实现，如果没有实现的对象，要求学生利用Matlab的仿真软件实现对控制对象的仿真控制实现。用多媒体ppt形式演示给同学们看，或者网络视频共享实现整个仿真过程。为了提高同学们的撰写科技说明文写作水平，每个同学写出一篇科技论文，讲述清楚对控制对象实现控制的目标，写明控制算法，如电机转速的控制，允许控制误差，附上演示的程序与流程框图、参考文献等。通过大作业的形式，不仅加深了学生对课本知识的了解，也锻炼了学生对科技论文的撰写能力，为学生毕业设计做好了准备。同时，专业课的理论知识也应该掌握，因此理论闭卷考试也是有必要的，对于控制器设计如最小拍有波纹、无波纹等控制器的设计与系统性能分析等理论计算测试是必须的。

四、结论

针对现代信息技术下“计算机控制技术”课程的特点，从教学方法、教学方式手段以及考试模式等方面探讨该门课的教学模式，对学生学好控制算法具有重要的作用。教学方法主要针对教师的课堂教学前材料的准备、课堂教学方法进行了探讨，对于典型算法的实现需要利用现有的多媒体技术，一步一步演示给学生看，激发学生的兴趣，课堂多讨论、多提问实现师生互动。基于现代信息技术下“计算机控制技术”的教学方式进行了讨论，充分利用信息技术、网络技术等实现远程视频教学，远程答疑。最后对该门课的考核方式提出了1∶1的考核模式，有助于提高学生的综合素质。

参考文献：

[1]辅小荣.计算机控制技术课程实践教学探索[J].中国现代教育装备，2011，（9）：81-83.

[2]郭玉华 李敬芬.工科专业课教学模式的探索与研究[J].佳木斯教育学院学报，2011，（4）：102-103.

[3]刘子全，于兴梅，姜付义等.提高工科专业教学质量的方式探讨[J].吉林工程技术师范学院学报，2008，24（8）：4-6.

[4]邵楠.高等院校专业课程教学创新的一点思考[J].青海教育，2006，（6）：18-19.

[5]周川.高等教育学[M].南京：河海大学出版社，2006.

[6]梅彦平，张明君，应用型本科工科专业课教学的改革与探索[J].辽宁高职学报，2011，13（12）：54-56.