《计算机控制技术》课程实践教学探讨

西北民族大学电气工程学院 杨伟新

《计算机控制技术》课程实践教学探讨

西北民族大学电气工程学院 杨伟新

计算机控制技术作为自动化专业的主干课程之一，对其课程进行教学实践十分重要。为培养出高质量的工程应用型人才，本文对计算机控制技术课程的实践教学进行探讨，首先分析了实践教学的现状，探讨其中存在的问题，表明对计算机控制技术课程进行实践教学的必要性。然后从实践课程方面阐述了具体的改革方法，针对实验室管理体系、实验室教学模式、仿真工具的应用、实验报告以及考核方式等方面进行改革，提高学生的学习兴趣，以培养学生独立思考和解决问题的能力。

计算机控制技术；实践教学；实验室管理体系；仿真工具

0 引言

随着计算机技术、自动控制技术和传感技术的飞速发展，计算机控制技术在航空航天、工农业生产以及医疗等领域都起着至关重要的作用。在电气信息类专业中，计算机控制技术成为必修的专业课之一，学生不仅需要学习书本上的理论知识，还要求学生有较强的实践动手能力，在掌握相关生产过程的原理的基础上，将其中的各项硬件部分联系成一个整体进行分析。在实际生产过程中，当理论知识无法解决问题的时候，就要求学生有一定的实践动手能力，能够将书本上的理论知识与实际问题相结合，因此进行计算机控制技术的实践教学至关重要。

1 实践课程的现状

学生在学习了计算机控制技术的理论知识后，他们只能够勉强理解其中的内容，但是不知道这些知识的实际用途，这就需要在实验环节来验证所学的理论知识。虽然有的学生能够完成实验的基本内容，但是有的学生也只是能够进行简单的操作，根本不能得到正确的实验现象，说明这一部分学生连最基本的理论知识都没有掌握，因此可以看出在计算机控制技术的实践教学中还有许多问题存在。

1.1 教材偏向于理论

计算机控制技术这门课程是要在综合运用计算机技术、自动控制原理以及检测与转换相关知识的基础上进行深入学习，它所涉及的知识面以及知识点相对广泛，同时又要求学生有较强的实践能力。目前高校的教材大多偏向于理论知识，实际案例相对较少，而且老师在课堂上也是以灌输知识的方式来进行教学，学生不能学到真正的技术，因此学生在只有理论没有实践的学习中，根本无法真正理解知识的实际应用。

1.2 学生的实践机会较少

学生只是学习书本上的知识是远远不够的，虽然这样学习来应付学校的考试是没有任何问题的，但是这样的教学方式不利于学生今后的发展，当学生出去工作，免不了要面对实际工程案例，仅靠书本上的理论知识根本无法解决实际问题，这就是缺乏实践经验的后果。

1.3 实际与理论知识不能有效结合

学生学习的是书本上的理论知识，虽然他们能够掌握相关原理及概念，但是这对于解决实际问题帮助不大。一方面，当学生完成课本的学习之后没有实践的机会；另一方面，即使学生有机会接触到实际问题，但是往往也是通过实验的方式，通过这种方式将理论与实践进行有效结合是远远不够的，主要是由于不是所有的学生都能完全掌握理论知识。

2 实践课程改革的必要性

计算机控制技术的教学并非一帆风顺，其中存在着许多问题。一方面课程教学时间有限，如果实践教学时间过多，必然导致理论教学时间过少，反之如果理论教学时间过多，那么实践教学时间则变少，所以需要在两者之间找一平衡点。另一方面，实验教学中存在着许多不合理，实验是学生将理论知识与实际相结合的最有效方式，但是在现在的实验教学中验证性实验居多，只是简单地让学生按照实验指导书连接线路图和记录数据。而学生也只是按部就班地进行操作，没有留给学生太多独立思考以及自我发挥的空间，这对于提高学生动手能力、思维方式和创新能力是没有任何帮助的。现在为应对社会的发展趋势，培养高要求的应用型人才，学生不仅要掌握牢固的理论知识，同时更需要一定的实践能力，所以对计算机控制技术的实践课程的改革，势在必行、刻不容缓。

3 实践课程改革的探索

3.1 完善实验室管理体系

在实践教学的管理上，由专门的实验室人员对实验室进行管理，提供更加灵活自由的形式，方便实践教学工作的顺利完成。由于实践教学的时间有限，可以适当增加实验室的开放时间，便于学生进行学习和探讨，同时也可以改革实验室的开放形式，基于实践内容，增加更灵活的探讨性实验，留给学生更多独立思考的时间，学生可以根据自己的兴趣爱好完成实验。

3.2 完善实验室教学模式

根据学生的实际情况，改革新的实验室教学模式，在培养学生基本能力的基础上，重点挖掘学生的专业技能，从而培养出高要求的复合型人才。开放性实验教学模式是实验室教学模式改革的重要方法，对学生动手能力以及思维模式的培养有着至关重要的作用，在开放性实验教学模式中学生可以结合自身特点、兴趣爱好，自由地选择实验时间、实验设备、实验内容并自己安排实验时间，从而独立自主并高效率地完成实验。开放性实验教学模式对于实验教学有着非常重要的意义，一是以学生为主体，要求学生对实验原理深刻理解，同时要求学生对实验内容非常熟悉，给学生足够的思考时间，培养学生的综合能力。二是培养学生独立思考和解决问题的能力，只有学生在独立思考和深入理解之后，才能真正理解所学知识。三是充分利用现有的实验室资源，学校为学生提供了足够的实验设备，以满足教学需求，学生如果能充分利用现有的教学资源，对自己的学习也是一个提升。四是培养学生的合作精神，对于大多数实验都需要2-3个学生合作完成一个实验内容，在开放性的实验教学模式下，如果学生能够很好进行合作，实践教学的效果将会更好。

3.3 仿真工具的应用

Matlab作为计算机控制技术实验主要用到的软件之一，它能对数值和矩阵进行分析和计算，同时能够实现数据的可视化以及系统的建模和仿真，因此Matlab软件在计算机控制技术试验中有着重要作用。Matlab中的simulink能够实现系统的搭建和仿真，并且支持线性和非线性系统在试验中通常使用simulink进行仿真。在实验室的上位机中均安装有Matlab软件，学生在实验之前，应熟悉Matlab的用户操作界面以及常用的用户指令，在实验过程中，学生可以使用Matlab对系统进行仿真，获取正确的实验结果。学生熟练掌握Matlab软件之后可以理解许多工程中的实际问题，对于学生实践能力的培养很有帮助。

3.4 实验报告的改革

实验报告作为评定学生在实验过程中是否认真的主要方式，它不仅能够体现学生对于理论知识的掌握情况，而且也集中体现了学生的实际动手能力，因此实验报告是开放性实验教学模式效果的重要评判依据。

实验报告的评定主要依据学生实验报告的完整性、正确性、合理性。一份完整的实验报告应当包括实验目的、实验设备、实验原理、实验过程、实验结果、实验结果分析以及总结几个部分。一份有价值的实验报告其实验结果应当是正确的，同时对于实验结果应当有详细的数据分析，实验结果和数据分析是实验报告的核心部分，实验报告应当按照这两个核心部分进行评定。

3.5 考核方式的改革

由于开放实验的灵活性，对实验项目的评价不能只看结果，而是需要建立一套完善的评价体系。开放实验的成绩应该包括平时成绩、实验报告成绩以及答辩成绩，这三个成绩按照一定比例组成总成绩。

平时成绩主要考核学生的出勤情况、对待实验的态度、实验中的纪律以及实际的操作能力；实验报告评定最核心的部分是实验数据的正确性以及数据分析的合理性；答辩是体验学生对实验的掌握程度，答辩由学生自己叙述所做的实验内容，指导老师根据实验具体内容进行提问，主要评定学生对实验的掌握情况，最后给出答辩成绩。

4 结论

通过分析计算机控制技术实践教学的现状，充分认识实践教学在本课程教学中的重要作用,为培养工程应用型人才，实践教学应结合学生具体情况，因材施教，以学生为中心，给予学生独立思考的时间，调动学生积极性，充分发挥学生特长；注重培养学生的实践动手能力、创新精神以及分析具体问题的能力。在教学过程中，教师也要不断思考和探索，增加学生的学习兴趣，提高实践教学质量，达到培养高质量工程应用型人才的目的。

[1]高等学校自动化专业教学指导分委员会．高等学校本科自动化指导性专业规范[M]．北京：高等教育出版社,2007：2-8．

[2]李敏艳．计算机控制技术课程设计的创新与实践[J]．实验室科学,2010,12(2)：112-114．

[3]董立尧,徐衡,付鹏．论大学生创新能力的培养[J]．高等农业教育,2000(5)：28-30．

[4]袁少强．计算机控制实验教学的改革与探讨[J]．实验室研究与探索2003,22(2)：34-35．

[5]王培进．“计算机控制系统”课程实验改革[J]．电气电子教学学报,2012,34(4)：70-72．

杨伟新，女，大学本科，西北民族大学教授。

教改项目：西北民族大学教学改革项目2015XJJG08支持。