关于提升计算机控制系统课程教学质量的思考

摘要：电子科技大学作为第二批“卓越工程师教育培养计划”高校，充分考虑行业的多样性和对工程型人才需求的多样性，提出了新的人才培养需求和计划。因此，本文对进一步改革计算机控制系统课程教学进行了探索和总结。从教学内容、教学方法等方面详细阐述了改革途径，强调了学习效果、应用能力和创新能力的培养，从而满足卓越计划高校专业教学的要求。从教学实践来看，改革后的课程教学在提升学生兴趣和自主学习能力、知识综合运用能力、发展科研潜力等方面取得了良好的效果。

关键词：计算机控制系统；卓越计划；工程教育

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）35-0216-02

2010年6月23日，教育部在天津大学召开“卓越工程师教育培养计划”启动会，联合有关部门和行业协（学）会共同实施“卓越工程师教育培养计划”（以下简称“卓越计划”）。电子科技大学作为第二批卓越计划高校，将全力促进高等教育面向社会需求培养人才，全面提高工程教育人才培养质量。为此，学校对课程设置以及教学进行了一系列的改革和完善工作。基于上述工程教育时代背景，以计算机控制系统为例，借鉴其他高校该专业课程教学改革的经验，以及我校对于该课程的改革探索，对该课程教学进行进一步的深化改革实践，赋予该课程工程教育内涵是本文探讨的主要问题。

一、改革教学内容，注重系统教学

在课程教学中，教学内容是根本，只有教学内容合理，才可能产生良好的教学效果。为此，我们在教学团队20多年来教学实践经验的总结基础上，编写了一本教材。之后又收到许多读者及同行提出的宝贵建议，结合时代发展要求，再版了计算机控制系统的教科书。这本教材既注重基本理论的理解与掌握，也强调具体实现技术的锻炼，这就为计算机控制系统课程教学提供了好的蓝本。我们在教学内容中，特别注意建立学生对计算机控制的系统性认识。

作为控制专业的专业课程，我们将控制任务分为两种：分析和设计，我们学习的知识无非是解决这两种任务的手段或者方法而已。有了这样的框架认识后，再去理解控制系统需要分析的各种指标，指标的具体意义，分析指标的方法，然后掌握设计方法以及设计完成再用分析方法去分析性能，如果不满足，重新设计，如果满足要求，则设计完成。基于这样的架构去讲解课程，学生才不会落入“只会做题，不会工程应用”的尴尬境地，才适应卓越计划教育的要求。举例来说，学过计算机控制系统的学生绝大多数懂得z变换的终值定理，如果让他们计算某个函数的终值定理，一定可以快速地计算出来；可是，如果要问他们终值定理如何用在控制系统的分析或者设计中，也许就显得茫然了。这样的情况就属于能做题，但不会应用。我们在教学中应该注意避免出现这样的问题，应将具体的方法映射到对控制系统的分析和设计中去。就此例而言，我们完全可以将终值定理与系统的性能——稳态误差结合起来。如果在系统稳定的情况下，稳态误差就可以通过终值定理找到，即系统达到稳态后，误差大小可通过终值定理去计算而获得，这样，学生就更清楚该定理的意义，而不是只会计算却不知其作用。另外，在该课程的教学中，我们也注重Matlab的使用。Matlab包括拥有数百个内部函数的主包和三十几种功能强大的工具包。工具包又可以分为功能性工具包和学科工具包。功能工具包用来扩充Matlab的符号计算、可视化建模仿真、文字处理及实时控制等功能。学科工具包是专业性比较强的工具包，如控制工具包、信号处理工具包、通信工具包等都属于此类。在国外工科教学中，Matlab已经成为一种流行的辅助工具。就计算控制系统这门课而言，我们除了使用Matlab的函数外，直接可以用SIMULINK搭建控制系统的模型，观察输出，方便分析和设计。如果学生能熟练掌握Matlab的使用，势必会让学生对该门课程的学习加深理解，了解其工程应用。

二、改革教学方法，突出学以致用

1.课前导入分为两个部分的课前活动。每次课结束时提示下一次新课内容，布置预习作业，通常需要学生自己查阅资料、思考、相互交流才能完成。等到下次课开始前，用大约10分钟，让学生在课堂上讲述作业结果，据此可以调整该次课程讲授内容的时间分配。学生理解到位的可以少讲，模糊的就多讲，完全不懂的就深入讲解。预习本身就是一种自主探究，课前组织学生开展有效的预习活动，采用列出预习提纲，提出预习问题等形式促使学生预习，并在课堂上作适当的检查，这对教学能起到很好的导向作用，同时也锻炼了学生自主学习的能力，激发他们对学习的兴趣。

2.課中采用多样化的手段和形式，比如传统的黑板、现代教育技术等，以及PPT、现场视频等。通过这些生动的教学情境，适时地提出问题让学生分组讨论，激起学生探究的热情，加深学生对课程内容的理解，并且允许学生将自己不明白或者平时学习、设计中遇到的难题提出来，师生一起展开讨论。这样的讨论往往很热烈，也有很多收获。如今，已有学生在这样的模式下尝试发表论文并参加国际会议讨论交流学术成果了。

3.归纳整理。其实到今天，笔者相信仍然有教师会从课堂的第1分钟讲到最后1分钟，而且会觉得自己很认真负责。其实不然，这种“灌输式”的教育早已不适合社会发展的需求。每堂课上，教师应简单总结下所学内容，这样不仅不是浪费时间，反而是让学生巩固课程的法宝。除此之外，让学生再自行花一点时间去自己总结，效果会更加明显。这样也给了他们自检和课后查漏补缺的机会，学生也不至于囫囵吞枣。根据以往的教学经验来看，一些学生在学习课程的过程中放弃了，这就是没有养成监督自己学习的习惯。

总的来讲，教学方法要做到生动有趣而不失科学性、系统性、实用性，这是任重而道远的，我们会继续探索下去。

三、教师队伍的建设

教师为教学工作的承担者，教师的水平直接影响着教学工作的效果。因此，提高教师队伍的水平是提升教学质量的关键。可以说，卓越教育计划在高校的成败，其重要因素就是教师队伍的水平。首先应转变教师的观念，从传统教学转化为培养具有工程能力和创新能力的现代教学。为此，我们建立了教学团队，定期开展讨论，交流教学和科研心得。其实对高校而言，科研和教学是相辅相成的。科研的发展会促进教学水平的提高，教学的深入探究又会推动科研工作的发展。另外，我们通过课堂教学观摩，鼓励教师参加教学竞赛、编写教材、撰写教学论文、参加教学会议等，全方位地提升教师队伍的教学水平。同时，在教学中，强调与学生的互动。说到底，学生最了解教师教学的好与不足。因此，认真听取学生的反馈信息，这对提高教学水平是直接而快速的。当然，并不一定依靠单个教师就能解决这些问题，团队的力量在此彰显出来。总之，教师会在教学中与学生一同成长。

四、结语

在卓越工程师教育培养计划的需求背景下，探讨了计算机控制系统课程教学的改革问题，就教学内容、教学方法、教师队伍建设等方面做了详细讨论，旨在探索计算机控制系统课程教学改革之路，培养出适应社会现代化发展需求的人才。当然，教育永无止境，教师除了教书育人，也要发展自我，只有这样才能不断地提升科研和教学能力，才能在高校教育岗位上发挥更好的作用。

参考文献：

[1]赵树军.“卓越计划”背景下大学物理教学改革的探索与实践[J].黑龙江工程学院学报，2014，28（4）：78-80.

[2]杨华，孙艳，肖军.卓越计划下电工电子实验教改的探索与实践[J].实验室科学，2015，18（6）：234-236.

[3]赵锐.卓越计划高校选修课面临的现实挑战及对策研究[J].价值工程，2013，32（3）：208-209.

[4]李云霞，康波.z反变换的方法解析[J].高等教育研究，2014，31（3）：18-19.

[5]康波，李云霞.计算机控制系统[M].北京：电子工行业出版社，2011.