獨立學院計算機控制技術教學方法探討*

黎萍

電子科技大學中山學院 廣東 中山 528402

1 前言

計算機控制技術是為培養從事自動控制和自動化儀表等專業領域的工程技術人員而設置的一門重要專業必修課，是信號與系統、自動控制原理、微機原理及接口技術、單片機原理與應用等課程的綜合應用，不僅要求學生掌握微型計算機及其接口技術的基本理論和基本方法，還要求學生具有較強的綜合實踐能力[1-2]，歷來是學生比較頭疼的課程之一。

2 獨立學院計算機控制技術的教學特點

2.1 計算機控制技術理論性和實踐性都很強，教學任務重

計算機控制技術是一門理論性和實踐性都很強的綜合應用課程，內容涉及面廣，包括計算機控制理論基礎和實現技術，知識密集度高，幾乎濃縮了自動控制本科專業的知識精華，在理論知識和實踐應用間架設了承上啟下的橋梁。本課程教學兩大任務[3]：引導學生對專業知識進行系統的、有機的整合，形成完整的知識體系；培養學生理論聯系實際，應用所學專業知識分析問題、解決問題的工程實踐能力。

2.2 計算機控制技術迅速發展，教學內容卻不能隨之更新

隨著社會的進步，計算機控制技術迅速發展，然而教學內容卻不能隨之更新。學生完成該課程的學習后，要求能掌握基本的計算機控制系統的設計、安裝、編程和調試工作，但是受本科教學形式的影響，教學內容往往片面追求學科體系的完整，或偏重于理論知識，或以單片機或其他接口芯片為背景，討論系統的構成和相應軟件的設計[4]。按照這類教材組織教學，往往導致學生感覺難度大，容易失去學習的信心，難以在有限的課時內掌握課程的主要內容，達不到綜合應用的目標，與獨立學院培養應用型本科人才的初衷相違背。

2.3 學生學科基礎薄弱，但實踐欲較強

獨立學院的學生學科基礎相對薄弱，學習積極性普遍不太高，自主學習能力較缺乏，在學習過程中顯得信心不足，但他們一般都具有強烈的社會認知欲和實踐欲，在人際溝通能力、組織協調能力、創新能力等各方面并不比母體學校的學生差，獨立學院的學生更需要教師的監督和引導[5]。因此，幫助學生提升學習自信心，激發學生的學習熱情和積極性，在獨立學院的課堂教學中尤為重要。

2.4 學生的學習興趣和積極性沒有被有效地激發

計算機控制技術的課堂教學方法仍采用以教師“教”為主的講授式教學方法，教學過程枯燥。學生在課程開始之初往往對課程抱有較大的學習熱情，但由于學科基礎薄弱，隨著教學的開展逐漸跟不上教學進度，失去了學習的信心，以致課堂氣氛沉悶，教學效果不佳就可想而知了。

3 激發學生學習積極性的教學方法探討

針對獨立學院計算機控制技術教學的特點，探討激發學生學習積極性的教學方法，提升學習自信心，以期在教學中引導學生整合專業知識，培養工程實踐能力。

3.1 上好第一堂課，調動學生的學習興趣

獨立學院的學生對理論知識熱情不高，但實踐欲強烈，注重實用性。學這門課程有什么用是學生最期待回答的一個問題，若教師能準確定位課程在專業中的地位，回答好這個問題，必能調動學生的學習動力，激發學生的學習熱情。

目前計算機控制技術的教學以單片機為背景，容易給學生知識片面的感覺，使得學生的學習積極性減弱。為了充分調動學生的學習興趣，需要發掘課程的實用性，讓學生認識到單片機是單片性微型計算機，是工業控制與智能系統中應用最多的一種主機。設計者可根據需要，在單片機的基礎上擴展一些接口，如用于模擬量輸入輸出的A/D、D/A轉換接口，用于人機對話的鍵盤處理接口，LED和LCD顯示接口等，再開發相應的軟件即可組成完整的微型計算機控制系統[2]。其他可用于計算機控制系統的主機與單片機之間存在區別，但基本工作原理和過程是一樣的，掌握了采用單片機為主機的計算機控制系統設計方法，就可以很容易地掌握采用其他主機構建計算機控制系統的方法。

3.2 理清整門課程的脈絡，增強學生的學習自信心

計算機控制技術融合了計算機控制技術、自動控制原理和計算機通信技術，內容多而雜，學生在學習過程中容易理不清思路，不知道所學知識與計算機控制系統的設計有什么關系，從而出現畏難情緒。在課程開始之初，首先要讓學生認識到課程與其他課程之間有一定的聯系，同時要打消學生前續課程未學好而畏懼本門課程的顧慮，幫助學生理清整門課程的知識結構，按照計算機控制系統的組成來規劃學習進程，采用模塊化的方式，將工業控制機劃分成若干個小知識模塊，將學生感到復雜的知識進行分解，使得學習起來較輕松。

1）由于計算機只能處理數字信號，引入計算機代替原來的模擬控制器后，從被控對象測得的被控參數必須經過A/D轉換，將模擬信號轉換成數字信號才能被計算機接受，而計算機控制器進行控制運算獲得的控制量必須經過D/A轉換后才能被受模擬量控制的執行機構執行。課程首先學習信號的輸入輸出，包括模擬量的輸入輸出和數字量的輸入輸出。

2）接著學習控制器的設計，包括數字控制器的連續化設計和離散化設計，以及控制器參數的整定方法。

3）最后學習控制系統的實現技術，包括測量數據的預處理技術以及數字控制器的工程實現。

課程內容與工業控制機的對比關系如圖1所示，整個課程的脈絡就清晰地展現出來，從圖上可以清楚地反映各部分內容在計算機控制系統中的具體應用，學生可以做到心中有數。

3.3 以案例線索，搞好啟發式教學

傳統的教學以“教”為主，難以激發學生的學習熱情。啟發式教學從學生知識基礎、心理特征和接受能力出發，根據學習的客觀規律，通過教與學的相互作用，將教師的主導作用和學生的主體地位統一起來；引導學生積極思考、分析、討論并大膽實踐，加深對基本原理的理解，掌握基本方法的應用；培養學生分析問題、解決問題的能力；是以“學”為中心的互動式教學[6]。以案例為線索，將計算機控制系統設計各部分內容關聯起來，內容結束則一個完整的計算機控制系統的設計完成，這門課程的學習過程就是一次工程實踐。

教師在安排教學內容時選擇一到兩個典型的應用實例，實例最好與教師的科研結合起來，這樣既可教學相長，又能提高學生的學習興趣[3]。學生在課程開始時就能感性認識實際的計算機控制系統，將實際的計算機控制系統與圖1中的計算機控制系統方框圖各部分對應起來，充分調動學生對這門課的學習興趣。在各個知識模塊的學習時，圍繞案例展開，從實際案例入手引出問題，分析問題，講解問題涉及的相關知識和理論，解決問題。在分析問題、解決問題的過程中層層深入，誘導學生積極思考，最后把所得的結論和方法進行一一比較評講。在以案例為線索的啟發式教學中，教師的啟發時機、提出的問題和啟發技巧的運用是影響啟發式教學效果的關鍵因素。在啟發的過程中，要營造活潑輕松的教學氛圍，讓學生敢于提問，敢于回答問題，否則會出現冷場，以致得不到預期的教學效果。

3.4 注重學以致用，發掘學習潛能

針對學生實踐欲強的特點，在課程開始時就鼓勵學生選擇一個被控對象進行計算機控制系統的設計。隨著教學的展開，學生在課堂上學到的知識在實際控制系統的設計中得以應用，從中能體會到分析問題、解決問題的成就感，從而進一步強化學習動力，提高學習興趣。設立開放實驗室，成立嵌入式系統設計、機器人設計等課外興趣小組，鼓勵學生向高水平的學科競賽挑戰，發掘學生的潛能。

4 結語

實踐證明，學生有著極大的學習熱情需要教師去激發，學生中蘊藏著極大的學習潛能等待教師去挖掘。通過以上教學方法的改革，學生在學習興趣和學習自信心方面都得以提高，充分發揮了獨立學院學生實踐欲強的優勢，取得較好的教學效果。歷年來，電子科技大學中山學院的學生在各類學科競賽（如博創杯全國大學生嵌入式設計大賽、全國機器人大賽等）中屢獲佳績。

[1]于海生.微型計算機控制技術[M].北京:清華大學出版社,2009.

[2]潘新民,王燕芳.微型計算機控制技術[M].2版.北京:電子工業出版社,2011.

[3]嚴娟娟.以提高應用能力的“計算機控制”課程改革的思考[J].電氣電子教學學報,2009 (增):26-28.

[4]鞠陽.“計算機控制技術”課程教學方法改革探索[J].中國電力教育,2006(S4):333-334.

[5]李茲良.獨立學院學生的學習能力培養策略探究[J].文教資料,2011(9):193-195.

[6]李云霞,康波,鄒見效.《計算機控制系統》教學改革思路和實踐[J].實驗科學與技術,2012,10(2):70-72.