面向卓越工程師培養(yǎng)的“計算機控制技術”課程內容與教學方法改革

李金桐 張艷麗 高強

摘 要： 本文根據電子信息工程專業(yè)卓越工程師人才培養(yǎng)模式的要求，從課程內容和教學方法兩個方面探討了計算機控制技術課程改革采取的措施。實踐表明，學生對該課程的掌握較好，實際應用能力也得到了提高。

關鍵詞： 計算機控制技術 卓越工程師 教學改革

一、引言

國家教育部于2010年啟動的“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”（簡稱“卓越計劃”），是將我國從工程教育大國打造成工程教育強國的重大舉措。“卓越計劃”提出“分類實施、形式多樣、追求卓越”的理念，強調各種類型的高校，在具有優(yōu)勢特色的專業(yè)領域，采取多種教育教學方式，在不同類型工程人才的教育培養(yǎng)上追求卓越[1]。地方高校更應該主動融入并實施“卓越計劃”，培養(yǎng)具有強烈社會責任感、富有創(chuàng)新精神、善于解決問題、具備國際視野的本專業(yè)“卓越工程師”后備人才。2011年，我校入選了第二批“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”，在電子信息工程等5個專業(yè)中分別設立“卓越工程師培養(yǎng)計劃”實驗班。

計算機控制技術是電子信息工程、電氣工程及其自動化、測控技術與儀器等專業(yè)的一門重要的專業(yè)技術基礎課，是為培養(yǎng)從事自動控制和自動化儀表等專業(yè)領域的工程技術人員而設置的。微機技術本身的特點決定了計算機可以利用軟件來實現控制規(guī)律，倚仗其強大的運算功能和邏輯判斷功能，它可以實現最優(yōu)控制、自適應控制等連續(xù)控制系統(tǒng)難以勝任的復雜控制規(guī)律。計算機技術和控制技術的強強聯合，對工業(yè)生產將產生深遠的影響。基于上述原因，“計算機控制技術”課程的重要性不言而喻。筆者結合本專業(yè)卓越工程師培養(yǎng)計劃教學實踐，對“計算機控制技術”教學內容和教學方法提出改革思路與措施。

二、課程設置

“計算機控制技術”是電子類專業(yè)的主干專業(yè)課程，是自動控制理論和計算機技術相結合而產生的科學，在工業(yè)控制領域中有著廣泛應用的一項專門技術。本課程與電子信息工程專業(yè)許多其他課程有著密切的關系。自動控制原理和微型計算機接口技術是本課程的基礎，同時相關的課程還有微型計算機及其應用、可編程控制器、數字信號處理等均為該課程提供理論和實踐基礎。

該門課程在已講授其他基礎理論知識的基礎上，以講授系統(tǒng)設計、實現方法和手段為主，注重培養(yǎng)學生工程設計和實踐能力。根據培養(yǎng)計劃，該課程共45學時，其中課程實驗教學12學時，課堂教學33學時，另開設專題實踐20學時，可以看出，該課程突出實踐環(huán)節(jié)。

三、課程教學內容改革

學生完成“計算機控制技術”課程學習后，一般應該掌握該課程介紹的基本理論知識與計算機控制系統(tǒng)設計方法，完成簡單計算機控制系統(tǒng)的設計、安裝、編程和調試工作。“卓越計劃”的實施，突出培養(yǎng)學生在工程基礎知識、個人能力、人際團隊能力、工程系統(tǒng)能力，原有的課程內容不能滿足這些要求，需要進行改革。

1.內容刪減

在有限的課時內，既要使學生對基本理論掌握，又要突出實踐，而卓越班的學生是優(yōu)中選優(yōu)選出的學生，接受能力很強，根據這個特點，我們對課程內容進行調整。線性離散系統(tǒng)的數學描述與分析這部分內容在信號與系統(tǒng)的課程中學過，要求同學們復習離散狀態(tài)空間的設計，這部分理論性太強，實用價值較低，作為自主學習內容，感興趣的同學自學，有問題老師課下給予輔導。分布式測控網絡技術，由于專門有一個課程“計算機通信網絡”和選修課“現場總線技術及應用”會講到，課上只講必要的網絡選型問題。

為避免該課程內容與其他課程重疊，根據專業(yè)課設置情況，協(xié)調重疊內容在哪門專業(yè)課中講授。例如計算機控制系統(tǒng)的硬件設計技術中，總線技術和總線擴展技術由智能儀器課程講述，本課程重點講述輸入輸出接口與過程通道部分和硬件抗干擾技術。計算機控制系統(tǒng)的軟件設計方面，程序設計技術由“面向對象應用程序設計”課程講授，本課程只講跟工程密切相關的測量數據預處理技術和數字控制器的工程實現。

2.擴展與提高

根據“卓越計劃”的培養(yǎng)目標，我們需要培養(yǎng)出來的是在工程基礎知識、個人能力、人際團隊能力、工程系統(tǒng)能力四個層面都實現預訂目標的卓越人才，傳統(tǒng)的教學內容無法滿足這些需求，需要進行擴展與提高。本課程改革擴展模糊控制技術、神經網絡控制技術、專家控制技術、自適應控制技術等先進控制技術內容。擴展先進性和實用性為廣大工程技術人員認可的組態(tài)控制技術。這些先進實用的控制技術的擴展有利于開闊學生眼界，提高學生學習積極性。

四、課程教學方法改革

要實現“卓越計劃”要求的培養(yǎng)目標，就必須在課堂上對“教”和“學”兩方面同時進行改革。傳統(tǒng)的教學是由教師單向地向學生灌輸知識信息，學生被動接受。這不足以滿足培養(yǎng)卓越工程師的要求，在教學實踐中，我們采用一種研究式教學方法。

研究性教學針對大學生已具備基本理論知識但解決實際問題能力較差這一特點，有目的性地將研究內容逐步引入到教學過程中，并通過一系列實驗和技能競賽培養(yǎng)他們的動手能力和創(chuàng)新精神。該教學方法能夠有效彌補傳統(tǒng)教學模式帶來的重知識、輕技能的不足，滿足“卓越計劃”中提高大學生各項綜合素質的要求[2]。

在課堂上，強調學生和老師的互動，可以在教學中以大作業(yè)的方式要求學生分組撰寫計算機控制系統(tǒng)組成和發(fā)展的相關論文，并要求學生講述和討論論文內容。學生不僅能夠學會自主查閱文獻，而且能夠綜合分析文獻，解決問題，培養(yǎng)科學素養(yǎng)和信息素養(yǎng)[1]。而且分組合作，人際團隊能力得到了提高，學生提前體驗到了互助合作的好處。在整個過程中，學生對如何建立一個控制系統(tǒng)有了更深刻的理解，工程系統(tǒng)能力得到了提高。

五、結語

本文主要從課程教學內容和教學方法的層面討論了“計算機控制技術”在培養(yǎng)卓越工程師方面所進行的教學改革，這些改革在教學實踐中已經實施，取得了良好效果。

參考文獻：

[1]劉恒，陳慶強.摭談卓越工程師的計算機科學素養(yǎng)培養(yǎng)[J].高教論壇，2011，16（8）：81.

[2]冀杰，唐超，彭和.研究性教學模式在卓越工程師培養(yǎng)中的探索[J].2013年中國信息通信研究新進展論文集，2014.4.