《計算機控制技術》課程實踐教學探討

西北民族大學電氣工程學院 楊偉新

《計算機控制技術》課程實踐教學探討

西北民族大學電氣工程學院 楊偉新

計算機控制技術作為自動化專業的主干課程之一，對其課程進行教學實踐十分重要。為培養出高質量的工程應用型人才，本文對計算機控制技術課程的實踐教學進行探討，首先分析了實踐教學的現狀，探討其中存在的問題，表明對計算機控制技術課程進行實踐教學的必要性。然后從實踐課程方面闡述了具體的改革方法，針對實驗室管理體系、實驗室教學模式、仿真工具的應用、實驗報告以及考核方式等方面進行改革，提高學生的學習興趣，以培養學生獨立思考和解決問題的能力。

計算機控制技術；實踐教學；實驗室管理體系；仿真工具

0 引言

隨著計算機技術、自動控制技術和傳感技術的飛速發展，計算機控制技術在航空航天、工農業生產以及醫療等領域都起著至關重要的作用。在電氣信息類專業中，計算機控制技術成為必修的專業課之一，學生不僅需要學習書本上的理論知識，還要求學生有較強的實踐動手能力，在掌握相關生產過程的原理的基礎上，將其中的各項硬件部分聯系成一個整體進行分析。在實際生產過程中，當理論知識無法解決問題的時候，就要求學生有一定的實踐動手能力，能夠將書本上的理論知識與實際問題相結合，因此進行計算機控制技術的實踐教學至關重要。

1 實踐課程的現狀

學生在學習了計算機控制技術的理論知識后，他們只能夠勉強理解其中的內容，但是不知道這些知識的實際用途，這就需要在實驗環節來驗證所學的理論知識。雖然有的學生能夠完成實驗的基本內容，但是有的學生也只是能夠進行簡單的操作，根本不能得到正確的實驗現象，說明這一部分學生連最基本的理論知識都沒有掌握，因此可以看出在計算機控制技術的實踐教學中還有許多問題存在。

1.1 教材偏向于理論

計算機控制技術這門課程是要在綜合運用計算機技術、自動控制原理以及檢測與轉換相關知識的基礎上進行深入學習，它所涉及的知識面以及知識點相對廣泛，同時又要求學生有較強的實踐能力。目前高校的教材大多偏向于理論知識，實際案例相對較少，而且老師在課堂上也是以灌輸知識的方式來進行教學，學生不能學到真正的技術，因此學生在只有理論沒有實踐的學習中，根本無法真正理解知識的實際應用。

1.2 學生的實踐機會較少

學生只是學習書本上的知識是遠遠不夠的，雖然這樣學習來應付學校的考試是沒有任何問題的，但是這樣的教學方式不利于學生今后的發展，當學生出去工作，免不了要面對實際工程案例，僅靠書本上的理論知識根本無法解決實際問題，這就是缺乏實踐經驗的后果。

1.3 實際與理論知識不能有效結合

學生學習的是書本上的理論知識，雖然他們能夠掌握相關原理及概念，但是這對于解決實際問題幫助不大。一方面，當學生完成課本的學習之后沒有實踐的機會；另一方面，即使學生有機會接觸到實際問題，但是往往也是通過實驗的方式，通過這種方式將理論與實踐進行有效結合是遠遠不夠的，主要是由于不是所有的學生都能完全掌握理論知識。

2 實踐課程改革的必要性

計算機控制技術的教學并非一帆風順，其中存在著許多問題。一方面課程教學時間有限，如果實踐教學時間過多，必然導致理論教學時間過少，反之如果理論教學時間過多，那么實踐教學時間則變少，所以需要在兩者之間找一平衡點。另一方面，實驗教學中存在著許多不合理，實驗是學生將理論知識與實際相結合的最有效方式，但是在現在的實驗教學中驗證性實驗居多，只是簡單地讓學生按照實驗指導書連接線路圖和記錄數據。而學生也只是按部就班地進行操作，沒有留給學生太多獨立思考以及自我發揮的空間，這對于提高學生動手能力、思維方式和創新能力是沒有任何幫助的?，F在為應對社會的發展趨勢，培養高要求的應用型人才，學生不僅要掌握牢固的理論知識，同時更需要一定的實踐能力，所以對計算機控制技術的實踐課程的改革，勢在必行、刻不容緩。

3 實踐課程改革的探索

3.1 完善實驗室管理體系

在實踐教學的管理上，由專門的實驗室人員對實驗室進行管理，提供更加靈活自由的形式，方便實踐教學工作的順利完成。由于實踐教學的時間有限，可以適當增加實驗室的開放時間，便于學生進行學習和探討，同時也可以改革實驗室的開放形式，基于實踐內容，增加更靈活的探討性實驗，留給學生更多獨立思考的時間，學生可以根據自己的興趣愛好完成實驗。

3.2 完善實驗室教學模式

根據學生的實際情況，改革新的實驗室教學模式，在培養學生基本能力的基礎上，重點挖掘學生的專業技能，從而培養出高要求的復合型人才。開放性實驗教學模式是實驗室教學模式改革的重要方法，對學生動手能力以及思維模式的培養有著至關重要的作用，在開放性實驗教學模式中學生可以結合自身特點、興趣愛好，自由地選擇實驗時間、實驗設備、實驗內容并自己安排實驗時間，從而獨立自主并高效率地完成實驗。開放性實驗教學模式對于實驗教學有著非常重要的意義，一是以學生為主體，要求學生對實驗原理深刻理解，同時要求學生對實驗內容非常熟悉，給學生足夠的思考時間，培養學生的綜合能力。二是培養學生獨立思考和解決問題的能力，只有學生在獨立思考和深入理解之后，才能真正理解所學知識。三是充分利用現有的實驗室資源，學校為學生提供了足夠的實驗設備，以滿足教學需求，學生如果能充分利用現有的教學資源，對自己的學習也是一個提升。四是培養學生的合作精神，對于大多數實驗都需要2-3個學生合作完成一個實驗內容，在開放性的實驗教學模式下，如果學生能夠很好進行合作，實踐教學的效果將會更好。

3.3 仿真工具的應用

Matlab作為計算機控制技術實驗主要用到的軟件之一，它能對數值和矩陣進行分析和計算，同時能夠實現數據的可視化以及系統的建模和仿真，因此Matlab軟件在計算機控制技術試驗中有著重要作用。Matlab中的simulink能夠實現系統的搭建和仿真，并且支持線性和非線性系統在試驗中通常使用simulink進行仿真。在實驗室的上位機中均安裝有Matlab軟件，學生在實驗之前，應熟悉Matlab的用戶操作界面以及常用的用戶指令，在實驗過程中，學生可以使用Matlab對系統進行仿真，獲取正確的實驗結果。學生熟練掌握Matlab軟件之后可以理解許多工程中的實際問題，對于學生實踐能力的培養很有幫助。

3.4 實驗報告的改革

實驗報告作為評定學生在實驗過程中是否認真的主要方式，它不僅能夠體現學生對于理論知識的掌握情況，而且也集中體現了學生的實際動手能力，因此實驗報告是開放性實驗教學模式效果的重要評判依據。

實驗報告的評定主要依據學生實驗報告的完整性、正確性、合理性。一份完整的實驗報告應當包括實驗目的、實驗設備、實驗原理、實驗過程、實驗結果、實驗結果分析以及總結幾個部分。一份有價值的實驗報告其實驗結果應當是正確的，同時對于實驗結果應當有詳細的數據分析，實驗結果和數據分析是實驗報告的核心部分，實驗報告應當按照這兩個核心部分進行評定。

3.5 考核方式的改革

由于開放實驗的靈活性，對實驗項目的評價不能只看結果，而是需要建立一套完善的評價體系。開放實驗的成績應該包括平時成績、實驗報告成績以及答辯成績，這三個成績按照一定比例組成總成績。

平時成績主要考核學生的出勤情況、對待實驗的態度、實驗中的紀律以及實際的操作能力；實驗報告評定最核心的部分是實驗數據的正確性以及數據分析的合理性；答辯是體驗學生對實驗的掌握程度，答辯由學生自己敘述所做的實驗內容，指導老師根據實驗具體內容進行提問，主要評定學生對實驗的掌握情況，最后給出答辯成績。

4 結論

通過分析計算機控制技術實踐教學的現狀，充分認識實踐教學在本課程教學中的重要作用,為培養工程應用型人才，實踐教學應結合學生具體情況，因材施教，以學生為中心，給予學生獨立思考的時間，調動學生積極性，充分發揮學生特長；注重培養學生的實踐動手能力、創新精神以及分析具體問題的能力。在教學過程中，教師也要不斷思考和探索，增加學生的學習興趣，提高實踐教學質量，達到培養高質量工程應用型人才的目的。

[1]高等學校自動化專業教學指導分委員會．高等學校本科自動化指導性專業規范[M]．北京：高等教育出版社,2007：2-8．

[2]李敏艷．計算機控制技術課程設計的創新與實踐[J]．實驗室科學,2010,12(2)：112-114．

[3]董立堯,徐衡,付鵬．論大學生創新能力的培養[J]．高等農業教育,2000(5)：28-30．

[4]袁少強．計算機控制實驗教學的改革與探討[J]．實驗室研究與探索2003,22(2)：34-35．

[5]王培進．“計算機控制系統”課程實驗改革[J]．電氣電子教學學報,2012,34(4)：70-72．

楊偉新，女，大學本科，西北民族大學教授。

教改項目：西北民族大學教學改革項目2015XJJG08支持。