《計算機控制技術》課程教學模式改革探究

孫力帆 付主木 宋書中

摘要：《計算機控制技術》由于其貼近學科前沿的特點已經被國內眾多工科高等院校選為本科生課程。在此背景下，如何對《計算機控制技術》課程的教學模式以及講授方法進行改革，對于提升大學生自主設計能力和創新創業意識有著極其重要的現實意義。本文充分考慮到《計算機控制技術》課程實踐性強的特點，通過正確處理本課程與其他專業課程的內在聯系，在改革培養方案、教學模式、課程設置、教學方法等方面融入了創新創業教育新思路、新理念的基礎上，對其課程教學模式進行了改革，從而最終使得人才培養質量得以提高。

關鍵詞：《計算機控制技術》；理論與實踐教學；教學模式改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）13-0116-02

近年來，大數據、物聯網技術的飛速發展使得工業、農業、制造業以及許多新興產業廣泛采用計算機控制系統。在這樣的背景下，從業者需要針對不同產業的需求選擇合適的計算機軟硬件、外圍設備和接口通道，根據生產過程將計算機控制系統的各個單元模塊（如被控對象、控制器、執行機構、傳感元件、數據通信接口等）有機地進行整合，并通過系統軟件及各種應用軟件加以驅動，繼而搭建起完整的計算機控制系統。《計算機控制技術》是國內眾多高等工科院校自動化、電氣工程、信息工程等專業普遍開設的一門本科專業課。該課程理論性和實踐性都很強，著重培養學生的創新能力和工程實踐能力，即要求該專業的學生不但熟悉計算機控制技術的相關理論知識，而且更重要地是將所掌握的系統分析設計方法熟練地應用到工業過程控制的各種實際場景中。然而，當前市面上眾多與計算機控制技術相關的教材和參考資料往往只注重理論的分析和推導，或者在內容上以單片機芯片為基礎過分強調計算機控制系統的設計搭建和相應的軟件程序開發。如果任課教師機械地按照這類教材進行授課，那么學生們僅僅只是對該課程所涉及的理論知識有所了解，無法將其轉化成相應的實踐創新能力，從而使得理論與實踐嚴重脫節，最終導致大部分學生在課程結束時仍然無法完成設計、搭建、安裝、調試等計算機控制系統的相關工作。顯然，這樣培養出的工科大學生與創新創業背景下國家所急需的復合型人才相去甚遠。

基于上述原因，針對《計算機控制技術》課程中理論性和實踐性緊密相關的特點，本文從自動化專業方向出發，充分考慮該課程與其他專業課程的內在聯系，在改革培養方案、教學模式、課程設置、教學方法等方面融入了創新創業教育的新思路、新理念的基礎上，建立起完整而系統的課程體系。在學生已掌握自動化專業相關知識的基礎上，以培養高質量具有創新實踐能力的復合應用型人才為教學目的，著重從課程和實驗這兩方面教學進行改革，特別是在增加課程設計實踐教學環節等方面的實驗教學方法和手段進行探索，使學生能夠熟練編寫出相關知識點的程序，引導學生發揮主觀能動性，培養他們自主設計計算機控制相關實驗的積極性和創造性，不斷提升他們的學習興趣和學習效果，從而使得人才培養質量不斷提高。

本文將課程改革的重點放在理論教學內容、教學定位、實驗內容、講授、指導方法及實踐教學環節上，最大程度地使學生擺脫過去那種被動地接受，轉而自主參與和設計某些計算機控制的課程模塊和實踐環節，從而有助于順利完成后續的畢業設計單元，同時為將來有可能所從事實際工程工作打下堅實的基礎。除此之外，改革后的課程教學不但要求任課教師對計算機控制系統建模的基本方法和數字信號處理技術進行認真講解，更重要的是引導他們熟練編寫出常用的計算機控制系統的程序，自主設計綜合性實驗，以期培養學生的積極性和創造性。最終，探索出行之有效的實驗教學方法和手段，并進一步對其發展和完善。

一、《計算機控制技術》課程模式教學改革實施方案

本文是在大學生創新創業的背景下，以培養高質量的復合型應用技術人才為目的，針對工科類高等院校《計算機控制技術》課程理論性和實踐性強的特點，對現有《計算機控制技術》課程的教學模式、教學內容、教學目的、講授與指導方法以及教學實踐環節等方面進行改革，通過正確處理本課程與其他課程的關系及其內在聯系，建立完整而系統的課程體系，從而達到培養學生的積極性和創新能力以及提高學生的學習興趣和學習效果的目的。具體實施方案如下。

1.教學模式上應首先明確理論教學的具體內容和知識點深度，對計算機控制系統的理論與應用技術二者之間的關系進行充分調整，同時要著重強調和突出其實踐性。

2.盡可能與課程相結合增加綜合性的設計類實驗，同時大量減少乃至取消某些驗證性實驗單元；積極引導學生運用所學的理論知識設計完整的計算機控制系統，在實踐中不斷地提高他們動手積極性和創新能力。

3.為了進一步促進改革后課程教學效果的提高，考慮在理論和實驗教學過程中將Matlab環境下的控制系統動態仿真集成環境工具箱Simulink引入進來，以實例的形式來講解數字PID控制、離散系統穩定性等教學單元，從而使學生不再枯燥地被動接受課程中涉及的知識點。

4.特別是在課程設計環境的教學指導過程中，鼓勵本專業學生多參與能夠加強他們綜合能力的重要實踐環節，使其得到系統性地訓練，進而能提升熟練運用所學知識解決本專業方向實際問題的能力。

二、《計算機控制技術》課程教學模式改革的特色與創新

在大學生創新創業背景下對《計算機控制技術》課程進行教學模式改革及其課程體系建設，通過充分利用程序設計、多媒體教學演示、系統性實踐教學環節等多種方法，使得學生在深刻理解該課程關鍵知識點的同時培養他們的創新能力和創新意識，具體特色和創新之處包括以下幾方面。

1.在教學環節中能夠緊密結合計算機控制相關的新理論、新技術的發展，與時俱進地著力培養自動化專業學生自我消化吸收課程中的重要理論知識。

2.在理論教學中采用的是開放式教學法，鼓勵任課教師和學生們面對面進行交流，通過這種師生良性互動的形式以活躍學生的學術思想并全面提高其綜合素質，最終有助于其構建起學習知識體系，為提升他們的創新能力打下堅實的基礎。

3.充分發揮實驗教學環節的作用。通過各種具有代表性的綜合性實驗進一步加強學生對課程中基本知識和概念的理解，鼓勵他們提出新的思路和見解以期提高動手能力和自主創新意識。

4.以學生為本，理論聯系實際地設計多種與課程相關的課內外實踐教學環節，著力培養他們提出、分析、解決問題的能力，同時通過貼近實際的工程實例進一步鍛煉和提高學生的自主實踐能力，達到培養復合型人才的目的。

經過教學模式改革后培養的學生可以利用系統設計題目的形式進行訓練，并充分參與到實際的項目開發中，使他們能夠自行設計出完整的計算機控制系統，對各種數字信號進行處理，從而培養他們理論知識和實際工程技術相結合的綜合應用能力，同時有效提升了他們的自主設計能力和創新意識。在大學生創新創業的新環境下，對《計算機控制技術》課程的教學模式及其課程體系實施進行全面改革，對其教學模式、教學方法和內容、實踐環節的指導方式、考核模式等進行探索和改革，以期提高學生的學習興趣、動手實踐和自主創新能力，達到提升課程教學的效果和質量。

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