新工科背景下計算機控制技術課程教學方法設計

孫曉娟

摘 ?要 針對自動化專業課程，提出在新工科背景下，按照“互聯網+教育”的模式要求，將互聯網技術與傳統教育教學方法完美結合，設計出自動化專業計算機控制技術課程新的教學方法，以培養新工科背景下滿足工程認證專業要求的合格人才。

關鍵詞 新工科;互聯網+教育;教學方法;自動化專業;計算機控制技術;微課;雨課堂

中圖分類號：G642.3文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2019）18-0060-03

Study on Teaching Methods of Computer Control System Course

based on New Engineering//SUN Xiaojuan

Abstract Aiming at the course of automation major， the paper puts forward effective measures of computer control system. Using of the method with Internet + Education propose to meet the professional requirements of engineering certification.

Key words new engineering; Internet + education; teaching methods;

automation major; computer control technology; micro lectures; rain

classroom

1 新工科背景下工科人才培養要求

在新工科背景下，工科專業人才培養面臨新的挑戰，要達到新工科要求，需要改變傳統的教育教學方法，建立以學生為主體的教學模式，培養適應工業企業發展需要的應用型工科人才。隨著“互聯網+”技術的發展，“互聯網+教育”彌補了傳統教學模式的不足，使得工科專業的教育教學活動具備優良的環境和技術手段。

自動化專業作為傳統工科專業，人才培養方案勢必要按照新工科要求制定人才培養目標，課程教學設計也要按照新工科培養目標實施。新工科背景下，寶雞文理學院制定的自動化專業培養目標如表1所示。

2 自動化專業計算機控制技術課程傳統教學方法分析

計算機控制技術課程理論教學方法 ?計算機控制技術課程是自動化專業的專業核心課程，是一門綜合性、應用性很強的課程。寶雞文理學院作為地方本科院校，以課堂教學為基本教學形式，教師上課主要以講授、板書、討論等教學方法進行課堂教學，課程的成績評定主要由學生的期末考試卷面成績、平時作業成績、實驗成績按照一定的比例計算，完成對教學質量的評估。傳統課堂教學模式忽視了學生的學習動機、能力和興趣等方面的因素，沒有真正意義上實現以學生為主體的課堂結構，不利于學生自主學習能力的提升。針對工科學生畢業需求，課堂教學很難讓學生有一個系統工程的概念。

實踐教學方法 ?實踐教學環節，計算機控制技術課程以驗證性實驗和部分設計性實驗為主，教師主要進行實驗理論講解、操作演示，學生則按照教師的指導進行重復性操作，無法充分調動創造力和創新性，導致實踐經歷不夠深，實踐教學效果不佳[1]。

新工科背景下傳統教學方法的改革 ?工科專業課要實現工程能力教學，教學方法的改革是必須的。打破傳統課堂教學的界限，要為學生創造進行工程設計研究的場所，包括課內和課外場所，為學生提供真實的實驗室和研究室進行工程能力教育，而不是僅僅停留在課本知識的傳授。

3 “互聯網+”背景下教學方法優化設計

利用互聯網資源翻轉課堂教學

1）在線課堂。寶雞文理學院作為地方普通本科院校（本市僅此一所地方高校），不論是學生的基礎，還是教師能力，都無法和其他重點院校相比。但互聯網技術的發展，為地方普通本科院校提供了優秀的教學資源。“互聯網+教育”的新型教學模式，使得互聯網這種信息技術手段成為學生學習的得力助手，也成為教師相互學習的友好平臺。所以，在線課堂不論從教師還是學生角度，都是非常有利的。同時，優質的教學資源最大化利用，也是節約型社會的必然要求。

中國大學慕課提供了大量的優秀學習資源，可以實現課堂內外無縫對接。就計算機控制技術課程來講，有國防科技大學韋慶教授和青島大學于海生教授的在線課程。結合本校學生教材，選擇青島大學于海生教授的課程，該課程是國家級精品課程，自動化國家級特色專業的重要專業課程，課程組獲得國家級教學成果二等獎。

學生課前通過在線課程學習，理解和掌握基本知識點，將問題帶入課堂;教師有重點、有目標地解決學生的問題，并共同探討，讓學生獲得更多更廣的知識。慕課給教學帶來的益處是有目共睹的，但仍不能代替教師與學生之間面對面的互動與討論，缺乏情感交流互動，無法因材施教。為了解決這一問題，混合式教學模式SPOC既發揮了教師引導、啟發、監控的教學主導作用，又可以充分體現學生作為學習過程主體的主動性、積極性與創造性[2]。

總之，在線課堂的合理利用，促進了教與學的共同進步。“教”體現在課堂教學中，而“學”則體現在學生自主在線學習中，這二者結合起來就實現了“教”與“學”的統一。

2）微課視頻。微課教學是一種針對性很強的教學方法，針對工科學生，使用微課能夠滿足他們的按需學習要求。工科專業涉及各個不同交叉學科的知識，運用微課視頻，既可查缺補漏，又能強化鞏固知識。

計算機控制技術課程知識點多，每章知識相對獨立，而且在算法章節要求有良好的數學基礎。對于地方普通本科學生來說，基礎參差不齊，偏科現象嚴重，主要表現為英語或數學基礎知識薄弱。學生在學習中對需要很強數學理論的章節，學起來很吃力。微課短小精悍，在幾分鐘內就可以讓學生掌握一個知識點。如在第四章“常規與復雜控制技術”中，離散系統的連續化設計需要用到積分變換等知識，筆者參考本校教師趙天旭老師教材，針對數學基礎差的學生，錄制拉普拉斯變換、Z變換相關知識點講解微課視頻，提供給需要的學生。這樣既可以幫助數學基礎差的學生掌握本章節知識，又有效提高了學生的學習興趣，讓他們不會因為某一知識點的欠缺，導致整章內容學不懂，實現了與學生需求相匹配的教學模式。

對于實用性強的具體的知識點，微課視頻或者動畫能夠讓學生一目了然地了解其結構、工作原理、控制方法。如教學第三章中步進電機的工作原理和控制方法，步進電機是自動控制系統中重要的執行機構，學生在學習過程必須留下深刻的印象。因此，在步進電機的講解中可以將實物電機帶入課堂，讓工科學生及時獲得實際工程知識;對其工作原理的講解，利用3DMAX做出步進電機工作原理動畫演示，以簡單的動畫說明每一相的通電情況，以及對應的轉子轉動角度，讓學生清晰明了地掌握步進電機如何將電脈沖轉換成角位移。這樣通過形象生動的視頻演示加實物觀察，突破教學難點，極大地激發了學生的學習興趣，提升了教學質量。

對于在多門專業課中重復出現的知識點，微課視頻可以資源共享。比如第二章中A/D和D/A轉換，在單片機原理和微機原理課程中都出現此部分知識點，那么對于這部分知識點，可以和帶同類課程的教師協調，選擇優秀的、最易被學生接受的教師的微課帶入課堂，在提高教學效率的同時，激發學生的學習興趣。

3）雨課堂。早在2014年，中國青年網對全國200余所高校的14 500位大學生進行了調查，調查結果顯示：智能手機普及率達到98%。也就是說，當前大學生幾乎每人都有一部隨身攜帶的可以高速聯網、可以打電話的“便攜電腦”。這就意味著智能手機將成為新型信息素養教育的終端[3]。雨課程就是在這樣的大環境下應運而生，讓智能手機不僅是通信娛樂等工具，也是重要的學習工具。

雨課堂通過連接教師與學生的智能終端，為課前預習、課堂學習、課后復習等提供了全新的體驗。寶雞文理學院的每個多媒體教室都安裝有雨課堂教學工具，在15級某班的計算機控制技術教學中，采用雨課堂授課，課堂上，學生積極與教師互動，課后參與討論等環節，極大地提高了學習興趣。考核方式也有所改進，雨課堂提供的數據統計分析功能，能夠清楚地看到每個學生參與課堂情況、平時知識點掌握情況。比起原來的試卷成績+實驗成績的簡單考核方式，雨課堂的使用使得學生的成績更客觀，能夠真實反映學生的學習情況，改變了以往在普通地方院校中，有的學生一學期不好好上課，僅靠考前一周點燈熬油應付考試的狀態。

借助互聯網工具提高教學效率 ?隨著智能手機的普及，人們獲取信息的途徑越來越離不開手機，課堂上也隨之出現大量的“低頭族”，如何讓學生由低頭玩手機到利用手機來進行學習？除了雨課堂的互動外，還可以充分利用社交軟件，比如QQ、微信等。教師針對每一屆學生建立新的QQ群或者微信群，課前，把課堂教學知識和內容發到群里，通知學生進行課前預習;課后，把作業和復習資料發到群里，督促學生完成作業。在微信群中，教師利用閑暇時間可以和學生進行交流，以便了解學生學習過程中存在的問題。這種模式不論對于善于表達溝通的學生，還是害羞不愿意和教師交流的學生，都是一個非常好的交流方式。通過這些班級群平臺，可以掌握學生的畢業需求，每一屆學生畢業后情況統計，學生的就業方向、就業需求與本課程的關聯程度，知識點與畢業需求的關聯程度，使教師的培養不再教條化，不再是就課程來講解，而是教學內容與畢業需求緊密結合，培養的學生與社會需求緊密結合，教學模式面向行業需求、服務地方經濟。

互聯網環境下的實驗教學優化設計 ?在應用型大學教育教學中，工科人才培養目標主要是適應社會發展和企業要求的應用型技術人才，應用型技術人才的培養除了堅實的理論基礎，更重要的是實踐動手能力的培養。教學教育過程中必須重視理論與實際的結合，鼓勵和引導學生在實踐中學習理論知識。打破封閉的校內教學體系，走出校門，與企業共建專業，通過可以隨時點播的真實生產過程，先進的、最前沿的生產技術和方法，使得實驗教學真實化、實時化，貼近工作崗位。

計算機控制技術課程實驗環節除了傳統的演示驗證性實驗，應該增加綜合設計性實驗。而對于自動化控制系統的設計，包含不同的控制環節，控制對象也各有特點，在傳統的實驗室設計這樣的系統還是很困難的，如果能夠和企業合作，把企業的骨干研發人才、先進技術、先進設備、項目資源引入學校的實驗教學中，能夠實現學校專業培養和行業需求同步。如設計性實驗計算機控制系統在啤酒發酵過程中的應用，通過建立立體化實驗室，運用互聯網技術，可以使控制對象直接切換至啤酒廠設備，參數采集控制可以實時化、精確化，學生不是僅僅從實驗臺模擬數據，而是從實際工業現場獲得數據，通過可視化平臺，掌握實際工況。

在網絡環境下，企業專家可以在線對數據進行分析。這樣的實驗過程更能提高學生的興趣，也使工科學生的培養切實做到與工業現場統一。同時，與相關合作企業建立穩定合作聯系的關系，除了這些企業能夠提供本專業強大的共享資源外，也能為本專業的畢業生提供穩定的專業人才輸送渠道[4]。

4 結語

合理利用互聯網這種信息技術手段開展教學工作，能充分調動學生學習的興趣，引導學生主動學習，提升教學信息的廣度和深度。計算機控制技術課程的“互聯網+教育”模式，對于工科自動化專業的教育教學工作提供了有效的支撐，提高學生的理論知識水平和實踐能力，為培養出類拔萃的創新型工科人才奠定基礎。

參考文獻

[1]周海超，翟輝輝.高校工科專業課程教學方法的思考與實踐[J].科技創新導報，2015（24）：191-193.

[2]王文廣，徐生梅，朱娟娟.新建本科院校SPOC教學策略探究[J].黑龍江教育：高教研究與評估版，2017（5）：20-23.

[3]曹畋，孫輝.新環境下高校信息素養教學模式與平臺研究[J].農業圖書情報學刊，2016（2）：129-132.

[4]涂建，詹習生，黃貞輝，等.工科類專業創新性實踐教學模式探討[J].湖北師范大學學報：自然科學版，2017（1）：

101-105.