“互聯(lián)網+”背景下“計算機控制技術”課程教學改革模式研究

孫豪

摘 要： “計算機控制技術”是電子信息類專業(yè)的一門重要的專業(yè)必修課程。針對該門課程難學難教的現狀，結合西安翻譯學院生源現狀和實踐教學經驗，發(fā)現數學基礎不夠扎實、實踐環(huán)節(jié)“應用性”不足和互聯(lián)網對傳統(tǒng)課堂教學的挑戰(zhàn)是產生該課程教學困難的主要原因。隨著“互聯(lián)網+”教育理念的出現，傳統(tǒng)的“計算機控制技術”課程的教學模式也需要進行改革以適應“應用型”人才的培養(yǎng)要求。對此可以從“互聯(lián)網+資源”“互聯(lián)網+實踐”這兩大方向入手，充分利用互聯(lián)網平臺海量的教學資源和便捷的技術手段，加強對學生實踐能力的培養(yǎng)，鼓勵學生積極參加各類實踐活動，最終達到將學生培養(yǎng)成為具備扎實理論基礎的“應用型”人才的目的。針對“最少拍隨動系統(tǒng)的設計”這部分難學難教的知識成功地實施了一次“翻轉課堂”教學，取得了良好的教學效果，達到了提高學生成績的教學目的。

關鍵詞： 互聯(lián)網+; 計算機控制技術; 課程教學改革; “應用型”人才; “翻轉課堂”教學

中圖分類號： G64

文獻標志碼： A

文章編號：1007-757X（2019）06-0060-03

Abstract： “Computer Control Technology” is an important professional course for electronic information majors. In view of the current status of the difficulty in learning the course， combined with the current situation of students and authors practical teaching experience， it is believed that the poor

fundamentals of mathematics， the lack of practicality in the “application” and the challenge of the Internet to traditional classroom teaching are the main reasons for the difficulty in teaching this course. With the advent of the “Internet +” education concept， the traditional “computer control technology” curriculum teaching model also needs to be reformed to meet the “application-oriented” talent training requirements. This paper adopted “Internet + resources” and “Internet + practice” methods to use the massive teaching resources of the Internet platform and convenient technical means to strengthen the cultivation of students practical ability and encourage students to actively participate in various practical activities. Ultimately， it achieved the goal of cultivating students into “applicable” talents with a solid theoretical foundation. The author also successfully implemented ?“flip classroom” teaching on the “Minimum Shot Tracking System Design”， which was difficult to learn and teach. It achieved good teaching results and reached the goal of improving students achievement.

Key words： “The Internet plus”; Computer control technology; Course teaching reform; “Applicable” talents; “Flip classroom” teaching

0?引言

“計算機控制技術”這門課程是電子信息類專業(yè)的一門重要的專業(yè)必修課程。該課程融合了計算機技術、控制理論和計算機通信技術的相關知識，是一門理論性和實踐性均很強的新型學科[1]。從教學內容上看，該課程與電子信息類專業(yè)的許多專業(yè)課程（如信號與系統(tǒng)、自動控制原理、計算機網絡技術等）都有很強的聯(lián)系，因而在本科教學中占據了非常重要的地位;從工程實踐上看，越來越多的控制系統(tǒng)已經采用計算機進行控制，并與計算機網絡技術融合以實現遠端控制和遠端管理，從而在生產生活中均已得到了廣泛的應用[2];從發(fā)展上看，“物聯(lián)網”技術的不斷成熟、“智能化”家居的客觀需求以及“互聯(lián)網+”時代的快速到來均對該課程傳統(tǒng)的教學模式產生了深遠的影響和嚴峻的挑戰(zhàn)。

由此可見，如何在“互聯(lián)網+”背景下有效的利用新穎的教學理念和海量的在線教育資源來有效的提高“計算機控制技術”這門課程的教學質量，改進教學效果，使學生在了解并熟練掌握計算機控制系統(tǒng)的基本概念、基本理論和基本方法的基礎上，能利用計算機完成常規(guī)的自動控制過程的分析與設計，成為既具備扎實理論基礎，又具備綜合分析與設計能力的“應用型”人才，這是一項非常有意義的工作。為此，本人以自己多年從事該課程教學的實踐經驗出發(fā)，對“計算機控制技術”這門課程的教學改革進行了較深入的探討。

1?“計算機控制技術”課程教學過程中遇到的問題分析

計算機控制技術這門課程歷來是一門難學難教的課程，本人從事這門課程的教學已有近六年的時間，總結起來在對該課程的教學過程中遇到的問題主要有以下3點：

1.1?數學基礎不夠扎實

本人就職的西安翻譯學院屬于民辦應用型“三本”院校，因而招收到的生源質量普遍不高，尤其是數學基礎普遍薄弱。而“計算機控制技術”這門課程在對控制過程進行分析與設計的過程中恰恰就需要非常扎實的數學基礎，尤其是在學習拉普拉斯變換和z變換這兩個對于本課程而言非常重要的、基礎的數學變換時，嚴謹的計算推導過程和結論證明過程是必不可少的教學環(huán)節(jié)，這就為學生的學習設置了一道很難逾越的“大山”。這一點在講授該課程中的“數字控制器的連續(xù)化設計”和“數字控制器的離散化設計”這兩個核心知識體系時體現的尤為明顯，經常出現教師在課堂上推導公式、講述性質講得熱火朝天，而下面學生表情茫然，甚至點起了手機這樣的場景。這一現象產生的根源就是學生的數學基礎不夠扎實，從而導致“教”與“學”的嚴重脫節(jié)。

1.2?實踐環(huán)節(jié)“應用性”不足

傳統(tǒng)的“計算機控制技術”課程的實踐教學環(huán)節(jié)仍以驗證性實驗為主，這種實驗要求學生首先按照實驗指導書上提供的實驗方案在實驗箱上進行一定的線路連接，然后在相應的輸出設備（如顯示屏、示波器等）上對實驗結果進行檢測、調整與記錄，最后利用相關理論驗證實驗結果的正確性。不多的設計性實驗也由實驗教師事先規(guī)定好了實驗題目的范圍和相關的實驗要求，學生雖然可以在一定范圍內綜合利用自己所學的知識和實驗技能來完成實驗方案的設計與論證，并通過操作得出最終的實驗結論，但由于實驗學時的有限性和實驗題目的局限性，這種設計性實驗更像是“紙上談兵”。因而這種重理論輕應用的實踐教學方法已經不適應當前“應用型本科”的大學教育改革模式和人才培養(yǎng)模式[3]。

1.3?互聯(lián)網對傳統(tǒng)課堂教學的挑戰(zhàn)

智能手機（以下簡稱手機），已經成為當今幾乎所有成年人須臾不可離的隨身之物，但是，本人對手機卻是又愛又恨，因為它已經成為傳統(tǒng)課堂和教師的最大挑戰(zhàn)者。通過手機上網、即時交互的“低頭族”，成為傳統(tǒng)課堂上越來越不容忽視的一道“風景”[4]。后進的學生可以通過手機打發(fā)枯燥的上課時間;上進的學生會借助互聯(lián)網這個擁有海量資源的平臺，在課堂上利用手機來查找資料、看微課視頻、看教學名師的錄音錄像、直播課堂教學……甚至可以做到教學相長，糾正老師講課時的一些錯誤，這在傳統(tǒng)的課堂教學中是不可想象的。從某種程度上說，手機對教師和傳統(tǒng)課堂的挑戰(zhàn)，實質上就是移動互聯(lián)網對傳統(tǒng)課堂教學模式的挑戰(zhàn)[5]。

2?“互聯(lián)網+”背景下“計算機控制技術”課程教學改革探討

在李克強總理提出了“互聯(lián)網+”這個概念以后，它的內涵和外延在不同的領域有不同的解讀方式。如果將這個概念應用于“計算機控制技術”這門課程的教學改革中，本人認為可以從下面兩個方面來進行教學改革的推進：

2.1?“互聯(lián)網+資源”

有效利用好互聯(lián)網為我們提供的海量教學資源，可以大大提高課堂教學的廣度和深度。這體現在以下幾個方面：

（1） 將“名師”請進課堂

借助于互聯(lián)網，我們可以隨時隨地的將名師們在互聯(lián)網上共享的課件、微課、視頻、心得體會等資源下載下來學習，這就相當于我們都成為名師的“不記名”弟子，這對教師和學生的知識水平提高和能力提升都是非常重要的。以本人為例，在講授“計算機控制技術”這門課程的過程中，本人經常利用網絡學習、引用、借鑒清華大學、西安交通大學等名校名師的課件和授課經驗，并在課堂上向學生推薦并觀看名師們精彩的授課視頻。這些做法不但提高了本人的授課水平，也使學生能更好的理解并掌握本課程的學習內容。

（2） 將“新成果”引入課堂

隨著“物聯(lián)網”技術的不斷深化和各種各樣智能設備的不斷上市，學生們已經接觸到越來越多帶有“計算機控制系統(tǒng)”的“新成果”，這就為我們的課堂教學提供了活生生的素材。我們既可以在課堂上讓學生充分了解到關于“計算機控制技術”這門學科的最新研究成果和生產實踐應用，又可以利用互聯(lián)網將多種新的教學方法、教學手段與教學策略（比如多媒體、慕課、翻轉課堂等）應用于課堂教學中，這能使學生在教學過程中不斷保持對課程的新鮮感和高度的注意力。

（3） 將“翻轉課堂”應用于教學

目前越來越多的學校和教師已經開創(chuàng)性的嘗試使用“翻轉課堂”這種新型教育模式。它充分利用網絡上海量的信息化資源，讓學生逐漸成為學習的主角，讓教師逐漸轉化成為學生學習的“引導者”而不是“講授者”。在課堂上教師和學生均可以利用手機、互聯(lián)網對這節(jié)課應學習的知識觀看相關視頻、音頻，查詢相關資料，做到有針對性的、互動式的教學;在課余時間，教師可利用微信或QQ進行提問、答疑、布置作業(yè)等，同時鼓勵學生間利用網絡共享課堂筆記、考研資料等。這樣無論是在課堂上還是在課堂外，教師都可以利用互聯(lián)網進行教學和交流，從而把課堂教學也滲透進了學生的碎片化學習中，從而使學生不斷的對所學的知識進行查缺補漏，從而不斷的進步。

對于本課程而言，“最少拍隨動系統(tǒng)的設計”這部分知識歷來是“數字控制器的離散化設計”這個核心知識體系中最難學難教的部分，該部分知識理論推導過程復雜，計算過程繁瑣，設計步驟又層層遞進，中間任何一步出了差錯必須及時糾正，否則對后續(xù)步驟會產生不可挽回的影響。該部分知識的考核方式是以一道綜合計算題的形式出現在期末考試的試卷上，依據歷年來該課程的試卷分析結論，大部分學生連這道題的一半分數都拿不到，且基本沒有學生能得滿分，最終的得分率不超過50%。

為了讓學生更好的掌握這部分知識，提高課程的授課效果，本人引入了2課時的“翻轉課堂”教學，用于這部分知識的授課過程，具體的課堂教學過程設計如圖1所示。

該“翻轉課堂”的教學過程分為下面4個階段：

A.準備階段

在這一階段，本人依據教學進度提前一周將學生分為四組，為他們布置一道精心選擇的典型例題，要求他們寫出對該例題進行“最少拍隨動系統(tǒng)的有波紋數字控制器設計”和“最少拍隨動系統(tǒng)的無波紋數字控制器設計”的具體設計步驟和計算過程，并自行設計一道關于最少拍隨動系統(tǒng)的數字控制器設計的練習題，同時承諾最終獲得評分成績第一的小組全體成員平時成績“加10分”，評分成績合格的小組全體成員平時成績“加5分”。

B.分組展示階段

在這一階段，本人要求每組派一名代表上講臺進行答辯，具體闡述本組在解決該例題時采用的設計步驟，同時將計算過程寫在黑板上供其他組的學生參考及提問，并簡單描述本組自行設計的練習題。

C.教師評分階段

在這一階段，本人設計了一套具體的評分細則：按照“設計步驟”環(huán)節(jié)30分、“計算過程”環(huán)節(jié)30分、“答辯”環(huán)節(jié)20分、“自行設計練習題”環(huán)節(jié)20分來分別為每一組學生進行評分，并最終得到各組學生的總分（滿分為100分）。具體的評分細則如表1所示。

D.總結階段

在這一階段，本人進行了兩次總結。第一次總結是在本次“翻轉課堂”的最后，我向全班學生對這次“翻轉課堂”的教學效果進行了點評：所有學生都熱火朝天的參與到了這堂“翻轉課堂”教學課當中;所有的分組在每一個教學環(huán)節(jié)當中表現的都非常出色，尤其是在“計算過程”這一環(huán)節(jié)上，他們給出的計算過程均非常完整、正確、滿足設計要求，令我對這些數學基礎普遍薄弱的學生們刮目相看;所有的分組最終都提煉出了一種可行的最少拍隨動系統(tǒng)的數字控制器設計的設計方法，為他們將來解決同一類問題提供了良好的理論基礎。

第二次總結是在本次課程的期末考試中，我對以這部分知識為考點的一道綜合計算題的得分情況進行了分析，結果令人驚喜：滿分為14分的這道題，大部分學生成績均在8分以上，有3名同學得了滿分，得分率為72%，遠遠好于以往的歷屆考試。這表明，本學期進行的這次“翻轉課堂”教學，取得了良好的教學效果，最終達到了提高學生成績的教學目的。

2.2?“互聯(lián)網+實踐”

針對傳統(tǒng)課堂教學在實踐上的薄弱環(huán)節(jié)，我們可以利用互聯(lián)網加強對學生實踐能力的培養(yǎng)，這可以體現在以下幾個方面：

2.2.1?教學內容不再拘泥于教材和教學大綱，可以從網絡和生活實踐中提取典型素材和典型案例進行教學，培養(yǎng)學生的工程實踐能力。

由于“計算機控制技術”這門課程與生產生活聯(lián)系非常緊密，因而在課堂授課時應根據授課內容靈活運用“案例教學法”，將生產生活中大家耳熟能詳的實例與所講授的知識有效聯(lián)系并結合起來，寓教于例，使學生能夠在學習理論知識的同時培養(yǎng)工程實踐能力。比如本人在授課的時候，經常以蘋果手機、汽車等工業(yè)產品的生產過程為例，向學生講授計算機控制系統(tǒng)的特點，控制技術和通信技術在上述工業(yè)生產過程中的應用等理論知識，從而讓學生既學習了知識，又初步培養(yǎng)了工程實踐能力。

另外，由于本專業(yè)的畢業(yè)設計成果大部分是以單片機為核心的控制系統(tǒng)，兼具數據采集、報警等功能。因而，在授課時適當選取典型的畢業(yè)設計實例來解釋一些控制理論、系統(tǒng)設計、參數整定、干擾與誤差的處理等知識時，學生有了形象化的例子就更容易理解相對枯燥的或嚴格公式推導化的結論，也能從師哥師姐的畢業(yè)設計中學習到如何將課堂中掌握的知識轉化為自己的畢業(yè)設計成果的方法，從而提高了自身的工程實踐能力。

2.2.2?積極為學生創(chuàng)造更好的實習、實踐條件，并鼓勵學生參加各種形式的實踐活動。

隨著“應用型本科”教育的不斷深入，越來越多的企業(yè)向我們專業(yè)的學生敞開了大門，他們到學校舉辦相關講座、歡迎學校的老師去企業(yè)參觀交流、為我們的學生提供實習機會等，這些活動主觀上加深了學校與企業(yè)之間的聯(lián)系，客觀上也為學生們提供了各種形式的實習機會。我們應該充分利用互聯(lián)網及其他媒介，在加深與企業(yè)聯(lián)系的基礎上，為學生尋找并選定貼近學生專業(yè)的實習單位，根據實際情況有條件的建設實習實訓基地，從而讓學生在實習實訓過程中不斷加深對理論課程的理解，鍛煉自己的各項能力[6]。

同時，我們應積極創(chuàng)造條件鼓勵并指導學生參加各項大賽（尤其是電子設計競賽），申報各類大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目。學生在參加大賽、申報創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目過程中遇到各種問題、出現各種困難時應努力為學生排憂解難，做好學生的堅實后盾，讓學生在各項實踐活動中不斷提高自己的創(chuàng)新能力和業(yè)務水平，最終將學生培養(yǎng)成為具備扎實理論基礎的“應用型”人才。

3?總結

“互聯(lián)網+”教育時代的開啟為“計算機控制技術”這門學科的課堂教學既帶來了挑戰(zhàn)，又帶來了機遇。本文結合本人的授課經驗，對“計算機控制技術”這門課程的教學改革提出了一些觀點和實施方法，本人也針對“最少拍隨動系統(tǒng)的設計”這部分難學難教的知識成功的實施了一次“翻轉課堂”教學，取得了良好的教學效果，達到了提高學生成績的教學目的。目前我校“應用型”本科大學的人才培養(yǎng)模式建設已經基本成型，因而，如何借助互聯(lián)網的巨大便利和海量資源構建滿足和適應經濟與社會發(fā)展需要的課程體系，更新課程的教學內容、教學環(huán)節(jié)、教學方法和教學手段，全面提高教學水平，培養(yǎng)具有較強社會適應能力和競爭能力的高素質應用型人才，是本校教師面臨的一項艱巨而有意義的工作。本人也希望能在這場顛覆傳統(tǒng)教學模式的改革中盡自己的一份力量，為本校的“應用型”人才培養(yǎng)添磚加瓦。

參考文獻

[1]?徐順清.面向“卓越計劃”的計算機控制技術課程教學改革與實踐[J]. 電子測試，2015（9）：93-94.

[2]?王修巖，李宗帥，史艷紅，等. “計算機控制技術”課程教學改革研究[J].中國電力教育，2009（12）143-144.

[3]?陳貴，陸峰，宋麗蓉.計算機控制技術課程教學改革研究與實踐[J].中國現代教育裝備，2009（3）：52-53.

[4]?課堂玩手機成“國際難題”、老師：手機成“打不退的第三者”[EB/OL].新華網（2014-06-02）.http：//edu.people.com.cn/n/2014/0427/c1053-24947282.html

[5]?王竹立，李小玉，林津.智能手機與“互聯(lián)網+”課堂——信息技術與課程整合的新思維、新路徑[J].遠程教育雜志，2015（4）：14-21.

[6]?陸鋒，陳桂，林健. 應用型本科院校《計算機控制技術》課程教學改革實踐[J].科技創(chuàng)新導報，2011（4）：157-158.

（收稿日期： 2018.06.26）