民族班“微型計算機控制技術”課程教學改革探索與實踐＊

程志江，閆學勤，陳星志，魏 霞

（新疆大學 電氣工程學院，新疆 烏魯木齊830047）

新疆大學電氣工程學院作為培育新疆工程建設者的主力軍，肩負著培養新疆工科人才的重要使命。作為面向工程技術應用的自動化專業，對學生的工程應用能力的培養一直以來都是作為重點貫穿教學過程的始終。“微型計算機控制技術”是自動化專業的一門注重培養學生分析和解決復雜工程實際問題能力的核心專業課程，在自動化專業課程體系中占有極其重要的地位。通過這門課程的學習，使學生獲得運用自動控制原理，結合生產過程機理，利用自動化儀表及裝置去從事生產過程的分析、設計、運行與開發研究的工作能力。由于傳統教學案例單一陳舊，教師通過文字和靜態圖片采用滿堂講解的方式來授課，學生學習積極性不高，且內容難以理解和掌握，而這對于民族班學生來說更是增加了學習的難度。因此，為了更好地培養民族學生的工程實踐能力和學生創新能力，減輕少數民族畢業生就業困難和壓力，針對少數民族學生特點，對“微型計算機控制技術”課程在教學內容、教學手段和方式、實踐教學等方面都進行了改革和探索，以促進民族學生實踐創新和綜合能力的提升。

1 民族大學生在學習中遇到的問題

經過這幾年的教學觀察發現，在教學過程中，民族學生普遍存在學習積極性不高、學習效率低的情況。這主要有以下幾方面的原因。

1.1 學習基礎薄弱

許多民族學生都來自南疆，學習基礎不扎實，漢語水平普遍不高。因此在大學全漢語授課時，存在交流和理解的障礙，學習差距較大。

1.2 學習興趣不足

學習興趣才是學習活動的原動力。由于民族班的許多學生都是調劑到自動化專業的，因此，對所學專業不感興趣甚至產生厭學情緒。而培養和激發少數民族學生的學習興趣是教學效果轉變的基礎。這就需要任課教師在教學過程中要充滿學習快樂，多表揚、鼓勵他們，用發展的眼光去開展教學工作，幫助他們建立信心，轉變學習態度，為自己學習。

1.3 學習習慣不理想

現在有些大學生學習習慣不好，能夠做到課前預習、課上做筆記、課下復習總結的學生寥寥無幾。而少數民族學生由于學習底子薄，如果也有這樣的不良習慣，教學效果是可想而知的。

1.4 動手實踐能力較弱

由于南疆地區教育基礎條件差，教育資源有限，使得學生能夠參與動手實踐的機會少之又少，大部分學生動手實踐能力較弱。另外，受到語言交流和文化基礎的限制，主動參閱課外書籍的學生很少，往往大部分學生能夠順利完成計劃內的學習內容已實屬不易，專業知識面較窄。

2 改革的主要內容

由于民族班學生在學習基礎方面還是存在一定的差距，因此，就要求教師必須從教學內容、教學手段和方法以及實踐內容上進行探索，有針對性地提出改革方案，更好地滿足對工科技術人才的需求。

2.1 教學內容改革

“微型計算機控制技術”作為專業核心課，一般是安排在大三第二學期開課。在這之前，根據教學計劃安排，學生們已經學習了與課程內容相關聯的“傳感器技術”和“自動控制原理”，這兩門課程內容與“微型計算機控制技術”會有少許重合。因此，可在教學內容上進行優化。例如，在介紹檢測儀表和測量變送內容時，可簡單介紹各測量儀表的結構、工作原理，重點增加儀表的選型依據以及工程應用的案例及注意事項。在講解調節器部分時，忽略PID規律的推導，重點講解PID控制規律對控制質量的影響，以及PID參數的調節方法和設定經驗。在介紹調節閥部分時，重點介紹調節閥的結構特性、實際流量特性的選擇以及調節閥的口徑選擇和氣開氣關形式。在講解復雜控制系統部分時，對均勻控制、大滯后補償控制以及選擇控制系統做簡要介紹，重點講解比值控制、前饋控制、串級控制和分程控制部分。抓住學生的學習興趣，以工程實際問題和科研項目為例，不僅應加深學生對復雜控制系統結構和特點的理解，還應增強學生解決實際問題的能力，提高教學效果。同時，還將一些先進的控制算法、智能微型計算機控制技術的基礎知識和實際案例引入課堂教學中，激發民族學生的好奇心和求知欲，拓寬學生的知識面，增強學生解決實際問題的能力。

2.2 教學方法與手段改革

2.2.1 授課語句的組織和表達

由于目前許多民族大學生從小就是用維吾爾語學習知識，漢語也只是在大學才開始學習，學生普遍漢語水平較低，表達較困難。因此在授課過程中，教師要認真組織授課語句，注意語速，并結合生活中最常見的案例，做到用淺顯易懂的表達方式來講授課程內容，便于民族學生的理解。

2.2.2 督促養成良好的學習習慣

良好的學習習慣會使人終身受益。對于民族班大學生，必須督促他們上課做好課堂筆記。為了保證課后認真復習，每次上課時，都要提問上節課學習內容。在課堂中，要經常提醒學生集中注意力，多提問，多啟發，使他們的注意力始終跟上教師的步調，并把一些經典和先進的課外資料介紹給學生，鼓勵他們多學習和豐富自己的知識面，養成良好的學習習慣。

2.2.3 運用多媒體教學手段

“微型計算機控制技術”是一門理論性、實踐性都很強的專業核心課程。許多學生認為該課程內容枯燥、難學，學習積極性不高。為了幫助學生增強對課程內容的理解，特別將自動化儀表的結構原理和工業現場過程等內容運用多媒體方式呈現給學生，將課程中抽象的理論知識和實際操作步驟通過動畫、圖片和視頻等靈活的互動手段向學生演示，使他們對微型計算機控制技術有一個感性的認知，從而達到提高課堂教學效率的目的。反應車間儲罐液位及溫度控制系統如圖1所示。

2.2.4 豐富案例教學

由于學生幾乎都沒有工程背景，特別是民族班學生在這方面就更欠缺了。學生只能靠強行記住一些理論知識，不能夠對知識做到活學活用。為了加深民族班學生對課程理論知識的理解和吸收，結合教師的科研實踐項目，將科研成果引入教學，在教學中多補充案例，使學生對掌握基本微型計算機控制技術的相關參數選擇、控制方案設計以及設備選型等內容都有了一定幫助，切實培養他們發現問題和解決問題的能力。

圖1反應車間儲罐液位及溫度控制系統

2.2.5 增加仿真教學

在教學中可引入MATLAB仿真軟件，通過軟件完成對被控對象建模，PID控制規律、系統控制結構、參數整定及設計方案的不同對系統性能指標的影響分析，讓學生更加直觀地理解微型計算機控制技術結構和設計分析的效果，加深民族學生對課程理論和微型計算機控制技術的認識。

2.2.6 加強課堂互動

由于民族學生的漢語表達能力不強，因此，在課堂中要多提問、多分配任務，鼓勵學生們多回答、多總結，加深學生理解授課內容的含義，而且也提高了漢語水平。同時，在教學中提前對學生進行分組，給每個小組團隊安排案例設計和分析的任務，并給他們課下的準備時間。在后續課堂教學中，拿出時間讓學生作為主角來分析案例并展示設計方案。這樣不僅督促學生加強思考，激發學生的學習興趣，同時還活躍了課堂氛圍、給學生們提供了上臺鍛煉的機會，對加強師生互動、學生間互學都有很好的幫助。

2.3 實踐教學改革

要想學生真正掌握該課程，教師除了教好理論知識以外，還必須十分重視實驗教學。由于學校實驗硬件設備不充裕和實驗課程時間所限，實驗內容多以驗證性和基礎性實驗為主。為了更好地培養學生的創新實踐能力，課程組教師在現有硬件實驗條件下，采用虛擬軟件與硬件設備分時復用的方法來提高實驗裝置的利用率，鼓勵學生自己搭建串級控制系統，根據整定方法，自己確定PID參數，獲得階躍響應曲線；完善設計性和開發性實驗，發揮學生的積極性和主動性，以提升實驗教學效果，提高學生獨立操作和解決實際問題的能力，加強對學生工程應用能力的培養。

3 結束語

通過分析民族班學生在學習“微型計算機控制技術”課程時所遇到的困難和實際情況，結合理論和實踐，課程組教師在教學手段和內容上都進行了改革和實踐。實施幾年來發現，民族班學生作業的完成情況不再是一模一樣，而且在選題、設計思路和分析方面都有了很大的提高。學生們獨立查閱資料文獻和動手實踐能力比以前都有了提升，對學生的學習興趣提升、動手實踐能力增強和教學成效提升都有比較明顯的促進，為培養合格的工科民族大學生提供了有利的保證。