數字化背景下計算機控制技術課程教學改革研究

摘要：數字化技術的飛速發展及其在教育領域的廣泛滲透，不僅改變了傳統的教學觀念，也極大地豐富了先前較為有限的教學內容，繼而為計算機控制技術課程結構的優化和教學質量的提升開辟了全新空間。文章以數字化為背景，從整合數字資源、重視個性教學、巧用數字技術、線上線下混合四大維度，探索計算機控制技術課程教學改革策略，致力于推動計算機控制技術課程的現代化變革，引領其教學效果邁上新臺階。

關鍵詞：數字化；計算機控制技術；課程教學；改革

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1004-9436（2024）21-0-03

計算機控制技術作為自動化類專業的核心課程，承擔著培養綜合應用型數字化控制人才的重要使命。然而，當前其課程教學普遍存在“三重三輕”現象，即重理論輕實踐、重傳統輕前沿、重知識傳授輕能力培育，直接導致學生“學用脫節”“知行分離”，難以適應時代需求。在教育部《教育信息化2.0行動計劃》提出的“推動課堂革命，重構教育生態”的觀照下，大量的數字化技術、資源涌入計算機控制技術課堂，為課程教學改革帶來了史無前例的機遇。一方面，以希沃白板、多媒體等數字化技術為支持，可視化闡釋抽象復雜的專業知識，幫助學生更好地理解與應用；另一方面，整合大量的數字化資源充實課程內容，拓展學生的眼界，豐富其知識儲備等，對學生的高質量學習具有顯著裨益。數字化時代不僅帶來了嶄新的教學思路，更為計算機控制技術課堂注入了新的生機與活力，極大地豐富了教學內容與手段。

1 數字化背景下計算機控制技術課程教學現存問題

1.1 教學內容陳舊

在數字化技術日新月異的當下，各行各業迅速迭代，但計算機控制技術課程教學內容卻未跟上時代步伐。從現行教材來看，其大量篇幅仍聚焦傳統計算機控制系統，基于單片機、PLC的簡單控制系統雖為基礎，但在數字化浪潮中其應用場景受限，與行業發展前沿趨勢脫軌［1］。而工業互聯網等新興的數字化控制技術正在重塑工業生產模式，人工智能的應用更讓控制系統具備了自主學習能力，但這類前沿技術在教材中的呈現極為有限。滯后的教學內容使學生接觸到的知識與實際應用嚴重脫節，亟須進行更新。

1.2 教學方法單一

教學方法決定了整體教學效果，而目前傳統的“講授式”教學模式依然在計算機控制技術課程中大行其道。教師在講臺上滔滔不絕地介紹理論知識，學生被動接受，課堂氛圍不佳，互動嚴重不足。這一方面導致學生缺乏主動思考與探索的機會，另一方面也使得學生的學習積極性受挫，對課程產生倦怠感。計算機控制技術是一門注重實踐應用的學科，抽象的理論知識唯有結合實際案例與操作，才能被學生真正理解、應用。但傳統的講授式教學停留于理論表層，學生缺乏親身體驗，實踐操作更是有限，知識理解與運用效果均大打折扣。

1.3 實踐教學薄弱

計算機控制技術的實踐特性決定了實踐教學的重要地位，然而就實際情況來看，實踐教學環節不足的問題仍難以根除。從實踐設備方面來看，多數院校的實驗室設備老化嚴重，更新換代速度遠跟不上數字化技術的發展，尤其是早期的工業控制計算機、PLC等設備，性能早已過時，難以滿足復雜的數字化控制實驗的需求。另外，老舊設備的故障率高、穩定性差，不僅影響實驗進度，也容易使學生對實際控制系統產生錯誤認知。從實踐教學內容來看，驗證性實驗占比過高也是一大問題，這類實驗多按照既定步驟進行驗證，學生只需按部就班地操作，久而久之，其自主思考與創新能力均會遭到不同程度的打壓［2］。

1.4 考核評價體系待完善

考核評價體系是教學質量的基本保障，發揮著調節、反饋的重要作用，而當前計算機控制技術課程的考核評價體系存在不小的缺陷：期末考試成績權重過大，平時成績占比較小。另外，期末考試以理論知識為主，題型固定，難以全面考查學生對知識的掌握水平，更難以反映其隱性能力的發展情況。而平時成績則以考勤、作業為主，考勤僅能反映學生的出勤情況而無法體現學習態度，作業也多為書面形式，難以檢驗學生的實踐操作能力。隨著數字化時代的到來，實踐動手與創新能力已成為社會檢驗人才的重要指標，傳統的考核體系在此背景下日漸顯現出其弊端。

2 數字化技術對計算機控制技術課程教學改革的意義

2.1 重塑教學內容，推動理論與實踐深度融合

數字化時代的到來推動了數字教學資源的上傳與共享，繼而為計算機控制技術課程教學內容的革新帶來了前所未有的契機。一方面，在數字浪潮的推動下，國內外知名高校紛紛將相關課程上傳至網絡平臺，教師可以根據教學大綱及學生的實際情況，有針對性地篩選并引入在線課程資源，將其作為課堂教學的原料或補充，為計算機控制技術課堂源源不斷地注入活力。另一方面，數字化資源豐富了教材形式，除傳統的紙質教材外，電子教材、互動式教材等新型教材形式也逐漸進入一線教師視野，并憑借更新速度快、攜帶方便等優點進入課堂，有效拓寬了學生的學習視野［3］。

2.2 優化教學模式，構建個性化學習路徑

個性化學習是現代教育理念的重要組成部分，特別是在計算機控制技術課堂上，數字化時代的到來為個性化學習的實施提供了強有力的支持。教師可以依托數字化工具及平臺，全面跟蹤學生的課程學習軌跡，了解其興趣需求及基礎水平，并根據每個學生的學習習慣、興趣和能力水平，推薦適配學生需求的計算機控制技術的練習題、學習視頻、虛擬實驗工具等，以個性化推送及定制化內容的形式，帶領學生在屬于自身的“最近發展區”實現個性化學習。這既能實現教育資源的優化配置，也能激發每一名學生的計算機控制技術學習天賦，為學生今后踏上計算機控制崗位，乃至步入終身化發展道路奠定堅實的基礎。

2.3 創新教學模式，優化學生學習體驗

數字化背景下，各類先進的數字教學工具和技術得以廣泛應用，教師借助多媒體、希沃白板之力，可輕松將復雜抽象的計算機控制原理及算法以直觀形象的方式呈現給學生，化靜為動，化抽象為具象，幫助學生更好地理解與吸收知識。虛擬現實技術和增強現實技術為學生提供了沉浸式學習環境，學生在其構建的場景中進行控制系統調試，仿佛置身于真實的工業控制現場。這打破了傳統實驗室空間和設備的限制，使學生可以更加沉浸、自由地探索各種控制方案，反復進行實驗而無需擔心設備損壞，繼而降低試錯成本。

3 數字化背景下計算機控制技術課程教學改革路徑

3.1 整合數字資源，豐富教學內容

數字化技術具有強大的資源整合功能，為計算機控制技術課程教育資源的整合提供了前所未有的強大驅動力。其既能將散落于互聯網各個角落、不同教育機構以及各類專業領域的優質資源匯聚起來，又能幫助教師輕松突破地域與時間的雙重限制，從海量的網絡資源中精準篩選出高度契合教學目標的素材，為學生提供更全面的專業訓練。例如，廣泛收集國內外知名高校計算機控制技術精品課程視頻，從基礎理論到前沿應用，為學生提供更多元的學習視角［4］。同時，整合專業學術網站上的論文、研究報告等資源，便于學生及時了解行業前沿成果，拓寬學習視野。學生可根據自身學習節奏，隨時隨地登錄平臺獲取所需的學習資源，展開自主學習與個性化學習。例如，登錄GitHub國內鏡像網站，索引計算機控制相關的開源項目，學生只需在頁面頂部搜索框輸入與計算機控制相關的關鍵詞，便能輕松查找從GitHub同步過來的相關開源項目，并借助“導入倉庫”功能，輸入GitHub中目標項目的倉庫地址，順利將項目導入Gitee進行查看、學習及使用，切實增強學習效果。

3.2 重視個性教學，創新教學方法

在強調個性教育的新時代，個性化教學被提上日程，尤其是對即將畢業的學生而言，個性化教學更有利于激活其專項才能，使其在計算機控制技術學習中得到最優發展，順利走上崗位。數字分析工具作為一種精準分析、跟蹤、評估學生學習過程的數字化技術，為個性化教育提供了可能。在課程教學中，教師可以利用數字工具收集學生的學習數據，包括日常作業、測驗成績和參與活動的記錄，依托對這些數據的精準分析，掌握每名學生的學習特征和偏好。根據分析結果，為每名學生制訂個性化學習計劃。例如，針對計算機控制技術基礎相對薄弱且在操作方面表現較差的學生，教師可以制定相對基礎的學習目標，并為其推薦更多相關的學習材料，幫助其逐步提高自身能力；而針對實踐動手能力突出的學生，則可以安排校企合作實訓項目，如工廠自動化生產線的PLC程序優化任務，使之在真實工程環境中錘煉專業技能，百尺竿頭更進一步［5］。個性化學習期間，應巧借現代數據平臺全面跟蹤、了解學生的進步情況，并以此為根據實時調整學習計劃，引導學生在螺旋式上升的學習過程中實現最大限度的成長。

3.3 巧用數字技術，優化教學過程

數字化背景下，希沃白板及多媒體技術進軍教育領域，并在構建數字化計算機控制技術課堂中扮演著至關重要的角色。希沃白板具備便捷的信息交互功能，擁有豐富的教育資源，課堂中，教師可通過希沃白板索引大量圖片、視頻，并利用其構建情境，實現專業知識可視化，幫助學生全方位、立體化吃透專業知識概念。同樣，希沃白板能提供豐富的云課件支持，老師可以直接登錄希沃白板調用課件，而課件中的頁面及資源使用了特定的描述文件，可以實現差量同步，繼而保障課件和課時進度及學生需求相契合。例如，在講解計算機控制系統中的PID控制算法時，以溫度控制系統為例制作動畫視頻，可視化展示當設定溫度與實際溫度存在偏差時，PID控制器如何根據比例、積分、微分環節計算控制量，進而調節加熱裝置功率，使溫度逐漸趨近設定值。在課堂學習過程中，學生先觀看動畫理解原理，再結合圖片認識硬件，教師全程輔助講解，實現教學過程的全面優化，增強學生知識理解及吸收效果。

3.4 線上線下混合，改革教學模式

數字化時代，線上線下混合式教學逐漸得到青睞，為學生提供了更便捷且靈活的學習陣地，使學生開展專業學習不受時間和空間的限制。線上教學以大數據搭建的廣闊平臺為媒介，只要有網絡連接，學生就能隨時隨地投身于課程學習之中。在公交地鐵上，在課間休息時，學生只需輕松通過手機或電腦登錄在線學習平臺，就能自由、個性、靈活地進行學習。有了線上教學的加持，教師還可利用線下課堂設計小組項目及情境活動，為學生提供大展身手的舞臺。以計算機控制技術課程教學為例，學生在線上了解了各類硬件設備的基本功能后，教師便可在線下課堂跳過基礎知識講授環節，直接展示實際的工業控制計算機、傳感器等硬件實物，并現場演示其工作過程，加深學生對硬件的認識，同時輔以實際案例，更為深入地講解硬件之間的連接方式、數據傳輸過程，幫助學生系統理解硬件的重要作用。線上線下混合式教學打破了時間與空間上的重重限制，學生得以更加高效、靈活地學習計算機控制技術，為自身今后的長遠發展做好鋪墊。

4 結語

數字化背景下，計算機控制技術課程教學的改革，是適應時代發展的必然需求，更是學生專業發展的基本要求。面對洶涌的數字化浪潮，計算機控制技術教師要充分意識到數字化技術對學生個性學習、開放學習、高效學習的重要意義，持續探索數字化技術的應用邊界，積極改革及優化教學模式，充分發揮其優勢，真正引領計算機控制技術課程教學邁上新的臺階，為學生的職業及終生發展賦能。

參考文獻：

［1］ 劉雪燕.新工科背景下“計算機控制技術”教學改革探索與實踐［J］.科學咨詢（教育科研），2024（4）：69-72.

［2］ 胡瀛月，王憲磊，閆同斌，等.計算機控制技術的課程教學實踐［J］.電子技術，2023，52（7）：108-109.

［3］ 劉安全.微型計算機控制技術課程的內容設置與教學研究［J］.呂梁教育學院學報，2023，40（2）：75-77.

［4］ 姜明佐，葉樹霞.新工科與計算機控制技術的教學設計［J］.電子技術，2022，51（11）：82-84.

［5］ 黃江茵.線上線下混合“計算機控制技術”教學改革［J］.電氣電子教學學報，2021，43（6）：19-21，26.

課題項目：本論文為2024年度商丘工學院高等教育教學改革研究與實踐項目“數字化背景下計算機控制技術課程教學改革研究”成果，項目編號：2024JGXM24

作者簡介：何洋洋 （1990—） ，女，講師，研究方向：精密機械；高秋閣（1995—），女，助教，研究方向：智能制造與數控技術。