《计算机控制技术》课程体系改革的研究与实践

2014-04-07祁红岩常国祥梁燕华徐益民

黑龙江教育·理论与实践 2014年2期

祁红岩，常国祥，梁燕华，徐益民，李满

（黑龙江科技大学电气与控制工程学院，黑龙江哈尔滨150022）

国内很多院校在不同时期进行了《计算机控制技术》课程体系改革，但大多为理论研究，因为各种原因限制实际应用比较少。《计算机控制技术》作为电气信息类重要的专业课，由于与工程实际联系较紧密，并且直接涉及到学生毕业设计和就业等问题。学生在学习本课程时，由于正处于毕业设计的前夕，所以对于将来所要从事的研究领域均十分感兴趣，非常希望了解本专业目前在国内外的技术动态和发展趋向。因此，《计算机控制技术》课程体系改革势在必行。

一、“计算机控制技术”理论教学模式改革

1.培养学生的学习兴趣，调动学习积极性

一个老师不论课程讲得多好，如果学生对所讲的内容不感兴趣、感觉没有什么用，他就不会努力去学习这门课程，这样的教学一定是不成功的。为了尽量避免学生对计算机控制技术这门课程的误解，对其失去兴趣，刚刚开始上课时，任课教师尽量不要讲授太多和太深的理论知识，可结合学生所学的专业，进行现场参观或动画演示。应用实例的有效引入，不仅可以让学生多多了解计算机控制技术的实用性，还可以激发学生的学习兴趣，并且培养学生的学习积极性。在教学的过程中，把计算机控制和自动控制原理的相关理论进行对比讲解，例如，在讲解稳定性的时候，我们可以复习在自动控制原理中稳定性的定义以及判别稳定性的方法，从而引出在计算机控制技术中稳定性的定义和相应的判别方法，这样更有利于知识的学习。

2.精心选择教材，吃透教材，形成适合教学的讲义

任课教师拿到教材后，应该尽早地备课。教师不仅要吃透教材，还要做到融会贯通，并且能够举一反三。这样才能从整体上把握教材，才能根据教学大纲的要求，进行合理地安排教学内容的取舍、教学内容的学时数，包括理论课和实践课等。教师应当发挥创造性，还应该有自己的风格，不能“照本宣科”，在授课的过程中要适当地穿插一些实际资料，从而可以形成适合教学的讲义，有利于提高教学质量。

3.利用多媒体演示课件进行教学，并利用matl a b/sim ul ink进行仿真演示

计算机控制技术这门课程是工科类电气相关专业主干课程之一，这门课程具有难于理解、概念抽象、数学理论强等基本特征。在教学过程中，为了使学生更好地理解知识，可以利用matlab/simulink进行仿真演示。例如在讲解数字PID控制器时，我们可以通过simulink仿真来讲解，先仿真只有P控制时的单位阶跃响应，适当地调节比例参数，这样可以清晰地看出P的作用；接着加入积分作用，可以看出引入I作用后，在控制效果上得到了什么改善；最后引入微分作用，再看看引入D后，控制效果又得到了什么改善，通过这样的讲解方法，同学们自己就可以总结出PID每一项的作用。

4.开发网络教学平台

因为“计算机控制技术”这样的课程，内容既多又细、而且应用性强，在课堂教学中不可能面面俱到。所以利用现代化的手段建立信息网络平台是必要的。教师把任课中用到的教学资料、多媒体课件和程序传到网络平台上，这样学生就可以在任何时间、任何地点都能学习到《计算机控制技术》这门课程，同时为了及时地和学生进行交流，应该建立信息网络答疑平台。

二、“计算机控制技术”实践教学模式改革

1.增强实验环节，培养学生解决问题的能力

为了培养学生解决问题的能力，对理论课与工程实践课程进行整合，充分利用学校现有实验室的软硬件资源。为了达到“理论指导实践，实践促进理论”的目的，合理安排理论课程及工程实践的课程内容。任课教师布置一些实验课题针对教学大纲的要求，让学生进行一些验证性试验，让他们把书本上一些东西得以实现，这样更加有利于理论教学；也可以让学生选择科技创新比赛中比较感兴趣的课题，指导学生查阅相关资料，学生来选择适合的设计实验方案，教师通过检查学生的实验方案进而来启发学生，并且挖掘学生的创新潜能。在实验过程中，教师要积极地发挥引导作用，增强学生自学能力和创造热情，针对实验内容促进学生之间的相互讨论和交流。除此之外，把与本课程相关的工程实践基地进行开放，这样感兴趣的同学就可以灵活到实验室进行实验。

2.增加综合实践设计环节

为了让学生把课程中的理论知识和实践知识有机的结合，课程改革中引入一个实际工程案例，这样可以增强学生分析以及解决问题的综合素质。例如：实际工程案例为《步进电机数字闭环控制系统》，采用小型直流步进电机作为随动装置，控制器可以采用单片机或DSP等，进行一个步进电机闭环控制系统的设计，学生首先确定设计方案，然后根据控制方案进行系统硬件的设计，同时选择需要的算法，对控制系统进行调试，观察系统的运行情况，并做好实时记录并进行分析。

3.科研成果转化为实验课题

虽然书本上的知识是死的，但是科学研究的课题是活的，因此将平时的科学研究的成果转化为实验课程，并且将科研工作过程中得出的新知识、新方法以及一些科研前沿问题及时添加到教学内容中，这样可以培养学生解决问题的意识和能力。

三、采用适当的考核方式

目前，在我们学校的考试办法中普遍采用的仍然是闭卷考试。闭卷考试对基础理论类的课程教学中是适用的，但对计算机控制技术这类应用性和实践性较强的课程，完全采用闭卷考试，还是有其弊端的。因此，我们在教学实践中采用了开卷考试和闭卷考试相结合的方式，每种方式所占比例各为50%。在闭卷考试中，主要考查学生对基础知识的掌握情况；在开卷考试中，学生要作一个综合设计，并且要求将自己的设计进行仿真演示或者实物演示，教研室组织相关的老师对学生的作品进行演示，并且进行公开答辩，从而给出合理的分数，这样可以考查学生对所学知识的应用能力、实践能力、创新能力和创业能力。本课程在近两年的考核中，就是采用的这种闭卷+开卷的方式，效果比较显著。