《计算机控制技术》课程教学改革探索

杨晶显　王凯

摘要：为了推进该计算机控制技术课程的教育教学改革，提高本科生的教学水平，针对工科教学的特点，结合我校学生的实际情况，分析了《计算机控制技术》课程的特点，从教学内容、教学方法手段及实践教学等环节进行改革，旨在增加学生的学习该课程的兴趣，培养学生自主学习的能力以及在学习过程中善于利用所学理论解决实际问题，培养学生设计控制系统的能力，从而提高该课程的教学质量，更好的培养学生的创新能力和解决实际问题的能力。

关键词：计算机控制；教学改革；教学探索

中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）11（a）-0000-00

《计算机控制技术》以控制技术、系统分析及设计技术、计算机技术等为基础的一门综合性技术学科。由于《计算机控制技术》课程的理论性和系统性都很强，而且理论性的知识点比较难，以自动控制理论为基础，利用计算机实现控制，随着科学技术的不断发展，信息化、网络化的飞速发展，工业生产及生活无时无刻都存在着自动控制的产品，随着计算机的发展，计算机作为一种新型的手段，逐渐替代传统的控制手段实现工业控制，所以为了在教学过程中理论紧密联系实际，对本科生《计算机控制技术》课程的理论、实验教学内容、教学方法和教学手段等的改革势在必行。

一、《计算机控制技术》课程的本科教学现状

在当前本科教育中，学生不仅要熟练掌握专业的基本理论知识，基本定律、概念，除此之外，还必须要具备一定的实践动手能力，所以在学习计算机控制系统基本理论以及基本的控制规律的基础上，还要利用所学的知识进行控制器的设计，对于实际的问题能够进行正确的剖析，并能够根据所学的知识进行分析，并能完成计算机控制系统的设计、安装、编程和调试过程[1]，并能够达到相应的性能指标。目前，计算机控制技术教学主要存在以下问题：

（1）理论教学内容陈旧，實践教学内容落后。目前，“理论课+实验”是目前本科教学中所常用的《计算机控制技术》教学模式，课堂教学往往占很大的比例，实验教学占较少的比例。课本主要讲述计算机控制系统的组成、分类及控制规律，计算机控制系统是一种自动控制系统，而自动控制是建立在一整套完整的控制理论基础上的。随着计算机技术的飞速发展，很多地方都采用的是现代先进计算机控制的实现技术，而课堂教学大多讲解的是计算机控制系统传统的控制技术。在实践环节，仅仅开设一些简单的验证性实验，很少有综合性的实验，而对于计算机控制系统而言，在设计过程中往往需要进行独立的综合性系统进行开发，而学生在平时的教学过程中可能没有办法进行工程系统分析和设计。

（2）教学方法和模式比较僵化。传统的教学方式是教师灌输给学生计算机控制系统的控制规律、输入输出过程通道和计算机网络控制等内容，然后学生按照老师的要求下载程序进行相关控制系统实验的验证。在教学中，老师在讲台讲，学生通过听课被动接受课本中所涉及的概念和知识，根本没有自主探索研究和自主开发系统的空间。大家学习的目的也只是应付考试，期末考试之后，学生也很快将理论知识淡忘了，这样的教学效果根本达不到预期的目的。

（3）考核方式不能客观地反映学生的能力。该课程为闭卷考核方式，学生通过考试前认真复习，死记硬背就可获得较高的分数。而该课程重要的教学目的是培养学生独立创新，通过团队合作较好地解决工程一般控制系统问题的能力。而这种同学往往不会花时间去死记硬背概念、定律，他们反而取不到好成绩，这对于教学的成绩来说就存在着显著的不公平，并将仅仅靠一张试卷来评价学生的考核方式就更不能如实地反映一个学生的真实水平。

从上述对该课程教学过程存在问题的进行分析，本文从教学内容、教学手段及实践环节的设计三方面提出一些教学改革的探索思路。

二、《计算机控制技术》课程教学改革实践

根据计算机控制技术教学目标，要使学生真正掌握计算机控制技术技术这一门课程，必须要强化该课程的实践性教学，开设一些实践环节，可以给学生一些课题，让学生根据课题的要求开展实践教学活动，亲自动手进行课题项目研究活动。在开展教学的过程中，根据计算机控制技术应用领域的发展现状与趋势，及社会的需求，根据学生的实际情况，在项目研究过程中激发学生学习的热忱，积极锻炼学生自主学习的能力，培养学生团体合作的精神[2]。

（1）教学内容的合理设计。

教学内容要兼顾计算机控制基本原理和实现技术两大方面的教学要求。该课程主要内容应包括四部分 ：①计算机控制的理论基础。②计算机控制系统设计。重点包括离散系统的设计，连续系统的离散化等相关内容。③计算机控制系统工程实现技术及过程通道输入输出技术。随着计算机硬软件技术的飞速发展，重点介绍计算机控制实时的实现技术，在实现计算机控制的过程中，可能会遇到通信的问题，信号转换的问题及网络控制等先进控制技术。④介绍典型的计算机控制系统实例，可以介绍计算机控制系统发展以来出现的比较成熟的控制系统案例，以增强学生的学习的浓厚兴趣。在讲解的过程中，重点介绍计算机控制系统设计的方法及设计的思想，而在控制系统过程中软硬件的设计，程序的编写在单片机课程或微机原理等其他课程中已经详细讲解，不在一一论述。但是要使学生掌握工程设计的方法，还需要在课本教学过程中突出一些典型案例，特别要注意讲解工程中常用的方法和解释实践中比较关心的问题，这是今后本课程教学内容改革中的一个很关键的问题。

（2）教学方法的教学改革。

传统授课方法比较单一，也主要以PPT和板书结合的方式进行教学，老师在课堂上主动讲授，而学生在教室中被动的接收课本理论的知识，这样学生在学习的过程中难以产生兴趣，从而影响教学的效果。如果在课堂教学过程中，适当的调动学生学习的积极性，以提问或其它方法，或在课后布置相关课题，让学生在课堂中讲解自己实践课题项目研究的内容，其它学生适当点评，老师适当补充，改变以教师为中心的主动传授接受式教学模式，让学生积极探索研究，改变学生被动学习的模式，让学生在积极探索的过程中加深对理论的认识，这样不仅调动了学生学习的积极性，而且可以提高教学水平 [3]。

在具体的教学过程中，应针对不同计算机控制系统的结构特点以及不同专业的需求，针对不同的专业有针对性地进行一些课题项目研究活动，培养学生理论联系实际的能力，根据计算机控制系统设计的一般方法，使得学生具有较好地解决工程一般控制系统问题的能力。在课堂教学过程中特别注意讲解工程中常用的方法和解释实践中比较关心的问题。此外，可以邀请相关专家或具有实际经验的工程师进行相关讲座，在课程教学过程中，适当布置习题作业，使学生在能够对所学的理论进行巩固，在刚开始学习该课程时对课程的设计有个整体的认识，可以进行一些简单系统的设计任务。在进行计算机控制系统分析、设计时，充分利用现代的计算工具 Matlab 软件，通过指令编写程序，完成课题中所涉及的复杂计算，实现控制系统的分析和设计。

可以充分利用网络资源进行慕课教学，及时将自己授课的内容，课件等相关内容传送到网站，让学生在课后自主学习，并通过微课布置一定的作业，及时掌握学生学习的情况，真正做到翻转课堂。

（3）開放性实践环节的设计。

为了培养学生的动手能力和团队合作精神，大量的增设开放性实践环节，给学生布置一些项目课题，让他们去做一些小型的控制系统，比如：“电网智能测控系统”、“直流电机双闭环调速控制系统设计”、“真空钎焊炉温度控制系统”，采用以项目为驱动的教学，让学生积极主动地投入项目的学习中，从中掌握工程系统设计的方法，并将其作为实践考核的一种方式，并且适当加大实践考核的比例。通过对我院电气专业14级学生进行项目教学的实践，最后取得了令人满意的效果。电气专业14级每班有约40多名同学，每班定2个课题，每组20人，实践环节共18学时，全部用于课题项目的研究。在项目实施过程中要求学生两周进行一次周进展答辩，并且老师会每周固定时间给学生答疑，最后结题时要形成书面的报告并进行答辩，老师进行点评。在项目开展的过程中，要求每个学生都积极动手起来，分工协作，遇到问题积极讨论，然后积极解决，对实际的工程实践中的每个环节都进行系统分析，硬件设计，编写程序，将课堂的理论知识真正用在实践过程中，提高了学生自主学习的能力。

三、总结

对于目前工程应用背景下的本科教学，对《计算机控制技术》的课程教学提出了更高的要求。本文通过对该课程的教学内容进行了改革，突出对工程实践中的案例的讲解，对教学方法进行了改革，改变传统单一的教学方式，充分利用网络资源进行慕课教学，并赠设大量实践性的内容，并且对开放性实践环节进行了改革，通过项目驱动发进行课题探讨式的学习，并以此作为考核方式的一种，通过上述教学改革，在实际教学过程中已经取到了良好的教学效果。今后还要不断在该课程的教学中探索和实践。

参考文献

[1] 程海燕，李大中，张妍. 计算机控制技术实验教学改革与实践[J]. 实验室科学，2014，17（4）：129-131.

[2] 杨燕，李振璧，马莹.《计算机控制技术》课程教学改革与研究[J].高教学刊，2017，（6）：115-117.

[3] 马智慧，田振宇. 计算机控制技术课程教学改革的方法与实践[J].科技展望，2014，（21）：94-95.