“互联网+”背景下“计算机控制技术”课程教学改革模式研究

孙豪

摘 要： “计算机控制技术”是电子信息類专业的一门重要的专业必修课程。针对该门课程难学难教的现状，结合西安翻译学院生源现状和实践教学经验，发现数学基础不够扎实、实践环节“应用性”不足和互联网对传统课堂教学的挑战是产生该课程教学困难的主要原因。随着“互联网+”教育理念的出现，传统的“计算机控制技术”课程的教学模式也需要进行改革以适应“应用型”人才的培养要求。对此可以从“互联网+资源”“互联网+实践”这两大方向入手，充分利用互联网平台海量的教学资源和便捷的技术手段，加强对学生实践能力的培养，鼓励学生积极参加各类实践活动，最终达到将学生培养成为具备扎实理论基础的“应用型”人才的目的。针对“最少拍随动系统的设计”这部分难学难教的知识成功地实施了一次“翻转课堂”教学，取得了良好的教学效果，达到了提高学生成绩的教学目的。

关键词： 互联网+; 计算机控制技术; 课程教学改革; “应用型”人才; “翻转课堂”教学

中图分类号： G64

文献标志码： A

文章编号：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

“计算机控制技术”这门课程是电子信息类专业的一门重要的专业必修课程。该课程融合了计算机技术、控制理论和计算机通信技术的相关知识，是一门理论性和实践性均很强的新型学科[1]。从教学内容上看，该课程与电子信息类专业的许多专业课程（如信号与系统、自动控制原理、计算机网络技术等）都有很强的联系，因而在本科教学中占据了非常重要的地位;从工程实践上看，越来越多的控制系统已经采用计算机进行控制，并与计算机网络技术融合以实现远端控制和远端管理，从而在生产生活中均已得到了广泛的应用[2];从发展上看，“物联网”技术的不断成熟、“智能化”家居的客观需求以及“互联网+”时代的快速到来均对该课程传统的教学模式产生了深远的影响和严峻的挑战。

由此可见，如何在“互联网+”背景下有效的利用新颖的教学理念和海量的在线教育资源来有效的提高“计算机控制技术”这门课程的教学质量，改进教学效果，使学生在了解并熟练掌握计算机控制系统的基本概念、基本理论和基本方法的基础上，能利用计算机完成常规的自动控制过程的分析与设计，成为既具备扎实理论基础，又具备综合分析与设计能力的“应用型”人才，这是一项非常有意义的工作。为此，本人以自己多年从事该课程教学的实践经验出发，对“计算机控制技术”这门课程的教学改革进行了较深入的探讨。

1 “计算机控制技术”课程教学过程中遇到的问题分析

计算机控制技术这门课程历来是一门难学难教的课程，本人从事这门课程的教学已有近六年的时间，总结起来在对该课程的教学过程中遇到的问题主要有以下3点：

1.1 数学基础不够扎实

本人就职的西安翻译学院属于民办应用型“三本”院校，因而招收到的生源质量普遍不高，尤其是数学基础普遍薄弱。而“计算机控制技术”这门课程在对控制过程进行分析与设计的过程中恰恰就需要非常扎实的数学基础，尤其是在学习拉普拉斯变换和z变换这两个对于本课程而言非常重要的、基础的数学变换时，严谨的计算推导过程和结论证明过程是必不可少的教学环节，这就为学生的学习设置了一道很难逾越的“大山”。这一点在讲授该课程中的“数字控制器的连续化设计”和“数字控制器的离散化设计”这两个核心知识体系时体现的尤为明显，经常出现教师在课堂上推导公式、讲述性质讲得热火朝天，而下面学生表情茫然，甚至点起了手机這样的场景。这一现象产生的根源就是学生的数学基础不够扎实，从而导致“教”与“学”的严重脱节。

1.2 实践环节“应用性”不足

传统的“计算机控制技术”课程的实践教学环节仍以验证性实验为主，这种实验要求学生首先按照实验指导书上提供的实验方案在实验箱上进行一定的线路连接，然后在相应的输出设备（如显示屏、示波器等）上对实验结果进行检测、调整与记录，最后利用相关理论验证实验结果的正确性。不多的设计性实验也由实验教师事先规定好了实验题目的范围和相关的实验要求，学生虽然可以在一定范围内综合利用自己所学的知识和实验技能来完成实验方案的设计与论证，并通过操作得出最终的实验结论，但由于实验学时的有限性和实验题目的局限性，这种设计性实验更像是“纸上谈兵”。因而这种重理论轻应用的实践教学方法已经不适应当前“应用型本科”的大学教育改革模式和人才培养模式[3]。

1.3 互联网对传统课堂教学的挑战

智能手机（以下简称手机），已经成为当今几乎所有成年人须臾不可离的随身之物，但是，本人对手机却是又爱又恨，因为它已经成为传统课堂和教师的最大挑战者。通过手机上网、即时交互的“低头族”，成为传统课堂上越来越不容忽视的一道“风景”[4]。后进的学生可以通过手机打发枯燥的上课时间;上进的学生会借助互联网这个拥有海量资源的平台，在课堂上利用手机来查找资料、看微课视频、看教学名师的录音录像、直播课堂教学……甚至可以做到教学相长，纠正老师讲课时的一些错误，这在传统的课堂教学中是不可想象的。从某种程度上说，手机对教师和传统课堂的挑战，实质上就是移动互联网对传统课堂教学模式的挑战[5]。

2 “互联网+”背景下“计算机控制技术”课程教学改革探讨

在李克强总理提出了“互联网+”这个概念以后，它的内涵和外延在不同的领域有不同的解读方式。如果将这个概念应用于“计算机控制技术”这门课程的教学改革中，本人认为可以从下面两个方面来进行教学改革的推进：

2.1 “互联网+资源”

有效利用好互联网为我们提供的海量教学资源，可以大大提高课堂教学的广度和深度。这体现在以下几个方面：

（1） 将“名师”请进课堂

借助于互联网，我们可以随时随地的将名师们在互联网上共享的课件、微课、视频、心得体会等资源下载下来学习，这就相当于我们都成为名师的“不记名”弟子，这对教师和学生的知识水平提高和能力提升都是非常重要的。以本人为例，在讲授“计算机控制技术”这门课程的过程中，本人经常利用网络学习、引用、借鉴清华大学、西安交通大学等名校名师的课件和授课经验，并在课堂上向学生推荐并观看名师们精彩的授课视频。这些做法不但提高了本人的授课水平，也使学生能更好的理解并掌握本课程的学习内容。

（2） 将“新成果”引入课堂

随着“物联网”技术的不断深化和各种各样智能设备的不断上市，学生们已经接触到越来越多带有“计算机控制系统”的“新成果”，这就为我们的课堂教学提供了活生生的素材。我们既可以在课堂上让学生充分了解到关于“计算机控制技术”这门学科的最新研究成果和生产实践应用，又可以利用互联网将多种新的教学方法、教学手段与教学策略（比如多媒体、慕课、翻转课堂等）应用于课堂教学中，这能使学生在教学过程中不断保持对课程的新鲜感和高度的注意力。

（3） 将“翻转课堂”应用于教学

目前越来越多的学校和教师已经开创性的尝试使用“翻转课堂”这种新型教育模式。它充分利用网络上海量的信息化资源，让学生逐渐成为学习的主角，让教师逐渐转化成为学生学习的“引导者”而不是“讲授者”。在课堂上教师和学生均可以利用手机、互联网对这节课应学习的知识观看相关视频、音频，查询相关资料，做到有针对性的、互动式的教学;在课余时间，教师可利用微信或QQ进行提问、答疑、布置作业等，同时鼓励学生间利用网络共享课堂笔记、考研资料等。这样无论是在课堂上还是在课堂外，教师都可以利用互联网进行教学和交流，从而把课堂教学也渗透进了学生的碎片化学习中，从而使学生不断的对所学的知识进行查缺补漏，从而不断的进步。

对于本课程而言，“最少拍随动系统的设计”这部分知识历来是“数字控制器的离散化设计”这个核心知识体系中最难学难教的部分，该部分知识理论推导过程复杂，计算过程繁琐，设计步骤又层层递进，中间任何一步出了差错必须及时纠正，否则对后续步骤会产生不可挽回的影响。该部分知识的考核方式是以一道综合计算题的形式出现在期末考试的试卷上，依据历年来该课程的试卷分析结论，大部分学生连这道题的一半分数都拿不到，且基本没有学生能得满分，最终的得分率不超过50%。

为了让学生更好的掌握这部分知识，提高课程的授课效果，本人引入了2课时的“翻转课堂”教学，用于这部分知识的授课过程，具体的课堂教学过程设计如图1所示。

该“翻转课堂”的教学过程分为下面4个阶段：

A.准备阶段

在这一阶段，本人依据教学进度提前一周将学生分为四组，为他们布置一道精心选择的典型例题，要求他们写出对该例题进行“最少拍随动系统的有波纹数字控制器设计”和“最少拍随动系统的无波纹数字控制器设计”的具体设计步骤和计算过程，并自行设计一道关于最少拍随动系统的数字控制器设计的练习题，同时承诺最终获得评分成绩第一的小组全体成员平时成绩“加10分”，评分成绩合格的小组全体成员平时成绩“加5分”。

B.分组展示阶段

在这一阶段，本人要求每组派一名代表上讲台进行答辩，具体阐述本组在解决该例题时采用的设计步骤，同时将计算过程写在黑板上供其他组的学生参考及提问，并简单描述本组自行设计的练习题。

C.教师评分阶段

在这一阶段，本人设计了一套具体的评分细则：按照“设计步骤”环节30分、“计算过程”环节30分、“答辩”环节20分、“自行设计练习题”环节20分来分别为每一组学生进行评分，并最终得到各组学生的总分（满分为100分）。具体的评分细则如表1所示。

D.總结阶段

在这一阶段，本人进行了两次总结。第一次总结是在本次“翻转课堂”的最后，我向全班学生对这次“翻转课堂”的教学效果进行了点评：所有学生都热火朝天的参与到了这堂“翻转课堂”教学课当中;所有的分组在每一个教学环节当中表现的都非常出色，尤其是在“计算过程”这一环节上，他们给出的计算过程均非常完整、正确、满足设计要求，令我对这些数学基础普遍薄弱的学生们刮目相看;所有的分组最终都提炼出了一种可行的最少拍随动系统的数字控制器设计的设计方法，为他们将来解决同一类问题提供了良好的理论基础。

第二次总结是在本次课程的期末考试中，我对以这部分知识为考点的一道综合计算题的得分情况进行了分析，结果令人惊喜：满分为14分的这道题，大部分学生成绩均在8分以上，有3名同学得了满分，得分率为72%，远远好于以往的历届考试。这表明，本学期进行的这次“翻转课堂”教学，取得了良好的教学效果，最终达到了提高学生成绩的教学目的。

2.2 “互联网+实践”

针对传统课堂教学在实践上的薄弱环节，我们可以利用互联网加强对学生实践能力的培养，这可以体现在以下几个方面：

2.2.1 教学内容不再拘泥于教材和教学大纲，可以从网络和生活实践中提取典型素材和典型案例进行教学，培养学生的工程实践能力。

由于“计算机控制技术”这门课程与生产生活联系非常紧密，因而在课堂授课时应根据授课内容灵活运用“案例教学法”，将生产生活中大家耳熟能详的实例与所讲授的知识有效联系并结合起来，寓教于例，使学生能够在学习理论知识的同时培养工程实践能力。比如本人在授课的时候，经常以苹果手机、汽车等工业产品的生产过程为例，向学生讲授计算机控制系统的特点，控制技术和通信技术在上述工业生产过程中的应用等理论知识，从而让学生既学习了知识，又初步培养了工程实践能力。

另外，由于本专业的毕业设计成果大部分是以单片机为核心的控制系统，兼具数据采集、报警等功能。因而，在授课时适当选取典型的毕业设计实例来解释一些控制理论、系统设计、参数整定、干扰与误差的处理等知识时，学生有了形象化的例子就更容易理解相对枯燥的或严格公式推导化的结论，也能从师哥师姐的毕业设计中学习到如何将课堂中掌握的知识转化为自己的毕业设计成果的方法，从而提高了自身的工程实践能力。

2.2.2 积极为学生创造更好的实习、实践条件，并鼓励学生参加各种形式的实践活动。

随着“应用型本科”教育的不断深入，越来越多的企业向我们专业的学生敞开了大门，他们到学校举办相关讲座、欢迎学校的老师去企业参观交流、为我们的学生提供实习机会等，这些活动主观上加深了学校与企业之间的联系，客观上也为学生们提供了各种形式的实习机会。我们应该充分利用互联网及其他媒介，在加深与企业联系的基础上，为学生寻找并选定贴近学生专业的实习单位，根据实际情况有条件的建设实习实训基地，从而让学生在实习实训过程中不断加深对理论课程的理解，锻炼自己的各项能力[6]。

同时，我们应积极创造条件鼓励并指导学生参加各项大赛（尤其是电子设计竞赛），申报各类大学生创新创业项目。学生在参加大赛、申报创新创业项目过程中遇到各种问题、出现各种困难时应努力为学生排忧解难，做好学生的坚实后盾，让学生在各项实践活动中不断提高自己的创新能力和业务水平，最终将学生培养成为具备扎实理论基础的“应用型”人才。

3 总结

“互联网+”教育时代的开启为“计算机控制技术”这门学科的课堂教学既带来了挑战，又带来了机遇。本文结合本人的授课经验，对“计算机控制技术”这门课程的教学改革提出了一些观点和实施方法，本人也针对“最少拍随动系统的设计”这部分难学难教的知识成功的实施了一次“翻转课堂”教学，取得了良好的教学效果，达到了提高学生成绩的教学目的。目前我校“应用型”本科大学的人才培养模式建设已经基本成型，因而，如何借助互联网的巨大便利和海量资源构建满足和适应经济与社会发展需要的课程体系，更新课程的教学内容、教学环节、教学方法和教学手段，全面提高教学水平，培养具有较强社会适应能力和竞争能力的高素质应用型人才，是本校教师面临的一项艰巨而有意义的工作。本人也希望能在这场颠覆传统教学模式的改革中尽自己的一份力量，为本校的“应用型”人才培养添砖加瓦。

参考文献

[1] 徐顺清.面向“卓越计划”的计算机控制技术课程教学改革与实践[J]. 电子测试，2015（9）：93-94.

[2] 王修岩，李宗帅，史艳红，等. “计算机控制技术”课程教学改革研究[J].中国电力教育，2009（12）143-144.

[3] 陈贵，陆峰，宋丽蓉.计算机控制技术课程教学改革研究与实践[J].中国现代教育装备，2009（3）：52-53.

[4] 课堂玩手机成“国际难题”、老师：手机成“打不退的第三者”[EB/OL].新华网（2014-06-02）.http：//edu.people.com.cn/n/2014/0427/c1053-24947282.html

[5] 王竹立，李小玉，林津.智能手机与“互联网+”课堂——信息技术与课程整合的新思维、新路径[J].远程教育杂志，2015（4）：14-21.

[6] 陆锋，陈桂，林健. 应用型本科院校《计算机控制技术》课程教学改革实践[J].科技创新导报，2011（4）：157-158.

（收稿日期： 2018.06.26）