民族班“微型计算机控制技术”课程教学改革探索与实践＊

程志江，闫学勤，陈星志，魏 霞

（新疆大学 电气工程学院，新疆 乌鲁木齐830047）

新疆大学电气工程学院作为培育新疆工程建设者的主力军，肩负着培养新疆工科人才的重要使命。作为面向工程技术应用的自动化专业，对学生的工程应用能力的培养一直以来都是作为重点贯穿教学过程的始终。“微型计算机控制技术”是自动化专业的一门注重培养学生分析和解决复杂工程实际问题能力的核心专业课程，在自动化专业课程体系中占有极其重要的地位。通过这门课程的学习，使学生获得运用自动控制原理，结合生产过程机理，利用自动化仪表及装置去从事生产过程的分析、设计、运行与开发研究的工作能力。由于传统教学案例单一陈旧，教师通过文字和静态图片采用满堂讲解的方式来授课，学生学习积极性不高，且内容难以理解和掌握，而这对于民族班学生来说更是增加了学习的难度。因此，为了更好地培养民族学生的工程实践能力和学生创新能力，减轻少数民族毕业生就业困难和压力，针对少数民族学生特点，对“微型计算机控制技术”课程在教学内容、教学手段和方式、实践教学等方面都进行了改革和探索，以促进民族学生实践创新和综合能力的提升。

1 民族大学生在学习中遇到的问题

经过这几年的教学观察发现，在教学过程中，民族学生普遍存在学习积极性不高、学习效率低的情况。这主要有以下几方面的原因。

1.1 学习基础薄弱

许多民族学生都来自南疆，学习基础不扎实，汉语水平普遍不高。因此在大学全汉语授课时，存在交流和理解的障碍，学习差距较大。

1.2 学习兴趣不足

学习兴趣才是学习活动的原动力。由于民族班的许多学生都是调剂到自动化专业的，因此，对所学专业不感兴趣甚至产生厌学情绪。而培养和激发少数民族学生的学习兴趣是教学效果转变的基础。这就需要任课教师在教学过程中要充满学习快乐，多表扬、鼓励他们，用发展的眼光去开展教学工作，帮助他们建立信心，转变学习态度，为自己学习。

1.3 学习习惯不理想

现在有些大学生学习习惯不好，能够做到课前预习、课上做笔记、课下复习总结的学生寥寥无几。而少数民族学生由于学习底子薄，如果也有这样的不良习惯，教学效果是可想而知的。

1.4 动手实践能力较弱

由于南疆地区教育基础条件差，教育资源有限，使得学生能够参与动手实践的机会少之又少，大部分学生动手实践能力较弱。另外，受到语言交流和文化基础的限制，主动参阅课外书籍的学生很少，往往大部分学生能够顺利完成计划内的学习内容已实属不易，专业知识面较窄。

2 改革的主要内容

由于民族班学生在学习基础方面还是存在一定的差距，因此，就要求教师必须从教学内容、教学手段和方法以及实践内容上进行探索，有针对性地提出改革方案，更好地满足对工科技术人才的需求。

2.1 教学内容改革

“微型计算机控制技术”作为专业核心课，一般是安排在大三第二学期开课。在这之前，根据教学计划安排，学生们已经学习了与课程内容相关联的“传感器技术”和“自动控制原理”，这两门课程内容与“微型计算机控制技术”会有少许重合。因此，可在教学内容上进行优化。例如，在介绍检测仪表和测量变送内容时，可简单介绍各测量仪表的结构、工作原理，重点增加仪表的选型依据以及工程应用的案例及注意事项。在讲解调节器部分时，忽略PID规律的推导，重点讲解PID控制规律对控制质量的影响，以及PID参数的调节方法和设定经验。在介绍调节阀部分时，重点介绍调节阀的结构特性、实际流量特性的选择以及调节阀的口径选择和气开气关形式。在讲解复杂控制系统部分时，对均匀控制、大滞后补偿控制以及选择控制系统做简要介绍，重点讲解比值控制、前馈控制、串级控制和分程控制部分。抓住学生的学习兴趣，以工程实际问题和科研项目为例，不仅应加深学生对复杂控制系统结构和特点的理解，还应增强学生解决实际问题的能力，提高教学效果。同时，还将一些先进的控制算法、智能微型计算机控制技术的基础知识和实际案例引入课堂教学中，激发民族学生的好奇心和求知欲，拓宽学生的知识面，增强学生解决实际问题的能力。

2.2 教学方法与手段改革

2.2.1 授课语句的组织和表达

由于目前许多民族大学生从小就是用维吾尔语学习知识，汉语也只是在大学才开始学习，学生普遍汉语水平较低，表达较困难。因此在授课过程中，教师要认真组织授课语句，注意语速，并结合生活中最常见的案例，做到用浅显易懂的表达方式来讲授课程内容，便于民族学生的理解。

2.2.2 督促养成良好的学习习惯

良好的学习习惯会使人终身受益。对于民族班大学生，必须督促他们上课做好课堂笔记。为了保证课后认真复习，每次上课时，都要提问上节课学习内容。在课堂中，要经常提醒学生集中注意力，多提问，多启发，使他们的注意力始终跟上教师的步调，并把一些经典和先进的课外资料介绍给学生，鼓励他们多学习和丰富自己的知识面，养成良好的学习习惯。

2.2.3 运用多媒体教学手段

“微型计算机控制技术”是一门理论性、实践性都很强的专业核心课程。许多学生认为该课程内容枯燥、难学，学习积极性不高。为了帮助学生增强对课程内容的理解，特别将自动化仪表的结构原理和工业现场过程等内容运用多媒体方式呈现给学生，将课程中抽象的理论知识和实际操作步骤通过动画、图片和视频等灵活的互动手段向学生演示，使他们对微型计算机控制技术有一个感性的认知，从而达到提高课堂教学效率的目的。反应车间储罐液位及温度控制系统如图1所示。

2.2.4 丰富案例教学

由于学生几乎都没有工程背景，特别是民族班学生在这方面就更欠缺了。学生只能靠强行记住一些理论知识，不能够对知识做到活学活用。为了加深民族班学生对课程理论知识的理解和吸收，结合教师的科研实践项目，将科研成果引入教学，在教学中多补充案例，使学生对掌握基本微型计算机控制技术的相关参数选择、控制方案设计以及设备选型等内容都有了一定帮助，切实培养他们发现问题和解决问题的能力。

图1反应车间储罐液位及温度控制系统

2.2.5 增加仿真教学

在教学中可引入MATLAB仿真软件，通过软件完成对被控对象建模，PID控制规律、系统控制结构、参数整定及设计方案的不同对系统性能指标的影响分析，让学生更加直观地理解微型计算机控制技术结构和设计分析的效果，加深民族学生对课程理论和微型计算机控制技术的认识。

2.2.6 加强课堂互动

由于民族学生的汉语表达能力不强，因此，在课堂中要多提问、多分配任务，鼓励学生们多回答、多总结，加深学生理解授课内容的含义，而且也提高了汉语水平。同时，在教学中提前对学生进行分组，给每个小组团队安排案例设计和分析的任务，并给他们课下的准备时间。在后续课堂教学中，拿出时间让学生作为主角来分析案例并展示设计方案。这样不仅督促学生加强思考，激发学生的学习兴趣，同时还活跃了课堂氛围、给学生们提供了上台锻炼的机会，对加强师生互动、学生间互学都有很好的帮助。

2.3 实践教学改革

要想学生真正掌握该课程，教师除了教好理论知识以外，还必须十分重视实验教学。由于学校实验硬件设备不充裕和实验课程时间所限，实验内容多以验证性和基础性实验为主。为了更好地培养学生的创新实践能力，课程组教师在现有硬件实验条件下，采用虚拟软件与硬件设备分时复用的方法来提高实验装置的利用率，鼓励学生自己搭建串级控制系统，根据整定方法，自己确定PID参数，获得阶跃响应曲线；完善设计性和开发性实验，发挥学生的积极性和主动性，以提升实验教学效果，提高学生独立操作和解决实际问题的能力，加强对学生工程应用能力的培养。

3 结束语

通过分析民族班学生在学习“微型计算机控制技术”课程时所遇到的困难和实际情况，结合理论和实践，课程组教师在教学手段和内容上都进行了改革和实践。实施几年来发现，民族班学生作业的完成情况不再是一模一样，而且在选题、设计思路和分析方面都有了很大的提高。学生们独立查阅资料文献和动手实践能力比以前都有了提升，对学生的学习兴趣提升、动手实践能力增强和教学成效提升都有比较明显的促进，为培养合格的工科民族大学生提供了有利的保证。