转型背景下“计算机工业控制技术”课程教学改革探索＊

曹一青，沈志娟，蔡丽晗

（莆田学院 机电工程学院，福建 莆田351100）

1 引言

随着科学技术和网络化的快速发展，计算机工业控制作为一种新型的控制手段，必然将逐步取代传统的控制手段，从而实现工业自动化控制，使得“计算机工业控制技术”课程在专业课程中的重要性越来越高[1-2]。另外，根据莆田学院在2016 年印发向应用型转变试点方案的通知，大力向应用型本科院校转型，目的是让学生真正学到知识，并且能将其应用到实践中。而“计算机工业控制技术”课程的学习内容多且抽象，导致学习难度大。因此在高校转型情况下，该门课程的教学遇到了较大的挑战。本文对“计算机工业控制技术”课程的教学内容、教学方式、教学手段及考核方式等方面进行了研究探索，有效地激发学生的学习热情，提高了学生分析问题、解决问题的综合能力，对提高“计算机工业控制技术”课程教学质量具有重要的意义。

2 “计算机工业控制技术”课程的特点及教学中存在的问题

“计算机工业控制技术”是目前高等院校自动化和仪器类相关专业（如自动化和测控技术与仪器）的一门专业课，它承担着学生综合应用培养之前专业基础课的重要责任[3]。通过该课程的学习，使学生能够在掌握自动控制及计算机控制工作原理和分析、设计方法的基础上，培养学生具有完成和设计简单及复杂计算机控制系统，包括系统功能实现的硬件、相关算法及软件编制以及系统调试维护的能力，为毕业后参与计算机控制系统开发、调试和维护打下基础[4]。该课程具有综合性强、理论性强、概念抽象、理论和实践联系紧密等特点，因此该课程在理论教学、实践和考核过程中一直存在着许多问题，如理论教学内容较多且偏重理论性，相应的课程实践教学内容比较陈旧，理论与实践教学相脱节；教学方法和模式比较单一，基本上是教师在课堂上应用PPT教学及结合板书灌输给学生这种传统的教学方式；结课后采用卷面考试的对课程的学习程度进行考核，这样学生有可能只需要通过考前的复习就可以获得较高的分数。作为应用型本科高校，主要是强调培养和提升学生的创新能力和应用能力，最终培养出“基层骨干、行业中坚”的上手快、能吃苦、有后劲的应用型人才。因此，鉴于上面论述的“计算机工业控制技术”课程特点和目前教学过程中存在的问题，本文根据应用型本科高校对人才培养的要求，对该课程的教学模式改革进行了详细的探索，提出了一些教学改革思路。

3 课程教学模式的改革

针对目前“计算机工业控制技术”课程教学过程中存在的一系列问题，为了提升该课程对学生的创新能力和应用能力的影响，对课程的教学模式进行了改革探索，主要有以下三个方面。

3.1 教学内容

“计算机工业控制技术”课程内容较多且偏重理论性，对其需要进行课程内容精选，合理地优化课程结构。根据课程的特点，从实际工程问题出发，将该课程的内容分为概述、计算机控制系统的硬件系统设计技术、各类控制器设计的各种算法、软件设计技术及系统的总体设计原则等。但是这些内容较多，并且有的内容特别抽象和对数学基础要求较高，因此应该遵循“必需、够用”的原则来整合课程的教学内容，根据课程的特点来将课程内容分为几个模块，按照模块的顺序来进行教学。

为了体现课程内容的先进性，在保证原有课程的教学内容全面覆盖和结构完整的基础上，增加一些已经被应用的新的技术理论和方法研究的计算机控制系统领域的前沿性科研成果，如航空航天、武器装备及医学仪器中的控制系统等，并添加与计算机控制系统发展相关的内容，如人工智能技术等。这样使学生站在科学的前沿，让学生懂得该课程在工程实际中应用的价值及前景，激发学生的学习热情，提高学生的学习兴趣和目的性。另外，为了提升学生对教学内容中知识点的理解，增加一些与该知识点相关的工程应用实例，从而将抽象内容渗透到实际应用实例中。

3.2 实践内容

实践教学是一种直观的教学方式，通过它来使所学理论知识得到验证和应用，能够帮助学生更好地掌握“计算机工业控制技术”课程内容，因此它已经成为课程教学中不可或缺的部分，是理论教学的补充[5-6]。而目前该课程的实践内容比较陈旧且单一，仅针对某个知识点。因此，为了能够提高学生综合分析问题及应用所学知识解决实际问题的能力，在实践教学内容中，不仅仅只设置了验证性和设计性的实验，还设置了综合性实验（如电炉温度控制系统设计），这样使学生既是实验的设计者，又是调试者，由学生根据系统设计要求，按照理论教学中的计算机控制系统设计步骤，给出系统设计总体方案，然后对其进行设计和仿真。在设计的过程中，学生可以发挥自身的特长，利用不同的手段和方法来实现系统设计目标，从而激发学生的创新能力。

3.3 教学方式及手段

传统的“计算机工业控制技术”课程教学方式比较单一，基本上是以教师为主导，采用注入式、灌输式、独白讲授式或一言堂式地主动讲授，而学生在教室中被动地接受教师讲授的课程内容。并且在教学的过程中，完全采用“多媒体教学+板书”结合形式进行教学，这样使得学生在学习的过程中可能会觉得这门课程枯燥无味，失去学习的兴趣。

为了改变现状，首先，将现有的教学方式转变为案例式、讨论式等方式，使得学生积极主动地参与到课程的学习中来，例如在讲授前馈-反馈控制技术时，教师先对反馈控制技术进行详细讲解，然后给出一个前馈-反馈控制系统的案例，让学生讨论反馈控制技术中加入前馈控制技术的优点，但是有可能该内容比较抽象，如果单纯地对其进行理解比较困难，可以结合MATLAB/Simulink 软件进行辅助教学，将前馈-反馈控制系统的优点通过实践仿真展现给学生；第二，在教学中采用启发式教学，鼓励学生自学，培养学生的自学能力，以“少而精”为原则，对课堂讲授内容进行精选，调动学生学习的主观能动性；第三，对于各类控制器设计的算法内容，表达式推导较多，比较枯燥且在课堂上推导占用时间多，因此对于繁杂的表达式推导过程进行简化，重点讲解算法的思路和方法及结论；最后，对于课程最后的计算机控制系统整体设计原则，结合项目式或实践教学中的综合设计实验，让学生在实践中更好地掌握系统设计原则及步骤，真正掌握其在工程实际中的应用。

随着信息化和网络化在教学中的广泛应用，在教学手段上可以充分发挥其作用，让原有的“多媒体教学+板书”单一方式转变为在原有方法上结合超星学习通平台进行教学，及时将自己授课内容制作成课件、工程应用实例等相关内容上传到平台上；在教学平台上建立任务点，让学生在课余时间对相应的知识点进行自主学习，然后在课堂上可以有相对足够的时间对理解难度较大的知识点进行详细讲解，这样就能够达到线上和线下学习相结合。通过在线平台可以布置一定的作业，通过平台时刻掌握学生学习的情况，同时可以让学生观看该课程相应的国家精品视频课。

4 课程考核方式的改革

课程考核是检验学生学习和教师教学效果的一个重要手段，在以往的课程考核中，考核最终成绩基本上由结课后的期末考试（书面考试）决定并且考核内容基本上是理论知识，这将会导致学生为了考试而学习，因此为了学生能够实现为了学习而学习，需要首先将考核方式从注重结果考核转变为过程与结果同等重要进行考核，提高过程考核的比例，增加过程考核的内容和次数，过程考核方式可以采用平时课堂讨论表现、课程阶段性测试、实验操作、超星学习通平台使用次数等方式。其次，将注重知识考核转变为向注重知识能力并重型考核方式，不仅要考核课程中的基础理论和知识，更要加强学生对知识的应用能力进行考核，加强专业核心能力在考核中的权重。

5 结语

结合向应用型本科高校转型背景下对人才培养的特点，对专业课程的教学提出了更高的要求。针对“计算机工业控制技术”课程具有理论性内容多及有的概念较抽象的特点，对该课程的教学模式进行了改革探索，优化了理论和实践教学内容、教学方式和手段，增加了课程考核方式，注重了学生的实践能力、创新能力的培养。通过上述的教学改革，充分调动了学生的学习兴趣，提高了学生的自主学习能力和综合应用知识的能力，能取得更好的教学效果。