计算机控制技术课程教学与实践的探讨
万长林
[摘 要]计算机控制技术是一门实践性较强的课程。由于这门课程涵盖的知识内容丰富，对学生基础理论和实践能力均有比较高的要求，因此其课程教学改革要合理安排教学内容，兼顾理论与实践，并尝试采用微格教学、以赛促学等新的教学方法。
[关键词]计算机控制技术；教学改革；微格教学；以赛促学
[中图分類号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2017）07-0031-02
高等教育培养的是社会所需要的高级专门人才，当前人才培养模式提倡教学与社会实践相结合，重视技能型人才的培养。由于社会对技能型人才的高度需求，高校对技能型人才的培养速度和模式显得比较落后，技能教学改革的重点包括开放性教学、实践性教学等。计算机控制技术作为一门实践性较强的课程，其主要内容是计算机系统在工业控制系统中的应用，重视理论与应用相结合。通过这门课程的教学， 学生可以掌握基础的离散控制理论，并可针对不同的控制对象设计出合理的计算机控制系统。在以往的教育教学中，学生实践往往是被动实践，实践的目的、对象、方法、程序等关键要素都是由教师制定的，然而真正使知识能够活学活用应该由学生来主动完成这个过程。本文将从计算机控制技术课程的理论教学方法以及实践教学模式上对该课程的教学进行改革与实践的探讨。
一、课程改革总体思路
我校十三五规划以培养高水平应用型人才、建设高水平应用型大学作为主要目标。我校的教学定位是培养学生的技术应用能力以适应社会需要，特别是生产、建设、管理、服务等第一线的需要，因而特别强调增强学生的动手能力和解决实际问题的能力。计算机控制技术这门课程的主要内容包括计算机控制技术基础理论、计算机控制系统设计和实际系统工程实现技术等三方面的内容。[1]学生通过这门课程的学习和训练，要求能够根据给定的控制目标，合理选择控制系统的软硬件并设计符合要求的控制规律，将计算机、传感器、输入输出通道、控制软件组成一套完整的、满足控制要求的计算机控制系统。由于这门课程涵盖的知识内容丰富，对学生基础理论和实践能力均有比较高的要求，因此本课程的教学改革要合理安排教学内容，兼顾理论与实践，并尝试采用微格教学[2]、以赛促学[3]等新的教学方法。
二、教学内容改革
1.理论教学内容
现有计算机控制系统教材的编排主要将教学内容分为离散控制系统基础理论、计算机系统控制关键技术、计算机控制系统工程设计三大块，以这三大块内容为主体，不同教材中覆盖的知识内容和侧重点各有不同，而且该课程所涉及的理论内容较多，在内容上与其他专业基础课和专业课存在交叉和重叠，因此必须结合具体的学生培养计划、教学计划和教学目标对教学内容进行适当调整。在调整中既要保证理论体系的完整，又要注意基本理论与工程应用并重，具体体现在细讲离散控制系统设计相关部分，使学生能够建立连续系统的数学模型， 通过数学模型对控制系统，包括系统的稳定性判别、稳态误差、系统动态过程等进行分析；并在此基础上，使学生了解直接设计法和间接设计法的本质区别，重点要掌握最少拍控制器和数字PID 控制器的设计方法。简要讲解讲信号与系统、自动控制原理、和微机原理与接口技术等课程与本课程相重叠的部分，在计算机控制系统工程与设计部分中紧密结合实际应用背景和本地产业特色。
2.实践教学内容
实践教学环节是应用型大学教学的核心环节，所以研究并设置能够有效培养学生实践能力的实验教学内容和课程设计题目是本课程教学改革的重点之一。我们根据调整优化后的理论教学内容对实践教学的改革也进行了一些尝试。实验教学所设置的实验包括验证性实验和综合性实验两部分。验证性实验目的是让学生验证计算机控制系统的基础理论，使学生对控制系统的结构组成、工作原理和控制效果有一个初步的认识；综合实验以锻炼学生自主设计能力、提高学生学习兴趣为目的，所选的内容都是工程中的实际应用课题，具有明确的应用背景，有利于学生深入了解计算机控制系统的实际应用。通过理论教学和实验教学的培养之后，学生基本具备了分析、设计和调试系统的能力。课程设计阶段将由学生根据个人兴趣，从教师提供的课程设计题库里选择一个题目来完成。由于课程设计的重点是培养学生的创新实践能力，其为学生继续深入计算机控制技术的研究和学习或从事相关工作提供了一个良好的起步平台。因此，在课程设计的题目设置方面，我们要充分考虑如何调动学生的积极性，使每个学生在课程设计的过程能够自主进行方案选择、软硬件设计到系统调试，并能提出自己的方法和见解，锻炼学生的独立思考和工作能力。
三、教学方法改革
我们对教学方法的改革进行了探索和尝试，尝试在教学中引入微格教学的因素，提高教师授课水平和学生课堂学习效果，并组织和参与相关的学科竞赛，鼓励学生参与学科竞赛活动。
（一）微格教学
微格教学是一种微缩的、细分的教学，并且使用现代化技术手段， 准确、及时地记录下微格教学的过程， 使教学评价有可靠的依据。而受训者本人可以从第三者的角度， 观察到自己的教学过程，这就比只听别人评述印象更加深刻。这种教学方法能有效地改善教师的教学教法， 帮助他们提高教学技能，有效地提高了教学质量和效率。我们在计算机控制技术课程教学过程中，尝试采用微格教学法提高授课教师的教学水平和学生学习的效果，具体措施有：
1.模拟真实课堂进行演课。根据预先设定的教学步骤和教学时间由受训教师进行授课。听课的学生角色由若干名教研室同事扮演（也可让真实学生扮演），受训教师要将自己的同事当作学生进行教学演练，授课过程中使用录像机或录音机等设备进行记录。
2.就授课的结果进行讨论评估。受训教师授课结束后，其他教师都结合授课过程的影音记录发表评估意见，评估时可以运用二加二教学指导方法，即在评价他人教学时重点讲两条优点和两条缺点及改进意见。
3.二次演课。评估结束后，受训教师听取其他教师意见并观摩授课影音记录，根据同事所提的评估意见调整自己的教学设计，一般情况下可现场进行二次演课，并重复以上步骤，直到授课效果达到满意程度为止。
（二）以赛促学、以赛促教
以赛促学是通过组织学生参加仿真性高和针对性强的技能竞赛，为学生营造良好的竞赛环境，把学生在计算机控制技术教学活动中需要掌握的理论知识和实践技能在竞赛中进行演练考核。另一方面，以赛促学教学模式要求计算机控制技术教师的知识结构和能力结构由理论型向实践型倾斜，由表象型向深入型倾斜，达到以赛促教的目的。我校积极组织学生参加“全国大学生电子设计大赛”和“全国大学生智能汽车大赛”等相关学科竞赛，不但注重对尖子生的训练，由教研室选定相关经验丰富的教师成立竞赛指导小组，以老带新、以点带面地对参赛的学生进行赛前培训，而且注重将学科竞赛的收益面覆盖到更广泛的学生群体，学校通过组织系一级的海选，校一级的内部竞賽，使得本专业学生大部分能够接触到相关的学科竞赛，既扩大了竞赛的收益面，又选拔了优秀的参赛选手。通过以赛促学、以赛促教举措的推进，我校电子系学生在近年的多项学科竞赛中获得佳绩，荣获全国一等奖，极大提高了计算机控制技术课程的学习效果和学习热情，同时本课程教师的教学水平和知识能力结构也得到了提高。
三、结论
我校的计算机控制技术课程改革从学生和教师两方面入手，以培养应用型高水平人才为导向，结合我校学生培养计划对课程的理论教学内容、实验教学内容进行了适当的调整，避免了一些课程内容上的重复，突出了重点和难点。此外，在教学方法上，尝试将微格教学法用于对计算机控制技术教师的训练，能积极推进以赛促学、以赛促教，并取得良好的效果。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 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（12）：157-158.
[2] 王维平.微格演课——教研组活动的一种新途径[J].教学与管理，1996（1）：19-20.
[3] 殷晨，刘美芳.“以赛促教、以赛促学”的教学模式改革在计算机教学中的应用探索[J/OL].中国培训，2015（6）：38-39.
[责任编辑：刘凤华]
[摘 要]计算机控制技术是一门实践性较强的课程。由于这门课程涵盖的知识内容丰富，对学生基础理论和实践能力均有比较高的要求，因此其课程教学改革要合理安排教学内容，兼顾理论与实践，并尝试采用微格教学、以赛促学等新的教学方法。
[关键词]计算机控制技术；教学改革；微格教学；以赛促学
[中图分類号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2017）07-0031-02
高等教育培养的是社会所需要的高级专门人才，当前人才培养模式提倡教学与社会实践相结合，重视技能型人才的培养。由于社会对技能型人才的高度需求，高校对技能型人才的培养速度和模式显得比较落后，技能教学改革的重点包括开放性教学、实践性教学等。计算机控制技术作为一门实践性较强的课程，其主要内容是计算机系统在工业控制系统中的应用，重视理论与应用相结合。通过这门课程的教学， 学生可以掌握基础的离散控制理论，并可针对不同的控制对象设计出合理的计算机控制系统。在以往的教育教学中，学生实践往往是被动实践，实践的目的、对象、方法、程序等关键要素都是由教师制定的，然而真正使知识能够活学活用应该由学生来主动完成这个过程。本文将从计算机控制技术课程的理论教学方法以及实践教学模式上对该课程的教学进行改革与实践的探讨。
一、课程改革总体思路
我校十三五规划以培养高水平应用型人才、建设高水平应用型大学作为主要目标。我校的教学定位是培养学生的技术应用能力以适应社会需要，特别是生产、建设、管理、服务等第一线的需要，因而特别强调增强学生的动手能力和解决实际问题的能力。计算机控制技术这门课程的主要内容包括计算机控制技术基础理论、计算机控制系统设计和实际系统工程实现技术等三方面的内容。[1]学生通过这门课程的学习和训练，要求能够根据给定的控制目标，合理选择控制系统的软硬件并设计符合要求的控制规律，将计算机、传感器、输入输出通道、控制软件组成一套完整的、满足控制要求的计算机控制系统。由于这门课程涵盖的知识内容丰富，对学生基础理论和实践能力均有比较高的要求，因此本课程的教学改革要合理安排教学内容，兼顾理论与实践，并尝试采用微格教学[2]、以赛促学[3]等新的教学方法。
二、教学内容改革
1.理论教学内容
现有计算机控制系统教材的编排主要将教学内容分为离散控制系统基础理论、计算机系统控制关键技术、计算机控制系统工程设计三大块，以这三大块内容为主体，不同教材中覆盖的知识内容和侧重点各有不同，而且该课程所涉及的理论内容较多，在内容上与其他专业基础课和专业课存在交叉和重叠，因此必须结合具体的学生培养计划、教学计划和教学目标对教学内容进行适当调整。在调整中既要保证理论体系的完整，又要注意基本理论与工程应用并重，具体体现在细讲离散控制系统设计相关部分，使学生能够建立连续系统的数学模型， 通过数学模型对控制系统，包括系统的稳定性判别、稳态误差、系统动态过程等进行分析；并在此基础上，使学生了解直接设计法和间接设计法的本质区别，重点要掌握最少拍控制器和数字PID 控制器的设计方法。简要讲解讲信号与系统、自动控制原理、和微机原理与接口技术等课程与本课程相重叠的部分，在计算机控制系统工程与设计部分中紧密结合实际应用背景和本地产业特色。
2.实践教学内容
实践教学环节是应用型大学教学的核心环节，所以研究并设置能够有效培养学生实践能力的实验教学内容和课程设计题目是本课程教学改革的重点之一。我们根据调整优化后的理论教学内容对实践教学的改革也进行了一些尝试。实验教学所设置的实验包括验证性实验和综合性实验两部分。验证性实验目的是让学生验证计算机控制系统的基础理论，使学生对控制系统的结构组成、工作原理和控制效果有一个初步的认识；综合实验以锻炼学生自主设计能力、提高学生学习兴趣为目的，所选的内容都是工程中的实际应用课题，具有明确的应用背景，有利于学生深入了解计算机控制系统的实际应用。通过理论教学和实验教学的培养之后，学生基本具备了分析、设计和调试系统的能力。课程设计阶段将由学生根据个人兴趣，从教师提供的课程设计题库里选择一个题目来完成。由于课程设计的重点是培养学生的创新实践能力，其为学生继续深入计算机控制技术的研究和学习或从事相关工作提供了一个良好的起步平台。因此，在课程设计的题目设置方面，我们要充分考虑如何调动学生的积极性，使每个学生在课程设计的过程能够自主进行方案选择、软硬件设计到系统调试，并能提出自己的方法和见解，锻炼学生的独立思考和工作能力。
三、教学方法改革
我们对教学方法的改革进行了探索和尝试，尝试在教学中引入微格教学的因素，提高教师授课水平和学生课堂学习效果，并组织和参与相关的学科竞赛，鼓励学生参与学科竞赛活动。
（一）微格教学
微格教学是一种微缩的、细分的教学，并且使用现代化技术手段， 准确、及时地记录下微格教学的过程， 使教学评价有可靠的依据。而受训者本人可以从第三者的角度， 观察到自己的教学过程，这就比只听别人评述印象更加深刻。这种教学方法能有效地改善教师的教学教法， 帮助他们提高教学技能，有效地提高了教学质量和效率。我们在计算机控制技术课程教学过程中，尝试采用微格教学法提高授课教师的教学水平和学生学习的效果，具体措施有：
1.模拟真实课堂进行演课。根据预先设定的教学步骤和教学时间由受训教师进行授课。听课的学生角色由若干名教研室同事扮演（也可让真实学生扮演），受训教师要将自己的同事当作学生进行教学演练，授课过程中使用录像机或录音机等设备进行记录。
2.就授课的结果进行讨论评估。受训教师授课结束后，其他教师都结合授课过程的影音记录发表评估意见，评估时可以运用二加二教学指导方法，即在评价他人教学时重点讲两条优点和两条缺点及改进意见。
3.二次演课。评估结束后，受训教师听取其他教师意见并观摩授课影音记录，根据同事所提的评估意见调整自己的教学设计，一般情况下可现场进行二次演课，并重复以上步骤，直到授课效果达到满意程度为止。
（二）以赛促学、以赛促教
以赛促学是通过组织学生参加仿真性高和针对性强的技能竞赛，为学生营造良好的竞赛环境，把学生在计算机控制技术教学活动中需要掌握的理论知识和实践技能在竞赛中进行演练考核。另一方面，以赛促学教学模式要求计算机控制技术教师的知识结构和能力结构由理论型向实践型倾斜，由表象型向深入型倾斜，达到以赛促教的目的。我校积极组织学生参加“全国大学生电子设计大赛”和“全国大学生智能汽车大赛”等相关学科竞赛，不但注重对尖子生的训练，由教研室选定相关经验丰富的教师成立竞赛指导小组，以老带新、以点带面地对参赛的学生进行赛前培训，而且注重将学科竞赛的收益面覆盖到更广泛的学生群体，学校通过组织系一级的海选，校一级的内部竞賽，使得本专业学生大部分能够接触到相关的学科竞赛，既扩大了竞赛的收益面，又选拔了优秀的参赛选手。通过以赛促学、以赛促教举措的推进，我校电子系学生在近年的多项学科竞赛中获得佳绩，荣获全国一等奖，极大提高了计算机控制技术课程的学习效果和学习热情，同时本课程教师的教学水平和知识能力结构也得到了提高。
三、结论
我校的计算机控制技术课程改革从学生和教师两方面入手，以培养应用型高水平人才为导向，结合我校学生培养计划对课程的理论教学内容、实验教学内容进行了适当的调整，避免了一些课程内容上的重复，突出了重点和难点。此外，在教学方法上，尝试将微格教学法用于对计算机控制技术教师的训练，能积极推进以赛促学、以赛促教，并取得良好的效果。
[ 参 考 文 献 ]
[1] 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（12）：157-158.
[2] 王维平.微格演课——教研组活动的一种新途径[J].教学与管理，1996（1）：19-20.
[3] 殷晨，刘美芳.“以赛促教、以赛促学”的教学模式改革在计算机教学中的应用探索[J/OL].中国培训，2015（6）：38-39.
[责任编辑：刘凤华]
