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基金项目：安徽工业大学工商学院教改项目。 【摘要】《计算机控制系统》课程是自动化专业的一门重要的专业课，文中就《计算机控制系统》的教学改革进行详细分析，力求提高教学质量和效果，搞好启发式教学和实施项目教学，提高学生的创新和自主学习能力。
【关键词】计算机控制技术教学内容教学改革
计算机控制技术课程是高等学校自动化专业的一门重要的专业课，它涉及的基础理论和知识面较广，课程教学内容多、信息量大， 对基础性、前沿性都有很高的要求。因此，在计算机控制技术课程的教学中，建立起一套包括理论讲授、计算机辅助教学、实践教学和学术讨论相结合在内的全方位的课程教学改革新体系，利用多种教学方法和手段，充分调动起教师和学生两方面的积极性，提高教学质量和教学效果成为本门课程的基本教学改革思路。
1.课程教学内容的改革
首先让学生对相关控制类课程构建一个体系，“计算机控制技术”是面向实际工程控制领域的一门课程，其先修课程包括“自动控制原理”、“单片机原理与接口技术”、“电子技术”等，并与“PLC”、“传感器技术”和“电机拖动”等课程密切相关，因此，构建相关课程体系对控制类课程的讲授十分重要。为了使学生在有限的学时内掌握基本控制理论，同时又能获知学科最新的进展概况，在相关专业的学科导论中，引入控制工程的概念，强调各门课程的关系，并介绍最近的控制类学科的研究进展。
在新修订的培养方案中，我们以宽口径、厚基础为指导原则，根据不同专业的需求，按照课程的基础关系，调整了课程设置安排，使这些相互联系但内容又相互独立的课程之间衔接更加紧凑。教师在讲授时，注重本门课各知识点与其他课程的联系，同时不在相互重复的内容上花费较多时间。这样，既强调不同学科门类之间的相对独立性，同时也强调一门学科逻辑体系的完整性，使学生树立起课程群和课程体系的概念，构建一套较为完整的控制类课程。
另外，实践教学环节是非常必要的，学生对新知识的理解，仅仅通过课堂讲解还很不够，还必须通过实践教学这一环节，使学生对知识有一个感性的认识。实践教学是提高学生创新精神和能力的重要途径，因而要合理安排好实验内容。为此，应开发综合设计实验及课程设计，目的在于通过实践教学，培养学生应用《计算机控制系统》理论的方法解决实际问题的能力。综合设计实验与传统印证性实验的最大不同是： 实验只提出目标和要求，没有详细的实验步骤、实验电路图，学生根据个人情况自主选择难度等级不同的实验，根据系统的性能要求，独立完成系统设计、系统搭建和调试，写出实验报告。所有这些都能极大地调动学生学习的主动性和积极性，巩固课程理论，激发学习热情，培养学生动手能力和独立思考的能力，使其观察、分析、解决问题的能力都得到很大的提高。同时为了加强学生理论联系实际的能力，培养学生的实践和动手能力、创新意识，在教学过程中还增加了课程设计这一教学环节。同时注意在内容上拉开档次，既照顾到一般同学的实际水平，也给少数优秀学生，特别是能力强的学生增加些分量，以利发挥他们的聪明才智。
2.教学方法和手段的改革
2.1上好绪论课。在教学中，上好绪论课是非常重要的，因为绪论集中介绍了本课程的主要精髓和灵魂，功用和涉及到的知识等。我们认为每门课程最难上的就是绪论课。所以必须下功夫用本课程的特点去吸引学生，提高学生对学习本课程的兴趣。在绪论课中，主要突出计算机控制技术的特点、现状及发展方向，并利用多媒体教学举些工业上和军事上应用计算机控制的例子，使学生听了津津乐道，十分向往。
2.2搞好启发式教学。以学生为重心，搞好启发式教学特别重要。教师根据教学任务和学习的客观规律，从学生知识基础、心理特点和接受能力出发，通过教和学的相互作用，将教师主导地位和学生主体地位统一起来，引导学生积极思考、大胆实践。也就是启发、诱导、调动学生的学习兴趣和积极性，激发学生的内在思维运动，做到一边讲，一边提出问题和疑问，引导学生对问题的思考却不把结论告诉学生，让学生经过思考后得出结论和解决问题的方法，最后把学生所得的结论和方法一一予以评讲。启发式教育中，要营造一种生动活泼的教学气氛，让学生敢于提出问题，敢于回答问题。在此过程中，教师启发时机和启发技巧的运用非常关键，做得好，能真正起到启发学生思维、活跃课堂气氛的作用，反之，就会出现教学冷场，得不到应有效果。比如，对PID控制规律的离散化，是一个重点内容，开始先给出模拟PID控制规律表达式，并用已学过的控制工程知识，求其拉氏变换。为了用计算机实现PID控制，必须把它离散化，求出用于编程的差分方程。这样，调动了学生的思维，迫切想知道用什么方法来把它离散化，进而点出与算式相适应的后向差分法，让学生自己求出结论。然后再引入Tustin的双线性变换法和零阶保持器法等。同时比较各种近似法的异同及应用场合。在求出差分方程后，启发学生做出实现PID算法的程序流程图，采用启发式教学方法，获得了很好的效果。
2.3实施项目教学。传统教学模式的教学目标是以“知识为本位”，向学生传授系统的文化基础知识和专业基础知识，强调不同学科门类之间的相对独立性，强调一门学科的逻辑体系的完整性，学科与学科彼此之间割裂，与现实的工作实践过程脱离较多，课程的实用性、针对性不强。比如学生在做课程设计和毕业设计的过程中，往往不知从何下手，不能综合应用各种学习过的知识，自主学习新知识的能力也比较弱。课程组对整个控制类课程进行综合整改，教师在讲授这些课程时，将其中知识内容转化为若干个教学项目，围绕着项目组织展开教学。例如，以控制中比较经典的“温室内环境因子监控系统的设计”为例，由于计算机处理的是数字量，而环境因子是模拟量，就应该选用不同类型的传感器，将非电量的模拟量转换成电量的模拟量，还应该经过A/D转换器将电量的模拟量转换成数字量，输入计算机，并实时显示。而为了实现温度的控制目的，需要用各种控制算法实现输出量的反馈和调节。完成这样一个任务的过程，学生了解到拿到项目后应该怎样分析准备，而且也懂得各门课程之间是如何综合运用来解决一个实际工程问题的。 在项目教学中，项目的优选和项目库的建立是能否达到预期效果的前提条件，而良好的组织模式对于树立学生课程群和课程体系的认识具有重要的促进作用。为此，我们建立了难易适中、大小合适、实践性强、应用性广的项目库，使学生通过直接参与项目全过程，认知课与课之间，章与章之间的联系的目的，以达到提高学生的综合实践能力、解决实际问题的能力和培养创新性思维的目的。
2.4开展课堂的讨论式教学。在教学中课堂讨论，可以提高学生学习的自觉性和主动性以及反应能力，促进学生的思维活动。所以，在完成一个章节或一些重点、难点内容的讲课之后，就穿插一些习题课或课堂的讨论课，以利于攻克教学中的一些难点，利于师生间的多方面交流，建立融洽的师生关系并从中了解每个学生在学习本课程中所处的层次和位置，以便抓两头（好的，差的各一头）带中间，完成教与学的任务。同时鼓励学生打破书本、老师的局限，提出和探讨某些问题与书本不同的新的解决方法。比如，在讲完数字程序控制后，对第一象限的直线，采用不同的插补方法进行分组讨论，让学生自己选择感兴趣的一种插补方法，各自做出走步轨迹图及编程框图，然后推选代表“各抒己见”，其它组提出质疑，本组共同回答。这样做，既巩固了已学的内容，又活跃了课堂气氛和学习风气。同时还可以发现创造力和综合素质都比较好、反应快的学生，对这些学生，仅课堂内容往往已“吃不饱”，因而，要给他们加大教学内容的力度和宽度，使在本课程的学习中，起带头作用。
3.提高教师的综合素质，加强教师队伍建设
提高教学质量的根本保证是教师自身水平的提高。要为国家培养出合格的创新人才，首先自己必须具有创新精神和创新能力，要具有广博的知识，不仅深入掌握计算机控制技术的一些基本理论、基本知识、主要内容、研究方法，还关注当前计算机控制的发展趋势和研究成果，不断更新科学知识，扩大知识面，提高学术水平，不断更新教学手段和方法，提高自己的创新能力，真正掌握较高的教育教学水平。
同时教师要严格要求自己，认真做好备课、讲授、实验、作业、答疑、考试各个环节。教师要敬岗爱业，始终保持教学工作中的热情。要善于启发学生的思维，并加强与学生的双向交流，不断摸索适合学生需求的有效的教学方法，才能有效地提高教与学的效果。
为培养学生扎实的技术应用能力和系统开发能力，教师还应该具备较强的科研和技术开发能力。因此教师在完成教学任务的同时，还必须同时参与相关课题的研究，以不断丰富和更新自己的专业知识。反过来，教学和科研的相辅相成对教师自身各方面的素质提高也很有益处。
除提高教师本身的素质外，计算机控制技术课程要有稳定的教师队伍，教师们积极参加学术研讨，不断提高业务水平，具有团结协作、不断努力和献身精神。
4.改革考核方法，全面评价学生掌握程度
本课程理论与工程实践密切联系，传统理论考试成绩不能全面反映学生的掌握程度，因此要加大实践考核的比重。我们提出的方案是：平时作业占10%，实验成绩占40%，笔试占50%。实验成绩取决于学生提交的电子实验报告，考核内容包括：实验的完成情况，对实验结果数据能否正确分析，能否运用所学知识解决实验中遇到的问题，并解答实验指导书中的思考题，报告文档的质量以及工作态度。特别对于综合实验，重点考核学生理论依据是否充足，实验方案是否合理，设计电路是否可行以及实验结果是否正确。如果报告中体现了自己对本次实验独立而深入的思考，还将得到额外的附加分。
5.结束语
经过教学改革，将各个教学环节协调一致，提高了学生的学习兴趣，调动了学习积极性和主动性，提高了学习效率，让学生目标明确的进行学习，更容易抓住课程的脉络、掌握并扩展学习内容，培养了学生的动手能力、创新能力和分析问题、解决问题的能力。总之，在计算机控制技术这门课的教学中要坚持理论与实际相结合，使教学内容与教学方法更符合时代发展的趋势，与时俱进，对该门课程的教学改革还有待在进一步的教学实践中完善。
参考文献
[1]于海生. 微型计算机控制技术[M].北京： 清华大学出版社，2009.
[2]刘莎.《计算机控制技术》课程教学的探索与实践[J].中国电力教育，2008，（18）.
[3]李明， 刘洪山. 案例教学法在“计算机控制技术”课程中的应用[J].中国电力教育，2009，（3）.
[4]黎萍， 刘保军.计算机控制技术教学改革初探[J].中国电力教育，2011，（27）.
[5]严娟娟.以提高应用能力的“计算机控制”课程改革的思考[J]. 电气电子教学学报，2009，（S2）.
[6]李江全，龚立娇.自动化专业计算机控制技术课程教学模式探讨[J].高等理科教育，2011，（4）.
【关键词】计算机控制技术教学内容教学改革
计算机控制技术课程是高等学校自动化专业的一门重要的专业课，它涉及的基础理论和知识面较广，课程教学内容多、信息量大， 对基础性、前沿性都有很高的要求。因此，在计算机控制技术课程的教学中，建立起一套包括理论讲授、计算机辅助教学、实践教学和学术讨论相结合在内的全方位的课程教学改革新体系，利用多种教学方法和手段，充分调动起教师和学生两方面的积极性，提高教学质量和教学效果成为本门课程的基本教学改革思路。
1.课程教学内容的改革
首先让学生对相关控制类课程构建一个体系，“计算机控制技术”是面向实际工程控制领域的一门课程，其先修课程包括“自动控制原理”、“单片机原理与接口技术”、“电子技术”等，并与“PLC”、“传感器技术”和“电机拖动”等课程密切相关，因此，构建相关课程体系对控制类课程的讲授十分重要。为了使学生在有限的学时内掌握基本控制理论，同时又能获知学科最新的进展概况，在相关专业的学科导论中，引入控制工程的概念，强调各门课程的关系，并介绍最近的控制类学科的研究进展。
在新修订的培养方案中，我们以宽口径、厚基础为指导原则，根据不同专业的需求，按照课程的基础关系，调整了课程设置安排，使这些相互联系但内容又相互独立的课程之间衔接更加紧凑。教师在讲授时，注重本门课各知识点与其他课程的联系，同时不在相互重复的内容上花费较多时间。这样，既强调不同学科门类之间的相对独立性，同时也强调一门学科逻辑体系的完整性，使学生树立起课程群和课程体系的概念，构建一套较为完整的控制类课程。
另外，实践教学环节是非常必要的，学生对新知识的理解，仅仅通过课堂讲解还很不够，还必须通过实践教学这一环节，使学生对知识有一个感性的认识。实践教学是提高学生创新精神和能力的重要途径，因而要合理安排好实验内容。为此，应开发综合设计实验及课程设计，目的在于通过实践教学，培养学生应用《计算机控制系统》理论的方法解决实际问题的能力。综合设计实验与传统印证性实验的最大不同是： 实验只提出目标和要求，没有详细的实验步骤、实验电路图，学生根据个人情况自主选择难度等级不同的实验，根据系统的性能要求，独立完成系统设计、系统搭建和调试，写出实验报告。所有这些都能极大地调动学生学习的主动性和积极性，巩固课程理论，激发学习热情，培养学生动手能力和独立思考的能力，使其观察、分析、解决问题的能力都得到很大的提高。同时为了加强学生理论联系实际的能力，培养学生的实践和动手能力、创新意识，在教学过程中还增加了课程设计这一教学环节。同时注意在内容上拉开档次，既照顾到一般同学的实际水平，也给少数优秀学生，特别是能力强的学生增加些分量，以利发挥他们的聪明才智。
2.教学方法和手段的改革
2.1上好绪论课。在教学中，上好绪论课是非常重要的，因为绪论集中介绍了本课程的主要精髓和灵魂，功用和涉及到的知识等。我们认为每门课程最难上的就是绪论课。所以必须下功夫用本课程的特点去吸引学生，提高学生对学习本课程的兴趣。在绪论课中，主要突出计算机控制技术的特点、现状及发展方向，并利用多媒体教学举些工业上和军事上应用计算机控制的例子，使学生听了津津乐道，十分向往。
2.2搞好启发式教学。以学生为重心，搞好启发式教学特别重要。教师根据教学任务和学习的客观规律，从学生知识基础、心理特点和接受能力出发，通过教和学的相互作用，将教师主导地位和学生主体地位统一起来，引导学生积极思考、大胆实践。也就是启发、诱导、调动学生的学习兴趣和积极性，激发学生的内在思维运动，做到一边讲，一边提出问题和疑问，引导学生对问题的思考却不把结论告诉学生，让学生经过思考后得出结论和解决问题的方法，最后把学生所得的结论和方法一一予以评讲。启发式教育中，要营造一种生动活泼的教学气氛，让学生敢于提出问题，敢于回答问题。在此过程中，教师启发时机和启发技巧的运用非常关键，做得好，能真正起到启发学生思维、活跃课堂气氛的作用，反之，就会出现教学冷场，得不到应有效果。比如，对PID控制规律的离散化，是一个重点内容，开始先给出模拟PID控制规律表达式，并用已学过的控制工程知识，求其拉氏变换。为了用计算机实现PID控制，必须把它离散化，求出用于编程的差分方程。这样，调动了学生的思维，迫切想知道用什么方法来把它离散化，进而点出与算式相适应的后向差分法，让学生自己求出结论。然后再引入Tustin的双线性变换法和零阶保持器法等。同时比较各种近似法的异同及应用场合。在求出差分方程后，启发学生做出实现PID算法的程序流程图，采用启发式教学方法，获得了很好的效果。
2.3实施项目教学。传统教学模式的教学目标是以“知识为本位”，向学生传授系统的文化基础知识和专业基础知识，强调不同学科门类之间的相对独立性，强调一门学科的逻辑体系的完整性，学科与学科彼此之间割裂，与现实的工作实践过程脱离较多，课程的实用性、针对性不强。比如学生在做课程设计和毕业设计的过程中，往往不知从何下手，不能综合应用各种学习过的知识，自主学习新知识的能力也比较弱。课程组对整个控制类课程进行综合整改，教师在讲授这些课程时，将其中知识内容转化为若干个教学项目，围绕着项目组织展开教学。例如，以控制中比较经典的“温室内环境因子监控系统的设计”为例，由于计算机处理的是数字量，而环境因子是模拟量，就应该选用不同类型的传感器，将非电量的模拟量转换成电量的模拟量，还应该经过A/D转换器将电量的模拟量转换成数字量，输入计算机，并实时显示。而为了实现温度的控制目的，需要用各种控制算法实现输出量的反馈和调节。完成这样一个任务的过程，学生了解到拿到项目后应该怎样分析准备，而且也懂得各门课程之间是如何综合运用来解决一个实际工程问题的。 在项目教学中，项目的优选和项目库的建立是能否达到预期效果的前提条件，而良好的组织模式对于树立学生课程群和课程体系的认识具有重要的促进作用。为此，我们建立了难易适中、大小合适、实践性强、应用性广的项目库，使学生通过直接参与项目全过程，认知课与课之间，章与章之间的联系的目的，以达到提高学生的综合实践能力、解决实际问题的能力和培养创新性思维的目的。
2.4开展课堂的讨论式教学。在教学中课堂讨论，可以提高学生学习的自觉性和主动性以及反应能力，促进学生的思维活动。所以，在完成一个章节或一些重点、难点内容的讲课之后，就穿插一些习题课或课堂的讨论课，以利于攻克教学中的一些难点，利于师生间的多方面交流，建立融洽的师生关系并从中了解每个学生在学习本课程中所处的层次和位置，以便抓两头（好的，差的各一头）带中间，完成教与学的任务。同时鼓励学生打破书本、老师的局限，提出和探讨某些问题与书本不同的新的解决方法。比如，在讲完数字程序控制后，对第一象限的直线，采用不同的插补方法进行分组讨论，让学生自己选择感兴趣的一种插补方法，各自做出走步轨迹图及编程框图，然后推选代表“各抒己见”，其它组提出质疑，本组共同回答。这样做，既巩固了已学的内容，又活跃了课堂气氛和学习风气。同时还可以发现创造力和综合素质都比较好、反应快的学生，对这些学生，仅课堂内容往往已“吃不饱”，因而，要给他们加大教学内容的力度和宽度，使在本课程的学习中，起带头作用。
3.提高教师的综合素质，加强教师队伍建设
提高教学质量的根本保证是教师自身水平的提高。要为国家培养出合格的创新人才，首先自己必须具有创新精神和创新能力，要具有广博的知识，不仅深入掌握计算机控制技术的一些基本理论、基本知识、主要内容、研究方法，还关注当前计算机控制的发展趋势和研究成果，不断更新科学知识，扩大知识面，提高学术水平，不断更新教学手段和方法，提高自己的创新能力，真正掌握较高的教育教学水平。
同时教师要严格要求自己，认真做好备课、讲授、实验、作业、答疑、考试各个环节。教师要敬岗爱业，始终保持教学工作中的热情。要善于启发学生的思维，并加强与学生的双向交流，不断摸索适合学生需求的有效的教学方法，才能有效地提高教与学的效果。
为培养学生扎实的技术应用能力和系统开发能力，教师还应该具备较强的科研和技术开发能力。因此教师在完成教学任务的同时，还必须同时参与相关课题的研究，以不断丰富和更新自己的专业知识。反过来，教学和科研的相辅相成对教师自身各方面的素质提高也很有益处。
除提高教师本身的素质外，计算机控制技术课程要有稳定的教师队伍，教师们积极参加学术研讨，不断提高业务水平，具有团结协作、不断努力和献身精神。
4.改革考核方法，全面评价学生掌握程度
本课程理论与工程实践密切联系，传统理论考试成绩不能全面反映学生的掌握程度，因此要加大实践考核的比重。我们提出的方案是：平时作业占10%，实验成绩占40%，笔试占50%。实验成绩取决于学生提交的电子实验报告，考核内容包括：实验的完成情况，对实验结果数据能否正确分析，能否运用所学知识解决实验中遇到的问题，并解答实验指导书中的思考题，报告文档的质量以及工作态度。特别对于综合实验，重点考核学生理论依据是否充足，实验方案是否合理，设计电路是否可行以及实验结果是否正确。如果报告中体现了自己对本次实验独立而深入的思考，还将得到额外的附加分。
5.结束语
经过教学改革，将各个教学环节协调一致，提高了学生的学习兴趣，调动了学习积极性和主动性，提高了学习效率，让学生目标明确的进行学习，更容易抓住课程的脉络、掌握并扩展学习内容，培养了学生的动手能力、创新能力和分析问题、解决问题的能力。总之，在计算机控制技术这门课的教学中要坚持理论与实际相结合，使教学内容与教学方法更符合时代发展的趋势，与时俱进，对该门课程的教学改革还有待在进一步的教学实践中完善。
参考文献
[1]于海生. 微型计算机控制技术[M].北京： 清华大学出版社，2009.
[2]刘莎.《计算机控制技术》课程教学的探索与实践[J].中国电力教育，2008，（18）.
[3]李明， 刘洪山. 案例教学法在“计算机控制技术”课程中的应用[J].中国电力教育，2009，（3）.
[4]黎萍， 刘保军.计算机控制技术教学改革初探[J].中国电力教育，2011，（27）.
[5]严娟娟.以提高应用能力的“计算机控制”课程改革的思考[J]. 电气电子教学学报，2009，（S2）.
[6]李江全，龚立娇.自动化专业计算机控制技术课程教学模式探讨[J].高等理科教育，2011，（4）.