西北民族大學(xué)電氣工程學(xué)院 楊偉新

《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》課程實(shí)踐教學(xué)探討

西北民族大學(xué)電氣工程學(xué)院 楊偉新

計(jì)算機(jī)控制技術(shù)作為自動(dòng)化專業(yè)的主干課程之一，對(duì)其課程進(jìn)行教學(xué)實(shí)踐十分重要。為培養(yǎng)出高質(zhì)量的工程應(yīng)用型人才，本文對(duì)計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程的實(shí)踐教學(xué)進(jìn)行探討，首先分析了實(shí)踐教學(xué)的現(xiàn)狀，探討其中存在的問題，表明對(duì)計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)的必要性。然后從實(shí)踐課程方面闡述了具體的改革方法，針對(duì)實(shí)驗(yàn)室管理體系、實(shí)驗(yàn)室教學(xué)模式、仿真工具的應(yīng)用、實(shí)驗(yàn)報(bào)告以及考核方式等方面進(jìn)行改革，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，以培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考和解決問題的能力。

計(jì)算機(jī)控制技術(shù)；實(shí)踐教學(xué)；實(shí)驗(yàn)室管理體系；仿真工具

0 引言

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和傳感技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)控制技術(shù)在航空航天、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及醫(yī)療等領(lǐng)域都起著至關(guān)重要的作用。在電氣信息類專業(yè)中，計(jì)算機(jī)控制技術(shù)成為必修的專業(yè)課之一，學(xué)生不僅需要學(xué)習(xí)書本上的理論知識(shí)，還要求學(xué)生有較強(qiáng)的實(shí)踐動(dòng)手能力，在掌握相關(guān)生產(chǎn)過程的原理的基礎(chǔ)上，將其中的各項(xiàng)硬件部分聯(lián)系成一個(gè)整體進(jìn)行分析。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，當(dāng)理論知識(shí)無法解決問題的時(shí)候，就要求學(xué)生有一定的實(shí)踐動(dòng)手能力，能夠?qū)旧系睦碚撝R(shí)與實(shí)際問題相結(jié)合，因此進(jìn)行計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的實(shí)踐教學(xué)至關(guān)重要。

1 實(shí)踐課程的現(xiàn)狀

學(xué)生在學(xué)習(xí)了計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的理論知識(shí)后，他們只能夠勉強(qiáng)理解其中的內(nèi)容，但是不知道這些知識(shí)的實(shí)際用途，這就需要在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)來驗(yàn)證所學(xué)的理論知識(shí)。雖然有的學(xué)生能夠完成實(shí)驗(yàn)的基本內(nèi)容，但是有的學(xué)生也只是能夠進(jìn)行簡(jiǎn)單的操作，根本不能得到正確的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，說明這一部分學(xué)生連最基本的理論知識(shí)都沒有掌握，因此可以看出在計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的實(shí)踐教學(xué)中還有許多問題存在。

1.1 教材偏向于理論

計(jì)算機(jī)控制技術(shù)這門課程是要在綜合運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制原理以及檢測(cè)與轉(zhuǎn)換相關(guān)知識(shí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行深入學(xué)習(xí)，它所涉及的知識(shí)面以及知識(shí)點(diǎn)相對(duì)廣泛，同時(shí)又要求學(xué)生有較強(qiáng)的實(shí)踐能力。目前高校的教材大多偏向于理論知識(shí)，實(shí)際案例相對(duì)較少，而且老師在課堂上也是以灌輸知識(shí)的方式來進(jìn)行教學(xué)，學(xué)生不能學(xué)到真正的技術(shù)，因此學(xué)生在只有理論沒有實(shí)踐的學(xué)習(xí)中，根本無法真正理解知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用。

1.2 學(xué)生的實(shí)踐機(jī)會(huì)較少

學(xué)生只是學(xué)習(xí)書本上的知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，雖然這樣學(xué)習(xí)來應(yīng)付學(xué)校的考試是沒有任何問題的，但是這樣的教學(xué)方式不利于學(xué)生今后的發(fā)展，當(dāng)學(xué)生出去工作，免不了要面對(duì)實(shí)際工程案例，僅靠書本上的理論知識(shí)根本無法解決實(shí)際問題，這就是缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的后果。

1.3 實(shí)際與理論知識(shí)不能有效結(jié)合

學(xué)生學(xué)習(xí)的是書本上的理論知識(shí)，雖然他們能夠掌握相關(guān)原理及概念，但是這對(duì)于解決實(shí)際問題幫助不大。一方面，當(dāng)學(xué)生完成課本的學(xué)習(xí)之后沒有實(shí)踐的機(jī)會(huì)；另一方面，即使學(xué)生有機(jī)會(huì)接觸到實(shí)際問題，但是往往也是通過實(shí)驗(yàn)的方式，通過這種方式將理論與實(shí)踐進(jìn)行有效結(jié)合是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，主要是由于不是所有的學(xué)生都能完全掌握理論知識(shí)。

2 實(shí)踐課程改革的必要性

計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的教學(xué)并非一帆風(fēng)順，其中存在著許多問題。一方面課程教學(xué)時(shí)間有限，如果實(shí)踐教學(xué)時(shí)間過多，必然導(dǎo)致理論教學(xué)時(shí)間過少，反之如果理論教學(xué)時(shí)間過多，那么實(shí)踐教學(xué)時(shí)間則變少，所以需要在兩者之間找一平衡點(diǎn)。另一方面，實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在著許多不合理，實(shí)驗(yàn)是學(xué)生將理論知識(shí)與實(shí)際相結(jié)合的最有效方式，但是在現(xiàn)在的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)居多，只是簡(jiǎn)單地讓學(xué)生按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書連接線路圖和記錄數(shù)據(jù)。而學(xué)生也只是按部就班地進(jìn)行操作，沒有留給學(xué)生太多獨(dú)立思考以及自我發(fā)揮的空間，這對(duì)于提高學(xué)生動(dòng)手能力、思維方式和創(chuàng)新能力是沒有任何幫助的。現(xiàn)在為應(yīng)對(duì)社會(huì)的發(fā)展趨勢(shì)，培養(yǎng)高要求的應(yīng)用型人才，學(xué)生不僅要掌握牢固的理論知識(shí)，同時(shí)更需要一定的實(shí)踐能力，所以對(duì)計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的實(shí)踐課程的改革，勢(shì)在必行、刻不容緩。

3 實(shí)踐課程改革的探索

3.1 完善實(shí)驗(yàn)室管理體系

在實(shí)踐教學(xué)的管理上，由專門的實(shí)驗(yàn)室人員對(duì)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行管理，提供更加靈活自由的形式，方便實(shí)踐教學(xué)工作的順利完成。由于實(shí)踐教學(xué)的時(shí)間有限，可以適當(dāng)增加實(shí)驗(yàn)室的開放時(shí)間，便于學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)和探討，同時(shí)也可以改革實(shí)驗(yàn)室的開放形式，基于實(shí)踐內(nèi)容，增加更靈活的探討性實(shí)驗(yàn)，留給學(xué)生更多獨(dú)立思考的時(shí)間，學(xué)生可以根據(jù)自己的興趣愛好完成實(shí)驗(yàn)。

3.2 完善實(shí)驗(yàn)室教學(xué)模式

根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況，改革新的實(shí)驗(yàn)室教學(xué)模式，在培養(yǎng)學(xué)生基本能力的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)挖掘?qū)W生的專業(yè)技能，從而培養(yǎng)出高要求的復(fù)合型人才。開放性實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式是實(shí)驗(yàn)室教學(xué)模式改革的重要方法，對(duì)學(xué)生動(dòng)手能力以及思維模式的培養(yǎng)有著至關(guān)重要的作用，在開放性實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式中學(xué)生可以結(jié)合自身特點(diǎn)、興趣愛好，自由地選擇實(shí)驗(yàn)時(shí)間、實(shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容并自己安排實(shí)驗(yàn)時(shí)間，從而獨(dú)立自主并高效率地完成實(shí)驗(yàn)。開放性實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式對(duì)于實(shí)驗(yàn)教學(xué)有著非常重要的意義，一是以學(xué)生為主體，要求學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理深刻理解，同時(shí)要求學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容非常熟悉，給學(xué)生足夠的思考時(shí)間，培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力。二是培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考和解決問題的能力，只有學(xué)生在獨(dú)立思考和深入理解之后，才能真正理解所學(xué)知識(shí)。三是充分利用現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)室資源，學(xué)校為學(xué)生提供了足夠的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，以滿足教學(xué)需求，學(xué)生如果能充分利用現(xiàn)有的教學(xué)資源，對(duì)自己的學(xué)習(xí)也是一個(gè)提升。四是培養(yǎng)學(xué)生的合作精神，對(duì)于大多數(shù)實(shí)驗(yàn)都需要2-3個(gè)學(xué)生合作完成一個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，在開放性的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式下，如果學(xué)生能夠很好進(jìn)行合作，實(shí)踐教學(xué)的效果將會(huì)更好。

3.3 仿真工具的應(yīng)用

Matlab作為計(jì)算機(jī)控制技術(shù)實(shí)驗(yàn)主要用到的軟件之一，它能對(duì)數(shù)值和矩陣進(jìn)行分析和計(jì)算，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的可視化以及系統(tǒng)的建模和仿真，因此Matlab軟件在計(jì)算機(jī)控制技術(shù)試驗(yàn)中有著重要作用。Matlab中的simulink能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的搭建和仿真，并且支持線性和非線性系統(tǒng)在試驗(yàn)中通常使用simulink進(jìn)行仿真。在實(shí)驗(yàn)室的上位機(jī)中均安裝有Matlab軟件，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)之前，應(yīng)熟悉Matlab的用戶操作界面以及常用的用戶指令，在實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生可以使用Matlab對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真，獲取正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。學(xué)生熟練掌握Matlab軟件之后可以理解許多工程中的實(shí)際問題，對(duì)于學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)很有幫助。

3.4 實(shí)驗(yàn)報(bào)告的改革

實(shí)驗(yàn)報(bào)告作為評(píng)定學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中是否認(rèn)真的主要方式，它不僅能夠體現(xiàn)學(xué)生對(duì)于理論知識(shí)的掌握情況，而且也集中體現(xiàn)了學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力，因此實(shí)驗(yàn)報(bào)告是開放性實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式效果的重要評(píng)判依據(jù)。

實(shí)驗(yàn)報(bào)告的評(píng)定主要依據(jù)學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告的完整性、正確性、合理性。一份完整的實(shí)驗(yàn)報(bào)告應(yīng)當(dāng)包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)過程、實(shí)驗(yàn)結(jié)果、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析以及總結(jié)幾個(gè)部分。一份有價(jià)值的實(shí)驗(yàn)報(bào)告其實(shí)驗(yàn)結(jié)果應(yīng)當(dāng)是正確的，同時(shí)對(duì)于實(shí)驗(yàn)結(jié)果應(yīng)當(dāng)有詳細(xì)的數(shù)據(jù)分析，實(shí)驗(yàn)結(jié)果和數(shù)據(jù)分析是實(shí)驗(yàn)報(bào)告的核心部分，實(shí)驗(yàn)報(bào)告應(yīng)當(dāng)按照這兩個(gè)核心部分進(jìn)行評(píng)定。

3.5 考核方式的改革

由于開放實(shí)驗(yàn)的靈活性，對(duì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的評(píng)價(jià)不能只看結(jié)果，而是需要建立一套完善的評(píng)價(jià)體系。開放實(shí)驗(yàn)的成績(jī)應(yīng)該包括平時(shí)成績(jī)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)以及答辯成績(jī)，這三個(gè)成績(jī)按照一定比例組成總成績(jī)。

平時(shí)成績(jī)主要考核學(xué)生的出勤情況、對(duì)待實(shí)驗(yàn)的態(tài)度、實(shí)驗(yàn)中的紀(jì)律以及實(shí)際的操作能力；實(shí)驗(yàn)報(bào)告評(píng)定最核心的部分是實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的正確性以及數(shù)據(jù)分析的合理性；答辯是體驗(yàn)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的掌握程度，答辯由學(xué)生自己敘述所做的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，指導(dǎo)老師根據(jù)實(shí)驗(yàn)具體內(nèi)容進(jìn)行提問，主要評(píng)定學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的掌握情況，最后給出答辯成績(jī)。

4 結(jié)論

通過分析計(jì)算機(jī)控制技術(shù)實(shí)踐教學(xué)的現(xiàn)狀，充分認(rèn)識(shí)實(shí)踐教學(xué)在本課程教學(xué)中的重要作用,為培養(yǎng)工程應(yīng)用型人才，實(shí)踐教學(xué)應(yīng)結(jié)合學(xué)生具體情況，因材施教，以學(xué)生為中心，給予學(xué)生獨(dú)立思考的時(shí)間，調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性，充分發(fā)揮學(xué)生特長(zhǎng)；注重培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力、創(chuàng)新精神以及分析具體問題的能力。在教學(xué)過程中，教師也要不斷思考和探索，增加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量，達(dá)到培養(yǎng)高質(zhì)量工程應(yīng)用型人才的目的。

[1]高等學(xué)校自動(dòng)化專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)分委員會(huì)．高等學(xué)校本科自動(dòng)化指導(dǎo)性專業(yè)規(guī)范[M]．北京：高等教育出版社,2007：2-8．

[2]李敏艷．計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程設(shè)計(jì)的創(chuàng)新與實(shí)踐[J]．實(shí)驗(yàn)室科學(xué),2010,12(2)：112-114．

[3]董立堯,徐衡,付鵬．論大學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[J]．高等農(nóng)業(yè)教育,2000(5)：28-30．

[4]袁少強(qiáng)．計(jì)算機(jī)控制實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革與探討[J]．實(shí)驗(yàn)室研究與探索2003,22(2)：34-35．

[5]王培進(jìn)．“計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)”課程實(shí)驗(yàn)改革[J]．電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào),2012,34(4)：70-72．

楊偉新，女，大學(xué)本科，西北民族大學(xué)教授。

教改項(xiàng)目：西北民族大學(xué)教學(xué)改革項(xiàng)目2015XJJG08支持。