工程教育專業(yè)認(rèn)證背景下的《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》課程教學(xué)改革

孫力帆 常家順 付主木

摘?要：隨著國(guó)家自動(dòng)化水平以及信息化水平的不斷提高，對(duì)從事自動(dòng)控制相關(guān)領(lǐng)域的工程技術(shù)人才的要求也不斷提高?！队?jì)算機(jī)控制技術(shù)》是自動(dòng)化專業(yè)的核心課程之一，在工程教育專業(yè)認(rèn)證背景下，對(duì)該課程的教學(xué)要求又提出了新的挑戰(zhàn)。本文從理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)實(shí)踐以及考核方式三方面入手，分析了課程知識(shí)面廣、理論性強(qiáng)的特點(diǎn)以及目前課程教學(xué)模式學(xué)生缺乏興趣、教學(xué)質(zhì)量不高且學(xué)生學(xué)習(xí)效率低的現(xiàn)狀。提出了從理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)實(shí)踐、考核方式三方面改革方案，采取多手段、全方位的教學(xué)方法打破傳統(tǒng)死板的教學(xué)模式，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生課程學(xué)習(xí)的積極主動(dòng)性，并結(jié)合理論知識(shí)與課程實(shí)踐提高教學(xué)質(zhì)量，增強(qiáng)學(xué)生的綜合素質(zhì)，旨在將學(xué)生培養(yǎng)成為具有工程實(shí)踐能力、工程設(shè)計(jì)能力以及工程創(chuàng)新能力的全能人才。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)控制技術(shù);理論教學(xué);教學(xué)質(zhì)量;工程教育認(rèn)證

“國(guó)際實(shí)質(zhì)等效性”是工程教育專業(yè)認(rèn)證的一個(gè)顯著特性，當(dāng)某專業(yè)成功通過(guò)工程教育認(rèn)證，則這個(gè)專業(yè)培養(yǎng)出來(lái)的學(xué)生質(zhì)量在國(guó)際上也同樣受到認(rèn)可。近些年來(lái)國(guó)內(nèi)外的實(shí)踐表明：積極開(kāi)展工程教育專業(yè)認(rèn)證十分有助于提升工程教育的質(zhì)量。在工程教育專業(yè)認(rèn)證的背景下，我校堅(jiān)決貫徹國(guó)家教育方針，認(rèn)真落實(shí)立德樹人根本任務(wù)，以社會(huì)工作需求為引領(lǐng)，依據(jù)辦學(xué)定位，以“厚基礎(chǔ)、寬口徑、重實(shí)踐、求創(chuàng)新、強(qiáng)素質(zhì)”的理念培養(yǎng)學(xué)生，以“卓越計(jì)劃”“新工科”等為載體，培養(yǎng)在知識(shí)結(jié)構(gòu)復(fù)合、專業(yè)能力復(fù)合等多方面具有較強(qiáng)就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力和可持續(xù)發(fā)展能力，能夠適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展對(duì)多學(xué)科交叉、知識(shí)融合、技術(shù)集成需求，具有寬廣國(guó)際視野的復(fù)合型高級(jí)專門人才。

《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》作為我校自動(dòng)化專業(yè)的一門核心課程，具有綜合實(shí)踐性強(qiáng)、理論知識(shí)抽象等特點(diǎn)，能夠促進(jìn)自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生綜合能力的提升以及培養(yǎng)學(xué)生的工程設(shè)計(jì)、實(shí)踐和創(chuàng)新能力。然而，現(xiàn)有的課程教學(xué)往往偏重理論，學(xué)生很難在學(xué)習(xí)過(guò)程中獲得實(shí)踐能力，不能透過(guò)問(wèn)題表象看本質(zhì)，無(wú)法著手于問(wèn)題的本質(zhì)，難以綜合運(yùn)用課堂上學(xué)到的理論知識(shí)去解決問(wèn)題，這不符合工程教育專業(yè)認(rèn)證背景下我校培養(yǎng)應(yīng)用型本科人才的初衷。工程教育專業(yè)認(rèn)證的開(kāi)展為《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》課程的改革開(kāi)辟了道路、搭建了平臺(tái)，為提高自動(dòng)化學(xué)生的工程設(shè)計(jì)、實(shí)踐以及創(chuàng)新能力為主旨，我們對(duì)《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》的教學(xué)模式、實(shí)驗(yàn)安排進(jìn)行了探索改革。因此，如何符合我國(guó)工程教育專業(yè)認(rèn)證的要求，通過(guò)采用什么教學(xué)模式、實(shí)踐安排方式去提高自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力等，是探索《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》課程教學(xué)改革進(jìn)程中需要思考的重點(diǎn)。

一、《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》課程的性質(zhì)特點(diǎn)與課程現(xiàn)狀

隨著自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)檢測(cè)和傳感技術(shù)、微電子等技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)控制技術(shù)逐步發(fā)展起來(lái)。計(jì)算機(jī)控制技術(shù)在化工、農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域甚至在航空航天等國(guó)防高精尖領(lǐng)域都擁有著舉足輕重的作用?！队?jì)算機(jī)控制技術(shù)》是高等院校為自動(dòng)化相關(guān)專業(yè)開(kāi)設(shè)的一門十分重要的課程。課程開(kāi)設(shè)的主旨在于培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、實(shí)際動(dòng)手操作能力以及創(chuàng)新意識(shí)，即要求學(xué)生對(duì)控制系統(tǒng)的過(guò)程有一個(gè)基礎(chǔ)性的了解，逐步掌握在工業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程中計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的分析、設(shè)計(jì)以及實(shí)現(xiàn)的步驟。由此可見(jiàn)，計(jì)算機(jī)控制技術(shù)在未來(lái)社會(huì)將會(huì)與更多新興領(lǐng)域相結(jié)合，發(fā)揮其重要作用。我校自動(dòng)化專業(yè)所開(kāi)設(shè)的《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》課程安排在第6學(xué)期開(kāi)設(shè)，該課程具有理論知識(shí)多，內(nèi)容抽象的特點(diǎn)。該課程的理論知識(shí)既要運(yùn)用到學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)當(dāng)中，也要應(yīng)用到學(xué)生畢業(yè)后相關(guān)工作的設(shè)計(jì)與運(yùn)營(yíng)當(dāng)中。在課程結(jié)束后，學(xué)生應(yīng)能夠根據(jù)不同的應(yīng)用對(duì)象，綜合運(yùn)用課程的理論知識(shí)分析問(wèn)題，設(shè)計(jì)符合項(xiàng)目要求的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。老師在講授課程的過(guò)程中應(yīng)把握好課程理論知識(shí)抽象的特點(diǎn)，把在本科教學(xué)中與課程聯(lián)系緊密的專業(yè)課內(nèi)容穿插到計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程教學(xué)中，讓學(xué)生們之前學(xué)習(xí)的理論知識(shí)與后續(xù)專業(yè)課程的理論知識(shí)形成一個(gè)知識(shí)框架，教導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行系統(tǒng)化的學(xué)習(xí)。然而，目前市面上大量的計(jì)算機(jī)控制技術(shù)教材大都以理論知識(shí)為主，內(nèi)容過(guò)于抽象。按照這些教材對(duì)學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)安排，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效率都比較低，無(wú)法完成工程教育背景下的計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的學(xué)習(xí)要求和任務(wù)安排。

因此，我們以工程教育專業(yè)認(rèn)證為背景，在學(xué)生掌握自動(dòng)化專業(yè)相關(guān)知識(shí)的基礎(chǔ)上，針對(duì)計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，以培養(yǎng)高質(zhì)量的技術(shù)應(yīng)用型人才為教學(xué)目的，著重從課程教學(xué)方面進(jìn)行改革，探究了如何增加課程實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)以及如何提高學(xué)生實(shí)踐能力的實(shí)驗(yàn)教學(xué)安排，使學(xué)生能夠掌握相關(guān)理論知識(shí)程序的編寫能力，引導(dǎo)學(xué)生自主設(shè)計(jì)綜合性實(shí)驗(yàn)，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和創(chuàng)新能力，提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)效率，不斷提升人才培養(yǎng)質(zhì)量。在教學(xué)環(huán)節(jié)中能夠結(jié)合計(jì)算機(jī)控制新知識(shí)的更新、新技術(shù)的發(fā)展，注重培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力，使學(xué)生能夠自學(xué)掌握新知識(shí)，適應(yīng)社會(huì)的快速發(fā)展。

二、《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》課程教學(xué)改革

本文在工程教育專業(yè)認(rèn)證的背景下，以培養(yǎng)高質(zhì)量的復(fù)合型人才為主旨，針對(duì)計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程實(shí)驗(yàn)極具實(shí)踐性且理論知識(shí)十分抽象的特點(diǎn)，從教學(xué)模式、課程內(nèi)容安排、實(shí)驗(yàn)實(shí)踐安排以及考核方式等多個(gè)角度對(duì)《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》課程進(jìn)行全方面改革，在學(xué)生已有的相關(guān)專業(yè)知識(shí)的基礎(chǔ)上構(gòu)建知識(shí)框架、形成完整的專業(yè)課程體系。課程改革的主旨是培養(yǎng)學(xué)生的綜合學(xué)習(xí)能力、工程設(shè)計(jì)、實(shí)踐和科技創(chuàng)新能力，以及調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和提升學(xué)習(xí)效率。本文提出的從理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)實(shí)踐、考核方式三方面改革方案，打破傳統(tǒng)死板的教學(xué)模式，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生課程學(xué)習(xí)的積極主動(dòng)性，并結(jié)合理論知識(shí)與課程實(shí)踐提高教學(xué)質(zhì)量，增強(qiáng)學(xué)生的綜合素質(zhì)。

（一）理論教學(xué)改革

為突出《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》課程實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，在安排課程內(nèi)容時(shí)應(yīng)增加計(jì)算機(jī)在控制系統(tǒng)項(xiàng)目中的相關(guān)技術(shù)問(wèn)題的比重。在細(xì)致考慮理論知識(shí)和深度的背景下設(shè)置課程內(nèi)容，處理好計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的理論知識(shí)與應(yīng)用技術(shù)的關(guān)系。結(jié)合計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的基本理論知識(shí)以及軟硬件知識(shí)，綜合全面的安排課程的教學(xué)內(nèi)容，在授課的同時(shí)穿插著其他相關(guān)的基礎(chǔ)知識(shí)，以系統(tǒng)形象的角度設(shè)計(jì)課程教學(xué)。

在教學(xué)過(guò)程中應(yīng)結(jié)合課程內(nèi)容設(shè)計(jì)具有啟發(fā)性的問(wèn)題，從計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的項(xiàng)目實(shí)例中提出問(wèn)題更容易提高學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣。在項(xiàng)目實(shí)例下啟發(fā)引導(dǎo)式教學(xué)，將一個(gè)項(xiàng)目實(shí)例拆分為多個(gè)問(wèn)題簇，讓學(xué)生帶著問(wèn)題學(xué)習(xí)，在理論學(xué)習(xí)過(guò)程中尋求問(wèn)題的答案，這種啟發(fā)引導(dǎo)式學(xué)習(xí)不會(huì)讓學(xué)生在學(xué)習(xí)系統(tǒng)的理論知識(shí)過(guò)程中產(chǎn)生枯燥以及無(wú)意義感，充分的調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，更能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。

綜合傳統(tǒng)板書教學(xué)與現(xiàn)代多媒體教學(xué)二者的優(yōu)勢(shì)，將《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》課程中枯燥抽象的理論知識(shí)變得形象起來(lái)，讓學(xué)生更能系統(tǒng)直觀的理解課程的理論知識(shí)，從而達(dá)到激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣以及提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率的效果。通過(guò)采用Matlab等仿真軟件設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的相關(guān)算法，向?qū)W生們展示控制系統(tǒng)的實(shí)例建模來(lái)提高學(xué)生的編程能力培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)。Matlab作為當(dāng)前最流行的控制系統(tǒng)仿真軟件之一，能夠借助圖例分析對(duì)課程理論知識(shí)進(jìn)行形象的展示，這樣的教學(xué)方式能夠給學(xué)生留下深刻的印象，對(duì)知識(shí)的理解也更為透徹。教師要充分發(fā)揮引領(lǐng)作用，以保證這種學(xué)習(xí)持續(xù)有效的進(jìn)行。課后讓同學(xué)搜索瀏覽控制技術(shù)和控制方法相關(guān)的論文，以作業(yè)的方式讓同學(xué)們對(duì)論文進(jìn)行分析，總結(jié)在閱讀過(guò)程中的問(wèn)題，并在課堂上進(jìn)行討論。

（二）實(shí)踐教學(xué)改革與創(chuàng)新能力培養(yǎng)

該課程的實(shí)驗(yàn)課時(shí)安排了8個(gè)小時(shí)，重點(diǎn)結(jié)合實(shí)物操作與仿真實(shí)驗(yàn)，提高學(xué)生綜合學(xué)習(xí)能力并培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)的研究能力。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，注重培養(yǎng)學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的分析、設(shè)計(jì)以及調(diào)試能力。將實(shí)驗(yàn)的類型分為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和綜合性實(shí)驗(yàn)三類。驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)主要有“數(shù)字濾波器”“帶有純滯后系統(tǒng)的大林算法研究”“數(shù)字PID控制算法的研究”等。通過(guò)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的開(kāi)展、讓學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)控制技術(shù)相關(guān)的基本理論知識(shí)理解更加深入并且達(dá)到鍛煉學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手操作能力的目的。此外，加大開(kāi)展設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的比重，比如“直流電機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)算機(jī)控制”等，讓學(xué)生在充分理解課堂上學(xué)習(xí)的理論知識(shí)的條件下按照實(shí)驗(yàn)的條件和要求自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟并進(jìn)行實(shí)際操作。通過(guò)增加綜合性的實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生綜合運(yùn)用課程理論知識(shí)、技能和方法，培養(yǎng)學(xué)生的綜合設(shè)計(jì)能力。通過(guò)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中對(duì)技術(shù)參數(shù)的調(diào)試來(lái)提高學(xué)生綜合運(yùn)用課程理論知識(shí)的能力以及動(dòng)手操作能力。進(jìn)行綜合性的實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚺囵B(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考能力以及自主學(xué)習(xí)能力，學(xué)生能夠?qū)?shí)驗(yàn)方案進(jìn)行獨(dú)立的設(shè)計(jì)、實(shí)踐、驗(yàn)證，形成綜合性實(shí)驗(yàn)?zāi)芰σ约皠?chuàng)新能力。這樣的實(shí)驗(yàn)教學(xué)安排較為科學(xué)，能夠充分激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)意識(shí)和學(xué)習(xí)興趣，能夠極大提高學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手操作的能力，養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)習(xí)慣，培養(yǎng)出學(xué)生的科技創(chuàng)新精神。

課外鼓勵(lì)同學(xué)們多參加競(jìng)賽如電子設(shè)計(jì)大賽、機(jī)器人創(chuàng)意設(shè)計(jì)大賽等，在競(jìng)賽過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)意識(shí)、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力以及創(chuàng)新能力。在參加競(jìng)賽時(shí)需要協(xié)作配合，合理分工，這就鍛煉學(xué)生對(duì)項(xiàng)目整體框架的構(gòu)建，利用所學(xué)知識(shí)分析問(wèn)題解決問(wèn)題。參與競(jìng)賽更為重要的是學(xué)生創(chuàng)新思維的啟發(fā)，想要立新那必然對(duì)知識(shí)的理解要深刻，開(kāi)拓思維聯(lián)系課堂所學(xué)知識(shí)，理論應(yīng)用于實(shí)踐，這才是我們工程教育專業(yè)認(rèn)證背景下的課程教學(xué)的目的。這樣的實(shí)踐教學(xué)模式才能真正起到培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力與創(chuàng)新能力的要求。

（三）課程考核方式改革

科學(xué)的考核方式能夠?qū)W(xué)生學(xué)習(xí)該課程的水平進(jìn)行客觀的評(píng)價(jià)，并且能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。而過(guò)去的考核方式多以卷面考試為主，學(xué)生考前通過(guò)背下知識(shí)點(diǎn)也能考出高分，這不符合我們工程教育的初衷，培養(yǎng)不出來(lái)?yè)碛泄こ虒?shí)踐能力、工程設(shè)計(jì)能力以及工程創(chuàng)新能力的人才，為激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)以及提高教學(xué)質(zhì)量，我們對(duì)原有的卷面考試內(nèi)容以及實(shí)驗(yàn)的考核方法進(jìn)行了改革完善，采取多種考核形式結(jié)合如閉卷筆試成績(jī)、實(shí)驗(yàn)成績(jī)、課外作業(yè)、考勤率等，并且增大平時(shí)成績(jī)和實(shí)踐環(huán)節(jié)成績(jī)的比例來(lái)激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)探索的主動(dòng)性、提高學(xué)生綜合學(xué)習(xí)能力以及學(xué)生科技創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)。學(xué)生的最終考核成績(jī)由：平時(shí)成績(jī)、實(shí)驗(yàn)成績(jī)和閉卷考試成績(jī)?nèi)糠纸M成，比例為2∶2∶6。平時(shí)成績(jī)的評(píng)分內(nèi)容為課外作業(yè)以及學(xué)習(xí)報(bào)告，提高實(shí)驗(yàn)成績(jī)的占比，來(lái)充分調(diào)動(dòng)學(xué)生對(duì)做計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的興趣和參與到實(shí)驗(yàn)的積極性，提高了學(xué)生的自主實(shí)際操作能力，為將來(lái)畢業(yè)設(shè)計(jì)的深入開(kāi)展以及畢業(yè)后從事與專業(yè)相關(guān)工作奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

三、結(jié)語(yǔ)

在工程教育專業(yè)認(rèn)證背景下，對(duì)學(xué)生以及《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》課程教學(xué)都提出了更高的要求，以將自動(dòng)化學(xué)生培養(yǎng)成為具有工程實(shí)踐能力、工程設(shè)計(jì)能力以及工程創(chuàng)新能力的人才為主旨。本文提出的從理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)實(shí)踐、考核方式三方面改革方案，采取多手段、全方位的教學(xué)方法打破傳統(tǒng)死板的教學(xué)模式，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生課程學(xué)習(xí)的積極主動(dòng)性，并結(jié)合理論知識(shí)與課程實(shí)踐提高教學(xué)質(zhì)量，增強(qiáng)學(xué)生的綜合素質(zhì)。通過(guò)對(duì)計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的課程教學(xué)模式改革及實(shí)驗(yàn)體系建設(shè)，利用Matlab相關(guān)軟件設(shè)計(jì)程序、現(xiàn)代多媒體教學(xué)演示等多種形式，使得在校學(xué)生更容易掌握計(jì)算機(jī)控制相關(guān)的理論知識(shí)，從而進(jìn)一步增強(qiáng)和培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立自主學(xué)習(xí)能力和學(xué)生的自主研究興趣，培養(yǎng)他們的科技創(chuàng)新意識(shí)和科技實(shí)踐意識(shí)。

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