孙力帆 常家顺 付主木

摘 要：随着国家自动化水平以及信息化水平的不断提高，对从事自动控制相关领域的工程技术人才的要求也不断提高。《计算机控制技术》是自动化专业的核心课程之一，在工程教育专业认证背景下，对该课程的教学要求又提出了新的挑战。本文从理论教学、实验实践以及考核方式三方面入手，分析了课程知识面广、理论性强的特点以及目前课程教学模式学生缺乏兴趣、教学质量不高且学生学习效率低的现状。提出了从理论教学、实验实践、考核方式三方面改革方案，采取多手段、全方位的教学方法打破传统死板的教学模式，充分调动学生课程学习的积极主动性，并结合理论知识与课程实践提高教学质量，增强学生的综合素质，旨在将学生培养成为具有工程实践能力、工程设计能力以及工程创新能力的全能人才。

关键词：计算机控制技术;理论教学;教学质量;工程教育认证

“国际实质等效性”是工程教育专业认证的一个显著特性，当某专业成功通过工程教育认证，则这个专业培养出来的学生质量在国际上也同样受到认可。近些年来国内外的实践表明：积极开展工程教育专业认证十分有助于提升工程教育的质量。在工程教育专业认证的背景下，我校坚决贯彻国家教育方针，认真落实立德树人根本任务，以社会工作需求為引领，依据办学定位，以“厚基础、宽口径、重实践、求创新、强素质”的理念培养学生，以“卓越计划”“新工科”等为载体，培养在知识结构复合、专业能力复合等多方面具有较强就业竞争力和可持续发展能力，能够适应经济社会发展对多学科交叉、知识融合、技术集成需求，具有宽广国际视野的复合型高级专门人才。

《计算机控制技术》作为我校自动化专业的一门核心课程，具有综合实践性强、理论知识抽象等特点，能够促进自动化专业学生综合能力的提升以及培养学生的工程设计、实践和创新能力。然而，现有的课程教学往往偏重理论，学生很难在学习过程中获得实践能力，不能透过问题表象看本质，无法着手于问题的本质，难以综合运用课堂上学到的理论知识去解决问题，这不符合工程教育专业认证背景下我校培养应用型本科人才的初衷。工程教育专业认证的开展为《计算机控制技术》课程的改革开辟了道路、搭建了平台，为提高自动化学生的工程设计、实践以及创新能力为主旨，我们对《计算机控制技术》的教学模式、实验安排进行了探索改革。因此，如何符合我国工程教育专业认证的要求，通过采用什么教学模式、实践安排方式去提高自动化专业学生的实践创新能力等，是探索《计算机控制技术》课程教学改革进程中需要思考的重点。

一、《计算机控制技术》课程的性质特点与课程现状

随着自动控制技术、计算机技术、自动检测和传感技术、微电子等技术的发展，计算机控制技术逐步发展起来。计算机控制技术在化工、农业、医学等领域甚至在航空航天等国防高精尖领域都拥有着举足轻重的作用。《计算机控制技术》是高等院校为自动化相关专业开设的一门十分重要的课程。课程开设的主旨在于培养学生的自主学习能力、实际动手操作能力以及创新意识，即要求学生对控制系统的过程有一个基础性的了解，逐步掌握在工业的生产过程中计算机控制系统的分析、设计以及实现的步骤。由此可见，计算机控制技术在未来社会将会与更多新兴领域相结合，发挥其重要作用。我校自动化专业所开设的《计算机控制技术》课程安排在第6学期开设，该课程具有理论知识多，内容抽象的特点。该课程的理论知识既要运用到学生的毕业设计当中，也要应用到学生毕业后相关工作的设计与运营当中。在课程结束后，学生应能够根据不同的应用对象，综合运用课程的理论知识分析问题，设计符合项目要求的计算机控制系统。老师在讲授课程的过程中应把握好课程理论知识抽象的特点，把在本科教学中与课程联系紧密的专业课内容穿插到计算机控制技术课程教学中，让学生们之前学习的理论知识与后续专业课程的理论知识形成一个知识框架，教导学生进行系统化的学习。然而，目前市面上大量的计算机控制技术教材大都以理论知识为主，内容过于抽象。按照这些教材对学生进行学习安排，学生的学习兴趣和学习效率都比较低，无法完成工程教育背景下的计算机控制技术的学习要求和任务安排。

因此，我们以工程教育专业认证为背景，在学生掌握自动化专业相关知识的基础上，针对计算机控制技术课程实践性强的特点，以培养高质量的技术应用型人才为教学目的，着重从课程教学方面进行改革，探究了如何增加课程实践教学环节以及如何提高学生实践能力的实验教学安排，使学生能够掌握相关理论知识程序的编写能力，引导学生自主设计综合性实验，从而激发学生的学习积极性和创新能力，提高学生的自主学习能力和学习效率，不断提升人才培养质量。在教学环节中能够结合计算机控制新知识的更新、新技术的发展，注重培养学生的自学能力，使学生能够自学掌握新知识，适应社会的快速发展。

二、《计算机控制技术》课程教学改革

本文在工程教育专业认证的背景下，以培养高质量的复合型人才为主旨，针对计算机控制技术课程实验极具实践性且理论知识十分抽象的特点，从教学模式、课程内容安排、实验实践安排以及考核方式等多个角度对《计算机控制技术》课程进行全方面改革，在学生已有的相关专业知识的基础上构建知识框架、形成完整的专业课程体系。课程改革的主旨是培养学生的综合学习能力、工程设计、实践和科技创新能力，以及调动学生学习兴趣和提升学习效率。本文提出的从理论教学、实验实践、考核方式三方面改革方案，打破传统死板的教学模式，充分调动学生课程学习的积极主动性，并结合理论知识与课程实践提高教学质量，增强学生的综合素质。

（一）理论教学改革

为突出《计算机控制技术》课程实践性强的特点，在安排课程内容时应增加计算机在控制系统项目中的相关技术问题的比重。在细致考虑理论知识和深度的背景下设置课程内容，处理好计算机控制系统的理论知识与应用技术的关系。结合计算机控制技术的基本理论知识以及软硬件知识，综合全面的安排课程的教学内容，在授课的同时穿插着其他相关的基础知识，以系统形象的角度设计课程教学。

在教学过程中应结合课程内容设计具有启发性的问题，从计算机控制系统的项目实例中提出问题更容易提高学生们的学习兴趣。在项目实例下启发引导式教学，将一个项目实例拆分为多个问题簇，让学生带着问题学习，在理论学习过程中寻求问题的答案，这种启发引导式学习不会让学生在学习系统的理论知识过程中产生枯燥以及无意义感，充分的调动学生的学习兴趣，更能提高学生的学习效率。

综合传统板书教学与现代多媒体教学二者的优势，将《计算机控制技术》课程中枯燥抽象的理论知识变得形象起来，让学生更能系统直观的理解课程的理论知识，从而达到激发学生学习兴趣以及提高学生学习效率的效果。通过采用Matlab等仿真软件设计计算机控制系统的相关算法，向学生们展示控制系统的实例建模来提高学生的编程能力培养学生的工程意识。Matlab作为当前最流行的控制系统仿真软件之一，能够借助图例分析对课程理论知识进行形象的展示，这样的教学方式能够给学生留下深刻的印象，对知识的理解也更为透彻。教师要充分发挥引领作用，以保证这种学习持续有效的进行。课后让同学搜索浏览控制技术和控制方法相关的论文，以作业的方式让同学们对论文进行分析，总结在阅读过程中的问题，并在课堂上进行讨论。

（二）实践教学改革与创新能力培养

该课程的实验课时安排了8个小时，重点结合实物操作与仿真实验，提高学生综合学习能力并培养学生系统的研究能力。在实验教学过程中，注重培养学生对计算机控制系统的分析、设计以及调试能力。将实验的类型分为验证性实验、设计性实验和综合性实验三类。验证实验主要有“数字滤波器”“带有纯滞后系统的大林算法研究”“数字PID控制算法的研究”等。通过验证性实验的开展、让学生对计算机控制技术相关的基本理论知识理解更加深入并且达到锻炼学生的实际动手操作能力的目的。此外，加大开展设计性实验的比重，比如“直流电机转速计算机控制”等，让学生在充分理解课堂上学习的理论知识的条件下按照实验的条件和要求自主设计实验步骤并进行实际操作。通过增加综合性的实验让学生综合运用课程理论知识、技能和方法，培养学生的综合设计能力。通过计算机控制系统的设计和在实验过程中对技术参数的调试来提高学生综合运用课程理论知识的能力以及动手操作能力。进行综合性的实验能够培养学生独立思考能力以及自主学习能力，学生能够对实验方案进行独立的设计、实践、验证，形成综合性實验能力以及创新能力。这样的实验教学安排较为科学，能够充分激发学生自主学习意识和学习兴趣，能够极大提高学生的实际动手操作的能力，养成严谨的实验习惯，培养出学生的科技创新精神。

课外鼓励同学们多参加竞赛如电子设计大赛、机器人创意设计大赛等，在竞赛过程中培养学生的团队意识、团队协作能力以及创新能力。在参加竞赛时需要协作配合，合理分工，这就锻炼学生对项目整体框架的构建，利用所学知识分析问题解决问题。参与竞赛更为重要的是学生创新思维的启发，想要立新那必然对知识的理解要深刻，开拓思维联系课堂所学知识，理论应用于实践，这才是我们工程教育专业认证背景下的课程教学的目的。这样的实践教学模式才能真正起到培养学生自主学习能力与创新能力的要求。

（三）课程考核方式改革

科学的考核方式能够对学生学习该课程的水平进行客观的评价，并且能够激发学生的学习积极性。而过去的考核方式多以卷面考试为主，学生考前通过背下知识点也能考出高分，这不符合我们工程教育的初衷，培养不出来拥有工程实践能力、工程设计能力以及工程创新能力的人才，为激发学生的学习兴趣、培养学生的创新意识以及提高教学质量，我们对原有的卷面考试内容以及实验的考核方法进行了改革完善，采取多种考核形式结合如闭卷笔试成绩、实验成绩、课外作业、考勤率等，并且增大平时成绩和实践环节成绩的比例来激发学生学习探索的主动性、提高学生综合学习能力以及学生科技创新意识的培养。学生的最终考核成绩由：平时成绩、实验成绩和闭卷考试成绩三部分组成，比例为2∶2∶6。平时成绩的评分内容为课外作业以及学习报告，提高实验成绩的占比，来充分调动学生对做计算机控制系统实验的兴趣和参与到实验的积极性，提高了学生的自主实际操作能力，为将来毕业设计的深入开展以及毕业后从事与专业相关工作奠定坚实的基础。

三、结语

在工程教育专业认证背景下，对学生以及《计算机控制技术》课程教学都提出了更高的要求，以将自动化学生培养成为具有工程实践能力、工程设计能力以及工程创新能力的人才为主旨。本文提出的从理论教学、实验实践、考核方式三方面改革方案，采取多手段、全方位的教学方法打破传统死板的教学模式，充分调动学生课程学习的积极主动性，并结合理论知识与课程实践提高教学质量，增强学生的综合素质。通过对计算机控制技术的课程教学模式改革及实验体系建设，利用Matlab相关软件设计程序、现代多媒体教学演示等多种形式，使得在校学生更容易掌握计算机控制相关的理论知识，从而进一步增强和培养学生的独立自主学习能力和学生的自主研究兴趣，培养他们的科技创新意识和科技实践意识。

参考文献：

[1]方峥.中国工程教育认证国际化之路[J].高等工程教育研究，2013（2）：7276.

[2]李志义，朱泓，刘志军，等.用成果导向教育理念引导高等工程教育教学改革[J].高等工程教育研究，2014（2）：2935.

[3]鞠阳.计算机控制技术课程教学方法改革探索[J].南京工程学院学报（社会科学版），2007，7（1）：4547.

[4]贾红云，方超，余莉.《计算机控制系统》课程教学探讨[J].才智，2014（25）：131.

[5]杨燕，李振璧，马莹.《计算机控制技术》课程教学改革与研究[J].高教学刊，2017（6）：115117.

[6]李敏艳.计算机控制技术课程设计的创新与实践[J].实验室科学，2010，13（2）：112114.

基金项目：教育部产学合作协同育人项目（201902006018，201902139016），河南省高校科技创新人才支持计划项目（21HASTIT030），河南省高等学校青年骨干教师资助项目（2020GGJS073），河南科技大学教学改革研究与实践项目（2019YB022），河南科技大学研究生教学改革研究基金项目（2019YJC010）