面向卓越工程师培养的“计算机控制技术”课程内容与教学方法改革

李金桐 张艳丽 高强

摘 要： 本文根据电子信息工程专业卓越工程师人才培养模式的要求，从课程内容和教学方法两个方面探讨了计算机控制技术课程改革采取的措施。实践表明，学生对该课程的掌握较好，实际应用能力也得到了提高。

关键词： 计算机控制技术 卓越工程师 教学改革

一、引言

国家教育部于2010年启动的“卓越工程师教育培养计划”（简称“卓越计划”），是将我国从工程教育大国打造成工程教育强国的重大举措。“卓越计划”提出“分类实施、形式多样、追求卓越”的理念，强调各种类型的高校，在具有优势特色的专业领域，采取多种教育教学方式，在不同类型工程人才的教育培养上追求卓越[1]。地方高校更应该主动融入并实施“卓越计划”，培养具有强烈社会责任感、富有创新精神、善于解决问题、具备国际视野的本专业“卓越工程师”后备人才。2011年，我校入选了第二批“卓越工程师教育培养计划”，在电子信息工程等5个专业中分别设立“卓越工程师培养计划”实验班。

计算机控制技术是电子信息工程、电气工程及其自动化、测控技术与仪器等专业的一门重要的专业技术基础课，是为培养从事自动控制和自动化仪表等专业领域的工程技术人员而设置的。微机技术本身的特点决定了计算机可以利用软件来实现控制规律，倚仗其强大的运算功能和逻辑判断功能，它可以实现最优控制、自适应控制等连续控制系统难以胜任的复杂控制规律。计算机技术和控制技术的强强联合，对工业生产将产生深远的影响。基于上述原因，“计算机控制技术”课程的重要性不言而喻。笔者结合本专业卓越工程师培养计划教学实践，对“计算机控制技术”教学内容和教学方法提出改革思路与措施。

二、课程设置

“计算机控制技术”是电子类专业的主干专业课程，是自动控制理论和计算机技术相结合而产生的科学，在工业控制领域中有着广泛应用的一项专门技术。本课程与电子信息工程专业许多其他课程有着密切的关系。自动控制原理和微型计算机接口技术是本课程的基础，同时相关的课程还有微型计算机及其应用、可编程控制器、数字信号处理等均为该课程提供理论和实践基础。

该门课程在已讲授其他基础理论知识的基础上，以讲授系统设计、实现方法和手段为主，注重培养学生工程设计和实践能力。根据培养计划，该课程共45学时，其中课程实验教学12学时，课堂教学33学时，另开设专题实践20学时，可以看出，该课程突出实践环节。

三、课程教学内容改革

学生完成“计算机控制技术”课程学习后，一般应该掌握该课程介绍的基本理论知识与计算机控制系统设计方法，完成简单计算机控制系统的设计、安装、编程和调试工作。“卓越计划”的实施，突出培养学生在工程基础知识、个人能力、人际团队能力、工程系统能力，原有的课程内容不能满足这些要求，需要进行改革。

1.内容删减

在有限的课时内，既要使学生对基本理论掌握，又要突出实践，而卓越班的学生是优中选优选出的学生，接受能力很强，根据这个特点，我们对课程内容进行调整。线性离散系统的数学描述与分析这部分内容在信号与系统的课程中学过，要求同学们复习离散状态空间的设计，这部分理论性太强，实用价值较低，作为自主学习内容，感兴趣的同学自学，有问题老师课下给予辅导。分布式测控网络技术，由于专门有一个课程“计算机通信网络”和选修课“现场总线技术及应用”会讲到，课上只讲必要的网络选型问题。

为避免该课程内容与其他课程重叠，根据专业课设置情况，协调重叠内容在哪门专业课中讲授。例如计算机控制系统的硬件设计技术中，总线技术和总线扩展技术由智能仪器课程讲述，本课程重点讲述输入输出接口与过程通道部分和硬件抗干扰技术。计算机控制系统的软件设计方面，程序设计技术由“面向对象应用程序设计”课程讲授，本课程只讲跟工程密切相关的测量数据预处理技术和数字控制器的工程实现。

2.扩展与提高

根据“卓越计划”的培养目标，我们需要培养出来的是在工程基础知识、个人能力、人际团队能力、工程系统能力四个层面都实现预订目标的卓越人才，传统的教学内容无法满足这些需求，需要进行扩展与提高。本课程改革扩展模糊控制技术、神经网络控制技术、专家控制技术、自适应控制技术等先进控制技术内容。扩展先进性和实用性为广大工程技术人员认可的组态控制技术。这些先进实用的控制技术的扩展有利于开阔学生眼界，提高学生学习积极性。

四、课程教学方法改革

要实现“卓越计划”要求的培养目标，就必须在课堂上对“教”和“学”两方面同时进行改革。传统的教学是由教师单向地向学生灌输知识信息，学生被动接受。这不足以满足培养卓越工程师的要求，在教学实践中，我们采用一种研究式教学方法。

研究性教学针对大学生已具备基本理论知识但解决实际问题能力较差这一特点，有目的性地将研究内容逐步引入到教学过程中，并通过一系列实验和技能竞赛培养他们的动手能力和创新精神。该教学方法能够有效弥补传统教学模式带来的重知识、轻技能的不足，满足“卓越计划”中提高大学生各项综合素质的要求[2]。

在课堂上，强调学生和老师的互动，可以在教学中以大作业的方式要求学生分组撰写计算机控制系统组成和发展的相关论文，并要求学生讲述和讨论论文内容。学生不仅能够学会自主查阅文献，而且能够综合分析文献，解决问题，培养科学素养和信息素养[1]。而且分组合作，人际团队能力得到了提高，学生提前体验到了互助合作的好处。在整个过程中，学生对如何建立一个控制系统有了更深刻的理解，工程系统能力得到了提高。

五、结语

本文主要从课程教学内容和教学方法的层面讨论了“计算机控制技术”在培养卓越工程师方面所进行的教学改革，这些改革在教学实践中已经实施，取得了良好效果。

参考文献：

[1]刘恒，陈庆强.摭谈卓越工程师的计算机科学素养培养[J].高教论坛，2011，16（8）：81.

[2]冀杰，唐超，彭和.研究性教学模式在卓越工程师培养中的探索[J].2013年中国信息通信研究新进展论文集，2014.4.