孫豪

摘 要： “計算機控制技術(shù)”是電子信息類專業(yè)的一門重要的專業(yè)必修課程。針對該門課程難學(xué)難教的現(xiàn)狀，結(jié)合西安翻譯學(xué)院生源現(xiàn)狀和實踐教學(xué)經(jīng)驗，發(fā)現(xiàn)數(shù)學(xué)基礎(chǔ)不夠扎實、實踐環(huán)節(jié)“應(yīng)用性”不足和互聯(lián)網(wǎng)對傳統(tǒng)課堂教學(xué)的挑戰(zhàn)是產(chǎn)生該課程教學(xué)困難的主要原因。隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”教育理念的出現(xiàn)，傳統(tǒng)的“計算機控制技術(shù)”課程的教學(xué)模式也需要進行改革以適應(yīng)“應(yīng)用型”人才的培養(yǎng)要求。對此可以從“互聯(lián)網(wǎng)+資源”“互聯(lián)網(wǎng)+實踐”這兩大方向入手，充分利用互聯(lián)網(wǎng)平臺海量的教學(xué)資源和便捷的技術(shù)手段，加強對學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)，鼓勵學(xué)生積極參加各類實踐活動，最終達到將學(xué)生培養(yǎng)成為具備扎實理論基礎(chǔ)的“應(yīng)用型”人才的目的。針對“最少拍隨動系統(tǒng)的設(shè)計”這部分難學(xué)難教的知識成功地實施了一次“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)，取得了良好的教學(xué)效果，達到了提高學(xué)生成績的教學(xué)目的。

關(guān)鍵詞： 互聯(lián)網(wǎng)+; 計算機控制技術(shù); 課程教學(xué)改革; “應(yīng)用型”人才; “翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)

中圖分類號： G64

文獻標(biāo)志碼： A

文章編號：1007-757X（2019）06-0060-03

Abstract： “Computer Control Technology” is an important professional course for electronic information majors. In view of the current status of the difficulty in learning the course， combined with the current situation of students and authors practical teaching experience， it is believed that the poor

fundamentals of mathematics， the lack of practicality in the “application” and the challenge of the Internet to traditional classroom teaching are the main reasons for the difficulty in teaching this course. With the advent of the “Internet +” education concept， the traditional “computer control technology” curriculum teaching model also needs to be reformed to meet the “application-oriented” talent training requirements. This paper adopted “Internet + resources” and “Internet + practice” methods to use the massive teaching resources of the Internet platform and convenient technical means to strengthen the cultivation of students practical ability and encourage students to actively participate in various practical activities. Ultimately， it achieved the goal of cultivating students into “applicable” talents with a solid theoretical foundation. The author also successfully implemented ?“flip classroom” teaching on the “Minimum Shot Tracking System Design”， which was difficult to learn and teach. It achieved good teaching results and reached the goal of improving students achievement.

Key words： “The Internet plus”; Computer control technology; Course teaching reform; “Applicable” talents; “Flip classroom” teaching

0?引言

“計算機控制技術(shù)”這門課程是電子信息類專業(yè)的一門重要的專業(yè)必修課程。該課程融合了計算機技術(shù)、控制理論和計算機通信技術(shù)的相關(guān)知識，是一門理論性和實踐性均很強的新型學(xué)科[1]。從教學(xué)內(nèi)容上看，該課程與電子信息類專業(yè)的許多專業(yè)課程（如信號與系統(tǒng)、自動控制原理、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等）都有很強的聯(lián)系，因而在本科教學(xué)中占據(jù)了非常重要的地位;從工程實踐上看，越來越多的控制系統(tǒng)已經(jīng)采用計算機進行控制，并與計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)融合以實現(xiàn)遠端控制和遠端管理，從而在生產(chǎn)生活中均已得到了廣泛的應(yīng)用[2];從發(fā)展上看，“物聯(lián)網(wǎng)”技術(shù)的不斷成熟、“智能化”家居的客觀需求以及“互聯(lián)網(wǎng)+”時代的快速到來均對該課程傳統(tǒng)的教學(xué)模式產(chǎn)生了深遠的影響和嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

由此可見，如何在“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下有效的利用新穎的教學(xué)理念和海量的在線教育資源來有效的提高“計算機控制技術(shù)”這門課程的教學(xué)質(zhì)量，改進教學(xué)效果，使學(xué)生在了解并熟練掌握計算機控制系統(tǒng)的基本概念、基本理論和基本方法的基礎(chǔ)上，能利用計算機完成常規(guī)的自動控制過程的分析與設(shè)計，成為既具備扎實理論基礎(chǔ)，又具備綜合分析與設(shè)計能力的“應(yīng)用型”人才，這是一項非常有意義的工作。為此，本人以自己多年從事該課程教學(xué)的實踐經(jīng)驗出發(fā)，對“計算機控制技術(shù)”這門課程的教學(xué)改革進行了較深入的探討。

1?“計算機控制技術(shù)”課程教學(xué)過程中遇到的問題分析

計算機控制技術(shù)這門課程歷來是一門難學(xué)難教的課程，本人從事這門課程的教學(xué)已有近六年的時間，總結(jié)起來在對該課程的教學(xué)過程中遇到的問題主要有以下3點：

1.1?數(shù)學(xué)基礎(chǔ)不夠扎實

本人就職的西安翻譯學(xué)院屬于民辦應(yīng)用型“三本”院校，因而招收到的生源質(zhì)量普遍不高，尤其是數(shù)學(xué)基礎(chǔ)普遍薄弱。而“計算機控制技術(shù)”這門課程在對控制過程進行分析與設(shè)計的過程中恰恰就需要非常扎實的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，尤其是在學(xué)習(xí)拉普拉斯變換和z變換這兩個對于本課程而言非常重要的、基礎(chǔ)的數(shù)學(xué)變換時，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)挠嬎阃茖?dǎo)過程和結(jié)論證明過程是必不可少的教學(xué)環(huán)節(jié)，這就為學(xué)生的學(xué)習(xí)設(shè)置了一道很難逾越的“大山”。這一點在講授該課程中的“數(shù)字控制器的連續(xù)化設(shè)計”和“數(shù)字控制器的離散化設(shè)計”這兩個核心知識體系時體現(xiàn)的尤為明顯，經(jīng)常出現(xiàn)教師在課堂上推導(dǎo)公式、講述性質(zhì)講得熱火朝天，而下面學(xué)生表情茫然，甚至點起了手機這樣的場景。這一現(xiàn)象產(chǎn)生的根源就是學(xué)生的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)不夠扎實，從而導(dǎo)致“教”與“學(xué)”的嚴(yán)重脫節(jié)。

1.2?實踐環(huán)節(jié)“應(yīng)用性”不足

傳統(tǒng)的“計算機控制技術(shù)”課程的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)仍以驗證性實驗為主，這種實驗要求學(xué)生首先按照實驗指導(dǎo)書上提供的實驗方案在實驗箱上進行一定的線路連接，然后在相應(yīng)的輸出設(shè)備（如顯示屏、示波器等）上對實驗結(jié)果進行檢測、調(diào)整與記錄，最后利用相關(guān)理論驗證實驗結(jié)果的正確性。不多的設(shè)計性實驗也由實驗教師事先規(guī)定好了實驗題目的范圍和相關(guān)的實驗要求，學(xué)生雖然可以在一定范圍內(nèi)綜合利用自己所學(xué)的知識和實驗技能來完成實驗方案的設(shè)計與論證，并通過操作得出最終的實驗結(jié)論，但由于實驗學(xué)時的有限性和實驗題目的局限性，這種設(shè)計性實驗更像是“紙上談兵”。因而這種重理論輕應(yīng)用的實踐教學(xué)方法已經(jīng)不適應(yīng)當(dāng)前“應(yīng)用型本科”的大學(xué)教育改革模式和人才培養(yǎng)模式[3]。

1.3?互聯(lián)網(wǎng)對傳統(tǒng)課堂教學(xué)的挑戰(zhàn)

智能手機（以下簡稱手機），已經(jīng)成為當(dāng)今幾乎所有成年人須臾不可離的隨身之物，但是，本人對手機卻是又愛又恨，因為它已經(jīng)成為傳統(tǒng)課堂和教師的最大挑戰(zhàn)者。通過手機上網(wǎng)、即時交互的“低頭族”，成為傳統(tǒng)課堂上越來越不容忽視的一道“風(fēng)景”[4]。后進的學(xué)生可以通過手機打發(fā)枯燥的上課時間;上進的學(xué)生會借助互聯(lián)網(wǎng)這個擁有海量資源的平臺，在課堂上利用手機來查找資料、看微課視頻、看教學(xué)名師的錄音錄像、直播課堂教學(xué)……甚至可以做到教學(xué)相長，糾正老師講課時的一些錯誤，這在傳統(tǒng)的課堂教學(xué)中是不可想象的。從某種程度上說，手機對教師和傳統(tǒng)課堂的挑戰(zhàn)，實質(zhì)上就是移動互聯(lián)網(wǎng)對傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式的挑戰(zhàn)[5]。

2?“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下“計算機控制技術(shù)”課程教學(xué)改革探討

在李克強總理提出了“互聯(lián)網(wǎng)+”這個概念以后，它的內(nèi)涵和外延在不同的領(lǐng)域有不同的解讀方式。如果將這個概念應(yīng)用于“計算機控制技術(shù)”這門課程的教學(xué)改革中，本人認(rèn)為可以從下面兩個方面來進行教學(xué)改革的推進：

2.1?“互聯(lián)網(wǎng)+資源”

有效利用好互聯(lián)網(wǎng)為我們提供的海量教學(xué)資源，可以大大提高課堂教學(xué)的廣度和深度。這體現(xiàn)在以下幾個方面：

（1） 將“名師”請進課堂

借助于互聯(lián)網(wǎng)，我們可以隨時隨地的將名師們在互聯(lián)網(wǎng)上共享的課件、微課、視頻、心得體會等資源下載下來學(xué)習(xí)，這就相當(dāng)于我們都成為名師的“不記名”弟子，這對教師和學(xué)生的知識水平提高和能力提升都是非常重要的。以本人為例，在講授“計算機控制技術(shù)”這門課程的過程中，本人經(jīng)常利用網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)、引用、借鑒清華大學(xué)、西安交通大學(xué)等名校名師的課件和授課經(jīng)驗，并在課堂上向?qū)W生推薦并觀看名師們精彩的授課視頻。這些做法不但提高了本人的授課水平，也使學(xué)生能更好的理解并掌握本課程的學(xué)習(xí)內(nèi)容。

（2） 將“新成果”引入課堂

隨著“物聯(lián)網(wǎng)”技術(shù)的不斷深化和各種各樣智能設(shè)備的不斷上市，學(xué)生們已經(jīng)接觸到越來越多帶有“計算機控制系統(tǒng)”的“新成果”，這就為我們的課堂教學(xué)提供了活生生的素材。我們既可以在課堂上讓學(xué)生充分了解到關(guān)于“計算機控制技術(shù)”這門學(xué)科的最新研究成果和生產(chǎn)實踐應(yīng)用，又可以利用互聯(lián)網(wǎng)將多種新的教學(xué)方法、教學(xué)手段與教學(xué)策略（比如多媒體、慕課、翻轉(zhuǎn)課堂等）應(yīng)用于課堂教學(xué)中，這能使學(xué)生在教學(xué)過程中不斷保持對課程的新鮮感和高度的注意力。

（3） 將“翻轉(zhuǎn)課堂”應(yīng)用于教學(xué)

目前越來越多的學(xué)校和教師已經(jīng)開創(chuàng)性的嘗試使用“翻轉(zhuǎn)課堂”這種新型教育模式。它充分利用網(wǎng)絡(luò)上海量的信息化資源，讓學(xué)生逐漸成為學(xué)習(xí)的主角，讓教師逐漸轉(zhuǎn)化成為學(xué)生學(xué)習(xí)的“引導(dǎo)者”而不是“講授者”。在課堂上教師和學(xué)生均可以利用手機、互聯(lián)網(wǎng)對這節(jié)課應(yīng)學(xué)習(xí)的知識觀看相關(guān)視頻、音頻，查詢相關(guān)資料，做到有針對性的、互動式的教學(xué);在課余時間，教師可利用微信或QQ進行提問、答疑、布置作業(yè)等，同時鼓勵學(xué)生間利用網(wǎng)絡(luò)共享課堂筆記、考研資料等。這樣無論是在課堂上還是在課堂外，教師都可以利用互聯(lián)網(wǎng)進行教學(xué)和交流，從而把課堂教學(xué)也滲透進了學(xué)生的碎片化學(xué)習(xí)中，從而使學(xué)生不斷的對所學(xué)的知識進行查缺補漏，從而不斷的進步。

對于本課程而言，“最少拍隨動系統(tǒng)的設(shè)計”這部分知識歷來是“數(shù)字控制器的離散化設(shè)計”這個核心知識體系中最難學(xué)難教的部分，該部分知識理論推導(dǎo)過程復(fù)雜，計算過程繁瑣，設(shè)計步驟又層層遞進，中間任何一步出了差錯必須及時糾正，否則對后續(xù)步驟會產(chǎn)生不可挽回的影響。該部分知識的考核方式是以一道綜合計算題的形式出現(xiàn)在期末考試的試卷上，依據(jù)歷年來該課程的試卷分析結(jié)論，大部分學(xué)生連這道題的一半分?jǐn)?shù)都拿不到，且基本沒有學(xué)生能得滿分，最終的得分率不超過50%。

為了讓學(xué)生更好的掌握這部分知識，提高課程的授課效果，本人引入了2課時的“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)，用于這部分知識的授課過程，具體的課堂教學(xué)過程設(shè)計如圖1所示。

該“翻轉(zhuǎn)課堂”的教學(xué)過程分為下面4個階段：

A.準(zhǔn)備階段

在這一階段，本人依據(jù)教學(xué)進度提前一周將學(xué)生分為四組，為他們布置一道精心選擇的典型例題，要求他們寫出對該例題進行“最少拍隨動系統(tǒng)的有波紋數(shù)字控制器設(shè)計”和“最少拍隨動系統(tǒng)的無波紋數(shù)字控制器設(shè)計”的具體設(shè)計步驟和計算過程，并自行設(shè)計一道關(guān)于最少拍隨動系統(tǒng)的數(shù)字控制器設(shè)計的練習(xí)題，同時承諾最終獲得評分成績第一的小組全體成員平時成績“加10分”，評分成績合格的小組全體成員平時成績“加5分”。

B.分組展示階段

在這一階段，本人要求每組派一名代表上講臺進行答辯，具體闡述本組在解決該例題時采用的設(shè)計步驟，同時將計算過程寫在黑板上供其他組的學(xué)生參考及提問，并簡單描述本組自行設(shè)計的練習(xí)題。

C.教師評分階段

在這一階段，本人設(shè)計了一套具體的評分細(xì)則：按照“設(shè)計步驟”環(huán)節(jié)30分、“計算過程”環(huán)節(jié)30分、“答辯”環(huán)節(jié)20分、“自行設(shè)計練習(xí)題”環(huán)節(jié)20分來分別為每一組學(xué)生進行評分，并最終得到各組學(xué)生的總分（滿分為100分）。具體的評分細(xì)則如表1所示。

D.總結(jié)階段

在這一階段，本人進行了兩次總結(jié)。第一次總結(jié)是在本次“翻轉(zhuǎn)課堂”的最后，我向全班學(xué)生對這次“翻轉(zhuǎn)課堂”的教學(xué)效果進行了點評：所有學(xué)生都熱火朝天的參與到了這堂“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)課當(dāng)中;所有的分組在每一個教學(xué)環(huán)節(jié)當(dāng)中表現(xiàn)的都非常出色，尤其是在“計算過程”這一環(huán)節(jié)上，他們給出的計算過程均非常完整、正確、滿足設(shè)計要求，令我對這些數(shù)學(xué)基礎(chǔ)普遍薄弱的學(xué)生們刮目相看;所有的分組最終都提煉出了一種可行的最少拍隨動系統(tǒng)的數(shù)字控制器設(shè)計的設(shè)計方法，為他們將來解決同一類問題提供了良好的理論基礎(chǔ)。

第二次總結(jié)是在本次課程的期末考試中，我對以這部分知識為考點的一道綜合計算題的得分情況進行了分析，結(jié)果令人驚喜：滿分為14分的這道題，大部分學(xué)生成績均在8分以上，有3名同學(xué)得了滿分，得分率為72%，遠遠好于以往的歷屆考試。這表明，本學(xué)期進行的這次“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)，取得了良好的教學(xué)效果，最終達到了提高學(xué)生成績的教學(xué)目的。

2.2?“互聯(lián)網(wǎng)+實踐”

針對傳統(tǒng)課堂教學(xué)在實踐上的薄弱環(huán)節(jié)，我們可以利用互聯(lián)網(wǎng)加強對學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)，這可以體現(xiàn)在以下幾個方面：

2.2.1?教學(xué)內(nèi)容不再拘泥于教材和教學(xué)大綱，可以從網(wǎng)絡(luò)和生活實踐中提取典型素材和典型案例進行教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的工程實踐能力。

由于“計算機控制技術(shù)”這門課程與生產(chǎn)生活聯(lián)系非常緊密，因而在課堂授課時應(yīng)根據(jù)授課內(nèi)容靈活運用“案例教學(xué)法”，將生產(chǎn)生活中大家耳熟能詳?shù)膶嵗c所講授的知識有效聯(lián)系并結(jié)合起來，寓教于例，使學(xué)生能夠在學(xué)習(xí)理論知識的同時培養(yǎng)工程實踐能力。比如本人在授課的時候，經(jīng)常以蘋果手機、汽車等工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)過程為例，向?qū)W生講授計算機控制系統(tǒng)的特點，控制技術(shù)和通信技術(shù)在上述工業(yè)生產(chǎn)過程中的應(yīng)用等理論知識，從而讓學(xué)生既學(xué)習(xí)了知識，又初步培養(yǎng)了工程實踐能力。

另外，由于本專業(yè)的畢業(yè)設(shè)計成果大部分是以單片機為核心的控制系統(tǒng)，兼具數(shù)據(jù)采集、報警等功能。因而，在授課時適當(dāng)選取典型的畢業(yè)設(shè)計實例來解釋一些控制理論、系統(tǒng)設(shè)計、參數(shù)整定、干擾與誤差的處理等知識時，學(xué)生有了形象化的例子就更容易理解相對枯燥的或嚴(yán)格公式推導(dǎo)化的結(jié)論，也能從師哥師姐的畢業(yè)設(shè)計中學(xué)習(xí)到如何將課堂中掌握的知識轉(zhuǎn)化為自己的畢業(yè)設(shè)計成果的方法，從而提高了自身的工程實踐能力。

2.2.2?積極為學(xué)生創(chuàng)造更好的實習(xí)、實踐條件，并鼓勵學(xué)生參加各種形式的實踐活動。

隨著“應(yīng)用型本科”教育的不斷深入，越來越多的企業(yè)向我們專業(yè)的學(xué)生敞開了大門，他們到學(xué)校舉辦相關(guān)講座、歡迎學(xué)校的老師去企業(yè)參觀交流、為我們的學(xué)生提供實習(xí)機會等，這些活動主觀上加深了學(xué)校與企業(yè)之間的聯(lián)系，客觀上也為學(xué)生們提供了各種形式的實習(xí)機會。我們應(yīng)該充分利用互聯(lián)網(wǎng)及其他媒介，在加深與企業(yè)聯(lián)系的基礎(chǔ)上，為學(xué)生尋找并選定貼近學(xué)生專業(yè)的實習(xí)單位，根據(jù)實際情況有條件的建設(shè)實習(xí)實訓(xùn)基地，從而讓學(xué)生在實習(xí)實訓(xùn)過程中不斷加深對理論課程的理解，鍛煉自己的各項能力[6]。

同時，我們應(yīng)積極創(chuàng)造條件鼓勵并指導(dǎo)學(xué)生參加各項大賽（尤其是電子設(shè)計競賽），申報各類大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目。學(xué)生在參加大賽、申報創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目過程中遇到各種問題、出現(xiàn)各種困難時應(yīng)努力為學(xué)生排憂解難，做好學(xué)生的堅實后盾，讓學(xué)生在各項實踐活動中不斷提高自己的創(chuàng)新能力和業(yè)務(wù)水平，最終將學(xué)生培養(yǎng)成為具備扎實理論基礎(chǔ)的“應(yīng)用型”人才。

3?總結(jié)

“互聯(lián)網(wǎng)+”教育時代的開啟為“計算機控制技術(shù)”這門學(xué)科的課堂教學(xué)既帶來了挑戰(zhàn)，又帶來了機遇。本文結(jié)合本人的授課經(jīng)驗，對“計算機控制技術(shù)”這門課程的教學(xué)改革提出了一些觀點和實施方法，本人也針對“最少拍隨動系統(tǒng)的設(shè)計”這部分難學(xué)難教的知識成功的實施了一次“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)，取得了良好的教學(xué)效果，達到了提高學(xué)生成績的教學(xué)目的。目前我校“應(yīng)用型”本科大學(xué)的人才培養(yǎng)模式建設(shè)已經(jīng)基本成型，因而，如何借助互聯(lián)網(wǎng)的巨大便利和海量資源構(gòu)建滿足和適應(yīng)經(jīng)濟與社會發(fā)展需要的課程體系，更新課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)環(huán)節(jié)、教學(xué)方法和教學(xué)手段，全面提高教學(xué)水平，培養(yǎng)具有較強社會適應(yīng)能力和競爭能力的高素質(zhì)應(yīng)用型人才，是本校教師面臨的一項艱巨而有意義的工作。本人也希望能在這場顛覆傳統(tǒng)教學(xué)模式的改革中盡自己的一份力量，為本校的“應(yīng)用型”人才培養(yǎng)添磚加瓦。

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（收稿日期： 2018.06.26）