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摘要：针对“计算机控制技术”课程实践教学中出现的问题，构建了灵活多样地开放式实践教学模式。开放式实践教学模式将基础实验、项目型实验、工程实训、科研训练融为一体，给学生以最大的学习空间，引导学生独立思考，培养学生独立分析和解决问题的能力，获得了良好的教学效果。
关键词：计算机控制技术；教学改革；实践教学
黑龙江工程学院以培养应用型本科人才为目标，以突出“应用”为主旨和特征，构建了“计算机控制技术”相对独立的实践教学体系。“计算机控制技术”是一门理论性和实践性均较强的课程，在专业课程体系中起到了承上启下的重要作用。黑龙江工程学院电气与信息工程学院的四个专业均开设了“计算机控制技术”这门课程，因此，针对黑龙江工程学院应用型本科的定位目标，研究教师该如何组织实践教学的各个环节，实现开放式的实践教学模式，培养学生的实践能力和工程应用能力，使学生真正掌握好本课程知识是一项非常有意义的课题。[1，2]
一、“计算机控制技术”实验教学体系中存在的问题
在“计算机控制技术”实践课程中，存在的具体问题主要有：一是实践学时普遍较少、学时安排不尽合理。二是实践形式单一，以验证性实验项目居多，综合性不强，对培养学生的实践能力作用较小。而对应用型本科的教学要求是以注重学生实践能力，培养应用型人才，提高学生的工程技术应用能力为重点，更强调学生的动手能力和解决工程实践问题的能力。因此，迫切需要对“计算机控制技术”实验教学体系进行改革。
目前各高校的“计算机控制技术”实践教学主要以课内实验、课程设计等方式进行。课内实验的项目和内容设置基本为验证性或简单的设计性实验，大部分实验停留在学生按图接线、记录数据等验证性实验的层面上，实践环节所用的设备与设施陈旧落后，更新缓慢，难以满足现代化实践教学手段的推广应用和开放式实践教学模式的改革与实施。对提升学生的动手能力、设计能力和创新能力等方面也起不到应有的作用。课程设计所选择的课题基本上能够综合本课程的一些主要知识点，通过完成课题可以提高学生在理论计算、系统设计和仿真调试等方面的基本设计能力。但由于课时安排较少、实践条件等原因多数未做出实物，因而对系统的设计和调试能力的培养会有所欠缺。[3，4]因此在充分利用学校现有实验室硬件资源和软件设施的基础上，构建了开放式实验教学模式。[5]
二、开放式实验教学模式
开放式实验教学模式是指在教学计划内，学生可以自己选择实验时间、自主选择实验器材和器件、自己选取实验内容、自行安排实验过程。这种开放式实验教学模式具有以下意义：一是以学生为本，要求学生自己理解实验内容，给学生以最大的学习空间，有助于学生个性化发展；二是培养学生独立分析和解决问题的能力，有利于应用型本科院校高素质人才培养；三是能够最大限度地利用现有实验室资源；四是提高了学生之间的团结和协作能力，以及师生之间的互动能力。
三、开放式“计算机控制技术”实验教学模式具体改革内容
这种开放式实验教学模式的具体改革内容可以从“计算机控制技术”教学课程设置改革、实验教学内容的改革、增设实训环节和实践教学考核方法四个方面考虑。
1.“计算机控制技术”教学课程设置改革
根据电气与信息工程学院自动化专业的教学培养方案、培养大纲，结合黑龙江工程学院应用型本科院校的师资、特色，对“计算机控制技术”教学课程设置进行了改革，即将“计算机控制技术”课程软件（基本算法）和硬件部分分阶段分别进行讲授，比如：基本算法部分涉及到采样与保持、拉氏变换、Z变换、数字PID、数字滤波等计算机控制技术核心基本算法，在这些基本算法中对学生在其他课程中已经学过的知识可以略讲，扩展一些模糊控制、系统辨识、专家系统和神经网络等经典的控制算法。而对于硬件部分的讲授，随着计算机控制技术的不断发展，需要把最新的知识融入到课程体系中。通过对课程体系进行改革，使实验教学内容设置和课时设置得到了合理分配，真正能够增加学生动手的学时数。
2.“计算机控制技术”实验教学内容的改革
在开放的实践教学模式下，实验教学内容在验证性实验基础上，增设了自主式设计性实验和基于项目的实验两个模块。
（1）自主式设计性实验。自主式设计性实验的目的是培养学生自主进行科学实验的能力，要求学生在指定的范围内综合利用所学的专业知识和技能完成实验方案的设计，最终总结一个科学实验的全过程。这个实验并不要求实验内容有多复杂、多有创新性，它可以是对应理论课中的某一个特定章节的内容或几个章节内容的综合，但核心是这个实验必须是学生自己构思出来并完成的。通过自主式设计性实验的训练，一方面能够培养学生的实践能力和创新能力，提高学生的社会职业素养和就业竞争力。另一方面也可以通过一定的实验主题设计，使实验室现有的资源得到有效利用。
（2）基于项目的实验。在教师的带领下，组织学生申报国家级、省级、校级大学生创新创业训练计划项目，组织学生申报校级大学生科技创新基金等科研项目，并引导学生积极参与到教师的科研项目中。可以将一些与专业相关的应用性较强的科研项目的一部分设置成实验形式。教师要启发学生独立思考，充分发挥学生的想象力，提高学生的工程实践素质，为项目保质保量的完成奠定良好的基础。基于项目的实验有很好的教学意义：一方面符合黑龙江工程学院应用型本科院校“坚持素质教育、工程教育、创新教育紧密结合，加强理论基础，强化工程概念，激发创新精神”的教学宗旨和办学理念；另一方面又有助于黑龙江工程学院“卓越工程师教育培养计划”的实施。
3.增设实训环节
在理论课程和实验课程结束后，可立即开设相关工程实训内容。工程实训教学的设立，一方面能够培养学生的动手能力、强化其工程意识；另一方面通过工程实训可以进一步加强青年教师指导实践的能力。在实训中，首先可以带领学生到与本专业相关的企业、校外实习基地或研究机构，实地参观比较先进的计算机控制设备，开阔学生的视野，了解行业最新动态。然后再进行实物制作，在实物制作中，要求学生将所学的专业知识和工程实际相结合，题目可以自选或教师指定，但需要自行完成整个计算机控制系统的分析、设计、安装和调试。通过这种工程实践性的工作，既培养了学生“学以致用”的能力，又给学生们提供了一个自由的创新空间，激发了学生的求知欲望。 4.实践教学考核方法
实践教学考核是确保实践教学质量的重要手段，应制定实践教学考核办法及成绩评定方法，确保实践教学环节的教学质量。针对开放的实验教学模式，在实践考核方式上使用分段式、多方位实践考核方案。
分段式是指总的实践考核成绩来自于该门课程在各个实践环节中进行的各阶段成绩。分段式考核方式给出课程的总成绩：总成绩=实验操作成绩（25%）+ 实训成绩（25%）+实验（或实习）报告成绩（25%）+自主设计型实验（或基于项目型实验）（25%）。
多方位是指每个阶段的成绩来自实践过程中的多个方面。多方位的考核评价标准：一是实验报告内容正确，论述全面，书写清楚，叙述简洁，层次分明；二是实验结果的图形、曲线、数据等数据资料正确完整，符合规范；三是实验电路原理图是否正确，实验电路连接是否正确，实验分析及计算结果是否正确；四是设计性实验是否有完整的设计说明、计算过程和实验过程的论述；五是是否有完整的程序框图、程序说明及程序清单，对出现的问题、现象及故障分析是否清楚完整并能正确解决；六是实验综合设计与创新能力；七是团结协作能力。
四、结论
就应用型本科教学而言，教学单位应根据自身条件统筹安排实践内容，合理安排实践方式；在注重实验教学的自主式、开放式和科学研究模式的同时，更要注重以学生为本，给学生以最大的学习空间，充分调动学生的学习积极性，让学生亲身参与和动手，通过实践使学生对书本上的理论知识有更深层的理解，促进教和学的效果，最终形成具有特色的实践教学体系。
参考文献：
[1]许为民，张国昌.应用型创新人才培养四题[J].中国高教研究，2007，（6）.
[2]林敏.计算机控制技术及工程应用[M].第2版.北京：国防工业大学出版社，2010.
[3]陆锋，陈桂，林健.应用型本科院校《计算机控制技术》课程教学改革实践[J].创新教育，2011，（12）.
[4]李祥飞，张昌凡.“计算机控制系统”课程教学方法探讨[J].中国电力教育，2010，（12）.
[5]吴建强，李琰，齐凤艳.全开放、自主学习模式下实验教学考核方式的探索与实践[J].中国大学教育，2011，（4）.
（责任编辑：孙晴）
关键词：计算机控制技术；教学改革；实践教学
黑龙江工程学院以培养应用型本科人才为目标，以突出“应用”为主旨和特征，构建了“计算机控制技术”相对独立的实践教学体系。“计算机控制技术”是一门理论性和实践性均较强的课程，在专业课程体系中起到了承上启下的重要作用。黑龙江工程学院电气与信息工程学院的四个专业均开设了“计算机控制技术”这门课程，因此，针对黑龙江工程学院应用型本科的定位目标，研究教师该如何组织实践教学的各个环节，实现开放式的实践教学模式，培养学生的实践能力和工程应用能力，使学生真正掌握好本课程知识是一项非常有意义的课题。[1，2]
一、“计算机控制技术”实验教学体系中存在的问题
在“计算机控制技术”实践课程中，存在的具体问题主要有：一是实践学时普遍较少、学时安排不尽合理。二是实践形式单一，以验证性实验项目居多，综合性不强，对培养学生的实践能力作用较小。而对应用型本科的教学要求是以注重学生实践能力，培养应用型人才，提高学生的工程技术应用能力为重点，更强调学生的动手能力和解决工程实践问题的能力。因此，迫切需要对“计算机控制技术”实验教学体系进行改革。
目前各高校的“计算机控制技术”实践教学主要以课内实验、课程设计等方式进行。课内实验的项目和内容设置基本为验证性或简单的设计性实验，大部分实验停留在学生按图接线、记录数据等验证性实验的层面上，实践环节所用的设备与设施陈旧落后，更新缓慢，难以满足现代化实践教学手段的推广应用和开放式实践教学模式的改革与实施。对提升学生的动手能力、设计能力和创新能力等方面也起不到应有的作用。课程设计所选择的课题基本上能够综合本课程的一些主要知识点，通过完成课题可以提高学生在理论计算、系统设计和仿真调试等方面的基本设计能力。但由于课时安排较少、实践条件等原因多数未做出实物，因而对系统的设计和调试能力的培养会有所欠缺。[3，4]因此在充分利用学校现有实验室硬件资源和软件设施的基础上，构建了开放式实验教学模式。[5]
二、开放式实验教学模式
开放式实验教学模式是指在教学计划内，学生可以自己选择实验时间、自主选择实验器材和器件、自己选取实验内容、自行安排实验过程。这种开放式实验教学模式具有以下意义：一是以学生为本，要求学生自己理解实验内容，给学生以最大的学习空间，有助于学生个性化发展；二是培养学生独立分析和解决问题的能力，有利于应用型本科院校高素质人才培养；三是能够最大限度地利用现有实验室资源；四是提高了学生之间的团结和协作能力，以及师生之间的互动能力。
三、开放式“计算机控制技术”实验教学模式具体改革内容
这种开放式实验教学模式的具体改革内容可以从“计算机控制技术”教学课程设置改革、实验教学内容的改革、增设实训环节和实践教学考核方法四个方面考虑。
1.“计算机控制技术”教学课程设置改革
根据电气与信息工程学院自动化专业的教学培养方案、培养大纲，结合黑龙江工程学院应用型本科院校的师资、特色，对“计算机控制技术”教学课程设置进行了改革，即将“计算机控制技术”课程软件（基本算法）和硬件部分分阶段分别进行讲授，比如：基本算法部分涉及到采样与保持、拉氏变换、Z变换、数字PID、数字滤波等计算机控制技术核心基本算法，在这些基本算法中对学生在其他课程中已经学过的知识可以略讲，扩展一些模糊控制、系统辨识、专家系统和神经网络等经典的控制算法。而对于硬件部分的讲授，随着计算机控制技术的不断发展，需要把最新的知识融入到课程体系中。通过对课程体系进行改革，使实验教学内容设置和课时设置得到了合理分配，真正能够增加学生动手的学时数。
2.“计算机控制技术”实验教学内容的改革
在开放的实践教学模式下，实验教学内容在验证性实验基础上，增设了自主式设计性实验和基于项目的实验两个模块。
（1）自主式设计性实验。自主式设计性实验的目的是培养学生自主进行科学实验的能力，要求学生在指定的范围内综合利用所学的专业知识和技能完成实验方案的设计，最终总结一个科学实验的全过程。这个实验并不要求实验内容有多复杂、多有创新性，它可以是对应理论课中的某一个特定章节的内容或几个章节内容的综合，但核心是这个实验必须是学生自己构思出来并完成的。通过自主式设计性实验的训练，一方面能够培养学生的实践能力和创新能力，提高学生的社会职业素养和就业竞争力。另一方面也可以通过一定的实验主题设计，使实验室现有的资源得到有效利用。
（2）基于项目的实验。在教师的带领下，组织学生申报国家级、省级、校级大学生创新创业训练计划项目，组织学生申报校级大学生科技创新基金等科研项目，并引导学生积极参与到教师的科研项目中。可以将一些与专业相关的应用性较强的科研项目的一部分设置成实验形式。教师要启发学生独立思考，充分发挥学生的想象力，提高学生的工程实践素质，为项目保质保量的完成奠定良好的基础。基于项目的实验有很好的教学意义：一方面符合黑龙江工程学院应用型本科院校“坚持素质教育、工程教育、创新教育紧密结合，加强理论基础，强化工程概念，激发创新精神”的教学宗旨和办学理念；另一方面又有助于黑龙江工程学院“卓越工程师教育培养计划”的实施。
3.增设实训环节
在理论课程和实验课程结束后，可立即开设相关工程实训内容。工程实训教学的设立，一方面能够培养学生的动手能力、强化其工程意识；另一方面通过工程实训可以进一步加强青年教师指导实践的能力。在实训中，首先可以带领学生到与本专业相关的企业、校外实习基地或研究机构，实地参观比较先进的计算机控制设备，开阔学生的视野，了解行业最新动态。然后再进行实物制作，在实物制作中，要求学生将所学的专业知识和工程实际相结合，题目可以自选或教师指定，但需要自行完成整个计算机控制系统的分析、设计、安装和调试。通过这种工程实践性的工作，既培养了学生“学以致用”的能力，又给学生们提供了一个自由的创新空间，激发了学生的求知欲望。 4.实践教学考核方法
实践教学考核是确保实践教学质量的重要手段，应制定实践教学考核办法及成绩评定方法，确保实践教学环节的教学质量。针对开放的实验教学模式，在实践考核方式上使用分段式、多方位实践考核方案。
分段式是指总的实践考核成绩来自于该门课程在各个实践环节中进行的各阶段成绩。分段式考核方式给出课程的总成绩：总成绩=实验操作成绩（25%）+ 实训成绩（25%）+实验（或实习）报告成绩（25%）+自主设计型实验（或基于项目型实验）（25%）。
多方位是指每个阶段的成绩来自实践过程中的多个方面。多方位的考核评价标准：一是实验报告内容正确，论述全面，书写清楚，叙述简洁，层次分明；二是实验结果的图形、曲线、数据等数据资料正确完整，符合规范；三是实验电路原理图是否正确，实验电路连接是否正确，实验分析及计算结果是否正确；四是设计性实验是否有完整的设计说明、计算过程和实验过程的论述；五是是否有完整的程序框图、程序说明及程序清单，对出现的问题、现象及故障分析是否清楚完整并能正确解决；六是实验综合设计与创新能力；七是团结协作能力。
四、结论
就应用型本科教学而言，教学单位应根据自身条件统筹安排实践内容，合理安排实践方式；在注重实验教学的自主式、开放式和科学研究模式的同时，更要注重以学生为本，给学生以最大的学习空间，充分调动学生的学习积极性，让学生亲身参与和动手，通过实践使学生对书本上的理论知识有更深层的理解，促进教和学的效果，最终形成具有特色的实践教学体系。
参考文献：
[1]许为民，张国昌.应用型创新人才培养四题[J].中国高教研究，2007，（6）.
[2]林敏.计算机控制技术及工程应用[M].第2版.北京：国防工业大学出版社，2010.
[3]陆锋，陈桂，林健.应用型本科院校《计算机控制技术》课程教学改革实践[J].创新教育，2011，（12）.
[4]李祥飞，张昌凡.“计算机控制系统”课程教学方法探讨[J].中国电力教育，2010，（12）.
[5]吴建强，李琰，齐凤艳.全开放、自主学习模式下实验教学考核方式的探索与实践[J].中国大学教育，2011，（4）.
（责任编辑：孙晴）