孫曉娟

摘 ?要 針對(duì)自動(dòng)化專業(yè)課程，提出在新工科背景下，按照“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的模式要求，將互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與傳統(tǒng)教育教學(xué)方法完美結(jié)合，設(shè)計(jì)出自動(dòng)化專業(yè)計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程新的教學(xué)方法，以培養(yǎng)新工科背景下滿足工程認(rèn)證專業(yè)要求的合格人才。

關(guān)鍵詞 新工科;互聯(lián)網(wǎng)+教育;教學(xué)方法;自動(dòng)化專業(yè);計(jì)算機(jī)控制技術(shù);微課;雨課堂

中圖分類號(hào)：G642.3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2019）18-0060-03

Study on Teaching Methods of Computer Control System Course

based on New Engineering//SUN Xiaojuan

Abstract Aiming at the course of automation major， the paper puts forward effective measures of computer control system. Using of the method with Internet + Education propose to meet the professional requirements of engineering certification.

Key words new engineering; Internet + education; teaching methods;

automation major; computer control technology; micro lectures; rain

classroom

1 新工科背景下工科人才培養(yǎng)要求

在新工科背景下，工科專業(yè)人才培養(yǎng)面臨新的挑戰(zhàn)，要達(dá)到新工科要求，需要改變傳統(tǒng)的教育教學(xué)方法，建立以學(xué)生為主體的教學(xué)模式，培養(yǎng)適應(yīng)工業(yè)企業(yè)發(fā)展需要的應(yīng)用型工科人才。隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)的發(fā)展，“互聯(lián)網(wǎng)+教育”彌補(bǔ)了傳統(tǒng)教學(xué)模式的不足，使得工科專業(yè)的教育教學(xué)活動(dòng)具備優(yōu)良的環(huán)境和技術(shù)手段。

自動(dòng)化專業(yè)作為傳統(tǒng)工科專業(yè)，人才培養(yǎng)方案勢(shì)必要按照新工科要求制定人才培養(yǎng)目標(biāo)，課程教學(xué)設(shè)計(jì)也要按照新工科培養(yǎng)目標(biāo)實(shí)施。新工科背景下，寶雞文理學(xué)院制定的自動(dòng)化專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)如表1所示。

2 自動(dòng)化專業(yè)計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程傳統(tǒng)教學(xué)方法分析

計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程理論教學(xué)方法 ?計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程是自動(dòng)化專業(yè)的專業(yè)核心課程，是一門(mén)綜合性、應(yīng)用性很強(qiáng)的課程。寶雞文理學(xué)院作為地方本科院校，以課堂教學(xué)為基本教學(xué)形式，教師上課主要以講授、板書(shū)、討論等教學(xué)方法進(jìn)行課堂教學(xué)，課程的成績(jī)?cè)u(píng)定主要由學(xué)生的期末考試卷面成績(jī)、平時(shí)作業(yè)成績(jī)、實(shí)驗(yàn)成績(jī)按照一定的比例計(jì)算，完成對(duì)教學(xué)質(zhì)量的評(píng)估。傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式忽視了學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)、能力和興趣等方面的因素，沒(méi)有真正意義上實(shí)現(xiàn)以學(xué)生為主體的課堂結(jié)構(gòu)，不利于學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的提升。針對(duì)工科學(xué)生畢業(yè)需求，課堂教學(xué)很難讓學(xué)生有一個(gè)系統(tǒng)工程的概念。

實(shí)踐教學(xué)方法 ?實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和部分設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)為主，教師主要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)理論講解、操作演示，學(xué)生則按照教師的指導(dǎo)進(jìn)行重復(fù)性操作，無(wú)法充分調(diào)動(dòng)創(chuàng)造力和創(chuàng)新性，導(dǎo)致實(shí)踐經(jīng)歷不夠深，實(shí)踐教學(xué)效果不佳[1]。

新工科背景下傳統(tǒng)教學(xué)方法的改革 ?工科專業(yè)課要實(shí)現(xiàn)工程能力教學(xué)，教學(xué)方法的改革是必須的。打破傳統(tǒng)課堂教學(xué)的界限，要為學(xué)生創(chuàng)造進(jìn)行工程設(shè)計(jì)研究的場(chǎng)所，包括課內(nèi)和課外場(chǎng)所，為學(xué)生提供真實(shí)的實(shí)驗(yàn)室和研究室進(jìn)行工程能力教育，而不是僅僅停留在課本知識(shí)的傳授。

3 “互聯(lián)網(wǎng)+”背景下教學(xué)方法優(yōu)化設(shè)計(jì)

利用互聯(lián)網(wǎng)資源翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)

1）在線課堂。寶雞文理學(xué)院作為地方普通本科院校（本市僅此一所地方高校），不論是學(xué)生的基礎(chǔ)，還是教師能力，都無(wú)法和其他重點(diǎn)院校相比。但互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，為地方普通本科院校提供了優(yōu)秀的教學(xué)資源?！盎ヂ?lián)網(wǎng)+教育”的新型教學(xué)模式，使得互聯(lián)網(wǎng)這種信息技術(shù)手段成為學(xué)生學(xué)習(xí)的得力助手，也成為教師相互學(xué)習(xí)的友好平臺(tái)。所以，在線課堂不論從教師還是學(xué)生角度，都是非常有利的。同時(shí)，優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源最大化利用，也是節(jié)約型社會(huì)的必然要求。

中國(guó)大學(xué)慕課提供了大量的優(yōu)秀學(xué)習(xí)資源，可以實(shí)現(xiàn)課堂內(nèi)外無(wú)縫對(duì)接。就計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程來(lái)講，有國(guó)防科技大學(xué)韋慶教授和青島大學(xué)于海生教授的在線課程。結(jié)合本校學(xué)生教材，選擇青島大學(xué)于海生教授的課程，該課程是國(guó)家級(jí)精品課程，自動(dòng)化國(guó)家級(jí)特色專業(yè)的重要專業(yè)課程，課程組獲得國(guó)家級(jí)教學(xué)成果二等獎(jiǎng)。

學(xué)生課前通過(guò)在線課程學(xué)習(xí)，理解和掌握基本知識(shí)點(diǎn)，將問(wèn)題帶入課堂;教師有重點(diǎn)、有目標(biāo)地解決學(xué)生的問(wèn)題，并共同探討，讓學(xué)生獲得更多更廣的知識(shí)。慕課給教學(xué)帶來(lái)的益處是有目共睹的，但仍不能代替教師與學(xué)生之間面對(duì)面的互動(dòng)與討論，缺乏情感交流互動(dòng)，無(wú)法因材施教。為了解決這一問(wèn)題，混合式教學(xué)模式SPOC既發(fā)揮了教師引導(dǎo)、啟發(fā)、監(jiān)控的教學(xué)主導(dǎo)作用，又可以充分體現(xiàn)學(xué)生作為學(xué)習(xí)過(guò)程主體的主動(dòng)性、積極性與創(chuàng)造性[2]。

總之，在線課堂的合理利用，促進(jìn)了教與學(xué)的共同進(jìn)步?！敖獭斌w現(xiàn)在課堂教學(xué)中，而“學(xué)”則體現(xiàn)在學(xué)生自主在線學(xué)習(xí)中，這二者結(jié)合起來(lái)就實(shí)現(xiàn)了“教”與“學(xué)”的統(tǒng)一。

2）微課視頻。微課教學(xué)是一種針對(duì)性很強(qiáng)的教學(xué)方法，針對(duì)工科學(xué)生，使用微課能夠滿足他們的按需學(xué)習(xí)要求。工科專業(yè)涉及各個(gè)不同交叉學(xué)科的知識(shí)，運(yùn)用微課視頻，既可查缺補(bǔ)漏，又能強(qiáng)化鞏固知識(shí)。

計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程知識(shí)點(diǎn)多，每章知識(shí)相對(duì)獨(dú)立，而且在算法章節(jié)要求有良好的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。對(duì)于地方普通本科學(xué)生來(lái)說(shuō)，基礎(chǔ)參差不齊，偏科現(xiàn)象嚴(yán)重，主要表現(xiàn)為英語(yǔ)或數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)薄弱。學(xué)生在學(xué)習(xí)中對(duì)需要很強(qiáng)數(shù)學(xué)理論的章節(jié)，學(xué)起來(lái)很吃力。微課短小精悍，在幾分鐘內(nèi)就可以讓學(xué)生掌握一個(gè)知識(shí)點(diǎn)。如在第四章“常規(guī)與復(fù)雜控制技術(shù)”中，離散系統(tǒng)的連續(xù)化設(shè)計(jì)需要用到積分變換等知識(shí)，筆者參考本校教師趙天旭老師教材，針對(duì)數(shù)學(xué)基礎(chǔ)差的學(xué)生，錄制拉普拉斯變換、Z變換相關(guān)知識(shí)點(diǎn)講解微課視頻，提供給需要的學(xué)生。這樣既可以幫助數(shù)學(xué)基礎(chǔ)差的學(xué)生掌握本章節(jié)知識(shí)，又有效提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓他們不會(huì)因?yàn)槟骋恢R(shí)點(diǎn)的欠缺，導(dǎo)致整章內(nèi)容學(xué)不懂，實(shí)現(xiàn)了與學(xué)生需求相匹配的教學(xué)模式。

對(duì)于實(shí)用性強(qiáng)的具體的知識(shí)點(diǎn)，微課視頻或者動(dòng)畫(huà)能夠讓學(xué)生一目了然地了解其結(jié)構(gòu)、工作原理、控制方法。如教學(xué)第三章中步進(jìn)電機(jī)的工作原理和控制方法，步進(jìn)電機(jī)是自動(dòng)控制系統(tǒng)中重要的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程必須留下深刻的印象。因此，在步進(jìn)電機(jī)的講解中可以將實(shí)物電機(jī)帶入課堂，讓工科學(xué)生及時(shí)獲得實(shí)際工程知識(shí);對(duì)其工作原理的講解，利用3DMAX做出步進(jìn)電機(jī)工作原理動(dòng)畫(huà)演示，以簡(jiǎn)單的動(dòng)畫(huà)說(shuō)明每一相的通電情況，以及對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)角度，讓學(xué)生清晰明了地掌握步進(jìn)電機(jī)如何將電脈沖轉(zhuǎn)換成角位移。這樣通過(guò)形象生動(dòng)的視頻演示加實(shí)物觀察，突破教學(xué)難點(diǎn)，極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提升了教學(xué)質(zhì)量。

對(duì)于在多門(mén)專業(yè)課中重復(fù)出現(xiàn)的知識(shí)點(diǎn)，微課視頻可以資源共享。比如第二章中A/D和D/A轉(zhuǎn)換，在單片機(jī)原理和微機(jī)原理課程中都出現(xiàn)此部分知識(shí)點(diǎn)，那么對(duì)于這部分知識(shí)點(diǎn)，可以和帶同類課程的教師協(xié)調(diào)，選擇優(yōu)秀的、最易被學(xué)生接受的教師的微課帶入課堂，在提高教學(xué)效率的同時(shí)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

3）雨課堂。早在2014年，中國(guó)青年網(wǎng)對(duì)全國(guó)200余所高校的14 500位大學(xué)生進(jìn)行了調(diào)查，調(diào)查結(jié)果顯示：智能手機(jī)普及率達(dá)到98%。也就是說(shuō)，當(dāng)前大學(xué)生幾乎每人都有一部隨身攜帶的可以高速聯(lián)網(wǎng)、可以打電話的“便攜電腦”。這就意味著智能手機(jī)將成為新型信息素養(yǎng)教育的終端[3]。雨課程就是在這樣的大環(huán)境下應(yīng)運(yùn)而生，讓智能手機(jī)不僅是通信娛樂(lè)等工具，也是重要的學(xué)習(xí)工具。

雨課堂通過(guò)連接教師與學(xué)生的智能終端，為課前預(yù)習(xí)、課堂學(xué)習(xí)、課后復(fù)習(xí)等提供了全新的體驗(yàn)。寶雞文理學(xué)院的每個(gè)多媒體教室都安裝有雨課堂教學(xué)工具，在15級(jí)某班的計(jì)算機(jī)控制技術(shù)教學(xué)中，采用雨課堂授課，課堂上，學(xué)生積極與教師互動(dòng)，課后參與討論等環(huán)節(jié)，極大地提高了學(xué)習(xí)興趣?？己朔绞揭灿兴倪M(jìn)，雨課堂提供的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析功能，能夠清楚地看到每個(gè)學(xué)生參與課堂情況、平時(shí)知識(shí)點(diǎn)掌握情況。比起原來(lái)的試卷成績(jī)+實(shí)驗(yàn)成績(jī)的簡(jiǎn)單考核方式，雨課堂的使用使得學(xué)生的成績(jī)更客觀，能夠真實(shí)反映學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，改變了以往在普通地方院校中，有的學(xué)生一學(xué)期不好好上課，僅靠考前一周點(diǎn)燈熬油應(yīng)付考試的狀態(tài)。

借助互聯(lián)網(wǎng)工具提高教學(xué)效率 ?隨著智能手機(jī)的普及，人們獲取信息的途徑越來(lái)越離不開(kāi)手機(jī)，課堂上也隨之出現(xiàn)大量的“低頭族”，如何讓學(xué)生由低頭玩手機(jī)到利用手機(jī)來(lái)進(jìn)行學(xué)習(xí)？除了雨課堂的互動(dòng)外，還可以充分利用社交軟件，比如QQ、微信等。教師針對(duì)每一屆學(xué)生建立新的QQ群或者微信群，課前，把課堂教學(xué)知識(shí)和內(nèi)容發(fā)到群里，通知學(xué)生進(jìn)行課前預(yù)習(xí);課后，把作業(yè)和復(fù)習(xí)資料發(fā)到群里，督促學(xué)生完成作業(yè)。在微信群中，教師利用閑暇時(shí)間可以和學(xué)生進(jìn)行交流，以便了解學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中存在的問(wèn)題。這種模式不論對(duì)于善于表達(dá)溝通的學(xué)生，還是害羞不愿意和教師交流的學(xué)生，都是一個(gè)非常好的交流方式。通過(guò)這些班級(jí)群平臺(tái)，可以掌握學(xué)生的畢業(yè)需求，每一屆學(xué)生畢業(yè)后情況統(tǒng)計(jì)，學(xué)生的就業(yè)方向、就業(yè)需求與本課程的關(guān)聯(lián)程度，知識(shí)點(diǎn)與畢業(yè)需求的關(guān)聯(lián)程度，使教師的培養(yǎng)不再教條化，不再是就課程來(lái)講解，而是教學(xué)內(nèi)容與畢業(yè)需求緊密結(jié)合，培養(yǎng)的學(xué)生與社會(huì)需求緊密結(jié)合，教學(xué)模式面向行業(yè)需求、服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)。

互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的實(shí)驗(yàn)教學(xué)優(yōu)化設(shè)計(jì) ?在應(yīng)用型大學(xué)教育教學(xué)中，工科人才培養(yǎng)目標(biāo)主要是適應(yīng)社會(huì)發(fā)展和企業(yè)要求的應(yīng)用型技術(shù)人才，應(yīng)用型技術(shù)人才的培養(yǎng)除了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)，更重要的是實(shí)踐動(dòng)手能力的培養(yǎng)。教學(xué)教育過(guò)程中必須重視理論與實(shí)際的結(jié)合，鼓勵(lì)和引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)踐中學(xué)習(xí)理論知識(shí)。打破封閉的校內(nèi)教學(xué)體系，走出校門(mén)，與企業(yè)共建專業(yè)，通過(guò)可以隨時(shí)點(diǎn)播的真實(shí)生產(chǎn)過(guò)程，先進(jìn)的、最前沿的生產(chǎn)技術(shù)和方法，使得實(shí)驗(yàn)教學(xué)真實(shí)化、實(shí)時(shí)化，貼近工作崗位。

計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)除了傳統(tǒng)的演示驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，應(yīng)該增加綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。而對(duì)于自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，包含不同的控制環(huán)節(jié)，控制對(duì)象也各有特點(diǎn)，在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)這樣的系統(tǒng)還是很困難的，如果能夠和企業(yè)合作，把企業(yè)的骨干研發(fā)人才、先進(jìn)技術(shù)、先進(jìn)設(shè)備、項(xiàng)目資源引入學(xué)校的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，能夠?qū)崿F(xiàn)學(xué)校專業(yè)培養(yǎng)和行業(yè)需求同步。如設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)在啤酒發(fā)酵過(guò)程中的應(yīng)用，通過(guò)建立立體化實(shí)驗(yàn)室，運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以使控制對(duì)象直接切換至啤酒廠設(shè)備，參數(shù)采集控制可以實(shí)時(shí)化、精確化，學(xué)生不是僅僅從實(shí)驗(yàn)臺(tái)模擬數(shù)據(jù)，而是從實(shí)際工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)獲得數(shù)據(jù)，通過(guò)可視化平臺(tái)，掌握實(shí)際工況。

在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，企業(yè)專家可以在線對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。這樣的實(shí)驗(yàn)過(guò)程更能提高學(xué)生的興趣，也使工科學(xué)生的培養(yǎng)切實(shí)做到與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)統(tǒng)一。同時(shí)，與相關(guān)合作企業(yè)建立穩(wěn)定合作聯(lián)系的關(guān)系，除了這些企業(yè)能夠提供本專業(yè)強(qiáng)大的共享資源外，也能為本專業(yè)的畢業(yè)生提供穩(wěn)定的專業(yè)人才輸送渠道[4]。

4 結(jié)語(yǔ)

合理利用互聯(lián)網(wǎng)這種信息技術(shù)手段開(kāi)展教學(xué)工作，能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，提升教學(xué)信息的廣度和深度。計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程的“互聯(lián)網(wǎng)+教育”模式，對(duì)于工科自動(dòng)化專業(yè)的教育教學(xué)工作提供了有效的支撐，提高學(xué)生的理論知識(shí)水平和實(shí)踐能力，為培養(yǎng)出類拔萃的創(chuàng)新型工科人才奠定基礎(chǔ)。

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