以项目牵引的计算机控制技术课程教学改革-k8凯发官网

项 目

负责人

李成鑫

1.项目拟解决的问题和工作目标

（1）拟解决问题

计算机控制技术课程是我校自动化专业的一门专业主干必修课，国内各高校自动化专业大多也将其作为必修课。它以事实数据采集、实时控制决策和实时控制实施为典型步骤的计算机控制系统作为讲授对象，以自动控制理论和计算机技术为基础，以微型计算机为工具，介绍计算机控制系统的基本知识和基本应用技术，讲授数字采样控制的基本理论，数字控制系统的基本设计方法。该课程起着承上启下的作用，既使自动控制理论得以应用，方法得以实现，为系统建模和控制算法实现提供思路，又是为以后的计算机控制系统设计，解决复杂控制系统问题打下基础。课程涉及电子技术、数电、模电、电路、自控原理、微机原理、通信、计算机应用等知识，实践性强、与专业基础课密切相关。课程是以计算机控制系统应用为目标，讲述如何利用本专业先修课程所学内容，解决在实现计算机控制系统的过程中涉及到的各方面问题，包含输入输出接口与过程通道、数字控制技术、常规及复杂控制技术、应用程序设计与实现技术、人机接口与监控组态软件、分布式测控网络技术等课程内容。

多年来的教学实践发现，由于本课程涉及新学知识较少，更多的是先修课程内容的应用，导致在按教材（国内大多数计算机控制技术的教材都大同小异）进行课堂教学时，学生觉得没有新意，学习兴趣和积极性不高，学习效果有待提高。

本项目拟通过教学内容和教学方法上的改革，解决学生学习积极性不高和教学效果欠佳的问题。

（2）工作目标

本项目拟回归课程定位，以一个计算机控制系统“项目”实现为目标，应用先修课程所学知识构建一套控制系统，培养学生系统观念，提高学生动手能力和应用知识的能力。

以项目牵引的教学法来源于建构主义学习理论，即师生共同通过讨论研究并实施完成一个具体的“项目”工作而进行的教学活动，既是一种课程模式，又是一种教学方法。

实施项目牵引的教学，教师为主导，教师必须精选和优化课堂教学内容，根据教学内容预先准备一个或多个控制系统项目;学生为主体，也就是以项目工程的研发过程为引导，采用小组方式与独立工作相结合的教学形式，组织学生进行讨论并开展实践性活动，在活动过程中进行学生互评、教师点评，最后结合成功的项目给予演示。这样，学生不仅学到了知识点，而目通讨项目将这些知识点连成一条线，开拓了思路，掌握了知识。本项目的实施，将增强学生创新意识、提高学生动手能力和实际应用能力，提高课程教学效果。

3. 项目的改革思路和举措（项目研究与实践的主要思路、具体措施、创新点等）

（1）主要思路

本项目紧紧围绕某计算机控制系统“项目”的实现，探究以“项目”牵引的课程教学内容的精选方案，探索教师课堂讲解引导为辅、学生分工合作讨论为主、学生互评和教师点评相结合的教学模式，研究课程成绩评定改革方案。 

本项目拟采用从实践到理论，再从理论到实践的研究思路。对已建成教学资源、控制系统“项目”库，在实施过程中的效果，进行评价、修正、改进，遵循从简单到复杂，从理论到实践，实践验证理论的研究路线，完善项目研究。根据实践情况进行反馈和再研究、再完善，在合理的成效评价基础上，形成具有川大特色的计算机控制技术课程教学模式，取得可推广到类似课程的实践经验。

（2）具体措施

1）课程教学内容和模式的改革

本课程涉及的内容比较广泛，但大多在先修课程中已经讲解。本课程中拟利用一节课的时间，以控制系统实现涉及的环节为线索，讲解在本课程中将使用哪些先修知识，给学生列出“书单”，引导学生课下复习有关内容。项目实施前，首先组织学生进行“项目”选题，一般从构建的项目库中选择，鼓励学生自拟“项目”，只要是控制系统项目即可。课程内容的讲解，主要在需求分析、方案设计与论证、软硬件设计、离线仿真与调试、系统组装及调试等环节之前进行该环节一般性知识和注意事项的讲解，每一环节完成后，实施项目组展示、同学互评、教师点评的分享展示。

2）计算机控制系统“项目”库构建

为了扩大学生的项目选择面、降低小组人数，需要构建计算机控制系统“项目”库，先期构建以温度控制、液位控制、点位控制等实验室具备实验条件的项目为主，项目在10个左右，这样，一个70-80人的课程班，可以分成7-8人为一组的10来个组，既方便学生组队，也方便后续的展示和讲评。

3）探索课程考核和成绩评定机制

以项目牵引的课程改革，课堂讲解内容将大大减少，学生动手查资料、论证方案、具体实现等占比将大大增加，同时原来的实验环节也将包含在学生动手实现“项目”的过程中，因此，课程的考核方式和成绩评定方式都将发生较大变化。

本课程中必须掌握的一些基本理论和知识，可继续以考试的方式进行，但需降低成绩占比。取消单独的实验考核，将其融入“项目”实现过程。将“项目”实现过程按完成的先后顺序划分成需求分析、方案设计与论证、软硬件设计、离线仿真与调试、系统组装及调试等几个阶段，每个阶段提交“成果”，实施成果展示、学生互评、教师点评方式进行过程计分考核。为充分调动组内学生的积极性并提高团队协作能力，每一个项目组每阶段需要组员内部工作量评估打分。

（3）创新点

1）回归课程定位

本课程不以讲解新知识为目标，而是以计算机控制系统实现为牵引，以自动控制理论和计算机技术为基础，介绍计算机控制系统的基本知识和基本应用技术，讲授数字采样控制的基本理论，数字控制系统的基本设计方法，是先修课程知识的融合应用。改变传统的以课堂讲授为主的教学模式，回归课程本身定位，既是课程模式的改变，也是教学方法的改革。

2)理论联系实际的具体落实

本课程是以控制理论、通信、计算机等方面的理论知识为基础，以控制系统实现为目标牵引的理论知识的综合应用，并在应用过程中解决一些书本上不曾讲解的具体问题，是典型的理论联系实际。通过本项目的实施，将引导学生利用所学知识解决实际问题，培养其动手和创新能力，增强专业自信。

3）对实践性强的专业课程考核方式的探索

目前的大多数课程，基本都是沿袭传统的课堂讲授的授课方式和卷面考试为主的考核方式，这对学生动手及理论联系实际能力的培养不利，也让学生对所学知识的用途感到迷茫。通过本项目的实施，将探索实践性强的专业课程考核方式的改变，引导学生注意理论学习的同时，关注理论联系实际，提升学习兴趣和提高学习效果。