关键词 控制论 设计艺术学 最优值 可行性方法论
中图分类号：J50-4 文献标识码：A
1控制论的阐释
控制论是研究各类系统的调节和控制规律的科学。关于它的奠基性著作是由美国人诺伯特·维纳编著的。维纳把控制论定义为一门关于动物和机器中控制和通信的科学，即一门同时适用于生命现象与非生命现象的科学。
控制论中的“控制”具体来说，是控制动态系统在变化的环境条件下如何保持平衡状态或稳定状态。在计算机高速发展的今天，控制的基础是信息，信息传递的目的是为了控制，而控制必须靠信息反馈来实现。信息反馈是控制论的一个极其重要的概念。通俗地说，在一个超稳定的系统内，施控系统把信息发送给被控系统，被控系统输出信息反馈给施控系统。施控系统对反馈回来的信息进行分析、加工、整理，并与自己想要达到的目的进行比较，继而调整控制信息，最后，再向被控系统输入经过加工、整理后的新的信息。如此反复，逐步缩小与目标的差距，最终达到预期的目的。
2设计艺术学研究的控制体系方法
设计艺术学研究中的控制工作，是一个复杂过程，它是众多研究系统中的一个子系统。但它的实质和控制论中的“控制”一样，也是信息传输和信息反馈。从控制工作的信息传输和反馈过程可见，设计艺术学研究中的控制工作与控制论中的“控制”在概念上有相似之处：
（1）传输和反馈的基本过程是相似的。无论是设计艺术学研究控制工作还是控制论中“控制”，它们都要先确定一个标准，其次要通过这个标准去衡量成效这个过程在信息反馈完成后去实现，再次，如果出现误差，则需要采取纠正措施，使误差保持在技术达到的最小值。
（2）设计艺术学研究控制系统实质上也是一个信息反馈系统。在一个超稳定系统内，通过信息反馈，揭示研究过程中的漏洞，促进控制系统进行不断的优化，以逐渐趋于更加完美的状态。
（3）设计艺术学研究控制系统和控制论中的控制系统一样，也是一个有组织的系统。它根据系统内的反馈的变化而进行相应的调整，不断克服系统的不肯定性，而使系统保持在某稳定状态。一般把趋近于目标的反馈称为负反馈，把偏离目标，打破原有稳定状态的反馈称为正反馈。
3控制论在设计艺术学研究中的应用
设计艺术学研究是一个稳定的系统，按照控制论方法，其内部结构可以分为六个主要的子系统：确立设计研究课题，模拟设计计划，调查、分析、草案，实验、拟定设计报告书，客户评价反馈，修改定稿。每个子系统对其它五个子系统都有反馈作用。
第一步，我们应该明确设计课题的研究主题，由于设计主题中包含着思想文化、美学特征、客户形象等许多的内容，涉及到众多的方面，需要将较为宽泛的文化、美学等因素转化为比较具体明确的可操作的设计问题。同时，作为一个设计招标项目，也必须要有一个清晰地定位和明确的方向。于是在查阅分析国内外相关设计文献之后，选中一个侧重点，从中选取最具代表性，富有艺术审美与文化价值的符号或元素，由此设计几个研究方向。
第二步，当有了具体的设计主题并明确了设计研究方向之后，就开始准备为达到设计目标而要做的必要的计划工作。在工作方法上，采用控制论的方法，确定了由设计总监把握研究方向，编辑提交方案，经集体讨论修改后再有设计总监确定方案，设计小组协调整体的设计工作，这样就确保了每一阶段都能够达到阶段性的设计目标。
第三步，在广泛的的调研后，发现一个合适的设计艺术形式语言，设计出多个方案草图，经设计小组讨论初评后，每个小组都有些方案被肯定，一些被淘汰。于是，设计方案被不断整合。反映出设计研究中采用控制论方法使变量得到最大优化。
第四步，就是初评入选后的论证阶段，需要从工艺、材质、审美和客户要求作最佳的调整，这一步还需要做设计模拟实验，这是一个系列的设计。在正式设计完成提交给客户前，需要有一份详细的设计报告书。
第五步，等待客户的反馈，结果反馈给设计者后，通过反馈通道使设计者明确目标差的大小，并根据现实情况对控制器发出调整的指令，也就是通过设计的方式对产品进行调整或改良，已达到客户满意的水平，这个过程可能会是一个反复的过程，使最终产品更贴近于目标，这种控制过程就是负反馈调节，前文中已经提到，负反馈调节并不是一次性就能够完成的，它是一个循环往复、不断减小目标差、直到实现目标的过程，所以产品系统的反馈控制过程也不是一次就能够完成的，也需要一个循环往复的过程。
第六步，客户满意后，改良后的产品推入市场。这六步是一个完整的从产品设计到完成的步骤，在科学技术飞速发展，市场竞争日益激烈，产品更新换代的今天，在设计艺术学研究中导入控制论思想，关系到设计的产品是否符合未来的发展，设计的产品投入市场时是否受到欢迎。
4结语
控制论在设计艺术学研究点就是在系统出现震荡或不稳定的时候，能够通过自身的调节机制进行调节，使系统重归于稳定。本文以控制论方法为基础，分析了其设计艺术学研究中的运用，明确了设计学研究方法论的重要作用，指出控制论是对设计艺术学研究有效的一种方法。在设计出现偏离目标或不稳定状况的时候，根据系统反馈信息调整设计或改变设计的方法，能够使设计品的发展更加靠近初始目标或重新归于稳定的状态。
参考文献
[1] 李立新.设计艺术学研究方法[M].南京：南京江苏美术出版社，2010.
关键词：研究现状 核心问题 宏观思考 和谐统一
中图分类号：TD5 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）11（a）-0045-01
对胶带机运输系统的集中控制及其相关问题进行研究与阐释，不仅事关胶带机使用效率的正常发挥，而且也事关矿山企业生产效率的提高。因此，有必要结合现有胶带机运输系统的集中控制实践，根据企业的生产需求与相关的自动化技术的发展，对其现存的问题进行科学地分析与客观地说明。从而提高胶带机运输系统的使用效率，推动胶带机运输系统的自动化水平。
1 胶带机运输系统的研究现状
1.1 分析现状的资料准备
为了充分地了解胶带机运输系统集中控制的研究现状，通过以下的方法来搜集相关的研究资料。首先，在知网上，以“胶带机运输系统”和“集中控制”为关键词进行相关的论文搜索。然后再针对搜索的结果，以论文刊发期刊的质量为标准，特别是核心期刊所载的论文更是研究分析的重点资料。其次，在此基础上，又以“下载”次数为标准，选择一批重点论文作为研究资料。因为知网上所统计的论文下载次数，不仅可以再现研究者关注的焦点所在，而且还能表明相关论文所阐释问题的影响力。
1.2 研究现状的具体分析
下边简单列举相关的研究论文：廉建国发表于《煤碳学报》的、名为《影响胶带机运输系统效率的因素探索》的文章，下载次数达到了106次；付征耀、罗福盛发表于《钢铁技术》的、名为《胶带机通廊系统钢结构设计》的文章，下载次数已达到了80多次；特别是2012年来源于会议数据库的、单福友的文章《胶带运输系统控制技术研究与应用》一文，更是大家关注的焦点。再如，郝榕、谭得健、王树胜、费运河的、名为《井下胶带机运输地面集中控制系统的应用》以及田刚发表于《电子世界》的文章《煤矿胶带机PLC集中控制系统的设计研究》一文。
虽然，在此不能穷尽我们为了分析胶带机运输系统集中控制的研究现状所阅读的各篇论文，但是，从上边简单的列举中，却可以发现这样的问题：首先，胶带机运输系统的集中控制的研究，必然要涉及到整个系统的各个环节。特别是从表面上看，《胶带机通廊系统钢结构设计》一文似乎与对胶带机运输系统的集中控制无关，但是，作为对胶带机运输系统集中控制产生重要影响的环境问题，也不容在具体的集中控制研究中所忽视。其次，作为一种集中控制研究，对胶带机运输系统的集中控制研究，必然要考虑到最后集中控制系统的运行效率问题。如何提高系统的运行效率，只有在设计之初对其就给予关注，才是最佳的解决办法。最后，胶带机运输系统的集中控制研究，其核心问题是相关的技术研究。就如《胶带运输系统控制技术研究与应用》、《煤矿胶带机PLC集中控制系统的设计研究》这几篇文章所涉及的问题一样，如何把具体的技术应用于集中控制实践是研究者在技术层面研究的重点。
2 胶带机运输系统的集中控制研究
2.1 研究思路
通过上边的研究现状分析，可以看出，在目前的胶带机运输系统集中控制的研究主要涉及到两个层面的研究问题。即，从技术的层面上讲，涉及到某一技术或者说某自动化研究成果的具体运用，如PLC集中控制系统的设计应用问题；从研究的思路层面讲，或者说从整个胶带机运输系统的集中控制所涉及的具体问题出发，探讨相关的问题。如影响控制系统效率问题的分析，保证整个控制系统正常运行所需要的外部环境问题。前者可以称作是微观层面的研究，后者可以称为宏观层面的研究。然而无论是宏观层面的研究，还是微观层面的分析，都是研究胶带机运输系统集中控制的关键。
2.2 研究的核心问题分析
结合上边的分析，下边从宏观的层面，对胶带机运输系统的集中控制研究的核心问题进行逐一的阐释和分析。
（1）胶带机运输系统的集中控制所需要的研究问题可以简单地分为两类。一类是集中控制正常运行所需要的技术问题。包括整个运输系统每一个组成部分所需要的技术问题和整个集中控制所需要的技术问题。换而言之，在这个集中的控制中，需要根据每一个组成部分的运行特点，进行相关的技术设计。如，针对控制单元的技术设计、针对信息传送网络的通讯技术，特别是对于远程集中控制而言，通讯技术更为关键。再如，针对集中控制中心而言，面对众多的仪器、设备，研究者更需要相关的技术作为保障。其次，胶带机运输系统的集中控制还涉及针对故障处理的技术问题。特别是系统对故障的发现能力，直接关系到整个集中控制系统的运行效率和安全保障。
（2）胶带机运输系统的集中控制的相关研究还要涉及到具体的企业生产环境。这一点思考，是阅读《影响胶带机运输系统效率的因素探索》的感悟。生产者之所以要对在相关的生产中运用胶带机，之所以在运用的基础上还在实现对其整个运输系统进行集中控制，目的是非常的明确，即，提高工作效率。然而，胶带机运输系统的运用过程中，究竟有哪些因素会对其集中控制产生影响，这是设计中必须关注的问题。否则，即使你的设计再科学、再高效，也会在具体的运用实践中达不到其最初的设计目的。因此，研究者还要在具体的设计与运用中，考虑到胶带机使用企业的具体生产环境以及其员工的素质。一句话，企业的生产环境也是集中控制研究中必须考虑的核心问题。
总之，胶带机运输系统的集中控制有许多问题值得每一位研究分析和研究。这些问题，不仅是其技术层面的问题，也有研究者对现有胶带机运输系统的集中控制实践进行反思得出的宏观分析。特别是后者，它更能为技术层面的更新提供参考的依据。
参考文献
[1] 孙孔勋.基于以太环网的胶带机运输集中控制系统[C]//煤矿自动化与信息化―― 第21届全国煤矿自动化与信息化学术会议暨第3届中国煤矿信息化与自动化高层论坛论文集（上册）.2011.
一课程设计的基本问题
课程设计有两种截然不同的含义：一是指课程论中有关“教材”编制一类的活动；一是指与一门课程紧密相关的后续“实践”活动。从教学论角度来看，课程设计是在教学实践活动当中引入的一种相对独立的特殊环节。其目的原本只有两个：一是巩固学生所学知识，二是培养学生动手能力。这一环节包含的学时可长可短，形式也多种多样。包含的目标不同，发挥的作用也不相同。但是无论何种课程设计，都应包括以下五项基本内涵：一是课程设计的目标，二是课程设计的内容，三是课程设计的方法，四是课程设计的评价，五是课程设计实施的条件。虽然不同的传统课程设计针对上述内涵都有明确的规定，但它们却有一个共同的缺点，那就是它们都不是专门针对素质教育的。这就是传统课程设计所存在的基本问题。因此，如何改革传统的课程设计，使其满足当前精品课程建设的基本要求，以及素质教育的基本要求，并以此来指导具体的课程设计实践，就显得非常必要和很有意义。自动控制原理课程是哈尔滨工业大学控制科学与工程学科的一门学科基础课程，为黑龙江省精品课程。自动控制原理课程设计是其附加的一门重要的实践课程。鉴于有关课程设计改革方面的文献非常少见，所以本文以哈尔滨工业大学自动控制原理课程设计的改革为例，在“做什么”和“如何做”两个方面，谈一谈我们的心得体会，以供大家参考借鉴。
二课程设计的目标
课程设计是为课程目标服务的。有什么样的课程目标，就会有什么样的课程设计。确定课程设计目标的基本原则是继承性。课程设计目标的内涵决定着课程设计其他问题的内涵，是解决课程设计其他问题的主要依据。课程设计目标的继承性表现在大部分情况下它只是课程目标的一个子集，反映着课程目标的一个或若干个方面。在这里，为了更好地理解和把握课程设计目标的内涵，我们给出素质教育理念下课程设计目标的一般性描述：有助于增加科学与人文知识、有助于理解科学与人文思想、有助于掌握科学与人文方法、有助于遵循科学与人文精神，或在以上几个方面有助于形成一种趋于统一的综合品质。这是基于建构主义教育理论给出的一种定义，如果从发展观角度来看，课程设计目标可表述为学生通过课程设计活动在上述几个方面所能获得的有效发展程度。这一课程设计目标在操作上可分解为知识结构、能力结构和素质结构三大模块。对每一模块内容的具体规定性可依据课程性质而有所侧重。例如，我们在自动控制原理课程设计目标中，对这三大模块所做的规定分别是：在知识结构方面我们要求学生在广度和深度上能够进一步扩大和掌握两种知识，一是自动控制原理的课程知识，二是高于课程知识的相关方法论知识，在这一方面，同自动控制原理课程理论教学与实践教学部分一样，我们仍然全面贯彻“授之以鱼”与“授之以渔”统一原则；在能力结构方面我们要求学生在知识运用上能够进一步熟练地使用自动控制的基本原理与相关技术方法来分析与设计控制系统，有意识地将学生能力发展的矛盾运动引向发现问题、提出问题、分析问题和解决问题的能力架构之中，在这一方面，我们仍然全面贯彻理论教学和实践教学中的“理论”与“实际”统一原则，即理论联系实际的原则；在素质结构方面我们要求学生进一步了解和认识二个方面的内容，一是哈尔滨工业大学自动控制原理课程发展史及其在各个不同历史时期的地位与作用，以增强学生的荣誉感和使命感，二是自动控制理论的发展史以及发展历程中各项重大成果的科学价值与人文价值，以及取得这些重大成果的科学方法与人文方法，以激发学生的学习热情和追求科学的伟大精神，在这一方面，我们在全面贯彻“科学精神”与“人文精神”统一原则的同时，还突出强调了历史语境下问题意识与合作意识的重要性。当代科学史表明，缺少这两种意识的人，在科学的道路上无论如何都是走不远的。以上是对课程设计“做什么”的讨论。当课程设计目标确定后，剩下的问题就是“如何做”了。这涉及以下四个方面的内容：课程设计的内容、课程设计的方法、课程设计的评价以及课程设计实施的条件。在“如何做”这一方面，我们也是仍然全面贯彻理论教学和实践教学中所采取的“合目的性”与“合规律性”统一原则，即“合教育的目的性”与“合教育的规律性”统一原则，这种坚持科学理性、自觉遵循客观规律的态度与做法能够为我们带来两个明显的好处：一是可以有效增强素质教育的针对性，二是做好此事的代价最小。
三课程设计的内容
课程设计目标决定课程设计内容。确定课程设计内容的基本原则是一致性。课程设计的内容是课程设计目标的外在体现，由课程特有知识以及课程设计特有知识构成，直接为课程目标提供服务。课程设计内容的一致性有两层含义：一是课程设计内容与课程内容的一致性，两者不能偏离太远；二是课程设计内容与课程设计本身其它内容的一致性。这种内在一致性要求确定课程设计内容时，应以科学的理论为指导。因为面对同一课程设计目标，不同的指导老师，由于其自身教育理论水平以及学科专业水平的不同，确定出来的课程设计内容往往会有很大差别，从而使得课程设计内容在为课程设计目标服务方面，会呈现出很大的不同。课程设计内容的确定是一种集合约束下的内容选择问题，自上而下的约束来自课程设计目标，自下而上的约束来自课程设计方法、课程设计评价以及课程设计实施的条件，它们之间的关系本质上属于网状支持与限定关系，如经简化，可看成是层级支持与限定关系，但无论是哪一种支持与限定关系，都必须是一种内在的逻辑相互证立关系，因此需要统筹安排，尽力将各种相互冲突的不利因素协调处理好。在课程设计内容与课程内容一致性方面，应尽量采用课程内容当中提供的各种知识主线、技术方法主线。例如，我们在自动控制原理课程设计内容中所确定的知识主线、技术方法主线与课程内容所包含的各种主线是完全一样的。首先，从一个待设计的控制系统出发，将其分析与设计问题还原为三大知识主线：稳定性问题、快速性问题和准确性问题，外加三个知识对应关系：系统结构参数与稳定性问题的对应关系、系统结构参数与快速性问题的对应关系、系统结构参数（外加输入）与准确性问题的对应关系。技术方法主线有两个：频率特性法和根轨迹法。通过对这两种技术方法主线的选择与使用来改变上述三个知识对应关系，进而达到对上述三大知识主线问题的解决。最后，通过模拟实现或物理实现上述三个知识对应关系，就可以获得一个理论上或实际上可用的控制系统。但应注意的与课程设计内容有所不同的是，在课程内容中还包含一些为三大知识主线、三个知识对应关系以及技术方法主线服务的知识碎片。这些碎片对厘清上述各种主线，既有积极认识作用又有消极屏蔽作用。当上述主线、关系以及技术方法主线客观地位不可动摇时，对知识碎片的否定则是知识创新可能的切入点。需要指出，上述做法虽然保证了课程设计与课程在内容上的一致性，但是我们在自动控制原理课程设计实践中所使用的题目却全部来自于各级各类实际科研课题，其设计参数与设计要求均有实际应用背景。这些设计参数与设计要求一般要经过适当地简化或有目的的补充，有的甚至还需要进行脱密处理，才能形成最终的可供学生们选择使用的课程设计题目。
四课程设计的方法
课程设计方法有两层含义，一是指教师用于指导学生进行课程设计的方法，二是指学生用于完成课程设计任务所使用的方法。确定课程设计方法的基本原则是可行性。这种可行性表现在理论上是能行的，实践上是能用的。从教学论上来看，指导课程设计的方法有三种可供选择的形态：行为主义、认知主义与建构主义。由于建构主义教育教学理论具有主体性、合作性和情境性等特征，因而更适合作为指导课程设计的首选方法。这种方法可以变教师的主导指导方式为主体指导方式，并以服务者的角色出现在课程设计活动之中。同时，这种方法也可以变学生们的被动设计为主动设计，变主导研究为主体研究、合作研究。主体研究有利于让学生们学会独立思考、独立处理问题，合作研究有利于培养学生们的合作意识。显然，这两种研究方式均有助于学生科学与人文素质的形成。其实，选择建构主义教育教学理论作为首选的指导方法也是做好课程设计在做法上必须要满足合目的性与合规律性统一原则的必然要求。而对于学生用于完成课程设计所使用的方法来说，则涉及到方法论素质教育问题。在这里，学生所使用的方法基本上属于专业方法，处于方法论体系的最低层。到底有没有必要将这些具体的方法提升到更高的哲学方法层次上来进行认识，以便给学生呈现出一幅清晰而完整的方法论图像，并作为长效知识储备在学生的知识体系中，就值得大家研究和讨论。我们的观点是：作为一名有发展潜力的未来科学工作者，其认识不可能永远停留在经验或者事实的层次上，总是要借助哲学方法甚至是哲学的反思、批判与预见功能，使其认识上升到更高的层次上去，以形成更加普遍的认识，只有这样，才有可能形成新的科学概念或体系结构，从而有助于科学的发展。因此，将这种方法论素质教育元素引入课程设计之中显然是非常必要的。我们的具体做法是：将这幅图像在自动控制原理理论教学、实验教学和课程设计这三个环节中重复呈现给学生，以强化这种认识。这幅完整的方法论图像是自动控制原理在方法论上涉及的四大理论方法：模型论，用于系统本质的抽象描述；系统论，用于系统内部关系、结构与功能的描述；信息论，用于系统内外部信息计量、传递、变换和储存的描述；控制论，用于系统内外部行为的描述。在认识论方法论上又涉及另外两大理论方法：还原论，用“切分”的方法从系统内部认识系统本质；整体论，仅从系统的外部特征来认识系统本质。这幅图像若按方法论的任务层次划分又有：第一，自动控制原理赖以产生和发展的基本方法，包括：模型论，系统论，信息论，控制论。第二，建立自动控制原理理论分支体系的基本方法，包括：反馈法，模拟法，类比法。第三，处理自动控制原理常见问题的基本方法，包括：功能模拟方法，黑箱-灰箱-白箱方法，形式化、数量化、最优化方法等。自动控制原理最为关心的哲学范畴共有三对：一是作用与反作用，例如，可解释反馈原理。二是原因与结果，例如，可解释系统行为的齐一性。三是可能性与现实性，例如，可解释控制系统的能控性与能观测性。如有必要，还可以为来自不同学科进行交叉培养的学生提供其他相关课程的方法论图像，以扩大学生的方法论视野。例如，对于来自数学学科交叉培养的学生来说，可以为其提供以下数学方法论的基本内容，以资其比较学习。第一，数学赖以产生和发展的基本方法，有两大类：（1）归纳法、演绎法、类比法；（2）分析法、综合法、抽象法（以分析为基础产生）。第二，建立数学体系的基本方法，有三大类：（1）极限法，可他用，如解决具体问题；（2）公理法，仅用于建立数学体系或理论；（3）模型法。第三，处理数学常见问题的基本方法，有两类：（1）映射法；（2）数学实验法：思想实验（如概率论中的随机实验）和计算机实验。
关键词：《现代控制理论》；CDIO；工程教育；教学改革
中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）25-0117-02
一、引言
《现代控制理论》（Modern Control Theory）是工科自动化本科的重要专业基础课程，在国内高校自动化及相关专业中已普遍开设。《现代控制理论》是本科课程《自动控制原理》的深化，又是研究生课程《自适应控制》、《线性系统理论》、《最优控制理论》、《鲁棒控制》等专业课程的基础[1]。因此，该课程在工科自动化专业课程中具有承前启后的地位，在工程教育的教W改革中如何来提高该课程的教学质量显得尤为重要[2]。在工程教育研究中，CDIO教育理念模式近年来受到世界高等教育界的广泛关注[3]。CDIO（Conceive，Design，Implement，Operate）是本世纪初由麻省理工学院、瑞典皇家工学院等大学创立的面向未来卓越工程师的大学教学方法。CDIO教学方法的思想包括Conceive（构思）、Design（设计）、Implement（实现）和Operate（运作）四大要素，其强调工程教育应使得学生对工程应用具有充分把握，发展面向工程应用实际的综合能力[4-6]。《现代控制理论》作为一门典型的工科专业课程，是培养自动化领域未来卓越工程师必备的基础核心课程，具有CDIO涉及的工科课程特点，尤其适合开展CDIO模式的构思、设计、实现和运作理念课程建设。
二、工程背景下的现代控制理论教改
鉴于《现代控制理论》的工科特色背景，在教改实践中，可以现代控制理论工程应用案例为导向，在课堂中引入控制系统构思（Conceive-Control systems）、控制系统设计（Design-Control systems）、控制系统实现（Implement-Control systems）和控制系统运作（Operate-Control systems）等内容，将CDIO模式教学思想和方法渗透到课程的各章节内容，形成由学生“做中学”的知识获取模式。
1.结合工程实践背景，引入CDIO模式教学方法。根据CDIO模式注重设计、实现及运作的内容要求，教师可考虑在保证现代控制理论内容的严谨性和完整性的前提下，不求过多定理的理论推导证明，而是突出问题的工程背景和应用案例，强调贯串于各章论述中的控制系统应用案例的实现（例如倒立摆系统、自平衡机器人系统等案例）。教学中的理论阐述应力求严谨、易懂和简练。重点可考虑结合Matlab控制系统工具箱、Simulink、Automation Studio等自动化仿真平台及相关硬件系统，加强对学生的工程应用的培养，并要求学生独立完成有关工程案例的Conceive（构思）、Design（设计）、Implement（实现）和Operate（运作）的过程（CDIO），以达到巩固所学理论知识的目的。工程背景下的现代控制理论教改可考虑侧重现代控制理论的工程应用背景介绍，结合Matlab、Automation Studio仿真平台展示，让学生了解到该课程是分析与设计高质量和大型复杂控制系统的工程的理论基础，同时应了解计算机、人工智能等应用技术对现代控制理论发展的贡献。教师在授课时引入的主题内容包括系统的状态空间描述的建立与分析；能控性与能观性分析；系统稳定性分析与判断；状态反馈与输出反馈综合问题；最优控制问题；等等。按照由浅入深的原则首先介绍建立状态空间描述的两种方法，包括“机理建模法”和“传函实现法”。在建立状态空间描述后，教师展开基于状态空间模型的系统分析方法，包括状态空间模型求解、能控能观、稳定性分析等。在系统综合问题中，需突出理论与实际联系，并依据工程控制性能指标的不同，介绍常规系统综合应用与最优性能指标综合应用。在CDIO模式教改中，这种教学实践可以既使得学生掌握的知识具有系统性和连贯性，同时又面向工程实践应用。
2.优化CDIO实践教学内容，提升实验平台层次。在CDIO模式的教改实践中，教师可以在讲授《现代控制理论》的理论基础上，重点加强控制系统案例介绍，可基于Matlab和Automation Studio等自动化软件及相关硬件，以自平衡小车系统作为典型示例，加强CDIO模式下的实验平台的教学与建设，提升实验平台层次。倒立摆作为一种控制理论与工程的教学实验设备，是一个典型的不稳定控制系统，实现其稳定控制可采用多种控制理论方法，具有较强的趣味性，适合学生使用它来验证所学的控制理论。因此，倒立摆设备是进行现代控制理论CDIO模式教改较为理想的实验平台。根据倒立摆控制系统的实践教学要求，针对CDIO模式的运作能力培养目标，我们考虑采取针对学生特点的个性化实践教学培养模式。根据学生对课程知识掌握的深浅，在尊重学生个性、重视学生主体选择和个性差异的基础上对学生进行分类。依据学生对倒立摆控制系统的设计水平，把学生分成创新型培养目标群体、强化型培养目标群体和提升型培养目标群体。针对不同群体的学生提出倒立摆稳定控制的相应评价指标，设计梯度化的实验考核机制，实现不同层次学生的工程实践能力CDIO培养目标。
三、CDIO模式下的现代控制理论教改方案
考虑到学生特点和教学目标，教师可以CDIO模式培养大纲为引导，按照自动化专业本科生《现代控制理论》的培养要求，借鉴信息化和项目教学设计方法，实现“教、学、做”一体化的CDIO教学设计。CDIO模式下的《现代控制理论》教改方案具体如下。
1.在教改引入阶段。（1）借助Matlab、Automation Studio等自动化教学实践平台，展示倒立摆稳定控制效果，提高学生对学习《现代控制理论》课程的兴趣。（2）介绍课程的主要知识点，并以Matlab、Automation Studio实验仿真平台上实现倒立摆稳定控制为实践目标，让学生体会《现代控制理论》课程主要知识点的具体任务和知识点的相互关系。（3）依据学生的学习能力差异，按照优势互补、分工协作的原则组成研究学习小组，并安排倒立摆稳定控制仿真实验报告及评价方式等。
2.在教改深入阶段。教师详细讲授《现代控制理论》的主要知识点，要求学生基于Matlab、Automation Studio仿真实验平台进行倒立摆稳定控制的设计，确定任务实施步骤，做好动手设计准备。进一步来讲，学生在Matlab、Automation Studio实验平台上分组设计调试，教师给予指导，使学生完成设计任务。
3.在教改评价阶段。学生在Simulink、Automation Studio实验平台演示倒立摆控制效果，总结学习内容，并形成课程报告，完成倒立摆定控制的Conceive（构思）、Design（设计）、Implement（实现）和Operate（运作）的全过程。
参考文献：
[1]何德峰，俞立，徐建明.基于MATLAB的现代控制理论实验教学实践[J].实验技术与管理，2016，33（3）：123-126.
[2]郑志强，翁智.现代控制理论课程教学改革探索[J].实验室研究与探索，2013，32（11）：381-383.
[3]胡兴志，丁飞己，王纪坤.从CDIO教学大纲变动看CDIO课程改革[J].高等工程教育研究，2015，（3）：189-192.
[4]曾国强，吴刚，李.联合实验室培养电子类卓越工程师模式实践与探索[J].实验技术与管理，2015，32（8）：34-36.
[5]康全礼，丁飞己.中国CDIO工程教育模式研究的回顾与反思[J].高等工程教育研究，2016，（4）：40-46.
[6]张士辉，祁芸，严玮.基于CDIO的卓越工程师订单班课程改革实践[J].高等工程教育研究，2014，（5）：187-190.
Education Reform of "Modern Control Theory" Based on CDIO
LI Hua-xiong
（School of Management and Engineering，Nanjing University，Nanjing，Jiangsu 210093，China）
关键词：内部控制 评价系统
内部控制理论整合到风险管理框架中被公认为是其理论发展的最高成就。然而，一批执行由美国COSO的《内部控制整合框架》和《企业风险管理整合框架》的知名公司却在金融危机中纷纷破产或被收购，再次向世人表明，即使被外部审计鉴证为拥有“健全内部控制”的大公司，其内部控制运行的有效性并不一定能得到保证。究其原因：一是内部控制评价标准模型缺乏可操作性，不能有效指导企业内部控制实践；二是公司治理存在缺陷，内部控制形同虚设。因此，公司内部控制运行质量引发管理学界和企业界展开新一轮的内部控制评价研究，构建一个科学的企业内部控制评价系统是当前面临的非常重要与紧急的任务。
一、相关概念辨析
内部控制起源于管理和审计的需要，保证资产安全、防范会计信息失真以及确定审计范围是内部控制发展的主要动力和源泉。美国《内部控制整合框架》指出内部控制是一个过程，“内部控制广义上可定义为一个受企业董事会、经理层和其他人员影响的，为达到经营的效果和效率、财务报告的可靠性、法律法规的遵循性等目标提供合理保证的程序”。目前这个定义受到世界各国和各类组织的广泛认可。
内部控制评价是一个测试、评价、反馈、完善企业内部控制制度及体系的过程。内部控制评价系统包括评价主体、评价客体、评价目标、评价指标、评价标准、评价方法和评价报告。美国的内部控制评价研究一直走在世界前列，这一概念最早是由美国公证执业会计协会提出的，1929年该协会的《财务报表》一文中正式指出：“要对内部控制的有效性做出评价而抽查的范围将取决于检查内部控制系统的结果。”
1.美国公众公司会计监督委员会认为：内部控制评价是一个进行风险评估的过程，这个过程被企业当局和外部审计师所利用，以便评价企业会计信息系统的优劣。
2.我国最早的研究者认为内部控制评价是指由企业内部审计和外部监管部门对企业内部控制系统全面进行的审查测试与分析评价。其后的研究者认为内部控制评价是审计人员通过对被审计单位内部控制系统的审查、测试、评价，判断其可信程度，从而对内部控制系统做出鉴证意见的一种审计方法。
3.2010年财政部等五部委的《企业内部控制评价指引》指出：“内部控制评价是指企业董事会或类似的权力机构对内部控制有效性进行全面评价、形成评价结论、出具评价报告的过程”。可见，我国认为内部控制评价是一个对企业内部控制目标实现与否、内部控制设计和执行有效与否进行合理评价的过程。
由此，我国明确规定了评价主体（企业董事会或类似权力机构）、评价客体（内部控制的有效性）、评价目标（促进企业设计与运行有效的内部控制）和评价报告（报告的种类、格式和内容）。因此，内部控制的评价标准、指标及方法三部分应作为构建内部控制评价系统的重要内容。
二、内部控制评价标准研究
对财务报告内部控制（ICFR）的评价，是美国内部控制评价法律规定的主要内容。SOX法案404条款（2002）要求上市公司管理层应基于适当、公认的评价框架对ICFR进行评价，并在年末公告两方面内容：其一是企业需要提交一份有关ICFR的评估报告；其二是管理层出具对这个报告负责的结论。PCAOB（美国公众公司会计监督委员会）公布了AS-2（审计准则第二号）（2004）：外部审计师对上市公司的财务报告及报告期间的内部控制同时审计；AS-5（2007）指明评估所用框架，即以COSO的内部控制整合框架为评价标准，并在美国得到普遍运用。
虽然美国提出了适当、公认的评价框架，但William J.Carney（2006）调查显示，以COSO框架为标准的SOX条款执行成本远超过2002年SEC的预计。Parveen P.Gupta（2007）经过调研发现1992年COSO框架没有提供公司管理层评价和报告内部控制急需的实施指南，只有24%的被调查者认为他们有能力应用该框架评价公司的财务报告内部控制。
王会杰（2001）把内部控制评价标准分为一般标准和具体标准，两者是基础和升华的关系。郭华平（2002）将其分为综合标准、基本标准和具体标准三个方面。原东平（2008）结合我国实际情况，认为评价标准包括一般与具体两个层次，其中，一般标准分为完整性、合理性和有效性标准，具体标准包括要素层次与作业层次。
李金路（2005）认为内部控制评价的标准是指内部控制制度整体运行应实现的目标，并结合对内部控制因素的分析对内部控制评价标准作出系统阐述。李小燕等（2008）提出公司财务控制制度的健全性、符合性两方面的定性评价标准，以及有效性的定量标准。邵继来（2009）认为企业内控制度评价标准含有制度建设、执行以及保障三个层次。董美霞（2010）指出要综合考虑风险和内部控制目标，对内部控制的所有基本要素确立评价标准。
张宜霞（2007）认为内部控制评价标准应满足相关性、没有偏见、一致性、可验证性和充分完整等严格条件，并提出设计内部控制评价体系的总体思路。这一观点在后来的《基本规范》和《评价指引》中得到了很好的体现。
我国《企业内部控制基本规范》虽然强制上市公司对内部控制评价情况进行报告，但并没有详细规定评价的具体内容、标准和方法；《企业内部控制评价指引》作为企业评价内部控制质量的原则性指导框架，不够具体，内部控制评价工作流于形式。因此，国内很多学者（李斌，2009；池国华，2011等）都认可将美国COSO框架提出的企业内部控制三大目标与五大要素作为作为评价标准。
三、内部控制评价指标体系研究
为避免内部控制评价活动流于形式，需要设计出一种实用且操作性强的内部控制评价指标体系。Kenneth A.Smith（1972）研究了内部控制的评价结果与审计样本量二者之间的关系，提出审计样本的选择对审计结果有正相关的联系。Lindale Grieg（1984）设计了数学模型来分析评价内部控制系统，通过建立数学模型将内部控制系统进行量化。Schwartz（2006）基于成本效益原则，按内部控制五要素为小型公司设计了一种整合的、基于业务流程的评价模型，帮助其识别风险、加强控制。Danny（2007）指出，实施AS准则要识别高风险领域和相关实体层面的控制，应该在控制优先的基础上评估风险：对关键和非关键控制进行再评价；评估单个的关键控制风险；根据AS准则对测试范围进行再评估。
COSO报告在评价内部控制有效性时，一般把评价指标设计成一系列问题，重点从企业战略目标同经营目标的协调、目标实现、风险控制、企业文化、员工能力、监督控制等方面设计问题，然后针对评价对象的实际情况，依据答案情况来评价内部控制的健全性和运行的有效性。
文胜泽（2007）从管理学和经济学角度论述了构建内部控制评价指标体系的基础理论，使得内部控制评价基础理论不再局限于审计和公司治理领域，对内部控制评价性质做了更深入的诠释。
朱荣恩（2004）引入美国财务报告内部控制评价体系，通过对中美两国内部发展体系的比较，建立了基于COSO框架的内部控制评价体系。傅元略（2002）和唐予华等（2003）利用COSO报告关于内部控制构成要素的理论，建立了内部控制评价指标体系，并且构建了内部控制综合评价模型（ZPM）。王素莲（2005）以COSO报告中的要素为对象，结合SOX法案404条款内容，尝试构建一套中国企业内部控制评价指标体系。蔡军和韩庆兰（2006）按照SOX法案404条款的要求，在COSO框架指导下，建立了五个内部控制体系步骤，以及如何对内部控制执行进行测试。
赵东方、张莉（2005）认为应构建防卫性、建设性和一般性三个层次的内部控制评价指标，采用内部审计评估和控制自我评估两种评价方式。王海林（2008）认为在内部控制评价中引入内部控制等级概念，并构建内部控制评价体系，以实现对内部控制完整性和有效性等做出全面评估。张先治，戴文涛（2011）构建了企业、注册会计师和监管部门三位一体的监管模式，结合我国内部控制评价的状况来构建企业内部控制评价指标。
王煜宇和温涛（2005）从内部控制环境、风险评估、内部会计控制、内部管理控制和监督控制五个方面构建了由35个指标组成的企业内部控制评价指标体系。韩传模，汪士果（2009）提出运用三维结构剖析企业内部控制系统，建立递阶层次指标体系，识别了企业主要的业务流程和关键控制措施。厦门大学内部控制指数课题组（2010）针对我国内部控制评价指引提出了35个二级评价指标，同时对相关企业进行实证调查，得出模糊评价模型的应用性和实用性，也为我国企业开展内部控制评价提供参考。
四、内部控制评价方法研究
Hamlen（1980）将内部控制设计和评估看成一个优化过程，用优化模型来描述内部过程。Baileyetal（1983）提出TICOM-II模型，将内部控制行为转化为计算机可接受的描述性语言，并自动与计算机内已有的审计标准进行比较，得出内部控制质量的高低。Nichols（1987）利用多元统计的两组判别分析方法来建立内部控制评价的预测模型；Purivs（1989）和William（2008）分别采用实验方法研究了问卷式、流程图式以及文字叙述式等三种内部控制评价方法的效果，并对各自准确性做了比较。Emby（1994）描述了评价公司内部控制中具体测试方法和过程。
Leary（2004）提出了内部控制评价模型（ICE），并与来自五家公司的94位审计师运用其各自公司的评价方法进行比较，证明该模型与现有的评价方法一样有效。Bierstaker，Janvrin&Lowe（2008）对会计公司的调查表明：审计人员偏好文字描述式，其次是问卷调查式。Chunyan Shao（2009）认为，根据内部财务控制的复杂性特点建立一种基于评价指数系统的模糊评价方法具有可操作性。Akresh（2010）认为，内部控制审计是审计财务报告的生成过程，而财务审计是审计内部控制过程的产出，这一过程分解为固有风险、控制设计和执行风险、控制运行效果风险。
林朝华，唐予华（2003）介绍了国际流行的内部控制评审最新理念――CSA，认为该方法为实现企业的目标提供了一定程度的合理保证。何恩良（2003）认为，内部控制评价定性评价受评价人员的主观影响，其主要评价内部控制制度的合法性、有效性、可操作性、经济性、先进性；定量评价更具有科学性，应首先建立定量评价标准，然后通过模型评价其健全性和有效性。王立勇（2004）运用可靠性理论及数学统计方法来构建内部控制系统评价定量分析的数学模型，根据企业的业务流程设计内部控制系统可靠的框架图。朱卫东等（2005）基于COSO报告框架构建了内部控制评价指标体系，并将BP神经网络技术应用于企业内部控制评价中。
陈汉文、张宜霞（2008）认为政府监管部门应当规范风险基础的评价方法，引导企业管理层和注册会计师应当实施风险基础的方法来评价和审计内部控制。
韩传模等（2009）利用模糊评价法和AHP，评价部分及整体控制的有效性，并且从定性局部的评价改变为定量综合的评价。文胜泽（2009）利用风险管理方法，建立了评价指标体系以及模糊综合评价模型。敖世友（2009）借鉴管理熵相关理论，计算公司内部控制制度的管理熵值，探讨如何评价内部控制有效程度。王海林（2009）借助过程控制手段构造IC-CMM模型，完成了对内部控制制度的运行过程与运行结果的双重综合评价。杨洁（2011）建立评价因素集、评价等级集和评价权重集，对评价指标进行量化打分，利用PDCA循环原理分析评价结论。应益华等（2011）将6σ五个步骤与内部控制评价活动有机结合，来发掘企业内部控制中的不足及原因，达到降低风险的目的。唐立新等（2012）通过调查企业内部控制水平资料，并和评价标准对比分析，利用百分制评价法，得出企业内部控制质量的评价结果。
五、研究述评及未来展望
内部控制评价无论对管理学界还是对企业界，都是一个相当重要的课题。通过对上述中外研究成果的文献回顾和综述，目前还存在着以下问题：
第一，内部控制评价标准：美国的COSO Framework执行成本较高，导致其不断受到质疑。《企业内部控制评价指引》在一定程度上解决了我国缺乏可供企业参考的评价标准的问题，但具体实施效果如何有待于学者们收集更多的实证数据进行检验，从而形成符合我国实际国情的动态评价标准体系。
第二，内部控制评价指标：以内部控制五要素为基础的指标体系得到许多学者的认同，但二级或三级指标内容有待于统一；以内部控制目标为基础的指标体系的构建，需要兼顾内部控制各要素；定性与定量综合的指标体系，往往权重难于合理分配，且定量指标的选取有待于统一。如何建立起一套科学合理的评价指标体系是一个有益的尝试与探索，可作为以后继续研究的方向。
第三，内部控制评价方法：国外学者多主张建立各种模型以增强评价的客观科学性，但内部控制评价模型由于操作成本过高等原因，导致评价方法的运用推广受到限制；国内学者倾向于模糊评价法和层次分析法（AHP）两种方法的综合运用，但存在受评价者的主观性影响，且对各指标一致性有严格要求等问题。因此，急需探索出一种可操作性强且能一定程度上保证客观评价的方法。
第四，关于内部控制评价体系方面：目前共存在四种类型的内部控制评价体系，分别是以财务报表审计为目的；以内部控制审计为目的；以完善内部控制为目的；以信息披露为目的，这四种评价的客体相同，可以共享不少方法和信息，但如何能对这四种内部控制评价进行有效整合以降低评价成本非常值得研究。
参考文献：
[1]张宜霞.企业内部控制论[M].大连：东北财经大学出版社，2008.
[2]郑卓如，郑石桥.内部控制评估：文献综述和未来研究方向[J].会计之友，2013（3）.
[3]陈俊，王曙光.企业内部控制体系的建设――基于对COSO和COCO内部控制体系的整合型探析[J].审计与经济研究，2008（3）.
[4]张黎焱.上市公司内部控制评价研究[D].财政部财政科学研究所，2010.
[5]王双，赵毅.内部控制评价系统研究述评――评价标准、指标、方法[J].会计之友，2013（23）.
[6]董美霞.全面内部控制评价体系述评――兼议《企业内部控制基本规范》及相关征求意见稿[J].财会通讯，2008（12）.
[7]池国华.中国上市公司内部控制指数的功能定位与系统构建[J].管理世界，2011（6）.
[8]邵继来.浅析企业内部控制评价标准[J].中国内部审计，2009（11）.
[9]董美霞.我国企业内部控制评价研究[D].东北财经大学，2009.
[10]张先治，戴文涛.中国企业内部控制评价系统研究[J].审计研究，2011（1）.
关键词： 机械控制工程基础 记忆导图 MATLAB
控制论的观点和思维方法向机械工程专业渗透，给机械工程这个古老的专业注入了新的活力。《机械控制工程基础》作为机械工程专业的一门专业基础课，课程的教学内容逐渐扩展，开始从纯粹的经典控制理论教学扩展到包括现代控制和数字控制的基本知识等内容。
在现代科学技术的发展中，信息论、控制论与系统论这“三论”起着极为重要的作用，而“机械控制工程基础”同这“三论”所涉及的三个学科紧密相连，甚至可以说，“机械控制工程基础”就是这“三论”在机械工程中的典型体现。“机械控制工程基础”作为数理基础课程与专业课程之间的一道桥梁，是以上“三论”在机械工程技术中的具体应用和体现。它不仅是一门重要的学科，而且是一门重要的方法论，在机械类高素质人才的培养中发挥着越来越大的作用。
《机械控制工程基础》是建立在经典控制理论基础上，结合机械工程的控制理论应用。课程内容比较抽象难懂，尤其是课程中的许多章节的内容，需要通过复杂的计算和作图才能理解有关概念和原理，教学质量难以提高。
鉴于此，为进一步增强《机械控制工程基础》的教学效果，我除了精心设计、准备教案，采用启发式教育，进行课堂练习与讨论外，还从以下几个方面做出了努力。
1.上好绪论课，激发学生学习欲望
“兴趣是最好的老师”。由此可见学习兴趣的培养在教学中的作用之大。实践也证明：当学生对某一知识产生兴趣时，他们就会积极主动地探究，学习效果尤佳。为此，在上绪论时，要举大量的控制实例，从古代的沙斗计时，到近代的蒸汽机，再到现代的导弹飞船。从日常的抽水马桶，到人员交往的察言观色，无一不体现控制的思想和作用。列举大量的事例，一般能较好地激发学生学习的兴趣。
2.运用记忆导图，加深学生记忆与理解
在记忆学中有一个加强记忆的办法，就是将复杂的知识形成一个图形，亦即所谓的记忆导图，这将有助于人们对事情的理解和记忆。为此特将机械控制工程基础的相关知识制成了图1所示的记忆导图。
在机械控制工程基础课程中，主要就是围绕着输入、系统模型和输出这三要素来讲的。在绪论中就要说明这一点，让学生有一个总体印象。然后分开来一点点地讲，在讲局部时也要不时插入图1这个记忆图。这种从总体到局部，再从局部到总体的方法，非常有助于学生建立控制的整体概念。
3.采用MATLAB这一成熟的工程软件，建立概念的直观形象
MATLAB的名称源自Matrix Laboratory，它是一种科学计算软件，专门以矩阵的形式处理数据。MATLAB将高性能的数值计算和可视化集成在一起，并提供了大量的内置函数，从而被广泛地应用于科学计算、控制系统、信息处理等领域的分析、仿真和设计工作。利用MATLAB产品的开放式结构，还可以非常容易地对MATLAB的功能进行扩充。
控制系统工具箱是MATLAB软件包中专门针对控制系统工程设计的函数和工具的集合，主要用于反馈控制系统的分析、设计和仿真，所涉及的领域涵盖经典控制理论和现代控制理论的大部分内容，包括根轨迹、极点设置和线性二次最优控制器设计等。控制系统工具箱既可适用于连续时间系统，又适用于离散时间系统，并且可以实现不同模型之间的相互转换。用户还能够轻松地绘制系统的时域或频域响应和开环系统的根轨迹图。MATLAB自身提供的开放式环境，可以让用户通过M文件建立自己的控制模型和控制算法。
我在充分应用MATLAB的计算功能、绘图功能之外，还应用Simulink的仿真功能来破解一些抽象的知识点。比如在讲解闭环控制系统的工作是依据偏差工作，最后消除偏差。但学生对此总感觉困惑。这主要是因为信号流向如电一样，真实存在，但看不见。此时Simulink中的虚拟示波器就发挥作用了。如图2所示的典型负反馈系统，其输入信号、偏差信号和输出信号均用一个示波器显示出来。用此示波器来展现输入信号、偏差信号和输出信号这三种信号变化，学生就很容易看懂负反馈的原理。
4.结语
在机械控制工程基础的教学中，除了要精心设计、准备教案，采用启发式教育，进行课堂练习与讨论外，还要积极引入一些新的理论及方法，从而更好地提升教学效率和质量。
致谢：感谢江西省教育厅对机械控制工程基础课程的教学改革的支持（教改课题编号JXJG-09-5-32）。
参考文献：
［1］杨叔子，杨克冲等.机械工程控制工程基础.武汉：华中科技大学出版社，2005.
［2］Kenneth L.Higbee著.董凌锋译.聪明记忆王.天津：天津教育出版社，2009.
［3］Vera F.Birkenbihl著.刘勇强，曾岩译.记忆导图.北京：东方出版社，2010.
关键词：计算机控制；教学改革；理论教学；实践教学
作者简介：程艳云（1974-），女，江苏姜堰人，南京邮电大学自动化学院，副教授。（江苏 南京 210023）
基金项目：本文系南京邮电大学教学改革项目（项目编号：JG00412JX56）的研究成果。
中图分类号：G642.3 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）32-0103-02
“计算机控制系统”是自动化类专业的一门重要的专业基础课。[1]通过该课程学习，使学生了解使用计算机进行工业控制的一般方法和过程，掌握计算机控制系统的硬件、软件基础知识和基本应用技术，从而使学生具有计算机控制系统理论知识和实际应用能力。由于“计算机控制系统”课程理论性较强，同时具有很强的实际应用背景，需要对该课程的课程建设进行探索。
一、“计算机控制系统”教学现状分析
南京邮电大学在2011年之前开设的“计算机控制系统”一课是32学时。由于教学学时的限制，“计算机控制系统”主要讲授离散控制系统的硬件实现，包括其最小系统实现、A/D、D/A变换、输入输出接口电路等。虽然本课程为学生打下了较坚实的硬件实现基础，但学生在具体应用中很难将计算机控制理论与其硬件实现电路相联系建立整体的系统概念。在2009年的教学大纲修订计划中，根据教育部新颁发的自动化专业课程设置要求，把原来依托在《自动控制原理》一课中的离散控制理论基础部分放在《计算机控制系统》中讲授，学时从32学时调整为48学时。“计算机控制系统”一课在2011～2012学年的第二学期已经依据48学时的授课计划进行了一学期的教学授课。在实践过程中发现，学生普遍反映该课和前续计算机类课程“微机原理及接口技术”、“C语言程序设计”和“单片机原理及应用”等重复较多。“微机原理及接口技术”和“C语言程序设计”负责传授计算机硬、软件基础知识，培养硬、软件初步设计能力。在此基础上开设的“单片机原理与应用”课程，专门传授嵌入式系统方面的知识。“计算机控制系统”课程则是针对自动化等专业领域的特殊需要，专门传授计算机控制系统的分析和设计方法，培养在控制工程领域综合应用计算机技术的能力。这种支撑和衔接关系应该在教学中得到充分体现，然而，每门课程独自为政的教学体系导致这些课程之间的知识支撑作用和相互衔接关系在教学大纲、授课计划和实际教学过程中均未得到充分体现，这就需要教师在课堂教学时进行合理的取舍。
“计算机控制系统”课程作为一门集控制理论与数字化实现为一体的课程，涉及内容广泛。该课程主要涉及两个领域：一个是离散控制理论，包括计算机控制系统的基本概念、采样定理、离散控制系统的建模、分析与设计、数字化控制律的计算机实现。另一个是计算机控制系统的硬件实现，包括硬件组成、输入输出接口电路、硬件抗干扰技术和可靠性技术等。对于这门综合程度高、实践性强的课程，需要有效地开展实验等实践教学环节，使学生在实践中更加深入地理解和消化理论知识，并初步具有独立设计和调试计算机控制系统的能力，为后续的学习和工作奠定基础。以前课内实验的项目和内容设置为分立的验证性和简单的设计性实验，依赖于成套的商品化实验设备，使得实验停留在要求学生按图接线、记录数据等认知性、验证性实验的层面上，在提升学生的动手能力、设计能力和创新能力方面作用有限。
另外“计算机控制系统”一课开设在大学三年级下学期，此阶段的学生已经学习过大量的基础和专业课程，面临着继续深造还是就业的两难选择，容易产生浮躁的心态，很难静下心来认真学习。因此，教师需要采取多种手段来激发学生的学习兴趣，如采用设计型实验、展开兴趣小组、参加科研课题以及参加竞赛等手段，形成以学生为主体的自主学习模式。
二、理论教学方法改革和探索
1.教学内容的改革
“计算机控制技术”课程所涉及的内容极为丰富，大体上包含了计算机控制系统的硬件组成、控制算法和软件实现等诸多方面。[2]目前，该课程所编制的教材和参考书种类众多，但内容并不统一，基本可以分为偏重理论教学和偏重实际工程应用两大类，有的偏重实际，但理论性不强；有的偏重理论，但应用不多。在实际教学中，根据学生的专业方向和教学的目的对教学内容进行适当的取舍是教师应该考虑的问题。在课堂教学中，首先应保证理论体系的完整性，并且要注重理论联系实际。完全厚此薄彼，仅仅侧重理论教学或只重视实际应用都无助于学生对知识的完整掌握。但这也不意味着在课程内容的选择上眉毛胡子一把抓，把一切的内容都纳入讲授范围。应该根据教学要求从硬件构成和理论基础两部分来进行讲授。
在讲述“计算机控制系统”接口电路时，涉及了一些与“微机原理及接口技术”和“单片机原理及应用”上述先修课程相重复的内容，如输入输出通道 A/D、D/A 转换器的接口与编程方面的内容。在授课时强调对于控制系统领域，针对于被控对象有其自身的特点设计相对应的电路。在讲授计算机控制系统硬件实现时，没有按照书上的章节授课，而是以实际温度控制系统为例来说明计算机控制系统设计时应该考虑的因素，从而把书上关于硬件实现的知识点包括进来。举例讨论温度测量环节的设计，分析如何根据系统性能指标的要求选择相应的温度传感器，温度传感器和计算机之间如何实现信息交换，温度传感器测量的数据如何处理。讨论温度控制功率放大电路，书本介绍的功率驱动电路有哪些，有何特点和相对应的应用场合，如何根据计算机型号和被控对象的要求选择合适的功率驱动电路，设计功率驱动电路需要考虑哪些问题等。通过对实际系统的分析设计，学生增加了兴趣，同时对系统有了整体概念，知道系统设计时需要考虑哪些问题，从哪些方法着手，教学效果很好。在讲授计算机控制理论实现时，目前教材普遍使用（AT89C51）组织教学，市场上主流的单片机除了8位的51、PIC、AVR 等，还有16位的MSP430、32位的ARM、AVR32、x86、PowerPC、68K等单片机。实际应用中，还出现了DSP（数字信号处理器）、FPGA/CPLD（现场可编程门阵列/复杂可编程逻辑器件）与单片机（MCU）以及嵌入式处理器相融合的趋势。在课程教学中反映这些新技术和新产品，学生对它们的应用场合、特点和性能等有一定的理解。
2.教学方法的改革
在课堂教学中，以前的教学方式主要以借助PPT，授课老师按部就班地讲授教学大纲中规定的内容，整个过程注重于知识的传授，缺少和学生的互动，使得学生失去学习的兴趣，制约了学生自主学习能力和解决实际问题能力的培养。特别是现在网络很发达，很多学生上课的时候会利用手机浏览网页或者玩游戏，如果老师对这样的状况不采取相应的教学手段，随着课程的深入，这部分学生会因为觉得课程越来越难学而最终选择放弃。[3]
在教学中鼓励学生进行探究式学习，变被动学习为主动学习。对一些课程内容可以大胆让学生上台讲授，在课前事先给学生进行分组，对不同组别分配不同的任务。下次课以学生作为主体，每组推举代表上台讲述，组内同学可以补充，其他组的同学可以进行提问、分析和评论，老师在旁边加以点评。从效果上来看，学生的积极性很高，不仅学会了使用网络和图书馆的数字资源查询资料，还通过阅读大量的文献对所学知识有了更进一步的认识和理解，对课程的学习兴趣更加浓厚。同时引导学生对重要的知识点在课后通过查找资料等方式进行进一步的学习。
培养学生思考问题、解决问题的能力。如讲述数字PID控制算法时，要求学生事先预习PID控制算法的计算机编程实现，理解积分算法和微分算法的改进，要求MATLAB编程实现各种改进算法。课内分组讲述各种改进原因和改进算法，并仿真显示改进结果。课堂气氛良好，学生反应积极，理论分析和仿真实现相结合，加深了学生的理论基础。
另外，上课时要注意调节课堂气氛。该课程在教学上安排是连上三节课，在教学过程中发现，往往到了第三节课，学生就会出现疲倦、厌烦等情绪。这时可以安排一些有针对性的练习，使学生巩固课堂上所学的知识，老师也能及时对学生课堂上的掌握程度有所了解。其次可以在课堂上针对课程的重点，采取板书、重复讲述、提问等方式加深学生对教学重点和难点的理解。为了活跃课堂气氛，还可以安排一些专业小故事、录像、名师访谈等小片段调节课堂气氛。针对大部分学生不理解的问题，要放慢授课速度，反复解释，反复提问，直到所有同学理解为止。
三、实验教学方法改革和探索
为了加深学生对课堂理论教学的理解，精心设置了以下实验：
实验一：计算机控制系统性能分析。该实验要求学生通过MATLAB软件仿真建立计算机控制系统的数学模型；掌握判别计算机控制系统稳定性的一般方法；观察控制系统的时域响应，记录其时域性能指标；掌握计算机控制系统时间响应分析的一般方法；掌握计算机控制系统频率响应曲线的一般绘制方法。通过该实验学生加深了书本上关于计算机控制系统数学建模、稳定性分析、时域性能分析和频域性能分析这部分内容的理解。
实验二：数字PID控制。由于 PID 控制具有原理简单、参数整定和调节方便、应用场合广泛等特点，在工业控制领域得到了广泛的应用。理论课上，教师讲授 P、I、D 各参数对控制系统性能的影响，PID 参数自整定的方法，数字PID控制算法的改进（例如：实际微分 PID 控制、防积分饱和 PID 控制、PID 控制的离散形式、各主要控制公司采用的 PID 控制方法）的设计和针对不同的控制硬件配置的实现方案等。对于该实验，要求学生首先根据控制系统性能指标要求运用MATLAB软件进行PID控制器参数整定，再把整定好的PID控制器运用到硬件实现的被控对象，理论和实践相结合。通过该实验要求学生研究PID控制器的参数对系统稳定性及过渡过程的影响；研究采样周期对系统特性的影响；研究I型系统及系统的稳定误差；分析普通PID控制算法和积分分离PID控制算法的性能优劣。
实验三：最小拍控制系统。一个稳定的连续时不变系统，达到稳态的时间是无限。但对于计算机控制系统，通过设计却可以实现在有限个采样间隔内达到稳态值，从而获得比连续系统更好的性能。这是计算机控制系统和连续控制系统在控制算法上很大的区别。通过该实验，要求学生建立计算机最小拍控制系统的一般概念；掌握有纹波最小拍控制器的设计方法；分析纹波现象的产生；设计无纹波最小拍控制器；了解最小拍控制器对被控对象数学模型的建立精确性要求较高的缺点，掌握最小拍控制系统的改进方法。
实验四：温度控制系统。最后为了加强学生计算机控制系统的整体概念，设置了该实验。
对于有能力、有兴趣的学生，学校建立了兴趣小组、科研课题以及开展了竞赛，保证学有余力的学生在课后有更多的发展空间。
四、考核方式的改革
新的考核方式既鼓励了学生的积极主动性，又达到了考查学生知识和能力的要求。本课程考试由4部分组成：平时成绩（包括课堂表现和课堂测试），占总成绩的10%；作业，占总成绩的10%；期末闭卷考试，内容的重点放在离散控制理论基础和离散控制算法设计，占总成绩的70%；控制系统设计大作业，占总成绩的10%。[4]
这种考核方式使得考核内容更加全面，形式更加灵活，而且强调了学生的实际动手能力，使考核结果更加客观。
五、结束语
在近几年来的课程教学中，对“计算机控制”课程的理论和实践教学改革进行实践和探索，从教学内容、教学方法、教学手段、实践教学和考核手段等多方面入手逐步完善本课程的教学，取得了比较好的效果。课程教学改革的探索本身就是一个长期的过程，教师应根据所教学生的实际情况、教学条件的具体变化以及学生的反馈意见，不断探索新的教学思路和教学方法，力求使自己的教学能力不断提高，以培养出更多更好的实践型与创新型人才。
参考文献：
[1]高金源，夏洁.计算机控制系统[M].北京：清华大学出版社，2007.
[2]刘莎.《计算机控制技术》课程教学的探索与实践[J].中国电力教育，2008，（18）：117-119.
【关键词】高等院校 教学质量 监控机制
本科教学是高等学校的中心工作，严格的教学管理体系和质量监控机制与措施是保证日常教学质量、提高教学水平的有效手段，也保证了教学计划的执行和课程目标的实现，从而实现专业培养定位与目标。辽宁工业大学不断完善校内教学质量监控机制，加强制度建设和监控力度，建立了符合学校实际、具有特色的教学质量监控体系。各学院也非常重视教学质量监控，相应出台了一系列的监控制度，并加以认真落实，形成了学校、学院二级监控体系和教学管理体系，从培养方案制定、培养计划实施、理论教学要求、考试环节、实践环节、毕业设计等教学过程，实现了全覆盖管理和全过程监控，监控和管理效果显著。
一、培养方案的制定与实施
（一）培养方案的制定。根据社会需求的变化和原有教学计划执行的效果，学校每4年组织各专业对培养方案和教学计划进行修改，修改的要求和程序主要有：1.修改培养方案必须进行社会调研和研讨，要求体现人才培养目标；2.学院在培养方案及教学计划修订过程中组织行业专家和专业教师进行研讨；3.学校组织专家对各专业培养方案进行答辩；4.学院根据答辩结果对培养方案进行进一步修订，定稿。
（二）培养方案的实施。学校、学院每学期在培养目标、教学计划的基础上制定下学期执行教学计划：1.教务处根据教学计划编制教学进程表，并发至各院系征求意见；2.各院（系、部）在规定时间内进行审核，如发生变动则填写《教学计划变更申请表》上报教务处。教务处根据各院（系、部）反馈意见进行综合调整；3.教务处根据教学计划对各院（系、部）的执行教学计划进行审核、执行教学计划。
二、理论课教学的监控
理论教学监控主要从授课教师、教学手段、教学文件、教材和课堂教学效果等方面进行全方位监控。主要包括：
（一）主讲教师资格审查。本科主讲教师资格审查实行学院、学校二级审查制度，学院对主讲教师的职业道德、对讲授课程的掌握程度、基本教学能力进行初步审核，报学校审批。学校组织主讲教师进行试讲，并最终确定主讲教师资格。
（二）多媒体授课资格审查。教师使用多媒体教学需经过学院、学校逐级评审。由学院对教师多媒体授课资格、多媒体教学手段与课程性质的适合度、多媒体课件的质量进行初步审查，审查合格后上报学校。学校组织专家组进行第二次评审，评审合格方可进行多媒体授课。
（三）教学文件检查。每学期开学初对任课教师的教学日历等教学文件进行检查，不合格者进行整改。
（四）教材征订的监控。选择优秀的教材对提高教学质量有重大的影响，为了加强教材选择质量，我校出台了《教材质量检查与评估办法》和《优秀教材评选办法》等制度，规范监管教材征订环节，同时学院每次征订教材期间均将教材目录以及优秀教材目录发放至每名教师手中，保证征订教材的质量。
（五）课堂教学质量监控。在理论课授课中，对教师进行严格要求。学校以及学院进行了全方位的监控，主要包括：督导组听课制度、学院领导听课制度、学生评教制度、学生出勤报告制度、辅导员跟班听课制度。
三、考试工作的监控
学校出台了《考试管理规定》一系列的监管措施，从考试的组织、考试方式、试卷命题、试卷印刷、监考、阅卷和试卷复查等环节对考试工作进行监控，确保考试工作质量。包括考核方式申报制度、考试命题审核制度、试卷印刷与保密制度、监考工作细则、试卷复查制度。
四、实践教学环节的监控
学校和学院对课程设计、实验、实习等主要的实践教学环节形成了院、校两级监控体系。
（一）课程设计质量的监控。对课程设计质量监控从课程设计指导教师资格的审查、课程设计指导书和任务书的审查、课程设计题目审核、课程设计教学过程监控、课程设计效果分析和课程设计质量检查等多个环节进行监控。
（二）实验、实习等环节的监控。实验的实践教学环节监控主要体现在实验课上报制度、实验课专家听课制度、实验课学生反馈制度；实习的实践教学环节的监控主要体现在实习计划制定、实习的组织和实习过程、实习效果总结等方面。
五、毕业设计环节监控
学校对于毕业设计（论文）环节工作极为重视，通过校内外专家审查，从毕业设计指导教师资格、毕业设计大纲、指导书等教学文件、毕业设计开题、毕业设计中期、毕业设计答辩、毕业设计的指导等毕业设计的各个环节进行监控，保证了毕业设计环节教学质量。
六、结束语
辽宁工业大学自2002年开始，校针对工科院校的实际，把构建主要教学环节质量标准与监控体系作为本科教学质量与改革工程的一项重要内容，不断完善校内教学质量保障体系和运行机制，经过多年的建设，初步形成了一个覆盖教学主要环节的、广大干部和教师积极参与的、良性循环的教学质量监控体系。同时取得了丰富成果，教育教学质量稳步提高。
参考文献：
[1]贺祖斌.高等学校教育质量监控机制的构建与运作[J]，广西高等教育，2000（3），63-66.
[2]侯瑞丽.潘爱民.建全系部质量监控体系切实服务迎评促建[J]， 北京电力高等专科学校学报（社会科学版），2010（10）.
关键词 计算机控制；综合实践；MATLAB
中图分类号：G642.0 文献标识码：A
文章编号：1671-489X（2015）22-0012-03
1 引言
一个完整的计算机控制系统涉及信号检测、信号处理、控制策略的实现以及信号输出等多个环节，对应的计算机控制类课程则包括传感器技术、自动化仪表、计算机控制技术、微型计算机原理、PLC技术及应用、现场总线控制系统等，详细讲述了传感检测系统、变送传送系统、工业控制计算机、数字控制算法、驱动执行以及控制结构设计等知识，基本涵盖了计算机控制系统组成的硬件工具（PLC、单片机等）、软件工具（梯形图、汇编语言、C语言等）、检测传感知识（传感原理、仪器仪表等）、方法策略类（各种控制算法、逻辑控制策略等）等各个方面。计算机控制类课程是自动化专业本科学习的核心内容，旨在面向工程实际需求，培养学生在控制理论的工程应用和实现等方面的能力。通过这类课程的学习，学生在面对控制任务时，能够从仪表选型、控制方案的确定、系统结构以及实现等多方面综合考虑，从而构建计算机控制系统。
显然，随着计算机的大量普及以及数字控制技术的发展，计算机控制类课程在自动化专业的教学和学习中将会越来越重要。但是在教学和指导研究生新生过程中通常发现，自动化专业的学生往往会产生这样的疑惑：“学了这些计算机和控制类的知识，我到底能做什么？”并且，学生无法抓住计算机控制类课程的学习重点，学习的过程中通常会偏向于计算机控制中计算机的学习，包括编程语言、工业控制计算机等工具类知识的学习，偏离了“控制”的主题。
计算机控制类课程的教学是一个系统工程，课程改革应该从系统的高度，而不是局限于某门课，去协调处理课程体系，并进行整体优化，方能去繁就简，把握课程的核心与实质[1]。目前，清华大学进行了计算机控制技术综合实验的教学改革[2]，北京航天航空大学提出计算机控制技术本硕一体化教学方法等[3]，国外自动化专业出现经典教材《现代控制工程》，其综合了自动控制原理、现代控制理论以及后现代控制理论等多门课程，这些都表明从课程体系高度去优化和重新设计教学内容已经成为趋势。正如清华大学本科教学改革目标所言：学科发展和课程设置要进一步向学科的交叉与综合背景下通识教育的方向转变；教学方式要进一步向知识传授与探索相结合，师生互动、教学相长，并以调动学生自主学习、激发学生求知欲和创造性为主要目标的教学方式转变。计算机控制类课程的教学也必然向建设一个有利于学生整体掌握课程体系，从而能够实现自主性学习、尽早参与研究工作、学习和研究并进的教学框架方向发展。
2 教学中存在的问题
细究本科学生在学习计算机控制类课程中遇到的困惑和迷茫，认为计算机控制类课程的教学存在如下问题。
计算机控制类课程体系思想的缺乏 根据国内众多著名高校和本校自动化专业的课程大纲，各门计算机控制类课程往往自成一体，大多以学生能够熟练掌握本门课程的知识点为培养目标，模糊了计算机控制类课程体系的整体脉络，难免会有所局限，容易使学生产生认识不清的问题。简单地讲，计算机控制类课程就是教会学生实现计算机控制系统，但是由于涉及的知识点和课程较多，时间跨度较长，因此如果没有明确的课程体系思想，很容易使学生淹没在某个旁枝末节的支流中。目前，国内有一部分教师认识到这一点，并努力从教材内容上进行改革。比如清华大学王锦标教授等编写了计算机控制系统教材等，从工程实际出发，介绍计算机控制技术的实现。
教材和教学内容的衔接问题 计算机控制类课程之间存在紧密的联系，往往无法对课程进行硬性的划分。比如计算机控制技术与现场总线控制系统两门课就很难划分，但是教材的编写者相互之间不可能进行协调，各自编写的出发点也不同，使得教材内容往往存在相当部分的重叠。另一方面，教学课程体系思想的缺乏也导致各门课程的授课内容可能存在重复过多，或者缺乏衔接，致使学生无法融会贯通。国内仅计算机控制技术这门课，就出现很多内容差别很大的教材，至于各课程教材之间内容的重叠现象更是普遍存在，给教师的授课和学生的学习都带来困难。
实践教学缺乏整体环节 计算机控制类课程的实践教学通常侧重于原理的验证或者工具的掌握，条件好的学校采用实物进行，而条件差的则只能通过MATLAB仿真，欠缺系统性的实践环节[4]，从理论到理论的应用联系不够。比如目前很多学生没有弄清楚自动化专业最重要的专业基础课――自动控制原理，与计算机控制技术之间的联系。随着国内各种工具类竞赛项目的兴起，工具类课程逐渐在自动化专业学生的应用环节中占据重要地位，从而出现实践环节与自动化专业基础知识的脱节现象。并且，已有的课程设计实践环节也往往只是针对某门课，缺乏整体实践环节，使学生无法从全局去了解和掌握计算机控制系统的设计与实现，因此产生诸如前面的疑惑也就不足为怪了。
3 教学内容优化和改进
通过计算机控制类课程体系的整体优化，解决学生对专业核心课程脉络不清晰的问题，以及教师单兵作战的问题。通过整合课程内容，并将计算机控制技术与现场总线控制系统融合为一门课，解决计算机控制类多门课程内容交叉、重复，部分内容不适应培养目标要求等问题。将理论和应用相结合，通过基本性实验教学、课程设计、毕业设计等实践活动，解决普遍存在的重理论、轻实践的问题。
基于项目引导或任务引导原则[5]，以行业特色或地方经济实际需要为背景，以自动化应用技术为主线，以通识教育与专业技术教育结合，主要围绕计算机控制类课程体系的整体优化，以“系统理念”为主线的课程内容的整合，基本性实验教学、课程设计、毕业设计实践活动的改革等展开工作，做到三个“突出”。
整体优化计算机控制类课程体系，突出“主线” 课程的安排按照计算机控制系统的自然顺序进行，改变以往按照课程重要程度的安排方式。旧的课程体系下，计算机控制类各课程独立设置，设置时间和设置内容的逻辑依据性较弱。通常，本科生一、二年级为通识教育，安排基础类的课程，比如数学类、语言类以及电子技术类等，为后面的专业学习打基础；而大三以后为专业教育，考虑到学生保研选拔、学生实习等多方面的因素，专业课无形中会按照课程的重要程度安排：大三开设专业基础类的课程，比如自动控制原理、电机与拖动、计算机控制技术、PLC、传感器技术等；还剩下一些专业性很强的课程则放到本科大四上半学期，比如现场总线控制技术、现代控制理论、智能控制等。如此，计算机控制类的课程顺序上存在一定的颠倒，比如平行开设计算机控制类的课程无法实现知识上的渐进，给学生的学习带来困难。而且计算机控制类课程缺乏一门统领性的课程，使学生在进入计算机控制类课程学习前，能够对计算机控制类课程有个整体的认识，帮助学生理清该类课程的脉络，从而避免直接进入盲人摸象式的细节教育。
为了避免上述问题，在课程的安排上遵循工程上计算机控制系统的设计流程，按从系统框架到细节的顺序，突出计算机控制系统的主线，辅以实现控制系统的工具和手段。具体地，为保证学生能够对计算机控制以至自动化专业有所了解，在大一阶段开设新生研讨和专业前沿课，就自动化专业课程主要是计算机控制类课程的整体应用进行普及教育，在加强学生对计算机控制的整体认识的同时，培养学生的兴趣。计算机控制技术作为计算机控制类课程的核心课程，在自动控制原理课程结束后即安排，突出两者之间的联系；然后围绕这门课，先从信号的检测和仪表选型等方面安排课程。而工具类的课程之间没有主次之分，统一安排在一学期，最后安排现场总线控制系统，从结构和系统上将前面的课程贯穿起来。因此，计算机控制类课程的脉络是：专业前沿和新生研讨课计算机控制技术传感器技术、自动化仪表单片机技术、PLC及其应用、微机原理等现场总线控制系统。
通过整体优化计算机控制类课程体系，一是让学生对专业类课程有清晰的脉络，提高学习效率，认清各门课程；二是让教师之间形成团队，进行研究型大学计算机控制类课程体系的研究工作，提出适应21世纪要求的培养模式。
整合课程内容，突出“系统” 计算机控制涉及的课程较多，广义的计算机控制系统包括检测、算法以及系统的结构等计算机控制类课程的全部内容。因此，各门课之间很难独立分割，几乎所有的计算机控制系统的教材都会有部分内容讲解信号的检测以及控制系统的结构，而现在这些内容又单独成课；反过来，很多现场总线控制系统以及自动化仪表的教材也往往含有部分计算机控制系统的内容。另一方面，教师在讲解某门课时，为了使学生融会贯通，课程之间适当的衔接也十分必要，但是如何把握衔接的度是关键。因此，如何整合课程内容是计算机控制类教改的重点。
针对计算机控制类课程间教学内容的安排问题，为了让学生掌握计算机控制类课程的核心知识，激发学生的学习兴趣，以工程上计算机控制系统为引领，将相关专业课程有机结合在一起，既注意各自的特点，又强调内部的联系，实现课程内容的系统化。在系统框架下，计算机控制技术侧重于与自动控制原理的衔接，并引入现代控制理论部分的内容，传授学生关于通过计算机实现控制理论的算法，让学生了解控制系统的理论和策略基础；传感器和自动化仪表实现计算机控制系统的信号检测与自动化仪表，在系统思想的引领下，这两门课与其他课程的重叠较少，在举例应用中，将各种仪表与信息检测置于计算机控制系统的大框架下即可，并且关于仪表之间的通信与连接部分的内容略掉；PLC、单片机等工具类的课程，核心授课内容设置为讲授控制系统中变量的采集与处理，以及各种控制算法的实现等；现场总线控制系统则从宏观上构建学生的系统观，并最终实现计算机控制类课程的综合，侧重于各种工业常用通信协议的讲授。在现代教育教学思想的指导下，遵循系统科学的整体性原理，将计算机控制系统类课程涉及的主要内容融为一个整体。
加强实践教学，突出“综合” 实践起到巩固理论知识的作用，创新源于实践。如何将理论知识和应用有机结合起来，形成良性互动，是实践教学改革的重点。特别的，计算机控制系统的一大特点是系统，但是计算机控制类课程又单独成课，各自都有相关的实验，这些实验都是针对该门课具体的知识点设置，很难在实验中将计算机控制类课程的内容融为一体。
通过基本性实验教学、专题性课程设计、工程应用性毕业设计等环节，从培养学生基本、综合和自主实践能力出发，并按研究型大学培养目标和新的课程体系要求，构建新的实践能力培养体系。该体系中，各门课的实验还是针对该课的基本知识点，但是增加了专题性的课程设计，并且实现开放式的课程设计方式，使学生在计算机控制的大框架下可以自主选题，然后利用课余时间自主完成课题任务，不再单独占用上课时间。与传统课程设计不同，该课程设计最大的特点是针对计算机控制类课程的综合设计，突出知识点的综合应用。而且在学生毕业设计的设置上，加大工程应用性的比例，鼓励学生进行计算机控制类实际项目的开发与设计。
4 教学方法改进
与教学内容的优化与改进相适应，在教学方法上主要进行如下改进。
1）以计算机控制系统为主线，从应用角度出发，密切结合工业自动化实践，以主讲教授为龙头，成立系列课程教研组，组织教师进行调研、讨论，将计算机控制系列课程融为一体，相互衔接、相互连贯，重新制订合理的教学计划和大纲、实验计划和大纲、综合课程设计的计划和大纲等，并聘请校内外专家进行评审。
2）在加强学生对课程之间的知识联系方面有如下举措。
①组织学术造诣深厚的教授给大一新生讲授学科前沿和新生研讨课，加强学生的思辨能力，同时建立学生计算机控制的系统思想。
②在大二充分利用学院国家电子类大学生实践基地平台，组织学生进行大学生创新项目的实践；大二的学生作为大三学生的助手，建立计算机控制系统实际应用的感性认识。
③在大三后则利用学生参观实习的契机，让学生了解实际工厂计算机控制系统的构成，并通过国际工业自动化展，了解计算机控制系统在各行各业中的应用以及最新发展趋势。
3）在加强综合实验方面主要采用如下措施。
①依托相应课程，优化基本性实验教学内容，对原有实验内容进行调整和更新，精选内容先进、具有代表性的教学内容和实验项目。
②加大综合性、设计性实验的比重，根据实际情况开设选择性实验，充分发挥有实践经验教师的特长，以项目为引导，给出项目的要求，不限定知识范围，让学生应用所学的计算机控制知识，根据项目成本、项目技术要求等工程要求，自主选型，并自主完成项目的计算机控制系统，给学生最大的发挥空间。
③在代表性课程的考核环节，如现场总线控制，增加该课程的课程设计环节。在该环节，教师不限定题目，学生可以根据自身的经历或者生活体验，发挥自主想象的空间，自主选题，并做出控制系统实物。另一方面为增加对控制系统的认识，学生需要就系统方案的设计、功能等方面进行说明或演示。在此过程中一切以学生为主，给学生配备教师顾问组，由多名教师组成，学生可以根据需求自主寻求教师的意见。除此之外，教师仅需要对学生的作品进行评价。
④在毕业设计环节，对毕业设计进行分类要求。在侧重于工程设计类的毕业设计中给学生一定的经费，让学生实现设计的实物并演示；而在侧重于论文类的毕业设计中，设计与科学研究相结合，引领学生进入较前沿的理论研究中去，拓宽学生专业知识面。
5 结语
由于课程多、跨度大、课程间相关性强，并且课程间内容重叠，计算机控制类课程的“教”和“学”都存在困难。本文以工程上一个完整的计算机控制系统为引领，分别从教学内容和教学方法的优化上给出教学改革方法。在教学内容上，对各课程教学内容进行整合，做到突出“主线”脉络，突出“系统”架构，突出“综合”实践；在教学方法上，对应教学内容的改革，通过改革教学大纲、教学计划和实验计划，使计算机控制类课程相互衔接，并借助学院部级创新基地平台，以及增加新生研讨课、学科前沿课和课程实习环节，再依托现场总线控制系统，结合综合设计环节，加强学生的综合实践环节。通过上述改革，加强学生对计算机控制系统中“控制”和“系统”的认识，既增加学生对计算机控制类课程理论知识的理解，又培养学生综合应用计算机控制类知识的实践能力，效果明显。■
参考文献
[1]张德江，于微波，贾文超.教学与教研互动教法与学法共融：“计算机控制系统”国家精品课建设的体会[J].中国大学教学，2007（10）：29-31.
[2]丁冬花，赵雁南.计算机控制系统综合实验课简介[J].实验技术与管理，1994，11（1）：51-52.
[3]张平，夏洁，周锐，等.建设独具特色的“计算机控制”精品课程[J].电气电子教学学报，2009（31）：143-145.
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