設(shè)計(jì)性、綜合性實(shí)驗(yàn)的教學(xué)實(shí)踐與教學(xué)方法研究

摘 要本文通過對(duì)設(shè)計(jì)性、綜合性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)踐，以“計(jì)算機(jī)控制技術(shù)”課程實(shí)驗(yàn)為例，從設(shè)計(jì)性、綜合性實(shí)驗(yàn)的選題、實(shí)驗(yàn)過程中注意的問題、實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的改進(jìn)等方面進(jìn)行了探討。強(qiáng)調(diào)了讓學(xué)生掌握系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的重要性，以及如何提高學(xué)生綜合應(yīng)用知識(shí)的能力和實(shí)際動(dòng)手能力。

關(guān)鍵詞計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)；設(shè)計(jì)性、綜合性實(shí)驗(yàn)；教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G642.44 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1671-489X（2007）07－0015-02

Study on Teaching Practice and Method of Designed and Comprehensive Experiment//Wen Zhexiong

Abstract Through the practice of experiment teaching， the paper has a discussion on the selected topic， mater in the process and improvement regarding experiment teaching method.

Key words computer control system; designed and comprehensive experiment; teaching reform

Author’s address Automatic Department of Foshan Science Technology College， Foshan， Guangdong 528000

在高校工科專業(yè)教學(xué)大綱中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)占有非常重要的地位，而設(shè)計(jì)性、綜合性實(shí)驗(yàn)又是培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用知識(shí)和動(dòng)手能力的重要環(huán)節(jié)。我們?cè)谟?jì)算機(jī)控制技術(shù)這門專業(yè)課的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，加強(qiáng)了設(shè)計(jì)性、綜合性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的比重，進(jìn)行了一些教學(xué)改革的嘗試，現(xiàn)將我們實(shí)驗(yàn)教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)和體會(huì)介紹如下：

1 設(shè)計(jì)性、綜合性實(shí)驗(yàn)的選題

實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目要符合教學(xué)大綱的要求。我們?cè)谶M(jìn)行計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，發(fā)現(xiàn)這門課程的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目比較陳舊、缺少控制方面的內(nèi)容?，F(xiàn)有教材中完整的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法和應(yīng)用實(shí)例比較少[1] [2]，學(xué)生對(duì)一個(gè)完整的應(yīng)用系統(tǒng)往往不知如何下手，而這恰恰是這門課程的重要環(huán)節(jié)。我們?cè)趯?shí)驗(yàn)項(xiàng)目的選題上強(qiáng)調(diào)了系統(tǒng)性和完整性。

選題最好是一個(gè)實(shí)際應(yīng)用的小系統(tǒng)。過去我們選擇的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目主要有A/D、D/A轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)，學(xué)生只是停留在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的一個(gè)組成部分，沒有構(gòu)成一個(gè)完整的系統(tǒng)，也沒有控制部分的內(nèi)容，與這門課程教學(xué)大綱的內(nèi)容有不少出入。另外計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成一般都包含有人機(jī)界面，如鍵盤和顯示器。這部分內(nèi)容在該課程中雖不是重點(diǎn)，但任何應(yīng)用系統(tǒng)缺少了它都不能運(yùn)行。因此，我們選擇了幾種典型的應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目供學(xué)生選用。例如：溫度控制、直流電機(jī)調(diào)速控制、步進(jìn)電機(jī)控制等，這些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目包括了A/D、D/A轉(zhuǎn)換、常用控制方法和人機(jī)界面。

2 實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)注意的問題

2.1設(shè)計(jì)的規(guī)范性問題

對(duì)初學(xué)者來說，由于缺乏設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，往往會(huì)隨心所欲，自我發(fā)揮。例如：有的學(xué)生在程序設(shè)計(jì)中急于求成，設(shè)計(jì)的程序流程圖不夠規(guī)范，缺少模塊化的設(shè)計(jì)方法，邏輯性不強(qiáng)。這給以后的程序設(shè)計(jì)和調(diào)試都造成了困難，因此強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)的規(guī)范性，培養(yǎng)良好的設(shè)計(jì)習(xí)慣非常重要。

2.2設(shè)計(jì)的優(yōu)化問題

設(shè)計(jì)性、綜合性實(shí)驗(yàn)的過程實(shí)際上是將課堂教學(xué)的內(nèi)容和重點(diǎn)加以規(guī)范、綜合和優(yōu)化的過程，而且也是一種創(chuàng)造性的工作過程，是一個(gè)不斷學(xué)習(xí)和改進(jìn)的過程。由于學(xué)生初次接觸系統(tǒng)設(shè)計(jì)，難免犯錯(cuò)誤，甚至在設(shè)計(jì)方案上都可能犯嚴(yán)重的錯(cuò)誤，這都是正常的。此間教師起到關(guān)鍵性的作用，教師若及時(shí)指出學(xué)生設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤，就可以使學(xué)生少走彎路。如有的學(xué)生認(rèn)為設(shè)計(jì)的程序越復(fù)雜、指令越多，設(shè)計(jì)的水平就越高。教師要強(qiáng)調(diào)的是能用簡單的方法解決問題就不要用復(fù)雜的方法。

2.3設(shè)計(jì)的先進(jìn)性問題

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，特別是新型元器件的不斷出現(xiàn)，使計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的組成越來越簡單，系統(tǒng)的可靠性、經(jīng)濟(jì)性大大提高。這就需要讓學(xué)生了解有哪些可選用的新型元器件，而教科書上往往是找不到的。例如：有的學(xué)生在溫度測量部分采用了新型的數(shù)字化溫度傳感器DS18B20，該傳感器不需要信號(hào)調(diào)理電路和A/D轉(zhuǎn)換器，大大簡化了硬件電路。

2.4實(shí)驗(yàn)調(diào)試中要注意的問題

一般來說設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的錯(cuò)誤越少，調(diào)試過程就越順利。要做到這一點(diǎn)往往并不容易。對(duì)有經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)者來說都會(huì)犯設(shè)計(jì)上的錯(cuò)誤，對(duì)學(xué)生來說，就更容易出現(xiàn)錯(cuò)誤，正確的調(diào)試方法往往會(huì)起到事半功倍的作用。讓學(xué)生掌握調(diào)試的一般方法：先調(diào)試子程序模塊，后調(diào)試系統(tǒng)；先模擬仿真調(diào)試，后實(shí)際系統(tǒng)調(diào)試。調(diào)試中還可以編寫一段測試硬件和軟件的程序來幫助分析調(diào)試中產(chǎn)生的問題。培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力也是我們實(shí)驗(yàn)教學(xué)希望達(dá)到的目的。

3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的改進(jìn)

3.1實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整

由于設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)一般內(nèi)容比較多，綜合性比較強(qiáng)，學(xué)生在兩節(jié)課的時(shí)間內(nèi)往往很難完成。我們?cè)诓桓淖儗?shí)驗(yàn)總學(xué)時(shí)數(shù)的基礎(chǔ)上，將一個(gè)完整的應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)分解成三個(gè)實(shí)驗(yàn)來做，例如：將溫度控制實(shí)驗(yàn)分成溫度測量與顯示、控制算法與輸出、系統(tǒng)調(diào)試三部分。

3.2課內(nèi)和課外相結(jié)合

我們?yōu)閷W(xué)生搭建了兩個(gè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)：一是在實(shí)驗(yàn)室為學(xué)生提供一套完整的實(shí)驗(yàn)儀器，可作為學(xué)生進(jìn)行實(shí)際調(diào)試時(shí)使用；二是學(xué)生可以通過個(gè)人電腦進(jìn)行軟件仿真調(diào)試，這樣可以在實(shí)驗(yàn)教學(xué)之外進(jìn)行，增加了學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐的機(jī)會(huì)。我們的做法是：先讓學(xué)生自己完成程序的編寫和軟件仿真，再在實(shí)驗(yàn)課上完成系統(tǒng)調(diào)試。使實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備更充分，達(dá)到實(shí)驗(yàn)預(yù)定的效果。

3.3實(shí)驗(yàn)考核方法的改進(jìn)

我們?cè)趯?shí)驗(yàn)教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，這種教學(xué)模式對(duì)比較自覺的學(xué)生效果很好，但是對(duì)不自覺的學(xué)生可能會(huì)有抄襲和拷貝別人設(shè)計(jì)的現(xiàn)象。有必要改革實(shí)驗(yàn)考核的方式，改變過去教師只根據(jù)學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告來評(píng)分的辦法。我們要求學(xué)生除了完成實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)調(diào)試和實(shí)驗(yàn)報(bào)告外，還要通過對(duì)學(xué)生提問來綜合評(píng)分，特別是對(duì)有獨(dú)到見解和創(chuàng)新內(nèi)容的設(shè)計(jì)要給予肯定。通過考核方法的改革，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的自覺性和積極性[3]。

3.4不斷改進(jìn)實(shí)驗(yàn)手段

由于單片微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，無論是硬件技術(shù)或是軟件技術(shù)都在不斷的改進(jìn)。我們更多的采用最新流行的單片機(jī)，盡可能采用C語言，而不是采用匯編語言編程；在控制算法上最好能用到智能控制算法，如模糊控制技術(shù)等。

4 結(jié)束語

我們通過設(shè)計(jì)性、綜合性實(shí)驗(yàn)的教學(xué)實(shí)踐和教學(xué)方法的改進(jìn)，從實(shí)際出發(fā)，調(diào)整了實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的內(nèi)容，使其更加符合教學(xué)大綱的要求，目的是讓學(xué)生掌握控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法和調(diào)試技術(shù)，以及如何規(guī)范和優(yōu)化自己的設(shè)計(jì)；提高了學(xué)生綜合應(yīng)用知識(shí)的能力和實(shí)際動(dòng)手能力；將計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的新技術(shù)、新方法引入到實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；采用開放性實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，盡量為學(xué)生提供較好的實(shí)驗(yàn)條件，吸引學(xué)生到實(shí)驗(yàn)室來學(xué)習(xí)。改革實(shí)驗(yàn)考核方法，注重考查學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力。通過以上的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改進(jìn)措施，收到了預(yù)期的效果，對(duì)提高教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生的素質(zhì)教育起到了促進(jìn)作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]彭沛夫，張桂芳.微機(jī)控制技術(shù)與實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書[M].北京:清華大學(xué)出版社，2005

[2]黃海萍.微機(jī)原理與接口技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)[M].北京：國防工業(yè)出版社出版社，2004

[3]文哲雄.“計(jì)算機(jī)控制技術(shù)”課程教學(xué)改革的實(shí)踐與探索.北京：中國科學(xué)教育，2004