計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程實(shí)踐教學(xué)探索

輔小榮

鹽城工學(xué)院 江蘇鹽城 224051

計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程實(shí)踐教學(xué)探索

輔小榮

鹽城工學(xué)院 江蘇鹽城 224051

計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程是電氣信息類工科專業(yè)的主干專業(yè)課之一，對(duì)其課程教學(xué)實(shí)踐進(jìn)行探索是十分必要。針對(duì)計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程的特點(diǎn)，從實(shí)驗(yàn)教學(xué)、課程設(shè)計(jì)及其他實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)的內(nèi)容進(jìn)行了探討，采用靈活多樣方式進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)改革，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析和解決問題的能力，為深化教學(xué)改革進(jìn)行了有益的嘗試，獲得良好的教學(xué)效果。

計(jì)算機(jī)控制技術(shù)；實(shí)踐教學(xué)；課程建設(shè)；教學(xué)研究

Abstract: Computer control technology is an important course for students majoring in electrical and information engineering. It is necessary to explore the course teaching practice. Considering the specialties of computer control course, we discuss the experiment teaching, curriculum design and the other aided practice links. The nimble diverse ways are used to reform practice teaching. The aim is to improve the abilities of students to analyze and settle the realistic problems. It is helpful to deep teaching method reform. We have been gotten the better results.

Key words: computer control technology; practice teaching; course building; teaching study

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的諸多領(lǐng)域中，人們廣泛地使用計(jì)算機(jī)作為控制器來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)控制技術(shù)是融合了計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)控制理論后發(fā)展起來的理論性和實(shí)踐性很強(qiáng)的一門交叉學(xué)科，它是高等學(xué)校中自動(dòng)化、電氣工程及其自動(dòng)化等專業(yè)的一門重要的專業(yè)主干課程。學(xué)習(xí)本課程應(yīng)從工程技術(shù)角度出發(fā)，要注重理論與應(yīng)用結(jié)合、設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)結(jié)合，注重系統(tǒng)性和實(shí)用性，要求學(xué)生通過本課程的學(xué)習(xí)掌握如何利用計(jì)算機(jī)控制生產(chǎn)過程的基本原理，并基本掌握計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的分析設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方法及計(jì)算機(jī)在工業(yè)過程控制應(yīng)用中的各種技術(shù)。本課程的特點(diǎn)是理論和實(shí)踐是密切聯(lián)系的，由于本課程的這種特點(diǎn)，使得學(xué)生在課堂學(xué)習(xí)階段很難領(lǐng)悟計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的精髓，并將其應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)過程。計(jì)算機(jī)控制技術(shù)是一門實(shí)踐性極強(qiáng)的應(yīng)用性學(xué)科，本課程實(shí)踐教學(xué)是幫助學(xué)生學(xué)好這門課程的一項(xiàng)重要手段。

1 目前課程教學(xué)中普遍存在的問題

學(xué)生在完成計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程學(xué)習(xí)之后，一般應(yīng)掌握本課程介紹的基本原理，完成簡(jiǎn)單計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、編程和調(diào)試工作。但是，大部分學(xué)生在學(xué)完該課程后，仍無法完成計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作，主要存在以下幾個(gè)方面問題：

(1)計(jì)算機(jī)控制技術(shù)是一門多學(xué)科、多課程相關(guān)、實(shí)踐性強(qiáng)的課程。目前的計(jì)算機(jī)控制技術(shù)教材，在內(nèi)容設(shè)置上或是偏重于理論分析或是以單片機(jī)和其他接口芯片為基礎(chǔ)，討論系統(tǒng)的構(gòu)成和相應(yīng)的應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)開發(fā)的一般步驟，按這類教材組織教學(xué)，學(xué)生難以在規(guī)定的課時(shí)內(nèi)全面掌握該課程的主要內(nèi)容，從而制約了學(xué)生應(yīng)用課程知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。

(2)學(xué)生缺乏面向工程實(shí)踐的機(jī)會(huì)，學(xué)生能學(xué)好課程的書本內(nèi)容，通過課程理論考核沒有問題。但是一旦遇到實(shí)際問題，他們往往不能從問題本身出發(fā)，而從書本出發(fā)，導(dǎo)致難以綜合運(yùn)用解決實(shí)際問題。

(3)理論教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)等實(shí)踐環(huán)節(jié)不能有機(jī)結(jié)合。有的高校實(shí)驗(yàn)條件差，實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要以驗(yàn)證性、演示性實(shí)驗(yàn)為主，缺乏綜合性操作訓(xùn)練項(xiàng)目，實(shí)踐學(xué)時(shí)少等極大限制學(xué)生實(shí)踐能力的提高。課堂理論教學(xué)過程枯燥，學(xué)習(xí)效果差。

2 實(shí)踐教學(xué)的探索

目前社會(huì)對(duì)高等學(xué)校工科專業(yè)畢業(yè)生的知識(shí)能力和素質(zhì)結(jié)構(gòu)，尤其是實(shí)踐動(dòng)手能力、工程意識(shí)與創(chuàng)新思維的培養(yǎng)方面提出了新的要求，原有的實(shí)踐教學(xué)模式已不能培養(yǎng)符合現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)發(fā)展與市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)需求的生產(chǎn)技術(shù)應(yīng)用型人才，很多高校傳統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)都是附屬于理論課而設(shè)置的實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)和課程設(shè)計(jì)。近年來高校擴(kuò)招后高等教育向大眾化發(fā)展，學(xué)生面臨著較大的就業(yè)壓力，直接反映在畢業(yè)生就業(yè)方面，要擺脫所面臨的困境，就必須培養(yǎng)社會(huì)所需要的實(shí)踐能力強(qiáng)、真正具有工程意識(shí)和一定創(chuàng)造性的應(yīng)用型人才。

加強(qiáng)計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程實(shí)踐教學(xué)的探索很有必要。下面從實(shí)驗(yàn)教學(xué)、課程設(shè)計(jì)和其他的實(shí)訓(xùn)輔助教學(xué)環(huán)節(jié)出發(fā)，探討如何提高課程實(shí)踐環(huán)節(jié)的教學(xué)質(zhì)量，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，提高學(xué)生的實(shí)踐能力，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新精神。

2.1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)的探索

實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)理論聯(lián)系實(shí)際、動(dòng)手能力、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和科學(xué)研究方法的重要手段，因此多數(shù)學(xué)校選擇了最基礎(chǔ)的且有較高實(shí)用價(jià)值的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。然而一些實(shí)驗(yàn)內(nèi)容又多是驗(yàn)證性的，專業(yè)所需的實(shí)踐能力、工程意識(shí)與創(chuàng)新精神得不到系統(tǒng)的培養(yǎng)與訓(xùn)練。我們目前的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)是已經(jīng)使用多年的西安唐都公司的TD-ACC計(jì)算機(jī)控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，缺點(diǎn)是實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目有限。我們計(jì)劃在原來實(shí)驗(yàn)設(shè)備的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)一些新的實(shí)驗(yàn)方案，花費(fèi)較少的經(jīng)費(fèi)，提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。根據(jù)我們的調(diào)研，可以利用Matlab軟件，設(shè)計(jì)仿真實(shí)驗(yàn)方案，如數(shù)字PID控制器、最小拍計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，這些理論性很強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)用Matlab軟件來作為原實(shí)驗(yàn)的補(bǔ)充，這些補(bǔ)充部分學(xué)生在實(shí)驗(yàn)前通過個(gè)人電腦可以自己做些準(zhǔn)備，增強(qiáng)學(xué)生的主動(dòng)性，對(duì)于學(xué)生深入理解該實(shí)驗(yàn)有很大幫助。

另一方面，我們利用Proteus軟件，設(shè)計(jì)了計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)輸入輸出通道實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生有更多的自主性，解決實(shí)驗(yàn)設(shè)備接線固定呆板的缺陷，使得學(xué)生在選擇ADC和DAC這些典型器件時(shí)有了更多的余地，對(duì)端口譯碼電路的設(shè)計(jì)理解更加透徹。這樣設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，可以減少驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，增大設(shè)計(jì)性、研究性的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，學(xué)生根據(jù)提出的功能要求和性能指標(biāo)，由學(xué)生自己完成系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)等工作。學(xué)生自主性得到充分的發(fā)揮，由學(xué)生以自由靈活的方式來完成實(shí)驗(yàn)，以激發(fā)其積極性，增強(qiáng)了學(xué)習(xí)興趣，提高了實(shí)驗(yàn)的效果。

2.2 課程設(shè)計(jì)教學(xué)之探索

計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的課程設(shè)計(jì)是本課程教學(xué)中的一項(xiàng)重要內(nèi)容，是完成教學(xué)計(jì)劃達(dá)到預(yù)期教學(xué)目標(biāo)的重要環(huán)節(jié)，是教學(xué)計(jì)劃中綜合性較強(qiáng)的教學(xué)環(huán)節(jié)，它對(duì)幫助學(xué)生全面深入地掌握課程教學(xué)內(nèi)容、培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力、提高學(xué)生全面素質(zhì)具有很重要的意義。本課程設(shè)計(jì)的目的是通過解決某個(gè)實(shí)際問題，鞏固和加深計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程中所學(xué)的理論知識(shí)解決實(shí)際問題的能力，基本掌握計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的一般設(shè)計(jì)方法，提高計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和分析能力，為以后從事生產(chǎn)和科研工作打下一定的基礎(chǔ)。

目前多數(shù)學(xué)校在課程設(shè)計(jì)時(shí)采用的方法是在計(jì)算機(jī)控制實(shí)驗(yàn)設(shè)備的基礎(chǔ)上，完成一些綜合性較強(qiáng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)題目，比如在TD-ACC計(jì)算機(jī)控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)上可以完成基于8088微處理器的直流電機(jī)閉環(huán)調(diào)速控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)、溫度閉環(huán)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)等設(shè)計(jì)課題。缺點(diǎn)是系統(tǒng)的框架固定，可選范圍有限。

針對(duì)課程設(shè)計(jì)，我們擬以單片機(jī)為控制器完成計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，融合Matlab和Protues等軟件。利用Matlab在建立控制系統(tǒng)模型的優(yōu)勢(shì)，以Matlab軟件作為課程設(shè)計(jì)的理論仿真平臺(tái)，加深學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)控制理論的理解和應(yīng)用。另一方面，在Proteus平臺(tái)和Keil軟件的支持下，學(xué)生可以完成系統(tǒng)從芯片選擇、電路設(shè)計(jì)、程序編寫、調(diào)試、仿真運(yùn)行的整個(gè)過程，可以鍛煉學(xué)生解決問題的能力。因此我們?cè)O(shè)計(jì)了基于Protues的單片機(jī)步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、倉庫溫濕度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、加熱爐溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)等課程設(shè)計(jì)課題，作為對(duì)原有課題的補(bǔ)充，解決了原有實(shí)物設(shè)計(jì)系統(tǒng)的不足，拓寬了課程設(shè)計(jì)范圍。

2.3 重視輔助實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)的探索

高等工科學(xué)校是培養(yǎng)社會(huì)所需要的有一定理論知識(shí)、實(shí)踐動(dòng)手能力強(qiáng)、具有工程意識(shí)和一定創(chuàng)造性的高等技術(shù)應(yīng)用型人才，因此，要完成這一培養(yǎng)目標(biāo)，我們就必須重視實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)。我們學(xué)院不斷加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)與管理改革，創(chuàng)立了創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)基地，以綜合、設(shè)計(jì)創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)為主，實(shí)訓(xùn)形式豐富多樣，有綜合性設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)仿真、創(chuàng)新設(shè)計(jì)、實(shí)物制作與競(jìng)賽，并不斷加強(qiáng)實(shí)訓(xùn)基地和課程教學(xué)的聯(lián)系，目前實(shí)訓(xùn)基地已經(jīng)有專人管理，走上了規(guī)范化的教學(xué)管理軌道。

為配合本課程，我們學(xué)院組織一些動(dòng)手能力強(qiáng)、有興趣的同學(xué)成立實(shí)訓(xùn)小組，利用課余時(shí)間進(jìn)行培訓(xùn)，指導(dǎo)教師只給出訓(xùn)練項(xiàng)目的基本要求、所要實(shí)現(xiàn)的功能和性能指標(biāo)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)、元件選用、PCB板制作、焊接工藝和電路調(diào)試等環(huán)節(jié)，均由學(xué)生獨(dú)立完成，以加強(qiáng)學(xué)生的工程意識(shí)與實(shí)際應(yīng)用能力，并要求學(xué)生對(duì)一些課題的設(shè)計(jì)制作具有創(chuàng)新性。學(xué)生還通過到產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的企業(yè)實(shí)習(xí)、參與教師所承擔(dān)的工程課題工作等，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的工程應(yīng)用能力，如完成智能溫度閉環(huán)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、循環(huán)溫度檢測(cè)儀等項(xiàng)目。盡管這種形式靈活的環(huán)節(jié)目前面向的學(xué)生人數(shù)不是很多，但是結(jié)出了甜美的果實(shí)。經(jīng)實(shí)訓(xùn)基地訓(xùn)練的一批學(xué)生獲得了優(yōu)良成績(jī)，我院學(xué)生于近幾年連續(xù)在全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)等競(jìng)賽中獲獎(jiǎng)。

3 結(jié)束語

通過對(duì)計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程教學(xué)過程中存在的問題進(jìn)行探討，我們認(rèn)識(shí)到實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)在本課程教學(xué)中的重要作用，在具體實(shí)施實(shí)驗(yàn)教學(xué)、課程設(shè)計(jì)教學(xué)和其他輔助實(shí)訓(xùn)教學(xué)等方面做了一些探討，在教學(xué)實(shí)踐過程中積累了一些經(jīng)驗(yàn)，取得了較好的教學(xué)效果。重視計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程實(shí)踐改革，可以提高課程實(shí)踐環(huán)節(jié)的教學(xué)質(zhì)量，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的實(shí)踐能力，培養(yǎng)其創(chuàng)新精神。同時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)提高教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生的學(xué)習(xí)效果、培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立動(dòng)手能力和分析解決問題的能力，是一個(gè)值得我們不斷研究的課題。我們?cè)趯?shí)際教學(xué)中尚存在一些問題和不足，希望在今后的教學(xué)研究和教學(xué)實(shí)踐中，可以進(jìn)一步探索出更好的方法，提高學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力。

[1] 于海生.計(jì)算機(jī)控制技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007

[2] 王建華，黃河清.計(jì)算機(jī)控制技術(shù)[M].北京：高等教育出版社，2003

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[7] 劉為國.計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程教學(xué)方法改革的研究[J].科技信息，2009，9：485

Exploration of the practice teaching of computer control technology curriculum

Fu Xiaorong
Yancheng institute of technology, Yancheng, 224051, China

2010-12-19 稿件編號(hào)：1012102

輔小榮，碩士，副教授。

鹽城工學(xué)院“計(jì)算機(jī)控制技術(shù)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)研究”教研項(xiàng)目。