“計算機(jī)控制系統(tǒng)”課程教學(xué)方法的思索

王改華++潘建

摘 要：圍繞工科專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)，結(jié)合“計算機(jī)控制系統(tǒng)”課程，對該課程在大四學(xué)生中開設(shè)的教學(xué)方法進(jìn)行探討，分析了課程存在的問題，給出了幾個具體改革方案，以提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，增強學(xué)生實踐能力。

關(guān)鍵詞：工科專業(yè) 教學(xué)方法 計算機(jī)控制系統(tǒng)

中圖分類號：G642.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）09（c）-0121-02

“計算機(jī)控制系統(tǒng)”在內(nèi)容上主要包含了部分硬件原理設(shè)計，控制器設(shè)計等。重點內(nèi)容是數(shù)字控制器的一系列設(shè)計方法：間接數(shù)字控制器設(shè)計、直接數(shù)字控制器設(shè)計以及狀態(tài)空間數(shù)字控制器設(shè)計，最后針對完整系統(tǒng)，怎樣從全局考慮設(shè)計計算機(jī)控制系統(tǒng)。這是一門要求理論結(jié)合實踐的針對性較強的課程，涉及的知識面很廣，對于從總體硬件角度考慮，需要具備基本的電路理論，電子技術(shù)、微處理器原理等基礎(chǔ)類課程知識；從數(shù)字控制器方面來看，需要掌握基本的數(shù)學(xué)理論知識、自控原理、現(xiàn)代控制理論基礎(chǔ)知識等。

因此，該課程通常會安排在大四階段開設(shè)，這樣，學(xué)生具備了一定的前提理論基礎(chǔ)，學(xué)習(xí)時不會存在大的知識障礙。但相應(yīng)的存在的一個問題是，該類重要的課程安排在大四階段，由于此時學(xué)生會經(jīng)常出現(xiàn)心浮氣躁導(dǎo)致學(xué)習(xí)不專心，部分學(xué)生備戰(zhàn)考研導(dǎo)致出勤率低，很多學(xué)生不能靜下心來學(xué)習(xí)。因此，該課程的開設(shè)一直成為我系討論的重點，對該課程進(jìn)行教學(xué)改革也是勢在必行。下面，針對“計算機(jī)控制系統(tǒng)”課程的教學(xué)方法以及能力培養(yǎng)方面，我們得出了一些工作總結(jié)，以使在不斷探討和思索的過程中，能夠使教學(xué)取得一定的改進(jìn)。

1 課程體系方案確定

1.1 課程內(nèi)容

計算機(jī)控制系統(tǒng)主要包含了硬件系統(tǒng)原理設(shè)計和控制器設(shè)計，重點側(cè)重于控制器的設(shè)計。課程內(nèi)容如圖1所示。要求學(xué)生從原理上要明白這些控制器之間的區(qū)別、優(yōu)缺點，不同的應(yīng)用場合。

1.2 課程體系方案

該課程體系方案主要包括課程書本原理介紹、軟件仿真、實踐課程設(shè)計等方面，在上一小節(jié)內(nèi)容中，對計算機(jī)控制系統(tǒng)基本內(nèi)容進(jìn)行了概括；軟件仿真方面，使用自動化仿真軟件對控制器算法進(jìn)行仿真，讓學(xué)生對基本算法有一個初步的認(rèn)識；結(jié)合實踐環(huán)節(jié)，增加課程設(shè)計內(nèi)容，并覆蓋理論課的授課內(nèi)容。在安排上圍繞課程主要內(nèi)容進(jìn)行，使理論課和實驗課成為有機(jī)的整體。例如：基于大林算法的電阻爐溫控制系統(tǒng)設(shè)計，首先，對書本的講解讓學(xué)生對理論知識有一個概念性認(rèn)識；其次，實驗仿真過程，對算法進(jìn)一步驗證并深刻理解；最后進(jìn)行課程設(shè)計：如設(shè)計電阻加熱爐計算機(jī)控制系統(tǒng)。其設(shè)計要求為：電阻加熱爐溫度范圍0～300 ℃，控制精度在±1 ℃（參考，不作要求）。溫度探頭選用PT100熱電阻。計算機(jī)輸出信號經(jīng)DA轉(zhuǎn)換輸出0～10 mA電流信號，通過雙向可控硅控制器控制加熱電阻兩端的電壓。假設(shè)可控硅控制器輸入電流輸出電壓呈線性關(guān)系，Ks=22 V/mA。其對象溫控數(shù)學(xué)模型為：，其中：時間常數(shù)T=800 s，放大系數(shù)K=100 ℃/mA，滯后時間τ=20 s，控制算法選用大林算法。按照以上，要求學(xué)生分步驟完成設(shè)計：（1）總體方案設(shè)計（2）控制系統(tǒng)模型分析和數(shù)字控制器設(shè)計（3）硬件設(shè)計和實現(xiàn)（4）軟件設(shè)計（5）編寫課程設(shè)計說明書，繪制完整的系統(tǒng)電路圖。

通過以上的課程體系，分步驟進(jìn)行，更加有利于激發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和主觀能動性；傳統(tǒng)教學(xué)結(jié)合仿真實驗、課程設(shè)計，啟發(fā)學(xué)生進(jìn)行思考和討論，增強學(xué)生對理論知識的認(rèn)識。

2 教學(xué)改革方案

2.1 精心挑選授課教師，注重授課各環(huán)節(jié)銜接

首先，選配的老師應(yīng)該具備一定的教學(xué)經(jīng)驗，對自動化方面的課程體系有一定程度的深入了解及具備堅實的理論基礎(chǔ)。其次，該教師應(yīng)具備較好的實踐經(jīng)驗，或者選派部分老師深入企業(yè)，對企業(yè)流程、需求進(jìn)行了解，參與部分企業(yè)項目合作。在授課時能夠?qū)⒗碚撆c實際系統(tǒng)聯(lián)系起來。例如在數(shù)字控制器設(shè)計理論算法講解中，可以給定一個實際的系統(tǒng)，給出一系列參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)模型，將復(fù)雜的問題簡單化，深奧難解的問題系統(tǒng)化，抽象的框圖形象化。最后，對內(nèi)容的講解中，能夠理順教學(xué)主線，突出教學(xué)重點，對學(xué)生所學(xué)前提基礎(chǔ)知識適當(dāng)穿插灌輸，注重前后課程之間的銜接，并在課程講解中，注意各章節(jié)、各種方法之間的區(qū)別、聯(lián)系。在授課過程中，通過形象生動的實際系統(tǒng)畫面激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，改變以前的教師滿堂灌、學(xué)生沒有發(fā)言權(quán)的教學(xué)模式，實現(xiàn)師生融合，共同學(xué)習(xí)該課程。

2.2 充分利用設(shè)備資源，強化理論與實踐融合

學(xué)生通常到大四階段，對理論課程存在一種排斥心理，加入更多的實踐課程對學(xué)生將要面臨的工作崗位起到一定的積極幫助作用，可能更會提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。因此，“計算機(jī)控制系統(tǒng)”課程應(yīng)該進(jìn)行理論仿真與實踐結(jié)合。例如溫度或者水位控制系統(tǒng)，這些系統(tǒng)在我院都有相應(yīng)的設(shè)備，在講解設(shè)計數(shù)字控制器的過程中，將設(shè)計的控制器算法加入到系統(tǒng)中，使學(xué)生理解控制系統(tǒng)的組成以及所描述的相關(guān)概念，針對我校開放的實驗室，讓學(xué)生嘗試去實驗，對理論的控制器設(shè)計算法展開分析。培養(yǎng)學(xué)生的思維和系統(tǒng)分析能力，積極引導(dǎo)學(xué)生主動思考問題，學(xué)會舉一反三，并對實驗結(jié)果給予打分評估。在數(shù)字控制器的設(shè)計中，注重方法的設(shè)計，對不同數(shù)字控制器的區(qū)別、聯(lián)系展開分析對比，引導(dǎo)學(xué)生思考問題，在不同的系統(tǒng)中，應(yīng)該加入什么樣的數(shù)字控制器。讓學(xué)生認(rèn)識到理論仿真與實際的區(qū)別，通過計算機(jī)仿真彌補實踐教學(xué)的不足，實現(xiàn)工程設(shè)計，加強與提高學(xué)生的實踐能力，讓學(xué)生認(rèn)識到理論是怎樣幫助實踐過程。例如：選擇PID控制器調(diào)節(jié)參數(shù)，理論設(shè)計有不同的方法，可以先進(jìn)行仿真，評估得到一系列參數(shù)，再加入到一個實際系統(tǒng)中，進(jìn)行調(diào)節(jié)參數(shù)等。

2.3 科學(xué)開設(shè)教學(xué)課堂，不斷提高教學(xué)實效性

針對我院多年“計算機(jī)控制系統(tǒng)”的教學(xué)經(jīng)驗，該課程大多數(shù)時間都是幾個班上合班課，其效果并不是很好。針對大四學(xué)生的特點：認(rèn)為已經(jīng)即將畢業(yè)，老師也不會過多的關(guān)注課程的學(xué)習(xí)，大四的學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度會松散，并且部分同學(xué)認(rèn)為在最后關(guān)鍵時刻，應(yīng)抓緊時間玩，而沒有把精力放在學(xué)習(xí)上，只有部分考研學(xué)生，也只是在努力復(fù)習(xí)考研。針對以上存在的情況，我們認(rèn)為，小班課程開設(shè)會讓學(xué)生感受到仍然被關(guān)注，不放棄最后一段時間的理論結(jié)合實踐的學(xué)習(xí)過程。在教學(xué)開展過程中，教師要與學(xué)校教務(wù)部門加強交流溝通，齊心協(xié)力，形成齊抓共管的良好教學(xué)與學(xué)習(xí)氛圍。一是授課教師要抓好課前準(zhǔn)備、課中教學(xué)、課后問效等關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在課前教師要充分備課，教案要內(nèi)容充實、緊貼前沿理論，課件要文底清晰、畫面精致，能夠起到吸引學(xué)生眼球的作用。在課中授課教師要語言精練、語速平穩(wěn)、表達(dá)幽默、方法得當(dāng)，起到吸引學(xué)生注意力的效果。課后教師要及時跟蹤問效學(xué)生學(xué)習(xí)與實踐動手情況，收集好相關(guān)學(xué)生學(xué)習(xí)動態(tài)。

最后，“計算機(jī)控制系統(tǒng)”也是一門實踐性很強的課程，如果能夠結(jié)合課程設(shè)計學(xué)習(xí)該課程，不僅有助于學(xué)生深入了解該課程體系，同時，也能夠增強學(xué)生的實踐能力，使學(xué)生感受到學(xué)有所用。

3 結(jié)語

從“計算機(jī)控制系統(tǒng)”課程的探討和思索中，教師應(yīng)該充分發(fā)揮主動性作用，以使該課程不要形同虛設(shè)，使學(xué)生在該課程學(xué)習(xí)中，真正掌握計算機(jī)控制系統(tǒng)的控制原理、分析設(shè)計方法和應(yīng)用技術(shù)，達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生具有設(shè)計和組成計算機(jī)控制系統(tǒng)的能力。

參考文獻(xiàn)

[1] 李元春.計算機(jī)控制系統(tǒng)[M].2版.高等教育出版社，2009.

[2] 周煥銀，劉金生，錢敏，等.微型計算機(jī)控制技術(shù)[J].課程教學(xué)方法的研究與探索.東華理工大學(xué)學(xué)報（社會科學(xué)版），2009（3）：270-273.

[3] 李曉春，曲曉海，楊洋，等.工程訓(xùn)練教學(xué)改革探索與實踐[J].實驗室研究與探索， 2014，1（33）：229-231.endprint

摘 要：圍繞工科專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)，結(jié)合“計算機(jī)控制系統(tǒng)”課程，對該課程在大四學(xué)生中開設(shè)的教學(xué)方法進(jìn)行探討，分析了課程存在的問題，給出了幾個具體改革方案，以提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，增強學(xué)生實踐能力。

關(guān)鍵詞：工科專業(yè) 教學(xué)方法 計算機(jī)控制系統(tǒng)

中圖分類號：G642.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）09（c）-0121-02

“計算機(jī)控制系統(tǒng)”在內(nèi)容上主要包含了部分硬件原理設(shè)計，控制器設(shè)計等。重點內(nèi)容是數(shù)字控制器的一系列設(shè)計方法：間接數(shù)字控制器設(shè)計、直接數(shù)字控制器設(shè)計以及狀態(tài)空間數(shù)字控制器設(shè)計，最后針對完整系統(tǒng)，怎樣從全局考慮設(shè)計計算機(jī)控制系統(tǒng)。這是一門要求理論結(jié)合實踐的針對性較強的課程，涉及的知識面很廣，對于從總體硬件角度考慮，需要具備基本的電路理論，電子技術(shù)、微處理器原理等基礎(chǔ)類課程知識；從數(shù)字控制器方面來看，需要掌握基本的數(shù)學(xué)理論知識、自控原理、現(xiàn)代控制理論基礎(chǔ)知識等。

因此，該課程通常會安排在大四階段開設(shè)，這樣，學(xué)生具備了一定的前提理論基礎(chǔ)，學(xué)習(xí)時不會存在大的知識障礙。但相應(yīng)的存在的一個問題是，該類重要的課程安排在大四階段，由于此時學(xué)生會經(jīng)常出現(xiàn)心浮氣躁導(dǎo)致學(xué)習(xí)不專心，部分學(xué)生備戰(zhàn)考研導(dǎo)致出勤率低，很多學(xué)生不能靜下心來學(xué)習(xí)。因此，該課程的開設(shè)一直成為我系討論的重點，對該課程進(jìn)行教學(xué)改革也是勢在必行。下面，針對“計算機(jī)控制系統(tǒng)”課程的教學(xué)方法以及能力培養(yǎng)方面，我們得出了一些工作總結(jié)，以使在不斷探討和思索的過程中，能夠使教學(xué)取得一定的改進(jìn)。

1 課程體系方案確定

1.1 課程內(nèi)容

計算機(jī)控制系統(tǒng)主要包含了硬件系統(tǒng)原理設(shè)計和控制器設(shè)計，重點側(cè)重于控制器的設(shè)計。課程內(nèi)容如圖1所示。要求學(xué)生從原理上要明白這些控制器之間的區(qū)別、優(yōu)缺點，不同的應(yīng)用場合。

1.2 課程體系方案

該課程體系方案主要包括課程書本原理介紹、軟件仿真、實踐課程設(shè)計等方面，在上一小節(jié)內(nèi)容中，對計算機(jī)控制系統(tǒng)基本內(nèi)容進(jìn)行了概括；軟件仿真方面，使用自動化仿真軟件對控制器算法進(jìn)行仿真，讓學(xué)生對基本算法有一個初步的認(rèn)識；結(jié)合實踐環(huán)節(jié)，增加課程設(shè)計內(nèi)容，并覆蓋理論課的授課內(nèi)容。在安排上圍繞課程主要內(nèi)容進(jìn)行，使理論課和實驗課成為有機(jī)的整體。例如：基于大林算法的電阻爐溫控制系統(tǒng)設(shè)計，首先，對書本的講解讓學(xué)生對理論知識有一個概念性認(rèn)識；其次，實驗仿真過程，對算法進(jìn)一步驗證并深刻理解；最后進(jìn)行課程設(shè)計：如設(shè)計電阻加熱爐計算機(jī)控制系統(tǒng)。其設(shè)計要求為：電阻加熱爐溫度范圍0～300 ℃，控制精度在±1 ℃（參考，不作要求）。溫度探頭選用PT100熱電阻。計算機(jī)輸出信號經(jīng)DA轉(zhuǎn)換輸出0～10 mA電流信號，通過雙向可控硅控制器控制加熱電阻兩端的電壓。假設(shè)可控硅控制器輸入電流輸出電壓呈線性關(guān)系，Ks=22 V/mA。其對象溫控數(shù)學(xué)模型為：，其中：時間常數(shù)T=800 s，放大系數(shù)K=100 ℃/mA，滯后時間τ=20 s，控制算法選用大林算法。按照以上，要求學(xué)生分步驟完成設(shè)計：（1）總體方案設(shè)計（2）控制系統(tǒng)模型分析和數(shù)字控制器設(shè)計（3）硬件設(shè)計和實現(xiàn)（4）軟件設(shè)計（5）編寫課程設(shè)計說明書，繪制完整的系統(tǒng)電路圖。

通過以上的課程體系，分步驟進(jìn)行，更加有利于激發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和主觀能動性；傳統(tǒng)教學(xué)結(jié)合仿真實驗、課程設(shè)計，啟發(fā)學(xué)生進(jìn)行思考和討論，增強學(xué)生對理論知識的認(rèn)識。

2 教學(xué)改革方案

2.1 精心挑選授課教師，注重授課各環(huán)節(jié)銜接

首先，選配的老師應(yīng)該具備一定的教學(xué)經(jīng)驗，對自動化方面的課程體系有一定程度的深入了解及具備堅實的理論基礎(chǔ)。其次，該教師應(yīng)具備較好的實踐經(jīng)驗，或者選派部分老師深入企業(yè)，對企業(yè)流程、需求進(jìn)行了解，參與部分企業(yè)項目合作。在授課時能夠?qū)⒗碚撆c實際系統(tǒng)聯(lián)系起來。例如在數(shù)字控制器設(shè)計理論算法講解中，可以給定一個實際的系統(tǒng)，給出一系列參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)模型，將復(fù)雜的問題簡單化，深奧難解的問題系統(tǒng)化，抽象的框圖形象化。最后，對內(nèi)容的講解中，能夠理順教學(xué)主線，突出教學(xué)重點，對學(xué)生所學(xué)前提基礎(chǔ)知識適當(dāng)穿插灌輸，注重前后課程之間的銜接，并在課程講解中，注意各章節(jié)、各種方法之間的區(qū)別、聯(lián)系。在授課過程中，通過形象生動的實際系統(tǒng)畫面激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，改變以前的教師滿堂灌、學(xué)生沒有發(fā)言權(quán)的教學(xué)模式，實現(xiàn)師生融合，共同學(xué)習(xí)該課程。

2.2 充分利用設(shè)備資源，強化理論與實踐融合

學(xué)生通常到大四階段，對理論課程存在一種排斥心理，加入更多的實踐課程對學(xué)生將要面臨的工作崗位起到一定的積極幫助作用，可能更會提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。因此，“計算機(jī)控制系統(tǒng)”課程應(yīng)該進(jìn)行理論仿真與實踐結(jié)合。例如溫度或者水位控制系統(tǒng)，這些系統(tǒng)在我院都有相應(yīng)的設(shè)備，在講解設(shè)計數(shù)字控制器的過程中，將設(shè)計的控制器算法加入到系統(tǒng)中，使學(xué)生理解控制系統(tǒng)的組成以及所描述的相關(guān)概念，針對我校開放的實驗室，讓學(xué)生嘗試去實驗，對理論的控制器設(shè)計算法展開分析。培養(yǎng)學(xué)生的思維和系統(tǒng)分析能力，積極引導(dǎo)學(xué)生主動思考問題，學(xué)會舉一反三，并對實驗結(jié)果給予打分評估。在數(shù)字控制器的設(shè)計中，注重方法的設(shè)計，對不同數(shù)字控制器的區(qū)別、聯(lián)系展開分析對比，引導(dǎo)學(xué)生思考問題，在不同的系統(tǒng)中，應(yīng)該加入什么樣的數(shù)字控制器。讓學(xué)生認(rèn)識到理論仿真與實際的區(qū)別，通過計算機(jī)仿真彌補實踐教學(xué)的不足，實現(xiàn)工程設(shè)計，加強與提高學(xué)生的實踐能力，讓學(xué)生認(rèn)識到理論是怎樣幫助實踐過程。例如：選擇PID控制器調(diào)節(jié)參數(shù)，理論設(shè)計有不同的方法，可以先進(jìn)行仿真，評估得到一系列參數(shù)，再加入到一個實際系統(tǒng)中，進(jìn)行調(diào)節(jié)參數(shù)等。

2.3 科學(xué)開設(shè)教學(xué)課堂，不斷提高教學(xué)實效性

針對我院多年“計算機(jī)控制系統(tǒng)”的教學(xué)經(jīng)驗，該課程大多數(shù)時間都是幾個班上合班課，其效果并不是很好。針對大四學(xué)生的特點：認(rèn)為已經(jīng)即將畢業(yè)，老師也不會過多的關(guān)注課程的學(xué)習(xí)，大四的學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度會松散，并且部分同學(xué)認(rèn)為在最后關(guān)鍵時刻，應(yīng)抓緊時間玩，而沒有把精力放在學(xué)習(xí)上，只有部分考研學(xué)生，也只是在努力復(fù)習(xí)考研。針對以上存在的情況，我們認(rèn)為，小班課程開設(shè)會讓學(xué)生感受到仍然被關(guān)注，不放棄最后一段時間的理論結(jié)合實踐的學(xué)習(xí)過程。在教學(xué)開展過程中，教師要與學(xué)校教務(wù)部門加強交流溝通，齊心協(xié)力，形成齊抓共管的良好教學(xué)與學(xué)習(xí)氛圍。一是授課教師要抓好課前準(zhǔn)備、課中教學(xué)、課后問效等關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在課前教師要充分備課，教案要內(nèi)容充實、緊貼前沿理論，課件要文底清晰、畫面精致，能夠起到吸引學(xué)生眼球的作用。在課中授課教師要語言精練、語速平穩(wěn)、表達(dá)幽默、方法得當(dāng)，起到吸引學(xué)生注意力的效果。課后教師要及時跟蹤問效學(xué)生學(xué)習(xí)與實踐動手情況，收集好相關(guān)學(xué)生學(xué)習(xí)動態(tài)。

最后，“計算機(jī)控制系統(tǒng)”也是一門實踐性很強的課程，如果能夠結(jié)合課程設(shè)計學(xué)習(xí)該課程，不僅有助于學(xué)生深入了解該課程體系，同時，也能夠增強學(xué)生的實踐能力，使學(xué)生感受到學(xué)有所用。

3 結(jié)語

從“計算機(jī)控制系統(tǒng)”課程的探討和思索中，教師應(yīng)該充分發(fā)揮主動性作用，以使該課程不要形同虛設(shè)，使學(xué)生在該課程學(xué)習(xí)中，真正掌握計算機(jī)控制系統(tǒng)的控制原理、分析設(shè)計方法和應(yīng)用技術(shù)，達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生具有設(shè)計和組成計算機(jī)控制系統(tǒng)的能力。

參考文獻(xiàn)

[1] 李元春.計算機(jī)控制系統(tǒng)[M].2版.高等教育出版社，2009.

[2] 周煥銀，劉金生，錢敏，等.微型計算機(jī)控制技術(shù)[J].課程教學(xué)方法的研究與探索.東華理工大學(xué)學(xué)報（社會科學(xué)版），2009（3）：270-273.

[3] 李曉春，曲曉海，楊洋，等.工程訓(xùn)練教學(xué)改革探索與實踐[J].實驗室研究與探索， 2014，1（33）：229-231.endprint

摘 要：圍繞工科專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)，結(jié)合“計算機(jī)控制系統(tǒng)”課程，對該課程在大四學(xué)生中開設(shè)的教學(xué)方法進(jìn)行探討，分析了課程存在的問題，給出了幾個具體改革方案，以提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，增強學(xué)生實踐能力。

關(guān)鍵詞：工科專業(yè) 教學(xué)方法 計算機(jī)控制系統(tǒng)

中圖分類號：G642.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）09（c）-0121-02

“計算機(jī)控制系統(tǒng)”在內(nèi)容上主要包含了部分硬件原理設(shè)計，控制器設(shè)計等。重點內(nèi)容是數(shù)字控制器的一系列設(shè)計方法：間接數(shù)字控制器設(shè)計、直接數(shù)字控制器設(shè)計以及狀態(tài)空間數(shù)字控制器設(shè)計，最后針對完整系統(tǒng)，怎樣從全局考慮設(shè)計計算機(jī)控制系統(tǒng)。這是一門要求理論結(jié)合實踐的針對性較強的課程，涉及的知識面很廣，對于從總體硬件角度考慮，需要具備基本的電路理論，電子技術(shù)、微處理器原理等基礎(chǔ)類課程知識；從數(shù)字控制器方面來看，需要掌握基本的數(shù)學(xué)理論知識、自控原理、現(xiàn)代控制理論基礎(chǔ)知識等。

因此，該課程通常會安排在大四階段開設(shè)，這樣，學(xué)生具備了一定的前提理論基礎(chǔ)，學(xué)習(xí)時不會存在大的知識障礙。但相應(yīng)的存在的一個問題是，該類重要的課程安排在大四階段，由于此時學(xué)生會經(jīng)常出現(xiàn)心浮氣躁導(dǎo)致學(xué)習(xí)不專心，部分學(xué)生備戰(zhàn)考研導(dǎo)致出勤率低，很多學(xué)生不能靜下心來學(xué)習(xí)。因此，該課程的開設(shè)一直成為我系討論的重點，對該課程進(jìn)行教學(xué)改革也是勢在必行。下面，針對“計算機(jī)控制系統(tǒng)”課程的教學(xué)方法以及能力培養(yǎng)方面，我們得出了一些工作總結(jié)，以使在不斷探討和思索的過程中，能夠使教學(xué)取得一定的改進(jìn)。

1 課程體系方案確定

1.1 課程內(nèi)容

計算機(jī)控制系統(tǒng)主要包含了硬件系統(tǒng)原理設(shè)計和控制器設(shè)計，重點側(cè)重于控制器的設(shè)計。課程內(nèi)容如圖1所示。要求學(xué)生從原理上要明白這些控制器之間的區(qū)別、優(yōu)缺點，不同的應(yīng)用場合。

1.2 課程體系方案

該課程體系方案主要包括課程書本原理介紹、軟件仿真、實踐課程設(shè)計等方面，在上一小節(jié)內(nèi)容中，對計算機(jī)控制系統(tǒng)基本內(nèi)容進(jìn)行了概括；軟件仿真方面，使用自動化仿真軟件對控制器算法進(jìn)行仿真，讓學(xué)生對基本算法有一個初步的認(rèn)識；結(jié)合實踐環(huán)節(jié)，增加課程設(shè)計內(nèi)容，并覆蓋理論課的授課內(nèi)容。在安排上圍繞課程主要內(nèi)容進(jìn)行，使理論課和實驗課成為有機(jī)的整體。例如：基于大林算法的電阻爐溫控制系統(tǒng)設(shè)計，首先，對書本的講解讓學(xué)生對理論知識有一個概念性認(rèn)識；其次，實驗仿真過程，對算法進(jìn)一步驗證并深刻理解；最后進(jìn)行課程設(shè)計：如設(shè)計電阻加熱爐計算機(jī)控制系統(tǒng)。其設(shè)計要求為：電阻加熱爐溫度范圍0～300 ℃，控制精度在±1 ℃（參考，不作要求）。溫度探頭選用PT100熱電阻。計算機(jī)輸出信號經(jīng)DA轉(zhuǎn)換輸出0～10 mA電流信號，通過雙向可控硅控制器控制加熱電阻兩端的電壓。假設(shè)可控硅控制器輸入電流輸出電壓呈線性關(guān)系，Ks=22 V/mA。其對象溫控數(shù)學(xué)模型為：，其中：時間常數(shù)T=800 s，放大系數(shù)K=100 ℃/mA，滯后時間τ=20 s，控制算法選用大林算法。按照以上，要求學(xué)生分步驟完成設(shè)計：（1）總體方案設(shè)計（2）控制系統(tǒng)模型分析和數(shù)字控制器設(shè)計（3）硬件設(shè)計和實現(xiàn)（4）軟件設(shè)計（5）編寫課程設(shè)計說明書，繪制完整的系統(tǒng)電路圖。

通過以上的課程體系，分步驟進(jìn)行，更加有利于激發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)和主觀能動性；傳統(tǒng)教學(xué)結(jié)合仿真實驗、課程設(shè)計，啟發(fā)學(xué)生進(jìn)行思考和討論，增強學(xué)生對理論知識的認(rèn)識。

2 教學(xué)改革方案

2.1 精心挑選授課教師，注重授課各環(huán)節(jié)銜接

首先，選配的老師應(yīng)該具備一定的教學(xué)經(jīng)驗，對自動化方面的課程體系有一定程度的深入了解及具備堅實的理論基礎(chǔ)。其次，該教師應(yīng)具備較好的實踐經(jīng)驗，或者選派部分老師深入企業(yè)，對企業(yè)流程、需求進(jìn)行了解，參與部分企業(yè)項目合作。在授課時能夠?qū)⒗碚撆c實際系統(tǒng)聯(lián)系起來。例如在數(shù)字控制器設(shè)計理論算法講解中，可以給定一個實際的系統(tǒng)，給出一系列參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)模型，將復(fù)雜的問題簡單化，深奧難解的問題系統(tǒng)化，抽象的框圖形象化。最后，對內(nèi)容的講解中，能夠理順教學(xué)主線，突出教學(xué)重點，對學(xué)生所學(xué)前提基礎(chǔ)知識適當(dāng)穿插灌輸，注重前后課程之間的銜接，并在課程講解中，注意各章節(jié)、各種方法之間的區(qū)別、聯(lián)系。在授課過程中，通過形象生動的實際系統(tǒng)畫面激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，改變以前的教師滿堂灌、學(xué)生沒有發(fā)言權(quán)的教學(xué)模式，實現(xiàn)師生融合，共同學(xué)習(xí)該課程。

2.2 充分利用設(shè)備資源，強化理論與實踐融合

學(xué)生通常到大四階段，對理論課程存在一種排斥心理，加入更多的實踐課程對學(xué)生將要面臨的工作崗位起到一定的積極幫助作用，可能更會提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。因此，“計算機(jī)控制系統(tǒng)”課程應(yīng)該進(jìn)行理論仿真與實踐結(jié)合。例如溫度或者水位控制系統(tǒng)，這些系統(tǒng)在我院都有相應(yīng)的設(shè)備，在講解設(shè)計數(shù)字控制器的過程中，將設(shè)計的控制器算法加入到系統(tǒng)中，使學(xué)生理解控制系統(tǒng)的組成以及所描述的相關(guān)概念，針對我校開放的實驗室，讓學(xué)生嘗試去實驗，對理論的控制器設(shè)計算法展開分析。培養(yǎng)學(xué)生的思維和系統(tǒng)分析能力，積極引導(dǎo)學(xué)生主動思考問題，學(xué)會舉一反三，并對實驗結(jié)果給予打分評估。在數(shù)字控制器的設(shè)計中，注重方法的設(shè)計，對不同數(shù)字控制器的區(qū)別、聯(lián)系展開分析對比，引導(dǎo)學(xué)生思考問題，在不同的系統(tǒng)中，應(yīng)該加入什么樣的數(shù)字控制器。讓學(xué)生認(rèn)識到理論仿真與實際的區(qū)別，通過計算機(jī)仿真彌補實踐教學(xué)的不足，實現(xiàn)工程設(shè)計，加強與提高學(xué)生的實踐能力，讓學(xué)生認(rèn)識到理論是怎樣幫助實踐過程。例如：選擇PID控制器調(diào)節(jié)參數(shù)，理論設(shè)計有不同的方法，可以先進(jìn)行仿真，評估得到一系列參數(shù)，再加入到一個實際系統(tǒng)中，進(jìn)行調(diào)節(jié)參數(shù)等。

2.3 科學(xué)開設(shè)教學(xué)課堂，不斷提高教學(xué)實效性

針對我院多年“計算機(jī)控制系統(tǒng)”的教學(xué)經(jīng)驗，該課程大多數(shù)時間都是幾個班上合班課，其效果并不是很好。針對大四學(xué)生的特點：認(rèn)為已經(jīng)即將畢業(yè)，老師也不會過多的關(guān)注課程的學(xué)習(xí)，大四的學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度會松散，并且部分同學(xué)認(rèn)為在最后關(guān)鍵時刻，應(yīng)抓緊時間玩，而沒有把精力放在學(xué)習(xí)上，只有部分考研學(xué)生，也只是在努力復(fù)習(xí)考研。針對以上存在的情況，我們認(rèn)為，小班課程開設(shè)會讓學(xué)生感受到仍然被關(guān)注，不放棄最后一段時間的理論結(jié)合實踐的學(xué)習(xí)過程。在教學(xué)開展過程中，教師要與學(xué)校教務(wù)部門加強交流溝通，齊心協(xié)力，形成齊抓共管的良好教學(xué)與學(xué)習(xí)氛圍。一是授課教師要抓好課前準(zhǔn)備、課中教學(xué)、課后問效等關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在課前教師要充分備課，教案要內(nèi)容充實、緊貼前沿理論，課件要文底清晰、畫面精致，能夠起到吸引學(xué)生眼球的作用。在課中授課教師要語言精練、語速平穩(wěn)、表達(dá)幽默、方法得當(dāng)，起到吸引學(xué)生注意力的效果。課后教師要及時跟蹤問效學(xué)生學(xué)習(xí)與實踐動手情況，收集好相關(guān)學(xué)生學(xué)習(xí)動態(tài)。

最后，“計算機(jī)控制系統(tǒng)”也是一門實踐性很強的課程，如果能夠結(jié)合課程設(shè)計學(xué)習(xí)該課程，不僅有助于學(xué)生深入了解該課程體系，同時，也能夠增強學(xué)生的實踐能力，使學(xué)生感受到學(xué)有所用。

3 結(jié)語

從“計算機(jī)控制系統(tǒng)”課程的探討和思索中，教師應(yīng)該充分發(fā)揮主動性作用，以使該課程不要形同虛設(shè)，使學(xué)生在該課程學(xué)習(xí)中，真正掌握計算機(jī)控制系統(tǒng)的控制原理、分析設(shè)計方法和應(yīng)用技術(shù)，達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生具有設(shè)計和組成計算機(jī)控制系統(tǒng)的能力。

參考文獻(xiàn)

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