將測控系統(tǒng)設(shè)計(jì)項(xiàng)目引入面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)課程教學(xué)

陳丹丹，門洪，關(guān)碩，倫向敏，趙君

(東北電力大學(xué)自動化工程學(xué)院，吉林吉林132012)

1 《面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)》課程現(xiàn)狀分析

基于C++Builder的面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)課程是測控專業(yè)一門重要的專業(yè)課，同時也是一門技術(shù)基礎(chǔ)課。該課程理論與實(shí)踐結(jié)合得比較緊密，尤為強(qiáng)調(diào)學(xué)生的實(shí)際動手能力。它的教學(xué)效果直接影響到學(xué)生實(shí)踐技能的培養(yǎng)以及后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)［1］。以往課程的教學(xué)模式，大都是以程序語言自身的體系為脈絡(luò)展開教學(xué)，再輔助以少量學(xué)時的幾個實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)置也比較單調(diào)片面，絕大部分屬于驗(yàn)證組件屬性和方法的實(shí)驗(yàn)，缺少與專業(yè)相關(guān)的應(yīng)用型實(shí)驗(yàn)。由于這種教學(xué)模式不是以解決實(shí)際工程應(yīng)用問題為目的展開，學(xué)生難以在學(xué)習(xí)中獲取實(shí)際項(xiàng)目開發(fā)經(jīng)驗(yàn)。如此以來，勢必給學(xué)生造成一種錯覺，認(rèn)為程序設(shè)計(jì)類課程實(shí)用性不強(qiáng)，不能應(yīng)用于專業(yè)實(shí)際，最終導(dǎo)致學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情降低，教學(xué)效果不理想［2］。因此，傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容與授課模式，已滿足不了培養(yǎng)工程型人才的需要。如何改進(jìn)教學(xué)方法，提高教學(xué)效果，增強(qiáng)學(xué)生的軟件編程專業(yè)技能，顯得尤為重要。

2 教學(xué)改革研究方案

2.1 重組教學(xué)內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容模塊化

課程的學(xué)習(xí)圍繞一個具體測控系統(tǒng)開發(fā)過程展開，將教學(xué)內(nèi)容重組，形成一個個單一模塊，每一模塊分別確定相應(yīng)的教學(xué)目標(biāo)，教學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)，并分離出與之對應(yīng)的理論和實(shí)踐內(nèi)容［3］。各模塊的設(shè)置依據(jù)上位機(jī)軟件系統(tǒng)開發(fā)流程，每個模塊分別解決該測控系統(tǒng)開發(fā)過程中的一部分，最后將各模塊以“搭積木”的方式進(jìn)行組合，完成一個完整的測控系統(tǒng)開發(fā)。

2.2 革新授課模式，保證模塊化教學(xué)質(zhì)量

變更授課地點(diǎn)，把學(xué)生從合班教室?guī)氲綄?shí)驗(yàn)室機(jī)房，調(diào)整理論與上機(jī)學(xué)時比例為1 1，利用邊講邊練的授課模式開展教學(xué)。將理論內(nèi)容融入到每個教學(xué)模塊中，使學(xué)生在上機(jī)實(shí)踐中消化理解抽象的理論知識。學(xué)生每次上機(jī)都可解決測控系統(tǒng)開發(fā)過程中的一個模塊，可激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，保證教學(xué)質(zhì)量。

2.3 建立考評體系，提高學(xué)生測控系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力

考評體系包括四大部分:理論部分占20%，模塊考核部分占50%(五個模塊各占10%)，綜合應(yīng)用部分占20%，平時表現(xiàn)部分占10%。每一模塊授課結(jié)束，引入相關(guān)評價機(jī)制，進(jìn)行一次模塊考核。當(dāng)整個課程教學(xué)結(jié)束后，要求實(shí)現(xiàn)某一測控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，并進(jìn)行綜合應(yīng)用部分考核。最后，進(jìn)行紙制化理論考核。這樣當(dāng)最終完成真實(shí)測控系統(tǒng)開發(fā)時，教學(xué)任務(wù)也同步完成［4］。

3 教學(xué)改革的實(shí)施及效果

將一個具體的測控系統(tǒng)設(shè)計(jì)項(xiàng)目引入面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)課程教學(xué)，學(xué)生通過完成預(yù)先設(shè)置好的模塊化實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，可逐步達(dá)到測控系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)，從而掌握開發(fā)測控系統(tǒng)涉及到的上位機(jī)軟件系統(tǒng)編程方法，獲取開發(fā)經(jīng)驗(yàn)。如以電廠鍋爐水溫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)項(xiàng)目為例，鍋爐水溫信號可由單片機(jī)提供，學(xué)生應(yīng)用面向?qū)ο笳Z言C++Builder6.0中的相關(guān)組件編程實(shí)現(xiàn)將單片機(jī)的控制的鍋爐水溫?cái)?shù)據(jù)顯示在PC上，完成單片機(jī)與PC機(jī)的通信。而且在控制過程中采集到的數(shù)據(jù)要求學(xué)生使用數(shù)據(jù)庫管理，數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序的編程能力也得到進(jìn)一步擴(kuò)展。具體實(shí)施方法將按照測控系統(tǒng)開發(fā)流程大致分為五個模塊:

(1)用戶管理模塊，用于講授常用控件、菜單和工具欄、文件管理組件等內(nèi)容，使學(xué)生了解用戶管理界面的設(shè)計(jì)。

(2)數(shù)據(jù)采集模塊，使學(xué)生掌握如何使用常用控件進(jìn)行參數(shù)的設(shè)置。

(3)通信控制模塊，用于講授串口通信控件，使學(xué)生掌握如何利用軟件控制單片機(jī)，將單片機(jī)控制或運(yùn)行結(jié)果顯示在計(jì)算機(jī)屏幕上。

(4)顯示模塊，用于講授圖形和圖表控件，使學(xué)生可以分析數(shù)據(jù)，繪制數(shù)據(jù)的曲線圖和狀態(tài)圖等。

(5)數(shù)據(jù)處理模塊，用于講授數(shù)據(jù)控制組件、數(shù)據(jù)訪問組件及報表組件等數(shù)據(jù)庫常用組件，使學(xué)生掌握利用數(shù)據(jù)庫組件進(jìn)行數(shù)據(jù)的整理和保存。

在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)置上，力求以培養(yǎng)學(xué)生測控系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力為目標(biāo)，努力提高學(xué)生的實(shí)踐動手能力和高級語言編程能力?，F(xiàn)將本課程以往實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目與改進(jìn)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行對比如下，如表1和表2所示［5］。

表1 課程以往實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)置

表2 課程改進(jìn)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)置

結(jié)合表1和表2可以看出，以往的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目大多為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，而且實(shí)驗(yàn)中涉及的組件也只是一些基本通用的組件，這種實(shí)驗(yàn)不利于學(xué)生專業(yè)技能的培養(yǎng)?？紤]到面向?qū)ο蠹夹g(shù)的開發(fā)工具涉及到的組件數(shù)量非常多，教學(xué)中不可能全面覆蓋，而且從組件應(yīng)用角度來看，其原理是相同的，可以舉一反三，沒有必要面面俱到。因此，改進(jìn)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，在內(nèi)容設(shè)置上，壓縮了驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)比例，有選擇性的針對專業(yè)特點(diǎn)和實(shí)際應(yīng)用，選取與專業(yè)相關(guān)的組件進(jìn)行講授，如增加設(shè)計(jì)測控系統(tǒng)涉及到的組件用法及相關(guān)編程內(nèi)容，使學(xué)生能夠“學(xué)有所用”，從而提高學(xué)生專業(yè)學(xué)習(xí)興趣，改善教學(xué)效果，有效地將面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)課程融入專業(yè)培養(yǎng)。

按照上述思路，設(shè)計(jì)好的模塊化程序，學(xué)生在后續(xù)課程設(shè)計(jì)中仍可以作為參考。而且測控系統(tǒng)設(shè)計(jì)項(xiàng)目的選題內(nèi)容可以根據(jù)需要靈活調(diào)整，但必須滿足的共性條件是:能將單片機(jī)控制終端或信號采集與數(shù)據(jù)處理的結(jié)果顯示在上位機(jī)屏幕上，實(shí)現(xiàn)上下位機(jī)的通信，并能夠?qū)Σ杉降臄?shù)據(jù)進(jìn)行管理，包括數(shù)據(jù)的顯示、保存與打印等。

4 結(jié)束語

將測控系統(tǒng)設(shè)計(jì)項(xiàng)目引入面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)課程，以基于C++Builder語言開發(fā)的模塊化程序?yàn)槠脚_進(jìn)行教學(xué)，突破了傳統(tǒng)程序設(shè)計(jì)類課程的授課模式。通過教學(xué)實(shí)踐證明，這種新的教學(xué)方法不僅使學(xué)生在有限的課堂時間里熟悉了一種高級編程語言，而且在課程結(jié)束時亦可掌握開發(fā)測控系統(tǒng)涉及到的上位機(jī)軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。該教學(xué)方法目前已應(yīng)用于測控專業(yè)09級學(xué)生，并取得了良好的教學(xué)效果，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動手能力得到明顯提高，為學(xué)生順利走向工作崗位奠定了基礎(chǔ)。搭建的模塊化程序，可用于后續(xù)微機(jī)原理課程設(shè)計(jì)及儀表課程設(shè)計(jì)，為實(shí)現(xiàn)專業(yè)課程體系的協(xié)調(diào)統(tǒng)一起到一定的推進(jìn)作用。

［1］王飛鵬.面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)教學(xué)方法研究探討［J］.科技信息，2008(34):58－60.

［2］莫燕，熊邦書，付崇芳.將硬件引入“面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)”課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)［J］.計(jì)算機(jī)時代，2010，4(1):62－63.

［3］周子平，杜月云.《VC++面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)》的模塊化教學(xué)與創(chuàng)新應(yīng)用［J］.商丘職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2007，6(5):112－113.

［4］李麗榮，邵林，黃艷.模塊化方法應(yīng)用于軟件課程教學(xué)的探索［J］.科技信息，2007(25):46－47.

［5］陸衛(wèi)忠，劉文亮，等.C++Builder 6程序設(shè)計(jì)教程(第二版)［M］.北京:科學(xué)出版社，2009.