《計算機(jī)控制技術(shù)》課程建設(shè)探討

蔡建文

（常州工學(xué)院 光電工程學(xué)院，江蘇 常州 213002）

《計算機(jī)控制技術(shù)》課程定位為常州工學(xué)院測控技術(shù)與儀器專業(yè)的一門核心專業(yè)課，理論性、應(yīng)用性、實踐性和綜合性都很強。本課程重點介紹計算機(jī)控制系統(tǒng)的組成原理和結(jié)構(gòu)，計算機(jī)控制系統(tǒng)的工程設(shè)計方法，復(fù)雜控制算法的實現(xiàn)等方面的內(nèi)容。通過本課程的教學(xué)，使學(xué)生掌握計算機(jī)控制系統(tǒng)方面的相關(guān)技術(shù)、基本理論和設(shè)計方法，給學(xué)生將來從事計算機(jī)測控相關(guān)的工作打下堅實的基礎(chǔ)。

1 課程教學(xué)內(nèi)容

計算機(jī)控制技術(shù)是一門核心專業(yè)課，它既有自身的理論體系，又有很強的實踐性，在本科教育中起著重要的作用。課程特別強調(diào)理論聯(lián)系實際，注重培養(yǎng)學(xué)生解決實際問題的能力和工程實踐能力。

課程理論教學(xué)內(nèi)容主要圍繞以下幾個方面開展：①總線技術(shù)與總線擴(kuò)展技術(shù)；數(shù)字量輸入輸出接口與過程通道；模擬量輸入輸出接口與過程通道；硬件抗干擾技術(shù)。②步進(jìn)電機(jī)控制技術(shù)與伺服電機(jī)控制技術(shù)。③數(shù)字控制器的連續(xù)化設(shè)計技術(shù)、離散化設(shè)計技術(shù)；純滯后控制技術(shù)、串級控制技術(shù)、前饋-反饋控制技術(shù)；解耦控制技術(shù)。④程序設(shè)計技術(shù)；測量數(shù)據(jù)預(yù)處理技術(shù)；數(shù)字控制器的工程實現(xiàn)；系統(tǒng)的有限字長數(shù)值問題；軟件抗干擾技術(shù)。

在設(shè)計該課程實踐教學(xué)內(nèi)容時，課程組確立了先進(jìn)的實驗教學(xué)理念與改革思路，制定了科學(xué)的教學(xué)體系與教學(xué)內(nèi)容，堅持實踐與理論并重，能力培養(yǎng)與素質(zhì)提高并行，課程實驗與工程訓(xùn)練、創(chuàng)新設(shè)計、科學(xué)研究有機(jī)結(jié)合，創(chuàng)造以學(xué)生為本的人文環(huán)境，堅持把知識傳授、能力提高、素質(zhì)培養(yǎng)貫穿于實驗教學(xué)始終，注重培養(yǎng)學(xué)生建立大工程觀、大系統(tǒng)觀、大集成觀，強化實踐技能，著力培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新意識。課程開設(shè)的實驗主要包括：采樣與保持實驗，學(xué)生主要了解常見ADC 和DAC 器件的使用方法；直流電機(jī)控制實驗，理解用PID 控制算法控制直流電機(jī)的方法，了解PWM 調(diào)制、直流電機(jī)驅(qū)動電路的工作原理；最小拍控制算法的研究實驗，學(xué)生主要學(xué)習(xí)并掌握最少拍控制器的設(shè)計和算法，了解最少拍控制系統(tǒng)輸出采樣點間紋波的形成和危害性；PID 控制實驗，掌握常規(guī)的數(shù)字PID 控制算法的原理及其應(yīng)用，掌握PID 調(diào)節(jié)器參數(shù)整定的方法。

2 教學(xué)方法與教學(xué)手段

計算機(jī)控制技術(shù)是一門與工程實際聯(lián)系十分緊密的專業(yè)課程，涉及的相關(guān)專業(yè)基礎(chǔ)課程有多門，因此，給課程教學(xué)帶來了一定的難度。為了使學(xué)生能夠全面掌握本課程的相關(guān)知識，我們在教學(xué)方法、手段等方面進(jìn)行了一些有效的嘗試，取得了良好的教學(xué)效果。

2.1 五位一體的立體化課程教學(xué)體系

五位一體的立體化課程教學(xué)體系：采用了“課堂＋實驗室＋教學(xué)網(wǎng)站”的教學(xué)平臺、“研究型+啟發(fā)式+工程案例”的教學(xué)方法、“講課＋習(xí)題課＋討論課＋實驗課”的教學(xué)形式、“基礎(chǔ)型+分析型+綜合型+設(shè)計型”的課后作業(yè)、“平時成績+實驗成績+考試成績”的考核方法。

2.2 將科研資源與教學(xué)資源有機(jī)結(jié)合，提高課程教育質(zhì)量

雖然常州工學(xué)院定位為應(yīng)用型本科院校，但隨著測試計量技術(shù)及儀器校重點建設(shè)學(xué)科的建設(shè)，科研水平不斷提高，具有良好的科學(xué)研究和工程應(yīng)用平臺，取得了一些科研成果?？蒲兴降奶岣邘訉W(xué)科專業(yè)的發(fā)展，學(xué)科專業(yè)水平的進(jìn)步對教學(xué)水平的提高具有積極的作用。將科研資源轉(zhuǎn)化為教育資源，也是提高課程教育質(zhì)量的一個重要因素。

我們較好地實現(xiàn)了教學(xué)資源、科研資源在人才培養(yǎng)和科學(xué)研究方面的開放和共享。在學(xué)生進(jìn)入大三后，根據(jù)學(xué)生的興趣，組織學(xué)生進(jìn)入不同的學(xué)科方向進(jìn)行鍛煉，委派科研學(xué)術(shù)骨干教師給學(xué)生進(jìn)行學(xué)術(shù)講座，使學(xué)生對科研產(chǎn)生濃厚的興趣，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和求知創(chuàng)新欲望。

教師的科學(xué)研究工作也是學(xué)生獲得知識的一個重要的途徑。在專業(yè)課程學(xué)習(xí)過程中，許多抽象的理論知識學(xué)生很難理解，教師在理論課程教學(xué)過程中，注重理論聯(lián)系實際，結(jié)合自身的科研工作，將抽象復(fù)雜的理論知識通過具體的工程應(yīng)用實例來描述，加深了學(xué)生對理論知識的理解，增強了教學(xué)效果。

2.3 利用現(xiàn)代教學(xué)手段提高效果

制作了計算機(jī)控制技術(shù)多媒體課件，應(yīng)用MATLAB 仿真實驗系統(tǒng)向?qū)W生展示計算機(jī)控制技術(shù)的最新發(fā)展?fàn)顩r和應(yīng)用成果。并且通過可動態(tài)更新的課程網(wǎng)站，使不同層次、不同需求的學(xué)生可以跨越時空限制，按需索取所需資料?！皩W(xué)生資源共享”和“網(wǎng)上答疑”系統(tǒng)的運用大大加強了學(xué)生和教師之間、學(xué)生和學(xué)生之間的交流和互動，進(jìn)一步擴(kuò)大了網(wǎng)站的資源來源和共享性。

2.4 嚴(yán)格課程考試管理、規(guī)范課程考核形式

本課程考核由兩部分構(gòu)成：理論考試成績占總成績的60%，實驗成績占總成績的20%，平時成績占總成績的20%。理論考試采用閉卷方式，試題由主講教師按照大綱要求命題加入試卷庫，并做好相應(yīng)的參考答案和評分標(biāo)準(zhǔn)。實驗成績根據(jù)學(xué)生的實驗預(yù)期、實驗操作、實驗報告綜合評分。

3 結(jié)論

《計算機(jī)控制技術(shù)》 課程建設(shè)課題組成員在教學(xué)改革上進(jìn)行了一些有益的探索和嘗試，對教學(xué)內(nèi)容的調(diào)整、教學(xué)手段和方法的改進(jìn)與完善等方面進(jìn)行了詳細(xì)的總結(jié)，取得了一定的效果。

［1］于海生，丁軍航，潘松峰，等.微型計算機(jī)控制技術(shù)[M].2 版.清華大學(xué)出版社，2009.

［2］邢航，張鐵民.“計算機(jī)控制技術(shù)”教學(xué)改革探索與實踐[J].實驗室研究與探索，2007，26(12):370-372.

［3］輔小榮.計算機(jī)控制技術(shù)課程實踐教學(xué)探索[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2011，9：81-83.

［4］溫淑慧.計算機(jī)控制技術(shù)實驗教學(xué)改革初探[J].教學(xué)研究，2010，33(6):59-61.