基于工程教育論證的“計(jì)算機(jī)控制技術(shù)”課程實(shí)驗(yàn)的教學(xué)改革與實(shí)踐

王佳慶 肖忠 王曉剛 劉貴云

摘要：“計(jì)算機(jī)控制技術(shù)”課程是自動(dòng)化類專業(yè)重要的專業(yè)課程?；诠こ探逃撟C的思想，對(duì)該課程實(shí)驗(yàn)的教學(xué)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果評(píng)價(jià)和學(xué)生實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目成績(jī)?cè)u(píng)定等方面進(jìn)行了一些改革和實(shí)踐，達(dá)到了課程教學(xué)目標(biāo)的要求。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)控制技術(shù);實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目;教學(xué)評(píng)價(jià)

中圖分類號(hào)：G640? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ?文章編號(hào)：1674-9324（2020）12-0161-02

一、引言

“計(jì)算機(jī)控制技術(shù)”是自動(dòng)化、機(jī)器人工程、電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的主干專業(yè)課程，是一門理論和實(shí)踐緊密結(jié)合的課程。本課程主要介紹計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的基本理論、計(jì)算機(jī)控制器的設(shè)計(jì)方法及系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。通過(guò)對(duì)本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以具備對(duì)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的分析能力和設(shè)計(jì)能力?！坝?jì)算機(jī)控制技術(shù)”課程的主要教學(xué)內(nèi)容包括：計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的總體情況和設(shè)計(jì)方法、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的輸入/輸出通道的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)、開環(huán)數(shù)字程序控制的原理和設(shè)計(jì)、數(shù)字PID控制、最少拍控制的基本原理和設(shè)計(jì)方法、工控組態(tài)軟件的設(shè)計(jì)和控制系統(tǒng)應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)等。各高校根據(jù)各自的實(shí)驗(yàn)條件，開設(shè)了不同的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，但基本上都是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和用Matlab做仿真實(shí)驗(yàn)。

二、課程實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的改革

對(duì)于課時(shí)較少的計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程來(lái)說(shuō)，其實(shí)驗(yàn)課設(shè)定并不多，一般開設(shè)了輸入/輸出通道的數(shù)據(jù)采集實(shí)驗(yàn)、步進(jìn)電機(jī)控制實(shí)驗(yàn)、數(shù)字PID實(shí)驗(yàn)等。為了進(jìn)一步加深學(xué)生理論知識(shí)的學(xué)習(xí)效果，提高其工程實(shí)踐能力以及對(duì)科技創(chuàng)新能力，課程增加了一個(gè)演示實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和一個(gè)創(chuàng)新設(shè)計(jì)類項(xiàng)目。演示實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)備來(lái)源于部分教師科研項(xiàng)目。我們選擇了倒立擺、機(jī)器人、磁懸浮裝置、直線柔性控制系統(tǒng)等裝置作為演示實(shí)驗(yàn)設(shè)備。一個(gè)班級(jí)分成兩組，由課程實(shí)驗(yàn)教師和實(shí)驗(yàn)室指導(dǎo)教師分別演示和講解。選擇“水箱液位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)”作為創(chuàng)新設(shè)計(jì)類項(xiàng)目，該實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目以水箱作為控制對(duì)象，提供了多種計(jì)算機(jī)控制硬件條件和軟件編程語(yǔ)言，由學(xué)生自己設(shè)計(jì)一個(gè)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。學(xué)生可以根據(jù)自己的學(xué)習(xí)情況選擇控制器，有PC、西門子PLC、8088和單片機(jī)可選，編程語(yǔ)言可根據(jù)選擇不同的控制器選擇匯編語(yǔ)言、Matlab、VB、MCGS、STEP7等，避免了控制系統(tǒng)的雷同。表1是我校開設(shè)的是實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和課程教學(xué)知識(shí)點(diǎn)的關(guān)系表。

三、課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革和實(shí)踐

在課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，我校主要針對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)前后各環(huán)節(jié)、每一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的成績(jī)?cè)u(píng)定、實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果等進(jìn)行了改革和實(shí)踐。

（一）教學(xué)環(huán)節(jié)的改革

“計(jì)算機(jī)控制技術(shù)”課程被定為我校在線開放課程建設(shè)項(xiàng)目。在開課學(xué)期，任課教師會(huì)提前把實(shí)驗(yàn)相關(guān)的資料放到實(shí)驗(yàn)教學(xué)網(wǎng)絡(luò)資源，包括硬件設(shè)備資料、計(jì)算機(jī)控制的編程語(yǔ)言資料、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書等，讓學(xué)生提前熟悉相關(guān)的硬件和軟件。在實(shí)驗(yàn)課前一周，任課教師在理論課環(huán)節(jié)需要把實(shí)驗(yàn)中的重點(diǎn)、難點(diǎn)問(wèn)題講清楚，學(xué)生要做好預(yù)習(xí)并撰寫預(yù)習(xí)報(bào)告。針對(duì)不同的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，教師采用不同的指導(dǎo)方式。譬如水箱液位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，由學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)室條件自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，教師在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中協(xié)助學(xué)生解決出現(xiàn)的問(wèn)題。實(shí)驗(yàn)課后，教師應(yīng)該及時(shí)修改實(shí)驗(yàn)報(bào)告，并在理論課環(huán)節(jié)對(duì)實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行講解。

（二）實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目成績(jī)?cè)u(píng)定

為了客觀、公正地反映學(xué)生的實(shí)驗(yàn)效果以及對(duì)相關(guān)知識(shí)的掌握程度，需要對(duì)每一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)置不同的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。譬如“計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)演示實(shí)驗(yàn)”項(xiàng)目，我們采用考勤（占考核比重20%）和課后大作業(yè)（占考核比重80%）的形式來(lái)進(jìn)行成績(jī)?cè)u(píng)定，課后大作業(yè)往往是針對(duì)演示實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行仿真控制設(shè)計(jì)?！八湟何豢刂葡到y(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)”項(xiàng)目采用以下幾項(xiàng)進(jìn)行考核：實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備情況檢查（占考核成績(jī)比重為10%），實(shí)驗(yàn)報(bào)告（占考核成績(jī)比重為40%），實(shí)驗(yàn)調(diào)試過(guò)程中操作熟練程度（占考核成績(jī)比重15%），考核對(duì)所設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)設(shè)定的能力和控制效果（占考核成績(jī)比重20%），考核回答教師提問(wèn)的情況（占考核成績(jī)比重15%）。

（三）教學(xué)效果的評(píng)價(jià)

我校對(duì)任課教師課堂教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)有領(lǐng)導(dǎo)課堂教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)、督導(dǎo)或同行課堂教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)和學(xué)生課堂教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)指標(biāo)設(shè)置如表3、4、5所示。根據(jù)“計(jì)算機(jī)控制技術(shù)”課程實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)，按照30%、40%和30%計(jì)算總的評(píng)價(jià)分值。

四、結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)“計(jì)算機(jī)控制技術(shù)”課程實(shí)驗(yàn)的教學(xué)實(shí)踐，絕大多數(shù)學(xué)生具備了一定的對(duì)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的硬件集成和軟件開發(fā)能力，教學(xué)管理人員可以更加客觀評(píng)價(jià)教學(xué)效果。

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