計算機(jī)控制技術(shù)課程實驗教學(xué)改革實踐

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摘要：“計算機(jī)控制技術(shù)”課程是自動化類專業(yè)重要的專業(yè)課程。基于工程教育論證的思想，對該課程實驗的教學(xué)內(nèi)容、實驗教學(xué)效果評價和學(xué)生實驗項目成績評定等方面進(jìn)行了一些改革和實踐，達(dá)到了課程教學(xué)目標(biāo)的要求。

關(guān)鍵詞：計算機(jī)控制技術(shù)；實驗項目；教學(xué)評價

一、引言

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

二、課程實驗內(nèi)容的改革

對于課時較少的計算機(jī)控制技術(shù)課程來說，其實驗課設(shè)定并不多，一般開設(shè)了輸入/輸出通道的數(shù)據(jù)采集實驗、步進(jìn)電機(jī)控制實驗、數(shù)字PID實驗等。為了進(jìn)一步加深學(xué)生理論知識的學(xué)習(xí)效果，提高其工程實踐能力以及對科技創(chuàng)新能力，課程增加了一個演示實驗項目和一個創(chuàng)新設(shè)計類項目。演示實驗項目的設(shè)備來源于部分教師科研項目。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)等裝置作為演示實驗設(shè)備。一個班級分成兩組，由課程實驗教師和實驗室指導(dǎo)教師分別演示和講解。選擇“水箱液位控制系統(tǒng)設(shè)計實驗”作為創(chuàng)新設(shè)計類項目，該實驗項目以水箱作為控制對象，提供了多種計算機(jī)控制硬件條件和軟件編程語言，由學(xué)生自己設(shè)計一個計算機(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，編程語言可根據(jù)選擇不同的控制器選擇匯編語言、Matlab、VB、MCGS、STEP7等，避免了控制系統(tǒng)的雷同。表1是我校開設(shè)的是實驗項目和課程教學(xué)知識點(diǎn)的關(guān)系表。

三、課程實驗教學(xué)的改革和實踐

在課程實驗教學(xué)過程中，我校主要針對學(xué)生實驗前后各環(huán)節(jié)、每一個實驗項目的成績評定、實驗教學(xué)效果等進(jìn)行了改革和實踐。

（一）教學(xué)環(huán)節(jié)的改革“計算機(jī)控制技術(shù)”課程被定為我校在線開放課程建設(shè)項目。在開課學(xué)期，任課教師會提前把實驗相關(guān)的資料放到實驗教學(xué)網(wǎng)絡(luò)資源，包括硬件設(shè)備資料、計算機(jī)控制的編程語言資料、實驗指導(dǎo)書等，讓學(xué)生提前熟悉相關(guān)的硬件和軟件。在實驗課前一周，任課教師在理論課環(huán)節(jié)需要把實驗中的重點(diǎn)、難點(diǎn)問題講清楚，學(xué)生要做好預(yù)習(xí)并撰寫預(yù)習(xí)報告。針對不同的實驗項目，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)計實驗，由學(xué)生根據(jù)實驗室條件自行設(shè)計實驗方案進(jìn)行實驗，教師在實驗過程中協(xié)助學(xué)生解決出現(xiàn)的問題。實驗課后，教師應(yīng)該及時修改實驗報告，并在理論課環(huán)節(jié)對實驗中出現(xiàn)的問題進(jìn)行講解。

（二）實驗項目成績評定為了客觀、公正地反映學(xué)生的實驗效果以及對相關(guān)知識的掌握程度，需要對每一個實驗項目設(shè)置不同的評價標(biāo)準(zhǔn)。譬如“計算機(jī)控制系統(tǒng)演示實驗”項目，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%）的形式來進(jìn)行成績評定，課后大作業(yè)往往是針對演示實驗設(shè)備進(jìn)行仿真控制設(shè)計。“水箱液位控制系統(tǒng)設(shè)計實驗”項目采用以下幾項進(jìn)行考核：實驗前準(zhǔn)備情況檢查（占考核成績比重為10%），實驗報告（占考核成績比重為40%），實驗調(diào)試過程中操作熟練程度（占考核成績比重15%），考核對所設(shè)計控制系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)場參數(shù)設(shè)定的能力和控制效果（占考核成績比重20%），考核回答教師提問的情況（占考核成績比重15%）。

（三）教學(xué)效果的評價我校對任課教師課堂教學(xué)質(zhì)量評價有領(lǐng)導(dǎo)課堂教學(xué)質(zhì)量評價、督導(dǎo)或同行課堂教學(xué)質(zhì)量評價和學(xué)生課堂教學(xué)質(zhì)量評價，評價指標(biāo)設(shè)置如表3、4、5所示。根據(jù)“計算機(jī)控制技術(shù)”課程實驗的特點(diǎn)，按照30%、40%和30%計算總的評價分值。

四、結(jié)語

經(jīng)過“計算機(jī)控制技術(shù)”課程實驗的教學(xué)實踐，絕大多數(shù)學(xué)生具備了一定的對計算機(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價教學(xué)效果。

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作者：王佳慶 肖忠 王曉剛 劉貴云 單位：廣州大學(xué)