摘要：“計(jì)算機(jī)控制技術(shù)”是電氣自動(dòng)化的專業(yè)必修課，是一門理論和實(shí)踐緊密結(jié)合、綜合性很強(qiáng)的課程，涉及的專業(yè)知識(shí)面很廣，在專業(yè)課程體系中起到了融會(huì)貫通和綜合應(yīng)用的作用。針對(duì)該課程的特點(diǎn)，結(jié)合實(shí)際教學(xué)過程中的現(xiàn)狀和存在的問題，提出有效開展“計(jì)算機(jī)控制技術(shù)”教學(xué)的方法和途徑，并取得了良好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)控制技術(shù)；自動(dòng)化；微型計(jì)算機(jī)

作者簡介：康勝武（1973-），男，湖北武漢人，武漢工業(yè)學(xué)院電氣信息工程系，講師；毛哲（1957-），男，湖北武漢人，武漢工業(yè)學(xué)院電氣信息工程系，教授。（湖北武漢430023）

中圖分類號(hào)：G642#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A#8195;#8195;#8195;#8195;#8195;文章編號(hào)：1007-0079（2012）16-0033-02

一、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀

隨著現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)過程復(fù)雜性與集成度的提高，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)得到了迅速的發(fā)展。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是自動(dòng)控制系統(tǒng)發(fā)展的高級(jí)階段，是自動(dòng)控制系統(tǒng)中非常重要的一個(gè)分支。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)利用計(jì)算機(jī)的軟件和硬件代替自動(dòng)控制系統(tǒng)中的控制器，它以自動(dòng)控制理論和計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，綜合了計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制和生產(chǎn)過程多方面的知識(shí)。由于計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的應(yīng)用，許多傳統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)和方法被替代，工廠的信息利用率大大提高，控制質(zhì)量更趨穩(wěn)定。當(dāng)前，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)已成為許多大型自動(dòng)化生產(chǎn)線不可缺少的重要組成部分，生產(chǎn)過程自動(dòng)化的程度以及計(jì)算機(jī)在自動(dòng)化中的應(yīng)用程度已成為衡量工業(yè)企業(yè)現(xiàn)代化水平的一個(gè)重要標(biāo)志。這就要求從事自動(dòng)控制的工程技術(shù)和研發(fā)人員不僅要掌握生產(chǎn)工藝流程和自動(dòng)控制理論的基礎(chǔ)知識(shí)，而且還必須掌握計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)有關(guān)硬件、軟件、控制規(guī)律、數(shù)據(jù)通信、現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和數(shù)據(jù)庫等方面的專業(yè)知識(shí)和技術(shù)，從而達(dá)到設(shè)計(jì)和應(yīng)用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的目的。[1，2]

二、課程特點(diǎn)及教學(xué)現(xiàn)狀

“計(jì)算機(jī)控制技術(shù)”是電氣自動(dòng)化專業(yè)的重要專業(yè)骨干課程，是計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、自動(dòng)檢測與傳感技術(shù)相結(jié)合的綜合應(yīng)用技術(shù)，它是面向?qū)嶋H工程控制領(lǐng)域，融合了計(jì)算機(jī)技術(shù)和控制理論后發(fā)展起來的理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的一門學(xué)科。該課程要求學(xué)生對(duì)前期所學(xué)的PLC、電機(jī)拖動(dòng)、傳感器技術(shù)、自控仿真、微型計(jì)算機(jī)原理、程序設(shè)計(jì)和自動(dòng)控制等理論知識(shí)要有一個(gè)全面的掌握，有承上啟下的作用。正確處理本課程與其他課程的關(guān)系以及它們之間的內(nèi)在聯(lián)系，形成完整而系統(tǒng)的知識(shí)體系，是本課程的主要作用；它要求學(xué)生從工程技術(shù)角度出發(fā)，注意理論和實(shí)踐相結(jié)合，設(shè)計(jì)和仿真相結(jié)合，掌握計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的基本分析和設(shè)計(jì)方法。由于本課程有一定的工程應(yīng)用要求，與實(shí)際工業(yè)的生產(chǎn)過程緊密結(jié)合，所以實(shí)踐性較強(qiáng)。在講授過程中，教師應(yīng)當(dāng)綜合有關(guān)課程的基本內(nèi)容，將學(xué)生學(xué)到的知識(shí)通過本課程有機(jī)結(jié)合在一起，使學(xué)生在學(xué)完本課程后了解并掌握如何正確地選擇和組織計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的軟件、硬件、外圍設(shè)備和接口通道以及控制管理生產(chǎn)過程的基本原理和方法，將控制對(duì)象，硬件（微處理器、存儲(chǔ)器、接口通道和自動(dòng)化儀表等）和軟件（系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件）組織成一個(gè)有機(jī)的整體，形成完整的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，達(dá)到預(yù)定的控制目的。因此，如何提高教學(xué)效果，在規(guī)定學(xué)時(shí)內(nèi)既要讓學(xué)生掌握相關(guān)的理論知識(shí)，又要培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力成為教學(xué)的重要任務(wù)。目前教學(xué)過程中的現(xiàn)狀和存在的問題主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

1.“計(jì)算機(jī)控制技術(shù)”是一門與多課程相關(guān)、實(shí)踐性很強(qiáng)的課程

該課程既要求學(xué)生有較好的控制理論基礎(chǔ)，又要求學(xué)生有硬件電路設(shè)計(jì)和軟件程序設(shè)計(jì)仿真的能力，能將所學(xué)的知識(shí)融會(huì)貫通。學(xué)生普遍反映學(xué)時(shí)較少，大部分時(shí)間用在了理論和方法的學(xué)習(xí)上，這就制約了學(xué)生應(yīng)用理論知識(shí)解決實(shí)際工程問題的能力，難以在規(guī)定的課時(shí)內(nèi)達(dá)到該課程的教學(xué)要求。

2.該課程對(duì)學(xué)生能力的培養(yǎng)

由于學(xué)生在先期的課程學(xué)習(xí)中忽視了動(dòng)手能力的培養(yǎng)，又缺乏相應(yīng)的工程實(shí)踐機(jī)會(huì)，在遇到實(shí)際問題時(shí)，往往從書本中找答案，不能靈活應(yīng)用知識(shí)來解決問題，這也說明平時(shí)實(shí)踐動(dòng)手能力培養(yǎng)的重要性。

3.缺乏資金，實(shí)驗(yàn)設(shè)備落后

實(shí)驗(yàn)箱硬件電路接線方式固定，缺乏靈活性，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目偏少，軟硬件環(huán)境限制了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容多以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主（如A/D、D/A轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)，采樣與保持實(shí)驗(yàn)，平滑與數(shù)字濾波實(shí)驗(yàn)，積分分離PID控制實(shí)驗(yàn)和最小拍控制系統(tǒng)等），綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)偏少（主要為直流電機(jī)閉環(huán)調(diào)速實(shí)驗(yàn)，溫度閉環(huán)控制實(shí)驗(yàn)和步進(jìn)電機(jī)調(diào)速實(shí)驗(yàn)），試驗(yàn)箱配套的軟件相對(duì)簡單且容易出錯(cuò)，沒有相應(yīng)的自控仿真工具，軟硬件基本脫節(jié)，限制了對(duì)學(xué)生自主動(dòng)手設(shè)計(jì)能力的訓(xùn)練，理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)不能有機(jī)結(jié)合。

4.教學(xué)效果方面

在講授硬件接口技術(shù)時(shí)，由于與微型計(jì)算機(jī)技術(shù)課程內(nèi)容有部分重復(fù)所以學(xué)生注意力不是太集中；但在講授控制規(guī)律過程中由于理論性較強(qiáng)比較枯燥學(xué)生又很難理解。比如數(shù)字控制器設(shè)計(jì)方法中有大量的公式推導(dǎo)，過程比較煩瑣，學(xué)生不易掌握，從而缺乏學(xué)習(xí)興趣，課堂教學(xué)效果不理想。

三、教學(xué)方法探討

針對(duì)“計(jì)算機(jī)控制技術(shù)”課程教學(xué)的現(xiàn)狀及存在的以上問題進(jìn)行深入分析，結(jié)合目前實(shí)際現(xiàn)狀，應(yīng)該采取以下措施來解決這些問題以提高計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程的教學(xué)質(zhì)量。

1.合理進(jìn)行課程體系設(shè)置

“計(jì)算機(jī)控制技術(shù)”課程涉及的課程較多，“自控原理”是理論基礎(chǔ)，“微型計(jì)算機(jī)原理”、“電路設(shè)計(jì)”和“PLC”等是硬件基礎(chǔ)，“C語言程序設(shè)計(jì)”、“數(shù)據(jù)庫理論”、“自動(dòng)仿真”是軟件基礎(chǔ)，而“計(jì)算機(jī)控制技術(shù)”則提出相應(yīng)的控制方法，各課程之間有一定的關(guān)聯(lián)但內(nèi)容又是相對(duì)獨(dú)立的，它們構(gòu)成了自動(dòng)化控制類學(xué)科的基本教學(xué)體系。在傳統(tǒng)教學(xué)模式中強(qiáng)調(diào)各課程的相對(duì)獨(dú)立性和完整性，忽略了它們之間的關(guān)聯(lián)性，導(dǎo)致學(xué)生在綜合應(yīng)用時(shí)往往無從下手。教研組應(yīng)對(duì)整個(gè)學(xué)科的課程體系有一個(gè)合理的設(shè)置，在時(shí)間安排上盡量保證各課程之間的無縫銜接，教師在授課時(shí)也要注意本課程在整個(gè)體系中的承上啟下作用，在部分章節(jié)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)計(jì)劃中應(yīng)注意與其他課程的關(guān)聯(lián)性。

2.改革考核方式

本課程工程實(shí)踐性較強(qiáng)，不能按其他基礎(chǔ)理論課程的考試方式來考核學(xué)生，那樣的方式只能使學(xué)生死記硬背書本理論知識(shí)，為考試而學(xué)習(xí)；應(yīng)加大實(shí)驗(yàn)考核的比重，強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的重要性。教師要對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告嚴(yán)格審核把關(guān)并記入總評(píng)成績，實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求內(nèi)容完整、實(shí)驗(yàn)方案合理、步驟清晰、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)真實(shí)可靠、結(jié)果分析邏輯嚴(yán)謹(jǐn)。同時(shí)，教師應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生提出自己的新思路和新方案，并在考評(píng)時(shí)給與額外加分。筆試應(yīng)重點(diǎn)考查學(xué)生的綜合分析能力，避免學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)理論知識(shí)的死記硬背。

3.合理選擇實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

現(xiàn)有的一些專業(yè)課程實(shí)驗(yàn)內(nèi)容多以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主。計(jì)算機(jī)控制實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)理論聯(lián)系實(shí)際、動(dòng)手能力的重要手段，在教學(xué)中應(yīng)減少驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，增加綜合性和設(shè)計(jì)性的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。如，溫度閉環(huán)控制系統(tǒng)，直流電機(jī)閉環(huán)調(diào)試控制系統(tǒng)就要求學(xué)生根據(jù)系統(tǒng)的功能和性能指標(biāo)完成系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)，在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上搭建硬件系統(tǒng)。在計(jì)算機(jī)上安裝Keil、Matlab和Protues等軟件，要求學(xué)生在Matlab環(huán)境中建立控制系統(tǒng)的理論仿真模型，加深對(duì)控制理論的理解。在Proteus平臺(tái)和Keil軟件的支持下，要求學(xué)生完成系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)，程序編寫、調(diào)試和仿真的整個(gè)過程，鍛煉學(xué)生的軟硬件動(dòng)手實(shí)踐的能力。

4.增設(shè)創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)

為了培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力，可以組織一些動(dòng)手能力強(qiáng)的同學(xué)成立興趣小組，指導(dǎo)老師提出一些以工程應(yīng)用為背景的實(shí)際項(xiàng)目，如步進(jìn)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)、爐溫控制系統(tǒng)等設(shè)計(jì)，給出具體的功能和性能指標(biāo)，要求學(xué)生完成從理論設(shè)計(jì)、硬件選型、制板、電路焊接，系統(tǒng)調(diào)試運(yùn)行和撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告的全部工作，鼓勵(lì)學(xué)生在設(shè)計(jì)制作過程中有創(chuàng)新性，實(shí)驗(yàn)室提供相應(yīng)的設(shè)備支持，學(xué)生在完成過程中遇到困難，老師可提供適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)。可以要求學(xué)生以組為單位，通過分組評(píng)比，調(diào)動(dòng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)的積極性和主動(dòng)性，提高學(xué)習(xí)效果。

5.充分利用多媒體教學(xué)手段

將工業(yè)制造過程中的自動(dòng)化生產(chǎn)和監(jiān)控視頻作為教學(xué)錄像搬入課堂，使學(xué)生能在較短的時(shí)間內(nèi)了解計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)場知識(shí)，以彌補(bǔ)感性認(rèn)識(shí)的不足，擴(kuò)大知識(shí)面。在講授控制規(guī)律時(shí)應(yīng)用Matlab軟件，將枯燥的理論知識(shí)通過仿真模型以圖形化的方式給學(xué)生演示，讓學(xué)生對(duì)控制過程和結(jié)果有一個(gè)清楚的理解。同時(shí)，多媒體進(jìn)行教學(xué)可以提高教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量，使學(xué)生更加直觀地學(xué)到知識(shí)，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

6.課堂授課方式靈活化

基本的理論和方法由老師講授，布置一些工程案例供學(xué)生討論，采用分組方式，要求學(xué)生課下準(zhǔn)備材料，在課堂上每組學(xué)生可以上臺(tái)講述自己的設(shè)計(jì)思路和方案，其他同學(xué)可以進(jìn)行分析評(píng)比并提出疑問。因?yàn)橥粏栴}可以有多種解決途徑，通過討論可以開拓大家的思路，集思廣益，有利于學(xué)生更好地掌握工程案例的解決方法。如果學(xué)生認(rèn)真投入，老師善于引導(dǎo)，這種課堂討論方式就會(huì)收到很好的教學(xué)效果，它既活躍了學(xué)生的思想，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和創(chuàng)造性，又提高了其分析問題和解決問題的能力。

7.提高教師業(yè)務(wù)能力

教學(xué)改革中，教師必須不斷探索這門理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)、內(nèi)容更新快的專業(yè)課的教學(xué)規(guī)律。及時(shí)總結(jié)教學(xué)中的經(jīng)驗(yàn)體會(huì)，及時(shí)跟蹤本專業(yè)在國內(nèi)外的技術(shù)動(dòng)態(tài)和學(xué)術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，不斷學(xué)習(xí)該門學(xué)科的最新成果，在講課中將有關(guān)計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展動(dòng)態(tài)介紹給學(xué)生，并在講課內(nèi)容方面不斷引進(jìn)新理論和新技術(shù)，使學(xué)生對(duì)本專業(yè)領(lǐng)域的現(xiàn)狀有一個(gè)大致的了解并清楚國內(nèi)與國外先進(jìn)技術(shù)的差距；不斷改善教學(xué)方式，積極采用多種手段來提高課堂教學(xué)效果。

四、結(jié)束語

通過對(duì)“計(jì)算機(jī)控制技術(shù)”課程教學(xué)的研究，在教學(xué)方法、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)手段等方面做了一些探索嘗試，在教學(xué)實(shí)踐過程中取得了較好的教學(xué)效果，提高了教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，培養(yǎng)了學(xué)生獨(dú)立動(dòng)手和分析解決問題的能力。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和教學(xué)手段的進(jìn)步，該課程的任務(wù)還會(huì)不斷地被修改和完善。

參考文獻(xiàn)：

[1]李正軍.計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2005.

[2]賴壽宏.微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2008.

（責(zé)任編輯：宋秀麗）