盧自寶+董國青

摘要：《計算機控制技術(shù)》是一門理論與實踐相結(jié)合的課程，也是計算機、信息和控制類專業(yè)的必修課，在專業(yè)課程體系中處于至關(guān)重要的位置。本文以《計算機控制技術(shù)》的課程實驗為基礎(chǔ)，總結(jié)了實驗過程中所遇到的困難以及實驗教學中所面臨的問題，介紹了在實驗教學改革中已經(jīng)取得一定效果的具體措施。

關(guān)鍵詞：微機原理；課程；實驗教學

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）06-0281-02

一、引言

《計算機控制技術(shù)》是計算機、信息和控制類專業(yè)的一門專業(yè)必修課。該課程將自動控制原理、計算機技術(shù)和通信技術(shù)進行了結(jié)合，具體而言，就是通過計算機替代傳統(tǒng)的控制器構(gòu)成閉環(huán)反饋系統(tǒng)并實現(xiàn)較為復雜的控制算法。隨著計算機技術(shù)、傳感技術(shù)和通訊技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)正由集中的模擬控制體系加速向開放的數(shù)字控制體系發(fā)展。越來越多的控制系統(tǒng)正采用計算機來取代傳統(tǒng)的控制器。與傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)相比，計算機控制系統(tǒng)具有成本低、效率高、安裝和維修簡便以及靈活性和可操作性強等優(yōu)點，同時可實現(xiàn)計算資源共享，從而提高系統(tǒng)資源的利用率。這類日益廣泛的計算機控制技術(shù)已在各類工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、航空航天、交通系統(tǒng)、無線通信、機器人、智能建筑、國防等領(lǐng)域獲得了廣泛的應用。由于計算機控制系統(tǒng)本身所具有的特性，要求相關(guān)專業(yè)人員在了解并掌握工業(yè)計算機的軟件、硬件以及外圍設(shè)備的基本原理和方法的基礎(chǔ)上，將被控對象、傳感器、控制器、執(zhí)行機構(gòu)相聯(lián)接構(gòu)成一個有機的整體，完成預定的任務。

本門課程是在開設(shè)了《匯編語言》、《微機原理與接口技術(shù)》、《自動控制原理》及《電路電子技術(shù)》等先修課程后，再為學生開設(shè)。《計算機控制技術(shù)》是一門理論與實踐相結(jié)合的課程，學生只有通過本課程的理論學習，在掌握了計算機控制系統(tǒng)的分析和設(shè)計的基礎(chǔ)上，動手構(gòu)造有關(guān)電路并上機調(diào)試設(shè)計的程序，才能充分領(lǐng)會、理解并掌握教材中的內(nèi)容。

二、《計算機控制技術(shù)》實驗教學存在的問題

在傳統(tǒng)的教學活動中都是以教師為中心，教師的主要任務就是在課堂上以生動的語言來進行知識的傳播，學生則在教學過程中處于一種被動的認知和接受的位置。《計算計控制技術(shù)》課程通常采用理論教學和實驗相結(jié)合的方法進行教學，課堂講解傳授理論知識，實踐教學幫助學生認知、提高應用能力。但以往的教學普遍以課堂教學研究為重點，而對學生進行有效的試驗實踐研究不夠重視。尤其傳統(tǒng)的實踐教學通常是以驗證為主的實驗方法，一般只要求學生根據(jù)試驗原理總結(jié)實驗現(xiàn)象，而這些試驗現(xiàn)象都是一種必然的結(jié)果，這種實驗教學方法往往可以使學生取得一些深層次的認識或體驗，但是對學生分析與綜合設(shè)計能力、整體創(chuàng)新能力的培養(yǎng)仍然不夠。達不到提高學生獨立創(chuàng)新和應用能力的教學目標[1]。因此，對傳統(tǒng)實驗教學方法的改革迫在眉睫。

三、《計算機控制技術(shù)》實驗教學的改革

1.重新編寫與實驗設(shè)備配套的實驗指導書。試驗教學的改革從編寫新的試驗指導書開始，新的試驗指導書既與選用教材又與試驗設(shè)備相配套。實驗指導書的改革主要體現(xiàn)在三個方面：第一，增加學生獨立設(shè)計試驗步驟的部分。具體而言，在試驗指導書中只需提出實驗的目標、功能要求和性能指標，然后由學生獨立完成所需要的試驗步驟。只提實驗要求，能夠改變學生只按照實驗指導書的步驟而不加思考的狀況[2]。第二，由學生獨立設(shè)計試驗數(shù)據(jù)表格。試驗的結(jié)論都是由試驗數(shù)據(jù)總結(jié)出來的，所以要求學生能夠完成試驗表格的設(shè)計，且系統(tǒng)的設(shè)計與實驗過程等所有工作也都由學生自己完成。第三，增加一些加寬、加深的試驗內(nèi)容。由于學生的試驗能力不處于同一層次，所以需要為那些基礎(chǔ)好、動手能力強的學生提供更多的學習機會。

2.減少驗證性的實驗內(nèi)容，增加綜合性的實驗內(nèi)容。教師要從教授實驗方法、檢查實驗結(jié)果轉(zhuǎn)變?yōu)橐龑W生完成相關(guān)實驗項目，共同分析、解決實驗中的相關(guān)難題。這樣就給學生造成了一種學習壓力，促使其提高學習熱情和主動性，使學生從被動的學習轉(zhuǎn)向自覺的研討。在試驗內(nèi)容的安排上，要減少驗證性的試驗內(nèi)容并相應增加綜合性的試驗。除個別規(guī)定的驗證性實驗外，不給定實驗電路圖，不指定詳細的接線步驟，完全由學生在掌握現(xiàn)有實驗資源的前提下設(shè)計相應的實驗電路。在程序設(shè)計上也要強調(diào)學生在實踐活動中的主觀能動作用，除專門規(guī)定的驗證性實驗外，不指定詳細的編程步驟，不給定詳細的流程圖和實驗程序，對學生完全開放，由學生自主地編寫相應的程序。同時學生也可以自由發(fā)揮，去做自己想做的不受教學內(nèi)容局限的實驗[3]。根據(jù)一直以來的教學總結(jié)，發(fā)現(xiàn)計劃實驗教學課上的時間還不足以滿足同學門的實踐需求。這就要求實驗室除進行計劃實驗教學之外，還應滿足學生自由進行實驗的要求。為此，采取了開放式的實驗室管理辦法，將空閑實驗室向?qū)W生開放。學生可以根據(jù)計算機控制系統(tǒng)的基本原理和現(xiàn)有的實驗室資源，自己擬定試驗目的以及預期試驗結(jié)果，并設(shè)計構(gòu)造相關(guān)的試驗內(nèi)容以及試驗步驟。并且鼓勵學生根據(jù)自己的興趣愛好自由地去做想做的實驗，這樣學生的實驗內(nèi)容和要求都會有所不同，進而促進學生的學習興趣。

3.組織學生參加課外興趣小組。以上討論的都是課程中的實驗教學，除了規(guī)定的課程實驗之外，教師還要組織對計算機控制技術(shù)感興趣的同學成立計算機控制技術(shù)興趣小組。這種興趣小組可以讓同學們自由發(fā)揮，比如，對新技術(shù)理論感興趣的同學，可以在教師的指導下圍繞最新技術(shù)收集資料，探索科學研究的前沿，成立討論小組，并開設(shè)專題報告，從而增加自己的閱歷；對設(shè)計感興趣的同學，可以提供基本的原材料，讓學生開發(fā)和研制一些實用的科技小產(chǎn)品。這種做法的最大好處就是帶動了學生的學習積極性，讓學生能夠感到學習也是一種樂趣，同時還能讓同學在無意識之中鞏固了理論知識，并將理論應用到實踐，提高了學生的實際應用能力。興趣小組成立后，在興趣小組中選取一部分優(yōu)秀作品，根據(jù)作品的創(chuàng)新性和實用性，指導學生申報校級甚至更高級別的學生科研課題。對于有課題的教師，可以讓部分優(yōu)秀同學加入到教師的科研課題中，讓同學盡早地接觸科研活動的整個過程，啟發(fā)學生獨立思考，充分發(fā)揮學生的創(chuàng)造性，提高學生的綜合素質(zhì)。然后再從學生的科研課題中選拔優(yōu)秀的項目參加設(shè)計大賽，比如電子設(shè)計大賽、飛思卡爾智能車大賽、機械創(chuàng)新設(shè)計大賽等，這些競賽活動使學生受益非淺，從學生被動地要求做實驗，到學生主動地要求進實驗室做實驗，加深了對課本知識的理解與融會貫通，學到了許多書本上所學不到的東西，培養(yǎng)了創(chuàng)新設(shè)計能力。endprint

四、《計算機控制技術(shù)》實驗教學改革的效果

1.激發(fā)了學習積極性，提高了自學能力。實驗指導書中的設(shè)計內(nèi)容都是根據(jù)學生的實際情況和當前計算機應用領(lǐng)域的最新案例自行設(shè)計的。這些案例在學生身邊都能經(jīng)常地接觸到，也是學生非常感興趣而又特別好奇的計算機控制系統(tǒng)，這可使學生感到所學內(nèi)容跟得上時代發(fā)展的需求并具有相當?shù)膶嵱脙r值，學習積極性能夠得到進一步的提高。由于部分實驗是考查學生的自學能力，無法在課本中找到現(xiàn)成的答案，只能通過所學到的理論知識并查閱相關(guān)資料才能解決，從而促進了學生學習和自主思考的能力。

2.培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新能力。在傳統(tǒng)的實驗教學中，學生不用思考也不需思考，只是按照已知的實驗步驟完成實驗，只是一個被動的接受者，很難談得上訓練創(chuàng)新能力和創(chuàng)新意識。而將學習的主動權(quán)交給學生，讓學生成為實驗的主體，改變學生從書本出發(fā)而不是從問題本身出發(fā)的思路，擺脫書本的束縛。讓學生從查閱資料開始，進行總體方案設(shè)計、編寫控制算法程序、調(diào)試系統(tǒng)、選擇參數(shù)、直到得到最佳實驗結(jié)果。在這種創(chuàng)造性的工作中，給他們提供了一個自由想象和大膽創(chuàng)新的空間，激發(fā)了他們的創(chuàng)新欲望。實驗把動腦和動手有機地結(jié)合起來，培養(yǎng)了他們的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。

3.提高了學生的工程實踐能力。實踐是創(chuàng)新之源，工程實踐是創(chuàng)新的基礎(chǔ)，提高學生的工程實踐能力才是工科教學的重點之重點3]。由于編寫了新的實驗指導書，學生在實驗中必須考慮各部件之間的電路連接、相互控制、整體配合等細節(jié)，需要通過不斷的摸索，總結(jié)出一套行之有效的辦法。在這樣的實驗活動中，學生通過對相關(guān)資料的歸納、整理，對實驗過程做有效的梳理，認真總結(jié)實踐中出現(xiàn)問題的原因和解決問題的方法，充分地認識設(shè)計的優(yōu)缺點，為探索更加優(yōu)化的設(shè)計、實現(xiàn)方案，為今后的工作實踐打下良好的基礎(chǔ)，從而使學生不論是從知識的積累上還是能力的提高上都會產(chǎn)生一個極大的飛躍[4]。

五、結(jié)論

通過實驗指導書的改編，提倡學生自己編程做計算機控制技術(shù)實驗，這激發(fā)了學生的興趣，增強了學生自主思考、綜合運用知識的能力，提高了學生分析問題解決問題的能力，訓練了學生的創(chuàng)新能力和創(chuàng)新意識，取得了良好的實驗教學效果。隨著學科建設(shè)以及實驗室建設(shè)的發(fā)展，一些先進的實驗設(shè)備已經(jīng)到位，如過程控制實驗系統(tǒng)、倒立擺實驗系統(tǒng)、隨動系統(tǒng)等，我們將逐步把這些設(shè)備與計算機控制技術(shù)實驗結(jié)合起來，開發(fā)更加先進、更具有實際意義的新實驗，為感興趣的學生提供縱深發(fā)展的機會。

參考文獻：

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[2]孫堅，王強.寬口徑培養(yǎng)模式下《計算機控制技術(shù)》的教改與實踐[J].中國電力教育，2013，（28）：130-131.

[3]羅勝，薛光明，周宏明.建設(shè)開放的《計算機控制技術(shù)》實踐教學體系[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2008，（7）：113-118.

[4]祁紅巖，常國祥，梁燕華，等.《計算機控制技術(shù)》課程體系改革的研究與實踐[J].黑龍江教育（理論與實踐），2014，（2）：87-88.endprint