论文计算机控制技术课程教学改革和实践，本文是计算机控制方面有关论文例文和计算机控制技术和教学改革和实践有关论文范本.
中图分类号：G652 文献标识码：A DOI：10.16871/j.cnki.kjwhc.2018.06.031
摘 要“计算机控制技术”课程教学内容改革要突出理论基础与实际应用相结合,让学生在打牢理论知识的基础上具备一定的实际应用能力,本文根据传统教学模式中存在的问题,在教学上突出循序渐进通过温故知新,在实验环节上采用验证实验与设计实验相结合,分别从教学方法、考核方法以及实践教学模式出发,对本门课程的深化教学改革进行了探讨和尝试.
关键词计算控制技术课程教学改革与实践
Teaching Reform and Practice of "Computer ControlTechnology" Course // Wu Nan,Wu Jian,Qiao Yupeng
Abstract The curriculum teaching reform of "Computer ControlTechnology" needs to highlight the combination of theoretical basisand practical application, so as to develop students´ ability ofpractical application based on a solid foundation of theoreticalbasis. In accordance with the problems existing in the traditionalteaching model, the writer focuses on gradually guiding studentsto gain new knowledge through restudying old materials, andcombines verifying experiments and designing experiments in theexperimental part, exploring and deepening the teaching reformof the course respectively from teaching methods, assesentmethods and practice teaching models.
Key words Computer Control Technology;course teaching;reformand practice
随着计算机技术的飞跃发展和广泛应用,计算机技术与控制技术结合得越来越紧密,并且其在各工程领域中的应用地位也越加突显.“计算机控制技术”课程在自动化专业人才培养过程中具有重要的地位和作用,它将学生在前期所学的高等数学、自动控制理论、电子技术等相关知识与计算机软硬件专业知识相结合,目的是使学生能够掌握计算机控制系统的分析方法、设计方法及其工程应用,但是在采用传统的只注重课堂数学推导与理论讲解而轻实验设计应用的教学方式下,学生在学习时往往感觉比较吃力并且会觉得课程枯燥乏味,如果再加之数学与自动控制理论基础不好的话,对本课程就会感觉无从下手,而且对其如何应用也会比较困惑,这样就没有达到培养应用型人才的目的.如何能激发学生的学习兴趣,增强学生学习的积极性和主动性,让学生能够将理论知识与实际应用结合起来,摒弃枯燥的学习方式,是一件值得思考探讨的问题.笔者在从事教学以前曾经在企业从事相关技术工作多年,深深体会到理论与实践相结合的重要性,因此在本课程的教学中进行了如下的课程改革与实践的尝试与探索,并取得了显著的教学效果.
1 理论教学方法改革
1.1 教学内容改革
“计算机控制技术”从教学内容而言,它主要是经典控制系统和计算机系统的融合,主要内容为：1）连续系统离散化及其转换方法；2）基于经典控制理论的离散控制系统控制器设计,如最少拍控制系统设计；3）经典PID 控制器离散化设计及其参数整定方法；4）复杂控制规律系统设计；5）智能控制系统设计[1].
课程研究的实质是通过计算机这个工具载体实现控制系统的高效稳定运行,其核心仍然是实现对控制系统控制器的设计,只是它区别于连续控制系统是它要把连续系统进行离散化设计,因此,本门课程的主线为离散控制理论,计算机控制技术是在该理论基础上实现控制系统的软、硬件设计[3,4].在教学时要突出这个主线,要通过变换分析逐步将连续控制系统转换到离散系统上来,加强学生的知识融合转换与理解能力,从而有效地提高本门课程的教学质量.
同时由于计算机控制系统在实际应用中较为广泛,而教材又多体现为理论讲解和数学推导故较为乏味,在进行课堂讲授时应结合具体实例或者前期课程如可编程控制器、空调节能控制系统等系统加以案例讲解,这不但可以使得学生对计算机控制系统及其应用有直观的了解,而且可以让学生了解专业发展前沿,有利于学生跟上专业快速发展的步伐.
1.2 课堂教学改革
以优化教学内容为契机,进行课堂教学改革是课程教改的一项重要内容,在进行教学内容安排时可以选择一个应用较为广泛的控制系统实例进行感知引导式的讲解,让学生既能通过实例对前面自动控制理论课程进行知识回顾,又可以让学生对即将学习的计算机控制系统产生直接的认知,从而构建起自控理论与计算机技术之间联系的初步框架和认知,让学生知道了这门课程将要学习什么,以及它在专业领域中的作用是什么,并且通过实例讲解可以提升学生对本课程的学习求知的兴趣,有利于学生积极性的调动,增加学生的求知欲.
随着课程深入,要及时对本门课程与先前课程知识进行连接,让学生能温故而知新,使得学习过程中能够将知识串联起来,从而形成一个系统,比如在讲解输入输出通道的时候,通过分析具体的四位逐步逼近型A/D 转换电路,使得学生不但对先前的数字电子技术中门电路、触发器、逻辑组合电路进行了回顾,而且还让学生知道了数字电子技术的应用,知道了在这门课中的具体应用,从而提高了学生的学习兴趣,让学生对这门课的后续学习产生了期待.此外,在讲解Z 变换时,要同时讲解从微分方程到拉斯变换再到Z变换的目的,以及为什么要做这些变换,及它们的映射关系,这样可以通过一个知识点的讲解将它们这几个知识点都串接起来,能够有效地提高学生的分析能力,学生也能明白为什么在进行离散系统建模时要求Z 传函,同时也知道了它的重要性.
由于本门课程与自动控制理论联系紧密,因此在进行控制设计讲解时可以用一个自动控制理论中典型系统分析,引出离散系统控制器的设计,这样从一个熟悉的系统分析出发不但可以让学生感觉到轻松,而且这样的逐步深入也容易让学生接受并且跟随老师的思路进行思考分析,有利于学生对重要知识点的牢固掌握,特别是在提高学生进行设计性试验时的独立思考分析问题能力的培养时,学生知道应该从什么地方入手.
此外,在课堂讲授过程中应采取典型案例分析,互动式的教学方式,引导学生去思索,激发学生的学习积极性,通过在不同课程讲授阶段进行设计来启发学生的思维,让学生能充分融入到课堂中来,鼓励学生提出问题,并且在课下通过推导分析,软件仿真激发学生的思维和兴趣.在每堂课后都布置一到两个课堂讲解相关知识点的课外文献阅读作业,并且进行阶段性的相互讨论,通过参加学生的讨论及时对学生进行指导.
课堂教学方式对于教学效果也非常重要,对于一般的理论和图形讲解可以采用PPT 的教学方式进行讲解,但是对于需要推导得到的结论以及控制器设计过程,一定要进行板书教学,让学生能一步步地跟随老师得到最终结果,这样学生才能真正掌握,当然在讲授的过程中也需要采用MATLAB 进行软件仿真动态演示,可以让学生不但看到了过程也直观地看到了结果和用途,使得学生在对知识点有感性认识的同时,也加深了对知识点的理解.
1.3 考核方式改革
考核的目的并不是要考学生,而是要通过这种方式促进学生学习,科学的考核方式能够激发学生的学习积极性和学习兴趣,同时也能全面考查学生对本门课程的掌握程度以及应用能力,在考核方式上应该改变只通过期末进行试卷考核的单一方式,应该从平时的课堂提问、讨论、作业、实验设计动手分析能力、期末闭卷考试等方面进行综合考核,可以采用实验设计（30%）+ 平时成绩（20%）+ 期末考试（50%）的模式,这样不但能激发学生平时的学习热情,也可以让学生对实际动手能力更加重视,而且还使得对学生的考核更加客观.
2 实践教学方案改革
计算机控制技术是理论与实际联系紧密的一门专业课程,而实践动手能力的培养特别是系统的综合能力的培养是电气控制专业本科生的重要环节,也是学生必备素质之一,而目前本课程开设的实验主要是验证式实验,学生更多的是通过接线然后打开仿真软件点击按钮得到实验结果,这样虽然学生得到了实验结果但是这个实验具体是怎么得到的,它的控制电路是怎么得到的,计算机控制系统闭环控制怎么构成等等学生并不了解,这样实验其实没有达到其本身设置的目的,使得理论教学和实践教学之间出现了脱节,所以有必要对本门课程的实践环节进行改革.
在进行实践教学改革时,这里以课程建设为手段,探索出实验、课程设计、科技实践活动等一系列实践环节,实现渐进性、系统性的培养模式,加强了学生动手能力和理论与实际相结合的实际设计能力.
2.1 实验教学改革
因为实证式实验多为接线,然后通过点击软件直接看结果,因此要减少这类实验内容,增加综合性、设计性的实验内容,根据实验提出的要求和指标,让学生首先在实验前进行相关知识的准备,比如控制器设置,电路分析设计等.因此,实验室要采购一些能用于系统开发设计的实验装置,或者采购具有硬件选型、系统搭建和软件算法选择的实验平台,然后采用开放式的实验方式,让学生能在实验过程中有所思考,以激发学生的积极性.同时,在实验过程中要求对遇到的问题和采用的解决方法进行记录,并且在实验报告中要体现遇到的问题及其详细分析最终解决的过程,问题出在哪里,分析解决的过程是怎样的,必要时要附相关图片或照片,最后还要在实验报告的最后对这次实验进行总结分析.这样不但可以培养学生的思考分析能力,也可以有效提高学生分析问题解决问题的能力.
2.2 课程设计改革
首先,要求学生根据在前期电路和电子技术中所学知识对要进行设计的控制系统硬件所需电子元件和芯片进行选型,并且要求学生必须了解各元件的相关性能指标及其使用注意事项；然后,学生对系统进行硬件系统设计,并进行硬件调试,以确定最终电路.完成上述工作后学生开始自行通过前期选择的电子元器件进行系统硬件搭建并且进行系统硬件调试.完成上述工作后,学生应该根据课程设计题目选择具体的控制算法比如PID 算法、最少拍算法或者Smith 算法,然后采用C 语言或者面对对象的程序设计语言对数字控制器算法进行模块化编程,并对系统进行模块化组态,然后进行系统调试,调试的步骤采用先分段再整体的方式,进行参数调整整合,学生在反复摸索实验过程中对参数进行优化,最后完成课程设计.对于学生提交的课程设计报告中要求详细写出设计思路和方案选择依据,同时要求给出具体的系统硬件原理图、软件流程图,并且要在附录中给出编写的控制算法程序,而且要详细写出参数调整过程以及遇到的问题及其解决方法.通过采用这样的课程设计方式,可以使学生形成一个更加完整的计算机控制系统的知识架构,同时学生在完成课程设计的过程中可以从老师这里学习到很多实用的技巧和经验,这样可以有效地提高学生的动手能力和实践能力.
2.3 科技活动与实践活动相结合
作为工科学生光看书本上的知识是不够的,要将理论与实际相结合才是最好的学习方法,为了让学生对计算机控制系统有更加直观的认识,在本学期的生产实习中,通过带领学生走进企业让学生确实体会到、感受到计算机控制系统的具体运用,并结合课堂知识对其进行讲解,让学生增加对所学课程的感官认识,唤起学生的求知欲,激发学生的学习积极性,有利于学生更好地学习本课程.除此之外,还要组织学生积极参加各种与本课程有联系的相关竞赛如电子设计大赛和学生科研计划等来培养和提高学生的创新能力、实际应用能力和动手能力,使学生对知识的应用得到综合提高.
3 结语
计算机控制技术课程是电气控制专业一门重要的专业课程,它具有涵盖相关课程知识点多,技术发展快,应用实践性强等特点,本文根据在教学中的探索从理论教学和实践教学模式两个方面对课程进行了改进,通过教学改革,使得各个相关知识点间有了更好的衔接,承前启后提高了学生学习的兴趣,调动了学生的积极性和主动性,不但使学生通过课程循序渐进的脉络更好地掌握了课程的重点和难点内容,而且也通过对实践教学环节的设计培养了学生的动手能力、创新能力和分析问题解决问题的能力,取得了良好的教学效果.当然时代是发展的,随着对人才培养要求的提高,课程改革还需在实践教学中不断进行探索和完善,积累经验不断改进教学方法,使得教学内容和教学方法更加符合人才培养的趋势.
参考文献
[1] 姜学军.计算机控制技术[M].第二版.北京:清华大学出版社,2009.
[2] 李明,刘洪山.案例教学方法在“计算机控制技术”课程中的应用[J].中国电力教育,2009(3).
[3] 黎萍,刘保军.计算机控制技术教学改革初探[J].中国电力教育,2011(9).
[4] 温淑慧.计算机控制技术实验教学改革初探[J].教学研究,2010,33(6).
[5] 严娟娟.以提高应用能力的“计算机控制”课程改革的思考[J].电气电子教学学报,2009(S2).
[6] 卢自宝,董国青.“计算机控制技术”课程实验教学探讨[J].教育教学论坛,2015(6):281-282.
编辑李金枝
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参考文献：
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