基于工程教育论证的“计算机控制技术”课程实验的教学改革与实践

王佳庆 肖忠 王晓刚 刘贵云

摘要：“计算机控制技术”课程是自动化类专业重要的专业课程。基于工程教育论证的思想，对该课程实验的教学内容、实验教学效果评价和学生实验项目成绩评定等方面进行了一些改革和实践，达到了课程教学目标的要求。

关键词：计算机控制技术;实验项目;教学评价

中图分类号：G640     文献标志码：A     文章编号：1674-9324（2020）12-0161-02

一、引言

“计算机控制技术”是自动化、机器人工程、电气工程及其自动化专业的主干专业课程，是一门理论和实践紧密结合的课程。本课程主要介绍计算机控制系统的基本理论、计算机控制器的设计方法及系统的实现。通过对本课程的学习，学生可以具备对计算机控制系统的分析能力和设计能力。“计算机控制技术”课程的主要教学内容包括：计算机控制系统的总体情况和设计方法、计算机控制系统的输入/输出通道的设计结构和设计、开环数字程序控制的原理和设计、数字PID控制、最少拍控制的基本原理和设计方法、工控组态软件的设计和控制系统应用软件的设计等。各高校根据各自的实验条件，开设了不同的实验项目，但基本上都是验证性实验项目和用Matlab做仿真实验。

二、课程实验内容的改革

对于课时较少的计算机控制技术课程来说，其实验课设定并不多，一般开设了输入/输出通道的数据采集实验、步进电机控制实验、数字PID实验等。为了进一步加深学生理论知识的学习效果，提高其工程实践能力以及对科技创新能力，课程增加了一个演示实验项目和一个创新设计类项目。演示实验项目的设备来源于部分教师科研项目。我们选择了倒立摆、机器人、磁悬浮装置、直线柔性控制系统等装置作为演示实验设备。一个班级分成两组，由课程实验教师和实验室指导教师分别演示和讲解。选择“水箱液位控制系统设计实验”作为创新设计类项目，该实验项目以水箱作为控制对象，提供了多种计算机控制硬件条件和软件编程语言，由学生自己设计一个计算机控制系统。学生可以根据自己的学习情况选择控制器，有PC、西门子PLC、8088和单片机可选，编程语言可根据选择不同的控制器选择汇编语言、Matlab、VB、MCGS、STEP7等，避免了控制系统的雷同。表1是我校开设的是实验项目和课程教学知识点的关系表。

三、课程实验教学的改革和实践

在课程实验教学过程中，我校主要针对学生实验前后各环节、每一个实验项目的成绩评定、实验教学效果等进行了改革和实践。

（一）教学环节的改革

“计算机控制技术”课程被定为我校在线开放课程建设项目。在开课学期，任课教师会提前把实验相关的资料放到实验教学网络资源，包括硬件设备资料、计算机控制的编程语言资料、实验指导书等，让学生提前熟悉相关的硬件和软件。在实验课前一周，任课教师在理论课环节需要把实验中的重点、难点问题讲清楚，学生要做好预习并撰写预习报告。针对不同的实验项目，教师采用不同的指导方式。譬如水箱液位控制系统设计实驗，由学生根据实验室条件自行设计实验方案进行实验，教师在实验过程中协助学生解决出现的问题。实验课后，教师应该及时修改实验报告，并在理论课环节对实验中出现的问题进行讲解。

（二）实验项目成绩评定

为了客观、公正地反映学生的实验效果以及对相关知识的掌握程度，需要对每一个实验项目设置不同的评价标准。譬如“计算机控制系统演示实验”项目，我们采用考勤（占考核比重20%）和课后大作业（占考核比重80%）的形式来进行成绩评定，课后大作业往往是针对演示实验设备进行仿真控制设计。“水箱液位控制系统设计实验”项目采用以下几项进行考核：实验前准备情况检查（占考核成绩比重为10%），实验报告（占考核成绩比重为40%），实验调试过程中操作熟练程度（占考核成绩比重15%），考核对所设计控制系统进行现场参数设定的能力和控制效果（占考核成绩比重20%），考核回答教师提问的情况（占考核成绩比重15%）。

（三）教学效果的评价

我校对任课教师课堂教学质量评价有领导课堂教学质量评价、督导或同行课堂教学质量评价和学生课堂教学质量评价，评价指标设置如表3、4、5所示。根据“计算机控制技术”课程实验的特点，按照30%、40%和30%计算总的评价分值。

四、结语

经过“计算机控制技术”课程实验的教学实践，绝大多数学生具备了一定的对计算机控制系统的硬件集成和软件开发能力，教学管理人员可以更加客观评价教学效果。

参考文献：

[1]王晓刚，王清，王佳庆.基于工程教育认证的电气工程专业综合改革[J].高教学刊，2016，（5）：155-156.

[2]王佳庆，王晓刚，王清，等.基于项目教学法的计算机控制技术课程教学改革与探索[J].教育教学论坛，2014，（15）：273-275.

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[4]程海燕，李大中，张妍.计算机控制技术实验教学改革与实践[J].实验室科学，2014，4（17）：129-131.