王雪潔+婁瑩

《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》作為自動(dòng)化專業(yè)一門重要的專業(yè)必修課，教學(xué)質(zhì)量的高低直接對(duì)自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生的專業(yè)技術(shù)水平起到至關(guān)重要的作用，所以制定一個(gè)好的切實(shí)可行的教學(xué)實(shí)施方案勢(shì)在必行。

課程簡(jiǎn)介與定位

教學(xué)目標(biāo) 《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》教學(xué)目的是使學(xué)生從系統(tǒng)集成的角度掌握計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的基本原理與設(shè)計(jì)方法，不但能夠分析與應(yīng)用、設(shè)計(jì)并實(shí)施滿足實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)需要的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，而且能夠不斷地根據(jù)已有的基礎(chǔ)知識(shí)，迅速進(jìn)行知識(shí)更新。

在專業(yè)課程體系中的定位 在浙江大學(xué)城市學(xué)院自動(dòng)化專業(yè)的專業(yè)必修課中，《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》是講述控制手段的一門必修課程，是自動(dòng)化閉環(huán)控制系統(tǒng)的重要組成部分。

在專業(yè)能力培養(yǎng)中的定位 控制精度要求比較高的實(shí)際控制系統(tǒng)大多為閉環(huán)控制系統(tǒng)，在閉環(huán)控制系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)將作為一個(gè)重要的控制手段而存在，所以經(jīng)典PID為代表的控制算法將成為《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》這門課程的重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容，本課程將搭建以溫度、電機(jī)和液位為主要控制對(duì)象的閉環(huán)控制系統(tǒng)，并完成對(duì)位置型PID、增量型PID、積分分離式PID、模糊控制等先進(jìn)控制算法的學(xué)習(xí)。

與核心課程群中其他課程在知識(shí)體系與能力培養(yǎng)上的整體設(shè)計(jì) 隨著現(xiàn)代化工業(yè)復(fù)雜性與集成化程度的增加，計(jì)算機(jī)控制技術(shù)已廣泛應(yīng)用于各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域。因?yàn)椤队?jì)算機(jī)控制技術(shù)》教學(xué)目的是使學(xué)生能夠分析與應(yīng)用、設(shè)計(jì)并實(shí)施滿足實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)需要的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，所以在教學(xué)內(nèi)容方面主要講述計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)相關(guān)的硬件、軟件、控制策略、數(shù)據(jù)通信、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)等方面的理論知識(shí)與技術(shù)。包括計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的基本概念與基礎(chǔ)理論，控制系統(tǒng)的接口技術(shù)、數(shù)字通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、軟件技術(shù)，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中常用的控制策略，不同規(guī)模的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)范例，以及流程工業(yè)的計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)。

能力培養(yǎng)要求 借助本門課程的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生了解計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)組成、分類、硬件及軟件構(gòu)成、控制算法等相關(guān)知識(shí)，使學(xué)生從系統(tǒng)集成的角度掌握計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的基本原理與設(shè)計(jì)方法，不但能夠分析與應(yīng)用、設(shè)計(jì)并實(shí)施滿足實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)需要的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，而且能夠不斷地根據(jù)已有的基礎(chǔ)知識(shí)，迅速進(jìn)行知識(shí)更新。

實(shí)踐教學(xué)要求 實(shí)踐教學(xué)方面采取實(shí)驗(yàn)課與課外課程設(shè)計(jì)相結(jié)合的形式，實(shí)驗(yàn)課上主要學(xué)習(xí)組態(tài)監(jiān)控軟件在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，并以液位為控制對(duì)象，搭建以計(jì)算機(jī)為控制核心的閉環(huán)控制系統(tǒng)，通過(guò)特性調(diào)試，了解計(jì)算機(jī)控制算法在實(shí)際系統(tǒng)中的應(yīng)用。課外則要求同學(xué)們完成以電機(jī)為控制對(duì)象的閉環(huán)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)報(bào)告，深化學(xué)生對(duì)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的理解和掌握，完成理論到實(shí)踐的轉(zhuǎn)換。

作業(yè)及考核要求 《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》作業(yè)基本都要求網(wǎng)上提交，每個(gè)章節(jié)結(jié)束，都會(huì)按照講授內(nèi)容布置相應(yīng)網(wǎng)上作業(yè)，要求學(xué)生按照規(guī)定時(shí)間完成。同時(shí)為了鞏固學(xué)習(xí)效果，還會(huì)配備相應(yīng)章節(jié)的網(wǎng)上在線測(cè)試題目。最后同學(xué)們要完成以電機(jī)為控制對(duì)象的閉環(huán)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)報(bào)告。期末成績(jī)的構(gòu)成為到課率及課堂表現(xiàn)10%，平時(shí)作業(yè)和小測(cè)試10%，期中考試15%，設(shè)計(jì)報(bào)告15%，期末考試50%。

教學(xué)實(shí)施方案設(shè)計(jì)

教學(xué)內(nèi)容組織 針對(duì)計(jì)算機(jī)控制技術(shù)綜合知識(shí)比較多、專業(yè)性較強(qiáng)、不易理解的特點(diǎn)，具體從以下幾個(gè)方面組織教學(xué)內(nèi)容：

第一，準(zhǔn)確把握課程的性質(zhì)與作用。計(jì)算機(jī)作為閉環(huán)控制系統(tǒng)的一個(gè)重要控制手段，經(jīng)典PID等算法講解將成為《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》這門課程的重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容，同時(shí)在搭建以溫度、電機(jī)和液位為主要控制對(duì)象的閉環(huán)控制系統(tǒng)時(shí)，了解信號(hào)檢測(cè)、信號(hào)傳輸、信號(hào)處理、信號(hào)顯示等相關(guān)知識(shí)。

第二，突出學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)。在課程知識(shí)的講授過(guò)程中，注意教育和啟發(fā)學(xué)生用哲學(xué)的思想、辯證的觀點(diǎn)來(lái)分析和思考問(wèn)題，如主要矛盾與次要矛盾的轉(zhuǎn)化、事物都是一分為二的道理等，健全學(xué)生的心智，提高學(xué)生綜合素質(zhì)。

第三，通過(guò)課程教學(xué)，教給學(xué)生現(xiàn)代科學(xué)研究的方法。以實(shí)際控制系統(tǒng)為主線，將設(shè)計(jì)方法、分析方法、算法編寫等過(guò)程梳理清晰，將講述內(nèi)容集中在目前的工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的使用技術(shù)上。

教學(xué)策略 ①結(jié)合課程知識(shí)和社會(huì)調(diào)研以增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)力；②理清思路，從簡(jiǎn)到繁，強(qiáng)化計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的理解和應(yīng)用；③觀看模型理解抽象閉環(huán)控制系統(tǒng)概念，加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握；④引導(dǎo)學(xué)生參與課堂教學(xué)，分組討論促進(jìn)學(xué)習(xí)主動(dòng)性和能力齊頭并進(jìn)；⑤設(shè)計(jì)貫穿理論教學(xué)周期，通過(guò)實(shí)踐加深學(xué)生對(duì)課程知識(shí)的理解和掌握；⑥加強(qiáng)課外輔導(dǎo)鞏固學(xué)生對(duì)課程知識(shí)的掌握；⑦結(jié)合現(xiàn)代教學(xué)手段開展輔導(dǎo)。

結(jié)束語(yǔ)

《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》課程的改革在實(shí)施過(guò)程中，通過(guò)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的硬件和軟件技術(shù)等工作原理的講解，將模擬電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、電路原理、自動(dòng)控制理論等相關(guān)課程的知識(shí)進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的連接，學(xué)生對(duì)所學(xué)專業(yè)知識(shí)有了更加系統(tǒng)化和模塊化理解，有利于專業(yè)整體知識(shí)的消化和掌握。

【本論文由2016浙江大學(xué)城市學(xué)院在線開放課程《電機(jī)與拖動(dòng)》（ZX1603）資助】

（作者單位：浙江大學(xué)城市學(xué)院信息與電氣工程學(xué)院；遼寧科技大學(xué)電子與信息工程學(xué)院）