1、關于計算機控制系統教學的研究與理論"論文摘要：本文從計算機控制系統課程的教學理論出發，從課堂教學內容的組織和實驗的設計管理兩個教學內容入手，提出以把教學、實驗過程與日后工作和深化研究時采用的設計過程接軌為主要思路，輔以對學生科學的管理、因材施教，從而保證最多的學生從課程中受益。論文關鍵詞：計算機控制系統；教學研究；實驗設計一、引言對工業消費過程進展計算機控制是科技開展的必然，計算機控制系統1已成為消費設備及過程控制等重要的組成部分，它代替人成為工藝過程控制的指揮和監視中心。當代自動控制專業的大學生應當努力學習計算機控制技術，成長為適應社會開展的高技術人才。計算機控制系統課程就是適應這

2、樣的需要而開設的。它是一門理論性強、內容豐富、概念抽象、涉及知識面寬、分析方法多、信息量大的課程。可以說本課程濃縮了自動化專業的知識精華，在專業的課程體系中具有承上啟下的作用。從課程設置的上下銜接來說，工科自動化專業計算機控制系統課程主要在自動控制原理、現代控制理論等理論課的根底上進展深化；在微機原理、單片機原理、電源技術等課程的根底上進展工程應用的理論。要上好這門課，教師除了需要堅實的理論根底外，還需要有較好的理論經歷，授課時可以將理論與實際系統聯絡起來，同時要有豐富的教學經歷和成熟的教學管理手段。現行的教學形式下存在的一些問題如下：偏于實際，忽略理論，將對學生深造和后續職業開展不利；側重理

3、論教學，難以將理論與應用結合，學生出校門卻無一技之長，無法立即效勞于社會；教與學的脫節，難于調動多數學生的學習積極性。為此本文在教學理論的根底上，提出了從教學的組織和實驗的管理的計算機控制系統課程體系的安排，希望能得到同行的指點，共同進步。二、課堂教學內容的組織課堂教學一直是教學的重點。首先要對課堂內容進展有機的組織。教學內容組織的原那么是根據課程定位，兼顧根底性、實用性，注重根本理論和根本方法，注重工程應用價值，舍去那些理論上先進而工程上極少應用的高級或復雜算法，舍去那些適用場合不多的硬件配置形式，整合其他的相關課程資源，按照學生的程度，重點突出，主要確保多數學生不落伍。選定的課程四大核心內

4、容為：1以數字控制理論為主體，從連續控制引入數字控制2控制算法及其編程方法3智能控制理論的應用4典型計算機控制系統的組成構造和設計對重點和難點的內容要精講多練。精講就是概念清楚，表達明確，介紹詳細，并指明實際運用的情況，并且要適時宜地加以回憶，以使學生對重點部分經常保持明晰的印象。多練需要在教學中穿插安排一定數量的習題課，精選例題，講練結合，舉一反三，將看似零散的知識點聯接起來，就可使學生穩固所學知識。同時可適當介紹計算機控制系統的學術開展動態及待解決的問題。教學中要著重抓好入門環節，萬事開頭難。入門環節主要是要求學生在課程開始之前提交一篇綜述性的研究報告。選題的范圍由任課教師指定，主要涉及計

5、算機控制系統的根底知識，根本原理和構成，該領域的關鍵性技術、研究熱點和開展趨勢等方向。為了防止報告內容的空泛，要求學生在報告中必須輔以實例加以說明。經過這個環節，較好地消除了學生學習該課程時的盲目性，而且這種學習形式和學生獨立研究一個課題相似，可以激發他們繼續學習的興趣。教學中要著重抓好入門環節，萬事開頭難。入門環節主要是要求學生在課程開始之前提交一篇綜述性的研究報告。選題的范圍由任課教師指定，主要涉及計算機控制系統的根底知識，根本原理和構成，該領域的關鍵性技術、研究熱點和開展趨勢等方向。為了防止報告內容的空泛，要求學生在報告中必須輔以實例加以說明。經過這個環節，較好地消除了學生學習該課程時的

6、盲目性，而且這種學習形式和學生獨立研究一個課題相似，可以激發他們繼續學習的興趣。 "教學環節中，教給學生學習的方法比傳授知識更重要。教學中主要注意以下問題：一在討論式教學中學會問問題。學習中最重要的就是學會考慮，帶著問題來考慮，是最重要的學習原那么。在課堂上要盡量多提一些問題，注意將問題的來龍去脈說清楚，有些自我解答，有些找學生解答，有些那么留給學生課后考慮，下次上課時，利用較短的時間進展總結和討論。二培養興趣，找到樂趣。“興趣是最好的教師。有了興趣和樂趣，就可以忙而不累，樂而忘憂，就容易產生靈感，事半功倍。三勤于動手，擅長轉化。要多給學生動手，以便能把知識轉化為動手才能。這一點會由

7、于不同學生差異很大，因此不同層次的學生要用實驗室的時間不同。四學會綜合。要解決實際問題，靠哪一項單科知識都是不夠的，靠的是綜合后的知識。本課程的特點之一就是綜合，包括多門已學課程的知識綜合，理論與理論的綜合，硬件與軟件的綜合等等。所以要在課程學習中注重綜合。教學可以和縱向科研結合，將科研成果轉化成專業教學內容和教學設備，形成鮮明的專業教學特色，可以大大激發學生的學習興趣。教學也可以和橫向工程相結合，建立校企產學研合作理論基地，促成教學與消費的結合，校企雙方優勢互補、資源互用，是促進科技開展，培養專門人才的重要途徑。三、實驗的設計和管理傳統的以課堂講授為主、實驗為輔的教學形式存在嚴重的缺陷2。因

8、為所開設的實驗多數是驗證型實驗，所有的實驗對象都已經封裝好，學生只需要插線聯接，很快就可以獲得實驗結果。學生盡管完成了實驗，但無法真正將各門課程所學的內容融會貫穿；更重要的是與實際工作中的設計過程差異甚遠。為此，我們采用了實驗教學與理論教學并行的教學形式。學生的實驗針對課堂上所設立的控制系統進展，如電阻爐溫度控制系統。首先，利用兩個學時在課堂上講解整個系統的功能、組成和工作過程；在學生對整個計算機控制系統有了初步認識以后，在實驗室演示已設計好的控制系統，向學生細致說明理論內容與實物的對應關系，如計算機、加熱元件、接口電路、出發電路、檢測元件和執行機構等，再結合實物和學生討論設計方案及他們所提出

9、的問題。然后，學生將自己的設計方案帶到實驗室去驗證。最后是同學們對自己所設計的系統進展調試和優化。通過系統級元件級的循環過程，同學們不僅對計算機控制系統課程的核心思想有了深化的理解，而且親身體驗了實際產品設計的全過程，也充分認識到理論操作的重要性，感受到設計成功的喜悅，大大激發了繼續學習的興趣。除了根底實驗，我們按照從淺入深設計了四個綜合實驗：一數字控制算法模塊化。根據課程教學內容，采用C語言對各類數字控制算法包括：PID算法及其變形、數字濾波算法、最少拍算法、達林算法、狀態觀測器算法等按照模塊化設計思想進展編程開發，以方便系統使用。二溫度閉環數字控制系統。用簡易電加熱溫度控制箱與微機實驗箱構

10、成一個溫度閉環控制系統，由學生按照自己設計的控制方案進展系統硬件的連接和配置，同時從控制算法模塊中選擇需要的算法，通過調整控制器參數以及外部擾動條件，觀察系統的運行情況。三步進電機數字閉環控制系統。用小型直流步進電機隨動裝置與微機實驗箱構成一個步進電機閉環控制系統，由學生按照實驗設計的控制方案進展系統硬件的連接和配置，同時從控制算法模塊中選擇需要的算法組態控制系統，通過施加外部擾動，觀察系統的運行情況，并做實時記錄分析。四帶上位監控的數字閉環控制系統。在數字閉環控制系統實現的根底上，可考慮開發帶上位監控功能的在線閉環系統。通過該監控軟件平臺，可實現對系統控制算法的組態、控制器參數的調整和定值的修改等，同時要開發一些運行監控畫面，包括系統工藝圖、運行參數實時趨勢曲線、報警畫面和參數一覽畫面等。使學生可根據自己的設計方案，通過該平臺系統靈敏的調整控制算法和對系統運行監控。該課程的實驗內容更加符合快速開展的計算機工程控制技術要求，使學生走上工作崗位后可以盡快地適應實際工作。四、總結最正確教學效果的獲得，需要根據生源情況因材施教，課堂教學之外，教學的管理也很關鍵，實驗教學，作業情況，辯論和最終考核都