《计算机控制系统》精品课程建设对教学的促进作用

摘 要：经过数年的建设,《计算机控制系统》课程建设成为学校精品课程.本文总结阐述了《计算机控制系统》精品课程的建设内容、建设过程和建设经验,总结了《计算机控制系统》精品课程在自动化专业教学中的应用效果,分析了《计算机控制系统》精品课程对自动化专业教学的影响与促进作用,对类似课程的建设具有一定的借鉴意义和启发作用.

关 键 词：自动化专业计算机控制系统精品课程

ComputerControlSystem”ExcellentCourseConstructionAndIt’sPromotingEffecttoTeachingWork

ZhangTao

（NorthChinaInstituteofScience&Technology,Sanhe,Hebei,065201）

Abstract：The“putercontrolsystem”coursehasbeetheuniversityexcellentcoursebyconstructionforseveralyears.Thepapersummarizesandelaboratestheconstructioncontent,constructionprocessandconstructionexperienceof"putercontrolsystem"excellentcourse.Thepapersummeduptheteachingeffortsofthe“putercontrolsystem”courseinautomationmajor.Especiallythepaperanalysistheinfluenceandpromotiontotheautomationmajorinthecourseofteachingthe“putercontrolsystem”.Theconstructionofthe“putercontrolsystem”excellentcoursehasacertainreferencesignificanceandinspirationeffectfortheconstructionofsimilarcourse.

Keywords：AutomationMajor；ComputerControlSystem；ExcellentCourse.

0引言

计算机控制是自动控制理论与计算机技术相结合而产生的一门新兴学科,计算机控制技术是随着计算机技术的发展而发展起来的.

近年来,随着计算机技术、自动控制技术、检测与传感器技术、网络与通信技术、微电子技术、CRT显示技术、现场总线智能仪表、软件技术以及自控理论的高速发展,计算机控制的技术水平大大提高,计算机控制系统的应用突飞猛进.

利用计算机控制技术,人们可以对现场的各种设备进行远程监控,完成常规控制技术无法完成的任务,微型计算机控制已经被广泛地应用于军事、农业、工业、航空航天以及日常生活的各个领域.可以说,21世纪是计算机和控制技术获得重大发展的时代,大到载人航天飞船的研制成功,小到日用的家用电器,甚至计算机控制的家庭主妇机器人,到处可见计算机控制系统的应用.

《计算机控制系统》课程是自动化专业学生掌握计算机控制技术的重要专业课程.

华北科技学院自动化（专科）专业成立于1999年,2003年升格为自动化（本科）专业,面向全国招生.经过几年的发展,自动化专业的综合实力逐渐增强,教学质量和办学水平逐年提高.2007年,自动化专业被华北科技学院批准成为首批校级重点与特色专业建设点.2009年,自动化专业被教育部批准成为国家级特色专业建设点（编号：TS1Z214）.

本文阐述了《计算机控制系统》精品课程的建设内容和建设过程,说明了《计算机控制系统》精品课程在自动化专业教学中的应用情况,分析了《计算机控制系统》精品课程对自动化专业教学的影响与促进作用.

1《计算机控制系统》课程的教学内容

1.1“计算机控制系统”的概念

计算机控制系统（ComputerControlSystem,简称CCS）是应用计算机参与控制并借助一些辅助部件与被控对象相联系,以获得一定控制目的而构成的系统.这里的计算机通常是指数字计算机,可以有各种规模,如从微型到大型的通用或专用计算机.辅助部件主要指输入输出接口、检测装置和执行装置等.与被控对象的联系和部件间的联系,可以是有线方式,如通过电缆的模拟信号或数字信号进行联系；也可以是无线方式,如用红外线、微波、无线电波、光波等进行联系.

典型计算机控制系统的组成如图1所示.

1.2《计算机控制系统》课程内容

《计算机控制系统》课程主要介绍计算机控制系统的发展历程、结构组成、工作原理、设计方法、应用实例等内容.《计算机控制系统》课程主要教学内容包括：

1、计算机控制系统的类型（DCS、FCS、SCC）；

2、数据处理系统（模拟量输入/输出系统、开关量输入/输出系统）；

3.执行机构系统（直流电动机、步进电动机、交流电动机）；

4、数据处理方法（滤波、插值、量程调整、标度变换）；

5、计算机控制算法（PID算法、模糊控制算法、直接数字控制算法）；

6.计算机控制系统设计方法与设计实例等.

1.3《计算机控制系统》课程性质

《计算机控制系统》课程是自动化专业学生掌握计算机控制技术的重要专业课程,是自动化专业的必修课程和主干课程.《计算机控制系统》精品课程建设也是教育部特色专业――自动化专业建设的重要内容之一.通过对《计算机控制系统》课程的理论学习和实验验证,使学生建立起计算机控制系统的“系统”概念,从“系统”的全局观点出发,综合运用各种理论知识和技术,构建出硬件精巧、软件完善、技术实用、性价比高、抗干扰强的计算机控制系统,为今后的工作和学习奠定良好的理论基础和技术准备.

2《计算机控制系统》课程的建设内容

2.1教学文件建设

教学文件是开展教学工作的指导性文件,教学文件的具体内容包括：

一是制定教学计划.教学计划是明确人才培养规格及教学目标的重要文件,是进行专业建设、组织教学过程、安排教学任务的基本依据.

二是根据教学计划,制定教学大纲.教学大纲是以纲要形式规定一门课程教学内容的文件.包括这门课程的教学目的、任务、教学内容的范围、深度和结构、教学进度以及教学法上的基本要求等.

三是根据教学大纲的要求,编制教学日历.教学日历是教师组织课程教学的具体实施计划表,应明确规定教学进程、授课内容、课外作业、授课方式等内容.图2为《计算机控制系统》课程的教学日历.

2.2教学内容建设

教学内容是教师生对课程内容、教材内容与教学实际的综合加工,教学内容是教与学相互作用过程中有意传递的主要信息.教学内容建设的主要内容包括：

一是撰写电子教案.电子教案就是授课教师在上课之前,在电脑上撰写的以课时为单位设计的具体教学方案.电子教案有两种类型：WORD教案和PPT教案.WORD教案主要供授课教师使用；PPT教案侧重于课堂教学使用.

二是制作学习辅导材料.为使学生更好地学习理解课程内容,制作了《计算机控制系统》课程的学习辅导材料,包括学习指导、习题解答、复习提要等材料.

2.3教学录像录制

为更好地呈现课程教学内容,方便学生进行网络学习,录制了《计算机控制系统》课程的教学录像.教学录像的录制工作包括录像教师的组织、录像场地与录像时间的安排、教学内容与教学学时的安排等.

《计算机控制系统》课程的教学录像由7名授课教师完成录制工作,合计32学时,较为全面地反映了《计算机控制系统》课程的教学内容.

2.4教学网站建设

网络教学是利用计算机和互联网等软硬件环境,依托专业的网络现场教学平台,实现远程互动教学和学习的新的教学模式,是教育信息化和网络化的总体趋势和目标.为此,制作了《计算机控制系统》课程的教学网站,包括精品课程网站和网络课程网站两个部分.

《计算机控制系统》网络课程网站的为：http：//controlbbs.getbbs..图3为《计算机控制系统》网络课程网站截图.

3《计算机控制系统》课程的建设成果

3.1优化教学队伍

通过《计算机控制系统》课程的建设工作,进一步了优化了教学队伍的学历、职称,提高了教师的授课质量和教学水平.目前,《计算机控制系统》课程的教学队伍共有14人组成,其中教授3人,副教授4人,讲师7人；其中博士（后）3人,硕士8人,学士3人.

3.2出版配套教材

《计算机控制系统》课程使用的教材为《微型计算机控制技术（第2版）》（潘新编,电子工业出版社出版）,该教材为普通高等教育“十一五”国家级规划教材.

同时,为改善教学内容质量、提高课程建设水平,本课程任课教师特别编写出版了配套教材《自动控制系统实验实践教程》（张涛主编,煤炭工业出版社,2010年8月,ISBN：978-7-5020-3690-4）.

3.3提高教研水平

在开展《计算机控制系统》课程的建设工作的同时,任课教师积极研究教育教学方法,发表多篇研究论文.如关于如何建立良好和谐的师生关系,请参考作者的相关论文《大学和谐师生关系的构建策略研究》（华中师范大学学报（人文社会科学版）,2007年专辑）.再如如何看待多媒体教学的作用,请参考作者的相关论文《大学中采用多媒体技术对教学的影响》（华北科技学院学报,Vol.4,2007年）.

3.4建成精品课程

经过多位任课教师的共同努力,《计算机控制系统》课程的教学质量得到明显提高,提高了学生的积极性,受到学生的热情欢迎.同时,《计算机控制系统》课程得到了安徽工业大学、华北科技学院、防灾科技学院等高校专家的一致肯定.

2011年9月,《计算机控制系统》课程被批准成为华北科技学院精品课程.图4为精品课程建设完成者证书.

4《计算机控制系统》课程的应用效果

4.1深化理论教学

《计算机控制系统》课程中的部分理论内容较为复杂,可以借助多种教学手段深化学生对复杂理论的理解.如模糊控制理论较为抽象,利用Matlab仿真软件对模糊控制器进行仿真设计、仿真应用,使学生直观地观察到抽象复杂理论的工作原理、工作过程和应用方法,进一步深化了理论知识的教学程度.

4.2强化实验教学

实验教学环节是检验学生对理论教学知识能否理解和运用的重要标志之一,强化实验教学效果,才能使学生高质量地完成实验学习任务.如图5为直流电机调速系统实验,就是教师在上课前利用直流电机实验装置和KeilC、Proteus等软件预做实验,并制作成实验视频在实验课堂中播放,使学生快速地掌握了实验要领,提高了学生的实验学习效果.

4.3提高学生实践能力

在自动化专业的《人才培养计划》中规定：在实践教学环节（如设计,实习）要涉及计算机控制系统的内容.因而,在学生学习《计算机控制系统》课程之后,先后进行了“控制系统课设计”、“PLC控制系统实训项目”、“单片机控制系统实训项目”等实践教学环节.

通过这些实践教学环节,不但加强了学生对计算机控制系统相关内容的理解,而且也培养了学生运用计算机控制系统相关知识解决实际问题的能力.

4.4促进学生科技创新

通过学习《计算机控制系统》课程,自动化专业学生的实践动手能力得到改善,科技创新的积极性不断提高,科技创新的能力不断加强.经过自动化专业相关部门和教师的共同努力,自动化专业学生的培养情况良好,积极进行科技创新活动,取得多项科技创新成果.仅在2011年,获得全国大学生电子设计大赛全国二等奖2项；飞思卡尔杯智能车竞赛全国一等奖1项,全国二等奖2项；全国挑战杯大赛河北省二等奖1项.图6为学生在学习《计算机控制系统》课程之后制作的科技创新作品（智能寻迹小车）.

5总结与建议

2011年9月,《计算机控制系统》课程被批准成为华北科技学院校级精品课程.

经过授课教师的努力建设,《计算机控制系统》课程的教学质量稳步提高,教学效果成绩明显.《计算机控制系统》课程建设工作具有以下特点：

（1）在完成人才培养方案所规定教学目标的前提下,进行教学内容改革、教学方法改革和教学手段改革,不断提高和强化教学效果.

（2）课程建设内容更加丰富饱满,特别是建设和完善《计算机控制系统》课程的教学网站,充分利用网络平台开展教学工作,取得良好的教学效果.

（3）通过精品课程建设工作,编写出版了相关配套教材,撰写发表了教学改革论文,更新优化了教师教学理念,改善提高了教师队伍结构.

（4）在完善理论教学与实验教学的基础上,重视《计算机控制系统》课程内容的实践应用.一是通过开展课程设计、实习训练等实践环节,强化实践基础能力培养、提高学生的实践动手能力；二是通过开展科技创新活动,激发学生的科技创新潜力、提高科技创新能力、取得科技创新成果.

《计算机控制系统》课程已经建设成为校级精品课程,取得了一系列的良好教学效果.但与省级、国家级精品课程的要求相比,仍有一定的差距和不足,还需要进一步改革、充实、提高、完善,需要不断提高课程建设水平,以不断满足人才培养的需求.