設計性、綜合性實驗的教學實踐與教學方法研究

摘 要本文通過對設計性、綜合性實驗教學的實踐，以“計算機控制技術”課程實驗為例，從設計性、綜合性實驗的選題、實驗過程中注意的問題、實驗教學方法的改進等方面進行了探討。強調(diào)了讓學生掌握系統(tǒng)設計方法的重要性，以及如何提高學生綜合應用知識的能力和實際動手能力。

關鍵詞計算機控制系統(tǒng)；設計性、綜合性實驗；教學改革

中圖分類號：G642.44 文獻標識碼：A文章編號：1671-489X（2007）07－0015-02

Study on Teaching Practice and Method of Designed and Comprehensive Experiment//Wen Zhexiong

Abstract Through the practice of experiment teaching， the paper has a discussion on the selected topic， mater in the process and improvement regarding experiment teaching method.

Key words computer control system; designed and comprehensive experiment; teaching reform

Author’s address Automatic Department of Foshan Science Technology College， Foshan， Guangdong 528000

在高校工科專業(yè)教學大綱中，實驗教學占有非常重要的地位，而設計性、綜合性實驗又是培養(yǎng)學生綜合應用知識和動手能力的重要環(huán)節(jié)。我們在計算機控制技術這門專業(yè)課的實驗教學中，加強了設計性、綜合性實驗教學的比重，進行了一些教學改革的嘗試，現(xiàn)將我們實驗教學的經(jīng)驗和體會介紹如下：

1 設計性、綜合性實驗的選題

實驗項目要符合教學大綱的要求。我們在進行計算機控制技術課程的實驗教學中，發(fā)現(xiàn)這門課程的實驗項目比較陳舊、缺少控制方面的內(nèi)容。現(xiàn)有教材中完整的控制系統(tǒng)設計方法和應用實例比較少[1] [2]，學生對一個完整的應用系統(tǒng)往往不知如何下手，而這恰恰是這門課程的重要環(huán)節(jié)。我們在實驗項目的選題上強調(diào)了系統(tǒng)性和完整性。

選題最好是一個實際應用的小系統(tǒng)。過去我們選擇的實驗項目主要有A/D、D/A轉(zhuǎn)換實驗，學生只是停留在計算機控制系統(tǒng)的一個組成部分，沒有構成一個完整的系統(tǒng)，也沒有控制部分的內(nèi)容，與這門課程教學大綱的內(nèi)容有不少出入。另外計算機控制系統(tǒng)的組成一般都包含有人機界面，如鍵盤和顯示器。這部分內(nèi)容在該課程中雖不是重點，但任何應用系統(tǒng)缺少了它都不能運行。因此，我們選擇了幾種典型的應用系統(tǒng)實驗項目供學生選用。例如：溫度控制、直流電機調(diào)速控制、步進電機控制等，這些實驗項目包括了A/D、D/A轉(zhuǎn)換、常用控制方法和人機界面。

2 實驗過程中應注意的問題

2.1設計的規(guī)范性問題

對初學者來說，由于缺乏設計經(jīng)驗，往往會隨心所欲，自我發(fā)揮。例如：有的學生在程序設計中急于求成，設計的程序流程圖不夠規(guī)范，缺少模塊化的設計方法，邏輯性不強。這給以后的程序設計和調(diào)試都造成了困難，因此強調(diào)設計的規(guī)范性，培養(yǎng)良好的設計習慣非常重要。

2.2設計的優(yōu)化問題

設計性、綜合性實驗的過程實際上是將課堂教學的內(nèi)容和重點加以規(guī)范、綜合和優(yōu)化的過程，而且也是一種創(chuàng)造性的工作過程，是一個不斷學習和改進的過程。由于學生初次接觸系統(tǒng)設計，難免犯錯誤，甚至在設計方案上都可能犯嚴重的錯誤，這都是正常的。此間教師起到關鍵性的作用，教師若及時指出學生設計中的錯誤，就可以使學生少走彎路。如有的學生認為設計的程序越復雜、指令越多，設計的水平就越高。教師要強調(diào)的是能用簡單的方法解決問題就不要用復雜的方法。

2.3設計的先進性問題

隨著計算機技術的發(fā)展，特別是新型元器件的不斷出現(xiàn)，使計算機應用系統(tǒng)的組成越來越簡單，系統(tǒng)的可靠性、經(jīng)濟性大大提高。這就需要讓學生了解有哪些可選用的新型元器件，而教科書上往往是找不到的。例如：有的學生在溫度測量部分采用了新型的數(shù)字化溫度傳感器DS18B20，該傳感器不需要信號調(diào)理電路和A/D轉(zhuǎn)換器，大大簡化了硬件電路。

2.4實驗調(diào)試中要注意的問題

一般來說設計中出現(xiàn)的錯誤越少，調(diào)試過程就越順利。要做到這一點往往并不容易。對有經(jīng)驗的設計者來說都會犯設計上的錯誤，對學生來說，就更容易出現(xiàn)錯誤，正確的調(diào)試方法往往會起到事半功倍的作用。讓學生掌握調(diào)試的一般方法：先調(diào)試子程序模塊，后調(diào)試系統(tǒng)；先模擬仿真調(diào)試，后實際系統(tǒng)調(diào)試。調(diào)試中還可以編寫一段測試硬件和軟件的程序來幫助分析調(diào)試中產(chǎn)生的問題。培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力也是我們實驗教學希望達到的目的。

3 實驗教學方法的改進

3.1實驗教學內(nèi)容的調(diào)整

由于設計性實驗一般內(nèi)容比較多，綜合性比較強，學生在兩節(jié)課的時間內(nèi)往往很難完成。我們在不改變實驗總學時數(shù)的基礎上，將一個完整的應用系統(tǒng)設計分解成三個實驗來做，例如：將溫度控制實驗分成溫度測量與顯示、控制算法與輸出、系統(tǒng)調(diào)試三部分。

3.2課內(nèi)和課外相結合

我們?yōu)閷W生搭建了兩個實驗平臺：一是在實驗室為學生提供一套完整的實驗儀器，可作為學生進行實際調(diào)試時使用；二是學生可以通過個人電腦進行軟件仿真調(diào)試，這樣可以在實驗教學之外進行，增加了學生動手實踐的機會。我們的做法是：先讓學生自己完成程序的編寫和軟件仿真，再在實驗課上完成系統(tǒng)調(diào)試。使實驗的準備更充分，達到實驗預定的效果。

3.3實驗考核方法的改進

我們在實驗教學中發(fā)現(xiàn)，這種教學模式對比較自覺的學生效果很好，但是對不自覺的學生可能會有抄襲和拷貝別人設計的現(xiàn)象。有必要改革實驗考核的方式，改變過去教師只根據(jù)學生實驗報告來評分的辦法。我們要求學生除了完成實驗設計、系統(tǒng)調(diào)試和實驗報告外，還要通過對學生提問來綜合評分，特別是對有獨到見解和創(chuàng)新內(nèi)容的設計要給予肯定。通過考核方法的改革，提高了學生學習的自覺性和積極性[3]。

3.4不斷改進實驗手段

由于單片微型計算機技術的不斷發(fā)展，無論是硬件技術或是軟件技術都在不斷的改進。我們更多的采用最新流行的單片機，盡可能采用C語言，而不是采用匯編語言編程；在控制算法上最好能用到智能控制算法，如模糊控制技術等。

4 結束語

我們通過設計性、綜合性實驗的教學實踐和教學方法的改進，從實際出發(fā)，調(diào)整了實驗項目的內(nèi)容，使其更加符合教學大綱的要求，目的是讓學生掌握控制系統(tǒng)的設計方法和調(diào)試技術，以及如何規(guī)范和優(yōu)化自己的設計；提高了學生綜合應用知識的能力和實際動手能力；將計算機控制系統(tǒng)的新技術、新方法引入到實驗教學過程中，提高了學生的學習興趣；采用開放性實驗教學模式，盡量為學生提供較好的實驗條件，吸引學生到實驗室來學習。改革實驗考核方法，注重考查學生的實際應用能力和創(chuàng)新能力。通過以上的實驗教學改進措施，收到了預期的效果，對提高教學質(zhì)量和學生的素質(zhì)教育起到了促進作用。

參考文獻：

[1]彭沛夫，張桂芳.微機控制技術與實驗指導書[M].北京:清華大學出版社，2005

[2]黃海萍.微機原理與接口技術實驗指導[M].北京：國防工業(yè)出版社出版社，2004

[3]文哲雄.“計算機控制技術”課程教學改革的實踐與探索.北京：中國科學教育，2004