基于CCD的計(jì)算機(jī)控制開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的研究

李方

【摘 要】計(jì)算機(jī)控制課程是測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)的主要課程。本文結(jié)合近年來(lái)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革實(shí)踐，明確實(shí)驗(yàn)教學(xué)的功能在于培養(yǎng)學(xué)生善于實(shí)踐和勇于創(chuàng)新的精神。從教學(xué)方法、實(shí)驗(yàn)手段兩方面闡述了基于CCD的計(jì)算機(jī)控制實(shí)驗(yàn)改革方案，實(shí)踐證明鍛煉了學(xué)生進(jìn)行軟硬件綜合開(kāi)發(fā)的能力。

【關(guān)鍵詞】開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理模式;CCD實(shí)驗(yàn)平臺(tái);實(shí)驗(yàn)改革

【Abstract】Computer Control course is an important course in the major of measurement-control technology &instrument. Combining with the innovation of experimental teaching，it indicated that the open of experimental teaching not only can improve the experimental skills and abilities of students， but also has a great significance at the cultivation of their innovative awareness and researching abilities. The practice and achievements of teaching reform in the course based on CCD were introduced， and also the teaching method and experiments measures in detail. It has proved that the new method not only let students understand the computer control principle and application， but also practice their capability to perform multiple projects.

【Key words】Open management mode of experimental teaching; CCD experimental platform; Teaching reform

0 引言

計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是以計(jì)算機(jī)為核心的實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)控制的系統(tǒng)[1]。計(jì)算機(jī)控制技術(shù)是測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)的專業(yè)課程之一。課程融計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、電子、通信技術(shù)于一體，又融理論、技術(shù)、方法、工程實(shí)現(xiàn)與一體的理論性和實(shí)踐性很強(qiáng)的一門交叉學(xué)科。學(xué)習(xí)本課程要求理論聯(lián)系實(shí)踐，注重系統(tǒng)性和實(shí)用性，要求學(xué)生通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)掌握如何利用計(jì)算機(jī)控制生產(chǎn)過(guò)程的基本原理，并基本掌握計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的分析設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方法及計(jì)算機(jī)在工業(yè)過(guò)程控制應(yīng)用中的各種技術(shù)。

CCD（Charge-Coupled Device）是電荷耦合器件的簡(jiǎn)稱，是20世紀(jì)70年代初發(fā)展起來(lái)的半導(dǎo)體光電集成器件。CCD在圖像傳感和非接觸測(cè)量領(lǐng)域發(fā)展最為迅速，廣泛用于測(cè)控儀器和光電信息工程中。

運(yùn)用計(jì)算機(jī)控制理論實(shí)踐在CCD實(shí)驗(yàn)中，并結(jié)合CCD的實(shí)驗(yàn)特點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)造力，使學(xué)生在設(shè)計(jì)軟硬件的過(guò)程中真正掌握好課程知識(shí)是一項(xiàng)非常有意義的課題。

1 基于CCD的計(jì)算機(jī)控制實(shí)驗(yàn)教學(xué)綜述

現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)控制課程實(shí)驗(yàn)多為過(guò)程通道和爐溫控制等驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，對(duì)于測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)的學(xué)生開(kāi)設(shè)的其它專業(yè)課程輔助實(shí)踐性不強(qiáng)。CCD是現(xiàn)代測(cè)量與控制的重要手段之一，運(yùn)用計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)CCD的控制可以提高測(cè)控專業(yè)學(xué)生對(duì)于兩種重要技術(shù)手段的理解與應(yīng)用能力。

1.1 CCD實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)組成

以CCD移動(dòng)目標(biāo)的自動(dòng)跟蹤和瞄準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)為例。

實(shí)驗(yàn)硬件裝置包括：CCD測(cè)試裝置2臺(tái)、伺服跟蹤系統(tǒng)1臺(tái)、示波器1臺(tái)、柱面鏡2只、虛擬儀器1臺(tái)、激光筆1支。

實(shí)驗(yàn)的軟件系統(tǒng)包括虛擬儀器設(shè)計(jì)平臺(tái)。

1.2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

首先按實(shí)驗(yàn)的目的進(jìn)行伺服驅(qū)動(dòng)裝置的硬件設(shè)計(jì)，然后按圖1的結(jié)構(gòu)將系統(tǒng)裝置進(jìn)行連接，最后，根據(jù)計(jì)算機(jī)控制中所學(xué)的開(kāi)環(huán)程序控制算法在虛擬儀器平臺(tái)上設(shè)計(jì)程序并進(jìn)行調(diào)試。

虛擬儀器程序的參考結(jié)果如圖2所示。

基于CCD的計(jì)算機(jī)控制技術(shù)試驗(yàn)教學(xué)應(yīng)安排在課程講授的后期，以開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室的形式完成。首先由指導(dǎo)教師布置實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)以及實(shí)驗(yàn)裝置的特點(diǎn)，講實(shí)驗(yàn)中的注意事項(xiàng)，學(xué)生在設(shè)計(jì)方案得到指導(dǎo)教師的認(rèn)可后，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

2 開(kāi)放式教學(xué)模式探索

2.1 開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的內(nèi)涵

開(kāi)放式的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的內(nèi)涵特征就是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開(kāi)放性，即：實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目標(biāo)是開(kāi)放的、實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主體是開(kāi)放的、實(shí)驗(yàn)教學(xué)的方式是開(kāi)放的、實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容是開(kāi)放的、實(shí)驗(yàn)教學(xué)的資源是開(kāi)放的。這種開(kāi)放性的特征，是基于實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程和能力培養(yǎng)過(guò)程的復(fù)雜性、培養(yǎng)模式以及教學(xué)方式的多樣性、人才的個(gè)性化和發(fā)展目標(biāo)的多元化等因素[2]。

2.2 “計(jì)算機(jī)控制技術(shù)”開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式

開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式是指在教學(xué)計(jì)劃內(nèi)，學(xué)生可以自己選擇實(shí)驗(yàn)時(shí)間、自主選擇實(shí)驗(yàn)器材和器件、自己選取實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、自己安排實(shí)驗(yàn)過(guò)程[3]。

開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式要求學(xué)生自己理解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，并要具有分析解決問(wèn)題和溝通的能力，同時(shí)加強(qiáng)學(xué)生理論結(jié)合實(shí)踐的學(xué)習(xí)能力。

在開(kāi)放式的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式下，實(shí)驗(yàn)教學(xué)在在驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，增設(shè)了自主式設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。以CCD實(shí)驗(yàn)為例，實(shí)驗(yàn)中的伺服驅(qū)動(dòng)部分學(xué)生要針對(duì)問(wèn)題自己設(shè)計(jì)電路，并制作出電路板，同時(shí)，對(duì)實(shí)驗(yàn)中的軟件程序部分進(jìn)行設(shè)計(jì)修改。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)的調(diào)試過(guò)程中培養(yǎng)了學(xué)生自主進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)的能力。實(shí)驗(yàn)并沒(méi)有多少創(chuàng)新性，但必須由學(xué)生自己構(gòu)思并完成，一方面提高了學(xué)生的實(shí)踐和動(dòng)手能力，另一方面使實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有資源得到有效利用。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)基于CCD的計(jì)算機(jī)控制開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的探討及實(shí)踐，我們認(rèn)識(shí)到培養(yǎng)應(yīng)用型人才需要最大程度的調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和提高實(shí)踐動(dòng)手能力。希望在今后的教學(xué)研究和教學(xué)實(shí)踐中，可以進(jìn)一步探索出更好的方法，提高學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力。

【參考文獻(xiàn)】

[1]于海生.計(jì)算機(jī)控制技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.

[2]宋國(guó)利.開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的研究與實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2010，29（2）：91-93.

[3]初紅霞.“計(jì)算機(jī)控制技術(shù)”課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式改革探討[J].中國(guó)電力教育，2013（11）：87-88.

[責(zé)任編輯：湯靜]