高校微機控制技術課程設計教學改革探索

摘 要：文章簡述高校微機控制技術課程設計存在的問題，并探討高校微機控制技術課程設計教學改革的具體措施。要針對專業課程要求，調整、優化課程目標;設計合理的課程設計題目和內容;以項目驅動的形式，分階段、模塊化、遞進式完成實踐過程;緊扣實際工程背景，提升學生解決復雜工程問題的能力;突出過程評價，側重學生的能力評價。

關鍵詞：微機控制技術;課程設計;教學改革;教學策略

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A文章編號：1008-3561（2021）04-0020-02

微機控制技術課程設計是比較全面的設計實踐訓練，是微機控制技術課程理論教學之后的一個重要的綜合性的實踐教學環節。其主要任務是讓學生結合具體的設計課題，開展微機控制技術相關文獻資料的檢索與收集、方案構思與設計、人機接口和控制算法技術設計、軟件實現和報告編寫等設計環節的基本訓練，確保學生在設計和實現過程中能夠與團隊其他成員合理分工、協同安排，完成性價比合理、能效合理、環境友好、安全可靠的計算機控制系統設計。通過本課程的學習，學生應理解計算機控制系統的基本結構，掌握計算機控制系統的基礎設計能力，具備針對實際復雜工程問題的分析能力和解決能力。下面簡述高校微機控制技術課程設計存在的問題，并探討高校微機控制技術課程設計教學改革措施。

一、高校微機控制技術課程設計存在的問題

首先，部分課程設計內容稍顯陳舊，存在與實際生產需求脫節的情況。原有的課程設計是多年前規劃的，設計內容有些陳舊，與當前微機控制技術發展情況有些脫節。局限于實踐條件，課程設計在一定程度上更接近于實驗驗證，制約學生分析能力和創新能力的提高，限制學生專業知識綜合運用能力的發展。其次，學生參與熱情不足。課程設計采用多人一組的方式，而且持續時間往往只有一周，不利于學生的積極參與，也難以充分激發學生的好奇心和求知欲。種種因素，導致學生沒有充分參與，使得課程設計的目標達成度不高。

二、高校微機控制技術課程設計教學改革措施

針對高校微機控制技術課程設計存在的問題，筆者從課程目標、課程設計題目和內容、實踐過程、能力培養、評價方式等多方面進行有針對性的教學改革探索。

1.針對專業課程要求，調整、優化課程目標

高校微機控制技術課程原有的課程目標過于偏重局部技術因素，忽略系統整體的屬性要求，也忽略實踐過程對學生能力的提升。筆者之前曾長期從事產品研發工作，結合自身經驗，筆者從產品各維度（如產品可維護性、可測試性、可生產性、成本、環境友好性等）以整體系統的角度重新審視課程設計，調整、優化課程目標。例如，增加如下兩個課程目標：能夠權衡要求與投入等因素，并考慮可靠性、可測試性、可維護性、可生產性等方面的制約因素;在解決實際問題過程中，能夠考慮成本、管理、效率等方面因素，以及解決方案對環境和社會等方面的影響。合理的課程目標，能夠有效地影響課程設計的內容和效果。

2.設計合理的課程設計題目和內容

微機控制技術課程設計的主要目的是豐富學生的專業知識，提高學生的動手操作能力。為了提高學生的參與度，筆者特意設計了通用性的課程設計題目。通過對企業生產應用的調研，結合相關教師參與的科研項目和微機控制技術課程教學內容，筆者在模塊化、網絡化、友好交互等方面進行組合，充分利用現有實驗設備，設計合理的課程設計題目。例如，筆者設計了“自助清洗設備系統”題目，該系統是對現有手機掃碼自助洗車機的簡化。為了方便學生完成設計任務，筆者特意指出其中人機接口、控制算法、檢測、電機驅動等模塊與實驗設備上對應模塊的關系。將現實生活中先進的技術引入課程設計之中，能讓學生認識到所學知識如何轉化為實際產品，大大提高學生的學習積極性。

3.以項目驅動的形式，分階段、模塊化、遞進式完成實踐過程

教師可引入迭代式的項目開發理念，把實踐教學內容分為多個模塊，通過不斷迭代的方法，分階段融入不同功能模塊，實現模塊化、遞進式的實踐教學，激發學生的學習興趣。課程設計內容確定之后，要鼓勵學生自由組合，引入軟件工程思想，分別完成系統設計、模塊設計、編碼、測試、聯調任務。原有教學模式約束學生的參與時間、參與地點、參與方式，無形中制約學生的主觀能動性和創造性的發揮。為此，教師要優化現有教學模式，把課程設計按照模塊分為多個階段，做到后續階段基于前面階段不斷累加，讓學生充分理解課程設計內容的實際意義，豐富學生的感受，進而激發學生的參與熱情。這對課程設計這一實踐教學環節教學目的的達成具有重要意義，在幾輪實踐中也受到學生的歡迎。

4.緊扣實際工程背景，提升學生解決復雜工程問題的能力

實際工程問題涉及多方面的技術因素，具有較高的綜合性。與實際工程緊密結合是教學改革的一個重點，教師可結合實際科研項目，設計一系列貼近工程實際的實踐題目。給學生講解設計要求之后，可首先要求學生閱讀文獻，掌握所選設備的相關知識，理解題目涉及的理論知識及性能、價格、維護、生產等工程知識，在此基礎上完成方案制定，然后分步驟完成系統設計、模塊設計、開發、測試、系統聯調，并根據調試情況對設計進行修改和完善，最后通過報告的形式對整個復雜工程的解決過程進行總結和回顧。通過對復雜工程問題的解決，學生能夠加深對復雜工程問題的理解，提高解決復雜工程問題的能力。

例如，“自助洗車控制系統”是在工程實踐和日常生活中得到廣泛應用的工程系統。該設計要求學生結合數理基礎、電機拖動、控制理論、控制技術等相關課程知識，首先對被控對象和控制目標進行分析，制定控制系統實現方案，然后閱讀相關文獻，掌握所選設備的相關知識，分別完成系統設計、仿真分析、模塊設計、開發、測試、系統聯調，并根據調試情況對設計進行修改和完善。同時考慮“自助洗車控制系統”在設計及調試過程中的相關因素，了解該系統解決方案可能對社會、健康、安全等的影響。這些工作流程，對于提升學生解決復雜工程問題的能力至關重要。以“電磁智能車控制系統”的設計實踐課題為例，該系統主要包括主控模塊、電磁采集模塊、電機驅動模塊和電源模塊等。該設計課題要求學生結合電磁軌道尋跡車的特點，分析系統尋跡機理、設計控制系統，使得尋跡車能夠在電磁軌道上完成自動尋跡競速過程。該課題是一個與微機控制技術有著密切關系的實際工程問題，涉及電機調速控制、控制參數計算、控制系統仿真、硬件設計、軟件設計、自動控制、運動控制等內容，是一個具有典型意義的與自動化專業相關的復雜工程問題。

5.突出過程評價，側重學生的能力評價

跟蹤學生的分階段、分模塊進展，做到每一個迭代功能都設置對應的檢查點，充分突出過程評價。分階段檢查點不僅要檢查對應模塊的完成情況，還要針對具體內容進行提問。最終答辯環節則要求以項目組為單位進行答辯驗收，降低書面報告的考核比重，突出學生的實際能力。這些舉措，能對學生的實踐創新能力進行充分的考核評價，客觀上也鍛煉學生解決復雜工程問題的能力，符合當前工程教育認證的精神和要求。

三、結語

從微機控制技術課程設計教學改革效果來看，學生的參與度明顯提高，而且設計的完成度也更高，同時在設計過程中提問的學生多了，提出的問題也更有針對性、更加深入。教師通過教改活動，優化了微機控制技術課程設計教學體系，使得微機控制技術課程設計更貼近社會實際需求，提高了學生的參與熱情。

參考文獻：

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