專業(yè)碩士計算機控制教學案例庫建設(shè)

摘 要：計算機控制課程是機械專業(yè)碩士機器人工程領(lǐng)域方向研究生的專業(yè)綜合課。為提高學生計算機控制系統(tǒng)綜合設(shè)計能力及創(chuàng)新水平，開展計算機控制課程案例庫建設(shè)。在分析計算機控制課程本科碩士生教學現(xiàn)狀基礎(chǔ)上，提出知識點案例和綜合案例兩個層面構(gòu)建案例庫的方法，共設(shè)計12個教學案例，其中6個知識點案例由一個國家級項目分解衍生，涵蓋系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、控制器、控制算法、I/0通道、人機接口和網(wǎng)絡(luò)通信等計算機控制系統(tǒng)的全部內(nèi)容；6個綜合案例分別由企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)或縱向科研課題提煉產(chǎn)生。該案例庫建設(shè)以學生為中心，融合思政元素、信息化手段等，提高相關(guān)專業(yè)碩士解決復雜綜合問題的能力及創(chuàng)新能力，為專業(yè)碩士課程案例庫建設(shè)提供一種參考途徑。

關(guān)鍵詞：機械專業(yè)碩士；計算機控制；知識點案例庫；綜合案例庫；機器人工程領(lǐng)域

中圖分類號：G642.3 文獻標志碼：A 文章編號：2096-000X（2024）34-0084-05

Abstract： Computer Control is a professional comprehensive course for graduate students in the field of robot engineering. In order to improve students' comprehensive design ability and innovation level of computer control system， the construction of computer control course case base is carried out. Based on the analysis of the current teaching situation of undergraduate and master students in computer control course， this paper proposes the method of constructing case base from two levels of knowledge point cases and comprehensive cases. A total of 12 teaching cases were designed. The six knowledge point cases are derived from the decomposition of a national project， covering all the contents of computer control systems such as system structure， controller， control algorithm， I/O channel， man-machine interface and network communication. Six comprehensive cases were extracted from enterprise product development or longitudinal scientific research topics. The construction of this case base is student-centered， integrating ideological and political elements， information technology methods， etc.， which improves the ability of master students in related majors to solve complex comprehensive problems and innovate， and provides a reference for the construction of professional degree postgraduate courses case base.

Keywords： mechanical engineering professional degree postgraduate; Computer Control; knowledge point case base; comprehensive case base; robotics engineering field

專業(yè)學位碩士是具有扎實理論基礎(chǔ)，并適應(yīng)特定行業(yè)或職業(yè)實際工作需要的應(yīng)用型高層次專門人才[1]。機械專業(yè)碩士分為機械工程、機器人工程、船舶工程等10多個專業(yè)領(lǐng)域。計算機控制是機器人工程領(lǐng)域的一門專業(yè)選修課，著眼于培養(yǎng)學生基于前沿的軟硬件技術(shù)和先進控制算法解決復雜工程問題，這是一門涵蓋最新科學技術(shù)的綜合性課程[2]。

自動化專業(yè)、電氣工程及其自動化專業(yè)、機器人工程專業(yè)等相關(guān)本科專業(yè)中，也可能包含計算機控制類課程，在教學中要注意本科與專業(yè)碩士的異同之處。目前本科生的計算機控制教學中，普遍分為系統(tǒng)組成、系統(tǒng)過程通道、抗干擾措施、經(jīng)典控制理論和工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)等幾部分，在實際教學中內(nèi)容偏陳舊，知識點比較割裂，不適合于培養(yǎng)高層次應(yīng)用型人才需求[3-4]，在專業(yè)碩士的計算機控制課程教學中，要更多地體現(xiàn)前沿、綜合、先進，使學生能通過掌握前沿技術(shù)理論解決復雜工程問題。

一 課程研究現(xiàn)狀

案例教學法在專業(yè)學位碩士培養(yǎng)中發(fā)揮越來越大的作用，案例庫建設(shè)可以提高研究生運用基礎(chǔ)理論知識進行應(yīng)用研究能力，拓寬研究生專業(yè)視野，促進交叉學科研究，提升研究生應(yīng)用創(chuàng)新能力。

自從教育部發(fā)布關(guān)于加強專業(yè)學位研究生案例教學的意見文件后，專業(yè)碩士課程案例庫如雨后春筍般涌現(xiàn)[5]，各省教育廳、高校頒布了專業(yè)碩士案例庫建設(shè)方案，力度之大前所未有，中國專業(yè)學位案例中心也由財政部設(shè)立專項經(jīng)費支持建設(shè)，探索并積累了案例建設(shè)的有益經(jīng)驗。但目前中國專業(yè)學位案例中心僅涵蓋工商管理、會計、公共管理、法律、教育和臨床醫(yī)學等專業(yè)學位類別，還未涵蓋機械、電子信息等廣大工程類專碩。在具體實踐中，一些學者已經(jīng)開展了機械等8種專業(yè)學位類別專業(yè)領(lǐng)域課程案例庫建設(shè)。李敏等[6]研究控制工程領(lǐng)域矩陣理論案例庫建設(shè)，將案例分為三個等級開展。陳修龍等[7]針對機器人工程領(lǐng)域方向開展機器人技術(shù)案例庫的建設(shè)研究。趙珊等[8]針對電子信息專業(yè)碩士機器學習教學案例庫開展建設(shè)。針對計算機控制課程的教改研究有不少[9]，但關(guān)于計算機控制課程案例庫建設(shè)的不多[10]，而且是面向本科生教學，這使得機器人工程專業(yè)碩士領(lǐng)域的計算機控制課程案例庫建設(shè)意義重大。

目前計算機控制教學中還存在的問題主要有：一是教學案例知識點陳舊，有的器件、結(jié)構(gòu)的內(nèi)容是二三十年前的； 二是存在知識點和項目割裂情況，所講解的各知識點比較分離，只見樹木不見森林，學生不能形成系統(tǒng)觀；三是計算機控制系統(tǒng)的應(yīng)用案例因人而異，由于授課教師的變化，案例會產(chǎn)生不同，很多優(yōu)秀典型的案例不能持續(xù)。

因此，為提高機器人工程領(lǐng)域?qū)I(yè)碩士培養(yǎng)質(zhì)量，充分發(fā)揮計算機控制課程作用，從具體知識點案例和綜合案例兩個層面構(gòu)建案例庫，充分發(fā)掘每個案例的課程思政元素，結(jié)合信息化手段，以學生為中心，開展計算機控制課程案例庫建設(shè)。

二 案例庫體系結(jié)構(gòu)和具體內(nèi)容

（一） 案例庫體系結(jié)構(gòu)

計算機控制課程是一門專業(yè)綜合課，涵蓋系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、軟件、硬件、控制算法和網(wǎng)絡(luò)通信等控制系統(tǒng)的全部內(nèi)容，考慮課程的整體與部分統(tǒng)一、經(jīng)典前沿結(jié)合，系統(tǒng)與部分兼顧原則，針對課程的控制器、人機接口、過程輸入輸出通道、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)、控制算法和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)六大塊內(nèi)容，設(shè)計6個知識點案例和6個綜合案例，如圖1所示。雙饋風力發(fā)電控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)控制器、雙饋風電功率跟蹤控制算法、雙饋風電系統(tǒng)顯示單元、風電系統(tǒng)AD采集和調(diào)理單元和智能新能源微網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)這6個知識點案例涵蓋了計算機控制系統(tǒng)的六大組成部分，每個案例對應(yīng)一部分內(nèi)容，彼此相對獨立，而多電機運動控制創(chuàng)新平臺、基于OneNet有毒有害氣體監(jiān)測預警系統(tǒng)、漂浮式海上風力機槳距控制系統(tǒng)、光伏組件清潔機器人、磁導航AGV和消防無人機控制系統(tǒng)這6個案例為綜合案例，每個案例涵蓋課程內(nèi)容的全部或大部分要點，基本包含了計算機控制系統(tǒng)的六大組成部分。

圖1 計算機控制教學案例庫體系結(jié)構(gòu)

（二） 案例庫內(nèi)容要點

12個案例的主要內(nèi)容概述如下。

案例1：雙饋風力發(fā)電控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

本案例通過雙饋風力發(fā)電實驗平臺的講解，使學生熟悉典型計算機控制系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)。雙饋電機的變速運行是通過勵磁變頻器在電機轉(zhuǎn)子繞組中施加三相低頻交流電實現(xiàn)的。雙饋式風力發(fā)電實驗平臺采用一臺變頻調(diào)速三相異步電機帶動一臺雙饋電機運行，異步電動機和雙饋電機安裝在同一個底座上，使用聯(lián)軸器相連接，采用光絕對式電編碼器測量電機實時轉(zhuǎn)速，三相異步電機的控制edb816fc0f8a44b26a24c903b48e0b53b40ca36a37402bfb39a3dd3a46dee8ab采用變頻器控制轉(zhuǎn)速，用以模擬風速的變化。機側(cè)變流器采用DSP進行控制，采用TMS320F28335的DSP控制板和IPM電源板。本實驗系統(tǒng)采用光電編碼器采集發(fā)電機的轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速，光電編碼器安裝于發(fā)電機后端輸出軸上，采用霍爾電壓電流傳感器采集直流側(cè)和電網(wǎng)側(cè)電壓和電流信號，傳感器量程根據(jù)系統(tǒng)容量進行選擇安裝，用戶可以采用RCP進行模型控制。

案例2：雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)控制器。

通過雙饋雙向變流器中控制器的介紹學習，擴展出典型計算機控制系統(tǒng)中控制器類型、常用型號等，使得學生掌握計算機控制系統(tǒng)控制器的選型、設(shè)計方法等。雙饋雙向變流器中控制器使用TMS320F28335，其是32位浮點DSP，主頻是150 MHz，方便電機控制、電力設(shè)備控制及工業(yè)控制等，其中FLASH、OPT ROM受口令保護，可以保護用戶程序，其內(nèi)部集成的PWM、QEP、SCI等資源方便系統(tǒng)控制，內(nèi)部集成的FLASH方便固化程序，外部存儲器接口方便外擴ADC，最大特點是其浮點計算能力，非常方便實現(xiàn)SVPWM算法。

案例3：雙饋風電系統(tǒng)顯示單元。

計算機控制系統(tǒng)顯示單元有LCD、LED等各種型號，本案例通過雙饋風電系統(tǒng)顯示單元采用的12864C-1顯示模塊的講解，一方面使得學生掌握其使用方法，另一方面使得學生清楚在計算機控制系統(tǒng)設(shè)計時顯示部分的設(shè)計選型方法。12864C-1是一種具有4位/8位并行、2線或3線串行多種接口方式，內(nèi)部含有國標一級、二級簡體中文字庫的點陣圖形液晶顯示模塊，其顯示分辨率為128×64， 內(nèi)置8 192個16×16點漢字和128個16×8點ASCII字符集。利用該模塊靈活的接口方式和簡單、方便的操作指令，可構(gòu)成全中文人機交互圖形界面；可以顯示8×4行16×16點陣的漢字，也可完成圖形顯示。

案例4：風電系統(tǒng)AD采集和調(diào)理單元。

傳感器與檢測模塊是計算機控制系統(tǒng)重要組成部分，通過本案例AD采集和調(diào)理電路學習，使得學生弄清楚傳感器的作用，本案例以點帶面，在介紹本案例具體傳感器功能及使用方法的同時，會引入常用傳感器類型及使用方法。風力發(fā)電仿真平臺控制系統(tǒng)主要由勵磁變頻器和雙向變流器組成，二者正常工作的最基本條件是對各類模擬量精確采集。本功能單元涉及的有片內(nèi)12位AD、交流互感器SPT204、霍爾傳感器、溫度傳感器TMP37，此外，兩個并聯(lián)200歐姆的電阻到地，因此電壓值為I×100（設(shè)定傳感器流出電流值為I），然后經(jīng)過RC濾波電路，目的就是濾掉高頻干擾信號，后面連接運放管腳，將此信號進行放大或者跟隨，然后運放輸出信號經(jīng)過核心板的加法電路，將電壓調(diào)制DSP的ADC允許的范圍。

案例5：智能新能源微網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)。

通信網(wǎng)絡(luò)是大型計算機控制系統(tǒng)至關(guān)重要的一環(huán)，目前主要通信方式包括UART、Ethernet、USB、CAN和RS485等，F(xiàn)28335內(nèi)部集成了UART和CAN。常見的工業(yè)通信方式大都選擇RS485，因為其差分信號傳輸形式，不但抗干擾能力強，傳輸距離也遠。同時還考慮波形采集的高速傳輸，因此Ethernet不可替代。通過本案例學習，學生掌握通信功能在計算機控制系統(tǒng)中的地位，熟悉常用通信方式。本平臺主要的通信方式采用RS485和Ethernet，由于RS485為半雙工模式，所以485芯片都有方向控制引腳，即控制接收或者發(fā)送兩種狀態(tài)。網(wǎng)口采用W5300，其內(nèi)部集成了標準的TCP/IP協(xié)議，用戶只需通過總線即可通信。

案例6：雙饋風電功率跟蹤控制算法。

控制算法是計算機控制系統(tǒng)的靈魂，通過本案例雙饋風電功率跟蹤控制算法的講解，使得學生學懂PID算法原理及編程實現(xiàn)方法。調(diào)速器根據(jù)最佳葉尖速比的表格，計算出最佳轉(zhuǎn)速值，發(fā)給整流器，整流器外環(huán)速度控制，達到最佳轉(zhuǎn)速值，進而此時功率最大。PID是一種閉環(huán)控制算法，包括比例（P）、積分（I）、微分（D）等算子。比例P為反映系統(tǒng)的基本偏差，直接影響系統(tǒng)的響應(yīng)速度，一個系統(tǒng)選擇合適的P值非常重要，如果P值偏小，那么系統(tǒng)調(diào)節(jié)響應(yīng)速度變慢；如果過大，那么系統(tǒng)穩(wěn)定性下降，會出現(xiàn)震蕩的現(xiàn)象。積分I為反映系統(tǒng)的累計偏差，可使系統(tǒng)消除穩(wěn)態(tài)誤差，提高無差度，同樣此值的選擇也非常重要，過大過小對系統(tǒng)穩(wěn)定度影響都比較大。微分D為反映系統(tǒng)偏差信號的變化率，具有預見性，能預見偏差變化的趨勢，產(chǎn)生超前的控制作用，在偏差還沒有形成之前，已被微分調(diào)節(jié)作用消除，因此可以改善系統(tǒng)的動態(tài)性能。

案例7：多電機運動控制創(chuàng)新平臺。

本案例是一個典型計算機控制系統(tǒng)，包含了軟件、硬件、算法和仿真，來源于科研創(chuàng)新應(yīng)用平臺，平臺基于TMS320F28335DSP和MATLAB/SIMULINK開發(fā)，由三相電機對拖平臺、電機驅(qū)動控制平臺、上位機和軟件包組成，電機包括1套直流有刷電機、4套交流伺服電機、1套交流異步電機和1套直流無刷電機，電機驅(qū)動控制平臺軟硬件全部開源。通過本案例學習，學生能夠掌握計算機控制系統(tǒng)組成、計算機控制算法的創(chuàng)新應(yīng)用等，本案例教學借助實驗平臺開展，電機驅(qū)動程序可以在MATLAB/SIMULINK編寫、下載，實現(xiàn)高級控制算法驗證。

案例8：基于OneNet有毒有害氣體監(jiān)測預警系統(tǒng)。

本案例是一個綜合型項目案例，來源于企業(yè)研發(fā)產(chǎn)品，使得學生掌握基于云平臺的計算機監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、實現(xiàn)方法及具體軟硬件設(shè)計。本系統(tǒng)實現(xiàn)了有毒有害氣體緩慢泄漏、有毒有害氣體環(huán)境等復雜環(huán)境下的有毒有害氣體監(jiān)測功能，有效解決了復雜環(huán)境下有毒有害氣體檢測、報警類裝置的誤報、漏報問題，為新一代有毒有害氣體檢測、報警類產(chǎn)品的研制提供了有用的數(shù)據(jù)與經(jīng)驗。基于LoRa的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的氣體監(jiān)測系統(tǒng)，針對混合氣體識別率低的問題，同時考慮到傳統(tǒng)氣體濃度預測方法處理非線性數(shù)據(jù)時存在預測精度低的現(xiàn)象，設(shè)計一種SSA-SVM的混合氣體識別和氣體濃度預測方法，針對傳統(tǒng)監(jiān)測系統(tǒng)實時性差的問題，基于OneNet云平臺完成監(jiān)測系統(tǒng)云平臺設(shè)計。

案例9：漂浮式海上風力機槳距控制系統(tǒng)。

風力發(fā)電發(fā)展日新月異，正在從陸上轉(zhuǎn)向深遠海方向，本案例主要聚焦漂浮式海上風力機槳距控制系統(tǒng)建模、控制算法及仿真，主要包括海上風力機模型建模、FAST風機模型應(yīng)用、PI/LQR/滑模槳距控制算法設(shè)計及仿真。本案例側(cè)重控制算法和計算機控制系統(tǒng)研究對象的建模，通過此案例，使得學生熟悉風力發(fā)電控制系統(tǒng)的運行原理、風力發(fā)電控制系統(tǒng)的組成及作用，知道本學科專業(yè)對碳達峰碳中和戰(zhàn)略目標的強力支撐作用，掌握一般復雜系統(tǒng)機理建模方法，掌握PI/LQR/滑模等控制算法的設(shè)計步驟及MATLAB程序?qū)崿F(xiàn)， 通過本案例，也會引入預測控制、自適應(yīng)控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制和強化學習控制等先進智能控制算法。

案例10：光伏組件清潔機器人。

此案例是一個包含機電裝置的計算機控制系統(tǒng)，光伏清潔機器人包含了行走模塊、清潔單元、控制模塊和傳感器網(wǎng)絡(luò)等。采用同步輪式行走機構(gòu)，行走機構(gòu)由同步輪、 同步帶、 驅(qū)動電機等零件組成，機器人左右兩側(cè)都配置4個同步輪。清潔單元由滾刷、滾刷電機、水泵電機、水箱和霧化噴頭等零部件構(gòu)成。機器人控制模塊包括核心控制模塊、行走驅(qū)動模塊、清掃控制模塊、感知模塊、通信模塊及電源模塊等。通過此案例學習，學生掌握典型機電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，會使用常用傳感器，能基于CAD畫出光伏組件清潔機器人三維結(jié)構(gòu)，知道控制系統(tǒng)和機械系統(tǒng)協(xié)同設(shè)計步驟。

案例11：磁導航AGV。

AGV廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代物流，此案例重點分析磁導航AGV控制系統(tǒng)，硬件涉及CAN總線通信模塊、Wi-Fi無線模塊、電機速度檢測模塊、磁導航傳感器組、障礙檢測單元和電機驅(qū)動模塊等，AGV路徑跟蹤控制算法采用模糊PID，AGV控制系統(tǒng)軟件包括產(chǎn)生PWM的程序、避障程序、電機驅(qū)動程序和CAN總線通信程序等，這個案例是一個典型的計算機控制系統(tǒng)，使得學生對控制系統(tǒng)硬件、軟件、算法的認識程度進一步提高，本案例尤其是對計算機控制系統(tǒng)的檢測單元、執(zhí)行機構(gòu)部分，有深入介紹，此案例一并介紹各種巡線方法、電機控制算法，使學生能進行案例對比分析。

案例12：消防無人機控制系統(tǒng)。

城市消防無人機以高層樓房消防探測和消防滅火為主要目標，主要完成圖像和飛行姿態(tài)傳輸通信、平臺姿態(tài)控制、攝像機控制、滅火彈發(fā)射和定位等功能，此案例針對其控制系統(tǒng)展開講解，不單純地指向無人機，系統(tǒng)包括無人機機載設(shè)備、地面操控終端、無線通信系統(tǒng)，機載設(shè)備以消防無人機為機械載體，主要包括視頻攝像機、機載控制盒、無線圖像傳輸設(shè)備、姿態(tài)測量模塊、電源及其轉(zhuǎn)換電路等。地面操控終端采用計算機，通過開發(fā)應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)人機交互；無線通信系統(tǒng)基于專用通信模塊實現(xiàn)，由圖像傳輸和數(shù)據(jù)傳輸兩部分模塊組成，本案例是一個綜合控制系統(tǒng)，重點學習系統(tǒng)各功能實現(xiàn)及選型方法。

三 案例庫案例的格式規(guī)范和考核方式設(shè)計

本課程案例庫格式在中國專業(yè)學位案例中心案例收錄規(guī)范基礎(chǔ)上調(diào)整而成，案例內(nèi)容主要包括：案例名稱、首頁注釋、摘要和關(guān)鍵詞、背景信息、案例正文、結(jié)語、案例思考題、使用說明、參考文獻、附件，以及與案例相關(guān)的其他資料。摘要精煉，簡要概括案例的主要內(nèi)容，不做評價性分析或倡導性建議，300字左右，關(guān)鍵詞3～5個。案例使用說明采用分條的方式呈現(xiàn)，內(nèi)容相對精煉，其內(nèi)容主要包括適用范圍、配套教材、教學目的、關(guān)鍵要點、教學建議和推薦閱讀等。

計算機控制課程綜合性比較強，作為專業(yè)碩士課程既要有廣度，又要有深度。本課程案例庫的實施，大大提升該課程的教學質(zhì)量，與此同時，課程考核也做優(yōu)化調(diào)整，加大平時成績考核比例和強度，把對案例庫的理解討論加入到課堂表現(xiàn)平時成績，典型計算機控制系統(tǒng)設(shè)計作為期末大作業(yè)計入平時成績，課程的期末考試采用課程設(shè)計結(jié)合答辯形式，結(jié)合所研究課題及所學案例庫，設(shè)計典型計算機控制系統(tǒng)，從課程設(shè)計報告、答辯情況、成果展示三個維度給出成績，使得該課程更能體現(xiàn)對專業(yè)碩士生的系統(tǒng)設(shè)計能力、創(chuàng)新能力、工程實踐能力的考核。

四 具體案例分析及成效

現(xiàn)以“基于OneNet有毒有害氣體監(jiān)測預警系統(tǒng)”為例，介紹計算機控制課程案例教學實施過程。

首先，介紹案例背景，有毒有害氣體監(jiān)控在工商業(yè)領(lǐng)域至關(guān)重要，投放近幾年發(fā)生幾起可燃氣體有毒氣體爆炸事故，給人民生產(chǎn)生活造成重大損失的視頻圖片等，使得學生切身感受到在易燃易爆場所安裝穩(wěn)定可靠的氣體監(jiān)控系統(tǒng)的必要性。這里面引入家國情懷、工程師精神等思政元素，作為相關(guān)專業(yè)的學生，應(yīng)該勇于擔當。其次，引出問題，在有毒有害氣體控制領(lǐng)域目前有哪些解決方案，為什么要用基于OneNet云平臺方案，報警控制器應(yīng)該具有哪些功能，最新的行業(yè)標準是什么，氣體數(shù)據(jù)處理采用什么方法，成本如何控制，控制系統(tǒng)包含哪些功能模塊。然后，分組開展小組討論，每組4人，共計5組，這一環(huán)節(jié)給大家留出45分鐘時間，每組充分發(fā)揮個人團隊作用，通過查閱資料、討論等方式，形成本小組方案。再次，每組派出一人，講解對該監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計的認識，教師講解點評各組情況，就該系統(tǒng)中各功能模塊進行講解，并給出不同的選型依據(jù)。再次，布置大作業(yè)，分組完成此案例系統(tǒng)設(shè)計，本案例共計6學時，大作業(yè)需要學生課下合作完成。最后，后面2個學時用于講解本案例的教師方案。因為本案例是實際工程項目，教師方案會非常完整地呈現(xiàn)從一個產(chǎn)品出發(fā)設(shè)計方案的考量，講解完成后，留出20分鐘提問討論，雖然此為實際產(chǎn)品方案，但依然可以優(yōu)化，提高學生創(chuàng)新思維能力。

此案例教學已經(jīng)實施兩屆學生，學生反響很好，既對典型計算機控制系統(tǒng)作用、組成有了深入認識，又收獲了具體功能模塊的選型、應(yīng)用方法，同時，通過集思廣益，對基于OneNet有毒有害氣體監(jiān)測預警系統(tǒng)產(chǎn)品方案優(yōu)化也有很大幫助，例如通過學生的提議，解決數(shù)據(jù)校驗快速性和準確性平衡問題。

五 案例庫的特色

知識點案例與綜合案例相結(jié)合，提升案例庫使用的科學性、實用性。針對控制器、人機接口、過程輸入輸出通道、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)、控制算法和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)這六塊內(nèi)容，設(shè)計6個知識點案例和6個綜合案例，多維度促進實踐能力提升。

思政元素融入每個課程案例。把家國情懷、科學精神、人格發(fā)展和人文素養(yǎng)等思政元素融入到課程案例，結(jié)合工程案例、典型人物、軟硬件發(fā)展和控制算法發(fā)展進程等在每個案例中體現(xiàn)1～3個思政元素。

企業(yè)委托工程項目與縱向科研項目相結(jié)合、打造科技創(chuàng)新案例庫新高地。案例庫基于團隊成員所完成的國家級省部級科研項目或者企業(yè)委托的橫向課題，瞄準科技前沿，把最新理論技術(shù)成果概括為生動教學案例。

六 結(jié)束語

本文針對專業(yè)碩士課程計算機控制授課現(xiàn)狀及存在的問題，提出建設(shè)路徑，所建設(shè)的12個案例包含了知識點案例和綜合案例兩種類型，案例都是提煉于結(jié)題的縱橫向科研項目，每個案例都包含了思政元素，通過本案例庫兩輪實施，機械專業(yè)碩士研究生對計算機控制系統(tǒng)認識相較于以前有了大幅提升，培養(yǎng)了學生工程實踐能力和創(chuàng)新能力，本案例庫建設(shè)為專業(yè)碩士其他專業(yè)課程建設(shè)提供一種建設(shè)參考，下一步考量出版一部基于案例庫教學的計算機控制系統(tǒng)教學課程。

參考文獻：

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DOI：10.19980/j.CN23-1593/G4.2024.34.020

基金項目：山東省優(yōu)質(zhì)專業(yè)學位教學案例庫建設(shè)項目“《計算機控制》教學案例庫建設(shè)”（YAL2022198）；山東交通學院研究生教育教學改革項目“地方高校專業(yè)學位研究生科研創(chuàng)新能力培養(yǎng)機制研究”（JYY202215）

第一作者簡介：韓耀振（1984-），男，漢族，山東濟寧人，博士，教授。研究方向為新能源系統(tǒng)控制、先進控制算法及應(yīng)用。