以应用型人才培养为导向的微机控制技术课程改革探索

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  摘  要:微机控制技术课程的特点使其具有高的综合性和实践性,从学生课内的专业课学习、课外的科技创新活动、将近毕业时的毕业设计以及毕业后就业等围绕学生整个大学生涯的几个重要方面出发,对课程进行改革,以期学生能够通过该门课程在大学期间得到专业技能方面的极大提升。
  关键词:应用型人才;微机控制技术;改革探索
  为适应现代化科学技术发展和社会经济需要,高等教育中越开越重视具有知识面广,专业基础扎实,综合应用能力强,具有创新性的应用型和复合型人才的培养[1]。其中专业主干课程对于培养应用型人才具有非常重要的作用。微机控制技术作为自动化专业的专业主干课程,其课程内容对专业基础知识具有高度的应用综合性,它涉及电路、数字电路、模拟电路、单片机、微机原理及接口、传感器、控制理论等多门专业基础课[2]。为使学生将专业课能够进行综合运用,增强专业学习兴趣,微机控制技术课程需要引起高度的重视。
  本课程改革围绕微机控制技术课程对于自动化专业应用型人才培养的意义,探索一套以增强学生综合专业实践技能,培养应用型人才为导向的微机控制技术课程教学改革方案,并进行教学实践。
  一、从提高学生专业知识的综合运用能力方面进行改革
  鉴于微机控制技术课程涉及到多门专业基础课的特点,既涉及到硬件电路的设计,又涉及到软件算法,学生通过该课程改革可以将专业知识进行综合运用,对专业的整体认识起到升华作用。
  1.综合运用专业知识。输入输出接口通道的章节涉及到电子技术基础和单片机等课程,以往单纯的学习电子技术基础和单片机等课程时,学生往往忽略了对于这些知识的实际应用,在本课程中,需要对这些知识进行综合运用,增加了学生学习的兴趣。
  2.保持本课程与其他专业课的独立性。在引入其他专业课的同时,需要把握好本课程的独立性,拿捏好本课程的宽度和深度,使得课堂内既不花大量时间回顾其他专业课的内容,又不能使学生因为直接运用其他专业课的知识而感到吃力。
  二、从促进学生参加课外科技创新活动角度出发进行改革
  在校期间参与课外科技创新活动对于工科学生而言有非常重要的意义,如参加电子设计竞赛等学科比赛、申请创新基金项目等。学生对课外科技创新活动的积极性需要正确引导,学习热情是一方面,而另一方面是学生本身具有的专业技能,专业技能好的学生往往更有热情与能力去参与课外科技创新活动。在微机控制技术课程改革中,应注重引导学生将课内知识与课外科技创新活动相结合。
  1.在课堂中穿插电子设计竞赛或者创新项目的案例。比如电子设计竞赛中的控制类题目中,归根究底是关于自动控制系统的设计与实现,而微机控制技术真是着重于学生对于计算机控制的自动控制系统的整体概念,培养学生的软件、硬件相结合的系统设计能力。电赛类题目中的硬件设计基本遵循课程中输入输出通道设计规律,软件算法也有很多出自微机控制技术课程,因此学生在入手题目时候,能有规范的设计思路作为指导,相应的章节穿插电子设计竞赛或者学生创新项目的案例,使学生更加有兴趣于课上内容。
  2.教学生读懂芯片手册。课堂中讲解设计实例时需要用到多款芯片。对于芯片的资料,ppt中会直接以中文的形式给出。但是授之以鱼,不如授之以渔,所以还需结合英文芯片手册,教学生会从芯片手册中找常用的参数。
  三、对于大多数学生的毕业设计具有指导意义的改革
  传统的教学中使得理论知识容易和实际应用脱节,学生在毕业设计中遇到自己学习过的知识,也不能加以运用,因此注重本课程在毕业设计中的重要作用,并加以改革。
  毕业设计中大部分关于自动控制系统中控制器的算法设计都是采用PID算法,PID算法作为经典的控制算法,在诸如炉温控制,水温控制,电机调速及其他PWM控制中得到广泛应用。但是据往届毕设经验,大多数同学在做Matlab仿真时可以通过仿真体会到PID算法对系统的控制作用,但是涉及到编程,就很难会用PID算法。做实际作品设计时必须要软件编程而不是停留在仿真阶段,因此在课程设计中,根据实验室现有的试验箱,设置恒温控制系统控制器的调节、PID算法及改进的PID算法等题目,通过C语言软件编程,实现课程设计目标,从而为学生能完成优秀的毕业设计作品打下坚实的基础,提高毕业设计作品的质量。
  四、以增强学生的就业竞争力为目标的改革
  工业控制是计算机的一个重要应用领域[3],企业对具备较强的微机控制技术应用能力的专门人才需求很大,现代工业控制系及智能化仪表的研发和使用,都需要具备微机控制技术知识。
  目前微机控制技术的教学中,所用的芯片比较经典,但是也很陈旧。目前电子技术的发展,电子元器件和电子模块的功能更加强大、细化,使电路设计更加简便。比如介绍模拟量输入通道时,传统的教学内容中A/D转换环节会介绍ADC0809和ADC0812芯片,使得学生认为只要设计模拟量输入通道就要选择A/D转换芯片。但是目前有的控制器中(比如MSP430F169单片机)具有A/D转换功能,所以设计模拟量输入通道时,就可以省略A/D转换芯片的选择;目前还有专门的已经设计好的模拟量输入通道模块,做设计时可以直接选取模块,从而省略模块中各个部分的设计任务,将此类内容进行扩展,可以开阔学生的视野,扩宽学生的设计思路。
  五、结语
  从培养应用型人才角度出发对微机控制技术课程进行改革,增强了学生的专业技能,同时也促使教师提高科研水平,适应学校提倡的应用型人才培养的目的。
  参考文献:
  [1]孙坚,王强.宽口径培养模式下“计算机控制技术”的教改与实践[J].中国电力教育,2013,28:130-131.
  [2]卢自宝,董国青.《计算机控制技术》课程实验教学探讨[J].教育教学论坛,2015,06:281-282.
  [3]于海生等.微型计算机控制技术[M].北京:清华大学出版社,2007.
  (作者单位:朱琳琳/文华学院信息科学与技术学部;曾宇/湖北工业大学理学院)
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