導語：如何才能寫好一篇計算機控制技術課程，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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[關鍵詞]計算機；控制技術；考核方案；設計

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2016.20.159

[中圖分類號]TP273.5 [文獻標識碼]A [文章編號]1673-0194（2016）20-0-01

計算機控制技術課程是自動化核心專業課程，其主要內容包括計算機硬件接口技術、硬件抗干擾技術、網絡通信技術、數字PID（比例-積分-微分）及先進控制技術，DCS（分布式控制系統）以及FCS（集中式控制系統）技術等核心內容，根據教學大綱要求，該課程需要掌握計算機硬件接口的實現方法和基本的抗干擾設計方法，掌握數字PID參數整定及優化方法，熟悉DCS和FCS基本結構，熟悉DCS在火電廠的具體應用，掌握DCS編程的基本方法。

由于該課程綜合了微機原理、自動控制原理、信號處理與火電廠檢測技術等課程的一些知識，學習內容又跟火電廠熱工控制結合緊密，根據大綱培養要求以及現有的實驗條件，以課程學習后應達到的專業能力進行綜合評估為改革方向，改變以單純的閉卷考試或者寫課程總結方式考核的方式，對于促進教學相長，提高學生工程能力有一定價值。

為此，特結合大綱要求以及火電廠熱工專業的相關能力的培養要求，擬充分利用現有的實驗條件和圖書館的文獻檢索條件，對學生的專業能力進行相關考核具體內容如下。

1 文獻檢索和閱讀分析能力考核（15%）

根據課程教學內容學生可對以下5個方面的內容進行研究及應用前沿進行分析與綜述，最后提交綜述報告，具體如下。

①硬件接口技術與抗干擾技術，包括AI、AO、DI、DO以及共模干擾信號的抑制方法；②數字PID以及先進控制技術，包括PID參數整定及優化方法，串級及前饋，模糊控制；③網絡通信技術，包括DCS以及FCS所用的網絡拓撲結構，網絡存儲方式，網絡訪問方式等國內外研究現狀；④DCS及FCS技術，包括兩種火電廠計算控制技術的發展趨勢與方向以及研究進展。

2 熱工控制系統實現方案設計能力（25%）

給定某一熱工被控對象及其被控參數相關技術要求，對DCS或者FCS相關的硬件設備進行選型，包括采集模件、DPU、通信模塊以及對執行器進行選型，主要對選型合理性進行評價，包括技術實現的可行性，性價比的合理性、可靠性以及維護的便捷性等多種因素進行綜合分析。若采用IPC+板卡的方式實現，則須選擇相應的工控機，I/O板卡、端子板、信號調理等相關的硬件，最后提交文字方案。

3 熱工軟件設計能力考核（25%）

結合熱電廠的某一被控對象參數控制要求，在DCS編程環境上利用圖元進行操作畫面組態，達到基本形象和直觀的要求，并利用動態顯示方式對被控對象參數進行模擬儀表功能的實現；控制功能的實現主要以利用DCS組態環境中的邏輯和控制模塊來實現對被控參數的調節，以及PID參數的整定和優化功能，可以結合MATLAB軟件進行參數優化。該內容具體考核的實施在DCS實驗室軟件平臺上實現。

4 I/O接口實現及硬件抗干擾設計能力考核（25%）

I/O接口以以下三種方式進行評價。

（1）給出輸入輸出信號范圍，自行設計信號調理電路和抗干擾電路，并利用電路仿真方式觀察調理電路設計的合理性，提交仿真結果。

（2）給定不同類型的多路標準信號，自行設計多通道采集系統，包含多路開關，A/D總線接口，查詢或中斷方式下跟ISA總線或者單片機（ARM）之間的擴展電路，提交相關的原理圖。

（3）利用實驗室現有的亞當模塊和信號發生器實現信號采集功能，并利用軟件編程實現抗干擾功能。

5 創新設計能力考核（10%）

雖然結合現有的DCS在火電廠產生了海量數據，但海量數據卻具有無法對火電廠工藝管理進行指導的特點，因此，應有針對性地設計一套能結合應用的數據提取方案。

在對某專業班級學生進行實際考核過程中，考核方案具有可操作性強，能比較客觀反映學生對課程的掌握程度等優點。

主要參考文獻

[1]王付生.電廠熱工自動控制與保護[M].北京：中國電力出版社，2005.

[2]邊立秀.熱工控制系統[M].北京：中國電力出版社，2012.

[3]李正軍.計算機控制系統[M].第3版.北京：機械工業出版社，2015.

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關鍵詞：計算機控制技術；課程教學模式；教學改革

“計算機控制技術”以單片機原理及應用、自動控制原理、現場總線等先修課程為基礎，結合了之前的理論課知識。就目前的就業形勢來看，企業對計算機控制領域的人才需求較強，因此我校積極創新、探索新的教學理念與方法，以此進一步增強學生的創新能力與學習能力。“計算機控制技術”是一門結合理論和實踐的綜合性專業課，所以進一步探討該n程的理論教學和實踐教學方法非常必要。

一、課程定位與特點分析

“計算機控制技術”課程是自動化專業、電氣工程及其自動化專業的限選課程。計算機控制技術的應用領域非常廣泛，在航空、航天，以及與現代日常生活相關的工業、農業、醫學等領域都起到了至關重要的作用。經過對課程的學習，學生應該掌握計算機控制系統的發展歷程及應用領域，計算機控制系統的具體組成部分以及各部分的功能，學會計算機控制系統的分析方法，以及相對簡單的軟件、硬件的設計與實現過程，了解計算機控制系統的工作原理。

本課程旨在培養學生掌握微型計算機控制的基本概念，以及微型計算機控制系統的基本分析方法和設計方法。課程要求學生從理論上掌握計算機控制系統的基本原理及應用；而教師要為學生提供有效的分析，培養學生掌握設計計算機控制系統所需的知識、洞察力和理解力。學生在實踐過程中要學會利用計算機技術解決控制系統中的實際問題，通過對該課程的學習，今后能獨立承擔和開展計算機控制系統方面的研究工作。

二、課程的教學改革

“計算機控制技術”課程以培養應用開發能力為目標，不斷更新課程體系，從而確保教學內容的實用性和先進性，其主要特色與創新如下：

1.摒棄了傳統的教學模式，采用項目驅動式教學。新課程采用項目驅動式教學，每一章節都設置一個驅動項目，教師組織學生自行分組、分工，制訂設計方案。學生每一節課都帶著問題、圍繞項目學習所需知識，不斷提高實踐能力。

2.課程教學與課外科技活動緊密結合、相互促進。基于計算機控制技術課程的特點及其在電子產品設計中的重要作用，新課程將課程教學與大學生科技創新競賽、全國大學生電子設計競賽、飛思卡爾智能車競賽等多項賽事結合，大力開展第二課堂，延伸教學范圍，組織科技創新小組，提高利用單片機進行自動化系統及電子系統的開發和設計能力，以此激發學生的創新意識，鍛煉其動手實踐能力。

3.改革教學手段，增強教學效果。傳統的教學方法是教師進行書面知識的傳授，在黑板上寫板書，學生只是進行信息的接收。這種教學方法并不能取得較好的教學效果。因此，要想切實提高教學質量，就需要改革教學手段。教學手段是否有效將直接影響學生對知識的理解和掌握。在學校的大力支持下，我校教師在教學過程中采用了多種現代教學手段。例如，在教學過程中使用多媒體課件進行計算機控制系統的教學和展示，利用三維動畫制作技術和模擬仿真技術展示教學內容。通過一段時間的檢驗，筆者發現改進的教學手段不但顯著提高了教學質量，還可以直觀展示課本上難以理解的教學內容。我校設有專門的計算機控制技術實驗室，共有32臺THSSC-4型實驗臺。根據教材章節，課程設置了8個實驗課題，穿插在理論教學過程中，學生能夠在實踐中鞏固所學的理論知識。學生通過這種方式提升了動手能力，為今后的就業打下了基礎。

三、課程考核方式的改革

傳統的考核方法采用期末考試的方式，學生僅僅是考試的工具，并沒有有效掌握平時上課的重點與方法。而科學的考核方法不僅需要激發學生平時上課學習的熱情，還要真實反映學生的綜合能力?？己朔椒ǔ俗罱K的期末考試，還應該包括平時成績（習題作業、課堂小測驗、課堂提問、課堂討論、課外作業、實驗）。筆者經過實踐，總結出比較合理的權重分配，即平時成績占30%，期末考試占70%。通過這一改革，教學質量和學生的上課積極性都有了顯著提高。

四、總結

“計算機控制技術”課程涉及的科目種類繁多，具有專業性強、內容更新快等特點。在學校組織的教學方法研究與改革過程中，教師對本課程的特點進行了一系列的創新與研究，最終取得了很好的效果。教師充分利用上課時間進行知識的傳授與講解。課程改革一方面提高了學生的積極性，另一方面增強了學生的動手實踐能力，使教學效果得到了提升。

參考文獻：

[1]張德江.計算機控制系統[M].北京：機械工業出版社，2011.

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【關鍵詞】計算機控制技術；教學改革；系統建模；數據驅動

0 引言

隨著計算機技術的飛速發展，計算機控制技術被廣泛應用于工業生產、電子通訊、機械設備等各個領域。因此，許多高等院校都開設了《計算機控制技術》這門課程，它是以自動控制原理為基礎，以計算機控制技術為核心，綜合測控技術、可編程控制技術、計算機網絡技術等的綜合性學科，致力于培養企業生產技術的精密化、生產設備的信息化、生產過程的自動化的專業人才。計算機控制技術本身的特點決定了可以利用軟件來實現控制算法，通過強大的的運算功能和邏輯判斷功能來實現最優控制、自適應控制等連續控制系統難以勝任的復雜規律[1]。鑒于《計算機控制技術》課程的重要性，對課程教學的研究、探索和實踐是十分必要的。

近年來，隨著互聯網、物聯網、云計算的迅猛發展，由“人、機、物”三元世界在網絡空間（Cyberspace）中交互、融合所產生的數據多元化將當今的信息社會推向了“大數據”時代[5]，大數據的涌現正逐步改變人們的生活和工作方式、企業的運營模式，IBM公司提出了“智慧地球”的理念，德國提出了步向“工業4.0”的目標，今年總理在政府工作報告上也提出了“互聯網+”的概念。同時，大數據也吸引了不少學術界的廣泛關注，2008年，英國《自然》雜志推出大數據專列，專門探討“P8時代的科學”以及科研形態的變化，指出：“數據為準繩的理念指導，以及強大的計算能力支撐，正在驅動一次科學科學方法的革命”。美國《科學》雜志也在2011年推出專刊“Dealing with Data”，圍繞“數據洪流”展開討論，將大數據深度分析作為未來研究的重要突破點[2]。所以順應時代的潮流，將“大數據”的思想融入到《計算機控制技術》的教育改革，既是一項嚴峻的挑戰也是一個寶貴的機遇。

1 課程教學中的普遍問題

《計算機控制技術》課程所涉及內容豐富，大體可以分為控制系統和計算機系統兩大方向。具體的內容主要包括如下幾個方面：①以控制理論為主體，闡明離散系統和連續系統在建模、推理、結論上的區別；②將計算機系統與控制系統進行融合；③傳統控制論優化算法及其仿真模擬；④智能算法、模糊識別的應用；⑤微型計算機的嵌入式開發，如ARM、PLC、等；⑥計算機系統的軟件開發等[3]。

目前，多數院校對于《計算機控制技術》這么課程，主要采用“以課堂為主，實驗為輔”的教學模式，加上該課程是一門專業性和綜合性較強的學科，涵蓋的內容較多，所以學生在學習過程中普遍感到吃力[4]。此外，課程教材和參考書種類眾多，但內容并不統一，基本分為偏重理論教學和實際工程應用兩大類。然而，真正能運用到當今主流的大數據、云計算相關技術的并不多。所以，基于上述問題，對目前《計算機控制技術》教學中存在的不足總結如下：

（1）數據的概念不強

目前，許多院校對于《計算機控制技術》這門課程的重心停留在理論授課上，即使開設的實驗課程還是以演示性為主，如A/D轉換實驗。學生沒有系統的將所學知識轉化為實踐，更談不上對實驗數據的信息進行有效的存儲，并結合所學習的理論知識對其進行分析和驗證。此外，對于當今主流的數據挖掘算法，提供相應的實踐機會較少。

（2）傳統建模思維的束縛

傳統控制理論過于依賴模型的建立，為了保證所建立模型的精確性，模型的階次有時會變得很高，基于高階系統模型的控制器設計、穩定性分析等問題就會變得很復雜。事實上，數據只是為了輔助算法，實現對模型進行較好的評估和預測等功能。

（3）數據挖掘算法的普及不深

利用計算機技術對大數據進行挖掘分析，發現蘊含的知識，研究運行的規律和發展的趨勢是挖掘網絡大數據的深層價值和實現社會行為可計算的主要途徑[5]。然而，許多院校在《計算機控制技術》這門課程中，并沒有在數據驅動這個方向上進行改革和突破。

值得注意的是，很多院校對《計算機控制技術》教學的思維方式還停留在工業時代，即以控制系統相關學科作為理論基礎，再通過科學實驗來強化學生在計算機軟硬件方面的學習。但是隨著信息技術的快速發展，“物聯網、云計算、大數據”的提出，迅速取代了人們對于傳統行業的認知。所以，有必要借助“大數據”的思維方式來思考《計算機控制技術》的課程改革。

2 基于“大數據思維”的《計算機控制技術》課程教學改革

在傳統建模仿真研究中，數據不是模型的本體，它只是為模型的仿真運行提供基礎條件。然而，隨著大數據的迅速發展，由“人、機、物”三元世界的互相交融將數據的來源也變得多元化，通過儀器采集、網絡存儲、仿真模擬生成等方式來獲取數據，所以數據對建模的作用也愈發重要，并開始逐漸成為主導地位。只要數據足夠大，只靠數據就可以完成科學發現，因此不再需要數學模型。這就是所謂的“數據優先”模式[2]，一種由數據驅動的新模式、新思維。正如《連線》主編Chris Anderson所斷言：“數據的洪流是傳統科學方法變得過時，相互關系已經足夠，沒有了具有一致性的模型、統一的理論和任何機械式的說明，科學也可以進步”。換句話說，傳統建模方法對于科學而言并不是必須的，大數據建模方法將會是一種新的科研范式。

2.1 將“數據驅動建模方法”作為思考問題的出發點

數據驅動的概念最早來自計算機科學領域，在設計過程中以數據庫中的數據為導向，利用受控系統大量的在線、離線數據，實現對系統的評價、診斷、決策、調度及監控等功能[6]，探索背后的科學規律。近年來，隨著人工智能技術的發展，特別是機器學習領域，迅速豐富了經驗建模方法。通過獲得系統的各過程變量（輸入、輸出和中間變量）描述表達式，這種方法稱為“數據驅動”建模方法。

基于實際工業生產系統的數學模型復雜、測控信號精度差且不完整、易受隨機擾動的影響、狀態維數高等特點，傳統的建模方法，為了保證模型的精確性，模型的階次會變得很高，這樣研究系統的控制方法和動態特性會變得復雜，而利用“數據驅動”建模方法，將已知的輸入、輸出數據在線或離線學習計算與當前狀態相匹配的控制量，再將模式識別、人工智能方法作為補充，從而滿足系統的靜態和動態性能要求。目前，利用“數據驅動”的思想建立研究對象的預測和控制模型是主流的趨勢，而已經形成系統的建模方法主要有：線性/非線性自回歸模型、神經元網絡模型、基因算法模型、模糊人工智能模型、貝葉斯分析網絡模型以及支持向量機模型等。

2.2 基于“數據驅動建模”的教學方法

一般來說，數據驅動建模流程可分為：數據初始化、變量的統計分析、算法模擬和模型的在線校正等過程。

（1）數據初始化

通常，數據的初始化大致可以分為數據的采集、選擇、預處理。具體的步驟如下：①通過采集的數據，對數據結構有一定的認識，同時對數據辨識可能產生的問題及建模的復雜程度有所估計，從而決定適宜的訓練模型。②對數據模型評估之后，即可以對數據進行選擇，一般選取70%的比例作為算法數據，其余的30%數據作為測試數據；③選擇好訓練數據以及測試數據之后，為了能夠獲得較好地訓練效果，必須對數據進行預處理，使其滿足所選辨識方法的要求。例如歸一化處理，填補缺失值，異常值檢驗等。

（2）變量的統計分析

通常，在完成第一步的基礎上，需要結合統計理論方法對輸入、輸出變量進行相關性分析、主元分析等，以研究二者間的關聯關系，從而對模型進行預估判斷。此外，為了更好地定性分析，需要適當地增加與主導變量有關的輔助變量，通過機理、經驗構造輔助變量與主導變量的數學關系，從而更好地對主導變量進行估計。

（3）算法模擬

在經過統計方法的分析之后，利用模糊識別、人工智能算法對訓練數據進行回歸分析，例如神經網絡、支持向量機、貝葉斯網絡等工具實現線性或非線性的預測逼近能力。然后再利用測試數據在預測模型上進行測試，得到的輸出結果和目標數據進行比對，根據預先制定的統一規則進行評判。通過不斷訓練學習的辦法獲取輸入、輸出之間的函數逼近關系式，得到合適的模型。

（4）模型的在線校正

在線校正是數據驅動建模應用中不可缺少的一部分，盡管已有不少離線校正的方法，但在線校正的方法十分有限。因此，開發更多實用方法，以適應復雜工業過程控制的需要。判斷預測模型的某個關鍵參數是否最優，其本質上就是如何對參數值進行調優，使預測模型的錯報率最小化[7]。目前，解決參數尋優問題的研究成果主要有兩種：①定期進行非訓練樣本與固定參數值得的錯誤率敏感性分析，依據敏感性分析曲線優化關鍵參數值，如交叉性驗證技術、留一交叉驗證法等；②根據知識經驗或統計分析確定機器學習方法錯誤率的上界，并不斷優化錯誤率的上界，使邊界差距盡可能小，從而實現參數校正目的[8]。

3 結語

本文圍繞“數據洪流”展開討論，嘗試對《計算機控制技術》進行教學改革，提倡培養“大數據”的思維對系統進行建模。通過調整教學內容，結合各種交互式教學方法，提出了一種基于“數據驅動建?！钡慕虒W方法，致力于培養學生的學術理論的融合貫通能力，技術創新思維和動手實踐能力。

【參考文獻】

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[2]胡曉峰，賀筱媛，徐旭林.大數據時代對建模仿真的挑戰與思考―中國科協第81期新觀點新學說學術沙龍綜述[J].中國科學：信息科學，2014，44（5）：676-692.

[3]邢航，張鐵民.“計算機控制技術”教學改革探索與實踐[J].實驗室研究與探索， 2007，26（12）：370-371.

[4]周欣欣，宋人杰，牛斗.《計算機控制技術》課程教學改革初探[J].東北電力大學學報，2008，28（3）：29-31.

[5]王元卓，靳小龍，程學旗.網絡大數據：現狀與展望[J].計算機學報，2013，36（6）： 1125-1138.

[6]候忠生，許建新.數據驅動控制理論及方法的回顧與展望[J].自動化學報， 2009，35（6）：650-667.

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自動控制原理是工科院校自動化及其相關專業的一門重要的專業基礎課，主要研究自動控制系統的一般規律，涉及控制系統建模、分析和綜合的基本理論和方法。它具有概念抽象、公式多，理論分析和數學計算多且繁雜等特點，學生在學習時常感到很困難，沒有足夠的興趣。針對這一特點，利用Matlab仿真技術優化自動控制原理教學過程，進行理論方法的實時演示教學，可幫助學生理解抽象的概念和方法，改善課堂教學效果。

1 利用Matlab優化自動控制原理教學過程的思路

Matlab軟件具備強大的計算能力，繪圖簡便，算法語言簡單，有多種工具箱供用戶選擇，為控制系統計算機輔助分析和設計提供了極大便利。利用Matlab優化自動控制原理教學，在形式上包括教師課堂內教學演示，結合學生課外仿真練習、實驗、課程設計等；在內容上，從建立控制系統的模型入手，涵蓋經典控制理論的三大分析方法，系統校正，以及非線性系統的分析等。借助Matlab仿真將抽象的理論內容形象化，使學生易于理解，以達到較好的教學效果。

2 教學應用舉例

2.1 利用Simulink進行動態系統建模

利用Matlab中的Simulink組件，用戶可以通過模塊組合方法快速地創建動態系統仿真模型。如圖1所示，為水箱液位控制系統，要求通過控制進水流量來調節液位高度。該系統的傳遞函數為： =

其中，時間常數 =，放大系數 = 。為水箱截面積，為流出閥阻力系數。

在Simulink中建立該系統的仿真模型，如圖2所示。

將給定值參數設置為單位階躍信號。按需求設置、，啟動仿真過程，通過scope觀察仿真結果曲線。

如圖3所示為=1，分別取0.5、2時的值曲線，可以看出，系統的響應速度隨時間常數增大而變慢。此外，還可改變值來觀察系統響應情況。通過畫面演示，學生易于理解參數變化對系統響應的影響。

2.2 控制系統的根軌跡分析

根軌跡法是一種圖解法，直接由開環零極點的位置信息確定閉環極點隨某一參數變化的軌跡，由根軌跡圖可直觀地看到參數變化對系統性能的影響。授課時若能借助Matlab繪制根軌跡圖，能夠高效地完成教學內容。

單位反饋系統的開環傳遞函數為（） = ，繪制系統的根軌跡圖。

編制matlab程序如下：

運行程序，結果如圖4所示。

從圖4中可以看出，原系統穩定，增加開環極點 = -1后，隨著K值增大，系統會變得不穩定；若增加 = 0，則系統變為結構不穩定，提醒學生在進行系統設計時，利用增加系統型別來改善穩態精度，要綜合考慮是否改變了系統的穩定性；若增加開環零點 = -1，則根軌跡全部落在負實軸上，說明系統為過阻尼狀態，其階躍響應無超調。

2.3 控制系統的頻域分析

頻率法也是一種圖解法，頻率特性圖根據采用的坐標系分為奈氏圖、伯德圖等。通常，利用奈氏圖分析閉環系統的穩定性較方便；而分析典型環節的參數變化對系統性能的影響，則伯德圖最為直觀。利用Matlab，可以快速地繪制系統的頻率特性圖。

單位負反饋系統的開環傳遞函數為（） = ，繪制系統的伯德圖和奈氏圖。

編制matlab程序如下

從圖5看出，奈氏曲線不包圍（-1，0）點，閉環系統是穩定的。利用bode命令也可以繪制伯德圖，區別在于margin命令在繪圖的同時還可以計算出相位裕度和增益欲度。

3 結論

利用Matlab進行自動控制原理課程的交互式演示教學，在教學實踐中取得了較好的教學效果。第一，通過計算機仿真，使學生獲得直觀的感受，激發學生的學習興趣。第二，在軟件中修改各種參數和仿真驗證，利于對比式教學，使理論講解更加清晰。第三，學生對Matlab軟件學以致用，為后續課程打下良好的基礎?？傊?，引入基于Matlab的計算機仿真技術，為自動控制原理教學帶來了極大的便利性和靈活性，很好地輔助了教學過程。

湖北汽車工業學院教研項目：自動控制原理與計算機仿真技術的教學整合JX201411，自動控制原理校級精品課程建設

參考文獻

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關鍵詞 計算機控制；綜合實踐；MATLAB

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A

文章編號：1671-489X（2015）22-0012-03

1 引言

一個完整的計算機控制系統涉及信號檢測、信號處理、控制策略的實現以及信號輸出等多個環節，對應的計算機控制類課程則包括傳感器技術、自動化儀表、計算機控制技術、微型計算機原理、PLC技術及應用、現場總線控制系統等，詳細講述了傳感檢測系統、變送傳送系統、工業控制計算機、數字控制算法、驅動執行以及控制結構設計等知識，基本涵蓋了計算機控制系統組成的硬件工具（PLC、單片機等）、軟件工具（梯形圖、匯編語言、C語言等）、檢測傳感知識（傳感原理、儀器儀表等）、方法策略類（各種控制算法、邏輯控制策略等）等各個方面。計算機控制類課程是自動化專業本科學習的核心內容，旨在面向工程實際需求，培養學生在控制理論的工程應用和實現等方面的能力。通過這類課程的學習，學生在面對控制任務時，能夠從儀表選型、控制方案的確定、系統結構以及實現等多方面綜合考慮，從而構建計算機控制系統。

顯然，隨著計算機的大量普及以及數字控制技術的發展，計算機控制類課程在自動化專業的教學和學習中將會越來越重要。但是在教學和指導研究生新生過程中通常發現，自動化專業的學生往往會產生這樣的疑惑：“學了這些計算機和控制類的知識，我到底能做什么？”并且，學生無法抓住計算機控制類課程的學習重點，學習的過程中通常會偏向于計算機控制中計算機的學習，包括編程語言、工業控制計算機等工具類知識的學習，偏離了“控制”的主題。

計算機控制類課程的教學是一個系統工程，課程改革應該從系統的高度，而不是局限于某門課，去協調處理課程體系，并進行整體優化，方能去繁就簡，把握課程的核心與實質[1]。目前，清華大學進行了計算機控制技術綜合實驗的教學改革[2]，北京航天航空大學提出計算機控制技術本碩一體化教學方法等[3]，國外自動化專業出現經典教材《現代控制工程》，其綜合了自動控制原理、現代控制理論以及后現代控制理論等多門課程，這些都表明從課程體系高度去優化和重新設計教學內容已經成為趨勢。正如清華大學本科教學改革目標所言：學科發展和課程設置要進一步向學科的交叉與綜合背景下通識教育的方向轉變；教學方式要進一步向知識傳授與探索相結合，師生互動、教學相長，并以調動學生自主學習、激發學生求知欲和創造性為主要目標的教學方式轉變。計算機控制類課程的教學也必然向建設一個有利于學生整體掌握課程體系，從而能夠實現自主性學習、盡早參與研究工作、學習和研究并進的教學框架方向發展。

2 教學中存在的問題

細究本科學生在學習計算機控制類課程中遇到的困惑和迷茫，認為計算機控制類課程的教學存在如下問題。

計算機控制類課程體系思想的缺乏 根據國內眾多著名高校和本校自動化專業的課程大綱，各門計算機控制類課程往往自成一體，大多以學生能夠熟練掌握本門課程的知識點為培養目標，模糊了計算機控制類課程體系的整體脈絡，難免會有所局限，容易使學生產生認識不清的問題。簡單地講，計算機控制類課程就是教會學生實現計算機控制系統，但是由于涉及的知識點和課程較多，時間跨度較長，因此如果沒有明確的課程體系思想，很容易使學生淹沒在某個旁枝末節的支流中。目前，國內有一部分教師認識到這一點，并努力從教材內容上進行改革。比如清華大學王錦標教授等編寫了計算機控制系統教材等，從工程實際出發，介紹計算機控制技術的實現。

教材和教學內容的銜接問題 計算機控制類課程之間存在緊密的聯系，往往無法對課程進行硬性的劃分。比如計算機控制技術與現場總線控制系統兩門課就很難劃分，但是教材的編寫者相互之間不可能進行協調，各自編寫的出發點也不同，使得教材內容往往存在相當部分的重疊。另一方面，教學課程體系思想的缺乏也導致各門課程的授課內容可能存在重復過多，或者缺乏銜接，致使學生無法融會貫通。國內僅計算機控制技術這門課，就出現很多內容差別很大的教材，至于各課程教材之間內容的重疊現象更是普遍存在，給教師的授課和學生的學習都帶來困難。

實踐教學缺乏整體環節 計算機控制類課程的實踐教學通常側重于原理的驗證或者工具的掌握，條件好的學校采用實物進行，而條件差的則只能通過MATLAB仿真，欠缺系統性的實踐環節[4]，從理論到理論的應用聯系不夠。比如目前很多學生沒有弄清楚自動化專業最重要的專業基礎課――自動控制原理，與計算機控制技術之間的聯系。隨著國內各種工具類競賽項目的興起，工具類課程逐漸在自動化專業學生的應用環節中占據重要地位，從而出現實踐環節與自動化專業基礎知識的脫節現象。并且，已有的課程設計實踐環節也往往只是針對某門課，缺乏整體實踐環節，使學生無法從全局去了解和掌握計算機控制系統的設計與實現，因此產生諸如前面的疑惑也就不足為怪了。

3 教學內容優化和改進

通過計算機控制類課程體系的整體優化，解決學生對專業核心課程脈絡不清晰的問題，以及教師單兵作戰的問題。通過整合課程內容，并將計算機控制技術與現場總線控制系統融合為一門課，解決計算機控制類多門課程內容交叉、重復，部分內容不適應培養目標要求等問題。將理論和應用相結合，通過基本性實驗教學、課程設計、畢業設計等實踐活動，解決普遍存在的重理論、輕實踐的問題。

基于項目引導或任務引導原則[5]，以行業特色或地方經濟實際需要為背景，以自動化應用技術為主線，以通識教育與專業技術教育結合，主要圍繞計算機控制類課程體系的整體優化，以“系統理念”為主線的課程內容的整合，基本性實驗教學、課程設計、畢業設計實踐活動的改革等展開工作，做到三個“突出”。

整體優化計算機控制類課程體系，突出“主線” 課程的安排按照計算機控制系統的自然順序進行，改變以往按照課程重要程度的安排方式。舊的課程體系下，計算機控制類各課程獨立設置，設置時間和設置內容的邏輯依據性較弱。通常，本科生一、二年級為通識教育，安排基礎類的課程，比如數學類、語言類以及電子技術類等，為后面的專業學習打基礎；而大三以后為專業教育，考慮到學生保研選拔、學生實習等多方面的因素，專業課無形中會按照課程的重要程度安排：大三開設專業基礎類的課程，比如自動控制原理、電機與拖動、計算機控制技術、PLC、傳感器技術等；還剩下一些專業性很強的課程則放到本科大四上半學期，比如現場總線控制技術、現代控制理論、智能控制等。如此，計算機控制類的課程順序上存在一定的顛倒，比如平行開設計算機控制類的課程無法實現知識上的漸進，給學生的學習帶來困難。而且計算機控制類課程缺乏一門統領性的課程，使學生在進入計算機控制類課程學習前，能夠對計算機控制類課程有個整體的認識，幫助學生理清該類課程的脈絡，從而避免直接進入盲人摸象式的細節教育。

為了避免上述問題，在課程的安排上遵循工程上計算機控制系統的設計流程，按從系統框架到細節的順序，突出計算機控制系統的主線，輔以實現控制系統的工具和手段。具體地，為保證學生能夠對計算機控制以至自動化專業有所了解，在大一階段開設新生研討和專業前沿課，就自動化專業課程主要是計算機控制類課程的整體應用進行普及教育，在加強學生對計算機控制的整體認識的同時，培養學生的興趣。計算機控制技術作為計算機控制類課程的核心課程，在自動控制原理課程結束后即安排，突出兩者之間的聯系；然后圍繞這門課，先從信號的檢測和儀表選型等方面安排課程。而工具類的課程之間沒有主次之分，統一安排在一學期，最后安排現場總線控制系統，從結構和系統上將前面的課程貫穿起來。因此，計算機控制類課程的脈絡是：專業前沿和新生研討課計算機控制技術傳感器技術、自動化儀表單片機技術、PLC及其應用、微機原理等現場總線控制系統。

通過整體優化計算機控制類課程體系，一是讓學生對專業類課程有清晰的脈絡，提高學習效率，認清各門課程；二是讓教師之間形成團隊，進行研究型大學計算機控制類課程體系的研究工作，提出適應21世紀要求的培養模式。

整合課程內容，突出“系統” 計算機控制涉及的課程較多，廣義的計算機控制系統包括檢測、算法以及系統的結構等計算機控制類課程的全部內容。因此，各門課之間很難獨立分割，幾乎所有的計算機控制系統的教材都會有部分內容講解信號的檢測以及控制系統的結構，而現在這些內容又單獨成課；反過來，很多現場總線控制系統以及自動化儀表的教材也往往含有部分計算機控制系統的內容。另一方面，教師在講解某門課時，為了使學生融會貫通，課程之間適當的銜接也十分必要，但是如何把握銜接的度是關鍵。因此，如何整合課程內容是計算機控制類教改的重點。

針對計算機控制類課程間教學內容的安排問題，為了讓學生掌握計算機控制類課程的核心知識，激發學生的學習興趣，以工程上計算機控制系統為引領，將相關專業課程有機結合在一起，既注意各自的特點，又強調內部的聯系，實現課程內容的系統化。在系統框架下，計算機控制技術側重于與自動控制原理的銜接，并引入現代控制理論部分的內容，傳授學生關于通過計算機實現控制理論的算法，讓學生了解控制系統的理論和策略基礎；傳感器和自動化儀表實現計算機控制系統的信號檢測與自動化儀表，在系統思想的引領下，這兩門課與其他課程的重疊較少，在舉例應用中，將各種儀表與信息檢測置于計算機控制系統的大框架下即可，并且關于儀表之間的通信與連接部分的內容略掉；PLC、單片機等工具類的課程，核心授課內容設置為講授控制系統中變量的采集與處理，以及各種控制算法的實現等；現場總線控制系統則從宏觀上構建學生的系統觀，并最終實現計算機控制類課程的綜合，側重于各種工業常用通信協議的講授。在現代教育教學思想的指導下，遵循系統科學的整體性原理，將計算機控制系統類課程涉及的主要內容融為一個整體。

加強實踐教學，突出“綜合” 實踐起到鞏固理論知識的作用，創新源于實踐。如何將理論知識和應用有機結合起來，形成良性互動，是實踐教學改革的重點。特別的，計算機控制系統的一大特點是系統，但是計算機控制類課程又單獨成課，各自都有相關的實驗，這些實驗都是針對該門課具體的知識點設置，很難在實驗中將計算機控制類課程的內容融為一體。

通過基本性實驗教學、專題性課程設計、工程應用性畢業設計等環節，從培養學生基本、綜合和自主實踐能力出發，并按研究型大學培養目標和新的課程體系要求，構建新的實踐能力培養體系。該體系中，各門課的實驗還是針對該課的基本知識點，但是增加了專題性的課程設計，并且實現開放式的課程設計方式，使學生在計算機控制的大框架下可以自主選題，然后利用課余時間自主完成課題任務，不再單獨占用上課時間。與傳統課程設計不同，該課程設計最大的特點是針對計算機控制類課程的綜合設計，突出知識點的綜合應用。而且在學生畢業設計的設置上，加大工程應用性的比例，鼓勵學生進行計算機控制類實際項目的開發與設計。

4 教學方法改進

與教學內容的優化與改進相適應，在教學方法上主要進行如下改進。

1）以計算機控制系統為主線，從應用角度出發，密切結合工業自動化實踐，以主講教授為龍頭，成立系列課程教研組，組織教師進行調研、討論，將計算機控制系列課程融為一體，相互銜接、相互連貫，重新制訂合理的教學計劃和大綱、實驗計劃和大綱、綜合課程設計的計劃和大綱等，并聘請校內外專家進行評審。

2）在加強學生對課程之間的知識聯系方面有如下舉措。

①組織學術造詣深厚的教授給大一新生講授學科前沿和新生研討課，加強學生的思辨能力，同時建立學生計算機控制的系統思想。

②在大二充分利用學院國家電子類大學生實踐基地平臺，組織學生進行大學生創新項目的實踐；大二的學生作為大三學生的助手，建立計算機控制系統實際應用的感性認識。

③在大三后則利用學生參觀實習的契機，讓學生了解實際工廠計算機控制系統的構成，并通過國際工業自動化展，了解計算機控制系統在各行各業中的應用以及最新發展趨勢。

3）在加強綜合實驗方面主要采用如下措施。

①依托相應課程，優化基本性實驗教學內容，對原有實驗內容進行調整和更新，精選內容先進、具有代表性的教學內容和實驗項目。

②加大綜合性、設計性實驗的比重，根據實際情況開設選擇性實驗，充分發揮有實踐經驗教師的特長，以項目為引導，給出項目的要求，不限定知識范圍，讓學生應用所學的計算機控制知識，根據項目成本、項目技術要求等工程要求，自主選型，并自主完成項目的計算機控制系統，給學生最大的發揮空間。

③在代表性課程的考核環節，如現場總線控制，增加該課程的課程設計環節。在該環節，教師不限定題目，學生可以根據自身的經歷或者生活體驗，發揮自主想象的空間，自主選題，并做出控制系統實物。另一方面為增加對控制系統的認識，學生需要就系統方案的設計、功能等方面進行說明或演示。在此過程中一切以學生為主，給學生配備教師顧問組，由多名教師組成，學生可以根據需求自主尋求教師的意見。除此之外，教師僅需要對學生的作品進行評價。

④在畢業設計環節，對畢業設計進行分類要求。在側重于工程設計類的畢業設計中給學生一定的經費，讓學生實現設計的實物并演示；而在側重于論文類的畢業設計中，設計與科學研究相結合，引領學生進入較前沿的理論研究中去，拓寬學生專業知識面。

5 結語

由于課程多、跨度大、課程間相關性強，并且課程間內容重疊，計算機控制類課程的“教”和“學”都存在困難。本文以工程上一個完整的計算機控制系統為引領，分別從教學內容和教學方法的優化上給出教學改革方法。在教學內容上，對各課程教學內容進行整合，做到突出“主線”脈絡，突出“系統”架構，突出“綜合”實踐；在教學方法上，對應教學內容的改革，通過改革教學大綱、教學計劃和實驗計劃，使計算機控制類課程相互銜接，并借助學院國家級創新基地平臺，以及增加新生研討課、學科前沿課和課程實習環節，再依托現場總線控制系統，結合綜合設計環節，加強學生的綜合實踐環節。通過上述改革，加強學生對計算機控制系統中“控制”和“系統”的認識，既增加學生對計算機控制類課程理論知識的理解，又培養學生綜合應用計算機控制類知識的實踐能力，效果明顯?！?/p>

參考文獻

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篇6

由于本課程的特點是實踐性強。近年來為了提高學生素質，注重能力培養，在提高課堂教學質量的基礎上，對原有的課程設置的內容及實踐環節進行了多方面的改革，主要思路是：跟上信息時展的步伐，減少常規課堂教學內容，加強工業計算機應用及現代控制理論應用方面的知識；口強實驗與實踐環節的教學，并初步摸索出一套成功的教學方式。具體做法是：

一、課堂教學與體系的改革

縮減原《化工過程控制工程》的課堂教學學時，將原來的80學時減至48學時，將原課程內的“工業計算機控制”方面內容抽出，增加48學時的《計算機控制技術》必修課程，為適應新技術的發展，同時增加30學時的《先進控制技術》與48學時的《控制系統集成設計》課程作為選修課，以培養綜合性的、開拓性的人才。

二、實驗室建設與改造

“化工過程控制工程"是一門工程技術科學，一名優秀的控制工程師必須既具有堅實、廣泛的基礎理論知識，又具有工程技術實踐水平。為此該學科應該在給學生提供一個連續良好的理論學習環境的同時，也必須給學生提供一個相對完整的工程實踐環境。教師不但要將相關的理論和技術知識傳授給學生，更要使學生在校期間通過工程和實踐環節的鍛煉，學會解決和處理本專業技術工程問題的方法。因此對于實驗室建設與改造這方面工作，我們一直作為《化工過程控制工程》課程改革的重點，并堅持“工程化”第一位的原則。實驗裝置的設計、儀表的選型、控制柜的設計、包括控制系統的安裝都與工業實際保持一致，并根據教學、科研需要，總結了已有實驗室裝置和市場上有關產品的特點，自行設計制造了五套多功能實驗裝置。該裝置使用了目前工廠中常用的比較先進又極具有代表性的儀表設備，可以完成控制工程、系統辨識、自適應控制、計算機控制技術、模糊控制、預測控制等多方面的實驗。實驗裝置控制柜設計時，充分考慮控制工程工業應用的特點，整個系統選用了三種控制器。計算機、PLC和數字調節器可以分別對系統進行控制，系統可以組成簡單的儀表控制方案、PLC控制方案和DDC控制方案，也可以組成復雜的SPC控制方案和DCS控制方案；選用的控制器和檢測儀表具有多樣性、可靠性等特點，并可以方便的組成各種控制方案。

另外，去年學校又投資了100萬元，訂購了10套先進的教學實驗裝置，現也已投入教學應用中。

三、教學實踐環節的改革

目前過程控制專業不僅成為通用的自動化專業，而且是與高新技術發展密切相關的，當前隨著計算機技術和網絡技術的飛速發展，集散控制系統（DCS）現已經發展成為工業生產過程自動控制裝置的主流，為工業自動化開辟了廣闊的發展空間。DCS是由計算機技術、信號處理技術、測量控制技術、網絡通信技術和人機接口技術相互發展和滲透而產生的。它既不同于分散型的常規儀表檢測技術也不同于集中式的計算機控制系統，而是吸收兩者的優點，在其基礎上發展起來的一種先進的系統工程技術。由于它的投資較大，系統復雜，因此各高校在此方面的研究，往往落后于生產實際，但學生迫切需要掌握此方面的知識，為此我們増加了一周“控制工程綜合實驗”，利用現有的設備來模擬工業實際應用技術。

由于我們在實驗裝置控制系統設計時的現場控制級，采用了帶有通訊功能的單回路數字調節器和可編程控制器（PLC），利用其通訊功能和個人PC機組成小型集散控制系統。開設出DCS集散控制系統綜合實驗，用裝有“MCGS監控系統”組態軟件的個人PC機作為操作、管理級與可編程控制器（PLC）組成的過程控制級，來模擬一套DCS系統控制實驗室的“雙溶液位水槽”物理實驗設備作為具體示例，以使學生熟悉DCS系統的組成、操作、使用與開發。在這個實驗環節中，指導教師提出建議并給學生制定實驗目的和大體思路，讓學生自己拿出控制方案，用組態軟件完成DCS操作站在工業控制中的主要功能（如總貌顯示、回路顯示、趨勢顯示、流程顯示、報警顯示和操作指導等）同時在實驗室設備上進行實際操作通過。這樣在整個綜合實驗環節里，使學生得到了實現一個控制工程項目的全過程訓練。學生通過對控制系統的監控組態軟件的使用與現場控制信息的連接，制作本實驗裝置的畫面及控制系統的組態工作，構成所需的軟件進行實時監控操作，較好的掌握了DCS集散系統在工業上的應用方法。同時對新技術的應用與發展有了的深刻的理解為學生今后的工作奠定了基礎。

工科院校自動化專業的學生最終的走向應該是工礦，企業和科研機構，《化工過程控制工程》課教學的目的就是將在此之前學習的自動化和與其相關的理論課程和技術課程同實際被控過程有機地結合起來，用已學過的理論完成對生產過程系統的有效的控制。從這個意義上講應該重視與切實搞好學生的課程實踐環節，在這個思路的基礎上，對于《化工過程控制工程》的實踐環節課程：自控工程設計（兩周）與生產實習（三周）兩部分，我們除了與對口企業聯系，讓學生到生產一線進行實踐外，還利用學校建立供熱中心的機會將此供熱中心建成學生實習基地，為此學校額外投入100多萬元，由教師自行設計、安裝和調試完成了兩套工業燃煤鍋爐的儀表及計算機控制。這樣為學生的實踐環節提供了非常方便的實習場所。

四、努力改善教學條件和方法

（一）加強教材建設

多年以來《化工過程控制工程》課教科書主要選用浙江大學、華東理工大學主編的教材，近年來我們已著手編寫“化工過程控制工程”的立體化教材其中包括：教科書、實驗講義、多媒體課件、試題庫等。自編的“化工過程控制工程”課的配套教材有：《過程控制系統》、《自控工程設計》、《控制系統集成設計》、《過程控制工程學習指導》、《線性多變量控制》、《控制工程綜合實驗教程》、《計算機控制技術》。這些自編教材都配有相應的電子教案，現都在學校校園網上，以便學生下載學習。

（二）加強網絡教學與交流

過去學生在學校里主要是依賴于教科書和教師的講解以及少量的實驗來獲取工程課知識，其中往往存在內容簡單、直觀性差等問題，從而影響學生對工程課的深入了解。尤其是自動化專業的主干課“化工過程控制工程”，它包含大量的工程實踐內容，因此迫切需要解決理論與實踐、教學與實驗的問題。利用計算機構造了《化工過程控制工程》多媒體計算機仿真教學系統，通過校園網可供學生進行高效率的學習，使想像變為形象，使不可見變為可見，教和學都顯得容易，還可使學校和個人只花少量的錢能開出豐富、教學質量高的實驗?！盎み^程控制工程”多媒體教學課件，它的內容覆蓋的知識全面，所選擇的控制對象、控制系統都具有廣泛的代表性。

教學系統部分主要組成單元有：1.概述，2.閉環控制，3.系統仿真，4.自控設計，5.課后練習，6.網絡交流。這些多媒體教學軟件的組織是我們將幾十年的課程教學、實驗、實踐，總結出一些基本教學內容，組成計算機教學課件，所選擇的控制對象、控制系統都具有廣泛的代表性。閉環控制方式采用實用性很強的PID控制，并能進行參數整定，做出過渡過程曲線仿真顯示。對現代控制理論的應用（如多變量解耦、模糊優化控制等）也進行了實際工業對象的仿真，對其的各種算法可靈活的進行參數整定，仿真結果由微機的CRT顯示。

這些教學軟件，既以可在多媒體教室，進行課堂教學，也可以在實驗室與相應硬件設備相連開實驗，克服理論與實踐相脫節問題，使學生通過這些教學軟件的操作，掌握PID控制系統的參數整定方法；計算機控制技術應用；現代控制理論算法研究與應用。這樣在課堂上，教師先通過這套多媒體教學軟件的演示，使學生對工程實際的控制與問題的計算機仿真處理，具有感性認識后，再進行物理模擬設備實驗，從而很好的解決了對工程實際技能的培養。試用兩年獲得學生的好評，同時獲得校首屆“多媒體教學課件大賽”一等獎、第六屆“全國多媒體教學課件大賽（高教組）”優秀獎。

以上這些自行開發，研制的教學軟件，都可在青島科技大學校園網自動化與電子信息工程學院網頁下載學習。

五、結束語

在青島科技大學各級領導的支持與幫助下，通過六年的課程改革工作，把課堂講授、實驗、課程設計、綜合實驗、生產實習密切結合為一個有機體將實踐與理論相結合形成了立體交叉式的教改方案，并主要加強實踐環節教學，使學生的各種能力得到訓練，増強了新科學技術的掌握和處理實際工程的能力，在這些方面我們已取得了一些實際性的突破與成績。

我們的主要做法是：（1）改革教學內容與課程體系，形成了一套教改方案；（2）采用現代教育技術，健全了教學文件和教學資料；（3）推動了學科的發展和專業教學的深入，改變了原有的人才培養模式；（4）推動了實驗室的建設，建立實習基地，提高學生的實際工作能力。

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關鍵詞：自動化專業；實踐教學體系；構建

0 引言

高等學校自動化專業教學指導分委員會將自動化學科專業分為“研究主導型”本科自動化專業、“工程研究應用型”本科自動化專業、“應用技術主導型”本科自動化專業和“技術技能型”?？谱詣踊瘜I。而“應用技術主導型”本科自動化專業分布在地方非重點院校和新升本院校，相對于理論教學而言，實踐教學是教學過程中最薄弱的環節。實踐教學是整個教學體系中重要的組成部分，是“應用技術主導型”本科自動化專業教育中不可缺少的重要環節。

要改革人才培養模式，提高人才培養質量，增強畢業生的適應能力，教學內容和課程體系的改革是當前高等教育教學改革的重點和難點，通過對課程體系的整體優化來培養出“厚基礎、寬口徑、高素質、強能力”的創新人才，是高校所面臨的一個重大理論和實踐課題。高校要發展，必須以人才培養質量為生命線，而實踐教學環節是影響當前高校人才培養質量的最突出的環節。因此，構建實踐教學體系是高等院校教學基礎建設的重點。實踐教學體系建設的核心內容包括：系統科學的實踐教學模塊構建、內外結合的實踐教學基地建設、實踐教學教師隊伍建設等等。

近年來，我校在切實加強實踐教學體系建設方面進行了積極有益的探索與實踐，效果明顯。本文結合我校自動化專業教學內容和課程體系的整體優化，就實踐教學環節進行了闡述。

1、構建科學合理的實踐教學體系

根據自動化專業的培養目標，對實踐教學環節作精心梳理和研究，使各個實踐環節和相應的理論教學密切銜接。以培養學生實踐能力和創新能力為目標，遵循實踐教學先基礎后應用、四年實踐連成線的原則，加大實踐教學的比例，增加集中實踐周數，構建各個環節優化組合的新體系，實現實踐教學的層次化。實踐教學體系如圖1所示。

1.1入門層。入門層大學物理實驗是學生進入大學后接受系統實驗方法和實驗技能訓練的開端，是對學生進行科學實驗基本訓練的重要基礎，在激發學生的想象力、創造力，培養和提高學生獨立開展科學研究工作素質和能力方面具有重要的奠基作用。電工電子實訓安排在大學一年級結束后，在學生還沒有學習專業技術基礎課電工、電子技術前進行。通過有趣的且貼近生活的“電工電子實訓”項目，如家用電器安裝；簡易電子產品焊接、制作及安裝調試；計算機組裝（DIY）；繼電控制柜裝配等項目，建立對電工、電子元器件、工藝流程、電器設備、電子儀器等的初步認識，激發學生學習電子電路工作原理、設計技巧的熱情，熱愛所學的專業，對后續技術基礎課和專業課學習有很強的促進作用。

1.2基礎層?；A層以獨立設課的教學形式學習電路和電子技術，完成系列電工實驗、電子技術實驗。該層次要求學生理論聯系實際，完成嚴格的電工、電子實驗技能訓練。該層次中增加設計型、綜合型實驗內容的比例，有利于培養學生的分析問題解決問題的能力、創新能力，為后續拓展層的實驗教學打下堅實的理論和實踐基礎。

基礎層的基本要求是：培養學生基本工程素質、基本實驗技能和分析問題解決問題的能力。

1.3拓展層。拓展層是學生試驗和小型設計環節的核心層。學生要完成嚴格的專業課程的實驗技能訓練和設計能力鍛煉。

本層實驗系列主要包括：過程控制系統系列實驗、、計算機應用技術系列實驗。

過程控制系統系列實驗完成《自動檢測與儀表》、《過程控制工程》、《計算機控制技術》、《現場總線》、《自動控制系統》、《工業計算機網絡》和《自動化綜合實訓》等主干課程和教學環節的基本課程實驗和綜合實驗。

控制技術系列實驗完成電機與拖動實驗、電氣控制實驗、電力電子實驗、自動控制原理實驗、交流變頻調速實驗、檢測技術實驗、計算機控制技術實驗等。

計算機應用技術系列實驗完成單片機原理與應用實驗、嵌入式系統實驗、EDA實驗、DSP實驗、微機原理與應用實驗、程序設計實驗等等。

各課程的實驗內容可分為基本型、設計型、綜合型三種類型的實驗，可以有機組合，滿足實驗學時增加和設計型、綜合型實驗比例增加的要求。

本層課程設計系列主要包括電子技術課程設計（小型電子系統、電子產品的設計與制作）、PLC綜合設計、自動化技術綜合實訓、微機控制課程設計、控制系統課程設計、過程控制課程設計等。

拓展層的基本要求是：掌握扎實的專業實驗技能，具有系統分析、設計、應用的能力，特別是綜合運用所學知識的能力和創新能力，強調自主學習、自主實驗。

1.4提高層。提高層是學生綜合運用所學知識進行設計開發、技術應用研究的高層次實踐教學環節。包括開放性設計項目、畢業實習、畢業設計，也包括學生課外科技活動，全國電子設計大賽的培訓、參賽科技制作的實驗研究等。

提高層基本要求：自主設計、設計實驗、自主研究，培養學生的創新精神和創新能力，增強學生的工程設計和綜合應用素質。

2、結語

自動化實踐教學體系的建設是一項復雜的系統工程。隨著自動化專業教學改革的進一步深入，自動化實驗室的建設也在逐步前進。經過幾年來的實踐，培養了學生的實踐能力、實踐技能和創新能力，培養了學生的工程意識和創新精神，全面提高人才培養質量。有一批學生參加全國大學生電子設計競賽活動且獲獎，多位教師指導的畢業論文獲湖北省優秀學士學位論文。電子技術協會獲“全國高校甲等A級優秀社團”、湖北省大學生“優秀社團”榮譽稱號。雖然我們已取得了一些階段性的成果，但和我們制定的建設目標還有不小的差距，仍然需要不斷總結經驗，勇于進行新的探索和實踐，才能圓滿完成自動化實踐教學體系的建設任務。

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篇8

【關鍵詞】電氣自動化；應用型人才；本科；培養方案

電氣自動化類專業是機電類專業體系中的一個重要專業分支，是一項應用型專業課程。隨著國家對應用型專業教育和技術人才培養的重視，高等教育的教學模式也進行了不斷變革。面對社會對技術人才的日益增長，電氣自動化類專業應用型本科人才的培養成為了眾多高校的教學目標。本文就電氣自動化類專業應用型本科人才的培養方案進行了探索。

1.對電氣自動化類專業進行定位，明確專業的培養目標

1.1培養目標

電氣自動化類專業是一門應用型技術課程，其主要的培養目標是讓更多學生的德、智、體、美得到全面發展，從而更加適應社會的建設和發展。通過對課程的學習，讓學生奠定更為扎實的知識基礎，擴展學生的知識面，提高學生的實踐操作能力，讓學生的思維能力、創新意識以及綜合素質得到提高，從而具備一定程度的發展潛力，使其能夠有效地為社會的建設和發展做出貢獻，將更多新型的技術和先進的理論進行應用，研究和發展更多的技術，提高國家的發展建設步伐。

1.2知識體系和能力水平

電氣自動化類專業是一門理論與實踐聯系緊密的課程，其培養的對象要求具備完善的理論知識體系，能夠熟悉相關的電氣技術、控制技術以及計算機應用技術，同時具備一定程度的生產管理知識、營銷知識以及社會科學知識。另外，在掌握理論知識的基礎上，還需要具備一定的電氣控制技術和計算機控制技術，熟練進行電氣設備的安裝、調試、維修以及運行。

2.制定有效科學的教學培養計劃

2.1制定計劃的原則要求

培養計劃的制定要遵循合理科學的原則，保障培養對象的質量，從而滿足社會的發展和需求。因此，院校單位應該組織人員對課程專業進行認真的調研，從而將專業課程的培養要求和方向進行合理定位，從而制定有針對性的培養方案。院校單位需要組織相關的專業人員對電氣自動化類專業的人才需求和發展形勢進行調查和分析；與其他的院校進行教學交流；對專業畢業生的就業情況進行調查，通過畢業生的就業信息反饋，把握本專業的理論知識和技術能力標準；開展相關的探討會議，組織相關專家、政府人員以及企業單位進行交流溝通。通過這些調研工作，從而使專業培養計劃得到科學指導。

2.2教學計劃

結合對本專業的培養計劃進行研究和分析，在滿足制定計劃原則的基礎上，制定合理有效的電氣自動化類專業教學計劃。教學計劃的制定過程中，要合理科學的安排專業的理論課程學時和實踐教學學時，對于系內選修課和公共選修課也需要進行安排，豐富學生的理論體系。

3.人才培養的探索和實踐

3.1完善人才培養計劃

院?？梢栽诿繉W期的結束階段開展學期總結會議，對本學期的專業教學進行總結和分析探討。另外組織學生開展座談會議，認真傾聽學生的建議和反饋，結合學生的反饋信息和學期的教學效果，對專業課程的教學模式進行調整，完善和健全人才培養計劃。

結合本專業的性質屬性，學生需要相關的技術能力，以下是相關能力的課程安排：

（1）學生需要具備圍繞PLC可編程控制器為主要核心的電氣控制系統實踐能力，從而加深學生對電氣控制系統的安裝、設計、維修以及運行等技能的熟悉度和了解度。因此在PLC技術的課程安排上，可以制定以電路原理、電機原理與拖動、可編程控制器、組態軟件與觸摸屏等為主要內容的課程計劃。

（2）單片機技術在電氣自動化類專業中也屬于一門重要技術，學生需要能夠掌握單片機的系統結構，學會利用計算機對其進行程序編寫、運行和調試等，因此在單片機的技術學習上可以建立以電子技術基礎、單片機原理與應用、微機原理與應用、單片機應用系統以及數字邏輯系統等為主要內容的課程體系。

（3）計算機技術應用能力也是本專業的一些必學技術，學生通過對計算機的操作和軟件使用，從而進行工業控制。在這門技術的課程設置上，主要有計算機語言、計算機網絡、控制系統仿真與CAD以及程序設計等。

（4）供用電技術應用能力與本專業的實際應用息息相關，學生通過對供用電技術的認識和了解，從而能夠對供用電系統進行設計、安裝、運行、調試以及維修，主要課程包括了供電技術和相關的實習等。

通過對以上專業能力的課程設置，讓專業的培養計劃更具目的性，讓學生在專業課程的學習中更加具有針對性，理論、實踐與工程訓練的三者結合，讓學生不斷完善自身的專業理論體系，提高自身的技術要求，使其更加適應社會的發展。

3.2合理變革教學手段，提高課程的教學質量

教師在課程的教學上需要結合學生的學習情況，適時對自身的教學模式進行變革。在目前，多媒體教學技術的應用，能夠有效提高教師的教學效率和質量。由于電氣自動化類專業的內容學習中，涉及了大量抽象和結構復雜的電氣設備，多媒體技術的應用，能夠有效地將這些抽象難懂的知識點轉換成形象具體的圖象，通過圖象的演示，讓學生能夠更為清晰地認識和了解。另外，案例教學和現場教學的應用，能夠讓學生更加明白課程的培養目標和應用情況，從而加深對專業課程的認識和了解，實際的案例分析和現場的切身體驗，讓學生能夠從中感受到本專業與實際應用的聯系，同時也加強了學生的實踐經驗，加深了對知識的掌握，更好地將理論知識應用到實際生活中。

3.3班級導師制的落實

班級導師制的落實，能夠有效發揮教師的主導地位和學生的主體地位，提高教學的質量。教師需要具備一定的品德素質和職業責任，有效指導學生學習，激發學生對專業學習的信心和積極性，幫助學生制定專業的就業規劃，讓學生順利完成學業。

【參考文獻】

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關鍵詞：機電一體化技術；專業課程設置；高職

中國分類號：TH-39

1引言

機電一體化技術是20世紀70年展起來的一種系統工程技術，它綜合應用了機械技術、微電子技術、自動控制技術、信息技術、傳感測試技術、電力電子技術、接口技術、信號變換以及軟件編程等技術，是多種技術交叉融合的產物，并不斷地通過學科交叉、技術融合與創新持續發展【1】。

2目前高職機電一體化技術專業課程設置

機電一體化技術專業是一個基礎理論知識面廣，實踐動手能力強的專業【2】。根據對多個高職院校機電一體化技術專業課程開設情況調研，現將目前高職機電專業的課程設置總結如下：

（一）照搬機械制造專業、電氣控制專業及計算機專業的主干專業課程。使課程量大大增加，學生負擔加重。

（二）將機械、電子電氣、計算機相關專業課程進行了優化，可有些課程有脫節，整個課程設置體系不科學，學生不能理解。

（三）課程設置太偏機械專業。有些高職院校的機電一體化技術專業僅僅在機械設計與制造專業上增加了數控技術專業相關課程。

（四）課程設置偏重理論，實訓技能課程少。

課程體系優化，如何優化、精簡、合理組織以及創新開發課程是關鍵。

3課程設置優化

在培養高職學生的技能中，課程是關鍵【3】。課程是教師教學的指南針，是學生接受知識的最主要的來源。因而，課程設置與優化對學生個方面素質培養非常關鍵。

（一）調研高職機電畢業生就業崗位群，分析職業崗位對應的主要工作任務及職業資格證書。

高職機電專業畢業生就業崗位主要是面向生產（管理）一線的機電設備的操作、安裝、調試、檢測、維護及管理，其次是面向家電、智能控制行業企業、智能玩具行業企業等的技術支持及售后維修人員。

（二）課程設置需要考慮因素

1）課程設置一定要從職業崗位群需求知識技能出發

機電專業課程設置，要從學生畢業就業崗位群所需要的知識和技能作為出發點，為行業企業培養無縫銜接的員工，就應該充分考慮到崗位群的需要，量體裁衣。

2）課程設置要突出專業基礎知識點和面

機電專業涉及到機械、電子電氣、計算機控制多學科多專業，因而課程設置不能只偏向否一個學科，面太窄，就不是機電專業。當然在課程學習中，不可能面面俱到，因而要突出重點。

3）課程設置中要著力培養學生動手能力

高職機電專業，動手能力一定要重點培養。因而在課程中就要設置實踐課，不僅僅在某些單獨的專業課中有實訓項目，可以獨立出來專門的實訓課程。比如，將電工技術、PLC技術、伺服電機技術等根據高職技能要求整合成電控實訓課。

4）課程設置的課程體系系統性好，前后銜接自然。

課程設置先后順序，一定要符合教學規律，這樣才不增加學生學習負擔，也有利于養成好的邏輯思維習慣。

5）專業技能的課程要加大學時。專業技能的訓練，要孰能生巧。

要加大專業技能課程的學時，實訓重在學生訓練，關鍵在于教師的有效指導實訓。

6）專業課程要構建模塊化。把幾門相近的專業基礎課和專業課組成一個模塊，或者根據完成實際項目所需要的聯系緊密的課程構建一個模塊【4】比如，編程模塊，可以包括PLC技術、單片機應用技術、C語言等課程，因為現在單片機應用技術用C語言來開發。

7）課程內容一定要優化，要將行業職業標準融入課堂，融入課程。我們高職機電專業學生課程內容一定要簡化，刪除復雜理論推導，重點在基本概念解釋和實踐能力訓練。行業企業標準學習以及職業資格證書考試，都將成為高職課程的特色。

4總結

高職機電一體化技術專業課程優化任重而道遠，只有各方面給予充分的支持，集思廣益，不斷實際總結，不斷對課程設置進行探討，遵循教育規律，實現能力培養的遞進性和漸進性。滿足社會行業企業對高職對機電畢業生的要求。

參考文獻

[1]張立勛，主編.機電一體化系統設計[M].哈爾濱：哈爾濱工業大學出版社，2010.

[2]黃筱調，編著.機電一體化技術基礎及應用[M].北京：機械工業出版社，2003.

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科學定位是電氣工程及其自動化專業人才培養的關鍵所在，是決定人才培養質量的首要因素?！耙詫W生為根本，以教師為主導，以教學為中心，以質量為宗旨，以市場為導向，以地方為依托，培養下得去、為得住、干得好的基層應用型高級技術人才”作為本專業建設的理念，通過進一步加強電氣工程及其自動化專業人才培養模式的研究，強化對學生實踐能力和創新能力的培養，加強對師資隊伍的建設，提升教育教學的水平，從而確保教學的質量。要達到對電氣工程及其自動化專業人才培養模式的科學定位，又可以從以下幾點來思考：（1）首先要有明確的專業培養目標。電氣工程及其自動化專業培養的人才就是“要適應21世紀社會主義現代化建設的需要，德智體全面發展，綜合素質高，應用能力強，基礎扎實，知識面寬，以強電為主，強弱電相結合”。在培養方案中要讓學生受到基本的電氣工程、電工電子技術、計算機控制技術、控制理論等方面的訓練，從而實現理論與技能兼修和“基層應用型”的高級技術人才。（2）發展專業特色。電氣工程及其自動化專業可以具體分為電力系統及其自動化和輸電線路工程設計三個專業方向。在專業培養中，為了使本專業的特色得到最大的發揮，可以讓學生在前兩年進行“通識”教育，之后再跟對社會市場的人才需求并結合個人的特長，進行專門技能的學習和訓練。

2變革傳統的課程體系

教育教學的內容和課程體系的設置被認為是實現和提高人才質量的核心，對傳統的課程體系進行變革是電氣工程及其自動化專業人才培養模式中最有力的方法。變革傳統的課程體系，就需要構建“理論——技能”相并重的教育模式，在優化課程體系的過程中，使學生能夠在理論學生的過程中也實現技能的提升，使學生能夠實現自身專業素養的提高。在變革傳統課程體系中，我們可以把專業課程分為基礎類的、實踐類的和專業技術類的三種。在基礎類課程中教育工作者就需要在遵循教育教學的規律中轉變原有的陳舊的教學理念和教學方式；在實踐類課程中教師要注重學生理論知識的轉化，在實踐操作的過程中將知識實現為自身的技能。

3注重理論教育的同時強化實踐教學環節

電氣工程及其自動化專業是培養基層應用型人才，因此教師在加強理論教育的同時也要注重強化實踐教學的環節，從而提高學生在計算機應用、工程創新和實踐以及創業等方面的能力。（1）首先在課程設計方面要突出實踐教學?！罢n程設計是學生理論聯系實際的重要實踐教學環節，是對學生進行的一次專業訓練”，因此在課程設計方面可以增加諸如電力系統及其自動化方向的電力系統的短路電流計算課程設計、單片機原理與接口技術課程設計等。增加這些實踐教學環節就是要學生鞏固和加深所學到的專業理論知識，并在實踐的過程中培養和實現學生獨立發現問題、分析問題和解決問題的能力。（2）其次要增加實習環節。為了提升學生的實踐能力，在培養中還應該注重學生的實習教學環節，讓學生可以在真實狀態下進行實際的操作，從而將知識內化為自身的一種能力。例如，可以安排學生到與學校有合作關系的企業實習，在實習中讓學生做好實習日記，并且在實習完成之后也實習報告，對整個的實習過程有一個整體的反思和評價。在實習教學中科學的設置和安排符合培養的目標，能夠使學生加強對專業知識的理解，同時增強自身的感性認識。

4結語