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摘要：通过对太原理工大学电气工程及其自动化专业微机控制技术实验教学环节分析研究，提出该课程实践教学中存在的问题。以提高学生创新能力，不断完善实验教学为改革目标，从实验教学模式、实验教程编写、实验内容考核和增加实验学时等方面提出了该课程实验教学的改革方案，为进一步改善实验教学质量提供新的思路。
关键词：微机控制技术；实验教学；创新
作者简介：李春叶（1975-），女，山西永济人，太原理工大学电气与动力工程学院，工程师；秦文萍（1972-），女，山西新绛人，太原理工大学电气与动力工程学院，副教授。（山西 太原 030024）
基金项目：本文系山西省归国留学人员资助项目“基于风险的微机保护装置运行可靠性分析”（项目编号：2010-28）的研究成果。
中图分类号：G642.423 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2011）19-0141-02
“微机控制技术”课程是电气工程及其自动化专业一门实践性很强的主干专业课。该课程综合应用了“模拟电子技术”、“数字电子技术”、“自动控制理论”、“微机原理”、“单片机”等课程知识。通过微机控制技术实验的教学，可以巩固和完善学生的知识体系，进一步增强学生的动手能力。面对电气专业不断发展的新形势，高等学校实验室如何适应创新教育的发展，满足创新教育的要求，把最新、最有用的知识传授给即将走上工作岗位的大学生们，并使学生能够紧随新技术和新理论的发展，具有创新意识和能力，是摆在高校教育工作者面前首要的问题。
一、实验现状分析
目前太原理工大学（以下简称“我校”）电气专业实验室新配置了16套ACCC-I自动控制理论及计算机控制技术实验装置。其实验系统由上位PC微机（含实验系统软件）、ACCC-I型自动控制理论及计算机控制技术实验装置、并行通讯线等组成。系统可接任意被控对象，从而组成一个主、从分布式的计算机控制系统。这为提高学生动手及创新能力创造了良好的条件。目前该课程可开出的实验有：直流电机转速计算机控制实验、水箱液位计算机控制实验、D（s）离散化方法的研究、数字PID控制算法的研究、具有纯滞后系统的大林控制、最少拍控制算法的研究等。
目前我校的实验教学仍然停留在传统的教学模式上，这种传统的教学模式存在以下一些弊端。
1.实验教学方式单一
目前我校微机控制技术课程实验教学基本上以教师为中心：教师提供实验项目，以演示操作的方式给学生讲述，学生重复实验步骤。学生只能做一些验证性实验，在整个教学过程中，以“教”为主，缺乏互动，难以激发学生的学习热情。学生在实验中倘若遇到问题，不论问题难易均由老师解决。这样的方式，不但忽视了学生的认知主体作用，更不利于具有创新思维能力的创造型人才的培养。长期下去，还可能使学生养成依赖应付的不良习惯。
2.实验教材编写模式单一
目前所用实验教材内容编写几乎都是十分详细的叙述：实验原理、实验方法、实验内容、步骤和接线图等。学生只需按照实验教程中的步骤一步步去操作，不用动脑筋就可以将实验轻松完成。此外，验证性质的基础性实验比重大，设计性和综合应用性实验偏少。基础性实验偏重于理论知识验证，缺乏新颖性和趣味性，且与工程实际联系不紧密，设计性和综合应用性实验由于要求学生在相对不多的学时内完成，难度较大，收不到应有的教学效果，以这样的实验教材教学，既限制了学生发散思维的培养，又束缚了学生创新意识的发挥，不利于学生独立、全面分析问题和解决问题能力的培养。
3.实验内容考核单一
目前学生只需按时参加实验课，实验完后按要求完成实验报告，依据实验报告书写情况就可得到实验成绩，考核过于单一，学生在被动中学习，不能发挥主观能动性，同时容易使学生养成抄袭应付等不良习惯。
4.实验学时少
目前我校“微机控制技术”课程教学计划开出实验学时仅为4学时。该课程理论教学的知识点繁而杂，尤其是这些知识点在实验验证过程中，学生感觉不到有任何收获，而设计性的实验由于时间少只能草草了事。实验学时短，远远不能满足学生掌握该门课程的需要和实现人才培养目标的需求。
目前微机控制技术的实验教学存在的如上特点成为人才培养目标的瓶颈，该课程的实验教学改革势在必行。我们应“通过培养学生动手能力来提高学生学习兴趣，以提高学生创新能力为目标”，整合教学资源，探索新的实验教学思路。
二、微机控制技术实验教学改革方案
根据电气工程及其自动化专业与学科发展的要求，以培养创新能力为目标，就我校电气工程及其自动化专业微机控制技术实验课程教学模式进行研究探索，提出如下改革方案。
1.改善单一的实验教学模式
在实验过程中，指导教师的作用是在实验过程中给予学生以必要的引导和帮助，而不是全盘指导，应为学生留下思考的空间，把培养学生的创新能力作为目标。其实验教学模式应该是多元化、多层次，自由探索式的教学活动。例如数字PID控制算法的研究实验的目的是使学生掌握数字PID及积分分离PID控制算法的原理和应用及参数整定方法，对于比例系数Kp、积分时间Ti、微分时间Td改变对系统影响的课堂讲解教师可给学生留下悬念，不直接讲出这些参数对系统的影响结果，让学生分析后自由探讨、总结，在后续实验过程中验证，以引发学生的兴趣。实验教学方法的改革重点要突出学生的主体地位，重视学生的个性发展，强调独立工作能力和创新能力的培养，给予学生最大独立实验的空间，从而最大限度发挥学生在实验教学中的积极性和创造性。
2.掌握新的学科发展动态，编写实验教程
好的实验教材是实验教学取得良好效果的重要条件。科技发展日新月异，为了培养知识技能型的综合人才，实验室的老师在编写教程时，不能只完成常规实验教学内容，要不断了解本专业发展的方向，引导学生了解该方向的前沿动态，注重实验内容的丰富性、系统性和科学性，使其新颖实用。实验编写中，需要不断更新实验内容，变分散的实验为综合型实验，变单纯验证性实验为设计性实验。这样不但可使学生加深对所学理论知识的认识和理解，而且可以加强学生基本技能的训练，提高学生的动手能力及分析问题和解决问题的能力。
在编写各个实验时，其实验关键步骤要重在引导学生思考，培养学生独立思考解决问题的能力上。例如学生在掌握用于具有纯滞后系统的大林控制算法的设计及其实现的实验过程中，需要设计并连接模拟具有一个惯性环节被控对象的电路，在实验过程中，可给出学生被控对象的传递函数：，其中滞后环节由上位机软件模拟，θ为滞后时间，取θ=nT，T为采样周期，被控对象及具体参数可让学生自由设计，不应该直接给出K、T1、n的值，学生通过思考改变参数，将得到相应的波形。通过学生独立思考及改进实验教材内容的方式来进一步提高学生对实验教学的兴趣，培养学生理论联系实际的学习习惯，拓宽学生的知识面，增强学生的适应能力，并推进实验教学水平的稳步提高。
3.实验内容考核应多元化
把握实验目的与培养方向，实验内容单独考核，以促进学生养成严谨的实验作风。由于实验考核比重占整个“微机控制技术”课程考核的20%，教师上第一堂课时应及时把实验考核的内容及注意事项向学生讲清，以引起他们重视：实验考核不及格者不得参加理论课的考核。这对于端正学生实验态度，杜绝麻痹心理起到了积极的作用。我们把实验考核分成两部分，一是平时考核，二是实验过程考核（两部分各占10分）。平时考核：主要考核实验前有没有提前预习实验及是否提前设计。由于微机控制技术实验课的时间有限（4学时），如果不做好课前预习工作，到了实验课时就会手忙脚乱，甚至无从下手。因此，每次实验课前，都要检查学生有没有预习，主要检查预习报告是否写得完整，需要设计的实验是否有设计过程等，坚决做到没有预习者不得参加实验；实验过程考核：主要考核学生的动手操作能力及数据处理能力及实验方案是否设计合理等。实验成绩评定不简单地看实验报告是否完整，实验结果是否准确，应着重实验的过程。学生写好实验报告后，教师针对各人操作、设计是否正确、数据处理等环节，采取当场计分，存在的问题当面指出，决不允许一人包办操作，其余同学只在旁边记录不动手。不合格、设计不正确的实验要求重做。学生在课内安排实验如不能及时完成的话，可以利用业余时间，由学生本人提出预约申请進行补做，直到达到规定的要求。
4.根据学时和培养目标合理整合和加大实验学时及实验教学内容
“微机控制技术”课程内容比较抽象，4小时的实验学时远远不能满足学生对这门课程掌握的需求。应合理整合实验和增加实验学时及实验教学内容，若增加实验学时有难度的，可增加实验室开放时间，在开放实验室过程中应有计划地从实验室的时间、空间、设备管理和规章制度等方面进行调整和改革，使学生能够在课余深入到实验室，通过自己编写程序实现控制，既要保证实验课能够为理论教学提供支撑作用，又要实现提高学生实际工程设计能力的目的，从而使学生的综合实践能力在实验过程中得到有效的锻炼。
5.努力提高实验室教师业务素质
实验教师必须掌握专业知识外，还应具备多学科基础知识。老教师要积极主动发挥好学术带头人及传、帮、带的作用，给青年教师提供参与科研的机会，帮助青年教师快速成长；青年教师要积极进取，主动参与科研锻炼自己分析问题、解决问题的能力，逐步走向独立承担科研项目、实验教学的重任，使实验队伍的梯度合理化。此外，青年教师要努力争取进修、学习的机会，以提高自身的学历水平。实验室老师不但要对设备进行管理，而且要充分地配合理论课教师按教学要求做好实验。此外还要做好实验室的发展规划、技术更新及实验室建设工作。实验教师具有创新意识，才能培养出具有创新意识的学生。为此，应增强对实验教学教师的综合素质的培养，从而更好地为教学服务。
三、结束语
随着计算机和实时仿真技术的飞速发展，社会对微机控制技术人才的需求在不断增长，要学好这门课必须重视实验教学，通过探讨实验教学方法，增强学生学习该门课程的兴趣。我院以培养创新人才为目标，努力探索，找准定位，不断改进和完善实验教学，规范实验室的建设，努力为学生创造优越的实践环境。相信在新的实验教学方案推动下，实验教学水平会有进一步的提高。
参考文献：
[1]崔丽君,王长柱.高校电力电子实验室建设探索[J].中国电力教育,2010,(1):147-148.
[2]何宏.微机控制技术实验教学研究与探索[J].信息系统工程,2010,(3):93-94.
[3]刘勇,蒋祥龙,段莉.微机控制技术教学探讨[J].数字技术与应用,2010,(6):108.
（责任编辑：麻剑飞）
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关键词：微机控制技术；实验教学；创新
作者简介：李春叶（1975-），女，山西永济人，太原理工大学电气与动力工程学院，工程师；秦文萍（1972-），女，山西新绛人，太原理工大学电气与动力工程学院，副教授。（山西 太原 030024）
基金项目：本文系山西省归国留学人员资助项目“基于风险的微机保护装置运行可靠性分析”（项目编号：2010-28）的研究成果。
中图分类号：G642.423 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2011）19-0141-02
“微机控制技术”课程是电气工程及其自动化专业一门实践性很强的主干专业课。该课程综合应用了“模拟电子技术”、“数字电子技术”、“自动控制理论”、“微机原理”、“单片机”等课程知识。通过微机控制技术实验的教学，可以巩固和完善学生的知识体系，进一步增强学生的动手能力。面对电气专业不断发展的新形势，高等学校实验室如何适应创新教育的发展，满足创新教育的要求，把最新、最有用的知识传授给即将走上工作岗位的大学生们，并使学生能够紧随新技术和新理论的发展，具有创新意识和能力，是摆在高校教育工作者面前首要的问题。
一、实验现状分析
目前太原理工大学（以下简称“我校”）电气专业实验室新配置了16套ACCC-I自动控制理论及计算机控制技术实验装置。其实验系统由上位PC微机（含实验系统软件）、ACCC-I型自动控制理论及计算机控制技术实验装置、并行通讯线等组成。系统可接任意被控对象，从而组成一个主、从分布式的计算机控制系统。这为提高学生动手及创新能力创造了良好的条件。目前该课程可开出的实验有：直流电机转速计算机控制实验、水箱液位计算机控制实验、D（s）离散化方法的研究、数字PID控制算法的研究、具有纯滞后系统的大林控制、最少拍控制算法的研究等。
目前我校的实验教学仍然停留在传统的教学模式上，这种传统的教学模式存在以下一些弊端。
1.实验教学方式单一
目前我校微机控制技术课程实验教学基本上以教师为中心：教师提供实验项目，以演示操作的方式给学生讲述，学生重复实验步骤。学生只能做一些验证性实验，在整个教学过程中，以“教”为主，缺乏互动，难以激发学生的学习热情。学生在实验中倘若遇到问题，不论问题难易均由老师解决。这样的方式，不但忽视了学生的认知主体作用，更不利于具有创新思维能力的创造型人才的培养。长期下去，还可能使学生养成依赖应付的不良习惯。
2.实验教材编写模式单一
目前所用实验教材内容编写几乎都是十分详细的叙述：实验原理、实验方法、实验内容、步骤和接线图等。学生只需按照实验教程中的步骤一步步去操作，不用动脑筋就可以将实验轻松完成。此外，验证性质的基础性实验比重大，设计性和综合应用性实验偏少。基础性实验偏重于理论知识验证，缺乏新颖性和趣味性，且与工程实际联系不紧密，设计性和综合应用性实验由于要求学生在相对不多的学时内完成，难度较大，收不到应有的教学效果，以这样的实验教材教学，既限制了学生发散思维的培养，又束缚了学生创新意识的发挥，不利于学生独立、全面分析问题和解决问题能力的培养。
3.实验内容考核单一
目前学生只需按时参加实验课，实验完后按要求完成实验报告，依据实验报告书写情况就可得到实验成绩，考核过于单一，学生在被动中学习，不能发挥主观能动性，同时容易使学生养成抄袭应付等不良习惯。
4.实验学时少
目前我校“微机控制技术”课程教学计划开出实验学时仅为4学时。该课程理论教学的知识点繁而杂，尤其是这些知识点在实验验证过程中，学生感觉不到有任何收获，而设计性的实验由于时间少只能草草了事。实验学时短，远远不能满足学生掌握该门课程的需要和实现人才培养目标的需求。
目前微机控制技术的实验教学存在的如上特点成为人才培养目标的瓶颈，该课程的实验教学改革势在必行。我们应“通过培养学生动手能力来提高学生学习兴趣，以提高学生创新能力为目标”，整合教学资源，探索新的实验教学思路。
二、微机控制技术实验教学改革方案
根据电气工程及其自动化专业与学科发展的要求，以培养创新能力为目标，就我校电气工程及其自动化专业微机控制技术实验课程教学模式进行研究探索，提出如下改革方案。
1.改善单一的实验教学模式
在实验过程中，指导教师的作用是在实验过程中给予学生以必要的引导和帮助，而不是全盘指导，应为学生留下思考的空间，把培养学生的创新能力作为目标。其实验教学模式应该是多元化、多层次，自由探索式的教学活动。例如数字PID控制算法的研究实验的目的是使学生掌握数字PID及积分分离PID控制算法的原理和应用及参数整定方法，对于比例系数Kp、积分时间Ti、微分时间Td改变对系统影响的课堂讲解教师可给学生留下悬念，不直接讲出这些参数对系统的影响结果，让学生分析后自由探讨、总结，在后续实验过程中验证，以引发学生的兴趣。实验教学方法的改革重点要突出学生的主体地位，重视学生的个性发展，强调独立工作能力和创新能力的培养，给予学生最大独立实验的空间，从而最大限度发挥学生在实验教学中的积极性和创造性。
2.掌握新的学科发展动态，编写实验教程
好的实验教材是实验教学取得良好效果的重要条件。科技发展日新月异，为了培养知识技能型的综合人才，实验室的老师在编写教程时，不能只完成常规实验教学内容，要不断了解本专业发展的方向，引导学生了解该方向的前沿动态，注重实验内容的丰富性、系统性和科学性，使其新颖实用。实验编写中，需要不断更新实验内容，变分散的实验为综合型实验，变单纯验证性实验为设计性实验。这样不但可使学生加深对所学理论知识的认识和理解，而且可以加强学生基本技能的训练，提高学生的动手能力及分析问题和解决问题的能力。
在编写各个实验时，其实验关键步骤要重在引导学生思考，培养学生独立思考解决问题的能力上。例如学生在掌握用于具有纯滞后系统的大林控制算法的设计及其实现的实验过程中，需要设计并连接模拟具有一个惯性环节被控对象的电路，在实验过程中，可给出学生被控对象的传递函数：，其中滞后环节由上位机软件模拟，θ为滞后时间，取θ=nT，T为采样周期，被控对象及具体参数可让学生自由设计，不应该直接给出K、T1、n的值，学生通过思考改变参数，将得到相应的波形。通过学生独立思考及改进实验教材内容的方式来进一步提高学生对实验教学的兴趣，培养学生理论联系实际的学习习惯，拓宽学生的知识面，增强学生的适应能力，并推进实验教学水平的稳步提高。
3.实验内容考核应多元化
把握实验目的与培养方向，实验内容单独考核，以促进学生养成严谨的实验作风。由于实验考核比重占整个“微机控制技术”课程考核的20%，教师上第一堂课时应及时把实验考核的内容及注意事项向学生讲清，以引起他们重视：实验考核不及格者不得参加理论课的考核。这对于端正学生实验态度，杜绝麻痹心理起到了积极的作用。我们把实验考核分成两部分，一是平时考核，二是实验过程考核（两部分各占10分）。平时考核：主要考核实验前有没有提前预习实验及是否提前设计。由于微机控制技术实验课的时间有限（4学时），如果不做好课前预习工作，到了实验课时就会手忙脚乱，甚至无从下手。因此，每次实验课前，都要检查学生有没有预习，主要检查预习报告是否写得完整，需要设计的实验是否有设计过程等，坚决做到没有预习者不得参加实验；实验过程考核：主要考核学生的动手操作能力及数据处理能力及实验方案是否设计合理等。实验成绩评定不简单地看实验报告是否完整，实验结果是否准确，应着重实验的过程。学生写好实验报告后，教师针对各人操作、设计是否正确、数据处理等环节，采取当场计分，存在的问题当面指出，决不允许一人包办操作，其余同学只在旁边记录不动手。不合格、设计不正确的实验要求重做。学生在课内安排实验如不能及时完成的话，可以利用业余时间，由学生本人提出预约申请進行补做，直到达到规定的要求。
4.根据学时和培养目标合理整合和加大实验学时及实验教学内容
“微机控制技术”课程内容比较抽象，4小时的实验学时远远不能满足学生对这门课程掌握的需求。应合理整合实验和增加实验学时及实验教学内容，若增加实验学时有难度的，可增加实验室开放时间，在开放实验室过程中应有计划地从实验室的时间、空间、设备管理和规章制度等方面进行调整和改革，使学生能够在课余深入到实验室，通过自己编写程序实现控制，既要保证实验课能够为理论教学提供支撑作用，又要实现提高学生实际工程设计能力的目的，从而使学生的综合实践能力在实验过程中得到有效的锻炼。
5.努力提高实验室教师业务素质
实验教师必须掌握专业知识外，还应具备多学科基础知识。老教师要积极主动发挥好学术带头人及传、帮、带的作用，给青年教师提供参与科研的机会，帮助青年教师快速成长；青年教师要积极进取，主动参与科研锻炼自己分析问题、解决问题的能力，逐步走向独立承担科研项目、实验教学的重任，使实验队伍的梯度合理化。此外，青年教师要努力争取进修、学习的机会，以提高自身的学历水平。实验室老师不但要对设备进行管理，而且要充分地配合理论课教师按教学要求做好实验。此外还要做好实验室的发展规划、技术更新及实验室建设工作。实验教师具有创新意识，才能培养出具有创新意识的学生。为此，应增强对实验教学教师的综合素质的培养，从而更好地为教学服务。
三、结束语
随着计算机和实时仿真技术的飞速发展，社会对微机控制技术人才的需求在不断增长，要学好这门课必须重视实验教学，通过探讨实验教学方法，增强学生学习该门课程的兴趣。我院以培养创新人才为目标，努力探索，找准定位，不断改进和完善实验教学，规范实验室的建设，努力为学生创造优越的实践环境。相信在新的实验教学方案推动下，实验教学水平会有进一步的提高。
参考文献：
[1]崔丽君,王长柱.高校电力电子实验室建设探索[J].中国电力教育,2010,(1):147-148.
[2]何宏.微机控制技术实验教学研究与探索[J].信息系统工程,2010,(3):93-94.
[3]刘勇,蒋祥龙,段莉.微机控制技术教学探讨[J].数字技术与应用,2010,(6):108.
（责任编辑：麻剑飞）
注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文