计算机控制接口技术课程建设探讨
王毅 曾鸣 胡振坤  空间控制与惯性技术研究中心

摘  要：针对研究型人才培养的实际情况和计算机控制接口技术课程的特点, 从教学方法、教学手段、实验等几方面介绍了计算机控制接口技术课程建设的思路和具体方法。
关键词： 研究型人才培养 课程建设 教学方法

学科建设是构建培养研究型人才教学体系的重点, 而其中的课程建设则是重点中的基础。课程建设的好坏直接关系到学科建设能否成功。所以在课程建设的过程中应把握好本校的办学类型, 与本校的整体教学改革目标一致。力争做到教学内容从以知识的讲授为主, 转变为以培养学生运用知识的能力为主。课程建设以教学内容、教学方法的改革及教学条件的建设为主, 通过课程建设构建新的教学模式和实践方法, 探索出一套具有研究型院校特色的教学体系[1]。
研究生课程教学不仅承担着传承知识的使命, 更肩负着创新知识的使命,研究型教学在培养学生综合能力、创新能力的过程中发挥着很重要的作用。研究型教学是融学习型与研究型一体, 将研究型课堂教学、研究型课外教学和研究型教学评价有机结合的教学体系。相对于“接受型教学”而言, 研究型教学有助于更新教育教学观念, 发挥学生在学习过程中的主动性和创新性; 有助于实现教学目标, 培养高素质人才; 有助于学生考核制度的改革, 促进学生个性的全面发展。从培养目标来看, 研究型人才的毕业生不仅是面向生产第一线, 实现知识、技能的融合, 服务于地方经济，而且还要进行教学和开发。
计算机控制接口技术课程是电子和控制类及相关专业的基础课程。实践教学是计算机控制接口技术的一个关键部分。课堂教学是培养学生能力的主要途径, 实践教学是课堂教学的重要组成部分, 综合性更强, 难度也更大。因此要把握由浅入深、循序渐进的过程, 在掌握好基本技能的基础上, 加强综合性练习, 培养学生独立分析问题、解决问题的综合能力, 以及创新能力。那怕是对算法一点点改进, 都要加以肯定。实际中, 需要用计算机解决的控制问题一般都是综合性较强的控制问题。逐步地培养学生利用控制工程的思想, 学会解决设计中的各种能力, 能力在实践中逐步提高。
为了获得良好的实践教学效果, 提供给学生一个交流的平台, 充分调动学生的积极性, 发挥学生的能动作用, 事先给学生一些议题, 学生认真准备, 哪怕是一个复杂的问题, 你能想到一点思路,也可以在课堂上讨论。通过以上实践, 培养了学生的学习兴趣, 锻炼了学生独立思考问题的能力, 营造了一个良好的相互交流的氛围。
严格要求学生做好实验和完成实验报告。由于计算机控制接口技术不仅理论性较强, 而且实践性也较强, 学生在实验课前能自觉提前准备实验内容, 在实验课中能集中精力调试和分析算法与程序, 与老师商量困难的实验题目的做法。为了使实验课起到加强学生学习的目的。老师在开学初, 就把所有章节的实验题目内容给了学生, 并进行分组, 通过实验分组以煅炼和加强学生的协作解决问题的能力。
针对计算机控制接口技术这门课程实用性很强的特点,我们制定了这门课程的建设方向: 以我校的办学层次和类型为主导, 根据硕士研究生的理论水平,力争使学生在学完这门课程后能够做到— —充分了解软、硬件基础知识, 会进行系统的电路设计, 能动手搭制电路, 并能运用有关的仿真软件进行调试, 最终做到全面掌握计算机控制接口技术的应用。
根据这门课程的建设方向, 主要从以下几个方面着手:
一、教学内容及方式
计算机控制接口技术是一门实践性很强的课, 要求学生具备数字电路、模拟电子电路、计算机基础和控制原理等课程的知识。这几门专业基础课程学习的好坏直接影响到计算机控制接口技术这门课程的学习效果。
这就要求老师在课堂上对相关的基础知识加以复习, 并且与以往所学的内容加以比较, 使学生能很快地理解, 并能很好地记住所学内容。处理好课程内容的基础与先进、经典与现代的关系, 处理好知识、能力、技能三者之间的关系。在课堂中通过典型案例分析、专题讨论等方式, 使学生活学活用, 培养学生的分析能力、思维能力、创新能力, 培养学生的个性和创造性。
在教学过程中, 我们感觉到学生软件的学习要比硬件的学习效果好。针对这种情况我们加强对硬件基础知识的讲解,在讲解软件编程时加入实际应用实例, 让硬件知识始终贯穿整个教学过程。学生在学习计算机控制接口技术课程时, 已学过了《微机原理及应用》这门课, 已了解CPU的结构和一些相关的接口线路, 并且学过汇编语言, 有了一定的软硬件基础, 因此在讲解单片机汇编语言时就可以在讲解指令的过程中加入一定的应用实例。比如在讲解指令MOVC A,@A+DPTR时, 插入讲解查表程序的实际应用:LED显示的设计过程。由于有实际例子, 并且讲解了一些硬件的设计及连接, 硬件和软件的联系, 以及怎样通过软件来实现硬件的显示等内容, 因此学生的兴趣较高,对后面的系统设计应用也做了相应的铺垫, 提高了学生学习的主动性。
在教学过程中使用多媒体。多媒体教学能够更好地提高教学效果, 激发学生学习兴趣和提高教学质量。多媒体是一种现代教育手段, 其丰富的现代化视听功能使课堂出现了全新的视听效果。多媒体课件集图像、文字、声音于一体加大了学生获得的信息量。但是多媒体有它的局限性, 信息量大, 教师和学生之间的交流不够, 并且有些课件的局限性很难满足不同层次的教学需要, 这些都是有待改进的地方。因此应该以多媒体教学为主, 以传统教学方法为辅, 针对本课程的特点和不同的教学要求, 开发高水平的多媒体课件。做到课件动、静相结合。动态要求做到: 直观、形象、层次清晰; 静态要求做到: 内容充实、重点突出。对于软件编制过程, 应能一步一步地显示出指令, 并对指令加一定的注释。对于硬件的连接要有动画的演示过程。在使用多媒体教学的过程中, 根据学生反馈状况,对于一些难理解的问题反复地进行讲解, 动画的演示过程也应反复进行。
二、教材的选择
课程的教学, 教材是关键, 教材的好坏直接关系到教学效果。可是目前作为知识传承载体的教材却远远滞后于研究型人才培养的步伐。许多学院仍然沿用偏重原理型的教材, 这些教材往往强调系统性和完整性, 注重理论知识, 缺乏生产一线的实际内容。而且, 教材过于抽象, 不利于学生消化吸收。有些教材更新迟缓, 案例资料过于陈旧, 有的案例甚至已经和社会、经济的发展相背离。
根据我校学生的实际情况, 选定一本精品教材为主, 再结合相关教材加以辅助。主要教材采用清华大学出版社胡汉才主编的《单片机原理及其接口技术》[2], 该教材注重理论知识, 集系统性和完整性于一体, 有一定的难度和深度。其它的教材以新知识、新技术、新工艺、新成果为主, 主要为介绍应用实例的书籍如《计算机试验设计实例》、《PLC使用手册》等等。这种教材的应用方式更适应硕士生。
三、实验室和课程设计建设
对于研究型院校, 动手能力的培养是重点。先进的综合型实验能使学生快速掌握计算机控制接口技术的设计原理和设计过程, 从而使学生具有较强的动手能力, 因此实验室的建设尤为重要。控制工程系对于实验室的建设一直较为重视, 计算机控制接口技术课程的实验箱, 该实验箱是集仿真器、编程器、实验仪于一体的综合型开发平台。可进行计算机控制的基础实验和综合性实验, 特别是综合性实验, 同实际应用结合较紧密, 使学生能掌握较多实用领域的应用技巧。实验室的教师具有多年的工程应用经历, 有丰富的实践经验。
对实验的安排从易到难。从仿真环境的介绍入手, 先让学生设计纯软件的程序, 以熟悉软件的模拟仿真过程, 然后再安排相关的中断、定时、串口实验, 最后安排一个综合实验, 锻炼学生综合运用知识的能力。我们拟将教学环节和实验环节相结合, 把单片机的一部分教学内容作为课内实验开出, 将课堂搬至实验室, 让学生边听边动手操作, 增加学生的感性认识。
在实验的考核方法上, 采用操作成绩、实验报告成绩和考勤成绩相结合, 并且实验成绩有一票否决权, 即实验成绩不合格将视为这门课程不合格。
实验课程设计是计算机控制接口技术课程的延伸, 目的是培养学生综合运用知识的能力和创新能力, 为学生提供一个实际动手的操作机会。计算机控制接口技术课程设计要求学生几人一组, 设计出一个计算机控制接口系统, 自己动手进行线路的搭制和调试。具体操作过程如下: 首先学生根据要求查找资料, 设计出系统原理图及程序,到市场上采购所需元件, 根据设计好的图纸搭制相应的硬件线路, 再将编制好的程序烧录到芯片中, 最后根据设计要求进行软、硬件的调试, 在整个制作完成后写出论文型实验报告并进行答辩。
学生经过这一系列的动手过程, 极大地激发了学习热情、调动了学习的积极性。由于在整个课程设计中, 由3-4个同学共同完成一个系统设计, 很好地锻炼了学生的团队协作意识。学生经过这样一个从资料查找、系统设计、元器件采购、实物焊接、系统调试到最终论文完成的过程, 就能切实了解到一个课题的实际设计过程, 对其综合能力的提高有很大帮助。
四、考试方法的变化
对于硕士研究生的学习应以基本概念的理解和实际应用为主。考试内容以考查学生对基本概念的掌握情况和对系统的分析能力和解决实际问题的能力为主, 最后根据卷面考试成绩、平时成绩、实验成绩, 给出一个综合的总评成绩[3]。
五、结束语
研究型教育不是脱离实际的高等教育, 它培养的人才是在工业、工程领域的生产、建设、管理、服务等第一线岗位直接从事解决实际问题、维持系统工作正常运行的高等技术型人才, 是现代技术的应用者、实施者和实现者。发展研究型教育既是我国经济发展和社会进步的需要, 也是顺应国际发展的潮流。计算机控制技术发展迅速, 这就要求教师不断地更新知识, 深入社会和生产实践对行业知识充分了解, 并将实践知识运用于教学中。通过课堂讲授和实践应用有机的结合, 将会取得满意的教学效果。研究性教学模式的建立需要大量的研究与探索, 对教学管理模式和教学运行机制的改革提出了新的要求,如何对教学效果进行合理的评价, 如何进行有效的激励机制鼓励学生开展研究性学习, 如何引导学生正确利用网络资源开展研究性学习, 这些都是进一步需要探索的问题。

参考文献

1、冯虹, 刘文忠.对应用型大学的探讨[J] . 北京联合大学学报：自然科学版, 2005,(2): 24- 29.
2、胡汉才.单片机原理及其接口技术[M] .北京: 清华大学出版社, 2005.
3、周鸣争, 等. 计算机科学与技术课程综合化的尝试[J]. 高等工程教育研究, 2003,(4):74- 76.