“新工科”下《工控机应用技术》课程研究
钱莉
（上海工程技术大学机械工程学院，上海）
摘 要： 随着工业技术和计算机技术的发展，工控机在工业生产中的作用越来越重要。目前许多高校已经将工控机及相关技术的课程列入自动化等专业的培养计划中。本文以“新工科”建设为契机，结合认证工作和本院工控机课程的开设情况，探讨工控机课程的内容、教学方法等方面。
关键词： 工控机；课程体系；专业认证
工控机即工业控制计算机，是一种采用总线结构，对生产过程及机电设备、工艺装备进行检测与控制的工具总称。随着社会信息化的不断深入，关键性行业的关键任务将越来越多地依靠工控机。因此 工控机及相关课程已成为电气、自动化等专业本科生最重要的专业基础理论课之一，同时也是许多相关专业硕士研究生的后续课程，在高校理工类培养计划中占有重要的作用。
我校机械与汽车工程学院开设的《工控机应用技术》课程，是机械工程专业本科生的一门专业选修课，为学生介绍工控机概念、结构、接口和通信等方面的知识。正值我院机械工程工程专业进行国际工程教育专业认证（简称“认证”），以此为契机，探讨《工控机应用技术》课程与认证中12条毕业要求的关系，了解需要达到的目标和需要完成的任务，从而更好地建设该课程。
一 课程教学体系
工控机是对工业生产过程及机电设备、工艺装备进行检测、控制和管理的计算机，工控产品涉及面很广，包括单片机智能部件、可编程控制器、分布式控制系统和现场总线控制系统等。因此在对工控机的课程体系设计时，应充分体现自动化的发展趋势，将工控机、PLC、DCS等技术相结合，协调本课程与其他相关和前修课程的关系，同时结合本学院学生的具体情况和学院专业的课程设置，设计课程教学体系。
财政是国家治理的基础和重要支柱。党的十九大对新时期财政工作做出了新的战略部署。为适应新时代、聚焦新目标、落实新部署，确保基层财政工作始终沿着正确方向前行，我们必须坚持和把握好“六性”基本要求。
（一） 课程内容
该课程一共32学时，其中包括4个学时的实践教学环节。在课堂教学环节中，以课堂授课形式为主，课程一共有6个章节的教学内容和2个课内实验。
我们之间就这么琐琐碎碎地争吵着，我感到破镜重圆永远是一句痴人说梦的谎话，碎了的镜子怎么拼也是有裂痕的。我和白丽筠经历了一次碎裂之后，再也无法找回最初的那种好了。那时我们无论说什么，对方都是朝着好的方面去圆成，而现在，鸡蛋里都能挑出骨头来。
第一章是绪论，主要介绍工业控制机的组成和基本应用范围，包括计算机控制系统的硬件组成、计算机控制系统的分类、工控计算机的应用领域、工业计算机的发展趋势等。
第二章数字量输入输出，介绍光电偶合隔离器的结构原理及其隔离电路，数字量输入通道的几种典型电路；数字量输出通道几种典型驱动电路等。最后介绍数字量I/O模板的功能和应用。
第三章模拟量输入通道，介绍模拟量输入通道的结构组成，包括多路开关，前置放大、采样保持等各环节的功能作用；最后介绍8位A/D转换器ADC0809芯片及其接口电路，12位A/D转换器AD574A芯片及其接口电路。
第四章模拟量输出通道，主要介绍模拟量输出通道的结构组成与模板通用性，8位D/A转换器DAC0832的原理组成及其接口电路，12位D/A转换器DAC1210的原理组成及其接口电路，以及D/A转换器的输出方式及其输出电路。
本课程的课程目标有：
第六章工业控制系统通信技术，主要介绍数据通信有关通信方式、制式、编码、复用、同步及传输介质等基础知识；串行通信总线的RS232-C通信总线与RS-422/485通信总线等典型的通讯方式。
实验一是工业控制组态软件和人机接口技术，主要是完成实现双重互锁的电机正反转控制系统的组态过程，让学生通过实验熟悉组态软件图形开发界、掌握工艺流程图的组态设计步骤以及了解复杂图形对象的组态及应用。
噢噢，我不该再说这些了，我还是和你们说说西山的事吧。也就是在我与这个该死的梦纠缠不休的那一刻，我分不清是在那个梦里还是在现实中，天上突然打了一声闷雷。我想了想，天要下雨了？可那是在冬天啊，冷风吹在人的脸上，像一片一片的刀子刮似的那种冬天，怎么会打什么鸟雷？何况我觉得天上连一丝云迹也没有。我就预感到不好。唉唉，去你妈的羊，我终于很不情愿地撒手丢开了它，并且想爬起身子往外边跑。可是我却怎么也挪不动下边的腿。也就在这个时候，工棚子的一根顶着棚梁的架子木压在了我的胸口上，让我出不上来气。那些陈年积敷在上面的黑煤尘震落下来，裹了我一身。我被惊醒了。我醒了后的第一感觉是：西山妈妈的出事了。
实验二是A/ D转换实验， 利用实验仪上的0809做A/ D转换实验，实验仪上的W1电位器提供模拟量输入。编制程序，将模拟量转换成数字量，通过显示接口芯片8279在七段数码管显示器显示。让学生通过实验掌握A/ D转换与单片机的接口方法，了解A/ D芯片0809转换性能及编程方法，以及通过实验了解单片机如何进行数据采集。
（二） 教学方法
根据工控机课程的知识点，灵活采用各种教学方法诸如项目驱动法、小组讨论、现场教学等。
对于±500 kV直流极导线与接地极线共塔架设线路，可通过在直流线路单极闭锁后增加一次正常极重启的方式来降低直流双极闭锁概率。以±500 kV兴安直流线路为例，在2009年5月改变保护策略后，双极闭锁概率大幅降低[13]。但是对于±800 kV直流线路，考虑到系统稳定性等因素，根据南方电网目前的保护策略，应用于±500 kV兴安直流线路的保护策略无法适用于±800 kV直流输电线路。因此有必要研究其他降低±800 kV直流共塔线路双极闭锁风险的措施。
在我们看来，弗雷格的做法是让语言上的特征“不定”以一种相对间接的形式在起作用，即通过概念的中介关联至不确定的对象。但是日常语言的表达意向总是意图直接与最终的对象发生关系。因此对问题的解答仍然必须回到对象之上。如果说“四足动物”或“一个四足动物”这些表达尚可以被看作命名不确定之四足动物的通名，但带有空位的表达“( )是一个四足动物”，即严格的概念词，却绝无法被用来命名，只能说，这个表达适用于不确定的四足动物，可以用来谈论任意一个不确定的四足动物。概念词的本质功能不在于“命名”或“代表”一个确定概念，而在于“述谓”一类对象中的任意一个。
1）根据课堂授课的内容，合理设置一些案例或者项目，在课堂上由浅入深地进行引导。例如在教授输入输出通道的知识时，可以进行A/D 转换、D/A转换、串口通信等内容的实际题目设计，期间可以复习涉及的先修课程的相关知识，穿插 C 语言基础训练等，能让学生在这些题目的设计过程中，真正掌握I/O接口的用法。
课程目标1：培养学生从工业控制系统观点解决实际工业控制问题的意识。
2）多种教学平台灵活应用。结合本学院教学资源，在进行课堂授课的同时，采用多种教学方式、多个教学平台同时展开。
脱离纯课堂教学，不仅让学生巩固了基础知识，培养了学生技能，也能让学生体验真实的开发环境，有助于进入岗位角色。
工程教育专业认证是国际通行的工程教育质量保障制度，也是实现工程教育国际互认和工程师资格国际互认的重要基础。工程教育专业认证的核心就是要确认工科专业毕业生达到行业认可的既定质量标准要求，是一种以培养目标和毕业出口要求为导向的合格性评价。
可以开设工控机课程设计课程，让学生自由组队，选择题目，团队合作完成题目规定的任务；
课程目标2：掌握工业控制计算机的基本概念、组成原理和基本操作技能。
“很多老年人媳妇去世以后，都希望再重新找一个老伴。孤零零地一老头，根本照顾不了自己。饭也吃不好，衣服也经常穿的比较脏”。（C1,男，59岁）
二 课程教学目标与毕业要求的对应
可以进行课内实验，在机房进行一些编程的操作，在实验平台进行一些芯片器件的操作；
在“新工科”建设的背景下，为了更好地完善《工控机应用技术》课程，我们根据工控机课程的内容，学生需要掌握的知识和技能，编制了新的课程大纲，总结了本课程的课程教学目标，并将认证中12条毕业要求与之进行联系绑定。
（一） 课程目标
通过这门课程的教学，重点应该放在有效提升学生对于计算机控制系统动手能力，适应未来实际工业控制环境的工作要求，使学生具备基本控制系统的分析、设计、编程、调试能力，并逐渐培养创新意识，使学生具有自我完善的能力，能够通过各种渠道，获得需要的知识支撑，引导、帮助学生更快更好的掌握相关的理论知识和操作技能，并且为后续课程跟实训打下良好的基础。
第五章数据处理技术，介绍误差的分类和系统误差的处理方法；测量数据的预处理技术；常用的几种数字滤波方法；线性式标度变换方法。
进入2018年，随着国家市场监督管理总局的成立，国家食品药品监督管理总局的职责被整合其中，对外不再保留牌子，食品监督管理工作步入新阶段。
可以采用大学生创新比赛等方式，将工控机知识与比赛项目结合起来进行实际的应用；
课程目标3：培养学生应用工控机的基本原理，对具体工业问题进行分析解决的能力；
北京师大张德建教授提交的论文《茅坤的知识世界与精神境界及其散文模式》对明代茅坤散文研究，通过茅坤散文架构三大部分：现实时空、历史时空的交替并存、悲剧意识与使命意识并存、立言与立功双重选择这一散文模式和悲慨激昂的古文风格，深入到茅坤的思想与精神世界，展示了茅坤的独特性。
课程目标4：掌握工业计算机的组态控制技术及其应用能力。
（二） 毕业要求
经过认真筛选，选择了4条毕业要求作为对该课程的支撑和要求，如表1所示。
表1 毕业要求
第一章绪论，是对工控机进行一个概述的介绍和总结，让学生掌握工控机的现状，了解工控机发展的最前沿的知识，为后续不断地学习提供基础。所以该章的学习主要支撑毕业要求中终身学习的要求。
第三章和第四章，是工控机输入输出单元的内容，分别是数字量的输入输出和模拟量的输入输出。这些内容既有输入输出接口的基础知识的学习，又有对接口芯片、传感器的掌握和应用，同时换穿插编程知识、单片机知识、电路知识等的复习和巩固。所以这三章的学习主要支撑毕业要求中的问题分析、研究和使用现代工具。
在农机化培训中应用了多媒体进行教学，以其鲜明的教学特点，丰富的教学资源，形象生动的情境，提高了教学效果和质量、优化了课堂教学结构，综合应用文字、图片、动画和视频等资料来进行教学活动，使受训农机手感受到学习的喜悦，寓学于乐，有效地达到了培训目的、完成了培训任务。
第五章是数据处理，主要是误差数据的处理方法，该章的学习支撑毕业要求中的问题分析，能够分析工程问题的数据，并进行优化。
第六章是工控机的通讯内容，包括基础通信知识和一些典型通信方式的原理等，该章的学习支撑毕业设计中的研究。
（三） 课程目标与毕业要求的对应关系
三 结论
工控机课程是一门专业性强，涉及广的专业课，向学生传授工业计算机相关的理论和工程知识。论文根据自身学校学生情况，制定了相应的教学内容。同时，对照国际工程教育专业认证的12条毕业要求，对该课程进行详细、清晰的定位，了解该课程需要达成的目标和完成的任务，以培养更多的优秀的工程应用型人才。
参考文献
[1] 董荣胜,李凤英,等.“新工科”背景下计算机科学导论课程建设初探[J].工业和信息化教育, 2018(4):6-11.
[2] 于莉.高职单片机教学改革的研究与实践[J].高教论坛,2010(11):115-117.
[3] 焦健.一种面向工业4.0的工控安全教学平台[J].教育教学论坛,2018(12):104.
本文引用格式： 钱莉.“新工科”下《工控机应用技术》课程研究[J]. 教育现代化，2019，6（72）：98-100.
DOI： 10.16541/j.cnki.2095-8420.2019.72.035
作者简介： 钱莉，女，江苏人，上海工程技术大学，机械工程学院机械工程系，讲师，博士研究生，研究方向：信号处理，MEMS传感器及系统研究。
标签：工控机论文; 课程体系论文; 专业认证论文; 上海工程技术大学机械工程学院论文;