总线技术教学改革论文

摘要：本文在分析“现场总线技术”课程的地位、存在的问题的基础上，提出几点理论教学和实践教学的方法，其目的是使学生在掌握知识的同时，更能够培养主动学习、独立思考、大胆创新的意识，成为有知识、有能力、适应时代发展需求的有用人才。下面是小编整理的《总线技术教学改革论文(精选3篇)》，欢迎大家借鉴与参考，希望对大家有所帮助！

总线技术教学改革论文 篇1：

《现场总线技术》教学改革探索

【摘要】现场总线技术是自动化专业的一门核心专业课。如何培养学生对该课程的兴趣，使学生从枯燥的学习中掌握该门课的重点知识是每个教师需要认真考虑的。本文结合教学实践，从课程教学内容、教学方法、考试方法、实验等方面进行了教学改革的初步探讨和尝试。

【关键词】现场总线技术  教学改革  教学实践

一、引言

现场总线技术主要研究的是工业自动控制领域的控制网络技术，是高等院校自动化专业的一门核心专业课程，是与工程实际紧密联系的课程。教学内容是以七层网络结构、数据通信原理为基础，系统地介绍CAN总线、基金会现场总线、工业以太网、profibus总线等工业控制常用的网络技术的基本概念、基本原理以及实际工程运用等内容[1]。现场总线是工业控制实现网络化、信息化的关键技术[2]，自动化专业毕业生相当大一部分在从事基于现场总线技术的工业控制设备的研发、销售、技术支持与维护等工作。为了适应市场对人才培养的需要，同时结合教育部“卓越工程师培养计划”以及工程教育认证的基本要求，从《现场总线技术》课程内容、教学方法、考试方法、实验等方面进行了教学改革的初步探讨和尝试。

二、教学内容改革

《现场总线技术》的教学大纲的制定上必须紧密结合学校与专业的定位。成都大学自身定位是城市应用型本科院校，我校自动化专业为教育部第三批“卓越工程师培养计划”试点专业，并计划将于2016年接受工程教育认证，因此在教学大纲的制定上应该是培养现场应用型技术人才。

教学内容的制定上应该要综合结合就业市场的反馈信息与最新技术的发展趋势两方面的内容。成都大学是成都市政府所属唯一一所本科院校，担负起为成都市经济发展培养应用型人才的重任。我校自动化专业毕业生中70%左右在成都就业，因此具体的教学内容上应该要突出成都市在现场总线技术上的需要。

三、教学方法改革

《现场总线技术》是一门与实际工程结合非常紧密的课程，但是对于教材中的一些概念不仅学生难以理解，教师也难以表述清楚，必然会造成学生的懈怠情绪。因此，教师应该制作生动形象的PPT， 增加视觉效果， 吸引学生的注意;讲课时应该多结合实际的工程实例，来引导学生理解现场总线的概念。

讲授课程时应该要避免原来的满堂灌的教学模式，多与学生互动。讲授时间最好能控制在30分钟左右，剩余15分钟留给学生对他们感兴趣的问题提问，要求每一个学生要准备1-2个问题，在课堂上与老师和同学们共同探讨。

四、考试评价方法改革

传统的检查方法是一个学期末的一次考试， 再考虑学生平时作业的成绩和实验成绩， 就给出了学生《现场总线技术》的学期成绩。学生对于现场总线技术到底掌握的怎么样根本就无法评估。要改变这种状态， 只有改革考核方法，这种改革不只是单纯的针对于学生，更重要的是针对于教师，需要让教师在平时就要经常性地了解学生的学习动态，重视学生获得知识的方法、处理问题的手段， 激励学生成为有创造能力的自主学习者。要加大平时成绩所占比例，要求学生在上课前必须先要预习课程，准备1-2个感兴趣的问题在课堂上探讨，教师应根据学生的表现记录成绩，作为平时成绩的重要依据。

五、实验教学改革

长期以来《现场总线技术》实验都是一个难题。现场总线是工业控制使用的网络技术，是控制信息传输的一个载体，因此，建设现场总线实验室需要很大的投入。大多数二本学校现场总线课程没有开设实验课。

为了解决现场总线技术实验课的难题，我校投入巨资与西门子（中国）有限公司共建“信息与先进控制公共实验室”，该实验室把西门子最先进的科学技术与理念直接带入实验教学中，让学生能够更加直观了解现场总线的应用与发展趋势，增加他们的学习兴趣。

为了加强《现场总线技术》实际的应用，并实现自动化专业课程之间的融合，在条件许可的情况下，其他课程的课程设计会增加现场总线的内容。

六、成果

经过近三年的建设，成都大学《现场总线技术》现为四川省精品课程、成都市精品课程。《现场总线技术》教改已经申报省级、市级教改项目和质量工程，现已获准立项建设。

参考文献：

[1]刘国汉，任文斌.现场总线技术及其发展趋势[J].甘肃科技，2002，8：86

[2]吴新忠，乔宏颖，任子辉.现场总线技术综述[J].工矿自动化，2004，1：23-25

[3]李會侠， 黎明安.理论力学实验教学改革的探索与实践[J]. 实验技术与管理， 2002， 19（ 5） ： 117- 120

作者简介：

罗浚溢（1980-），男，汉族，四川达州人，博士，讲师，成都大学电子信息工程学院自动化系系主任，研究方向：过程控制系统。

雷霖（1965-），男，汉族，四川盐亭人，博士，教授，成都大学电子信息工程学院院长，研究方向：自动控制系统。

作者：罗浚溢 雷霖

总线技术教学改革论文 篇2：

《现场总线技术》课程教学改革的研究

摘要：本文在分析“现场总线技术”课程的地位、存在的问题的基础上，提出几点理论教学和实践教学的方法，其目的是使学生在掌握知识的同时，更能够培养主动学习、独立思考、大胆创新的意识，成为有知识、有能力、适应时代发展需求的有用人才。

关键词：现场总线技术 理论教学改革 实践教学改革

1 引言

现场总线技术是当今世界各国关注的热点课题。它是计算机技术、通信技术、网络技术以及自动控制技术不断发展的结果。本课程是电子工程及其自动化专业学生限选的专业技术课，本课程的任务是从网络和通信系统的基本概念出发，通过OSI的模型的介绍，叙述了现场总线的基本原理和结构，学习现场总线规范，通讯控制芯片，接口设计及应用编程和操作等，并介绍了西门子Profibus、LonWorks等几种常用的现场总线技术。通过熟悉现场总线中MPI和DP网路通讯的基本原理和STEP7硬件组态，掌握S7-300PLC编程和两个PLC之间网络通讯的具体方法，了解现场总线通信一般方法和规律。

现场总线技术是一门实际应用的课程，课程信息量大，旨在培养学生综合运用知识的能力，现场总线技术的发展和应用日新月异。因此，如何把握教学的内容和教学方法，理论联系实际，是提高教学质量的关键。本文主要讨论现场总线技术在教学中存在的一些问题，提出了几点理论教学和实验教学中的改革措施，在教学实践中取得了较好的效果。

2 存在的问题

现场总线是一门综合性很强的课程，需要综合控制理论、可编程控制器、过程自动化和网络通信技术等理论知识，学习现场总线的特点、现状、发展趋势、系统构成、监控组态软件园里及实际操作、现场总线系统的设计和构建。

现场总线作为一门本科课程，没有太多的教学资源可以继承，也没有很好的实验条件，所以现在对课程的学习主要是从理论上了解现场总线的一些概念和几种典型的现场总线，如Profibus总线、基金现场总线（FF），LON和Lonworks技术、CAN总线、Interbus总线等。学生只能学到一些概念，学生的学习兴趣不浓，因而也影响了对知识点的掌握。

其次这样的教学方式理论脱离实际，课本中对应用的例子很少。

3 理论教学改革措施

3.1 上好理论课，激发学生的学习兴趣

任何課程的学习，激发学生的学习兴趣是首要任务。而培养学生的学习兴趣，理论教学起了很大作用，特别是现场总线课，大部分课时是理论教学，因此，上好理论课非常关键。首先，应该向学生介绍这门课的地位和学习用途，让学生了解这门课在实际应用中是很实用的，对以后的就业也是很有帮助的。然后可以给学生介绍大的现场总线控制系统、现场总线应用情况等，让他们深刻的体会到这门课真的很有用，从而激发学生课程学习的兴趣。

3.2 精选教材，合理组织教学内容

现在大部分现场总线教材都是以介绍各种总线为主，以概述性的内容为主，结合实际的应用例子的很少。这样的教材学生自己看起来，没什么兴趣，上课效果也大都是照本宣科。在这种情况下，我们结合多个教材，取长补短，找合适教学的内容，把理论部分和实际应用例子相结合，丰富教学内容，将2-3种典型的现场总线，然后再讲他们应用的例子，把几个现场总线的原理和应用完全讲透，这样的理论教学效果比较好。

3.3 采用现代化教学手段，提高教学效果

多媒体技术作为一种全新的教学手段，可以把图片、声音、视频等多种信息集成在一起，可以使教学内容更加丰富多彩，更加吸引学生。对现场总线这门课，利用多媒体技术，可以向学生展示很多系统的应用图，可以把这个系统以录像的形式放给他们看，也可以控制系统图纸和效果图以照片的形式展示给大家看，总之，大家可以接收的信息量大大提高了，突破了以往的只能看教科书的局限性。

3.4 考核内容多样化

现场总线是一门专业选修课，如果考试还是以闭卷形式进行，主要考核现场总线的理论知识，和这门课的开课意义有点不太符合。所以现在我们建议以科技论文和系统设计相结合的方式进行，科技论文可以让学生去查文献和调查，了解现在现场总线发展的形式、应用情况和以后的发展方向，对现场总线这个学科的发展会有比较广泛和深入的了解。而系统设计主要是为了让学生能应用现场总线设计系统，达到学以致用的效果。这样的考核方式让学生会以更主动、积极的心态来学习这门课。

4 实验教学改革措施

4.1 优化实验教学内容

以往的实验教学主要是以学习组态软件为主，其实和现场总线这个课的关联度还不是很大，现在我们学校建立了GE Fanuc自动化系统实验室，可以很好地开展现场总线系统的设计和实现实验。在这个实验环境下，可以利用 利用PLC、组态监控软件、现场总线技术，完成基于GE Fanuc 控制器的MPS模块化生产制造系统的控制、机械手的控制等实验。这样综合性实验可以更好地锻炼学生，把他们学的知识串联起来。

4.2 改革实验教学手段

由于之前我们开设现场总课程，没有相应实验设备，实验课只能学习一些组态软件的用法，而不能和实际的设备结合起来让学生实践，教学效果很不理想。学校为此给我们建立了GE Fanuc自动化系统实验室，以现场总线技术为基础，采用GE现场总线控制器，并以康尼公司的KNT-M601型 MPS模块化生产制造系统作为控制对象，可以搭建一个完整的基于现场总线的生产流水线。

图1 GE Fanuc 工业以太网

图2 GE Fanuc Profibus-DP总线

图3 MPS模块化生产制造系统

4.3 增加参观学习环节

学校实验室的实验条件是有限的，为了让学生有更直观的形象去了解现场总线在企业中的应用情况，我们还带学生去企业参观学习，主要参观的有炼油厂和工业用水公司，这两个企业都是很大型的自动化企业，用的仪器仪表和控制系统，都是在控制领域中比较先进的。图4给出了水厂的控制线路图，PLC的CPU模块通过背板与1756-DNB（现场总线模块）通讯，1756-DNB通过总线连接现场8个阀岛模块，而每一个阀岛模块控制4个气动控制阀，这样PLC就可以通过总线控制串接在总线上的任何一个阀岛，继而控制32个气动阀门。

学生通过这样的参观了解，对现场总线的布线和总体应用有很直观的了解，对整个课程的了解也有很好的融会贯通作用（见右图）。

5 总结

现场总线的出现给自动化领域带来了又一次革命，其深度与广度将超过历史上的任何一次，现场总线被誉为自动化领域的计算机局域网。现场总线在过程控制、离散控制、楼宇自动化、车辆制造业、飞机制造业、农业等领域有广泛的应用。因此，《现场总线技术》这门课的学习有重要的作用，而对这门课的教学改革也尤为重要。本文从理论教学和实验教学这两个方面对《现场总线技术》这门课提出了一些建议，其目的是使学生在掌握知识的同时，更能够培养主动学习、独立思考、大胆创新的意识，成为有知识、有能力、适应时代发展需求的有用人才。

参考文献：

[1]刘泽祥.现场总线技术[M].北京：机械工作出版社，2005.

[2]阳宪惠.现场总线技术[M].北京：清华大学出版社，1999.

[3]周明.现场总线控制[M].北京：中国电力出版社，2001.

[4]王永华.现场总线技术及其应用教程[M].北京：机械工业出版社，2007.

作者简介：邱雪娜，宁波工程学院电信学院，浙江宁波 315216

杨忠秀，宁波工程学院电信学院，浙江宁波 315216

作者：邱雪娜 杨忠秀

总线技术教学改革论文 篇3：

“现场总线技术及应用”课程教学改革初探

摘 要：针对“现场总线技术及应用”课程的特点及教学要求，结合应用型本科院校的培养目标和学生学习特点，从教学内容、教学形式等方面探讨了该课程的理论与实践教学的改革方法。初步探索和教学实践证明该方法能激发学生的学习兴趣，加强学生的实践能力，从而提高本课程的教学质量。

关键词：现场总线 教学改革 实践

“现场总线技术及应用”是为自动化及相关专业学生开设的专业选修课。这门课程的设置顺应了自动化领域技术发展的需求，反应了工业自动化领域的发展趋势和技术热点。课程目的是使学生掌握工业通信的基本原理和基础知识，了解当前业界自动化技术的发展动态和最新技术，通过学习几种应用广泛的总线系统的协议规范和开发知识，初步掌握分布式控制系统的设计方法，为今后工作和成为适应社会发展的应用型人才奠定必要的工程技术基础。

该文根据目前“现场总线技术及应用”课程的教学现状和面临的问题，提出了一些具体的教学改革措施，并在实际课程教学中加以实施，初步取得了良好的效果。

1 课程特点和教学现状

1.1 课程特点

首先是知识覆盖面广。现场总线是连接智能现场设备与控制系统的全数字、串行、多点通信系统，是一门集控制、通信、网络、计算机控制及智能仪表于一体的综合性技术，具有知识覆盖面广，实践应用性强的特点。“现场总线技术及应用”这门课程是学生在掌握了基础的控制理论之后开设的专业选修课，属于自动控制的前沿课程。其课程定位对学生的综合知识和能力提出了比较高的要求。先导课程包括控制理论和过程自动化，学生需通过进一步学习计算机网络和通信相关理论和知识，并在掌握特定的现场总线技术规范后，结合微处理器知识才能真正构建实施一个基于现场总线的控制网络。其次是技术更新快。现场总线技术的发展日新月异，目前世界上存在着大约四十余种现场总线，每种现场总线都具有自己的技术特性和占有各自的市场空间。在有限的学时数里，选择哪几种现场总线系统作为教学内容，以及每一种总线的学时数安排，教学内容的侧重点都是教学实践中要思考的重要问题。

1.2 教学现状

“现场总线技术及应用”是近几年才开设的专业课程，加上该课程的知识点比较分散不成系统的特点，没有太多的教学资源和教学经验可以借鉴。目前教学实践中的问题主要有以下方面。

（1）教学内容多，学时数少。现场总线技术知识点多，主要针对的学生多是自动化相关专业背景的，不具备相关的通信和计算机网络知识，因此对通信基础知识的补充是必不可少的。加上目前市场上主流的总线标准不统一，技术各具特色，应用领域各不相同，学生在32个学时内并不能完全掌握每一种总线类型。因此，必须有目的性地选择某一到两种总线规范作为重点，其余几种总线标准作为知识的扩充，使学生既熟练掌握某一两种总线类型的开发设计方法，又熟悉目前市面上流行的诸多总线的特性和应用。因此在选择总线类型和技术特性作为教学内容时，既要考虑总线的应用普及程度，也要考虑学生的实践难易程度。因此，在课时数有限的情况下，如何选取合适的教学内容，既能让学生掌握必要的理论知识，又能使学生积累一定的工程实践知识，是值得思考和探索的首要问题。

（2）教材涵盖面有限。目前，国内高校使用的主流教材仍是以阳宪惠编著的《现场总线技术及应用》[1]为代表，有别于介绍单一总线类型的，或侧重现场总线应用与开发的，该教材主要内容分为两部分：首先介绍了数据通信和控制网络的基本知识，然后重点介绍了一些具有代表性的现场总线。虽然该教材的涵盖面相对较广，但仍然存在一些不足。例如，对通信基础知识的阐述不够系统全面，对现场总线的分析和应用实例也较少，对现场总线的最新技术成果的体现也比较欠缺。这些不足，一方面不利于学生对系统知识的整体把握；另一方面不利于学生对现场总线技术的深入理解和实际应用，和对当前的总线技术趋势和前沿知识的了解。

（3）授课形式单一。课程授课仍以教师主体为中心，学生被动接受为主要授课模式。由于理论知识点多而分散，各种总线规范又各不相同，过多理论和细则方面的介绍容易使教和学的过程变得枯燥无趣。学生往往停留在对基本概念的识记，而缺乏一定的工程理解和认识。因此，如何设计合理的授课和互动模式，增加学生的参与度，让他们对课程产生兴趣，并且学以致用，把枯燥的理论知识运用到工程实践中，掌握基本的工业通信系统的开发方法，反过来，通过工程实践，进一步提升学生对理论知识的理解，提高分析和解决实际问题的能力，都是亟需改进的重要问题。

2 课程教学改革探索

针对目前的教学现状，结合该课程课时短而知识点覆盖面广、技术更新快的特点，我们做了如下尝试。

2.1 教学内容与时俱进

理论内容的编排主要包括以下部分。

（1）现场总线概述和工业网络相关知识。这一部分主要介绍现场总线的概念、发展历程、基本特点及工业网络体系结构。通过工业现场应用实例包括系统如何组建、布线，控制系统的功能块和组态让学生对现场总线的功能和系统结构有初步认识。

（2）计算机网络和通信基础知识。这部分内容主要包括通信系统基本组成，网络体系结构OSI参考模型，和模型各层相关技术及主要功能，例如数据编码技术，介质访问技术、差错控制技术等。自动化相关专业的学生并不具备基本的通信理论知识，而现场总线作为工业自动化中的通信技术和具体应用，因此这部分内容的补充是必不可少的。

（3）几种应用广泛的主流现场总线技术。工业应用广泛且学生较易掌握的总线标准如CAN、Profibus总线作为重点，总线技术的发展趋势和最新成果如CANopen[2]、Powerlink、etherCAT[3]等总线标准作为补充拓展。这部分代表现场总线技术发展方向的新兴标准在工业界已得到广泛应用，但在现有教材中并未涉及，因此这部分内容以多媒体PPT讲稿提供给学生打印，作为他们学习资料的重要来源。除此以外，鼓励学生查阅相关文献，了解相关总线技术国内外的研究和发展现状。在总线类型的学习过程中，授课内容和顺序还必须注意与通信基础理论衔接对应，如每种总线按OSI模型的层次依次介绍各层功能和特性，这样能使教学内容结构明了，条理清楚，学生对概念的掌握也会更牢固。

2.2 教学形式不拘一格

为了活跃课堂气氛，激发学生学习兴趣，不仅需要在教学内容上进行改革，还需要在授课形式的多样化上积极探索。

（1）充分利用多媒体进行启发式教学。对于理论性较强或较抽象的概念，通过视频，动画分解的方式描述复杂过程，让学生对此产生比较直观深刻的印象。如讲解计算机网络的体系结构中层次关系时，可以将数据从一台主机传输到另一台主机的过程，每经过一层时数据发生的变化情况，通过动画的方式描述。这样学生能对一个抽象概念产生深刻而清晰的印象，从而很好地理解为什么通信网络需要进行层次的划分，以及实体、服务、协议的概念和关系。同时通过提问和讨论的方式，启发学生思考问题，让学生充分参与课堂互动。并结合自己的课题，将总线相关的科研成果展示给学生。

除此以外，在Powerlink和etherCAT总线介绍的过程中，首次进行了双语教学的尝试。学科前沿课程是进行双语教学的良好平台，一方面学科前沿的最新成果通常是以英文形式呈现的；另一方面学生通过双语的方式学习专业课程，既提高了专业英语的阅读理解能力，也能更准确地把握对专业名词和知识要点的理解。通过作者一学期的教学尝试，发现学生对适当英文术语的补充接受度高，对英文形式的技术热点的学习兴趣浓厚。

（2）创新实践型教学。实践性强是本课程的另一特点，因此实践原则需贯穿教学过程的始终。实践性强的课时部分，如总线标准的理论和设计可以在实验室进行。授课内容可以结合实验项目进行调整，让学生可以边学理论边实践。通过完成一个具体的设计任务，让学生理解有关芯片功能，和基于该芯片的设计方法，实现一个小型的通信系统设计。这种方式，既能激发学生的学习兴趣，也让他们通过充分的实践获得一定的设计开发能力，从而较好地实现课程的教学目标。

如在学习CAN[4]总线一章的时候，通过应用实例介绍以CAN总线为纽带集成的车身控制和底盘控制系统，使学生对CAN总线的功能和整体构架有初步认识。接着，对应OSI模型的层次结构依次介绍CAN总线的各层功能，使学生对通信系统的层次概念更加清晰。在学习CAN控制器和接收器芯片时，学生结合微机原理和单片机知识，设计出CAN的节点电路，并对CAN控制器的初始化、发送和接收功能模块进行编程。

（3）安排见习实习机会。多数高校都在一些企业建立了长期合作关系，可以利用2个课时安排学生到企业见习，或在理论课程结束后到企业实习。通过向企业员工学习和听取专题报告，了解现场总线系统在工厂车间中的实际应用情况，还可以适当参与工业生产解决方案的设计开发工作，进一步认识现场总线系统的应用场合，通信原理和方法，掌握现场总线的理论和应用知识。

（4）考核方式多样化。现场总线技术及应用作为一门考查课程，考核办法和形式应该多样化，以体现学生的对所学知识的掌握程度和综合运用能力。总评成绩包含平时成绩、实验成绩和课程设计成绩。平时成绩根据出勤、作业、课堂提问、学习主动性等方面进行评价，课程设计则根据总体方案、硬件原理、软件框图等设计过程以及设计报告的质量来评价。这样的综合考查方式能充分调动学生的学习主动性，培养他们发现问题、解决问题的研究能力。

3 结语

教学改革的实施和教学目标的实现，除了教师自身专业素质的不断提高加强，还要积极思考教学改革创新的途径，改变教学理念，改革教学思路。该文根据现场总线技术及应用的课程特点和教学现状，从教学内容、教学形式上提出了一系列的实践和探索思路，初步取得了一些积极的成效。希望通过积极努力的探索，能进一步深化该课程的教学改革，从而能提高教学质量，培养出具有创新能力、独立思考能力、团队合作精神的高技术应用型人才。

参考文献

[1] 阳宪惠.现场总线技术及其应用[M].北京：清华大学出版社，2008.

[2] 蔡豪格.现场总线CANopen设计与应用[M].北京：北京航空航天大学出版社，2011.

[3] 郇极.工业以太网现场总线EtherCAT驱动程序设计及应用[M].北京：北京航空航天大学出版社，2010.

[4] 周立功.iCAN现场总线原理与应用[M].北京：北京航空航天大学出版社，2007.

作者：赵岚