發(fā)布時(shí)間：2022-07-18 19:29:09
序言：寫作是分享個(gè)人見解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的電機(jī)課程設(shè)計(jì)總結(jié)樣本，期待這些樣本能夠?yàn)槟峁┴S富的參考和啟發(fā)，請(qǐng)盡情閱讀。
根據(jù)機(jī)電一體化人才培養(yǎng)方案和本專業(yè)的課程設(shè)置，研究改革課程設(shè)計(jì)大綱基本要求。根據(jù)應(yīng)用型和創(chuàng)新型人才培養(yǎng)要求，課題的方向主要分為兩大方向進(jìn)行選擇：一類題目主要針對(duì)應(yīng)用能力培養(yǎng)，把本專業(yè)的知識(shí)進(jìn)行有機(jī)的綜合，提高學(xué)生的綜合實(shí)踐能力；另一類題目主要針對(duì)創(chuàng)新能力培養(yǎng)，結(jié)合創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽相關(guān)題目，把本專業(yè)的知識(shí)進(jìn)行創(chuàng)新性應(yīng)用，提高學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力。普通型課程設(shè)計(jì)題目1）向?qū)W生征集。在課程中學(xué)生擁有與課程設(shè)計(jì)相關(guān)的好想法，可以展開討論，要求對(duì)其方案進(jìn)行分析，符合課程設(shè)計(jì)要求的，教師根據(jù)其內(nèi)容下達(dá)課程設(shè)計(jì)的任務(wù)。實(shí)踐證明，對(duì)自己提供方向的題目，學(xué)生的積極性會(huì)很強(qiáng)。2）選擇典型機(jī)電一體化產(chǎn)品讓學(xué)生進(jìn)行設(shè)計(jì)，結(jié)合學(xué)生的實(shí)力進(jìn)行選取，同時(shí)與本專業(yè)的專業(yè)方向盡可能的相關(guān)，開發(fā)學(xué)生的潛能。比如數(shù)控方向的學(xué)生，可以選擇數(shù)控車床工作臺(tái)二維運(yùn)動(dòng)伺服進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)、數(shù)控銑床工作臺(tái)三維運(yùn)動(dòng)伺服進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)等，為未來(lái)職業(yè)發(fā)展打下好的基礎(chǔ)。3）學(xué)習(xí)借鑒其他學(xué)校機(jī)電一體化設(shè)計(jì)的內(nèi)容，在現(xiàn)有設(shè)計(jì)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，根據(jù)本校本專業(yè)課程設(shè)置的特點(diǎn)，對(duì)設(shè)計(jì)的內(nèi)容做以適當(dāng)增減，以適合本專業(yè)的學(xué)生。創(chuàng)新型課程設(shè)計(jì)題目可以借鑒全國(guó)機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽的課題[3]，其中每屆成功參與全國(guó)總決賽的作品都收錄在決賽作品選集中，由高等教育出版社出版。這里面有比較好的案例，同時(shí)作品中也存在可以改進(jìn)的地方，有興趣的學(xué)生可以從中選擇與機(jī)電一體化相關(guān)的課題，提升自己的能力。在條件允許的情況下，可以做出產(chǎn)品的模型，提高學(xué)生的機(jī)電一體化能力，同時(shí)也可以為學(xué)生參加今后的機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽做準(zhǔn)備，做到“以學(xué)促賽，以賽促學(xué)”。在專業(yè)教學(xué)中，學(xué)生經(jīng)常會(huì)困惑本專業(yè)畢業(yè)后到底有什么前途？能做什么？機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)教學(xué)貼近實(shí)際，能把多門專業(yè)課有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，把枯燥的課本知識(shí)靈活地運(yùn)用，極大地鼓舞了學(xué)生的興趣，激發(fā)學(xué)生對(duì)實(shí)際問題的思考，對(duì)工程實(shí)踐產(chǎn)生濃厚的興趣。堅(jiān)持理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)并重，可大幅提高教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量，同時(shí)為選拔優(yōu)秀學(xué)生參加機(jī)械類學(xué)科競(jìng)賽提供條件。
2課程設(shè)計(jì)的實(shí)施方式
課程設(shè)計(jì)實(shí)施方案：設(shè)計(jì)報(bào)告書是對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程的總結(jié)和提升，也是進(jìn)行工程交流的重要文獻(xiàn)資料，通過(guò)指導(dǎo)學(xué)生撰寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告書，培養(yǎng)學(xué)生撰寫工程技術(shù)文檔的能力。對(duì)設(shè)計(jì)說(shuō)明書的撰寫，提出如下要求：1）嚴(yán)禁課程設(shè)計(jì)報(bào)告抄襲，基本工作獨(dú)立完成；2）根據(jù)任務(wù)書能提出合理的設(shè)計(jì)方案和機(jī)構(gòu)的工作原理；3）設(shè)計(jì)要符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，學(xué)會(huì)使用設(shè)計(jì)手冊(cè)、專業(yè)術(shù)語(yǔ)、專業(yè)名詞規(guī)范；4）設(shè)計(jì)圖圖紙規(guī)范，符合設(shè)計(jì)說(shuō)明書的要求，不照抄手冊(cè)和案例，設(shè)計(jì)參數(shù)與圖紙相一致；5）學(xué)會(huì)使用專業(yè)相關(guān)軟件，對(duì)設(shè)計(jì)的機(jī)械機(jī)構(gòu)和控制部分進(jìn)行分析和仿真，是驗(yàn)證設(shè)計(jì)正確的有效手段之一；6）課程設(shè)計(jì)配備了一些實(shí)際的零部件可供學(xué)生設(shè)計(jì)使用，以及基本的控制電路，學(xué)生要具備一定的實(shí)踐操作能力，掌握器件的選擇與焊接，會(huì)進(jìn)行程序的編寫，掌握系統(tǒng)故障的檢測(cè)與維修能力。課程設(shè)計(jì)采用分組式進(jìn)行，每個(gè)小組3～5人，視工作量而定。課題難度較大可以分五人，原則上一般三人為一組。每個(gè)小組在規(guī)定的時(shí)間完成基本要求，每個(gè)學(xué)生都要參與該組課程設(shè)計(jì)答辯，通過(guò)問題了解學(xué)生在課程設(shè)計(jì)中所做的主要工作，檢查有無(wú)抄襲情況、有無(wú)坐享其成的學(xué)生，結(jié)合設(shè)計(jì)報(bào)告書的撰寫質(zhì)量和實(shí)際所做的產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行綜合評(píng)定。
3實(shí)施效果
通過(guò)在重慶大學(xué)機(jī)械電子工程專業(yè)的實(shí)踐，在機(jī)械電子工程專業(yè)中開設(shè)機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)，已基本摸索出培養(yǎng)機(jī)電復(fù)合型技術(shù)人才的規(guī)律。普通型題目實(shí)現(xiàn)機(jī)電融合、知識(shí)整合理論教學(xué)與工程實(shí)踐并重。由于在教學(xué)中缺乏機(jī)電知識(shí)綜合運(yùn)用能力的培養(yǎng)和訓(xùn)練，學(xué)生在學(xué)習(xí)了機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制造和電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和傳感器技術(shù)等基礎(chǔ)課程后，不能很好地將機(jī)、電的知識(shí)融會(huì)貫通，大多數(shù)學(xué)生也只是了解基本的機(jī)電設(shè)備的基本功能，在系統(tǒng)運(yùn)用中存在問題，在機(jī)電一體化系統(tǒng)的綜合設(shè)計(jì)方面存在不少困難。通過(guò)開設(shè)機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，通過(guò)理論設(shè)計(jì)與實(shí)際操作，比如數(shù)控工作臺(tái)進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，從電機(jī)、聯(lián)軸器、絲杠、導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)到型號(hào)的選擇、控制單片機(jī)的設(shè)計(jì)與仿真，最終實(shí)現(xiàn)數(shù)控工作臺(tái)進(jìn)給系統(tǒng)的裝配與調(diào)試。機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)對(duì)學(xué)生的理論知識(shí)與實(shí)踐緊密地連接起來(lái)，提高了學(xué)生的綜合應(yīng)用能力。創(chuàng)新型題目為學(xué)生參加機(jī)械創(chuàng)新競(jìng)賽做了鋪墊通過(guò)課程設(shè)計(jì)，為機(jī)械學(xué)科學(xué)生參加如全國(guó)大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽做了鋪墊。在第六屆全國(guó)大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)大賽（重慶賽區(qū)）中，學(xué)生榮獲重慶賽區(qū)一等獎(jiǎng)一項(xiàng)、二等獎(jiǎng)一項(xiàng)。其中，“幻顯黑板”作品獲得國(guó)家專利。該作品包括了框架的設(shè)計(jì)、傳動(dòng)系統(tǒng)布置，控制系統(tǒng)采用單片機(jī)控制，執(zhí)行元件有步進(jìn)電機(jī)、直流電機(jī)、電磁離合器、電磁制動(dòng)器、光電編碼器等器件。本次參賽作品充分運(yùn)用機(jī)電一體化技術(shù)，機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)改革效果顯著。
4結(jié)語(yǔ)
關(guān)鍵詞： 《電機(jī)技術(shù)》 教學(xué)改革 現(xiàn)場(chǎng)教學(xué) 實(shí)踐操作訓(xùn)練
《電機(jī)技術(shù)》是高等職業(yè)教育電氣自動(dòng)化技術(shù)專業(yè)、發(fā)電廠及電力系統(tǒng)專業(yè)、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)專業(yè)等專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。課程內(nèi)容主要包括變壓器、同步電機(jī)、異步電機(jī)、直流電機(jī)四個(gè)部分，重點(diǎn)要學(xué)習(xí)四種電機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理及其運(yùn)行原理與常見故障排除方法。通過(guò)學(xué)習(xí)要學(xué)會(huì)所學(xué)的各種電機(jī)的工作原理，然后在知原理、懂結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上重點(diǎn)學(xué)習(xí)這些設(shè)備的使用方法，為學(xué)生將來(lái)掌握實(shí)際操作技能打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。為此，筆者變傳統(tǒng)的重理論教學(xué)為開展現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)，結(jié)合工程實(shí)際，對(duì)照實(shí)物進(jìn)行教學(xué)。給學(xué)生提供實(shí)物進(jìn)行動(dòng)手訓(xùn)練，提高學(xué)生的操作技能和解決實(shí)際問題能力，取得很好的教學(xué)效果。下面結(jié)合幾年的教改做法進(jìn)行總結(jié)，以便和大家進(jìn)行分享。
一、課程設(shè)計(jì)的理念突出工學(xué)結(jié)合的思想。
《電機(jī)技術(shù)》課程設(shè)計(jì)的理念是：依托行業(yè)企業(yè)，合作共建，依托電力企業(yè)，把工學(xué)結(jié)合作為高職教育人才培養(yǎng)模式改革的重要切入點(diǎn)。依據(jù)職業(yè)崗位需求，針對(duì)課程和學(xué)生的特點(diǎn)，緊密與電力企業(yè)深度合作，共同進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)，共建實(shí)訓(xùn)基地，積極推進(jìn)與生產(chǎn)實(shí)際和社會(huì)實(shí)踐相結(jié)合的學(xué)習(xí)模式，構(gòu)建緊緊依托行業(yè)企業(yè)深入融合工學(xué)結(jié)合的課程教學(xué)模式。
1.以培養(yǎng)電機(jī)技術(shù)的職業(yè)應(yīng)用能力為重點(diǎn)設(shè)計(jì)課程內(nèi)容。
在課程內(nèi)容的選取和組織上，堅(jiān)持以職業(yè)崗位綜合能力的培養(yǎng)為主線，強(qiáng)調(diào)“以知識(shí)為基礎(chǔ)，以能力為目標(biāo)”。通過(guò)調(diào)研近幾年畢業(yè)生就業(yè)崗位，深入電力公司、發(fā)電廠和電力制造企業(yè)等領(lǐng)域的就業(yè)崗位進(jìn)行調(diào)查研究，依據(jù)職業(yè)資格標(biāo)準(zhǔn)，明確崗位工作任務(wù)及該崗位工作任務(wù)所需的職業(yè)能力，確定《電機(jī)技術(shù)》課程教學(xué)內(nèi)容。
2.課程教學(xué)設(shè)計(jì)面向?qū)嶋H工作過(guò)程，課程實(shí)施面向校企合作。
課程教學(xué)設(shè)計(jì)以面向工作過(guò)程為參照，從崗位技術(shù)項(xiàng)目入手，引出相應(yīng)的課程教學(xué)改革及課程內(nèi)容設(shè)計(jì)流程。將理論和實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容深度融合，教、學(xué)、做相結(jié)合，打造貼近生產(chǎn)實(shí)際的實(shí)訓(xùn)室，力求創(chuàng)造與生產(chǎn)一線相一致的教學(xué)環(huán)境，使學(xué)生有身臨其境的直觀感受，變學(xué)習(xí)過(guò)程為工作過(guò)程。
3.靈活多樣的教學(xué)方法與手段，注重信息技術(shù)手段的應(yīng)用。
針對(duì)《電機(jī)技術(shù)》課程理論性強(qiáng)、概念多且抽象、知識(shí)面廣且學(xué)生難學(xué)等特點(diǎn)，研究并確定教學(xué)方法與手段。采用案例教學(xué)法，講、演、練相結(jié)合，問題探討教學(xué)法，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)法，任務(wù)驅(qū)動(dòng)法和項(xiàng)目導(dǎo)向法等多種教學(xué)方法和手段，強(qiáng)化學(xué)習(xí)效果。注重信息技術(shù)手段的應(yīng)用，精心制作教學(xué)課件，多媒體教學(xué)方法與傳統(tǒng)教學(xué)方法相結(jié)合，提高教學(xué)質(zhì)量。
4.以就業(yè)崗位的技能要求為導(dǎo)向，構(gòu)建多元的實(shí)踐教學(xué)體系。
根據(jù)畢業(yè)生就業(yè)崗位的技能與能力要求，注重學(xué)生實(shí)際操作技能的培養(yǎng)，構(gòu)造由認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)、電機(jī)實(shí)驗(yàn)、電機(jī)實(shí)訓(xùn)等模塊組成的多元化實(shí)踐教學(xué)體系。
二、課程的內(nèi)容選取要貼合實(shí)際，以適應(yīng)將來(lái)學(xué)生就業(yè)的實(shí)際崗位。
《電機(jī)技術(shù)》課程是電氣自動(dòng)化專業(yè)和發(fā)電廠及電力系統(tǒng)專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，實(shí)踐性很強(qiáng)，所以在教學(xué)過(guò)程中始終堅(jiān)持理論與實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)理念，既注重基礎(chǔ)理論的介紹，又及時(shí)將本學(xué)科領(lǐng)域的最新研究動(dòng)態(tài)融入教學(xué)內(nèi)容。結(jié)合課外輔導(dǎo)、實(shí)踐教學(xué)和學(xué)生課外科技活動(dòng)，融知識(shí)傳播、能力培養(yǎng)、素質(zhì)教育為一體，以理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)為中心，注重培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力和創(chuàng)新意識(shí)。
在教學(xué)過(guò)程中，根據(jù)電力工程系不同專業(yè)的側(cè)重點(diǎn)不同，對(duì)于不同的專業(yè)教學(xué)內(nèi)容針對(duì)性不同。如發(fā)電廠及電力系統(tǒng)專業(yè)的學(xué)生重點(diǎn)講授同步電機(jī)和變壓器的內(nèi)容，而電氣自動(dòng)化專業(yè)的學(xué)生將重點(diǎn)講授異步電動(dòng)機(jī)和直流電機(jī)部分。這樣有針對(duì)性地對(duì)學(xué)生進(jìn)行教學(xué)，更好地滿足將來(lái)學(xué)生的實(shí)踐需要，效果非常好。
對(duì)《電機(jī)技術(shù)》課程進(jìn)行教材優(yōu)選，對(duì)課程內(nèi)容、結(jié)構(gòu)均做了改革，以提高學(xué)生分析、解決問題的能力。過(guò)去《電機(jī)技術(shù)》課程講授的內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)電磁理論的系統(tǒng)性和完整性，所以學(xué)習(xí)內(nèi)容偏難、偏深，學(xué)生不好理解。現(xiàn)在講授的內(nèi)容以理論上適度、夠用的原則為主，注重崗位的實(shí)際需要，以學(xué)習(xí)電機(jī)的結(jié)構(gòu)、原理及電機(jī)實(shí)際的使用方法為主。課程分為變壓器、同步電機(jī)、異步電機(jī)和其他電機(jī)四大部分。如異步電機(jī)部分，重點(diǎn)學(xué)習(xí)三相異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理及三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、調(diào)速、制動(dòng)等使用方法。課程中學(xué)習(xí)的內(nèi)容都是今后專業(yè)實(shí)踐中的實(shí)際應(yīng)用。重點(diǎn)學(xué)習(xí)各種電機(jī)的實(shí)際使用方法，以便學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)得畢業(yè)后上崗之時(shí)，可以直接對(duì)各種電機(jī)進(jìn)行操作。
三、教學(xué)組織方式要構(gòu)建講授、觀看圖片、實(shí)踐動(dòng)手的立體式的教學(xué)模式。
在《電機(jī)技術(shù)》課程的教學(xué)過(guò)程中，既要教授學(xué)生電機(jī)的基本理論，更要注重培養(yǎng)學(xué)生利用電機(jī)的基本理論分析實(shí)際電氣系統(tǒng)的綜合運(yùn)用知識(shí)能力。所以在教學(xué)組織中既要采用講授和觀看圖片的方法，又要利用實(shí)訓(xùn)器材讓學(xué)生進(jìn)行實(shí)際的動(dòng)手訓(xùn)練，方可讓學(xué)生掌握實(shí)際的設(shè)備使用方法，為畢業(yè)后的動(dòng)手能力打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。教學(xué)中一方面要強(qiáng)化學(xué)生對(duì)基本概念、基本理論、基本分析方法和基本計(jì)算能力的掌握，應(yīng)用講授的教學(xué)方法，另一方面要充分利用多媒體教學(xué)手段，在教學(xué)過(guò)程中引入與《電機(jī)技術(shù)》課程相關(guān)的工程圖片，向?qū)W生介紹《電機(jī)技術(shù)》課程在電氣工程中的應(yīng)用。讓學(xué)生在課堂里通過(guò)觀看實(shí)踐工程的實(shí)際，更深刻地體會(huì)所學(xué)課程的作用，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)這門課程的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)習(xí)過(guò)程變得鮮活起來(lái)不再枯燥。同時(shí)教學(xué)過(guò)程中邊講授專業(yè)原理邊進(jìn)行實(shí)踐感知，讓學(xué)生在實(shí)實(shí)在在的設(shè)備面前學(xué)會(huì)操作技能。講課時(shí)大量借助實(shí)物教具和多媒體音像，講什么內(nèi)容，就提供對(duì)應(yīng)實(shí)物進(jìn)行講解。學(xué)生直接接觸實(shí)際，學(xué)習(xí)變得直觀形象，既容易理解工作原理和抽象的電磁理論，又饒有興趣地學(xué)會(huì)電機(jī)的操作方法，可謂一舉多得。
四、實(shí)踐性教學(xué)的創(chuàng)新模式是把課堂搬到工廠進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)，學(xué)習(xí)效果直觀形象，學(xué)生易于掌握。
電機(jī)技術(shù)實(shí)驗(yàn)是《電機(jī)技術(shù)》課程的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，要培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考及實(shí)際操作能力，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)基本技能，同時(shí)積極推進(jìn)開放性實(shí)驗(yàn)教學(xué)，為學(xué)生提供培養(yǎng)實(shí)踐能力與創(chuàng)新精神的環(huán)境。
教學(xué)實(shí)習(xí)可以更好地加深學(xué)生對(duì)課程知識(shí)的理解，是實(shí)踐教學(xué)中的重要一環(huán)。課程組注重教學(xué)與實(shí)踐環(huán)節(jié)的鏈接，與一個(gè)電機(jī)制造企業(yè)建立穩(wěn)定的教學(xué)實(shí)習(xí)關(guān)系，提高教學(xué)實(shí)習(xí)的質(zhì)量和效率，受到學(xué)生的好評(píng)。如講到異步電動(dòng)機(jī)時(shí)，為了增強(qiáng)學(xué)生對(duì)于電機(jī)結(jié)構(gòu)的感性認(rèn)識(shí)，去電機(jī)廠進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)學(xué)生的收獲很大。首先組織學(xué)生從電機(jī)生產(chǎn)的第一道工序開始，即沖壓車間的沖制硅鋼片參觀，再到電機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子等部件加工的機(jī)加工車間進(jìn)行參觀，最后去電機(jī)線圈的繞制和嵌放及電機(jī)裝配的總裝車間實(shí)地進(jìn)行參觀。經(jīng)過(guò)這樣一個(gè)全面的實(shí)際電機(jī)制造過(guò)程的觀看學(xué)習(xí)，積累學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，回頭再進(jìn)行講解，學(xué)生很容易理解，所以學(xué)習(xí)效果較好。在整個(gè)參觀學(xué)習(xí)的過(guò)程中，聘請(qǐng)電機(jī)廠中的專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)講解，學(xué)生身臨其境，詳細(xì)了解異步電動(dòng)機(jī)制造的每一個(gè)工序，學(xué)生有真情實(shí)感，所以對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)內(nèi)容掌握得非常清楚準(zhǔn)確。
五、結(jié)語(yǔ)
《電機(jī)技術(shù)》課程是電氣自動(dòng)化技術(shù)、發(fā)電廠及電力系統(tǒng)、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)與自動(dòng)化等各個(gè)專業(yè)均開設(shè)的專業(yè)基礎(chǔ)課。近年來(lái)，我院《電機(jī)技術(shù)》課程教學(xué)改革的主要特點(diǎn)是注重實(shí)踐性，即學(xué)生在學(xué)習(xí)中是以理解原理為基礎(chǔ)，以實(shí)踐操作為重點(diǎn)，突出學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐動(dòng)手的能力。所以我們要求學(xué)生學(xué)習(xí)的時(shí)候遵從“知原理、會(huì)使用、會(huì)維修”的九字方針。講授課程的時(shí)候不以解題和會(huì)推導(dǎo)為重點(diǎn)，而是重點(diǎn)指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐，讓學(xué)生掌握操作技能和使用方法，因?yàn)閷W(xué)生接觸的實(shí)物多，所以理解得好，學(xué)生的動(dòng)手和操作能力得到較好的發(fā)展。通過(guò)幾年不斷地摸索總結(jié)，雖然在學(xué)生實(shí)踐操作方面取得一些成績(jī)，可是作為《電機(jī)技術(shù)》課程的教學(xué)改革不是一朝一夕就能完成的，需要課題組老師不斷深入學(xué)習(xí)，認(rèn)真探索，為更好地適應(yīng)當(dāng)今高等職業(yè)技術(shù)教育的人才培養(yǎng)目標(biāo)繼續(xù)努力。
參考文獻(xiàn)：
[1]李濱波.電機(jī)運(yùn)行技術(shù)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2013.
[2]趙君有.電機(jī)學(xué)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2011.
[3]高中義.電機(jī)技術(shù)及應(yīng)用[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2010.
關(guān)鍵詞：自動(dòng)控制 課程設(shè)計(jì)理念 課程設(shè)計(jì)思路
中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：1672-1578（2013）04-0072-02
1 課程性質(zhì)
隨著生產(chǎn)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，自動(dòng)控制技術(shù)已廣泛地應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，交通運(yùn)輸和國(guó)防等各個(gè)領(lǐng)域，并成為當(dāng)今最受重視的高技術(shù)之一。本課程正是基于當(dāng)今高新技術(shù)的發(fā)展和高職高專教育發(fā)展特點(diǎn)而設(shè)置的。是電氣應(yīng)用、機(jī)電及相關(guān)專業(yè)必修的核心課程。
本課程從內(nèi)容上分為《自動(dòng)控制原理》與《自動(dòng)控制系統(tǒng)》兩大部分。它是以拉氏變換、反饋控制理論、控制電機(jī)、電力電子技術(shù)、自動(dòng)控制系統(tǒng)工作原理分析方法、自動(dòng)控制過(guò)程分析、調(diào)試、故障排除以及自動(dòng)控制系統(tǒng)性能改善等為基礎(chǔ)的課程。
本課程在機(jī)電、自動(dòng)化和機(jī)械制造及自動(dòng)化等專業(yè)中，是一門含有較多基礎(chǔ)內(nèi)容的理論專業(yè)課。它是將基礎(chǔ)課程與專業(yè)課程連接起來(lái)的橋梁與紐帶。在機(jī)電設(shè)備及自動(dòng)化技術(shù)中，幾乎都將涉及到本課程所講述的基礎(chǔ)知識(shí)和專業(yè)知識(shí)，因此本課程是一門頗具應(yīng)用價(jià)值的理論專業(yè)課程。
2 課程作用
由于本課程是一門研究各類自動(dòng)控制系統(tǒng)共性的技術(shù)基礎(chǔ)學(xué)科，具有科學(xué)“方法論”的鮮明特點(diǎn)。同時(shí)在學(xué)習(xí)過(guò)程中又應(yīng)用到了數(shù)學(xué)、電路基礎(chǔ)、模擬電子技術(shù)、電機(jī)及電力電子技術(shù)等多門課程知識(shí)。因此，本課程在培養(yǎng)學(xué)生知識(shí)的綜合應(yīng)用能力、學(xué)習(xí)能力、工作能力及創(chuàng)新思維能力等職業(yè)能力方面有著不可低估的作用。
3 課程設(shè)計(jì)的理念與思路
3.1 課程設(shè)計(jì)的理念
圍繞職業(yè)關(guān)鍵能力的培養(yǎng)進(jìn)行。機(jī)電專業(yè)包括的 職業(yè)關(guān)鍵能力有：
學(xué)習(xí)能力：指獲取信息的能力；學(xué)習(xí)中發(fā)現(xiàn)問題、分析問題并進(jìn)行歸納和總結(jié)的能力；是觸類旁通以及運(yùn)用各種媒體進(jìn)行學(xué)習(xí)獲取新知識(shí)、掌握新技術(shù)、新設(shè)備、新系統(tǒng)的能力。
工作能力：指按工作任務(wù)要求，運(yùn)用所學(xué)知識(shí)提出工作方案、完成工作任務(wù)的能力；是在工作中發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力；是具有團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)、安全意識(shí)、社會(huì)責(zé)任感及自我控制的能力。
創(chuàng)新思維能力和創(chuàng)新能力：指學(xué)習(xí)中能提出不同見解的能力；工作中能提出多種解決問題的思路、完成任務(wù)的方案和途徑等方面的能力。
作為職業(yè)技術(shù)學(xué)院，職業(yè)能力的培養(yǎng)與教育是職業(yè)教育的本質(zhì)特征，也是職業(yè)課程教育過(guò)程中所必須遵循的原則與基礎(chǔ)。因此以職業(yè)能力的培養(yǎng)為出發(fā)點(diǎn)，本課程的設(shè)計(jì)理念是：
①以技能型人才的職業(yè)能力培養(yǎng)為目標(biāo)，綜合考慮與專業(yè)相關(guān)的崗位需求、前期知識(shí)與后續(xù)課程內(nèi)容上的相互鏈接關(guān)系、突出高新技術(shù)的應(yīng)用成果，是課程組選擇課程教學(xué)內(nèi)容的主要依據(jù)。②在課程教學(xué)過(guò)程中，提高實(shí)際操作與現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試方面的要求，降低對(duì)理論推導(dǎo)與計(jì)算方面的要求；著重于對(duì)理論知識(shí)的物理描述，讓學(xué)生理解理論知識(shí)出于何出處，原因何在以及如何使用，是主要的教學(xué)要求。③采用以自動(dòng)控制理論作為系統(tǒng)分析的工具，以系統(tǒng)分析作為理論知識(shí)的應(yīng)用舉例，使學(xué)生理解所學(xué)的理論知識(shí)在工程領(lǐng)域的應(yīng)用方法，是課程組主要要達(dá)到的目標(biāo)。
3.2 課程設(shè)計(jì)的思路
在課程的教學(xué)過(guò)程中，注重對(duì)原有基礎(chǔ)知識(shí)的復(fù)習(xí)、運(yùn)用及綜合，精簡(jiǎn)并完善自動(dòng)控制理論的知識(shí)鏈條，強(qiáng)調(diào)理論學(xué)習(xí)與系統(tǒng)定性分析之間的有機(jī)結(jié)合，促進(jìn)課程教學(xué)內(nèi)容的改革。
通過(guò)對(duì)以上課程設(shè)計(jì)理念的理解，為落實(shí)以培養(yǎng)學(xué)生職業(yè)能力為目標(biāo)的課程實(shí)施，課程設(shè)計(jì)的總體思路是：
將教學(xué)科研成果（如虛擬教室）引入課堂，理論講述與實(shí)驗(yàn)過(guò)程演示相結(jié)合，強(qiáng)化對(duì)理論知識(shí)物理含義及物理過(guò)程的闡述，實(shí)現(xiàn)“產(chǎn)、學(xué)、研一體化”的教學(xué)模式。
強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)、圍繞著對(duì)學(xué)生職業(yè)能力培養(yǎng)這一根本原則，實(shí)踐教學(xué)被分成了課堂教學(xué)演示實(shí)驗(yàn)、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)（虛擬實(shí)驗(yàn)）、實(shí)物類實(shí)驗(yàn)、綜合實(shí)驗(yàn)（實(shí)訓(xùn)）和設(shè)計(jì)類練習(xí)。
4 教學(xué)內(nèi)容的組織與安排
根據(jù)課程設(shè)計(jì)理念與思路，以及以職業(yè)能力為主的培養(yǎng)目標(biāo)，采用模塊化結(jié)構(gòu)構(gòu)建了本課程教學(xué)的內(nèi)容體系，以關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)為核心，將整個(gè)教學(xué)內(nèi)容分成了幾個(gè)大模塊。而且每個(gè)模塊都配有相對(duì)完善的教學(xué)支撐環(huán)節(jié)、關(guān)鍵知識(shí)鏈接以及若干教學(xué)工作進(jìn)程，它們共同組成了一個(gè)完整的教學(xué)內(nèi)容的組織體系。
結(jié)合職業(yè)教育的特點(diǎn)、更新教學(xué)理念和教學(xué)設(shè)計(jì)，仿照任務(wù)驅(qū)動(dòng)的方法，在原有教學(xué)模式上，增加了教師與學(xué)生的活動(dòng)及教學(xué)意圖的展示。其基本設(shè)計(jì)框架就是：做什么怎么做為什么怎樣做做什么。這一框架構(gòu)建在每一個(gè)教學(xué)模塊之中，從而使每一個(gè)課程模塊都能成為一個(gè)既相對(duì)獨(dú)立完整的教學(xué)周期；又可以與下一教學(xué)模塊有機(jī)結(jié)合，相輔相承。所有的教學(xué)內(nèi)容通過(guò)這種模塊內(nèi)的周期循環(huán)和模塊外的相互連接、重復(fù)與不斷強(qiáng)化，從而達(dá)到對(duì)學(xué)生職業(yè)能力的培養(yǎng)目標(biāo)。
以教學(xué)模塊――分析自動(dòng)控制系統(tǒng)的方法為例。選取該模塊中的頻率特性法進(jìn)行課程的微設(shè)計(jì)。
通過(guò)已學(xué)的電路知識(shí)引入頻率特性法。首先，它與正弦交流電路討論的主體一致，都是幅值與相位差。不同之處在于前者是某一給定頻率下的幅值與相位差，它是頻率的函數(shù)值，而后者則研究的是當(dāng)頻率是自變量時(shí)，其幅值與相位差與頻率之間的函數(shù)。其次，它與動(dòng)態(tài)電路時(shí)域分析中即有穩(wěn)態(tài)響應(yīng)又有動(dòng)態(tài)響應(yīng)不同，頻率特性只討論正弦激勵(lì)下的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)。
對(duì)教學(xué)主題進(jìn)行支撐的方法有：課堂教學(xué)演示，課堂討論，課堂練習(xí)，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)。相關(guān)的知識(shí)鏈接有：簡(jiǎn)單RC電路分析。
通過(guò)教學(xué)演示案例進(jìn)行總結(jié)：①電路對(duì)正弦信號(hào)的響應(yīng)分為不穩(wěn)定的過(guò)渡過(guò)程（暫態(tài)）和穩(wěn)定過(guò)程（穩(wěn)態(tài)）；②電路響應(yīng)穩(wěn)定后的信號(hào)是與輸入信號(hào)同頻率的正弦信號(hào)；③當(dāng)輸入信號(hào)只作頻率上的變化時(shí)，同一電路在輸出信號(hào)的幅值與相位上都發(fā)生了改變。這一教學(xué)支撐環(huán)節(jié)所要達(dá)到的目的是：①建立對(duì)關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)（頻率特性）的感性認(rèn)識(shí)。②對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)論的歸納和總結(jié)，從
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而訓(xùn)練學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。
通過(guò)虛擬實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生自己去驗(yàn)證：在給定電路參數(shù)及當(dāng)輸入的正弦輸入信號(hào)只作頻率上的變化時(shí)，其輸出正弦信號(hào)在幅值與相位上的變化――頻率特性的定義。
在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容上有針對(duì)性地作了所測(cè)幅值取對(duì)數(shù)與不取對(duì)數(shù)時(shí)，幅頻特性曲線上的描繪，通過(guò)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的方式，讓學(xué)生自己去比較兩種特性曲線上的優(yōu)劣，從而為這一知識(shí)鏈上的另一個(gè)重要知識(shí)點(diǎn)“分貝”的理解，埋下伏筆。
最后，問題的提出：有幾個(gè)放大器的增益分別是60dB，0dB--20dB，那么這幾個(gè)放大器的放大倍數(shù)各為多少？對(duì)這個(gè)問題的討論有助于理解“分貝”的概念；理解頻率特性中幅頻特性的物理意義；運(yùn)用于工作和生活中，可對(duì)一般常識(shí)性問題作出科學(xué)的理解與判斷，如集成運(yùn)算放大器中信噪比的單位，還有生活中用來(lái)描述噪聲的單位。
5 結(jié)語(yǔ)
通過(guò)以上教學(xué)過(guò)程，即可形成：頻率特性法（做什么）――溫故而知新（怎么做）――通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證并理解（為什么）――頻率特性的應(yīng)用（怎樣做）――再到頻率特性法（一個(gè)更新層次上的做什么）。在學(xué)生對(duì)舊有知識(shí)進(jìn)行復(fù)習(xí)和對(duì)新知識(shí)理解的整個(gè)教學(xué)過(guò)程中，各個(gè)支撐環(huán)節(jié)在相輔相承的同時(shí)，也實(shí)現(xiàn)了前面我們所提到的對(duì)學(xué)生職業(yè)能力的一種綜合訓(xùn)練的理念與設(shè)計(jì)思路。
參考文獻(xiàn)：
關(guān)鍵詞：微機(jī)原理；課程設(shè)計(jì)；教學(xué)方法；考核體系
課程設(shè)計(jì)是一種課程形式，也是一種教學(xué)方法[1]，其基本教學(xué)目的是加深學(xué)生對(duì)課程基礎(chǔ)理論和基本知識(shí)的理解與掌握，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用基礎(chǔ)理論和技能分析與解決實(shí)際問題的實(shí)踐能力以及勇于探索的創(chuàng)新精神。微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù)是計(jì)算機(jī)硬件基礎(chǔ)的重要組成部分，是高等學(xué)校很多專業(yè)都開設(shè)的一門基礎(chǔ)性課程，也是一門應(yīng)用性、實(shí)踐性很強(qiáng)的課程。由于其開設(shè)量大，受益面廣，國(guó)內(nèi)高校都加強(qiáng)了該課程的建設(shè)，深化課程改革。一方面，縮短了課堂授課學(xué)時(shí)，加大實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)，特別是加大課程設(shè)計(jì)學(xué)時(shí)；另一方面，加大課程設(shè)計(jì)的改革力度，不斷更新設(shè)計(jì)內(nèi)容，改革教學(xué)方法和考核方法，突出學(xué)生的自主性、主動(dòng)性，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，注重學(xué)生設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)和工程能力的訓(xùn)練[2]。
天津大學(xué)電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院開設(shè)的微機(jī)原理課程設(shè)計(jì)，基于多個(gè)圍繞微機(jī)原理課程設(shè)計(jì)的天津大學(xué)教改課題的實(shí)踐成果，結(jié)合學(xué)科前沿和工程實(shí)際，創(chuàng)新微機(jī)原理課程設(shè)計(jì)平臺(tái)，不斷優(yōu)化和更新設(shè)計(jì)內(nèi)容。結(jié)合學(xué)生特點(diǎn)和興趣，注重引導(dǎo)、激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造激情和對(duì)知識(shí)的渴望，創(chuàng)新教學(xué)方法和手段。并且將創(chuàng)新性與工程規(guī)范納入考核體系，改革考核和成績(jī)?cè)u(píng)定方法，引導(dǎo)學(xué)生從注重結(jié)果轉(zhuǎn)變到注重過(guò)程，從注重成績(jī)轉(zhuǎn)變到注重成效。
一、創(chuàng)新微機(jī)原理課程設(shè)計(jì)平臺(tái)與內(nèi)容
1.微機(jī)接口實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)項(xiàng)目開發(fā)
基于“通用微機(jī)接口實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)”，利用實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的外擴(kuò)展接口，開發(fā)利用各種外擴(kuò)展板，構(gòu)建多種新的微機(jī)接口綜合設(shè)計(jì)系統(tǒng)。主要包括以下幾個(gè)方面：
（1）開發(fā)了GPS（全球定位系統(tǒng)）導(dǎo)航系統(tǒng)擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)板[3]，并與“通用微機(jī)接口實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)”系統(tǒng)連接，以及與液晶顯示系統(tǒng)或LED鍵盤控制實(shí)驗(yàn)板互聯(lián)，構(gòu)成全新的綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。設(shè)計(jì)并開設(shè)基于導(dǎo)航系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)擴(kuò)展板的綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，與學(xué)科前沿相結(jié)合，增加了設(shè)計(jì)深度與廣度，豐富了實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。
（2）實(shí)現(xiàn)了“通用微機(jī)接口實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)”與LCD（液晶顯示系統(tǒng)）連接[4]。新的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)可完成主要內(nèi)容包括各種字符與圖形的編程與顯示、薄膜按鍵開關(guān)實(shí)驗(yàn)等。實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)還可與電機(jī)等執(zhí)行元件相連，通過(guò)編程在液晶顯示器上顯示輸入輸出及控制和執(zhí)行信息等綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。
（3）實(shí)現(xiàn)了“通用微機(jī)接口實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)”與LED（發(fā)光二極管）鍵盤控制實(shí)驗(yàn)板的連接[5]。該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)通過(guò)8279芯片等的應(yīng)用完成了綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)題目的開發(fā)，主要包括總線控制以及對(duì)控制對(duì)象進(jìn)行顯示、管理和操作，使課程設(shè)計(jì)內(nèi)容更符合電氣與自動(dòng)化專業(yè)對(duì)控制技術(shù)的要求。
（4）學(xué)生自主進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)室提供紅外收發(fā)、溫濕度或壓力傳感器等實(shí)驗(yàn)擴(kuò)展板及相關(guān)技術(shù)資料，在課程設(shè)計(jì)中學(xué)生利用實(shí)驗(yàn)室的各種設(shè)備與“通用微機(jī)接口實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)”相結(jié)合，自定課題進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)與實(shí)踐。
2.微機(jī)接口實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)應(yīng)用
拓展設(shè)計(jì)內(nèi)容，更新設(shè)計(jì)項(xiàng)目，做好設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)之間的科學(xué)銜接，使學(xué)生在課堂上更多地接觸前沿技術(shù)，為他們未來(lái)接觸工程實(shí)際奠定良好的基礎(chǔ)。注意將本課程所學(xué)知識(shí)與“電子技術(shù)”、“自動(dòng)控制原理”、“檢測(cè)技術(shù)”和“機(jī)器人學(xué)”等相關(guān)課程內(nèi)容融會(huì)貫通，提高學(xué)生綜合運(yùn)用和工程應(yīng)用能力。
（1）課程設(shè)計(jì)內(nèi)容的設(shè)立。根據(jù)微機(jī)原理課程設(shè)計(jì)的要求，不斷進(jìn)行實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)選題的設(shè)計(jì)與開發(fā)，精心設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)內(nèi)容，注重先進(jìn)性和開放性，并與學(xué)科的前沿技術(shù)相結(jié)合，在課程設(shè)計(jì)的綜合性、設(shè)計(jì)性環(huán)節(jié)給予學(xué)生更多的選擇。設(shè)計(jì)課題包括基礎(chǔ)性選題和擴(kuò)展性選題兩部分。
基礎(chǔ)性選題主要包括：自定義字符顯示編程，漢字字符顯示編程，圖形顯示編程，特效顯示編程，總線控制LED顯示實(shí)驗(yàn)，微機(jī)接口、鍵盤、LED綜合實(shí)驗(yàn)，GPS通訊實(shí)驗(yàn)，GPS編程實(shí)驗(yàn)，GPS手持機(jī)實(shí)驗(yàn)，各種外擴(kuò)展板設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。這些設(shè)計(jì)內(nèi)容與微機(jī)接口技術(shù)緊密相關(guān)，并具有一定的深度與廣度，同學(xué)們通過(guò)硬件連接、軟件設(shè)計(jì)，軟硬件調(diào)試完成集采集、顯示、存儲(chǔ)等功能于一體的設(shè)計(jì)內(nèi)容。
同時(shí)，我們還給出了多個(gè)綜合設(shè)計(jì)性擴(kuò)展選題。此類選題沒有固定的要求，只是給出一些提示，學(xué)生可以根據(jù)自己的設(shè)想進(jìn)行硬件選擇、軟件設(shè)計(jì)，達(dá)到自己的設(shè)計(jì)目標(biāo)。極大地發(fā)揮了學(xué)生的主觀能動(dòng)性和創(chuàng)新性。
（2）課程設(shè)計(jì)教程的編寫。微機(jī)原理課程設(shè)計(jì)綜合設(shè)計(jì)性選題的主要知識(shí)點(diǎn)依托微機(jī)原理接口技術(shù)并結(jié)合與之相關(guān)的學(xué)科前沿。為此，根據(jù)課程設(shè)計(jì)要求，編寫了相關(guān)的設(shè)計(jì)教程，提供參考文獻(xiàn)與網(wǎng)站，使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)前對(duì)相關(guān)的擴(kuò)展知識(shí)有個(gè)初步了解。根據(jù)歷屆學(xué)生的具體情況，教師不斷總結(jié)實(shí)踐教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，逐步完善指導(dǎo)書的編寫，使之更適應(yīng)于學(xué)生的實(shí)踐與創(chuàng)新。在指導(dǎo)書編寫中按知識(shí)點(diǎn)模塊化編寫，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容從易到難編排，每個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)都給出了預(yù)習(xí)要求和達(dá)到目標(biāo)。對(duì)于創(chuàng)新性設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)我們給出一部分選題，同時(shí)鼓勵(lì)同學(xué)們結(jié)合系統(tǒng)，將擴(kuò)展板進(jìn)行多種組合，自己設(shè)計(jì)課題，進(jìn)行實(shí)踐創(chuàng)新。
二、探索新的實(shí)踐教學(xué)方法和手段
1.加強(qiáng)引導(dǎo)與鼓勵(lì)，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造激情和對(duì)知識(shí)的渴望
在微機(jī)原理課程設(shè)計(jì)教學(xué)實(shí)踐中，首先了解不同學(xué)生的特點(diǎn)和學(xué)習(xí)興趣，在此基礎(chǔ)上有針對(duì)性地指導(dǎo)學(xué)生選題及團(tuán)隊(duì)組合。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，鼓勵(lì)學(xué)生獨(dú)立思考，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)、圖書館、資料室等各種渠道進(jìn)行信息檢索和資料查詢。教師在指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)時(shí)，從實(shí)踐應(yīng)用的角度出發(fā)去引導(dǎo)學(xué)生的設(shè)計(jì)方法和技術(shù)路線，注重培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、思考問題及解決問題的方法和思路以及創(chuàng)新意識(shí)。
教師在課堂上注重學(xué)生課程設(shè)計(jì)過(guò)程，鼓勵(lì)學(xué)生以靈活多樣的方式和不同的角度完成自己的選題，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造激情和對(duì)知識(shí)的渴望，促使學(xué)生從“要我學(xué)、要我做”轉(zhuǎn)變?yōu)椤拔乙獙W(xué)、我要做”。
2.改革課程設(shè)計(jì)考核和成績(jī)?cè)u(píng)定方法
在課程設(shè)計(jì)的考核中將創(chuàng)新性與工程規(guī)范納入考核體系。指導(dǎo)教師從出勤次數(shù)、軟硬件設(shè)計(jì)、上機(jī)調(diào)試、預(yù)習(xí)（第一次實(shí)驗(yàn)時(shí)檢查流程圖、源程序）與總結(jié)報(bào)告、創(chuàng)新性等方面對(duì)學(xué)生進(jìn)行綜合考評(píng)。在課程設(shè)計(jì)的考核與評(píng)定過(guò)程中細(xì)化了預(yù)習(xí)、設(shè)計(jì)、創(chuàng)新、實(shí)驗(yàn)報(bào)告完成各個(gè)步驟的考核標(biāo)準(zhǔn)。課程設(shè)計(jì)過(guò)程中為每位同學(xué)建立考核表格，其中題目1是基礎(chǔ)性選題，題目2是自選的綜合設(shè)計(jì)性擴(kuò)展選題。按照考核指標(biāo)體系，在課程設(shè)計(jì)過(guò)程中同步給出各環(huán)節(jié)考核成績(jī)，做到公平公正，激勵(lì)學(xué)生更好地完成課程設(shè)計(jì)內(nèi)容，更多地進(jìn)行創(chuàng)新性設(shè)計(jì)。
三、教學(xué)效果
2006年以來(lái)，我們不斷創(chuàng)新微機(jī)原理課程設(shè)計(jì)硬件平臺(tái)，不斷擴(kuò)展和更新設(shè)計(jì)內(nèi)容，邊實(shí)踐、邊改革。目前已在電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院自動(dòng)化專業(yè)和電氣自動(dòng)化專業(yè)6屆學(xué)生（平均每屆學(xué)生12個(gè)班、380人）中進(jìn)行了教學(xué)實(shí)踐，取得了良好的教學(xué)成果。
微機(jī)原理課程設(shè)計(jì)教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生付出了很大努力，他們要自學(xué)相關(guān)知識(shí)，查閱資料，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、流程設(shè)計(jì)，搭建硬件平臺(tái)；并通過(guò)軟件設(shè)計(jì)、軟硬件調(diào)試，完成整個(gè)設(shè)計(jì)，寫出設(shè)計(jì)說(shuō)明書和總結(jié)報(bào)告。大部分學(xué)生對(duì)擴(kuò)展性選題具有極大興趣，有學(xué)生選用導(dǎo)航擴(kuò)展板實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，通過(guò)自學(xué)相關(guān)知識(shí)，實(shí)現(xiàn)了GPS地理信息的采集、顯示、存儲(chǔ)，取得了滿意的效果；還有學(xué)生偏重理論研究，例如08級(jí)的同學(xué)在80X86平臺(tái)上完成了FFT（快速傅里葉變換）的匯編實(shí)現(xiàn)，具有較強(qiáng)的理論價(jià)值，能在本科階段做出這樣的課程設(shè)計(jì)成果，得到了師生的廣泛好評(píng)。
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關(guān)鍵詞：集散控制系統(tǒng)；課程設(shè)計(jì)；教學(xué)體系；教學(xué)改革
中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2014）23-0072-02
“集散控制系統(tǒng)”是一類分散控制、集中管理的共用控制、共用顯示的開放的儀表計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，綜合了計(jì)算機(jī)、通信、顯示與控制等（4C）技術(shù)，并隨4C技術(shù)的發(fā)展而不斷發(fā)展。自20世紀(jì)70年代中期第一套集散控制系統(tǒng)誕生以來(lái)，已在國(guó)內(nèi)外工業(yè)控制領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。[1]“集散控制系統(tǒng)”是自動(dòng)化類專業(yè)（尤其是熱工過(guò)程自動(dòng)化專業(yè)）的核心專業(yè)課，其教學(xué)分為課程教學(xué)與課程設(shè)計(jì)教學(xué)兩部分。從系統(tǒng)科學(xué)視野來(lái)看，課程教學(xué)與課程設(shè)計(jì)教學(xué)是DCS教學(xué)體系中的兩大元素，相互作用形成有機(jī)結(jié)構(gòu)，根據(jù)系統(tǒng)科學(xué)整體性原理，1+1>2，即整體功能大于兩元素功能之和，[2]因此要提高“集散控制系統(tǒng)”教學(xué)效果有以下兩個(gè)途徑：一是分別改進(jìn)課程教學(xué)體系與課程設(shè)計(jì)教學(xué)體系；二是加強(qiáng)兩者的相互作用，形成有機(jī)結(jié)構(gòu)，派生出更多新功能，從而提升教學(xué)效果。為了培養(yǎng)符合新形勢(shì)下發(fā)電行業(yè)對(duì)熱工過(guò)程自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)生的就業(yè)要求，本文以長(zhǎng)沙理工大學(xué)熱工過(guò)程自動(dòng)化專業(yè)為例，探討了“集散控制系統(tǒng)”教學(xué)體系的改革。
一、“集散控制系統(tǒng)”課程教學(xué)體系改革
1.修訂教學(xué)大綱
教學(xué)大綱是課程的教學(xué)綱要。經(jīng)過(guò)課程教研組多次討論，結(jié)合熱工過(guò)程自動(dòng)化專業(yè)的最新培養(yǎng)計(jì)劃，依據(jù)拓寬基礎(chǔ)、加強(qiáng)素質(zhì)教育、培養(yǎng)創(chuàng)新能力和工程能力的培養(yǎng)思路修訂了“集散控制系統(tǒng)”的教學(xué)大綱，進(jìn)一步明確了“集散控制系統(tǒng)”在整個(gè)專業(yè)課程體系中的地位和作用，指出了教學(xué)目標(biāo)與期望值，規(guī)定了基本教學(xué)任務(wù)和要求。
2.編寫教案講義
教案是教師實(shí)施教學(xué)計(jì)劃與組織課程教學(xué)的方案，即為教學(xué)程序。課程教研組在教學(xué)中選用過(guò)兩種參考教材，所選課程教材內(nèi)容比較全面。但是由于集散控制系統(tǒng)的不斷發(fā)展，所選教材的部分內(nèi)容已跟不上技術(shù)的更新發(fā)展。為此，根據(jù)最新修訂的教學(xué)大綱，參考國(guó)內(nèi)外有關(guān)火力發(fā)電機(jī)組最新技術(shù)和集散控制系統(tǒng)相關(guān)教材，結(jié)合課程組近幾年形成的教學(xué)與科研成果，編寫了“集散控制系統(tǒng)”課程的教案與內(nèi)部講義。
3.更新教學(xué)內(nèi)容
“集散控制系統(tǒng)”課程的內(nèi)容涉及到熱工過(guò)程自動(dòng)化專業(yè)的幾乎所有專業(yè)基礎(chǔ)課程及專業(yè)課程知識(shí)。隨著集散控制系統(tǒng)的迅速發(fā)展，知識(shí)與技術(shù)日新月異，要適應(yīng)社會(huì)發(fā)展與需求，就必須在教學(xué)過(guò)程中關(guān)注新型集散控制系統(tǒng)的特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)，[5]比較各廠家產(chǎn)品的優(yōu)缺點(diǎn)，更新教師的知識(shí)體系。課程教學(xué)結(jié)束后召開總結(jié)討論會(huì)，根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)情況及教學(xué)過(guò)程中反饋的信息，反思教學(xué)內(nèi)容編排的合理性與先進(jìn)性，推陳出新，保持教學(xué)內(nèi)容的前沿性。同時(shí)要做到內(nèi)容的開放式，注意銜接其他專業(yè)課程相關(guān)內(nèi)容，將檢測(cè)技術(shù)與控制儀表、熱工過(guò)程控制系統(tǒng)、鍋爐原理、汽輪機(jī)原理、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、智能控制技術(shù)與控制系統(tǒng)仿真技術(shù)等課程相關(guān)知識(shí)融入到具體的集散控制系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)中，從而提高學(xué)生集散控制系統(tǒng)的分析與綜合能力。
4.改進(jìn)教學(xué)方法與教學(xué)方式
針對(duì)具有不同特點(diǎn)的知識(shí)點(diǎn)，采取不同的教學(xué)方式方法。在對(duì)集散控制系統(tǒng)的基本概念與結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析時(shí)，結(jié)合PPT、Flash等多媒體課件，以講授為主、討論為輔開展課堂教學(xué)，盡量活躍課程氣氛，把知識(shí)點(diǎn)講解的淺顯易懂，做到重點(diǎn)難點(diǎn)突出，在關(guān)鍵處設(shè)置問題，啟發(fā)學(xué)生思考。針對(duì)算法組態(tài)與人機(jī)界面內(nèi)容，需要實(shí)踐動(dòng)手的較多，考慮到實(shí)驗(yàn)課時(shí)的有限性，安排學(xué)生自己安裝好組態(tài)王與DCS教學(xué)仿真軟件，課堂教師結(jié)合實(shí)例一邊講解一邊示范，學(xué)生一邊聽講一邊學(xué)習(xí)組態(tài)。在講授數(shù)據(jù)通信時(shí)，結(jié)合某電廠科研課題，分析與DCS通信遇到的問題及其解決方案，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。積極探索開發(fā)并充分利用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，為學(xué)生提供靈活自主的第二課堂，拓寬了學(xué)生的視野，改善了師生的交流途徑。[3]
5.實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革
“集散控制系統(tǒng)”課程的所有實(shí)驗(yàn)都在集散控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教室進(jìn)行，以前由實(shí)驗(yàn)室教師單獨(dú)承擔(dān)，為了實(shí)現(xiàn)理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)的無(wú)縫對(duì)接，現(xiàn)由實(shí)驗(yàn)室教師與任課教師聯(lián)合承擔(dān)，共同編寫了實(shí)驗(yàn)室指導(dǎo)書，指導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)。根據(jù)集散控制系統(tǒng)教學(xué)大綱，由于教學(xué)時(shí)間的限制，安排學(xué)生利用課外時(shí)間進(jìn)行六個(gè)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，在和利時(shí)MACS系統(tǒng)上開設(shè)了四個(gè)設(shè)計(jì)綜合性實(shí)驗(yàn)，[4]包括一階單容水箱對(duì)象特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)、單容水箱液位PID控制實(shí)驗(yàn)、雙容水箱液位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)及煤燃燒控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。
二、“集散控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)”教學(xué)體系改革
“集散控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)”是熱工自動(dòng)化專業(yè)繼“集散控制系統(tǒng)”課程之后一個(gè)至關(guān)重要的工程實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，是將書本知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)際運(yùn)用能力的關(guān)鍵步驟，其學(xué)時(shí)為兩周。其目的在于培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的集散控制系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)理論知識(shí)解決工程實(shí)際問題的能力，進(jìn)一步發(fā)掘和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神與工程實(shí)踐能力，即加深學(xué)生對(duì)熱工自動(dòng)化工作的認(rèn)識(shí)，提升畢業(yè)入職后的工作能力。這里主要從教學(xué)大綱、課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書、課程設(shè)計(jì)選題、指導(dǎo)教師的團(tuán)隊(duì)化等方面探索“集散控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)”教學(xué)體系的改革。
1.教學(xué)大綱修訂
根據(jù)熱工過(guò)程自動(dòng)化專業(yè)的培養(yǎng)方案，在修訂“集散控制系統(tǒng)”教學(xué)大綱的同時(shí)，修訂“集散控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)”的教學(xué)大綱。修訂過(guò)程中，密切聯(lián)系“集散控制系統(tǒng)”知識(shí)點(diǎn)，明確課程設(shè)計(jì)目的是力爭(zhēng)全面應(yīng)用課程所學(xué)知識(shí)進(jìn)行現(xiàn)代電廠控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，使得學(xué)生熟練掌握集散控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法與基本技能。大綱規(guī)定了設(shè)計(jì)的基本要求、設(shè)計(jì)時(shí)間、選題原則、考核方式。
2.課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書與選題優(yōu)化
“集散控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)”主要圍繞當(dāng)前火力發(fā)電廠主流容量機(jī)組的鍋爐自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，給出了爐膛壓力控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、燃燒過(guò)程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、過(guò)熱蒸汽溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、再熱蒸汽溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、除氧器水位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、除氧器壓力控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、汽包水位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與磨煤機(jī)解耦控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)等八個(gè)設(shè)計(jì)課題。且這些題目會(huì)根據(jù)電廠自動(dòng)化的發(fā)展適時(shí)更新，盡量遴選能激發(fā)學(xué)生興趣具有挑戰(zhàn)性或前沿性的課題。一般安排5～7名學(xué)生為一課題小組，要求各小組選出一名學(xué)生任組長(zhǎng)，將課題設(shè)計(jì)分解成若干部分，小組成員分工協(xié)作。各小組分別完成總體方案設(shè)計(jì)、硬件選型、確定軟件需求、組態(tài)圖設(shè)計(jì)、SAMA圖繪制、算法組態(tài)、編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書和答辯等任務(wù)，進(jìn)一步提升學(xué)生的綜合應(yīng)用能力、獨(dú)立分析與解決問題的能力、團(tuán)隊(duì)合作精神及創(chuàng)新能力。
3.指導(dǎo)教師團(tuán)隊(duì)建設(shè)探索
課程設(shè)計(jì)教學(xué)過(guò)程中要體現(xiàn)素質(zhì)教育的實(shí)施，必須強(qiáng)化指導(dǎo)教師的主導(dǎo)作用。因而，組建一個(gè)優(yōu)秀的指導(dǎo)教師團(tuán)隊(duì)勢(shì)在必行。指導(dǎo)教師必須有豐富的DCS設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)電廠自動(dòng)化領(lǐng)域有解決實(shí)際問題的工作積累，富有創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新精神，更應(yīng)具備高度的責(zé)任心。加強(qiáng)“集散控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)”指導(dǎo)教師團(tuán)隊(duì)建設(shè)，一方面組織任課教師與試驗(yàn)指導(dǎo)教師到電廠進(jìn)行工程化培訓(xùn)，主要目的在于豐富教師的集散控制系統(tǒng)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)；另一方面聘請(qǐng)實(shí)習(xí)基地或有合作關(guān)系的電廠中的熱工自動(dòng)化工程師擔(dān)任輔助指導(dǎo)教師。同時(shí)注重青年教師科研能力的培養(yǎng)，通過(guò)參與相關(guān)科研項(xiàng)目，把科研成果凝練成案例指導(dǎo)學(xué)生開展課程設(shè)計(jì)。[5]指導(dǎo)教師中既有理論功底深厚的任課教師、實(shí)驗(yàn)知識(shí)豐富的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師，又有工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富的熱工自動(dòng)化工程師，從而逐步組建一支奮發(fā)有為的指導(dǎo)教師團(tuán)隊(duì)。
三、強(qiáng)化課程設(shè)計(jì)教學(xué)與專業(yè)課教學(xué)的聯(lián)系
“集散控制系統(tǒng)”教學(xué)主要圍繞培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力而展開。因而“集散控制系統(tǒng)”課程教學(xué)必須與“集散控制系統(tǒng)”課程設(shè)計(jì)教學(xué)有機(jī)融合。在課程教學(xué)階段，根據(jù)課程教研小組統(tǒng)一安排，把“集散控制系統(tǒng)”課程設(shè)計(jì)的題目及設(shè)計(jì)指導(dǎo)書下發(fā)給學(xué)生，從而使得課程教學(xué)基本圍繞課程設(shè)計(jì)進(jìn)行。在原本枯燥的專業(yè)課教學(xué)中引進(jìn)了類似“案例教學(xué)”的方式，增強(qiáng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的針對(duì)性，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與目的，使理論與實(shí)踐能夠適時(shí)地統(tǒng)一起來(lái)，提高了教學(xué)效果。[6]因此，學(xué)生在理論教學(xué)階段即可基本完成“集散控制系統(tǒng)”課程設(shè)計(jì)的建模與算法設(shè)計(jì)部分內(nèi)容，大大節(jié)省了課程設(shè)計(jì)時(shí)間，讓學(xué)生騰出寬裕的時(shí)間挖掘創(chuàng)造性設(shè)計(jì)潛能。通過(guò)強(qiáng)化“集散控制系統(tǒng)”課程設(shè)計(jì)教學(xué)體系與專業(yè)課教學(xué)體系的聯(lián)系，不僅可以使理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)相得益彰，也促進(jìn)了集散控制系統(tǒng)教學(xué)效果的提升。
四、總結(jié)
在近幾年的教學(xué)過(guò)程中，課程教研小組對(duì)“集散控制系統(tǒng)”教學(xué)體系改革進(jìn)行了探索。通過(guò)集散控制系統(tǒng)專業(yè)課程及其課程設(shè)計(jì)教學(xué)，加深了學(xué)生對(duì)集散控制系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)理論知識(shí)的整體認(rèn)識(shí)，理論知識(shí)和工程實(shí)踐實(shí)現(xiàn)了有機(jī)融合，提高了學(xué)生的工程實(shí)踐能力與團(tuán)隊(duì)精神，提升了整體教學(xué)效果。
參考文獻(xiàn)：
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關(guān)鍵詞：課程設(shè)計(jì)；開放性；綜合性；工程實(shí)踐
作者簡(jiǎn)介：孫亮（1973-），男，吉林省吉林市人，東北電力大學(xué)電氣工程學(xué)院，副教授；李娟（1972-），女，山東榮成人，東北電力大學(xué)電氣工程學(xué)院，教授。（吉林 吉林 132012）
中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2013）17-0085-01
隨著電力工業(yè)的迅速發(fā)展，我國(guó)電網(wǎng)已形成含有超高壓交、直流網(wǎng)絡(luò)的大電網(wǎng)互聯(lián)形式，因而電力系統(tǒng)運(yùn)行的的安全穩(wěn)定性愈加重要。對(duì)于各院校電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)，要培養(yǎng)出適合現(xiàn)代電力工業(yè)發(fā)展、滿足運(yùn)行實(shí)踐要求的從業(yè)人員，必須通過(guò)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)體系，培養(yǎng)學(xué)生的工程意識(shí)、創(chuàng)新意識(shí)、經(jīng)濟(jì)意識(shí)和科技意識(shí)，提高學(xué)生提出問題、發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力。
課程設(shè)計(jì)是本專業(yè)各門專業(yè)課程重要實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)之一。通過(guò)各專業(yè)課程的課程設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)，使學(xué)生能夠?qū)⒏鲗I(yè)課程知識(shí)有機(jī)聯(lián)系起來(lái)，認(rèn)識(shí)到各門專業(yè)課程在本專業(yè)知識(shí)體系中的地位及各門課程之間的關(guān)系，培養(yǎng)學(xué)生查閱資料、發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力，啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維、獨(dú)立思維方式，培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行初步工程設(shè)計(jì)的能力以及對(duì)工程技術(shù)問題認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度。為此，在本專業(yè)的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)體系中構(gòu)建創(chuàng)新性、開放性、設(shè)計(jì)性、綜合性的課程設(shè)計(jì)模式具有重要的意義。[1，2]
一、課程設(shè)計(jì)現(xiàn)狀
本專業(yè)的主干專業(yè)課程“電力系統(tǒng)分析”、“發(fā)電廠電氣部分”和“電力系統(tǒng)繼電保護(hù)”都有隸屬于本課程的課程設(shè)計(jì)，例如“電力系統(tǒng)分析”課程的“潮流計(jì)算”、“短路計(jì)算”課程設(shè)計(jì)，“發(fā)電廠電氣部分”課程的“變電站電氣一次部分設(shè)計(jì)”以及“電力系統(tǒng)繼電保護(hù)”課程的“環(huán)形網(wǎng)絡(luò)繼電保護(hù)整定”。目前這些課程設(shè)計(jì)多為課程性課程設(shè)計(jì)，相互之間銜接性較差，學(xué)生難以對(duì)知識(shí)體系有一個(gè)完整的認(rèn)識(shí)，而且普遍采用“參照設(shè)計(jì)指導(dǎo)書，查閱設(shè)計(jì)手冊(cè)，進(jìn)行模仿設(shè)計(jì)”的模式，不利于調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，使得學(xué)生的主動(dòng)性、獨(dú)立性和創(chuàng)造性較差，這樣的課程設(shè)計(jì)形式往往收不到很好的效果。[3]
二、課程設(shè)計(jì)模式建立
針對(duì)電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的工程性和實(shí)踐性的特點(diǎn)，建立了“以專業(yè)知識(shí)為主線，以開放式管理為前提，以開放的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)為基地，以激發(fā)學(xué)生主動(dòng)性為動(dòng)力”的開放性、設(shè)計(jì)性、綜合性和創(chuàng)新性課程設(shè)計(jì)模式。將“電力系統(tǒng)分析”、“發(fā)電廠電氣部分”、“電力系統(tǒng)繼電保護(hù)”和“高電壓技術(shù)”等多門專業(yè)主干課程聯(lián)系起來(lái)，開設(shè)多個(gè)與電力工業(yè)工程實(shí)踐相關(guān)聯(lián)的選題，要求學(xué)生隨著各門專業(yè)課程的授課進(jìn)程，針對(duì)某一選題，在學(xué)院提供的開放式實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行自主設(shè)計(jì)和獨(dú)立實(shí)踐。其基本思想是通過(guò)進(jìn)行開放式的綜合性課程設(shè)計(jì)，使學(xué)生得到一次綜合應(yīng)用所學(xué)各門專業(yè)知識(shí)的系統(tǒng)化實(shí)踐鍛煉機(jī)會(huì)。[4]
三、課程設(shè)計(jì)模式實(shí)現(xiàn)
1.實(shí)踐性題目開設(shè)
針對(duì)電力工程實(shí)踐開設(shè)多個(gè)與工程實(shí)踐關(guān)系緊密的選題，其中一個(gè)選題是電力系統(tǒng)規(guī)劃及發(fā)電廠電氣部分設(shè)計(jì)。其針對(duì)某個(gè)電網(wǎng)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)及運(yùn)行分析的設(shè)計(jì)伴隨專業(yè)課程教學(xué)全過(guò)程逐次展開，替代以往課程教學(xué)中的分散習(xí)題和課后集中進(jìn)行的課程設(shè)計(jì)，以提高學(xué)生對(duì)工程問題整體性的認(rèn)識(shí)。
該設(shè)計(jì)在專業(yè)課程教學(xué)之初，即在“電力系統(tǒng)分析”課程中，進(jìn)行設(shè)計(jì)題目的布置，給出對(duì)某一電力系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)所需要的初始條件，隨著課程教學(xué)內(nèi)容的逐步推進(jìn)，要求學(xué)生完成對(duì)該電力系統(tǒng)的潮流計(jì)算及分析、電壓調(diào)整、故障計(jì)算和穩(wěn)定性分析。在后續(xù)的各門專業(yè)課程中，針對(duì)該系統(tǒng)中的火力發(fā)電廠進(jìn)行各個(gè)專項(xiàng)設(shè)計(jì)。在“發(fā)電廠電氣部分”課程學(xué)習(xí)中，要求學(xué)生對(duì)該火力發(fā)電廠的電氣一次部分進(jìn)行設(shè)計(jì)，即完成電氣主接線的選擇、電氣設(shè)備的選擇、廠用電部分設(shè)計(jì)和配電裝置規(guī)劃設(shè)計(jì)等。在“電力系統(tǒng)繼電保護(hù)”課程學(xué)習(xí)中，對(duì)火力發(fā)電廠發(fā)電機(jī)、變壓器組的主保護(hù)進(jìn)行配置和整定。在“高電壓技術(shù)”課程學(xué)習(xí)中，完成火力發(fā)電廠的防雷保護(hù)設(shè)計(jì)。在每門課程結(jié)束之后，專門安排一定時(shí)間完成課程設(shè)計(jì)的說(shuō)明書、計(jì)算書整理撰寫和繪圖等工作，并進(jìn)行該課程設(shè)計(jì)的考核。
以往的題目中電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)都是使用教師自己構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，主要是為了保證每個(gè)學(xué)生有不同的設(shè)計(jì)任務(wù)書，可能不完全符合電力系統(tǒng)的實(shí)際網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。在保證一人一題的基礎(chǔ)上，本課程設(shè)計(jì)采用目前電力系統(tǒng)一些典型的算例分析計(jì)算，例如IEEE30、IEEE18節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)等的潮流計(jì)算分析。
通過(guò)這種綜合性課程設(shè)計(jì)形式，將以往零散的多個(gè)課程設(shè)計(jì)聯(lián)系起來(lái)，使學(xué)生對(duì)電力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、運(yùn)行有了從全局到局部逐漸過(guò)渡的了解，對(duì)工程問題局部與整體的關(guān)系有了更全面的把握，對(duì)電力系統(tǒng)一次、二次各部分之間關(guān)系有了更深刻的認(rèn)識(shí)。另外，由于課程設(shè)計(jì)貫穿于課程教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生學(xué)到的知識(shí)立即就會(huì)運(yùn)用到設(shè)計(jì)中，促進(jìn)了學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握和理解。
2.開放實(shí)驗(yàn)平臺(tái)
充分利用校內(nèi)實(shí)驗(yàn)中心和校內(nèi)、外仿真基地。各實(shí)驗(yàn)中心采取全天開放的形式，設(shè)計(jì)中需要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，學(xué)生可以到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行預(yù)約，在指定時(shí)間內(nèi)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。東北電力大學(xué)現(xiàn)有兩個(gè)物理仿真中心——“電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模擬仿真實(shí)驗(yàn)室”和“輸變電運(yùn)行仿真中心”，一個(gè)數(shù)字仿真中心——“電力運(yùn)行仿真中心”。 其中動(dòng)態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)是大型電力系統(tǒng)的一個(gè)縮影，可以搭建所設(shè)計(jì)的電力系統(tǒng)，通過(guò)它可以對(duì)電力系統(tǒng)的某些運(yùn)行特性包括潮流、穩(wěn)定等進(jìn)行實(shí)踐性的實(shí)驗(yàn)，從而加深對(duì)知識(shí)的認(rèn)識(shí)和拔高。變電運(yùn)行仿真可以使學(xué)生獲得對(duì)運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)的直觀認(rèn)識(shí)，獲得實(shí)踐運(yùn)行的基本知識(shí)，并對(duì)電氣主接線的設(shè)計(jì)及配電裝置的規(guī)劃設(shè)計(jì)有很大的幫助。通過(guò)數(shù)字化計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)了解、熟悉發(fā)電廠和變電站的運(yùn)行操作過(guò)程。經(jīng)過(guò)課程設(shè)計(jì)中的各種實(shí)踐，學(xué)生增加了獨(dú)立實(shí)踐機(jī)會(huì)，提高了實(shí)踐能力，對(duì)多門專業(yè)主干課程的知識(shí)進(jìn)行系統(tǒng)的整合并加以融會(huì)貫通，增強(qiáng)了對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)踐基本原理的理解。
3.輔助措施
根據(jù)當(dāng)前電力工業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)、電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)以及學(xué)校的具體情況，組織指導(dǎo)教師到供電公司、發(fā)電廠、電力設(shè)計(jì)院等單位進(jìn)行調(diào)研，學(xué)習(xí)、熟悉現(xiàn)今實(shí)際工程的設(shè)計(jì)過(guò)程，避免課程設(shè)計(jì)與工程實(shí)際的脫節(jié)。重新編寫了各個(gè)課程設(shè)計(jì)的教學(xué)大綱、設(shè)計(jì)任務(wù)書和設(shè)計(jì)指導(dǎo)書，使之更貼近電力系統(tǒng)工程實(shí)踐。
由于在設(shè)計(jì)過(guò)程中學(xué)生遇到了利用計(jì)算機(jī)制圖和計(jì)算能力不足等實(shí)際困難，在制訂培養(yǎng)方案時(shí)，開設(shè)“電力CAD”、“電力系統(tǒng)仿真軟件應(yīng)用”及“matlab在電力系統(tǒng)計(jì)算中應(yīng)用”等多門選修課，保證了學(xué)生設(shè)計(jì)的順利進(jìn)行。另外購(gòu)置大量設(shè)計(jì)手冊(cè)，參考資料，解決了以往設(shè)計(jì)過(guò)程中參考資料嚴(yán)重不足的情況。
由于改革后的題目涉及面較廣，工作量較大，單獨(dú)一名學(xué)生完成有些困難，將每班學(xué)生分成若干小組，由3-4名學(xué)生組成一個(gè)小組，共同完成其中一個(gè)課題。小組成員在自主設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，一起對(duì)課題進(jìn)行研究、討論，共同完成課題，提高了協(xié)同合作能力，充分調(diào)動(dòng)積極性。
4.嚴(yán)格考核
雖然新的課程設(shè)計(jì)模式是以開放式管理為前提，但實(shí)行嚴(yán)格考核的制度。由于本專業(yè)班級(jí)較多，做課程設(shè)計(jì)的總?cè)藬?shù)很多，必須形成完善的過(guò)程評(píng)價(jià)和結(jié)果考核機(jī)制。所以加強(qiáng)了過(guò)程管理，課程設(shè)計(jì)成績(jī)中含有一部分指導(dǎo)過(guò)程成績(jī)，并引入畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯制度對(duì)學(xué)生逐一考核，考核不合格者補(bǔ)考和重修，避免了一部分學(xué)生不參加課程設(shè)計(jì)，只抄襲其他同學(xué)成品的情況。
四、總結(jié)
具有綜合性、實(shí)踐性、開放性的課程設(shè)計(jì)，有利于學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握、鞏固以及綜合應(yīng)用。經(jīng)過(guò)此種課程設(shè)計(jì)模式的鍛煉，學(xué)生對(duì)電力系統(tǒng)工程實(shí)踐的分析方法及其應(yīng)用有了更深刻的理解，掌握了電氣工程初步設(shè)計(jì)基本步驟和方法，為以后從事電氣設(shè)計(jì)、運(yùn)行管理和科研工作打下良好的基礎(chǔ)，能更好地適應(yīng)電力行業(yè)實(shí)際工作。初步的教學(xué)實(shí)踐證明了專業(yè)課程設(shè)計(jì)改革的必要性和有效性，也為今后的工作積累了經(jīng)驗(yàn)。
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[關(guān)鍵詞]單片機(jī)；創(chuàng)新能力；教學(xué)改革
[中圖分類號(hào)]G40―057
[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A
[論文編號(hào)]1009―8097(2009)13―0282―03
引言
《單片機(jī)原理及應(yīng)用》課程是向?qū)W生傳授單片機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)課程，它綜合了多門基礎(chǔ)課和專業(yè)基礎(chǔ)課的知識(shí)，主要培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行智能化電子系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)的能力，培養(yǎng)強(qiáng)電專業(yè)學(xué)生的弱電控制能力。通過(guò)學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和軟件編程技術(shù)，可為后續(xù)更高層次專業(yè)課程的學(xué)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)、參與實(shí)際的綜合設(shè)計(jì)課題和將來(lái)參加工作打下良好的基礎(chǔ)。因此搞好《單片機(jī)原理及應(yīng)用》課程的教學(xué)工作，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力，對(duì)提高教學(xué)質(zhì)量有著非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。
一 目前教學(xué)中創(chuàng)新能力培養(yǎng)存在的主要問題
我院的自動(dòng)化、電氣工程及其自動(dòng)化、電子信息工程三個(gè)電類專業(yè)均開設(shè)了《單片機(jī)原理及應(yīng)用》課程，學(xué)生在學(xué)習(xí)了電路基礎(chǔ)、數(shù)字電子、模擬電子、微機(jī)原理等基礎(chǔ)課程的基礎(chǔ)上，再學(xué)習(xí)《單片機(jī)原理及應(yīng)用》課程，在整個(gè)教學(xué)安排上是非常合理的。然而通過(guò)40學(xué)時(shí)的教學(xué)和一周的課程設(shè)計(jì)，最終對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況考核時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)生對(duì)該課程的掌握情況并不十分理想，尤其是創(chuàng)新能力較差，主要表現(xiàn)在：
1 學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的意識(shí)不夠，缺乏創(chuàng)新思想，學(xué)習(xí)過(guò)程中一旦碰到問題，很難認(rèn)真思考、探索研究、積極主動(dòng)地解決問題。
2 在《單片機(jī)原理及應(yīng)用》的教學(xué)過(guò)程中，傳統(tǒng)的教學(xué)還是以理論為主，以課堂授課為主，學(xué)生很少有應(yīng)用具體電路解決實(shí)際問題的機(jī)會(huì)，不利于創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。
3 目前實(shí)驗(yàn)課程體系驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)過(guò)多，綜合性、啟發(fā)型實(shí)驗(yàn)不夠，沒有大型設(shè)計(jì)性和綜合性實(shí)驗(yàn)，基本沒有對(duì)學(xué)生動(dòng)手能力訓(xùn)練，更不用說(shuō)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。
4 在傳統(tǒng)的教學(xué)思想和方法引導(dǎo)下，學(xué)習(xí)成績(jī)主要是以考試成績(jī)確定的，因而常常出現(xiàn)“高分低能”現(xiàn)象。這種評(píng)價(jià)體系造就學(xué)生對(duì)實(shí)踐環(huán)節(jié)學(xué)習(xí)的輕視心理，即是以成績(jī)合格為目標(biāo)，而不是能力獲得為標(biāo)準(zhǔn)，限制了學(xué)生的創(chuàng)新能力。
二 改革思路和方案
針對(duì)以上問題，在單片機(jī)教學(xué)中，根據(jù)學(xué)生、教材、教學(xué)設(shè)備等實(shí)際情況，將授課內(nèi)容進(jìn)行全面、合理的整合優(yōu)化。減少冗余，加強(qiáng)綜合性、創(chuàng)新性內(nèi)容，在對(duì)整個(gè)課程鏈研究的基礎(chǔ)上進(jìn)行了課程改革，改革后的講課學(xué)時(shí)分配如表1所示：
在對(duì)整個(gè)課程鏈研究的基礎(chǔ)上進(jìn)行課程改革，可以避免學(xué)生反復(fù)學(xué)習(xí)同一內(nèi)容，但又學(xué)得不夠深入等問題。對(duì)照以前的教學(xué)大綱，了解當(dāng)前學(xué)生所學(xué)課程，對(duì)單片機(jī)的大綱做了更改，利如增加了單片機(jī)應(yīng)用典型案例、接口部分知識(shí)，刪除了同步、異步通信概念、進(jìn)制部分知識(shí)等。
這種改革符合目前國(guó)家教育教學(xué)改革基本方針，可以減輕學(xué)業(yè)壓力，用有限的課時(shí)學(xué)習(xí)盡可能多的知識(shí)，做到“厚積”。在改革過(guò)程中注意積極開展教育創(chuàng)新。為培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)，積極探索具有創(chuàng)造性的教學(xué)方法和手段，在授課中改變老師唱主角，學(xué)生當(dāng)觀眾的教學(xué)模式：改變學(xué)生靜態(tài)、被動(dòng)接受的地位，建立以學(xué)生為中心的實(shí)踐性教學(xué)模式。利用學(xué)生對(duì)新事物感興趣的心理特點(diǎn)，鼓勵(lì)學(xué)生積極、主動(dòng)地去探究知識(shí)，教會(huì)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新的科研方法和在自主的學(xué)習(xí)中學(xué)會(huì)創(chuàng)新。另外在現(xiàn)行開設(shè)單片機(jī)課程中，實(shí)踐內(nèi)容所占比例偏少，實(shí)驗(yàn)設(shè)備陳舊，內(nèi)容跟不上時(shí)展，因此進(jìn)行了實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)改革，改善教學(xué)與實(shí)踐脫節(jié)的現(xiàn)狀，使各環(huán)節(jié)相互銜接，增加創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，通過(guò)加強(qiáng)動(dòng)手能力的培養(yǎng)，提高了學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力，培養(yǎng)應(yīng)用型本科人才。
三、為提高創(chuàng)新能力所采取具體措施
1 提高學(xué)生學(xué)習(xí)單片機(jī)的興趣，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)
興趣是最好的老師，只有有了學(xué)習(xí)興趣，才能夠在學(xué)習(xí)中創(chuàng)新，喜歡創(chuàng)新，注意創(chuàng)新，發(fā)揮自身的創(chuàng)造性。為激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，在開課之后，我們首先向?qū)W生介紹單片機(jī)的多種應(yīng)用功能及其良好的發(fā)展前景，讓學(xué)生明白學(xué)什么、為什么學(xué)和學(xué)會(huì)后能做什么，并利用圖片、錄像和實(shí)物等介紹一些當(dāng)前的單片機(jī)先進(jìn)科技和教師相關(guān)單片機(jī)科研成果；邀請(qǐng)一些單片機(jī)科技公司的技術(shù)人員、知名教授來(lái)校作單片機(jī)知識(shí)專題講座；請(qǐng)一些已畢業(yè)從事與單片機(jī)技術(shù)有關(guān)的學(xué)生來(lái)現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)教育，使他們了解單片微機(jī)在工業(yè)控制、智能化儀器儀表、計(jì)算機(jī)外部設(shè)備、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通訊技術(shù)和家用電器等領(lǐng)域的應(yīng)用及學(xué)好單片機(jī)的重要性和必要性，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣，鼓勵(lì)他們動(dòng)腦思考有哪些領(lǐng)域或哪些與我們?nèi)粘Ｉ钕嚓P(guān)的電器或儀表等設(shè)備適合用單片機(jī)控制，從而使學(xué)生具有初步的創(chuàng)新意識(shí)。
2 鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。
不斷鼓勵(lì)學(xué)生利用課余時(shí)間進(jìn)行單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)，制作自己興趣的產(chǎn)品，編寫單片機(jī)程序。由于初學(xué)者一般沒有開發(fā)板和仿真器這些設(shè)備，為了給學(xué)生創(chuàng)造條件，我們采取了以下措施：
(1)給學(xué)生提供一些單片機(jī)仿真軟件，讓學(xué)生在電腦上模擬實(shí)際系統(tǒng)，編寫軟件。例如提供了proteus仿真軟件，它可以仿真51系列、AVR，PIC等常用的MCU及其電路，還可以和keil軟件互聯(lián)，可以像使用仿真器一樣調(diào)試程序。又不需要任何費(fèi)用，特別適合學(xué)生在單片機(jī)學(xué)習(xí)的起步階段使用。我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室里安裝了這個(gè)軟件，并在教學(xué)過(guò)程中向?qū)W生演示它的功能和使用，鼓勵(lì)有電腦的學(xué)生安裝這個(gè)軟件，讓他們利用課余時(shí)間自己動(dòng)手做做電子表、步進(jìn)電機(jī)、直流電機(jī)控制、LED顯示，AD、DA轉(zhuǎn)換，交通燈設(shè)計(jì)等方面的模擬實(shí)驗(yàn)。
(2)鼓勵(lì)有一定經(jīng)濟(jì)條件的學(xué)生買一些小型的單片機(jī)學(xué)習(xí)開發(fā)板。目前市場(chǎng)上有很多專門為在校大學(xué)生學(xué)習(xí)單片機(jī)量身定做學(xué)習(xí)開發(fā)板、主控芯片。包括凌陽(yáng)、51系列、AVR系統(tǒng)等，它們價(jià)格低，特別適合于學(xué)生利用課余時(shí)間學(xué)習(xí)單片機(jī)開發(fā)。而實(shí)驗(yàn)室也購(gòu)置一部分這樣的開發(fā)板，對(duì)學(xué)生開放，給學(xué)生創(chuàng)造自主學(xué)習(xí)和開發(fā)單片機(jī)系統(tǒng)的環(huán)境，從而培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新能力。
3 在實(shí)驗(yàn)中培養(yǎng)創(chuàng)新思維
改變?cè)械膶?shí)驗(yàn)教學(xué)模式，減少驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，增加設(shè)計(jì)性、綜合性實(shí)驗(yàn)，并開放實(shí)驗(yàn)室，隨時(shí)恭候?qū)W生的來(lái)臨。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行過(guò)程中，以學(xué)生為實(shí)驗(yàn)的主體，最大限度地調(diào)動(dòng)和發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，引導(dǎo)學(xué)生積極對(duì)待實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題，并自己動(dòng)手解決這類問題。指導(dǎo)教師在實(shí)驗(yàn)的組織管理上起主要作用，而在實(shí)驗(yàn)中僅起指導(dǎo)作用，給學(xué)生指明方向，避免多走彎路，并解答實(shí)驗(yàn)當(dāng)中出現(xiàn)的一些疑難問題。例如：在彩燈移動(dòng)實(shí)驗(yàn)中，鼓勵(lì)學(xué)生編寫不同的移動(dòng)花樣，采用多種不同方法編程，并設(shè)計(jì)電路圖，這樣將生活中常見的小產(chǎn)品與課程實(shí)驗(yàn)結(jié)合起來(lái)。使同學(xué)們加深對(duì)理論知識(shí)的
理解，學(xué)到了實(shí)際知識(shí)，培養(yǎng)了分析問題、解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維。
4 通過(guò)課程設(shè)計(jì)改革培養(yǎng)工程素質(zhì)，強(qiáng)化創(chuàng)新能力。
創(chuàng)新能力不僅僅體現(xiàn)在一些制作發(fā)明上，更重要的是要有必要的工程素質(zhì)。在課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，注重培養(yǎng)學(xué)生的工程素質(zhì)。從課程設(shè)計(jì)選題開始，就要求學(xué)生注意收集相關(guān)資料、作好分工、做好實(shí)驗(yàn)記錄、總結(jié)調(diào)試心得等。使學(xué)生熟悉從立項(xiàng)、方案論證、軟硬件設(shè)計(jì)與調(diào)試、PCB設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、到安裝調(diào)試等電子設(shè)計(jì)的全過(guò)程，系統(tǒng)地培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、交流能力、合作能力，使學(xué)生理解并認(rèn)識(shí)了良好的工程規(guī)范。在設(shè)計(jì)階段，引導(dǎo)學(xué)生從不同角度觀察問題、提出問題、解決問題，注意實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新性設(shè)計(jì)。在報(bào)告整理階段，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程進(jìn)行總結(jié)。從方案設(shè)計(jì)到器件選型，從程序開發(fā)到調(diào)試。都要求學(xué)生將實(shí)踐中獲取的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)文字材料，使學(xué)生在設(shè)計(jì)過(guò)程逐步體驗(yàn)本課程的系統(tǒng)性。例如，選擇電子時(shí)鐘系統(tǒng)作為課程設(shè)計(jì)的同學(xué)，其硬件電路盡管相對(duì)簡(jiǎn)單，涉及的單片機(jī)資源并不多，大部分同學(xué)都能夠很快的實(shí)現(xiàn)基本功能，但在此基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，在硬件電路基本不變的情況下，通過(guò)重新規(guī)劃設(shè)計(jì)軟件，實(shí)現(xiàn)許多如計(jì)時(shí)器、萬(wàn)年歷、秒表、定時(shí)報(bào)警器等附加功能。
每年課程設(shè)計(jì)的題目既可從教師給定的題目中選擇，也可以自行擬定，自行擬定的題目在做之前要提交可行性報(bào)告。這就進(jìn)一步鍛煉了學(xué)生的創(chuàng)新能力。2007―2008學(xué)年我專業(yè)的課程設(shè)計(jì)的可選題目如表2所示：
而課程設(shè)計(jì)評(píng)分依據(jù)學(xué)生的實(shí)際完成情況和文字報(bào)告等進(jìn)行評(píng)價(jià)。例如，確定若干個(gè)基于單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的儀器系統(tǒng)如時(shí)鐘、點(diǎn)陣顯示器等基本功能供學(xué)生選題。在指定的時(shí)間范圍內(nèi)，提交完成基本功能的儀器系統(tǒng)、相關(guān)文字報(bào)告等，最后進(jìn)行答辯。畢業(yè)設(shè)計(jì)得分由設(shè)計(jì)產(chǎn)品功能和質(zhì)量分(40％)、畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告分(30％)、答辨分(15％)、特色與創(chuàng)新分(15％)等部分組成，并要答辨。
5 通過(guò)考核方法改革考核學(xué)生的創(chuàng)新能力
考核方法作為課程教學(xué)的最后環(huán)節(jié)，它直接檢驗(yàn)教和學(xué)雙方的效果，間接指導(dǎo)著學(xué)生的學(xué)習(xí)。目前《單片機(jī)原理及應(yīng)用》課程使用比較普遍的考核方法仍然是閉卷筆試。應(yīng)該說(shuō)，閉卷考試在基礎(chǔ)理論類課程教學(xué)中，在強(qiáng)化學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握知識(shí)的作用是不可替代的，但《單片機(jī)原理》課程應(yīng)用性、實(shí)踐性都很強(qiáng)，如果仍以閉卷考試作為主要評(píng)價(jià)方法，則不能較好檢驗(yàn)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。因此對(duì)當(dāng)前的考核方法進(jìn)行了改革，并擬建立一種長(zhǎng)期的跟蹤考核制度，將考核重點(diǎn)放在學(xué)生在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)問題的能力考核上。即將原來(lái)的純筆試改成了設(shè)計(jì)報(bào)告、機(jī)考和筆試相結(jié)合評(píng)分的方法。在課程結(jié)束后學(xué)生要提交一個(gè)設(shè)計(jì)報(bào)告，設(shè)計(jì)一種產(chǎn)品，該報(bào)告的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)為：報(bào)告(50％)+創(chuàng)新意識(shí)(30％)+程序調(diào)試(20％)。而機(jī)考指的是在實(shí)驗(yàn)室里現(xiàn)場(chǎng)考核，主要考核學(xué)生動(dòng)手能力和程序調(diào)試能力。而筆試試卷在考核學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)的基礎(chǔ)上，更強(qiáng)調(diào)學(xué)生的創(chuàng)新性思維，在題型上進(jìn)行了改革。減少了一些需要死記硬背的客觀題，增加了靈活多樣的程序設(shè)計(jì)，電路設(shè)計(jì)等題型。充分考核了學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和創(chuàng)新能力。最終成績(jī)測(cè)評(píng)比例為設(shè)計(jì)報(bào)告(30％)+機(jī)考(20％)+筆試(50％)。
6 開展第二課堂，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力
為加強(qiáng)對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)的引導(dǎo)，我們將課堂教學(xué)延伸到課外，注意對(duì)學(xué)生參與實(shí)踐活動(dòng)興趣的培養(yǎng)。將學(xué)生的課外科技活動(dòng)納入到創(chuàng)新能力培養(yǎng)的過(guò)程中來(lái)，成立了創(chuàng)新電子社團(tuán)，以電氣工程及其自動(dòng)化、電子信息工程專業(yè)學(xué)生為主，其他專業(yè)學(xué)生也可自愿參加。由《單片機(jī)原理及應(yīng)用》課程的主講教師作為主要指導(dǎo)教師，每周輔導(dǎo)1―2次，并提供不同層次的實(shí)踐內(nèi)容，組織多種形式的實(shí)踐活動(dòng)，提出靈活多樣的實(shí)踐要求，吸引學(xué)生主動(dòng)地、有選擇地參與這些實(shí)踐活動(dòng)，讓學(xué)生根據(jù)自己的發(fā)展方向，結(jié)合自己的興趣和需求，選擇適合自己的題目或感興趣的產(chǎn)品設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)和制作過(guò)程中，教師給予適度的指導(dǎo)，使學(xué)生能夠獨(dú)立、主動(dòng)、保質(zhì)保量地完成自己的設(shè)計(jì)目標(biāo)和任務(wù)，把學(xué)生被動(dòng)地學(xué)習(xí)變成積極主動(dòng)地學(xué)習(xí)，把依賴于老師的學(xué)習(xí)變成獨(dú)立的學(xué)習(xí)和思考。設(shè)計(jì)題目和產(chǎn)品的實(shí)現(xiàn)也增強(qiáng)了學(xué)生獨(dú)立解決問題的自信心，進(jìn)一步提高學(xué)習(xí)的興趣。在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生可以通過(guò)第二課堂對(duì)課堂教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行補(bǔ)充和提升，可以根據(jù)自己的興趣進(jìn)行選題、完成自己感興趣的課外實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、設(shè)計(jì)和電子制作，可以自己設(shè)計(jì)電子作品等，這樣就使他們?cè)谕瓿蓪W(xué)習(xí)任務(wù)的基礎(chǔ)上，使自己的創(chuàng)新思想得以實(shí)現(xiàn)。大大激發(fā)了學(xué)生的課外學(xué)習(xí)興趣和主觀能動(dòng)性。也為學(xué)生提供了自由發(fā)展的空間，提高了學(xué)生的創(chuàng)造能力。
7 依托各種競(jìng)賽，推進(jìn)課程改革，提高創(chuàng)新能力
積極參加全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽、盛群杯單片機(jī)競(jìng)賽，飛思卡爾智能車競(jìng)賽等各類比賽。這些競(jìng)賽既培養(yǎng)了學(xué)生電子設(shè)計(jì)能力，提高了實(shí)踐能力，也鍛煉了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神。通過(guò)各類競(jìng)賽，掊養(yǎng)一部分學(xué)生的動(dòng)力創(chuàng)新能力，再通過(guò)宣傳，使其它學(xué)生對(duì)單片機(jī)學(xué)習(xí)產(chǎn)生興趣，為參加這些競(jìng)賽而努力，從而進(jìn)一步提高了學(xué)生的創(chuàng)新能力。
四 結(jié)束語(yǔ)
在進(jìn)行了課程改革以后，學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情受到了很大的激發(fā)，出現(xiàn)了自主式學(xué)習(xí)的熱潮。由于課程的改革，使理論教學(xué)的時(shí)間大大縮短，學(xué)生有了更多動(dòng)手和思考的時(shí)間，在課程結(jié)束時(shí)，大多數(shù)同學(xué)提交了自己的作品，更有部分同學(xué)在單片機(jī)比賽中取得了優(yōu)異的成績(jī)。我們將以此為契機(jī)，積極、主動(dòng)地促進(jìn)單片機(jī)課程的進(jìn)一步改革，使單片機(jī)課程跟上時(shí)展的潮流，使學(xué)生學(xué)完單片機(jī)后，不僅僅具有初步單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和開發(fā)能力，還具有了一定的創(chuàng)新能力，有效的提高了學(xué)生的綜合素質(zhì)。
參考文獻(xiàn)
[1]江世明，劉湘濤，申壽云等.省級(jí)重點(diǎn)建設(shè)課程《單片機(jī)原理及應(yīng)用》的創(chuàng)新與實(shí)踐[J]懷化學(xué)院學(xué)報(bào)，第2006，25(8)：162―163.
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關(guān)鍵詞：中職；研究性學(xué)習(xí)；機(jī)械手控制；PLC
隨著社會(huì)生產(chǎn)的不斷進(jìn)步和人們生活節(jié)奏的不斷加快，人們對(duì)生產(chǎn)效率也不斷提出新要求。由于微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)軟、硬件技術(shù)的迅猛發(fā)展和現(xiàn)代控制理論的不斷完善，使得機(jī)械手技術(shù)快速發(fā)展，其中氣動(dòng)機(jī)械手系統(tǒng)由于其介質(zhì)來(lái)源簡(jiǎn)便以及不污染環(huán)境、組件價(jià)格低廉、維修方便和系統(tǒng)安全可靠等特點(diǎn)，已滲透到工業(yè)領(lǐng)域的各個(gè)部門，在工業(yè)發(fā)展中占有重要地位。目前，中等職業(yè)學(xué)校對(duì)機(jī)械手課程的教學(xué)側(cè)重于對(duì)機(jī)械手原理和理論的講解，教學(xué)模式以“知識(shí)為本位”，學(xué)習(xí)該課程的學(xué)生學(xué)完之后，并不能解決實(shí)際問題，不能增加學(xué)生就業(yè)時(shí)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。在該課程中我們?cè)囍M(jìn)研究性學(xué)習(xí)教學(xué)法，期待培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題、自主學(xué)習(xí)的能力。
一、研究性學(xué)習(xí)方法的特點(diǎn)
（一）研究性教學(xué)法概述。
研究性學(xué)習(xí)是國(guó)家教育部2000年1月頒布的《全日制普通高級(jí)中學(xué)課程計(jì)劃（試驗(yàn)修訂稿）》中綜合實(shí)踐活動(dòng)板塊的一項(xiàng)內(nèi)容。它是指學(xué)生在教師指導(dǎo)下，從學(xué)習(xí)生活和社會(huì)生活中選擇和確定研究專題，主動(dòng)地獲取知識(shí)、應(yīng)用知識(shí)、解決問題的活動(dòng)。以“培養(yǎng)學(xué)生具有永不滿足、追求卓越的態(tài)度，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、從而解決問題的能力”為基本目標(biāo)；以學(xué)生從學(xué)習(xí)生活和社會(huì)生活中獲得的各種課題或項(xiàng)目設(shè)計(jì)、作品的設(shè)計(jì)與制作等為基本的學(xué)習(xí)載體；以在提出問題和解決問題的全過(guò)程中學(xué)習(xí)到的科學(xué)研究方法、獲得的豐富且多方面的體驗(yàn)和獲得的科學(xué)文化知識(shí)為基本內(nèi)容；以在教師指導(dǎo)下，以學(xué)生自主采用研究性學(xué)習(xí)方式開展研究為基本的教學(xué)形式的課程。
（二）研究性學(xué)習(xí)的主要步驟。
1. 課題背景、意義及介紹。
向?qū)W生介紹研究性學(xué)習(xí)的性質(zhì)、目標(biāo)、步驟和意義，使學(xué)生了解研究性學(xué)習(xí)方法。向?qū)W生介紹課程的背景知識(shí)，誘發(fā)學(xué)生深入學(xué)習(xí)和研究的興趣。
2. 指導(dǎo)學(xué)生確定課題。
根據(jù)介紹的課程背景知識(shí)，由教師或者學(xué)生提出研究。
3. 實(shí)施研究階段。
根據(jù)確定的課題，按照難易程度不同分課題小組進(jìn)行研究，制定方案，以表格、調(diào)查報(bào)告等形式進(jìn)行分析，討論。
二、項(xiàng)目教學(xué)法在《基于PLC的機(jī)械手控制設(shè)計(jì)》課程教學(xué)中的應(yīng)用
（一）動(dòng)員和培訓(xùn)。
《基于PLC的機(jī)械手控制設(shè)計(jì)》課程是機(jī)電一體化專業(yè)學(xué)生學(xué)完《可編程控制器》課程之后一門實(shí)踐性課程，適合于采用研究性學(xué)習(xí)的方法。在課程設(shè)計(jì)中首先明確項(xiàng)目任務(wù)，筆者準(zhǔn)備了一個(gè)機(jī)械手的動(dòng)作的視頻，給學(xué)生講解機(jī)械手的機(jī)構(gòu)和動(dòng)作過(guò)程。
其運(yùn)動(dòng)控制方式為：(1)由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)可旋轉(zhuǎn)角度為360°的氣控機(jī)械手(有光電傳感器確定起始0點(diǎn))；(2)由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)絲杠組件使機(jī)械手沿X、Y軸移動(dòng)(有x、y軸限位開關(guān))；(3)可回旋360°的轉(zhuǎn)盤機(jī)構(gòu)能帶動(dòng)機(jī)械手 及絲杠組自由旋轉(zhuǎn)(其電氣拖動(dòng)部分由直流電動(dòng)機(jī)、光電編碼器、接近開關(guān)等組成)；(4)旋轉(zhuǎn)基座主要支撐以上3部分；(5)氣控機(jī)械手的張合由氣壓控制(充氣時(shí)機(jī)械手抓緊，放氣時(shí)機(jī)械手松開)。
其工作過(guò)程為：當(dāng)貨物到達(dá)時(shí)，機(jī)械手系統(tǒng)開始動(dòng)作；步進(jìn)電機(jī)控制開始向下運(yùn)動(dòng)，同時(shí)另一路步進(jìn)電機(jī)控制橫軸開始向前運(yùn)動(dòng)；伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械手旋轉(zhuǎn)到達(dá)正好抓取貨物的方位處，然后充氣，機(jī)械手夾住貨物。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)縱軸上升，另一個(gè)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)橫軸開始向前走；轉(zhuǎn)盤直流電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)使機(jī)械手整體運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)到貨物接收處；步進(jìn)電機(jī)再次驅(qū)動(dòng)縱軸下降，到達(dá)指定位置后，氣閥放氣，機(jī)械手松開貨物；系統(tǒng)回位準(zhǔn)備下一次動(dòng)作。
（二）課題準(zhǔn)備階段。
1. 提出和選擇課題。
機(jī)械手在日常生活中應(yīng)用如此廣泛，我們應(yīng)該如何學(xué)習(xí)機(jī)械手。為了學(xué)好機(jī)械手知識(shí)我們應(yīng)該具備什么樣的知識(shí)。根據(jù)教師介紹的范例，我們?nèi)绾瘟私釶LC運(yùn)動(dòng)控制器和運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)器。根據(jù)難易程度不同，分組了解運(yùn)動(dòng)控制器和驅(qū)動(dòng)器的工作過(guò)程，同時(shí)編寫PLC程序。
2. 成立課題組。
分小組明確各小組的任務(wù)，本課題共分三個(gè)小組進(jìn)行實(shí)施：
PLC運(yùn)動(dòng)控制器組：查找有關(guān)PLC運(yùn)動(dòng)控制器的類別及相關(guān)的工作原理。
運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)器組：查找有關(guān)運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)器的類別及相關(guān)的工作原理。
軟件編程組：負(fù)責(zé)對(duì)機(jī)械手編寫PLC程序進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制。
（三）課題實(shí)施階段
學(xué)生根據(jù)研究方案，將收集到的各類信息進(jìn)行整合，分析，討論，得到如下結(jié)論：
1. PLC運(yùn)動(dòng)控制器小組搜集到的信息，制定的方案如下：根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求的不同，可以選用OMRON公司生產(chǎn)的CPM2A小型機(jī)。CPM2A在一個(gè)小巧的單元內(nèi)綜合有各種性能，包括同步脈沖控制、中斷輸入、脈沖輸出、模擬量設(shè)定和時(shí)鐘功能等。CPM2A的CPU單元又是一個(gè)獨(dú)立單元，能處理廣泛的機(jī)械控制應(yīng)用問題，所以它是在設(shè)備內(nèi)用作內(nèi)裝控制單元的理想產(chǎn)品。完整的通信功能保證了與個(gè)人計(jì)算機(jī)、其它OMRON PC和OMRON可編程終端的通信。這些通信能力使四軸聯(lián)動(dòng)簡(jiǎn)易機(jī)械手能方便的融合到工業(yè)控制系統(tǒng)中。
2. 運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)器小組搜集到的相關(guān)信息如下：為達(dá)到精確控制的目的，根據(jù)市場(chǎng)情況，對(duì)各種關(guān)鍵器件選型如下：
①機(jī)械手縱軸(Y軸)和橫軸(X軸)選用的是兩相混合式步進(jìn)電機(jī)。
②伺服電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)器：機(jī)械手的旋轉(zhuǎn)動(dòng)作采用伺服電機(jī)。
3. 軟件流程圖。
流程圖是PLC程序設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。只有設(shè)計(jì)出流程圖，才可能順利而便捷地編寫出梯形圖并寫出語(yǔ)句表，最終完成程序的設(shè)計(jì)。所以寫出流程圖非常關(guān)鍵也是程序設(shè)計(jì)首先要做的任務(wù)。依據(jù)四軸聯(lián)動(dòng)簡(jiǎn)易機(jī)械手的控制要求，繪制流程圖如下圖所示：
三、總結(jié)與反思
機(jī)械手在日常生活、生產(chǎn)中起到了很大的作用，如何學(xué)好基于PLC的機(jī)械手控制設(shè)計(jì)課程，選擇自己的職業(yè)方向，是每個(gè)中職生必須事先準(zhǔn)備和考慮的。采用研究性學(xué)習(xí)方法之后，學(xué)生積極參與課堂教學(xué)，收到了良好的效果，對(duì)學(xué)生的成長(zhǎng)產(chǎn)生了深刻的影響。
（作者單位：深圳市第一職業(yè)技術(shù)學(xué)校）
參考文獻(xiàn)：
