發(fā)布時間：2023-03-17 18:01:36
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的工業(yè)設(shè)計畢業(yè)論文樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發(fā)，請盡情閱讀。
1選題探討
如何從模具制造類企業(yè)的實際項目出發(fā)，制定既符合現(xiàn)實需要又能體現(xiàn)教育認知發(fā)展的設(shè)計項目選題。從企業(yè)的實際項目入手，將高校研究理論在真實項目實踐中完成，體現(xiàn)產(chǎn)學研一體化應(yīng)用轉(zhuǎn)型，為模具企業(yè)的實際項目保證科學的理論支持。
2畢業(yè)設(shè)計形式
根據(jù)材料成型及控制工程專業(yè)工科學科的特點，培養(yǎng)社會需要的各類職業(yè)崗位技術(shù)能力，畢業(yè)設(shè)計應(yīng)在形式上實現(xiàn)多元化，學生可以依據(jù)自己的特長完成產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的設(shè)計、制造工藝的研究，產(chǎn)品模擬分析或是生產(chǎn)管理的革新等等，不僅體現(xiàn)學生自身的個性特征，更能提高學生的職業(yè)興趣，合理規(guī)劃職業(yè)生涯。
3畢業(yè)設(shè)計時間安排
以往的畢業(yè)設(shè)計開展的時間與畢業(yè)實習和找工作交織，匆匆而過，質(zhì)量難以保證。項目化畢業(yè)設(shè)計以教學大綱為依據(jù)，必須科學安排時間，合理處理畢業(yè)實習和設(shè)計的交融。
4畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)方式
按照前期對畢業(yè)設(shè)計的選題，必須建立與選題相適應(yīng)的畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)方案。改變以往專職教師單一指導(dǎo)的模式，為保證學生的實踐技能和理論水平的同時提升，實現(xiàn)企業(yè)和專職教師的聯(lián)合指導(dǎo)模式。畢業(yè)設(shè)計答辯形式：在前期選題、綜合指導(dǎo)方式模式基礎(chǔ)上，改變從前學生講、老師聽，提問的單純形式，結(jié)合學生設(shè)計的不同特點，采用企業(yè)技改提案、研討會等答辯形式，給予學生展示自己研究成果的機會。畢業(yè)設(shè)計最終成績評定辦法：綜合前面的研究，保證學生學有所用，進行全方位的評價，尤其關(guān)注企業(yè)對于學生畢業(yè)設(shè)計中展現(xiàn)綜合能力的評定。
二項目化材料成型及控制工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計改革的創(chuàng)新點
1思路創(chuàng)新畢業(yè)設(shè)計改革的思路
創(chuàng)新在于以就業(yè)為導(dǎo)向，關(guān)注職業(yè)崗位能力需求，更好的實現(xiàn)校企人才“零對接”，以項目為載體，將材料成型及控制工程專業(yè)的畢業(yè)設(shè)計貫穿于大學培養(yǎng)的全程實踐教學，提高學生實踐能力，學習興趣，增加就業(yè)砝碼。
2方案創(chuàng)新從模具專業(yè)的市場
人才需求出發(fā)，以“理論夠用，重應(yīng)用能力”的能力本位培養(yǎng)方式為指導(dǎo)，改變以往理論過重，走過場，脫離實際生產(chǎn)的畢業(yè)設(shè)計方案，建立操作性強、針對就業(yè)性強的項目化畢業(yè)設(shè)計方案。這也是應(yīng)用型本科工學發(fā)展的必然趨勢。
3實踐理論相結(jié)合
在材料成型及控制工程專業(yè)2010屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計中采用項目化畢業(yè)設(shè)計方案，取得了不錯的成效，學生普遍反映明白自己要學什么，干什么，為什么，主動積極性高漲，在實踐中提出了一些實用的技改創(chuàng)新，服務(wù)社會。
4以就業(yè)為導(dǎo)向的項目化材料成型及控制工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計改革的應(yīng)用價值
畢業(yè)設(shè)計的改革可以緩解高校與社會人才培養(yǎng)的矛盾，提高學生的就業(yè)，其應(yīng)用價值主要表現(xiàn)在：（1）項目化的畢業(yè)設(shè)計方案有助于校企合作，用人單位提前介入人才培養(yǎng)，培養(yǎng)適合產(chǎn)業(yè)發(fā)展的技術(shù)人才。（2）項目化的畢業(yè)設(shè)計能夠保證教學質(zhì)量，提升職業(yè)能力培養(yǎng)。（3）項目化的畢業(yè)設(shè)計方案縮短了高校與就業(yè)從業(yè)的適應(yīng)期，增加了學生的實際工作經(jīng)驗，幫助學生就業(yè)，提高學生的綜合素質(zhì)和職業(yè)能力。
三結(jié)束語
1.1學生因素
1）主觀積極性。作為畢業(yè)設(shè)計的主體，學生的態(tài)度積極與否直接影響了畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量，然后近年來普遍存在著學生重視程度不夠的問題。很多學生對畢業(yè)設(shè)計（論文）的目的和要求缺乏足夠的認識，不少學生把畢業(yè)設(shè)計僅僅作為一門功課來看待，甚至認為其它功課已經(jīng)通過，自然畢業(yè)設(shè)計肯定也會順利通關(guān)，這種典型的應(yīng)試式思維導(dǎo)致思想上的不重視。隨著大規(guī)模的擴招，就業(yè)越來越難，學生要找忙于工作，投入畢業(yè)設(shè)計上的精力大大減少。在歷年的畢業(yè)設(shè)計中也存在著前期文獻調(diào)研與設(shè)計工作不努力，等到答辯前期突擊的現(xiàn)象。
2）基礎(chǔ)不扎實。畢業(yè)設(shè)計是大學教學過程的最后階段采用的一種總結(jié)性的實踐教學環(huán)節(jié)。通過畢業(yè)設(shè)計，培養(yǎng)學生綜合運行所學的基礎(chǔ)理論、專業(yè)知識和基本技能，分析與解決實際問題的能力，使學生獲得從事實際工作所必須的基本訓練和進行科學研究工作的初步能力。因此，學生對基礎(chǔ)理論和專業(yè)課程的掌握水平直接影響畢業(yè)設(shè)計工作的開展。例如，我系部分學生由于平時對基礎(chǔ)理論與專業(yè)課程的學習不夠重視，看不懂專業(yè)的參考文獻，系統(tǒng)方案設(shè)計不出來，經(jīng)過指導(dǎo)老師耐心指導(dǎo)，仍有些同學一竅不通。涉及仿真，有一部分同學，連Matlab工具軟件都還要現(xiàn)學。這些現(xiàn)象都體現(xiàn)學生的基礎(chǔ)不夠扎實，嚴重制約畢業(yè)設(shè)計的教學水平。
1.2教師因素
1）主觀積極性。教師方面，由于不僅要承擔繁重的教學任務(wù)，還需開展科研工作，帶學生做畢業(yè)設(shè)計只是眾多工作中的一項，用于畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)工作的時間和精力不足。我系教師教學任務(wù)尤其多，在畢業(yè)設(shè)計開展期間，多數(shù)教師還承擔了課題教學，課程設(shè)計探索提高熱工自動化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計教學質(zhì)量謝七月(長沙理工大學能源與動力工程學院)等教學工作。這幾年績效改革不鼓勵超工作量，畢業(yè)設(shè)計工作又持續(xù)周期長，學生知識結(jié)構(gòu)又層次不齊，因而有些教師對畢業(yè)設(shè)計態(tài)度不是很積極，指導(dǎo)效果明顯受影響。
2）指導(dǎo)老師隊伍本身的專業(yè)素養(yǎng)。熱工自動化專業(yè)方向比較細，開設(shè)熱工自動化專業(yè)的高校很有限，我系極少教師本科專業(yè)是熱工自動化的。由于教師資源相對緊張，即使缺乏系統(tǒng)的工程化培訓與實踐的新進教師也承擔了指導(dǎo)畢業(yè)設(shè)計的教學任務(wù)。甚至有的教師雖然沒有能力指導(dǎo)畢業(yè)設(shè)計，但為了完成學校規(guī)定的教學任務(wù)，也只好勉強上陣，這也在一定程度上導(dǎo)致了畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量的下滑。而且現(xiàn)有的畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)教師隊伍單一，不能很好的因材施教。
1.3客觀因素
1）畢業(yè)設(shè)計時間過短，很大程度上影響了畢業(yè)設(shè)計的教學質(zhì)量。畢業(yè)設(shè)計一般安排在大學最后一個學期，我校還在該學期安排畢業(yè)實習，部分同學還要忙于找工作、考研等各類事情，用于畢業(yè)設(shè)計的時間有限，滿打滿算僅僅14周，也就三個多月。而要在三個月內(nèi)完成文獻調(diào)研、文獻翻譯、開題、設(shè)計、實驗、論文寫作、答辯等一系列工作，很難保證還能有充足的時間對畢業(yè)課題做深入的研究。據(jù)我系歷年數(shù)據(jù)，不能完成畢業(yè)設(shè)計要求的全部內(nèi)容的學生多達40%，而能在短短三個多月內(nèi)做出較好結(jié)果的學生不足10%，這類學生往往是提前參加了相關(guān)課題或是有扎實的基礎(chǔ)，而基本完成任務(wù)書內(nèi)容的學生將近50%。
2）畢業(yè)設(shè)計的考核方式單一，難以激勵學生很好地完成畢業(yè)設(shè)計的任務(wù)。目前畢業(yè)設(shè)計的考核主要以答辯為主，盡管在畢業(yè)設(shè)計過程已經(jīng)按前期檢查、中期檢查、畢業(yè)答辯三個階段分別開展了檢查考核，而且也制定了各階段的階段性指標，但指標不夠具體，考核過程有時候流于形式，并沒有嚴格考核。即便將考核模式向以實物、圖紙、程序、科技論文、專利、競賽結(jié)果為主的綜合考核模式轉(zhuǎn)變，但因這些內(nèi)容無法在三個月內(nèi)實現(xiàn)，因此，無實際全面實施考核的可能性。
3）管理機制已經(jīng)不能完全適應(yīng)畢業(yè)分類指導(dǎo)的需要，在一定程度上也影響了畢業(yè)設(shè)計的教學質(zhì)量。學校和學院現(xiàn)有的教學管理模式是針對大多數(shù)學生的情況制定的，不夠靈活，既難以充分發(fā)揮優(yōu)秀學生的創(chuàng)造力，也難以提高落后學生的綜合能力。對分類指導(dǎo)、因材施教的考慮不周全，畢業(yè)設(shè)計的整體教學水平難以提高。
4）其它客觀因素。影響畢業(yè)設(shè)計的客觀因素還有很多，例如，實驗條件緊缺，企業(yè)合作較虛，大部分設(shè)計電廠自動化的實驗缺乏實現(xiàn)條件。
2提高畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量的改革措施
2.1畢業(yè)設(shè)計時間的調(diào)整
從本屆畢業(yè)設(shè)計開始，我校開始調(diào)整畢業(yè)設(shè)計的時間安排，把前期工作安排在第七學期最后三周，要求在這三周內(nèi)完成文獻調(diào)研，英文文獻翻譯以及開題報告。然后希望學生能夠利用部分寒假時間進行畢業(yè)設(shè)計的后續(xù)工作，為開學初的畢業(yè)實習做準備工作，從而使得學生能夠帶著畢業(yè)設(shè)計中的問題參加畢業(yè)實習，增強畢業(yè)實習的針對性，最終提高畢業(yè)設(shè)計的質(zhì)量。為了進一步的落實分類指導(dǎo)與因材施教，我系將根據(jù)學生的學習成績安排給與更為合理的畢業(yè)設(shè)計時間。對于成績前10%的特別優(yōu)秀的學生，可以在第六學期初結(jié)合畢業(yè)后的計劃開始進行畢業(yè)設(shè)計選題，在這學期內(nèi)進行文獻調(diào)研與英文文獻的翻譯工作，爭取在第六學期末進行開題，利用大四一年時間完成具體設(shè)計和論文撰寫，鼓勵結(jié)合設(shè)計結(jié)果撰寫與發(fā)表學術(shù)論文，畢業(yè)設(shè)計總時長達到三個學期，這個時間相當于目前2.5年制的研究生用于研究的時間，從而保障這部分優(yōu)秀學生有充分的時間將畢業(yè)設(shè)計做的更加深入。對于成績前30%左右的學生，則可在第七學期初選題、開題，畢業(yè)設(shè)計總時長為兩個學期。對于成績一般以及成績特別差的學生，采用學校統(tǒng)一安排的畢業(yè)設(shè)計時間，第七學期中后期選題，第七學期末畢業(yè)設(shè)計開題，畢業(yè)設(shè)計總時長保持在半年以上。而對于動手能力特別強和參加各類課外科技競賽的學生，可在第五學期完成選題，開題并將其畢業(yè)設(shè)計與競賽結(jié)合，總時長為四個學期。
2.2指導(dǎo)方式改革探索
由于教師資源相對不足，為了更好指導(dǎo)畢業(yè)設(shè)計，我系正探索指導(dǎo)方式的改革。一方面，我系2014屆和2015屆畢業(yè)生均在120人左右，而現(xiàn)有專職教師只有15人，平均每位教師指導(dǎo)8名學生。另一方面，由于自動控制學科的發(fā)展日新月異，熱工過程自動化也得到了快速發(fā)展，涉及的領(lǐng)域不斷延伸，幾乎包羅萬象，不可能要求每位教師都對每個領(lǐng)域均有深入的認識。因此，在畢業(yè)設(shè)計的指導(dǎo)過程中，應(yīng)該充分發(fā)揮教研團隊的優(yōu)勢，探索集體指導(dǎo)和個人指導(dǎo)相結(jié)合的指導(dǎo)方式尤為重要。鑒于在畢業(yè)設(shè)計過程中，學生通常會遇到一系列的問題，尤其是面臨工程實際方面的問題時，感到無所適從，急盼有教師的指導(dǎo)。因此，指導(dǎo)教師每周安排一次答疑與討論，每個工作日下午安排一名教師開展集體指導(dǎo)。提前安排時間與地點，即時通知學生，學生既可得到指導(dǎo)教師的指導(dǎo)，還可根據(jù)自己的問題，選擇相關(guān)領(lǐng)域的教師參加集體指導(dǎo)。
2.3畢業(yè)設(shè)計選題模式的探索
我校已使用畢業(yè)設(shè)計選題系統(tǒng)，先由教師命題上網(wǎng)，然后由學生上網(wǎng)選擇，每位學生可以選擇兩個題目，最后指導(dǎo)教師確認。為了更好地因材施教，我系對選題工作進行了探索。首先從命題上把好質(zhì)量關(guān)。要求指導(dǎo)教師分別在題目命題來源、命題類型、命題質(zhì)量等方面下功夫，并對不同層次的學生采用不同的畢業(yè)設(shè)計命題。我系成立了畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)小組，在選題期間，組織教師對命題應(yīng)在一定范圍內(nèi)進行嚴格評審打分，只有通過評審的題目才能予以通過。對于特別優(yōu)秀的學生，尤其是保研的學生，將他們作為創(chuàng)新拔尖人才培養(yǎng)的主力，命題可以結(jié)合國家和省部級重點科研項目，從項目中抽取部分有一定深度和難度且?guī)в星罢靶缘恼n題，鍛煉其科研能力和動手能力，沖刺校優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計。對于成績在前30%左右的學生，從科研項目中抽取部分動手和鍛煉工作能力較強的課題，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識與能力。對于成績一般和較差的學生，命題結(jié)合生產(chǎn)實踐，鍛煉其在實際工作中解決問題的能力。而針對考研學生，可以選取一些相對難度較小的科研題目進行研究，注重科研能力的訓練與培養(yǎng)，為將來研究生的深造打好基礎(chǔ)。對于力爭進入特別優(yōu)秀學生的選題，系畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)小組將組織面試考核，考核成績供命題教師參考。學生在選題期間，即時向指導(dǎo)教師匯報學習情況，命題教師根據(jù)選題學生的具體情況，選擇與命題要求相吻合的學生，確定選題學生。
2.4管理制度方面的改革
為了加強對畢業(yè)設(shè)計的管理，根據(jù)學校與學院對畢業(yè)設(shè)計的管理規(guī)定，我系制定了管理細則，探索從制度建設(shè)方面保障畢業(yè)設(shè)計的質(zhì)量，主要改革方面如下：
1）加強對學生在畢業(yè)設(shè)計期間的管理。在畢業(yè)設(shè)計動員大會上，畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)小組給學生闡明畢業(yè)設(shè)計的嚴肅性，明確指出畢業(yè)設(shè)計將從嚴把關(guān)，從而使得學生端正畢業(yè)設(shè)計的學習態(tài)度。畢業(yè)設(shè)計過程中，學生必須在指導(dǎo)教師指定的場所開展工作，從而便于指導(dǎo)教師檢查與指導(dǎo)，規(guī)定學生每個工作日必須在指定場所，無特殊情況不得請假，由指定學生負責每天的考勤，系指導(dǎo)小組將不定期進行考勤檢查，從而改變以往懶散的作風。學生每周參與答疑，即時匯報畢業(yè)設(shè)計進展，指導(dǎo)教師將記錄每周的答疑情況。指導(dǎo)教師嚴格根據(jù)學生的平時表現(xiàn)評定學生的平時成績。
2）加強對指導(dǎo)教師的督查工作。為了督促教師積極參與畢業(yè)設(shè)計的指導(dǎo)工作，學校與學院有教學督導(dǎo)會進行常規(guī)的教學檢查。我系將加強這方面的督查，每周向?qū)W生調(diào)查指導(dǎo)教師的指導(dǎo)情況。為了充分調(diào)動指導(dǎo)教師的積極性，將設(shè)立經(jīng)費進行獎勵，對認真負責的指導(dǎo)教師要予以獎勵，為了公平起見，對于指導(dǎo)非特別優(yōu)秀學生獲得優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計的教師，系將加大力度獎勵。對于指導(dǎo)不力的指導(dǎo)教師，限制下年的指導(dǎo)人數(shù)。
3）嚴格考核畢業(yè)設(shè)計過程的各個階段。為了使得學生和教師高度重視畢業(yè)設(shè)計，有必要加強對畢業(yè)設(shè)計過程各階段的考核，而不是只注重畢業(yè)設(shè)計的最后結(jié)果。將整個畢業(yè)設(shè)計過程分三階段進行檢查考核：第一階段（畢業(yè)設(shè)計工作初期）：檢查師資配備和設(shè)備條件、課題審查情況及學生選題結(jié)果。第二階段（中期）：深入教學現(xiàn)場，進行實地檢查，通過觀察、提問，考察學生的工作狀況；了解學生對教學工作的反映；同時檢查教師的工作狀況，依據(jù)畢業(yè)設(shè)計管理細則對教師與學生的各項指標進行打分。第三階段（后期）：這個階段重點抓好答辯資格審查工作與成績評定工作。學生答辯前，要進行答辯資格審查。學生按規(guī)定時間完成畢業(yè)設(shè)計任務(wù)，經(jīng)“審閱”、“評閱”合格后，方可參加答辯。畢業(yè)設(shè)計成績由“審閱”“評閱”“答辯”三個環(huán)節(jié)組成，各環(huán)節(jié)成績占總成績的比例分別為40%、30%、30%。由指導(dǎo)教師、評閱教師、答辯小組分別寫出評語并給成績，最后綜合評定學生的成績。為了避免教師擔心自己帶的學生成績偏低或答辯通不過給自己帶來麻煩，系指導(dǎo)小組將協(xié)調(diào)后續(xù)工作，使得指導(dǎo)教師能客觀評分。為了客觀公正進行評閱，采用集體交叉盲審形式。嚴格按程序組織答辯，避免走過場。
3結(jié)束語
隨著計算機技術(shù)的蓬勃發(fā)展和廣泛應(yīng)用，計算機輔助教學管理也日趨普及。計算機輔助高等教育評估是其中一個比較新的分支，它的出現(xiàn)不僅改善了教育評估方式，而且有力地促進了傳統(tǒng)教育評估方法向高效率、高質(zhì)量和更加準確可靠的方向轉(zhuǎn)變，促進了教育評估系統(tǒng)的改革，推動了教育評估方法的更新。教育評估是高等教育活動中一個非常重要的方面。而建筑工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(論文)工作則是本科生培養(yǎng)中一個至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，做好本科生畢業(yè)設(shè)計(論文)評估工作，有助于改進建筑工程專業(yè)本科生的培養(yǎng)。遺憾的是，多年來對本科生畢業(yè)設(shè)計(論文)評估工作普遍重視不夠，或者雖然重視，卻僅僅停留在定性評價的階段，缺乏準確可靠的評價標準，所有這些都不同程度地影響了本科生畢業(yè)設(shè)計(論文)工作的質(zhì)量。在這種情況下，將計算機引人本科生畢業(yè)設(shè)計(論文）評估活動中來，可以大大改善這種狀況。計算機具有存儲量大、可連續(xù)工作等特點，而且利用計算機處理評估材料，獲得評估結(jié)果，具有速度快、效率高、結(jié)果可靠的特點，只要指標體系建立合理，計算機能不受任何人為因素的干擾，提供給教學管理人員實事求是的結(jié)果，成為他們工作中得力的助手。為此，我們開發(fā)研制了建筑工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(論文)計算機輔助評估預(yù)測系統(tǒng)（以下簡稱評估預(yù)測系統(tǒng))。
二、評估預(yù)測系統(tǒng)的開發(fā)研制
(一）基本原理與方法
如何實現(xiàn)評估過程從定性到定量的轉(zhuǎn)變，是開發(fā)研制該系統(tǒng)的關(guān)鍵所在。我們依據(jù)高等教育評估的原理，采用模糊綜合評價的基本原理和方法，給出了建筑工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(論文)評估的量化模型，具體步驟如下：
1.建立畢業(yè)設(shè)計(論文）評估指標體系。一級指標分為教師、學生、選題、客觀條件四個方面。各方面再細分則為二級指標，如：教師方面分為準備工作、課堂講授、出勤率、答疑情況、教學方式、教師職稱等六個方面；學生方面分為學習態(tài)度、平時成績、計算書完成情況、圖紙完成情況、創(chuàng)新情況、譯文完成情況等六個方面；選題方面分為結(jié)構(gòu)類型、課題新穎程度、計算機應(yīng)用合理程度、題目性質(zhì)、外文資料、創(chuàng)新性等六個方面；客觀條件分為設(shè)計教室、繪圖儀器及圖板、機房及出圖設(shè)施、每位教師指導(dǎo)學生人數(shù)等四個方面。
2. 設(shè)立評價等級V，V=1好(VI)，較好(V2)，—般(V3)，較差(V4)|。
3. 構(gòu)造單因素評判矩陣R，
其中，R中每一個元素rij表示第i個評價因素對第j個評價等級的隸屬度。
4. 設(shè)立各評價因素權(quán)重集A，例：一級指標權(quán)重集八=(0_35，0.35，0.15，0_15)，八的取值可根據(jù)經(jīng)驗，并依據(jù)以往各屆畢業(yè)設(shè)計(論文）評估結(jié)果經(jīng)反復(fù)試算確定。
5.計算綜合評判矩陣
6.對各級指標體系重復(fù)步驟
7.計算測評結(jié)果
求得最終評判矩陣B該量化模型針對畢業(yè)生總體進行評估，評價畢業(yè)生的綜合質(zhì)量，改變了過去僅片面地對個人進行評估的狀況。
(二）評估預(yù)測系統(tǒng)的計算機開發(fā)語言
系統(tǒng)采用流行的Windows人機交互式界面，力爭做到界面友好，操作方便。根據(jù)本系統(tǒng)的特點和具體要求，我們選用了Windows環(huán)境下的VisualBasic5.0可視化編程語言開發(fā)本系統(tǒng)。VisualBasic5.0是微軟公司開發(fā)的功能十分強大而又簡單易用的可視化編程環(huán)境，編程速度快，界面質(zhì)量高，是編寫Windows應(yīng)用程序的最佳選擇。使用VisualBa?sic語言開發(fā)本系統(tǒng)充分體現(xiàn)了本系統(tǒng)處理數(shù)據(jù)、信息快捷方便的特點。
(三）評估預(yù)測系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)
在Windows操作系統(tǒng)下安裝本系統(tǒng)后，啟動系統(tǒng)，進人主菜單，依據(jù)界面提示您就可以輕松完成評估工作，系統(tǒng)主框圖如下：
三、評估預(yù)測系統(tǒng)的優(yōu)點
1. 量化評估，提前預(yù)測，動態(tài)管理。該計算機輔助評估預(yù)測系統(tǒng)能夠?qū)Ξ厴I(yè)設(shè)計(論文)工作方案可能取得的效果進行預(yù)測。教學管理人員只要依據(jù)該系統(tǒng)的提示輸人各項有關(guān)畢業(yè)設(shè)計(論文)工作方案的參數(shù)，系統(tǒng)隨即能計算出畢業(yè)設(shè)計(論文)工作的成績，從而對各項工作方案的結(jié)果作出預(yù)測。通過反復(fù)改變參數(shù)——計算成績，教學管理人員就能夠發(fā)現(xiàn)各種方案的優(yōu)缺點，即哪一項安排對畢業(yè)設(shè)計(論文)工作是有利的，如果實施下去會取得好的工作效果；哪一項安排對畢業(yè)設(shè)計(論文)工作是不利的，實施下去必將導(dǎo)致畢業(yè)設(shè)計(論文)工作成績下滑。這種預(yù)測如果安排在畢業(yè)設(shè)計(論文)工作開始之前，管理者就能有效地對畢業(yè)設(shè)計(論文)方案進行調(diào)整，從而獲得滿意的效果。我們將99屆與往屆的工作方案作了一下比較，發(fā)現(xiàn)由于老教授退休較多，本次畢業(yè)設(shè)計年輕教師比例上升，但年輕教師職稱偏低，講師居多，教授、副教授比例嚴重下降，用該系統(tǒng)初步預(yù)測發(fā)現(xiàn)畢業(yè)設(shè)計整體質(zhì)量將要下滑。根據(jù)這個信息，系學術(shù)委員會馬上采取措施，對年輕教師提出更高要求：指導(dǎo)教師中講師一級必須具有碩士學歷，且應(yīng)有一定的工程實踐經(jīng)驗，在課題選擇及指導(dǎo)上必須具有較強的創(chuàng)新性，最后經(jīng)系學術(shù)委員會嚴格審查后方可上崗。再用本系統(tǒng)預(yù)測后發(fā)現(xiàn)，畢業(yè)設(shè)計(論文)工作最終得分并未降低，反而稍有提高。目前，99屆畢業(yè)設(shè)計(論文)工作已經(jīng)結(jié)束，最終得分的確較98屆有所提高，與系統(tǒng)預(yù)測結(jié)果吻合較好。
2. 有效監(jiān)督，對癥下藥。畢業(yè)設(shè)計(論文）工作進行到中期時，系里為了加強對畢業(yè)設(shè)計(論文）工作的監(jiān)督管理，一般要求安排一次中期檢查。該檢查能發(fā)現(xiàn)一些問題，但對這些問題造成的結(jié)果卻很難預(yù)知。這樣的話，發(fā)現(xiàn)缺點往往不能及時糾正，任其發(fā)展下去必將導(dǎo)致不良后果。這時，如果用該計算機輔助評估預(yù)測系統(tǒng)進行一下“中期評估”，各種問題可能導(dǎo)致的結(jié)果將一覽無遺，且該系統(tǒng)會幫助教學管理人員清楚地發(fā)現(xiàn)各種導(dǎo)致畢業(yè)設(shè)計(論文）工作成績偏低的原因，從而有針對性地，高效率地對缺點進行糾正，對優(yōu)點給予肯定，保證畢業(yè)設(shè)計(論文)工作順利進行，最終取得優(yōu)異成績。例如，99屆某老師所帶設(shè)計組，由于指導(dǎo)教師出勤率過低，中期檢查時系統(tǒng)評估預(yù)測該設(shè)計小組成績偏低，系領(lǐng)導(dǎo)馬上對指導(dǎo)教師進行了批評教育。由于糾正及時，最終這個小組成績達到了總體平均成績。
3.總結(jié)校核，公平合理。畢業(yè)設(shè)計(論文）工作結(jié)束后，系里要對指導(dǎo)教師、學生的工作學習成績進行評定。由于諸多非客觀因素的影響，結(jié)果往往難以做到公平合理。此時借助該系統(tǒng)對畢業(yè)設(shè)計(論文)工作的成績進行校核評估，可使畢業(yè)設(shè)計(論文)成績評定1：作更加公平合理。該軟件是“誠實的檢查官”，只要輸入的各項參數(shù)正確，系統(tǒng)將實事求是地予以評分，這就摒棄了人為因素的干擾。
1.工科本科生畢業(yè)設(shè)計教學受傳統(tǒng)的教育思想的影響。
工科本科生畢業(yè)設(shè)計是理論與實踐的結(jié)合，即由畢業(yè)實習與畢業(yè)設(shè)計（論文）兩部分組成。由于我國高校長期受“知識傳授型”固有教育觀念的影響，一直沿襲閉門式的辦學模式，沒有樹立起適應(yīng)市場需求的辦學理念。其次是沒有設(shè)立固定的畢業(yè)實習基地，實踐環(huán)節(jié)受到校企實踐基地條件的限制，使得“知識傳授型”的教學思想占了主導(dǎo)地位，認為高校主要是培養(yǎng)高層次、研究型的人才，而忽視了培養(yǎng)應(yīng)用型的及能解決企業(yè)實際生產(chǎn)、運行中技術(shù)難題的工程人才。
2.本科生的主體作用發(fā)揮不主動。
工科本科生在校學習期間，對專業(yè)選擇、課程選修、參與科研項目、科技大賽科研團隊及實習基地選擇等方面受到一定的限制。我校辦學常規(guī)：學校是主體，給出安排，學生是客體，按部就班的做。特別是在畢業(yè)設(shè)計實踐環(huán)節(jié)沒有留給學生考慮自身發(fā)展、對專業(yè)學習提升及就業(yè)方向的自主選擇。因此，在一定程度上影響了學生主體作用的發(fā)揮，影響了人才的培養(yǎng)興趣。
3.教師的主動性發(fā)揮存在相對短視的行為。
畢業(yè)設(shè)計應(yīng)參與專業(yè)相關(guān)的實際工程項目設(shè)計、科研項目。畢業(yè)設(shè)計題目可以是教師擬定的與專業(yè)相關(guān)的最新科研、設(shè)計項目的研究，也可以是學生感興趣的內(nèi)容。盡管高校教師都已認識到“產(chǎn)學研”合作項目教學的重要性，目前也有一部分教師已在實踐，但要突破固有的執(zhí)教理念和教學方式，在應(yīng)用型人才培養(yǎng)上，一些教師或因條件有限不易嘗試；或擔心失敗，在有限的時間內(nèi)完成不了科技服務(wù)項目而要承擔相應(yīng)的經(jīng)濟法律責任。其結(jié)果使得教師很少主動地將“產(chǎn)學研”的合作理念和研究方法運用到畢業(yè)設(shè)計中去。這些人為因素擴大了畢業(yè)設(shè)計與實際工程項目結(jié)合的難度，也很難迅速地將“產(chǎn)學研”項目、校企合作等先進的理論與創(chuàng)新思維納入到現(xiàn)有的畢業(yè)設(shè)計教學模式當中。
4.學校參與社會、企業(yè)合作的內(nèi)在牽動力不足。
一方面雙方?jīng)]有充分利用現(xiàn)有的合作平臺，目前高校普遍存在運行成本大、費用高、畢業(yè)生就業(yè)難的情況，學校要進行深入、大力度的體制改革，需要國家教育政策的支持，學校認為發(fā)展高等教育和培養(yǎng)人才所需的經(jīng)費更多的是政府行為，自我發(fā)展少、風險意識較強。另一方面，由于我國不同的行業(yè)、不同的區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展不平衡，許多產(chǎn)業(yè)仍然是勞動密集型，企業(yè)主動和學校合作培養(yǎng)人才積極性不高，企業(yè)參與度不夠。而學校在教學任務(wù)飽滿、科研任務(wù)重的情況下，提升高校服務(wù)社會的功能、謀求自身發(fā)展的主動性不強烈。
5.工程實踐教育場所缺少。
“卓越工程師”培養(yǎng)目標———應(yīng)用型工程師，要求在本專業(yè)方向有一定的實習經(jīng)驗，這就顯現(xiàn)了教學型工科大學存在實踐場地有限、資金匱乏等問題，大學生很難在校內(nèi)擁有穩(wěn)定的實習實踐場所。
二、工科本科生畢業(yè)設(shè)計教學改革的思路和途徑
1.教學改革的目標。
建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)的任務(wù)是以建筑為主要對象，在充分利用自然能源的基礎(chǔ)上，采用人工環(huán)境與能源利用工程技術(shù)去創(chuàng)造適合人類生活與工作的舒適、健康、節(jié)能、環(huán)保的建筑環(huán)境和滿足產(chǎn)品生產(chǎn)與科學實驗要求的工藝環(huán)境，以及特殊應(yīng)用領(lǐng)域的人工環(huán)境。針對本專業(yè)的特征，在教學改革方面提出了實施工程教育、突出工程訓練、培養(yǎng)工程意識與綜合能力，為企業(yè)培養(yǎng)在工業(yè)一線生產(chǎn)工作、在工程技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域具有特長的工程師和工程技術(shù)人員。
2.教學改革的思路。
以本專業(yè)教學改革目標為準繩進行了培養(yǎng)方案的修訂，將七個學期的學分分配為：第一學期22學分、第二學期29.5學分、第三學期30學分、第四學期22.5學分、第五學期14學分、第六學期14學分、第七學期13學分、第八學期畢業(yè)實習與畢業(yè)設(shè)計。第七學期課程比較少，我們嘗試在第七學期后半段進行畢業(yè)設(shè)計的開題工作，同時加快專業(yè)課程進度。在課程結(jié)束與畢業(yè)設(shè)計開始之前，進行兩個月的畢業(yè)實習，讓學生帶著設(shè)計專題體驗企業(yè)生產(chǎn)運行過程。通過參與多項工程類課題，讓學生對企業(yè)目前工程環(huán)節(jié)的難題有一個初步的了解，利用所學的專業(yè)知識，學生可以確立自己的畢業(yè)設(shè)計研究方向。在第3~6學期也就是大二、大三階段，學生可以參加教師工程類科研課題，承擔基礎(chǔ)科研任務(wù)，熟悉企業(yè)的管理、工藝環(huán)節(jié)，作為畢業(yè)設(shè)計的前期工作，完成部分畢業(yè)設(shè)計的重點章節(jié)。大四階段，對畢業(yè)設(shè)計做最后設(shè)計方案的修改，完成畢業(yè)設(shè)計任務(wù)。這種教學日程安排，既增加了實踐教學比例，著重強調(diào)學生畢業(yè)設(shè)計以工程實際應(yīng)用為導(dǎo)向或與學科發(fā)展前沿緊密結(jié)合，讓學生畢業(yè)設(shè)計能夠盡量的貼近實際，并具有一定的深度和廣度，同時也有利于教師對畢業(yè)設(shè)計的指導(dǎo)與質(zhì)量監(jiān)控。
3.教學改革的途徑。
超寬帶（UWB，Ultra Wide Band）無線技術(shù)在無線電通信、雷達、跟蹤、精確定位、成像、武器控制等眾多領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，因此被認為是未來幾年電信熱門技術(shù)之一。1990年，美國國防部首先定義了“超寬帶”概念，超寬帶無線通信開始得到美國軍方和政府部門的重視。2002年4月，美國FCC通過了超寬帶技術(shù)的商用許可，超寬帶無線通信在民用領(lǐng)域開始受到普遍關(guān)注。目前“超寬帶”的定義只是針對信號頻譜的相對帶寬（或絕對帶寬）而言，沒有界定的時域波形特征。因此，有多種方式產(chǎn)生超寬帶信號。其中，最典型的方法是利用納秒級的窄脈沖（又稱為沖激脈沖）的頻譜特性來實現(xiàn)[1]。
超寬帶無線電是對基于正弦載波的常規(guī)無線電的一次突破。幾十年來，無線通信都是以正弦載波為信息載體，而超寬帶無線通信則以納秒級的窄脈沖作為信息載體。其信號產(chǎn)生、調(diào)制解調(diào)、信號隱蔽性、系統(tǒng)處理增益等方面，具有獨特的優(yōu)勢，尤其是能夠在密集的多徑環(huán)境下實現(xiàn)高速傳輸。由于脈沖持續(xù)時間很短，多徑分量在時域上不易重疊，多徑分辨能力高，通過先進的多徑分離技術(shù)或瑞克接收機，可以充分利用多徑分量。
目前，典型的超寬帶無線通信調(diào)制方式以TH-PPM、TH-PAM為主，本論文中，介紹超寬帶無線通信中的調(diào)制技術(shù)，主要討論TH-PPM、TH-PAM的基本原理，并且對比調(diào)制技術(shù)的優(yōu)缺點，性能的好壞，并進行動態(tài)的仿真，從仿真圖中較清楚的研究調(diào)制方式，從而得出正確的結(jié)論，細致的研究超寬帶無線通信中的調(diào)制技術(shù)。
關(guān)鍵字：超寬帶 調(diào)制方式 PPM調(diào)制 PAM調(diào)制 OFDM調(diào)制
2 概述
2.1 總述
近幾年來，超寬帶短距離無線通信引起了全球通信技術(shù)領(lǐng)域極大的重視。超寬帶通信技術(shù)以其傳輸速率高、抗多徑干擾能力強等優(yōu)點成為短距離無線通信極具競爭力和發(fā)展前景的技術(shù)之一。FCC(美國通信委員會) 對超寬帶系統(tǒng)的最新定義是:相對帶寬(在- 10dB 點處) (fH - fL)/fc > 20 %(fH ，fL ，fc分別為帶寬的高端頻率、低端頻率和中心頻率) 或者總帶寬BW> 500MHz。[1]它與現(xiàn)有的無線電系統(tǒng)比較，在花費更小的制造成本的條件下，能夠做到更高的數(shù)據(jù)傳輸速率(100～500MbPs) 、更強的抗干擾能力(處理增益50dB 以上) ，同時具有極好的抗多徑性能和十分精確的定位能力(精度在cm 以內(nèi)) 。
2.2 UWB基本原理
發(fā)射超寬帶(UWB) 信號最常用和最傳統(tǒng)的方法是發(fā)射一種時域上很短(占空比低達0. 5 %) 的沖激脈沖。這種傳輸技術(shù)稱為“沖擊無線電( IR) ”.UWB - IR 又被稱為基帶無載波無線電，因為它不像傳統(tǒng)通信系統(tǒng)中使用正弦波把信號調(diào)制到更高的載頻上，而是用基帶信號直接驅(qū)動天線輸出的[6];由信息數(shù)據(jù)對脈沖進行調(diào)制，同時，為了形成所產(chǎn)生信號的頻譜而用偽隨即序列對數(shù)據(jù)符號進行編碼。因此沖擊脈沖和調(diào)制技術(shù)就是超寬帶的兩大關(guān)鍵所在。
2.2.1 脈沖信號
從本質(zhì)上講，產(chǎn)生脈沖寬度為納秒級的信號源是UWB 技術(shù)的前提條件。目前產(chǎn)生脈沖信號源的方法有兩類: ①光電方法，基本原理是利用光導(dǎo)開關(guān)導(dǎo)通瞬間的陡峭上升沿獲得脈沖信號。由于作為激發(fā)源的激光脈沖信號可以有很陡的前沿，所以得到的脈沖寬度可達到皮秒(10 - 12 ) 量級。另外，由于光導(dǎo)開關(guān)是采用集成方法制成的，可以獲得很好的一致性，因此是最有發(fā)展前景的一種方法。②電子方法，利用微波雙極性晶體管雪崩特性，在雪崩導(dǎo)通瞬間，電流呈“雪崩”式迅速增長，從而獲得具有陡峭前沿的波形，成形后得到極短脈沖。在電路設(shè)計中，采用多個晶體管串行級聯(lián)，使用并行同步觸發(fā)的方式，加快了雪崩過程，從而達到進一步降低脈沖寬度的目的[7]。
沖激脈沖通常采用單周期高斯脈沖，典型的單周期高斯脈沖的時域和頻域數(shù)學模型分別表示為:
(2-1)
(2-2)
單周期脈沖的寬度在納秒級(0. 1～1. 5ns) ，重復(fù)周期為25～1000ns ，具有很寬的頻譜，如圖2-1 所示。實際通信中使用的是一長串的脈沖，由于時域中信號的周期性造成了頻譜的離散化，周期性的單脈沖序列頻譜中出現(xiàn)了強烈的能量尖峰。這些尖峰將會對信號構(gòu)成干擾，通過數(shù)據(jù)信息和偽隨機碼來進行編碼P調(diào)制，改變脈沖與脈沖間的時間間隔，可以降低頻譜的尖峰幅度[2]。
圖2-1 單周期脈沖的時間域和頻率域的表示
2.2.2 UWB的調(diào)制技術(shù)
超寬帶系統(tǒng)中信息數(shù)據(jù)對脈沖的調(diào)制方法可以有多種。脈沖位置調(diào)制( PPM) 和脈沖幅度調(diào)制(PAM) 是UWB 最常用的兩種調(diào)制方式。通常UWB信號模型為:
(2-3)
其中，w ( t) 表示發(fā)送的單周期脈沖， dj ， tj 分別表示單脈沖的幅度和時延。
a PAM- UWB
PAM是一種通過改變那些基于需傳輸數(shù)據(jù)的傳輸脈沖幅度的調(diào)制技術(shù)。在PAM調(diào)制系統(tǒng)中，一系列的脈沖幅度被用來代表需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。任何形狀的脈沖都是通過其幅度調(diào)制使傳輸數(shù)據(jù)在{ - 1 ， + 1}之間變化(對于雙極性信號) 或在M 個值之間變化(對于M 元PAM) 。增加傳輸脈沖所占的帶寬或減少脈沖重復(fù)頻率，都可以增加一個固定平均功率譜密度的UWB 系統(tǒng)所能達到的吞吐量和傳輸距離，可以看出這一效果與增加傳輸功率的峰值的效果是相似的。[8]
采用脈沖幅度調(diào)制(PAM)的超寬帶信號波形如下:[4]
(2-4)
其中， dj 是信息序列， Tf 是脈沖重復(fù)周期。根據(jù)dj 的不同取值， 可將PAM調(diào)制方式分為以下三種:
（1） OOK(發(fā)送數(shù)據(jù)為1 ，UWB 信號的幅度為1 ;發(fā)送數(shù)據(jù)為0 ，UWB 信號的幅度為0) ;
（2）PPAM(發(fā)送數(shù)據(jù)為1 ，UWB 信號的幅度為β1 ;發(fā)送數(shù)據(jù)為0 ，UWB 信號的幅度為β2) ;
（3）BPSK(發(fā)送數(shù)據(jù)為1 ，UWB 信號的幅度為1 ;發(fā)送數(shù)據(jù)為0 ，UWB 信號的幅度為- 1) 。
對于這三種方式，在超寬帶的PAM調(diào)制方式中多采用BPSK方式。
b PPM- UWB
脈沖位置調(diào)制(PPM) 又稱時間調(diào)制(TM) ，是用每個脈沖出現(xiàn)的位置落后或超前某一標準或特定時刻來表示某個特定信息的[3]。二進制PPM 是超寬帶無線通信系統(tǒng)經(jīng)常使用的一種調(diào)制方法，相對其它調(diào)制方法來說也是較早使用的一種方法。采用PPM的一個重要原因是它能夠使用零相差的相關(guān)接收機來接收檢測信號，而這種接收機有著非常好的性能。采用脈沖位置調(diào)制( PPM) 的超寬帶信號波形如下:
(2-5)
其中， dj 取0 或1 ，δ為調(diào)制因子， 與脈沖寬度Tm (1/Tf ) 是一個數(shù)量級。當發(fā)送數(shù)據(jù)為1 時脈沖就會相應(yīng)滯后一個時延δ。
圖2-2 給出了上述四種調(diào)制方法的信號波形圖，對這四種調(diào)制方式給出了一個比較直觀的描述。
除了這些對脈沖的調(diào)制方法外，用偽隨機碼或偽隨機噪聲(PN) 對數(shù)據(jù)符號進行編碼以得到所產(chǎn)生信號的頻譜時，根據(jù)編碼的不同即擴頻和多址技術(shù)不同，超寬帶系統(tǒng)又被分為跳時的超寬帶系統(tǒng)(TH - UWB) 、直擴的超寬帶系統(tǒng)(DS - UWB) 、跳頻的超寬帶系統(tǒng)(FH - UWB) 和基帶多載波超寬帶系統(tǒng)(MC - UWB) 等[9]。
圖2-2 不同調(diào)制方式的信號波形[4]
2.3 UWB 技術(shù)特點
由于UWB 與傳統(tǒng)通信系統(tǒng)相比，工作原理迥異，因此UWB 具有如下傳統(tǒng)通信系統(tǒng)無法比擬的技術(shù)特點[4]:
(1)系統(tǒng)容量大。香農(nóng)公式給出C = Blog2 (1 +S/N) 可以看出，帶寬增加使信道容量的升高遠遠大于信號功率上升所帶來的效應(yīng)，這一點也正是提出超寬帶技術(shù)的理論機理。超寬帶無線電系統(tǒng)用戶數(shù)量大大高于3G系統(tǒng)。
(2)高速的數(shù)據(jù)傳輸。UWB 系統(tǒng)使用上GHz 的超寬頻帶，根據(jù)香農(nóng)信道容量公式，即使把發(fā)送信號功率密度控制得很低，也可以實現(xiàn)高的信息速率。一般情況下，其最大數(shù)據(jù)傳輸速度可以達到幾百Mbps～1Gbps。
(3)多徑分辨能力強。UWB 由于其極高的工作頻率和極低的占空比而具有很高的分辨率，窄脈沖的多徑信號在時間上不易重疊，很容易分離出多徑分量，所以能充分利用發(fā)射信號的能量。實驗表明，對常規(guī)無線電信號多徑衰落深達10～30dB 的多徑環(huán)境，UWB 信號的衰落最多不到5dB。
(4)隱蔽性好。因為UWB 的頻譜非常寬，能量密度非常低，因此信息傳輸安全性高。另一方面，由于能量密度低，UWB 設(shè)備對于其他設(shè)備的干擾就非常低。
(5)定位精確。沖激脈沖具有很高的定位精度，采用超寬帶無線電通信，可在室內(nèi)和地下進行精確定位，而GPS 定位系統(tǒng)只能工作在GPS 定位衛(wèi)星的可視范圍之內(nèi)。與GPS 提供絕對地理位置不同，超短脈沖定位器可以給出相對位置， 其定位精度可達厘米級。
(6)抗干擾能力強。UWB 擴頻處理增益主要取決于脈沖的占空比和發(fā)送每個比特所用的脈沖數(shù)。UWB 的占空比一般為0. 01～0. 001 ，具有比其它擴頻系統(tǒng)高得多的處理增益，抗干擾能力強。一般來說，UWB 抗干擾處理增益在50dB 以上。
(7)低成本和低功耗。UWB 無線通信系統(tǒng)接收機沒有本振、功放、鎖相環(huán)( PLL) 、壓控振蕩器(VCO) 、混頻器等， 因而結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)備成本將很低。由于UWB 信號無需載波，而是使用間歇的脈沖來發(fā)送數(shù)據(jù)，脈沖持續(xù)時間很短，一般在0. 20ns～1. 5ns之間，有很低的占空因數(shù)，所以它只需要很低的電源功率。一般UWB 系統(tǒng)只需要50～70mW 的電源，是藍牙技術(shù)的十分之一[10]。盡管如此，UWB 在技術(shù)上面臨一定的挑戰(zhàn)， 還有諸多技術(shù)的問題有待研究解決，比如需要更好地理解UWB 傳播信道的特點，建立信道模型，解決多徑傳播;需要進一步研究高速脈沖信號的生成、處理等技術(shù);研究新的調(diào)制技術(shù)，進一步降低收發(fā)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜度等。
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2.4 UWB發(fā)射機和接收機組成框圖
2.4.1 UWB發(fā)射機組成框圖
UWB發(fā)射機直接發(fā)送納秒級脈沖來傳輸數(shù)據(jù)而不需使用載波電路。所以，UWB發(fā)射機比現(xiàn)有的無線發(fā)射設(shè)備要簡單得多。TH-UWB發(fā)射機組成框圖如圖2-3所示[5]。
圖2-3 UWB發(fā)射機組成框圖
調(diào)制后的數(shù)據(jù)與偽碼產(chǎn)生器生成的偽碼一起送入可編程延遲電路，可編程延遲電路產(chǎn)生的時延控制脈沖信號發(fā)生器的發(fā)送時刻，脈沖信號發(fā)生器輸出的UWB信號由天線輻射出去。脈沖信號產(chǎn)生電路的一個關(guān)鍵部分是天線，它的作用相當于一個濾波器。
2.4.2 UWB接收機組成框圖
TH-UWB接收機采用相關(guān)接收方式，接收機框圖如圖4所示。圖4中虛線內(nèi)的部分是相關(guān)器。它由乘法器、積分器和取樣/保持電路三部分組成[5]。
接收機與發(fā)射機類似，兩者的區(qū)別在于接收機的基帶信號處理器從取樣/保持電路中解調(diào)數(shù)據(jù)，基帶信號處理器的輸出控制可編程時延電路，為可編程時延電路提供定時跟蹤信號，保證相關(guān)器正確解調(diào)出數(shù)據(jù)。
圖2-4 UWB接收機組成框圖
2.5 UWB 技術(shù)的應(yīng)用前景
UWB 系統(tǒng)在很低的功率譜密度的情況下，UWB具有巨大的數(shù)據(jù)傳輸速率優(yōu)勢，最大可以提供高達1000Mbps 以上的傳輸速率，使UWB 同其它短距離無線通信系統(tǒng)的技術(shù)優(yōu)勢非常明顯，如表1 所示?，F(xiàn)有的各種無線解決方案(例如802. 11 ，Bluetooth等) 的速率均低于100Mbit/s ，UWB 則在10m 左右的范圍之內(nèi)打破了這一限制，UWB 的應(yīng)用將使人們可以擺脫更多線纜的牽絆，通信因而變得更為方便[6]。
2.6 結(jié)束語
無線通信已經(jīng)迅速滲入我們的生活當中，對容量不斷增長的要求需要一種不對現(xiàn)有的通信系統(tǒng)造成影響的新的無線通信方案，超寬帶脈沖無線電系統(tǒng)正好滿足了這一要求。UWB 技術(shù)對于無線短距離的高速數(shù)據(jù)通信是非常有競爭力的，隨著研究的深入，憑借多方面的優(yōu)勢，它將在很多領(lǐng)域占有一席之地。特別是短距離傳輸?shù)暮?G領(lǐng)域，UWB 將有廣闊的發(fā)展空間[8]。
表1 幾種短距離無線通信比較
家庭和辦公室互連
筆記本、臺式電腦、掌上電腦、因特網(wǎng)網(wǎng)關(guān)
無線電視、DVD ， 高速因特網(wǎng)網(wǎng)關(guān)
3 MATLAB 軟件工具介紹
3.1 MATLAB語言的概述
MATLAB是一種科學計算軟件，適用于工程應(yīng)用各領(lǐng)域的分析設(shè)計與復(fù)雜計算，它使用方便，輸入簡捷，運算高效且內(nèi)容豐富，很容易由用戶自行擴展。因此，它已成為大學教學和科學研究中最常用且必不可少的工具。
MATLAB是“矩陣實驗室”（MATrix LABoratoy）的縮寫，它是一種以矩陣運算為基礎(chǔ)的交互式程序語言，著重針對科學計算、工程計算和繪圖的需求。與其他計算機語言相比，其特點是簡潔和智能化，適應(yīng)科技專業(yè)人員的思維方式和書寫習慣，使得編程和調(diào)試效率大大提高。它用解釋方式工作，鍵入程序立即得出結(jié)果，人機交互性能好，為科技人員所樂于接受。特別是它可適應(yīng)多種平臺，并且隨計算機硬、軟件的更新而用時升級。因而，MATLAB語言是數(shù)值計算用得最頻繁的電子信息類學科工具。它大大提高了課程教學、解題作業(yè)、分析研究的效率。
3.2 MATLAB的歷史
在1980年前后，美國的Cleve Moler博士在New Mexico大學講授線性代數(shù)課程時，發(fā)現(xiàn)應(yīng)用其他高級語言編程極為不便，便構(gòu)思并開發(fā)了MATLAB（MATrix LABoratory，矩陣實驗室），它是集命令翻譯、科學計算于一身的一套交互式軟件系統(tǒng)，經(jīng)過在該大學進行了幾次的試用之后，于1984年推出了該軟件的正式版本。它是以著名的線性代數(shù)軟件包LINPACK和特征計算軟件包EISPACK中的子程序為基礎(chǔ)發(fā)展而成的一種開放型程序設(shè)計語言，其基本的數(shù)據(jù)單元是一個維數(shù)不加限制的矩陣，這就允許用戶可以根據(jù)數(shù)值計算問題的復(fù)雜程序，對問題進行分段甚至逐句編程處理，顯然這與C、FORTRAN等傳統(tǒng)高級語言完全不同。在MATLAB下，矩陣的運算變得異常的容易，后來的版本中又增添了豐富多彩的圖形圖像處理及多媒體功能，使得MATLAB的應(yīng)用范圍越來越廣泛，Moler博士等一批數(shù)學家與軟件專家組建了名為MathWorks的軟件開發(fā)公司，專門擴展并改進MATLAB。
為了準確地把一個控制系統(tǒng)的復(fù)雜模型輸入給計算機，然后對之進行進一步的分析與仿真，1990年MathWorks軟件公司為MATLAB提供了新的控制系統(tǒng)模型圖形輸入與仿真工具，并定名為SIMULAB，該工具很快在控制界得致函廣泛的使用。但因其名字與著名的軟件SIMULA類似，所以在1992年正式改名為SIMULINK。此軟件有兩個明顯的功能：仿真與連接，亦即可以利用鼠標在模型窗口上畫出所需的控制系統(tǒng)模型，然后利用該軟件提供的功能來對系統(tǒng)直接進行仿真。很明顯，這種做法使得一個很復(fù)雜系統(tǒng)的輸入變得相當容易。SIMULINK的出現(xiàn)，更使得MATLAB的控制系統(tǒng)的仿真與其在CAD中的應(yīng)用打開了嶄新的局面。
3.3 MATLAB語言的特點
MATLAB語言有以下特點。
(1) 起點高
每個變量代表一個矩陣，以矩陣運算見長。當前的科學計算中，幾乎無處不用矩陣運算，這使它的優(yōu)勢得到了充分的體現(xiàn)。
(2) 人機界面適合科技人員
MATLAB的語言規(guī)則與筆算式相似。MATLAB的程序與科技人員的書寫習慣相近，因此，易寫易讀，易于在科技人員之間交流。矩陣的行列數(shù)無需定義。MATLAB不必有階數(shù)定義，輸入數(shù)據(jù)的行列數(shù)就決定了它的階數(shù)。鍵入算式立即得到結(jié)果，無需編譯。MATLAB是以解釋方式工作的，即它對每條語句解釋后立即執(zhí)行，若有錯誤也立即做出反應(yīng)，便于編程者立即改正。這些都大大減輕了編程和調(diào)試的工作量。
(3) 強大而簡易的做圖功能
能根據(jù)輸入數(shù)據(jù)自動確定坐標繪圖，能規(guī)定多種坐標系，（極坐標系、對數(shù)坐標系等），能繪制三維坐標中的曲線和曲面，可設(shè)置不同顏色、線型、視角等。如果數(shù)據(jù)齊全，通常只需一條命令即可出圖。
(4) 智能化程度高
繪圖時自動選擇坐標，大大方便了用戶；做數(shù)值積分時自動按精度選擇步長；自動檢測和顯示程序錯誤的能力強，易于調(diào)試。
(5) 功能豐富，可擴展性強
MATLAB軟件包括基本部分和專業(yè)擴展兩大部分。
基本部分包括矩陣的運算和各種變換、代數(shù)和超越方程的求解、數(shù)據(jù)處理和傅立葉變換及數(shù)值積分等等。可以充分滿足大學理工科學生的計算需要。
擴展部分稱為工具箱。它實際上是用MATLAB的基本語句編成的各種子程序集，用于解決某一方面的專門問題，或?qū)崿F(xiàn)某一類的新算法?，F(xiàn)在已經(jīng)有控制系統(tǒng)、信號處理、圖像處理、系統(tǒng)辨識、模糊集合、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)及小波分析等工具箱，并且向公式推導(dǎo)、系統(tǒng)仿真和實時運行等領(lǐng)域發(fā)展。
MATLAB的核心內(nèi)容在于它的基本部分，所有的工具箱子程序都是用它的基本語句編寫的。
3.4 MATLAB仿真
通過利用所學的理論知識，建立一個完整、準確的需求說明，清楚、準確地提出仿真試驗所要解決的問題。
對所提出的仿真系統(tǒng)給出詳細定義，明確系統(tǒng)中的模塊、系統(tǒng)構(gòu)成、模塊之間的相互關(guān)系，系統(tǒng)的輸入輸出、邊界條件以及系統(tǒng)的約束條件，并明確仿真所要達到的目標。
根據(jù)仿真系統(tǒng)分析的結(jié)果，確定系統(tǒng)中的參數(shù)、變量及其互之間的關(guān)系，并以數(shù)學形式將這些關(guān)系描述出來，從而構(gòu)成仿真系統(tǒng)的數(shù)學模型。數(shù)學建模是系統(tǒng)仿真中最關(guān)鍵的一步，所建立的數(shù)學模型必須盡可能準確地反映所關(guān)心的真實系統(tǒng)的特性，而又不能過于復(fù)雜，以免降低模型的效率，增加不必要的計算過程，即建模需要根據(jù)求解問題的要求，在模型的近似程度與復(fù)雜程度之間折中。電子與通信系統(tǒng)的數(shù)學模型通常以方框圖形式或數(shù)學方程形式來表達。
根據(jù)建立的數(shù)學模型所需要的數(shù)據(jù)元素，收集與模型系統(tǒng)有關(guān)的數(shù)據(jù)。根據(jù)數(shù)學模型建立系統(tǒng)的計算機仿真模型，收集數(shù)據(jù)，確定其中各子模塊的結(jié)構(gòu)，輸入輸出接口，輸入輸出的數(shù)據(jù)表達形式，數(shù)據(jù)的存儲方式等。然后編制相應(yīng)的程序流程，用MATLAB語言實現(xiàn)。
仿真模型驗證的目的是確定計算機仿真模型是否準確表達了數(shù)學模型。仿真模型驗證通常的方法是將數(shù)學模型的解析結(jié)果（或理論結(jié)果）與仿真所得到的數(shù)值結(jié)果相比較來完成的；或通過已知的系統(tǒng)輸入輸出結(jié)果，對比在相同條件下的系統(tǒng)仿真結(jié)果來驗證仿真模型的正確性。
關(guān)鍵詞：工科；畢業(yè)設(shè)計（論文）；質(zhì)量；措施
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）33-0136-02
一、工科畢業(yè)設(shè)計的重要性與內(nèi)容
工科畢業(yè)設(shè)計屬于集中性實踐教學環(huán)節(jié)之一，實施時間為大四學年第二學期，占整個大學時間的八分之一，其重要性不言而喻。從教師的角度來說，畢業(yè)設(shè)計是對學生在整個大學期間所學知識的測試與考評；從學生的角度來說，是將自己所掌握的專業(yè)知識進行融合的過程，再通過畢業(yè)答辯的形式向老師進行匯報，可以認為是大學期間的最重要最全面的一次考試，同時更是一次知識的融合與提高的過程。
工科畢業(yè)設(shè)計的主題一般以指導(dǎo)教師的研究方向和科研項目為基礎(chǔ)，為學生提供多個可以自由選擇的課題。課題性質(zhì)一般可分為實踐類和科研類兩大類，其中，前者所占比例遠大于后者。
二、工科畢業(yè)設(shè)計中存在的問題
自2001年教育部印發(fā)《關(guān)于加強高等學校本科教學工作提高教學質(zhì)量的若干意見》，國家明確要求提高本科畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量開始，全國各大高校均已在多個環(huán)節(jié)上加大了控制力度。然而，仍然有些問題以及新出現(xiàn)的問題值得關(guān)注，我們可以從畢業(yè)論文與畢業(yè)答辯兩個方面分別進行總結(jié)。
1.內(nèi)容過于陳舊或選題偏離專業(yè)。前者是多年來畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容完全沒有變化，找不到任何創(chuàng)新點；后者是為了響應(yīng)各高校均提高畢業(yè)設(shè)計選題的新穎性、內(nèi)容的創(chuàng)新性的要求，指導(dǎo)老師和學生在選題時過多地考慮“創(chuàng)新”，而出現(xiàn)了部分學生畢業(yè)設(shè)計偏離本專業(yè)這樣過猶不及的現(xiàn)象。
2.論文部分存在抄襲現(xiàn)象。在信息化高度發(fā)展的今天，信息資源的獲取變得較為容易，學生的論文中有的章節(jié)（或圖紙）率達到百分之八十。再如英文翻譯部分，部分同學只是簡單借助網(wǎng)絡(luò)或翻譯軟件進行作業(yè)，經(jīng)常出現(xiàn)一些啼笑皆非的情況。
3.資料收集與文獻綜述寫作能力欠缺。無論是繼續(xù)深造還是企業(yè)就職，資料收集與整理都是相當重要的技能。學生對文獻綜述理解的是否透徹、掌握的是否全面，直接影響和決定了其后實驗和設(shè)計的進展快慢和質(zhì)量高低。實際上，多數(shù)學生使用百度等搜索頁面而非專業(yè)的科技論文數(shù)據(jù)庫，或者是所搜集的資料多與論文主體內(nèi)容相去甚遠。在文獻綜述的寫作上，也存在著層次不明、歸納不清、語言口語化等問題。
4.論文主體內(nèi)容（設(shè)計計算部分）質(zhì)量不高。具體表現(xiàn)為：（1）主體部分工作量不夠：頁數(shù)占論文總頁數(shù)比例較小，有的只能占到四分之一不到。（2）邏輯混亂：有些計算完了就放置下來，后面沒有任何使用的說明。（3）圖紙設(shè)計混亂：以建筑環(huán)境與能源工程專業(yè)為例，圖紙中管道排列混亂，樓層之間縱向管道對應(yīng)不上，管徑選擇上存在明顯錯誤，沒有看懂建筑圖紙就將設(shè)備胡亂放置等問題頻出。
5.英文翻譯敷衍、水平不高。作為畢業(yè)設(shè)計的重要環(huán)節(jié)之一，以考察畢業(yè)生專業(yè)英語水平與英文文獻翻譯能力為目標，英文文獻的閱讀與翻譯相當重要，但在畢業(yè)答辯中無法體現(xiàn)，也并沒有真正納入到畢業(yè)設(shè)計（論文）評分當中。也正因如此，指導(dǎo)教師和學生在有限的時間和精力里總是選擇犧牲掉這一部分，很多學生的翻譯存在詞不達意、語句不通。而這其中，不乏英語很好的學生。
三、原因分析
（一）學生重視程度不足
這是本科畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量難以提高的根本原因。由于我國高校畢業(yè)生普遍存在“嚴進寬出”的現(xiàn)象，導(dǎo)致部分學生存在著“反正都能畢業(yè)”的僥幸心理；再者，在由于畢業(yè)設(shè)計成績評定中存在著“考研成功者優(yōu)先”這種慣例，而優(yōu)秀比例又小于考上研究生的比例，因此很多沒有考研或者因目標較高復(fù)試失手的優(yōu)秀學生認為“反正拿不到優(yōu)秀，湊合一下就行”。在這兩種心理的影響下，畢業(yè)生中常出現(xiàn)以下情況：（1）常以各種借口缺席指導(dǎo)教師組織的討論、檢查和指導(dǎo)；（2）在設(shè)計和實驗過程中，缺乏主觀能動性而只是敷衍完成工作。
（二）指導(dǎo)教師與教學資源相對不足
我國專任教師人數(shù)增長率低于畢業(yè)生的增長率，其結(jié)果表現(xiàn)為：2000年每個教師平均指導(dǎo)畢業(yè)生2.05人畢業(yè)生，而2014年則增長為3.11人。況且事實上遠非如此，排除每年都有的因進修、國外訪學等無法指導(dǎo)畢業(yè)生的部分教師，每個教師實際指導(dǎo)的畢業(yè)生數(shù)是大于平均數(shù)的，有的專業(yè)個別指導(dǎo)教師最多甚至能帶十多個畢業(yè)生。指導(dǎo)畢業(yè)設(shè)計需要付出很大的心力，而每個指導(dǎo)教師本身都有著并不輕松的日常教學和科研任務(wù)，在這種情況下指導(dǎo)多名畢業(yè)生就很難保證質(zhì)量了。再者，工科的畢業(yè)設(shè)計需要一定量的實驗甚至是實習進行支撐，實驗設(shè)備、耗材以及實驗經(jīng)費的增加也跟不上畢業(yè)生的增加，這也極大地影響了畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量。
（三）時間不夠
按照本科生培養(yǎng)計劃的安排，畢業(yè)設(shè)計的持續(xù)時間約為16周。這期間，學生需要完成資料查找、數(shù)據(jù)整理、工程計算、十多張圖紙繪制（有些工科專業(yè)是大量的實驗）、英文翻譯、論文撰寫等工作。同時，第八學期往往是學生外出找工作的高峰期，或者是學生考研復(fù)試的集中期，去除找工作或復(fù)試的時間，畢業(yè)設(shè)計的實際時間就變得非常有限了。在這種情況下，學生紛紛表示疲于應(yīng)付，要想提交一份較高質(zhì)量的畢業(yè)論文，無疑太過勉強。
（四）環(huán)境影響
受高校擴招的影響，我國每年本科畢業(yè)生已經(jīng)達到三百多萬，給就業(yè)市場帶來了極大的壓力，“就業(yè)難”成為每個本科畢業(yè)生的心頭巨石。在這種情況下，找工作成為畢業(yè)生的頭等大事，在工作定下來之前，學生們往往難以靜下心來進行畢業(yè)設(shè)計；還有不少學生選擇從事的職業(yè)并非所學專業(yè)，這部分同學對待畢業(yè)設(shè)計的態(tài)度就可想而知了。再者，考研在一定程度上緩解了就業(yè)壓力，但是由于復(fù)試安排在第八學期，學生們同樣會把復(fù)試放在一切之首，在學生之間流傳著“只要復(fù)試成功，畢業(yè)設(shè)計的分數(shù)就不會太低”這樣一種說法。在這種大環(huán)境下，再加上由于就業(yè)、研究生復(fù)試等原因引起的情緒波動，畢業(yè)設(shè)計的質(zhì)量難以提高似乎就成為順理成章的事情了。
四、提高工科畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量的措施和建議
（一）加強日常教學管理，切實提高教學水平
相較于“教”，畢業(yè)設(shè)計更貼近“考”的過程。畢業(yè)設(shè)計是對大學期間所學專業(yè)課程的綜合性測試，考的是學生對專業(yè)知識的掌握、知識融合的程度以及思維總結(jié)等多方面能力。也就是說，決定論文質(zhì)量的諸多因素均是在大學期間學習或培養(yǎng)的，要想真正提高畢業(yè)論文質(zhì)量只有從學生進入大學校園的那一刻開始抓起、從日常教學開始抓起。
（二）嚴格指導(dǎo)教師制度，增大實驗實習投入
1.設(shè)置每個指導(dǎo)教師所負責的畢業(yè)生人數(shù)上限，最大限度地保證指導(dǎo)質(zhì)量。
2.采取博士生和優(yōu)秀高年級研究生分擔指導(dǎo)任務(wù)方法，并明文確定指導(dǎo)資格。這既可以在一定程度上緩解指導(dǎo)教師緊缺的現(xiàn)象，又可以鍛煉博士生與研究生，同時還能給他們的就業(yè)增加砝碼。唯一需要慎重的就是必須有明確的標準，不符合標準的人選堅決不能用。
3.學校盡可能地擠出經(jīng)費用于增大畢業(yè)實驗和實習的投入，同時向有關(guān)部門申請增加教育經(jīng)費。
（三）嚴格畢業(yè)設(shè)計（論文）評分標準，做到畢業(yè)設(shè)計成績實事求是
1.對于畢業(yè)設(shè)計，也應(yīng)增設(shè)考勤環(huán)節(jié)，并計入平時分。
2.對于英文翻譯，從思想上要給予足夠地重視。建議可以減少對英文文獻的字數(shù)要求，從提高翻譯質(zhì)量的角度多做要求，將英文文獻翻譯工作也納入評分范圍。
3.對于考勤出席率過低、論文質(zhì)量過差的學生，堅決不能畢業(yè)；對于有抄襲現(xiàn)象的學生，視抄襲量多少處以不同級別的處罰。
4.對于畢業(yè)設(shè)計（論文）質(zhì)量較高的學生，給予一定的物質(zhì)和精神獎勵。
5.以畢業(yè)設(shè)計本身論成績，不再考慮是否考研成功需額外照顧等因素，以實際行動打消學生的“小算盤”，真正做到畢業(yè)設(shè)計成績實事求是。
（四）調(diào)整本科期間培養(yǎng)方案，盡可能給畢業(yè)設(shè)計留出足夠時間
部分高校在本科教學中，以卓越工程師培養(yǎng)計劃為藍本，逐步采取“3+1”培養(yǎng)模式，即前三年主要進行專業(yè)課程學習，最后一年集中進行畢業(yè)設(shè)計與畢業(yè)實習（有的學校沒有畢業(yè)實習）。這給我們解決畢業(yè)設(shè)計時間問題提供了思路：對于專業(yè)課比較多的工科專業(yè)，可以調(diào)整培養(yǎng)方案中專業(yè)課時間，將一至六學期的課程安排地更為緊湊一些，第七學期少安排課程甚至不再安排課程，以給畢業(yè)設(shè)計爭取更多的時間。當然，必須正確引導(dǎo)學生，讓學生能夠合理地安排畢業(yè)設(shè)計和考研、復(fù)試以及找工作之間的關(guān)系。
（五）可以嘗試將部分入職培訓與畢業(yè)實踐相結(jié)合
近年來本科畢業(yè)生就業(yè)難不僅是因為人數(shù)的大幅度增加，實踐能力不足也是重要原因之一。畢業(yè)實踐可以培養(yǎng)和鍛煉大學生將理論知識與實踐技能相結(jié)合的意識，以便更好更快地適應(yīng)職場發(fā)展需求。這一過程對于畢業(yè)論文的質(zhì)量有著很重要的促進作用。然而由于畢業(yè)實踐期間需要離校而引發(fā)的安全問題（工科畢業(yè)實踐的危險系數(shù)較文理科要高）、畢業(yè)設(shè)計時間問題等多種因素，畢業(yè)實踐已經(jīng)有名存實亡的趨勢。那么，能否考慮每個專業(yè)聯(lián)系一兩個歷年招收本院畢業(yè)生較多的用人單位，由企業(yè)推薦兼職導(dǎo)師，把入職培訓的部分內(nèi)容放到高校中，將入職培訓與畢業(yè)實踐有機結(jié)合起來。當然，如果能夠?qū)崿F(xiàn)聯(lián)合培養(yǎng)的模式，以企業(yè)兼職導(dǎo)師和校內(nèi)指導(dǎo)教師共同來完成對學生畢業(yè)論文的指導(dǎo)工作，必能有效提高畢業(yè)論文的質(zhì)量和實際效果、提高畢業(yè)生在就業(yè)市場的競爭力。
關(guān)鍵詞：畢業(yè)設(shè)計（論文） 成績評定 離散Hopfield網(wǎng)絡(luò)評定模型
中圖分類號：G64 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）10（a）-0228-03
Evaluation method of comprehensive performance for undergraduate in the graduation design （thesis）
HE Min ZHU YaLin
（School of Civil and Hydraulic Engineering， Hefei University of Technology， Hefei，Anhui，230009，China）
Abstract：In this paper， according to the more important ten evaluation indicators， the five grades ideal evaluation is established corresponding to the level of comprehensive performance of twenty undergraduates. Combined with associative memory capacity of discrete Hopfield neural networks， a new evaluation method of comprehensive performance for undergraduate in the graduation design （thesis） is presented. In order to evaluate the effectiveness of the assessment model， five undergraduates are assessed by the model， the network connection weights is obtained by iterative learning using the outer product method. The simulation results show that the comprehensive performance assessment model of undergraduates based on discrete Hopfield neural networks can assess the comprehensive performance of undergraduates fast， accurately and intuitively.
Key words：graduation design（thesis） performance evaluation DHNN evaluation model
畢業(yè)設(shè)計（論文）是高校教學實踐中實現(xiàn)培養(yǎng)目標的最后一個綜合性環(huán)節(jié)。學生在各自老師指導(dǎo)下，按照教學計劃要求，獨立撰寫完成畢業(yè)設(shè)計（論文）。畢業(yè)設(shè)計（論文）是大學生在校期間所學知識、理論等各種能力的綜合應(yīng)用、升華，創(chuàng)新潛能得到了充分激發(fā)，并且對專業(yè)教學目標、教學過程、教學管理以及教學效果進行全面檢驗。
畢業(yè)設(shè)計（論文）成績不僅影響到學生評優(yōu)和學士學位的獲取，也使得他們在做畢業(yè)設(shè)計（論文）過程中，清楚認識到自身在哪些方面存在不足。因此對于本科畢業(yè)設(shè)計（論文）綜合成績的評定，一定要公正、合理。目前我校畢業(yè)設(shè)計綜合成績評定分成三部分：首先是指導(dǎo)教師評閱，給出建議成績；其次在答辯前，專業(yè)教研室組織本學科教師進行交叉評閱，給出建議成績；最后由答辯委員根據(jù)學生答辯情況，并參考指導(dǎo)教師、評閱人所建議的成績給出最終的畢業(yè)設(shè)計（論文）成績。這種評定方法存在評價指標缺乏定量的評定標準、工作繁瑣、時間滯后，人為主觀因素對評價結(jié)果影響很大。因此如何快速、準確地對眾多學生的畢業(yè)設(shè)計（論文）進行客觀、公正評價，是一項很有意義的工作。
目前應(yīng)用于畢業(yè)設(shè)計（論文）綜合成績評定的方法有模糊評價法[2]、層次分析法等，該文嘗試選用我校畢業(yè)設(shè)計畢業(yè)過程中較為重要的10個評價指標的數(shù)據(jù)，結(jié)合離散Hopfield神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（DHNN）的聯(lián)想記憶能力，建立離散Hopfield評定模型；將待評定的學生等級評價指標編碼作為該模型的輸入，利用外積法對網(wǎng)絡(luò)連接權(quán)值進行迭代學習，數(shù)值仿真結(jié)果表明，此種方法能夠快速、準確、直觀地得到眾多學生綜合成績的評定結(jié)果。
1 外積法設(shè)計DHNN網(wǎng)絡(luò)
離散Hopfield神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)這種全連接型網(wǎng)絡(luò)可以模擬生物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的記憶功能，由美國物理學家J.J Hopfield在1982年首先提出。Hopfield網(wǎng)絡(luò)目前主要應(yīng)用于聯(lián)想記憶和優(yōu)化計算等問題。其中的聯(lián)想記憶原理是：當某個矢量輸入網(wǎng)絡(luò)后，經(jīng)過反饋計算，最后達到穩(wěn)定狀態(tài)，在Hopfield網(wǎng)絡(luò)輸出端得到另一矢量，此輸出量是網(wǎng)絡(luò)從初始輸入量聯(lián)想得到的穩(wěn)定記憶，即Hopfield網(wǎng)絡(luò)的一個平衡點。
離散Hopfield神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（DHNN）是二值型網(wǎng)絡(luò)，神經(jīng)元輸出取值1或者-1，1表示神經(jīng)元被激活的狀態(tài)，而-1表示神經(jīng)元被抑制的狀態(tài)。一個三神經(jīng)元組成的離散Hopfield神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示。
圖1中，第0層是網(wǎng)絡(luò)輸入，第1層的神經(jīng)元執(zhí)行對輸入信息與權(quán)系數(shù)的乘積，并且求累加和，經(jīng)過非線性函數(shù)處理后，產(chǎn)生神經(jīng)元的輸出信息。是一個簡單閾值函數(shù)，如果神經(jīng)元的輸出信息大于閾值，則神經(jīng)元輸出取值1；而神經(jīng)元的輸出信息小于閾值，則神經(jīng)元輸出取值-1。二值神經(jīng)元的計算如公式（1）所示
（1）
式中，為外部輸入，并且有公式（2）：
（2）
離散DHNN網(wǎng)絡(luò)是輸出神經(jīng)元信息的一個集合，DHNN網(wǎng)絡(luò)（輸出層是個神經(jīng)元）在 時刻的狀態(tài)為公式（3）所示的維向量：
（3）
采用外積法設(shè)計離散Hopfield網(wǎng)絡(luò)的權(quán)系數(shù)矩陣。給定需記憶的樣本向量，如果的狀態(tài)是1或者-1，則連接權(quán)值的學習利用外積規(guī)則，即：
（4）
利用外積法設(shè)計離散Hopfield神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)步驟如下：
第一步，根據(jù)需要記憶的樣本，按公式（4）計算權(quán)系數(shù)矩陣；
第二步，令測試樣本為網(wǎng)絡(luò)輸出初始值，設(shè)定迭代次數(shù)；
第三步，進行迭代計算，
；
第四步，當達到最大迭代次數(shù)，或者神經(jīng)元輸出狀態(tài)保持不變時，迭代終止；否則返回第三步繼續(xù)迭代，直至滿足條件為止。
2 大學生畢業(yè)設(shè)計綜合成績評定模型
影響本科生畢業(yè)設(shè)計綜合成績的因素有很多，本文僅以較為重要的10個影響因素作為評價指標：科技論文翻譯（X1）、查閱資料及學習能力（X2）、出勤率（X3）、畢業(yè)設(shè)計過程中小組檢查情況（X4）、畢業(yè)設(shè)計過程中院校督導(dǎo)組檢查情況（X5）、電算模型/程序（X6）、計算書整理（X7）、施工圖繪制（X8）、評閱人評閱（X9）、答辯過程表現(xiàn)（X10）。
參照合肥工業(yè)大學畢業(yè)設(shè)計（論文）工作實施細則，學生綜合成績可分為四五個等級：優(yōu)秀（I）、良好（II）、中等（III）、及格（IV）和不及格（V）。換算成百分制，優(yōu)秀在85～100分之間，良好在75～84分之間，中等在66～74分之間，及格在60～65分之間，不及格在0～59分之間。畢業(yè)設(shè)計（論文）綜合成績評定模型建立流程如圖2所示的五個步驟。
該文列舉出20個學生的畢業(yè)設(shè)計（論文）綜合成績評定等級與10個評價指標之間的關(guān)系，各評價指標采用百分制，如表1所示。將各個等級的樣本對應(yīng)的個評價指標平均值作為各個等級理想評價指標，即作為Hopfield神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的平衡點，如表2所示。
離散型Hopfield神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)元的狀態(tài)只有1和-1兩種情況，當評價指標映射為神經(jīng)元狀態(tài)時，需要將其進行編碼。編碼規(guī)則為：當大于或者等于某個等級的指標時，對應(yīng)的神經(jīng)元狀態(tài)設(shè)為1，否則設(shè)為-1。理想的5個等級評價指標編碼如圖3所示，其中表示神經(jīng)元狀態(tài)為1，即大于或等于對應(yīng)的理想評價指標值；如果小于理想評價指標值，則用表示。
5個待評定的學生等級評價指標如表3所示，由前面所述的編碼原則得到這5個畢業(yè)設(shè)計（論文）綜合成績待評定學生的評價指標編碼，如圖4所示。在Matlab軟件中利用自帶的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱，創(chuàng)建基于離散型Hopfield的綜合成績評定模型，再確定待評定的5個學生等級評價指標的編碼，并且將其作為評定模型的輸入，經(jīng)過一定次數(shù)的學習，最終得到學生綜合成績評價的輸出結(jié)果。
為了直觀顯示結(jié)果，以圖形的形式顯示仿真結(jié)果，如圖5所示，其中第1個學生評定等級為第II級，第2個學生評定等級為第III級，第3個學生評定等級為第I級，第4個學生評定等級為第IV級，第5個學生評定等級為第V級。
3 結(jié)語
基于Hopfield人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，建立工科本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）綜合成績評定模型，并對5個學生的成績進行評定，得到如下結(jié)論。
（1）設(shè)計的Hopfield神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)綜合成績評定模型可以快速、直觀地對工科本科生的畢業(yè)設(shè)計（狀況）進行進行評定，方法簡單易行，并能有效保證評定結(jié)果的準確性，避免打分過程中的各種人為主觀因素，體現(xiàn)成績評定過程中的規(guī)范性和科學性。
（2）在我?，F(xiàn)有的畢業(yè)設(shè)計（論文）評定方法基礎(chǔ)上，嘗試對每個學生的畢業(yè)設(shè)計（論文） 按照上述方法再進行一次評定，比較兩次結(jié)果是否一致。對兩次的成績評定結(jié)果，再按照加權(quán)算術(shù)平均法確定最終的畢業(yè)設(shè)計（論文）成績。
參考文獻
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[關(guān)鍵詞]工學結(jié)合 創(chuàng)新 設(shè)計模式
為了培養(yǎng)適應(yīng)企業(yè)需求的高技能應(yīng)用性人才，必須加快高等職業(yè)教育的改革和發(fā)展，以就業(yè)為導(dǎo)向，大力推進工學結(jié)合、勤工儉學。從2008年起，湖南化工職業(yè)技術(shù)學院自動化系不斷進行教學改革，在工學結(jié)合人才培養(yǎng)模式方面不斷實踐和探索，尤其在電氣專業(yè)學生的畢業(yè)論文設(shè)計環(huán)節(jié)采取工學結(jié)合的方式進行了大膽創(chuàng)新與嘗試。以這幾年的實踐來看，不但取得了不錯的教學效果，而且為合作企業(yè)創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟效益。
一、畢業(yè)論文設(shè)計環(huán)節(jié)的創(chuàng)新模式
具體做法就是與株洲電氣控制設(shè)備廠合作，在一個月的時間內(nèi)，由系里專業(yè)教師和企業(yè)技術(shù)員負責對電氣專業(yè)的學生進行GGD1-13進線柜、GGD1-06饋電柜、GGJ1-01C低壓無功功率補償柜的部分設(shè)計與制作安裝三個課題的技術(shù)指導(dǎo)，學生通過在“學中做、做中學”來制作出實實在在的低壓電氣柜產(chǎn)品，并經(jīng)性能測試達到合格要求。學生再把設(shè)計、制作的過程用論文的形式表述出來，通過答辯才算完成畢業(yè)論文設(shè)計環(huán)節(jié)。
二、創(chuàng)新模式的特色
該模式一實施就很受學生和企業(yè)的歡迎，為什么會出現(xiàn)這種情況呢?通過這幾年的運作，發(fā)現(xiàn)該模式具有以下鮮明特色。
1.改革了傳統(tǒng)的教學管理模式，使之更加貼近現(xiàn)代高職教育理念。畢業(yè)論文設(shè)計從傳統(tǒng)的在教室內(nèi)由教師指導(dǎo)學生做課題，變成了在企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場由學生親自做具體電氣產(chǎn)品的設(shè)計和制作，主要是通過實踐磨練來培養(yǎng)學生的各種技能，不僅能增強實踐能力，而且有利于學生學習書本上、課堂上學不到的“隱性知識”，實現(xiàn)了從傳授理論知識為主向傳授技能為主的轉(zhuǎn)變;從追求學科的完整性向注重知識的實踐性的轉(zhuǎn)變;從介紹理論研究成果向介紹實踐技術(shù)和經(jīng)驗為主的轉(zhuǎn)變。
2.有利于實施個性化教學模式，方便對學生進行因材施教。由于高職學生生源分布廣，水平參差不齊，如果仍然沿用傳統(tǒng)自然分班制的齊步走教學方式，就會遇到學生“一頭吃不飽，而另一頭吃不了”的教學難題，而個性化的分級教學正是化解這種兩難問題的有效方法，它吸收了激勵、競爭、動態(tài)管理等積極因素，充分調(diào)動學生的主動性，為他們提供了更大的個性發(fā)展空間，激發(fā)了其積極性和自覺性，改變了齊步走的教學方式，從而根除了“優(yōu)等生吃不飽，差生吃不了”的現(xiàn)象，提高了教學效率和學習效果。創(chuàng)新的這一模式就方便實施個性化分級教學，因為這一模式有三個難易程度不同的電氣柜的設(shè)計和制作，底子差的學生可選擇一個容易的電氣柜進行設(shè)計和制作，能力強的學生可選擇難一點的一個或兩個電氣柜進行設(shè)計和制作，一個產(chǎn)品的設(shè)計和制作由3到5個學生組成一組來完成，每個成員都能根據(jù)能力和喜愛選擇能夠完成的任務(wù)，若有困難也能請教指導(dǎo)教師和能力強的學生來協(xié)助自己，直至完成畢業(yè)論文設(shè)計工作。
3.激化了學生的學習熱情，增強了學習興趣，改變了學習觀念，變讓我學為我要學。讓學生對具體的電氣產(chǎn)品根據(jù)所學理論知識和國家標準做設(shè)計，并親自動手制作，使學生產(chǎn)生了極強的新奇感和挑戰(zhàn)感，愿意不斷主動學習、琢磨、鉆研想方設(shè)法完成它。這一模式改變了傳統(tǒng)的教學過程，從以往的學科知識和動作技能導(dǎo)向的教學過程轉(zhuǎn)向為現(xiàn)代的職業(yè)活動和智力技能行動導(dǎo)向的教學過程，且采用行動導(dǎo)向的項目教學法，注重學生過程學習方法和學習績效評價，給他們更多自學、動手、應(yīng)用、表達、創(chuàng)作和合作的機會，真正體現(xiàn)了以學生為主體的教學理念。
4.有利于增強學生的自心，勇敢面對就業(yè)。許多企業(yè)或公司招聘員工時，都要求必須具有實際工作經(jīng)驗，這正是高職院校畢業(yè)學生所缺乏的，因而就業(yè)競爭力不強。而該模式彌補這種不足，增長了學生的實際工作經(jīng)驗。學生通過一個月的努力，看到親手制作的嶄新、漂亮的電氣柜，并得到教師和同學的認可時不僅心情激動，而且對自己擁有這樣的實際能力和經(jīng)歷感到自豪。面對企業(yè)招聘時，就能心有底氣從容應(yīng)對，順利被用人單位錄用。
5.校企合作形成了良性循環(huán)，具有持續(xù)性。課堂設(shè)在企業(yè)里，企業(yè)建在學校中，以畢業(yè)論文設(shè)計為紐帶，學校將課堂延伸到合作企業(yè)，選擇企業(yè)產(chǎn)品的設(shè)計與制作為課題，專兼職教師和學生以雙員身份共同完成設(shè)計和制作企業(yè)產(chǎn)品的全過程，在“做中教、教中產(chǎn)、做中學”實現(xiàn)教學、學習、生產(chǎn)與人才培養(yǎng)同步，師資質(zhì)量與實訓基地內(nèi)涵建設(shè)跟畢業(yè)論文設(shè)計教學改革同步。這幾年由學生制作的電氣柜，很大一部分已經(jīng)銷售出去，從買方企業(yè)反饋的信息來看，電氣柜性能優(yōu)良運行正常，為合作企業(yè)創(chuàng)造了幾萬元的經(jīng)濟利潤，在校企之間形成了互利互惠、合作愉快的良好氛圍，為校企的持續(xù)合作打下了堅實基礎(chǔ)。
總之，通過工學結(jié)合創(chuàng)新畢業(yè)論文設(shè)計環(huán)節(jié)的改革，真正形成了“專業(yè)+生產(chǎn)實訓車間+師生員工”的專業(yè)建設(shè)特色，成功構(gòu)建了電氣專業(yè)以畢業(yè)論文設(shè)計為切入點的工學結(jié)合人才培養(yǎng)新模式，實現(xiàn)了校企合作雙贏。
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