發(fā)布時間：2022-07-18 19:29:09
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的電機課程設計總結(jié)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。
根據(jù)機電一體化人才培養(yǎng)方案和本專業(yè)的課程設置，研究改革課程設計大綱基本要求。根據(jù)應用型和創(chuàng)新型人才培養(yǎng)要求，課題的方向主要分為兩大方向進行選擇：一類題目主要針對應用能力培養(yǎng)，把本專業(yè)的知識進行有機的綜合，提高學生的綜合實踐能力；另一類題目主要針對創(chuàng)新能力培養(yǎng)，結(jié)合創(chuàng)新設計大賽相關(guān)題目，把本專業(yè)的知識進行創(chuàng)新性應用，提高學生的創(chuàng)新設計能力。普通型課程設計題目1）向?qū)W生征集。在課程中學生擁有與課程設計相關(guān)的好想法，可以展開討論，要求對其方案進行分析，符合課程設計要求的，教師根據(jù)其內(nèi)容下達課程設計的任務。實踐證明，對自己提供方向的題目，學生的積極性會很強。2）選擇典型機電一體化產(chǎn)品讓學生進行設計，結(jié)合學生的實力進行選取，同時與本專業(yè)的專業(yè)方向盡可能的相關(guān)，開發(fā)學生的潛能。比如數(shù)控方向的學生，可以選擇數(shù)控車床工作臺二維運動伺服進給系統(tǒng)設計、數(shù)控銑床工作臺三維運動伺服進給系統(tǒng)設計等，為未來職業(yè)發(fā)展打下好的基礎。3）學習借鑒其他學校機電一體化設計的內(nèi)容，在現(xiàn)有設計內(nèi)容的基礎上，根據(jù)本校本專業(yè)課程設置的特點，對設計的內(nèi)容做以適當增減，以適合本專業(yè)的學生。創(chuàng)新型課程設計題目可以借鑒全國機械創(chuàng)新設計大賽的課題[3]，其中每屆成功參與全國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，同時作品中也存在可以改進的地方，有興趣的學生可以從中選擇與機電一體化相關(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，提高學生的機電一體化能力，同時也可以為學生參加今后的機械創(chuàng)新設計大賽做準備，做到“以學促賽，以賽促學”。在專業(yè)教學中，學生經(jīng)常會困惑本專業(yè)畢業(yè)后到底有什么前途？能做什么？機電一體化課程設計教學貼近實際，能把多門專業(yè)課有機地結(jié)合起來，把枯燥的課本知識靈活地運用，極大地鼓舞了學生的興趣，激發(fā)學生對實際問題的思考，對工程實踐產(chǎn)生濃厚的興趣。堅持理論教學與實踐教學并重，可大幅提高教學效率和教學質(zhì)量，同時為選拔優(yōu)秀學生參加機械類學科競賽提供條件。
2課程設計的實施方式
課程設計實施方案：設計報告書是對整個設計過程的總結(jié)和提升，也是進行工程交流的重要文獻資料，通過指導學生撰寫課程設計報告書，培養(yǎng)學生撰寫工程技術(shù)文檔的能力。對設計說明書的撰寫，提出如下要求：1）嚴禁課程設計報告抄襲，基本工作獨立完成；2）根據(jù)任務書能提出合理的設計方案和機構(gòu)的工作原理；3）設計要符合國家標準，學會使用設計手冊、專業(yè)術(shù)語、專業(yè)名詞規(guī)范；4）設計圖圖紙規(guī)范，符合設計說明書的要求，不照抄手冊和案例，設計參數(shù)與圖紙相一致；5）學會使用專業(yè)相關(guān)軟件，對設計的機械機構(gòu)和控制部分進行分析和仿真，是驗證設計正確的有效手段之一；6）課程設計配備了一些實際的零部件可供學生設計使用，以及基本的控制電路，學生要具備一定的實踐操作能力，掌握器件的選擇與焊接，會進行程序的編寫，掌握系統(tǒng)故障的檢測與維修能力。課程設計采用分組式進行，每個小組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。每個小組在規(guī)定的時間完成基本要求，每個學生都要參與該組課程設計答辯，通過問題了解學生在課程設計中所做的主要工作，檢查有無抄襲情況、有無坐享其成的學生，結(jié)合設計報告書的撰寫質(zhì)量和實際所做的產(chǎn)品質(zhì)量進行綜合評定。
3實施效果
通過在重慶大學機械電子工程專業(yè)的實踐，在機械電子工程專業(yè)中開設機電一體化課程設計，已基本摸索出培養(yǎng)機電復合型技術(shù)人才的規(guī)律。普通型題目實現(xiàn)機電融合、知識整合理論教學與工程實踐并重。由于在教學中缺乏機電知識綜合運用能力的培養(yǎng)和訓練，學生在學習了機械設計、機械制造和電子技術(shù)、計算機技術(shù)和傳感器技術(shù)等基礎課程后，不能很好地將機、電的知識融會貫通，大多數(shù)學生也只是了解基本的機電設備的基本功能，在系統(tǒng)運用中存在問題，在機電一體化系統(tǒng)的綜合設計方面存在不少困難。通過開設機電一體化課程設計實踐教學環(huán)節(jié)，通過理論設計與實際操作，比如數(shù)控工作臺進給系統(tǒng)的設計，從電機、聯(lián)軸器、絲杠、導軌的設計到型號的選擇、控制單片機的設計與仿真，最終實現(xiàn)數(shù)控工作臺進給系統(tǒng)的裝配與調(diào)試。機電一體化課程設計對學生的理論知識與實踐緊密地連接起來，提高了學生的綜合應用能力。創(chuàng)新型題目為學生參加機械創(chuàng)新競賽做了鋪墊通過課程設計，為機械學科學生參加如全國大學生機械創(chuàng)新設計大賽做了鋪墊。在第六屆全國大學生機械創(chuàng)新設計大賽（重慶賽區(qū)）中，學生榮獲重慶賽區(qū)一等獎一項、二等獎一項。其中，“幻顯黑板”作品獲得國家專利。該作品包括了框架的設計、傳動系統(tǒng)布置，控制系統(tǒng)采用單片機控制，執(zhí)行元件有步進電機、直流電機、電磁離合器、電磁制動器、光電編碼器等器件。本次參賽作品充分運用機電一體化技術(shù)，機電一體化課程設計改革效果顯著。
4結(jié)語
關(guān)鍵詞： 《電機技術(shù)》 教學改革 現(xiàn)場教學 實踐操作訓練
《電機技術(shù)》是高等職業(yè)教育電氣自動化技術(shù)專業(yè)、發(fā)電廠及電力系統(tǒng)專業(yè)、電力系統(tǒng)繼電保護專業(yè)等專業(yè)的一門專業(yè)基礎課。課程內(nèi)容主要包括變壓器、同步電機、異步電機、直流電機四個部分，重點要學習四種電機的結(jié)構(gòu)和工作原理及其運行原理與常見故障排除方法。通過學習要學會所學的各種電機的工作原理，然后在知原理、懂結(jié)構(gòu)的基礎上重點學習這些設備的使用方法，為學生將來掌握實際操作技能打下堅實的基礎。為此，筆者變傳統(tǒng)的重理論教學為開展現(xiàn)場教學，結(jié)合工程實際，對照實物進行教學。給學生提供實物進行動手訓練，提高學生的操作技能和解決實際問題能力，取得很好的教學效果。下面結(jié)合幾年的教改做法進行總結(jié)，以便和大家進行分享。
一、課程設計的理念突出工學結(jié)合的思想。
《電機技術(shù)》課程設計的理念是：依托行業(yè)企業(yè)，合作共建，依托電力企業(yè)，把工學結(jié)合作為高職教育人才培養(yǎng)模式改革的重要切入點。依據(jù)職業(yè)崗位需求，針對課程和學生的特點，緊密與電力企業(yè)深度合作，共同進行教學內(nèi)容的設計，共建實訓基地，積極推進與生產(chǎn)實際和社會實踐相結(jié)合的學習模式，構(gòu)建緊緊依托行業(yè)企業(yè)深入融合工學結(jié)合的課程教學模式。
1.以培養(yǎng)電機技術(shù)的職業(yè)應用能力為重點設計課程內(nèi)容。
在課程內(nèi)容的選取和組織上，堅持以職業(yè)崗位綜合能力的培養(yǎng)為主線，強調(diào)“以知識為基礎，以能力為目標”。通過調(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)等領域的就業(yè)崗位進行調(diào)查研究，依據(jù)職業(yè)資格標準，明確崗位工作任務及該崗位工作任務所需的職業(yè)能力，確定《電機技術(shù)》課程教學內(nèi)容。
2.課程教學設計面向?qū)嶋H工作過程，課程實施面向校企合作。
課程教學設計以面向工作過程為參照，從崗位技術(shù)項目入手，引出相應的課程教學改革及課程內(nèi)容設計流程。將理論和實踐教學內(nèi)容深度融合，教、學、做相結(jié)合，打造貼近生產(chǎn)實際的實訓室，力求創(chuàng)造與生產(chǎn)一線相一致的教學環(huán)境，使學生有身臨其境的直觀感受，變學習過程為工作過程。
3.靈活多樣的教學方法與手段，注重信息技術(shù)手段的應用。
針對《電機技術(shù)》課程理論性強、概念多且抽象、知識面廣且學生難學等特點，研究并確定教學方法與手段。采用案例教學法，講、演、練相結(jié)合，問題探討教學法，生產(chǎn)現(xiàn)場教學法，任務驅(qū)動法和項目導向法等多種教學方法和手段，強化學習效果。注重信息技術(shù)手段的應用，精心制作教學課件，多媒體教學方法與傳統(tǒng)教學方法相結(jié)合，提高教學質(zhì)量。
4.以就業(yè)崗位的技能要求為導向，構(gòu)建多元的實踐教學體系。
根據(jù)畢業(yè)生就業(yè)崗位的技能與能力要求，注重學生實際操作技能的培養(yǎng)，構(gòu)造由認識實習、電機實驗、電機實訓等模塊組成的多元化實踐教學體系。
二、課程的內(nèi)容選取要貼合實際，以適應將來學生就業(yè)的實際崗位。
《電機技術(shù)》課程是電氣自動化專業(yè)和發(fā)電廠及電力系統(tǒng)專業(yè)的專業(yè)基礎課程，實踐性很強，所以在教學過程中始終堅持理論與實踐相結(jié)合的教學理念，既注重基礎理論的介紹，又及時將本學科領域的最新研究動態(tài)融入教學內(nèi)容。結(jié)合課外輔導、實踐教學和學生課外科技活動，融知識傳播、能力培養(yǎng)、素質(zhì)教育為一體，以理論教學和實驗教學為中心，注重培養(yǎng)學生的實踐動手能力和創(chuàng)新意識。
在教學過程中，根據(jù)電力工程系不同專業(yè)的側(cè)重點不同，對于不同的專業(yè)教學內(nèi)容針對性不同。如發(fā)電廠及電力系統(tǒng)專業(yè)的學生重點講授同步電機和變壓器的內(nèi)容，而電氣自動化專業(yè)的學生將重點講授異步電動機和直流電機部分。這樣有針對性地對學生進行教學，更好地滿足將來學生的實踐需要，效果非常好。
對《電機技術(shù)》課程進行教材優(yōu)選，對課程內(nèi)容、結(jié)構(gòu)均做了改革，以提高學生分析、解決問題的能力。過去《電機技術(shù)》課程講授的內(nèi)容，強調(diào)電磁理論的系統(tǒng)性和完整性，所以學習內(nèi)容偏難、偏深，學生不好理解?，F(xiàn)在講授的內(nèi)容以理論上適度、夠用的原則為主，注重崗位的實際需要，以學習電機的結(jié)構(gòu)、原理及電機實際的使用方法為主。課程分為變壓器、同步電機、異步電機和其他電機四大部分。如異步電機部分，重點學習三相異步電動機的結(jié)構(gòu)和工作原理及三相異步電動機的起動、調(diào)速、制動等使用方法。課程中學習的內(nèi)容都是今后專業(yè)實踐中的實際應用。重點學習各種電機的實際使用方法，以便學生通過學習得畢業(yè)后上崗之時，可以直接對各種電機進行操作。
三、教學組織方式要構(gòu)建講授、觀看圖片、實踐動手的立體式的教學模式。
在《電機技術(shù)》課程的教學過程中，既要教授學生電機的基本理論，更要注重培養(yǎng)學生利用電機的基本理論分析實際電氣系統(tǒng)的綜合運用知識能力。所以在教學組織中既要采用講授和觀看圖片的方法，又要利用實訓器材讓學生進行實際的動手訓練，方可讓學生掌握實際的設備使用方法，為畢業(yè)后的動手能力打下堅實的基礎。教學中一方面要強化學生對基本概念、基本理論、基本分析方法和基本計算能力的掌握，應用講授的教學方法，另一方面要充分利用多媒體教學手段，在教學過程中引入與《電機技術(shù)》課程相關(guān)的工程圖片，向?qū)W生介紹《電機技術(shù)》課程在電氣工程中的應用。讓學生在課堂里通過觀看實踐工程的實際，更深刻地體會所學課程的作用，激發(fā)學生學習這門課程的學習興趣，學習過程變得鮮活起來不再枯燥。同時教學過程中邊講授專業(yè)原理邊進行實踐感知，讓學生在實實在在的設備面前學會操作技能。講課時大量借助實物教具和多媒體音像，講什么內(nèi)容，就提供對應實物進行講解。學生直接接觸實際，學習變得直觀形象，既容易理解工作原理和抽象的電磁理論，又饒有興趣地學會電機的操作方法，可謂一舉多得。
四、實踐性教學的創(chuàng)新模式是把課堂搬到工廠進行現(xiàn)場教學，學習效果直觀形象，學生易于掌握。
電機技術(shù)實驗是《電機技術(shù)》課程的一個重要環(huán)節(jié)，在實驗教學過程中，要培養(yǎng)學生獨立思考及實際操作能力，培養(yǎng)學生的實驗基本技能，同時積極推進開放性實驗教學，為學生提供培養(yǎng)實踐能力與創(chuàng)新精神的環(huán)境。
教學實習可以更好地加深學生對課程知識的理解，是實踐教學中的重要一環(huán)。課程組注重教學與實踐環(huán)節(jié)的鏈接，與一個電機制造企業(yè)建立穩(wěn)定的教學實習關(guān)系，提高教學實習的質(zhì)量和效率，受到學生的好評。如講到異步電動機時，為了增強學生對于電機結(jié)構(gòu)的感性認識，去電機廠進行現(xiàn)場教學學生的收獲很大。首先組織學生從電機生產(chǎn)的第一道工序開始，即沖壓車間的沖制硅鋼片參觀，再到電機的定子和轉(zhuǎn)子等部件加工的機加工車間進行參觀，最后去電機線圈的繞制和嵌放及電機裝配的總裝車間實地進行參觀。經(jīng)過這樣一個全面的實際電機制造過程的觀看學習，積累學生的感性認識，回頭再進行講解，學生很容易理解，所以學習效果較好。在整個參觀學習的過程中，聘請電機廠中的專業(yè)技術(shù)人員進行現(xiàn)場講解，學生身臨其境，詳細了解異步電動機制造的每一個工序，學生有真情實感，所以對異步電動機的結(jié)構(gòu)內(nèi)容掌握得非常清楚準確。
五、結(jié)語
《電機技術(shù)》課程是電氣自動化技術(shù)、發(fā)電廠及電力系統(tǒng)、電力系統(tǒng)繼電保護與自動化等各個專業(yè)均開設的專業(yè)基礎課。近年來，我院《電機技術(shù)》課程教學改革的主要特點是注重實踐性，即學生在學習中是以理解原理為基礎，以實踐操作為重點，突出學生進行實踐動手的能力。所以我們要求學生學習的時候遵從“知原理、會使用、會維修”的九字方針。講授課程的時候不以解題和會推導為重點，而是重點指導學生進行實踐，讓學生掌握操作技能和使用方法，因為學生接觸的實物多，所以理解得好，學生的動手和操作能力得到較好的發(fā)展。通過幾年不斷地摸索總結(jié)，雖然在學生實踐操作方面取得一些成績，可是作為《電機技術(shù)》課程的教學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習，認真探索，為更好地適應當今高等職業(yè)技術(shù)教育的人才培養(yǎng)目標繼續(xù)努力。
參考文獻：
[1]李濱波.電機運行技術(shù)[M].北京：中國電力出版社，2013.
[2]趙君有.電機學[M].北京：中國電力出版社，2011.
[3]高中義.電機技術(shù)及應用[M].北京：國防工業(yè)出版社，2010.
關(guān)鍵詞：自動控制 課程設計理念 課程設計思路
中圖分類號：G642 文獻標識碼： A 文章編號：1672-1578（2013）04-0072-02
1 課程性質(zhì)
隨著生產(chǎn)的發(fā)展和科學技術(shù)的進步，自動控制技術(shù)已廣泛地應用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，交通運輸和國防等各個領域，并成為當今最受重視的高技術(shù)之一。本課程正是基于當今高新技術(shù)的發(fā)展和高職高專教育發(fā)展特點而設置的。是電氣應用、機電及相關(guān)專業(yè)必修的核心課程。
本課程從內(nèi)容上分為《自動控制原理》與《自動控制系統(tǒng)》兩大部分。它是以拉氏變換、反饋控制理論、控制電機、電力電子技術(shù)、自動控制系統(tǒng)工作原理分析方法、自動控制過程分析、調(diào)試、故障排除以及自動控制系統(tǒng)性能改善等為基礎的課程。
本課程在機電、自動化和機械制造及自動化等專業(yè)中，是一門含有較多基礎內(nèi)容的理論專業(yè)課。它是將基礎課程與專業(yè)課程連接起來的橋梁與紐帶。在機電設備及自動化技術(shù)中，幾乎都將涉及到本課程所講述的基礎知識和專業(yè)知識，因此本課程是一門頗具應用價值的理論專業(yè)課程。
2 課程作用
由于本課程是一門研究各類自動控制系統(tǒng)共性的技術(shù)基礎學科，具有科學“方法論”的鮮明特點。同時在學習過程中又應用到了數(shù)學、電路基礎、模擬電子技術(shù)、電機及電力電子技術(shù)等多門課程知識。因此，本課程在培養(yǎng)學生知識的綜合應用能力、學習能力、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 課程設計的理念與思路
3.1 課程設計的理念
圍繞職業(yè)關(guān)鍵能力的培養(yǎng)進行。機電專業(yè)包括的 職業(yè)關(guān)鍵能力有：
學習能力：指獲取信息的能力；學習中發(fā)現(xiàn)問題、分析問題并進行歸納和總結(jié)的能力；是觸類旁通以及運用各種媒體進行學習獲取新知識、掌握新技術(shù)、新設備、新系統(tǒng)的能力。
工作能力：指按工作任務要求，運用所學知識提出工作方案、完成工作任務的能力；是在工作中發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力；是具有團隊合作意識、安全意識、社會責任感及自我控制的能力。
創(chuàng)新思維能力和創(chuàng)新能力：指學習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、完成任務的方案和途徑等方面的能力。
作為職業(yè)技術(shù)學院，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)課程教育過程中所必須遵循的原則與基礎。因此以職業(yè)能力的培養(yǎng)為出發(fā)點，本課程的設計理念是：
①以技能型人才的職業(yè)能力培養(yǎng)為目標，綜合考慮與專業(yè)相關(guān)的崗位需求、前期知識與后續(xù)課程內(nèi)容上的相互鏈接關(guān)系、突出高新技術(shù)的應用成果，是課程組選擇課程教學內(nèi)容的主要依據(jù)。②在課程教學過程中，提高實際操作與現(xiàn)場調(diào)試方面的要求，降低對理論推導與計算方面的要求；著重于對理論知識的物理描述，讓學生理解理論知識出于何出處，原因何在以及如何使用，是主要的教學要求。③采用以自動控制理論作為系統(tǒng)分析的工具，以系統(tǒng)分析作為理論知識的應用舉例，使學生理解所學的理論知識在工程領域的應用方法，是課程組主要要達到的目標。
3.2 課程設計的思路
在課程的教學過程中，注重對原有基礎知識的復習、運用及綜合，精簡并完善自動控制理論的知識鏈條，強調(diào)理論學習與系統(tǒng)定性分析之間的有機結(jié)合，促進課程教學內(nèi)容的改革。
通過對以上課程設計理念的理解，為落實以培養(yǎng)學生職業(yè)能力為目標的課程實施，課程設計的總體思路是：
將教學科研成果（如虛擬教室）引入課堂，理論講述與實驗過程演示相結(jié)合，強化對理論知識物理含義及物理過程的闡述，實現(xiàn)“產(chǎn)、學、研一體化”的教學模式。
強化實踐教學環(huán)節(jié)、圍繞著對學生職業(yè)能力培養(yǎng)這一根本原則，實踐教學被分成了課堂教學演示實驗、驗證性實驗（虛擬實驗）、實物類實驗、綜合實驗（實訓）和設計類練習。
4 教學內(nèi)容的組織與安排
根據(jù)課程設計理念與思路，以及以職業(yè)能力為主的培養(yǎng)目標，采用模塊化結(jié)構(gòu)構(gòu)建了本課程教學的內(nèi)容體系，以關(guān)鍵知識點為核心，將整個教學內(nèi)容分成了幾個大模塊。而且每個模塊都配有相對完善的教學支撐環(huán)節(jié)、關(guān)鍵知識鏈接以及若干教學工作進程，它們共同組成了一個完整的教學內(nèi)容的組織體系。
結(jié)合職業(yè)教育的特點、更新教學理念和教學設計，仿照任務驅(qū)動的方法，在原有教學模式上，增加了教師與學生的活動及教學意圖的展示。其基本設計框架就是：做什么怎么做為什么怎樣做做什么。這一框架構(gòu)建在每一個教學模塊之中，從而使每一個課程模塊都能成為一個既相對獨立完整的教學周期；又可以與下一教學模塊有機結(jié)合，相輔相承。所有的教學內(nèi)容通過這種模塊內(nèi)的周期循環(huán)和模塊外的相互連接、重復與不斷強化，從而達到對學生職業(yè)能力的培養(yǎng)目標。
以教學模塊――分析自動控制系統(tǒng)的方法為例。選取該模塊中的頻率特性法進行課程的微設計。
通過已學的電路知識引入頻率特性法。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頻率是自變量時，其幅值與相位差與頻率之間的函數(shù)。其次，它與動態(tài)電路時域分析中即有穩(wěn)態(tài)響應又有動態(tài)響應不同，頻率特性只討論正弦激勵下的穩(wěn)態(tài)響應。
對教學主題進行支撐的方法有：課堂教學演示，課堂討論，課堂練習，虛擬仿真實驗。相關(guān)的知識鏈接有：簡單RC電路分析。
通過教學演示案例進行總結(jié)：①電路對正弦信號的響應分為不穩(wěn)定的過渡過程（暫態(tài)）和穩(wěn)定過程（穩(wěn)態(tài)）；②電路響應穩(wěn)定后的信號是與輸入信號同頻率的正弦信號；③當輸入信號只作頻率上的變化時，同一電路在輸出信號的幅值與相位上都發(fā)生了改變。這一教學支撐環(huán)節(jié)所要達到的目的是：①建立對關(guān)鍵知識點（頻率特性）的感性認識。②對實驗結(jié)論的歸納和總結(jié)，從
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（上接72頁）
而訓練學生的學習能力。
通過虛擬實驗讓學生自己去驗證：在給定電路參數(shù)及當輸入的正弦輸入信號只作頻率上的變化時，其輸出正弦信號在幅值與相位上的變化――頻率特性的定義。
在實驗內(nèi)容上有針對性地作了所測幅值取對數(shù)與不取對數(shù)時，幅頻特性曲線上的描繪，通過實驗報告的方式，讓學生自己去比較兩種特性曲線上的優(yōu)劣，從而為這一知識鏈上的另一個重要知識點“分貝”的理解，埋下伏筆。
最后，問題的提出：有幾個放大器的增益分別是60dB，0dB--20dB，那么這幾個放大器的放大倍數(shù)各為多少？對這個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；運用于工作和生活中，可對一般常識性問題作出科學的理解與判斷，如集成運算放大器中信噪比的單位，還有生活中用來描述噪聲的單位。
5 結(jié)語
通過以上教學過程，即可形成：頻率特性法（做什么）――溫故而知新（怎么做）――通過實驗驗證并理解（為什么）――頻率特性的應用（怎樣做）――再到頻率特性法（一個更新層次上的做什么）。在學生對舊有知識進行復習和對新知識理解的整個教學過程中，各個支撐環(huán)節(jié)在相輔相承的同時，也實現(xiàn)了前面我們所提到的對學生職業(yè)能力的一種綜合訓練的理念與設計思路。
參考文獻：
關(guān)鍵詞：微機原理；課程設計；教學方法；考核體系
課程設計是一種課程形式，也是一種教學方法[1]，其基本教學目的是加深學生對課程基礎理論和基本知識的理解與掌握，培養(yǎng)學生綜合運用基礎理論和技能分析與解決實際問題的實踐能力以及勇于探索的創(chuàng)新精神。微型計算機原理與接口技術(shù)是計算機硬件基礎的重要組成部分，是高等學校很多專業(yè)都開設的一門基礎性課程，也是一門應用性、實踐性很強的課程。由于其開設量大，受益面廣，國內(nèi)高校都加強了該課程的建設，深化課程改革。一方面，縮短了課堂授課學時，加大實驗學時，特別是加大課程設計學時；另一方面，加大課程設計的改革力度，不斷更新設計內(nèi)容，改革教學方法和考核方法，突出學生的自主性、主動性，激發(fā)學生的創(chuàng)新意識，注重學生設計能力的培養(yǎng)和工程能力的訓練[2]。
天津大學電氣與自動化工程學院開設的微機原理課程設計，基于多個圍繞微機原理課程設計的天津大學教改課題的實踐成果，結(jié)合學科前沿和工程實際，創(chuàng)新微機原理課程設計平臺，不斷優(yōu)化和更新設計內(nèi)容。結(jié)合學生特點和興趣，注重引導、激發(fā)學生的創(chuàng)造激情和對知識的渴望，創(chuàng)新教學方法和手段。并且將創(chuàng)新性與工程規(guī)范納入考核體系，改革考核和成績評定方法，引導學生從注重結(jié)果轉(zhuǎn)變到注重過程，從注重成績轉(zhuǎn)變到注重成效。
一、創(chuàng)新微機原理課程設計平臺與內(nèi)容
1.微機接口實驗系統(tǒng)綜合設計項目開發(fā)
基于“通用微機接口實驗系統(tǒng)”，利用實驗系統(tǒng)的外擴展接口，開發(fā)利用各種外擴展板，構(gòu)建多種新的微機接口綜合設計系統(tǒng)。主要包括以下幾個方面：
（1）開發(fā)了GPS（全球定位系統(tǒng)）導航系統(tǒng)擴展實驗板[3]，并與“通用微機接口實驗系統(tǒng)”系統(tǒng)連接，以及與液晶顯示系統(tǒng)或LED鍵盤控制實驗板互聯(lián)，構(gòu)成全新的綜合設計實驗系統(tǒng)。設計并開設基于導航系統(tǒng)實驗擴展板的綜合設計性實驗，與學科前沿相結(jié)合，增加了設計深度與廣度，豐富了實驗教學內(nèi)容。
（2）實現(xiàn)了“通用微機接口實驗系統(tǒng)”與LCD（液晶顯示系統(tǒng)）連接[4]。新的實驗系統(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)實驗等。實驗系統(tǒng)還可與電機等執(zhí)行元件相連，通過編程在液晶顯示器上顯示輸入輸出及控制和執(zhí)行信息等綜合設計性實驗內(nèi)容。
（3）實現(xiàn)了“通用微機接口實驗系統(tǒng)”與LED（發(fā)光二極管）鍵盤控制實驗板的連接[5]。該實驗系統(tǒng)通過8279芯片等的應用完成了綜合設計性實驗題目的開發(fā)，主要包括總線控制以及對控制對象進行顯示、管理和操作，使課程設計內(nèi)容更符合電氣與自動化專業(yè)對控制技術(shù)的要求。
（4）學生自主進行創(chuàng)新設計。實驗室提供紅外收發(fā)、溫濕度或壓力傳感器等實驗擴展板及相關(guān)技術(shù)資料，在課程設計中學生利用實驗室的各種設備與“通用微機接口實驗系統(tǒng)”相結(jié)合，自定課題進行創(chuàng)新設計與實踐。
2.微機接口實驗系統(tǒng)綜合設計性實驗應用
拓展設計內(nèi)容，更新設計項目，做好設計實驗之間的科學銜接，使學生在課堂上更多地接觸前沿技術(shù)，為他們未來接觸工程實際奠定良好的基礎。注意將本課程所學知識與“電子技術(shù)”、“自動控制原理”、“檢測技術(shù)”和“機器人學”等相關(guān)課程內(nèi)容融會貫通，提高學生綜合運用和工程應用能力。
（1）課程設計內(nèi)容的設立。根據(jù)微機原理課程設計的要求，不斷進行實驗系統(tǒng)選題的設計與開發(fā)，精心設計課程設計內(nèi)容，注重先進性和開放性，并與學科的前沿技術(shù)相結(jié)合，在課程設計的綜合性、設計性環(huán)節(jié)給予學生更多的選擇。設計課題包括基礎性選題和擴展性選題兩部分。
基礎性選題主要包括：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顯示實驗，微機接口、鍵盤、LED綜合實驗，GPS通訊實驗，GPS編程實驗，GPS手持機實驗，各種外擴展板設計實驗。這些設計內(nèi)容與微機接口技術(shù)緊密相關(guān)，并具有一定的深度與廣度，同學們通過硬件連接、軟件設計，軟硬件調(diào)試完成集采集、顯示、存儲等功能于一體的設計內(nèi)容。
同時，我們還給出了多個綜合設計性擴展選題。此類選題沒有固定的要求，只是給出一些提示，學生可以根據(jù)自己的設想進行硬件選擇、軟件設計，達到自己的設計目標。極大地發(fā)揮了學生的主觀能動性和創(chuàng)新性。
（2）課程設計教程的編寫。微機原理課程設計綜合設計性選題的主要知識點依托微機原理接口技術(shù)并結(jié)合與之相關(guān)的學科前沿。為此，根據(jù)課程設計要求，編寫了相關(guān)的設計教程，提供參考文獻與網(wǎng)站，使學生在實驗前對相關(guān)的擴展知識有個初步了解。根據(jù)歷屆學生的具體情況，教師不斷總結(jié)實踐教學經(jīng)驗，逐步完善指導書的編寫，使之更適應于學生的實踐與創(chuàng)新。在指導書編寫中按知識點模塊化編寫，設計實驗內(nèi)容從易到難編排，每個設計實驗都給出了預習要求和達到目標。對于創(chuàng)新性設計實驗我們給出一部分選題，同時鼓勵同學們結(jié)合系統(tǒng)，將擴展板進行多種組合，自己設計課題，進行實踐創(chuàng)新。
二、探索新的實踐教學方法和手段
1.加強引導與鼓勵，激發(fā)學生的創(chuàng)造激情和對知識的渴望
在微機原理課程設計教學實踐中，首先了解不同學生的特點和學習興趣，在此基礎上有針對性地指導學生選題及團隊組合。在設計過程中，鼓勵學生獨立思考，通過網(wǎng)絡、圖書館、資料室等各種渠道進行信息檢索和資料查詢。教師在指導實驗時，從實踐應用的角度出發(fā)去引導學生的設計方法和技術(shù)路線，注重培養(yǎng)學生發(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。
教師在課堂上注重學生課程設計過程，鼓勵學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)學生的創(chuàng)造激情和對知識的渴望，促使學生從“要我學、要我做”轉(zhuǎn)變?yōu)椤拔乙獙W、我要做”。
2.改革課程設計考核和成績評定方法
在課程設計的考核中將創(chuàng)新性與工程規(guī)范納入考核體系。指導教師從出勤次數(shù)、軟硬件設計、上機調(diào)試、預習（第一次實驗時檢查流程圖、源程序）與總結(jié)報告、創(chuàng)新性等方面對學生進行綜合考評。在課程設計的考核與評定過程中細化了預習、設計、創(chuàng)新、實驗報告完成各個步驟的考核標準。課程設計過程中為每位同學建立考核表格，其中題目1是基礎性選題，題目2是自選的綜合設計性擴展選題。按照考核指標體系，在課程設計過程中同步給出各環(huán)節(jié)考核成績，做到公平公正，激勵學生更好地完成課程設計內(nèi)容，更多地進行創(chuàng)新性設計。
三、教學效果
2006年以來，我們不斷創(chuàng)新微機原理課程設計硬件平臺，不斷擴展和更新設計內(nèi)容，邊實踐、邊改革。目前已在電氣與自動化工程學院自動化專業(yè)和電氣自動化專業(yè)6屆學生（平均每屆學生12個班、380人）中進行了教學實踐，取得了良好的教學成果。
微機原理課程設計教學過程中，學生付出了很大努力，他們要自學相關(guān)知識，查閱資料，進行實驗設計、流程設計，搭建硬件平臺；并通過軟件設計、軟硬件調(diào)試，完成整個設計，寫出設計說明書和總結(jié)報告。大部分學生對擴展性選題具有極大興趣，有學生選用導航擴展板實驗系統(tǒng)，通過自學相關(guān)知識，實現(xiàn)了GPS地理信息的采集、顯示、存儲，取得了滿意的效果；還有學生偏重理論研究，例如08級的同學在80X86平臺上完成了FFT（快速傅里葉變換）的匯編實現(xiàn)，具有較強的理論價值，能在本科階段做出這樣的課程設計成果，得到了師生的廣泛好評。
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關(guān)鍵詞：集散控制系統(tǒng)；課程設計；教學體系；教學改革
中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：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算機控制系統(tǒng)，綜合了計算機、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70年代中期第一套集散控制系統(tǒng)誕生以來，已在國內(nèi)外工業(yè)控制領域得到廣泛應用。[1]“集散控制系統(tǒng)”是自動化類專業(yè)（尤其是熱工過程自動化專業(yè)）的核心專業(yè)課，其教學分為課程教學與課程設計教學兩部分。從系統(tǒng)科學視野來看，課程教學與課程設計教學是DCS教學體系中的兩大元素，相互作用形成有機結(jié)構(gòu)，根據(jù)系統(tǒng)科學整體性原理，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)”教學效果有以下兩個途徑：一是分別改進課程教學體系與課程設計教學體系；二是加強兩者的相互作用，形成有機結(jié)構(gòu)，派生出更多新功能，從而提升教學效果。為了培養(yǎng)符合新形勢下發(fā)電行業(yè)對熱工過程自動化專業(yè)畢業(yè)生的就業(yè)要求，本文以長沙理工大學熱工過程自動化專業(yè)為例，探討了“集散控制系統(tǒng)”教學體系的改革。
一、“集散控制系統(tǒng)”課程教學體系改革
1.修訂教學大綱
教學大綱是課程的教學綱要。經(jīng)過課程教研組多次討論，結(jié)合熱工過程自動化專業(yè)的最新培養(yǎng)計劃，依據(jù)拓寬基礎、加強素質(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)”的教學大綱，進一步明確了“集散控制系統(tǒng)”在整個專業(yè)課程體系中的地位和作用，指出了教學目標與期望值，規(guī)定了基本教學任務和要求。
2.編寫教案講義
教案是教師實施教學計劃與組織課程教學的方案，即為教學程序。課程教研組在教學中選用過兩種參考教材，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)最新修訂的教學大綱，參考國內(nèi)外有關(guān)火力發(fā)電機組最新技術(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.更新教學內(nèi)容
“集散控制系統(tǒng)”課程的內(nèi)容涉及到熱工過程自動化專業(yè)的幾乎所有專業(yè)基礎課程及專業(yè)課程知識。隨著集散控制系統(tǒng)的迅速發(fā)展，知識與技術(shù)日新月異，要適應社會發(fā)展與需求，就必須在教學過程中關(guān)注新型集散控制系統(tǒng)的特點與優(yōu)勢，[5]比較各廠家產(chǎn)品的優(yōu)缺點，更新教師的知識體系。課程教學結(jié)束后召開總結(jié)討論會，根據(jù)學生學習情況及教學過程中反饋的信息，反思教學內(nèi)容編排的合理性與先進性，推陳出新，保持教學內(nèi)容的前沿性。同時要做到內(nèi)容的開放式，注意銜接其他專業(yè)課程相關(guān)內(nèi)容，將檢測技術(shù)與控制儀表、熱工過程控制系統(tǒng)、鍋爐原理、汽輪機原理、計算機控制技術(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)知識融入到具體的集散控制系統(tǒng)分析和設計中，從而提高學生集散控制系統(tǒng)的分析與綜合能力。
4.改進教學方法與教學方式
針對具有不同特點的知識點，采取不同的教學方式方法。在對集散控制系統(tǒng)的基本概念與結(jié)構(gòu)進行分析時，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，盡量活躍課程氣氛，把知識點講解的淺顯易懂，做到重點難點突出，在關(guān)鍵處設置問題，啟發(fā)學生思考。針對算法組態(tài)與人機界面內(nèi)容，需要實踐動手的較多，考慮到實驗課時的有限性，安排學生自己安裝好組態(tài)王與DCS教學仿真軟件，課堂教師結(jié)合實例一邊講解一邊示范，學生一邊聽講一邊學習組態(tài)。在講授數(shù)據(jù)通信時，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)了學生的學習熱情。積極探索開發(fā)并充分利用網(wǎng)絡教學平臺，為學生提供靈活自主的第二課堂，拓寬了學生的視野，改善了師生的交流途徑。[3]
5.實驗教學改革
“集散控制系統(tǒng)”課程的所有實驗都在集散控制系統(tǒng)實驗教室進行，以前由實驗室教師單獨承擔，為了實現(xiàn)理論教學與實踐教學的無縫對接，現(xiàn)由實驗室教師與任課教師聯(lián)合承擔，共同編寫了實驗室指導書，指導學生獨立完成實驗。根據(jù)集散控制系統(tǒng)教學大綱，由于教學時間的限制，安排學生利用課外時間進行六個驗證性實驗，在和利時MACS系統(tǒng)上開設了四個設計綜合性實驗，[4]包括一階單容水箱對象特性測試實驗、單容水箱液位PID控制實驗、雙容水箱液位控制系統(tǒng)設計實驗及煤燃燒控制系統(tǒng)設計實驗。
二、“集散控制系統(tǒng)課程設計”教學體系改革
“集散控制系統(tǒng)課程設計”是熱工自動化專業(yè)繼“集散控制系統(tǒng)”課程之后一個至關(guān)重要的工程實踐教學環(huán)節(jié)，是將書本知識轉(zhuǎn)化為實際運用能力的關(guān)鍵步驟，其學時為兩周。其目的在于培養(yǎng)學生運用所學的集散控制系統(tǒng)的分析與設計理論知識解決工程實際問題的能力，進一步發(fā)掘和培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神與工程實踐能力，即加深學生對熱工自動化工作的認識，提升畢業(yè)入職后的工作能力。這里主要從教學大綱、課程設計指導書、課程設計選題、指導教師的團隊化等方面探索“集散控制系統(tǒng)課程設計”教學體系的改革。
1.教學大綱修訂
根據(jù)熱工過程自動化專業(yè)的培養(yǎng)方案，在修訂“集散控制系統(tǒng)”教學大綱的同時，修訂“集散控制系統(tǒng)課程設計”的教學大綱。修訂過程中，密切聯(lián)系“集散控制系統(tǒng)”知識點，明確課程設計目的是力爭全面應用課程所學知識進行現(xiàn)代電廠控制系統(tǒng)的設計，使得學生熟練掌握集散控制系統(tǒng)設計方法與基本技能。大綱規(guī)定了設計的基本要求、設計時間、選題原則、考核方式。
2.課程設計指導書與選題優(yōu)化
“集散控制系統(tǒng)課程設計”主要圍繞當前火力發(fā)電廠主流容量機組的鍋爐自動控制系統(tǒng)設計，給出了爐膛壓力控制系統(tǒng)設計、燃燒過程控制系統(tǒng)設計、過熱蒸汽溫度控制系統(tǒng)設計、再熱蒸汽溫度控制系統(tǒng)設計、除氧器水位控制系統(tǒng)設計、除氧器壓力控制系統(tǒng)設計、汽包水位控制系統(tǒng)設計與磨煤機解耦控制系統(tǒng)設計等八個設計課題。且這些題目會根據(jù)電廠自動化的發(fā)展適時更新，盡量遴選能激發(fā)學生興趣具有挑戰(zhàn)性或前沿性的課題。一般安排5～7名學生為一課題小組，要求各小組選出一名學生任組長，將課題設計分解成若干部分，小組成員分工協(xié)作。各小組分別完成總體方案設計、硬件選型、確定軟件需求、組態(tài)圖設計、SAMA圖繪制、算法組態(tài)、編寫設計說明書和答辯等任務，進一步提升學生的綜合應用能力、獨立分析與解決問題的能力、團隊合作精神及創(chuàng)新能力。
3.指導教師團隊建設探索
課程設計教學過程中要體現(xiàn)素質(zhì)教育的實施，必須強化指導教師的主導作用。因而，組建一個優(yōu)秀的指導教師團隊勢在必行。指導教師必須有豐富的DCS設計經(jīng)驗，對電廠自動化領域有解決實際問題的工作積累，富有創(chuàng)新意識、創(chuàng)新精神，更應具備高度的責任心。加強“集散控制系統(tǒng)課程設計”指導教師團隊建設，一方面組織任課教師與試驗指導教師到電廠進行工程化培訓，主要目的在于豐富教師的集散控制系統(tǒng)工程實踐經(jīng)驗；另一方面聘請實習基地或有合作關(guān)系的電廠中的熱工自動化工程師擔任輔助指導教師。同時注重青年教師科研能力的培養(yǎng)，通過參與相關(guān)科研項目，把科研成果凝練成案例指導學生開展課程設計。[5]指導教師中既有理論功底深厚的任課教師、實驗知識豐富的實驗指導教師，又有工程實踐經(jīng)驗豐富的熱工自動化工程師，從而逐步組建一支奮發(fā)有為的指導教師團隊。
三、強化課程設計教學與專業(yè)課教學的聯(lián)系
“集散控制系統(tǒng)”教學主要圍繞培養(yǎng)學生的工程實踐能力而展開。因而“集散控制系統(tǒng)”課程教學必須與“集散控制系統(tǒng)”課程設計教學有機融合。在課程教學階段，根據(jù)課程教研小組統(tǒng)一安排，把“集散控制系統(tǒng)”課程設計的題目及設計指導書下發(fā)給學生，從而使得課程教學基本圍繞課程設計進行。在原本枯燥的專業(yè)課教學中引進了類似“案例教學”的方式，增強了學生學習的針對性，激發(fā)了學生的學習興趣與目的，使理論與實踐能夠適時地統(tǒng)一起來，提高了教學效果。[6]因此，學生在理論教學階段即可基本完成“集散控制系統(tǒng)”課程設計的建模與算法設計部分內(nèi)容，大大節(jié)省了課程設計時間，讓學生騰出寬裕的時間挖掘創(chuàng)造性設計潛能。通過強化“集散控制系統(tǒng)”課程設計教學體系與專業(yè)課教學體系的聯(lián)系，不僅可以使理論教學與實踐教學相得益彰，也促進了集散控制系統(tǒng)教學效果的提升。
四、總結(jié)
在近幾年的教學過程中，課程教研小組對“集散控制系統(tǒng)”教學體系改革進行了探索。通過集散控制系統(tǒng)專業(yè)課程及其課程設計教學，加深了學生對集散控制系統(tǒng)分析與設計理論知識的整體認識，理論知識和工程實踐實現(xiàn)了有機融合，提高了學生的工程實踐能力與團隊精神，提升了整體教學效果。
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關(guān)鍵詞：課程設計；開放性；綜合性；工程實踐
作者簡介：孫亮（1973-），男，吉林省吉林市人，東北電力大學電氣工程學院，副教授；李娟（1972-），女，山東榮成人，東北電力大學電氣工程學院，教授。（吉林 吉林 132012）
中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）17-0085-01
隨著電力工業(yè)的迅速發(fā)展，我國電網(wǎng)已形成含有超高壓交、直流網(wǎng)絡的大電網(wǎng)互聯(lián)形式，因而電力系統(tǒng)運行的的安全穩(wěn)定性愈加重要。對于各院校電氣工程及其自動化專業(yè)，要培養(yǎng)出適合現(xiàn)代電力工業(yè)發(fā)展、滿足運行實踐要求的從業(yè)人員，必須通過系統(tǒng)的實驗實踐教學體系，培養(yǎng)學生的工程意識、創(chuàng)新意識、經(jīng)濟意識和科技意識，提高學生提出問題、發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力。
課程設計是本專業(yè)各門專業(yè)課程重要實踐教學環(huán)節(jié)之一。通過各專業(yè)課程的課程設計教學環(huán)節(jié)，使學生能夠?qū)⒏鲗I(yè)課程知識有機聯(lián)系起來，認識到各門專業(yè)課程在本專業(yè)知識體系中的地位及各門課程之間的關(guān)系，培養(yǎng)學生查閱資料、發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力，啟發(fā)學生的創(chuàng)新思維、獨立思維方式，培養(yǎng)學生進行初步工程設計的能力以及對工程技術(shù)問題認真負責的態(tài)度。為此，在本專業(yè)的實驗實踐教學體系中構(gòu)建創(chuàng)新性、開放性、設計性、綜合性的課程設計模式具有重要的意義。[1，2]
一、課程設計現(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”都有隸屬于本課程的課程設計，例如“電力系統(tǒng)分析”課程的“潮流計算”、“短路計算”課程設計，“發(fā)電廠電氣部分”課程的“變電站電氣一次部分設計”以及“電力系統(tǒng)繼電保護”課程的“環(huán)形網(wǎng)絡繼電保護整定”。目前這些課程設計多為課程性課程設計，相互之間銜接性較差，學生難以對知識體系有一個完整的認識，而且普遍采用“參照設計指導書，查閱設計手冊，進行模仿設計”的模式，不利于調(diào)動學生的積極性，使得學生的主動性、獨立性和創(chuàng)造性較差，這樣的課程設計形式往往收不到很好的效果。[3]
二、課程設計模式建立
針對電氣工程及其自動化專業(yè)的工程性和實踐性的特點，建立了“以專業(yè)知識為主線，以開放式管理為前提，以開放的實驗平臺為基地，以激發(fā)學生主動性為動力”的開放性、設計性、綜合性和創(chuàng)新性課程設計模式。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”和“高電壓技術(shù)”等多門專業(yè)主干課程聯(lián)系起來，開設多個與電力工業(yè)工程實踐相關(guān)聯(lián)的選題，要求學生隨著各門專業(yè)課程的授課進程，針對某一選題，在學院提供的開放式實驗平臺進行自主設計和獨立實踐。其基本思想是通過進行開放式的綜合性課程設計，使學生得到一次綜合應用所學各門專業(yè)知識的系統(tǒng)化實踐鍛煉機會。[4]
三、課程設計模式實現(xiàn)
1.實踐性題目開設
針對電力工程實踐開設多個與工程實踐關(guān)系緊密的選題，其中一個選題是電力系統(tǒng)規(guī)劃及發(fā)電廠電氣部分設計。其針對某個電網(wǎng)的規(guī)劃、設計及運行分析的設計伴隨專業(yè)課程教學全過程逐次展開，替代以往課程教學中的分散習題和課后集中進行的課程設計，以提高學生對工程問題整體性的認識。
該設計在專業(yè)課程教學之初，即在“電力系統(tǒng)分析”課程中，進行設計題目的布置，給出對某一電力系統(tǒng)進行規(guī)劃設計所需要的初始條件，隨著課程教學內(nèi)容的逐步推進，要求學生完成對該電力系統(tǒng)的潮流計算及分析、電壓調(diào)整、故障計算和穩(wěn)定性分析。在后續(xù)的各門專業(yè)課程中，針對該系統(tǒng)中的火力發(fā)電廠進行各個專項設計。在“發(fā)電廠電氣部分”課程學習中，要求學生對該火力發(fā)電廠的電氣一次部分進行設計，即完成電氣主接線的選擇、電氣設備的選擇、廠用電部分設計和配電裝置規(guī)劃設計等。在“電力系統(tǒng)繼電保護”課程學習中，對火力發(fā)電廠發(fā)電機、變壓器組的主保護進行配置和整定。在“高電壓技術(shù)”課程學習中，完成火力發(fā)電廠的防雷保護設計。在每門課程結(jié)束之后，專門安排一定時間完成課程設計的說明書、計算書整理撰寫和繪圖等工作，并進行該課程設計的考核。
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)絡結(jié)構(gòu)，主要是為了保證每個學生有不同的設計任務書，可能不完全符合電力系統(tǒng)的實際網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。在保證一人一題的基礎上，本課程設計采用目前電力系統(tǒng)一些典型的算例分析計算，例如IEEE30、IEEE18節(jié)點網(wǎng)絡等的潮流計算分析。
通過這種綜合性課程設計形式，將以往零散的多個課程設計聯(lián)系起來，使學生對電力系統(tǒng)的設計、運行有了從全局到局部逐漸過渡的了解，對工程問題局部與整體的關(guān)系有了更全面的把握，對電力系統(tǒng)一次、二次各部分之間關(guān)系有了更深刻的認識。另外，由于課程設計貫穿于課程教學過程中，學生學到的知識立即就會運用到設計中，促進了學生對知識的掌握和理解。
2.開放實驗平臺
充分利用校內(nèi)實驗中心和校內(nèi)、外仿真基地。各實驗中心采取全天開放的形式，設計中需要進行實驗時，學生可以到實驗室進行預約，在指定時間內(nèi)進行實驗。東北電力大學現(xiàn)有兩個物理仿真中心——“電力系統(tǒng)動態(tài)模擬仿真實驗室”和“輸變電運行仿真中心”，一個數(shù)字仿真中心——“電力運行仿真中心”。 其中動態(tài)模擬實驗是大型電力系統(tǒng)的一個縮影，可以搭建所設計的電力系統(tǒng)，通過它可以對電力系統(tǒng)的某些運行特性包括潮流、穩(wěn)定等進行實踐性的實驗，從而加深對知識的認識和拔高。變電運行仿真可以使學生獲得對運行現(xiàn)場的直觀認識，獲得實踐運行的基本知識，并對電氣主接線的設計及配電裝置的規(guī)劃設計有很大的幫助。通過數(shù)字化計算機仿真系統(tǒng)了解、熟悉發(fā)電廠和變電站的運行操作過程。經(jīng)過課程設計中的各種實踐，學生增加了獨立實踐機會，提高了實踐能力，對多門專業(yè)主干課程的知識進行系統(tǒng)的整合并加以融會貫通，增強了對電力系統(tǒng)運行實踐基本原理的理解。
3.輔助措施
根據(jù)當前電力工業(yè)的發(fā)展趨勢、電氣工程及其自動化專業(yè)的培養(yǎng)目標以及學校的具體情況，組織指導教師到供電公司、發(fā)電廠、電力設計院等單位進行調(diào)研，學習、熟悉現(xiàn)今實際工程的設計過程，避免課程設計與工程實際的脫節(jié)。重新編寫了各個課程設計的教學大綱、設計任務書和設計指導書，使之更貼近電力系統(tǒng)工程實踐。
由于在設計過程中學生遇到了利用計算機制圖和計算能力不足等實際困難，在制訂培養(yǎng)方案時，開設“電力CAD”、“電力系統(tǒng)仿真軟件應用”及“matlab在電力系統(tǒng)計算中應用”等多門選修課，保證了學生設計的順利進行。另外購置大量設計手冊，參考資料，解決了以往設計過程中參考資料嚴重不足的情況。
由于改革后的題目涉及面較廣，工作量較大，單獨一名學生完成有些困難，將每班學生分成若干小組，由3-4名學生組成一個小組，共同完成其中一個課題。小組成員在自主設計的基礎上，一起對課題進行研究、討論，共同完成課題，提高了協(xié)同合作能力，充分調(diào)動積極性。
4.嚴格考核
雖然新的課程設計模式是以開放式管理為前提，但實行嚴格考核的制度。由于本專業(yè)班級較多，做課程設計的總?cè)藬?shù)很多，必須形成完善的過程評價和結(jié)果考核機制。所以加強了過程管理，課程設計成績中含有一部分指導過程成績，并引入畢業(yè)設計答辯制度對學生逐一考核，考核不合格者補考和重修，避免了一部分學生不參加課程設計，只抄襲其他同學成品的情況。
四、總結(jié)
具有綜合性、實踐性、開放性的課程設計，有利于學生對知識的掌握、鞏固以及綜合應用。經(jīng)過此種課程設計模式的鍛煉，學生對電力系統(tǒng)工程實踐的分析方法及其應用有了更深刻的理解，掌握了電氣工程初步設計基本步驟和方法，為以后從事電氣設計、運行管理和科研工作打下良好的基礎，能更好地適應電力行業(yè)實際工作。初步的教學實踐證明了專業(yè)課程設計改革的必要性和有效性，也為今后的工作積累了經(jīng)驗。
參考文獻：
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[關(guān)鍵詞]單片機；創(chuàng)新能力；教學改革
[中圖分類號]G40―057
[文獻標識碼]A
[論文編號]1009―8097(2009)13―0282―03
引言
《單片機原理及應用》課程是向?qū)W生傳授單片機技術(shù)的基礎課程，它綜合了多門基礎課和專業(yè)基礎課的知識，主要培養(yǎng)學生進行智能化電子系統(tǒng)整體設計的能力，培養(yǎng)強電專業(yè)學生的弱電控制能力。通過學習，使學生掌握單片機應用系統(tǒng)的硬件設計和軟件編程技術(shù)，可為后續(xù)更高層次專業(yè)課程的學習、畢業(yè)設計、參與實際的綜合設計課題和將來參加工作打下良好的基礎。因此搞好《單片機原理及應用》課程的教學工作，提高學生的創(chuàng)新能力，對提高教學質(zhì)量有著非常重要的現(xiàn)實意義。
一 目前教學中創(chuàng)新能力培養(yǎng)存在的主要問題
我院的自動化、電氣工程及其自動化、電子信息工程三個電類專業(yè)均開設了《單片機原理及應用》課程，學生在學習了電路基礎、數(shù)字電子、模擬電子、微機原理等基礎課程的基礎上，再學習《單片機原理及應用》課程，在整個教學安排上是非常合理的。然而通過40學時的教學和一周的課程設計，最終對學生的學習情況考核時發(fā)現(xiàn)學生對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 學生主動學習的意識不夠，缺乏創(chuàng)新思想，學習過程中一旦碰到問題，很難認真思考、探索研究、積極主動地解決問題。
2 在《單片機原理及應用》的教學過程中，傳統(tǒng)的教學還是以理論為主，以課堂授課為主，學生很少有應用具體電路解決實際問題的機會，不利于創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。
3 目前實驗課程體系驗證性實驗過多，綜合性、啟發(fā)型實驗不夠，沒有大型設計性和綜合性實驗，基本沒有對學生動手能力訓練，更不用說培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。
4 在傳統(tǒng)的教學思想和方法引導下，學習成績主要是以考試成績確定的，因而常常出現(xiàn)“高分低能”現(xiàn)象。這種評價體系造就學生對實踐環(huán)節(jié)學習的輕視心理，即是以成績合格為目標，而不是能力獲得為標準，限制了學生的創(chuàng)新能力。
二 改革思路和方案
針對以上問題，在單片機教學中，根據(jù)學生、教材、教學設備等實際情況，將授課內(nèi)容進行全面、合理的整合優(yōu)化。減少冗余，加強綜合性、創(chuàng)新性內(nèi)容，在對整個課程鏈研究的基礎上進行了課程改革，改革后的講課學時分配如表1所示：
在對整個課程鏈研究的基礎上進行課程改革，可以避免學生反復學習同一內(nèi)容，但又學得不夠深入等問題。對照以前的教學大綱，了解當前學生所學課程，對單片機的大綱做了更改，利如增加了單片機應用典型案例、接口部分知識，刪除了同步、異步通信概念、進制部分知識等。
這種改革符合目前國家教育教學改革基本方針，可以減輕學業(yè)壓力，用有限的課時學習盡可能多的知識，做到“厚積”。在改革過程中注意積極開展教育創(chuàng)新。為培養(yǎng)創(chuàng)新意識，積極探索具有創(chuàng)造性的教學方法和手段，在授課中改變老師唱主角，學生當觀眾的教學模式：改變學生靜態(tài)、被動接受的地位，建立以學生為中心的實踐性教學模式。利用學生對新事物感興趣的心理特點，鼓勵學生積極、主動地去探究知識，教會學生進行創(chuàng)新的科研方法和在自主的學習中學會創(chuàng)新。另外在現(xiàn)行開設單片機課程中，實踐內(nèi)容所占比例偏少，實驗設備陳舊，內(nèi)容跟不上時展，因此進行了實踐性教學環(huán)節(jié)改革，改善教學與實踐脫節(jié)的現(xiàn)狀，使各環(huán)節(jié)相互銜接，增加創(chuàng)新實驗，通過加強動手能力的培養(yǎng)，提高了學生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力，培養(yǎng)應用型本科人才。
三、為提高創(chuàng)新能力所采取具體措施
1 提高學生學習單片機的興趣，培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識
興趣是最好的老師，只有有了學習興趣，才能夠在學習中創(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)學生的學習興趣，在開課之后，我們首先向?qū)W生介紹單片機的多種應用功能及其良好的發(fā)展前景，讓學生明白學什么、為什么學和學會后能做什么，并利用圖片、錄像和實物等介紹一些當前的單片機先進科技和教師相關(guān)單片機科研成果；邀請一些單片機科技公司的技術(shù)人員、知名教授來校作單片機知識專題講座；請一些已畢業(yè)從事與單片機技術(shù)有關(guān)的學生來現(xiàn)場指導教育，使他們了解單片微機在工業(yè)控制、智能化儀器儀表、計算機外部設備、計算機網(wǎng)絡與通訊技術(shù)和家用電器等領域的應用及學好單片機的重要性和必要性，激發(fā)他們的學習興趣，鼓勵他們動腦思考有哪些領域或哪些與我們?nèi)粘Ｉ钕嚓P(guān)的電器或儀表等設備適合用單片機控制，從而使學生具有初步的創(chuàng)新意識。
2 鼓勵學生進行單片機應用系統(tǒng)開發(fā)，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。
不斷鼓勵學生利用課余時間進行單片機應用系統(tǒng)開發(fā)，制作自己興趣的產(chǎn)品，編寫單片機程序。由于初學者一般沒有開發(fā)板和仿真器這些設備，為了給學生創(chuàng)造條件，我們采取了以下措施：
(1)給學生提供一些單片機仿真軟件，讓學生在電腦上模擬實際系統(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。又不需要任何費用，特別適合學生在單片機學習的起步階段使用。我們在實驗室里安裝了這個軟件，并在教學過程中向?qū)W生演示它的功能和使用，鼓勵有電腦的學生安裝這個軟件，讓他們利用課余時間自己動手做做電子表、步進電機、直流電機控制、LED顯示，AD、DA轉(zhuǎn)換，交通燈設計等方面的模擬實驗。
(2)鼓勵有一定經(jīng)濟條件的學生買一些小型的單片機學習開發(fā)板。目前市場上有很多專門為在校大學生學習單片機量身定做學習開發(fā)板、主控芯片。包括凌陽、51系列、AVR系統(tǒng)等，它們價格低，特別適合于學生利用課余時間學習單片機開發(fā)。而實驗室也購置一部分這樣的開發(fā)板，對學生開放，給學生創(chuàng)造自主學習和開發(fā)單片機系統(tǒng)的環(huán)境，從而培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新能力。
3 在實驗中培養(yǎng)創(chuàng)新思維
改變原有的實驗教學模式，減少驗證性實驗，增加設計性、綜合性實驗，并開放實驗室，隨時恭候?qū)W生的來臨。在整個實驗進行過程中，以學生為實驗的主體，最大限度地調(diào)動和發(fā)揮學生的主觀能動性，引導學生積極對待實驗中出現(xiàn)的問題，并自己動手解決這類問題。指導教師在實驗的組織管理上起主要作用，而在實驗中僅起指導作用，給學生指明方向，避免多走彎路，并解答實驗當中出現(xiàn)的一些疑難問題。例如：在彩燈移動實驗中，鼓勵學生編寫不同的移動花樣，采用多種不同方法編程，并設計電路圖，這樣將生活中常見的小產(chǎn)品與課程實驗結(jié)合起來。使同學們加深對理論知識的
理解，學到了實際知識，培養(yǎng)了分析問題、解決問題的能力，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維。
4 通過課程設計改革培養(yǎng)工程素質(zhì)，強化創(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)。在課程設計過程中，注重培養(yǎng)學生的工程素質(zhì)。從課程設計選題開始，就要求學生注意收集相關(guān)資料、作好分工、做好實驗記錄、總結(jié)調(diào)試心得等。使學生熟悉從立項、方案論證、軟硬件設計與調(diào)試、PCB設計、結(jié)構(gòu)設計、到安裝調(diào)試等電子設計的全過程，系統(tǒng)地培養(yǎng)學生的學習能力、交流能力、合作能力，使學生理解并認識了良好的工程規(guī)范。在設計階段，引導學生從不同角度觀察問題、提出問題、解決問題，注意實現(xiàn)創(chuàng)新性設計。在報告整理階段，引導學生對設計過程進行總結(jié)。從方案設計到器件選型，從程序開發(fā)到調(diào)試。都要求學生將實踐中獲取的經(jīng)驗總結(jié)文字材料，使學生在設計過程逐步體驗本課程的系統(tǒng)性。例如，選擇電子時鐘系統(tǒng)作為課程設計的同學，其硬件電路盡管相對簡單，涉及的單片機資源并不多，大部分同學都能夠很快的實現(xiàn)基本功能，但在此基礎上，引導學生進行創(chuàng)新設計，在硬件電路基本不變的情況下，通過重新規(guī)劃設計軟件，實現(xiàn)許多如計時器、萬年歷、秒表、定時報警器等附加功能。
每年課程設計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告。這就進一步鍛煉了學生的創(chuàng)新能力。2007―2008學年我專業(yè)的課程設計的可選題目如表2所示：
而課程設計評分依據(jù)學生的實際完成情況和文字報告等進行評價。例如，確定若干個基于單片機實現(xiàn)的儀器系統(tǒng)如時鐘、點陣顯示器等基本功能供學生選題。在指定的時間范圍內(nèi)，提交完成基本功能的儀器系統(tǒng)、相關(guān)文字報告等，最后進行答辯。畢業(yè)設計得分由設計產(chǎn)品功能和質(zhì)量分(40％)、畢業(yè)設計報告分(30％)、答辨分(15％)、特色與創(chuàng)新分(15％)等部分組成，并要答辨。
5 通過考核方法改革考核學生的創(chuàng)新能力
考核方法作為課程教學的最后環(huán)節(jié)，它直接檢驗教和學雙方的效果，間接指導著學生的學習。目前《單片機原理及應用》課程使用比較普遍的考核方法仍然是閉卷筆試。應該說，閉卷考試在基礎理論類課程教學中，在強化學生學習和掌握知識的作用是不可替代的，但《單片機原理》課程應用性、實踐性都很強，如果仍以閉卷考試作為主要評價方法，則不能較好檢驗學生的實踐能力和創(chuàng)新能力。因此對當前的考核方法進行了改革，并擬建立一種長期的跟蹤考核制度，將考核重點放在學生在實踐中發(fā)現(xiàn)問題的能力考核上。即將原來的純筆試改成了設計報告、機考和筆試相結(jié)合評分的方法。在課程結(jié)束后學生要提交一個設計報告，設計一種產(chǎn)品，該報告的評分標準為：報告(50％)+創(chuàng)新意識(30％)+程序調(diào)試(20％)。而機考指的是在實驗室里現(xiàn)場考核，主要考核學生動手能力和程序調(diào)試能力。而筆試試卷在考核學生的基礎知識的基礎上，更強調(diào)學生的創(chuàng)新性思維，在題型上進行了改革。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計，電路設計等題型。充分考核了學生的學習情況和創(chuàng)新能力。最終成績測評比例為設計報告(30％)+機考(20％)+筆試(50％)。
6 開展第二課堂，培養(yǎng)學生的創(chuàng)造能力
為加強對學生學習的引導，我們將課堂教學延伸到課外，注意對學生參與實踐活動興趣的培養(yǎng)。將學生的課外科技活動納入到創(chuàng)新能力培養(yǎng)的過程中來，成立了創(chuàng)新電子社團，以電氣工程及其自動化、電子信息工程專業(yè)學生為主，其他專業(yè)學生也可自愿參加。由《單片機原理及應用》課程的主講教師作為主要指導教師，每周輔導1―2次，并提供不同層次的實踐內(nèi)容，組織多種形式的實踐活動，提出靈活多樣的實踐要求，吸引學生主動地、有選擇地參與這些實踐活動，讓學生根據(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)品設計。在設計和制作過程中，教師給予適度的指導，使學生能夠獨立、主動、保質(zhì)保量地完成自己的設計目標和任務，把學生被動地學習變成積極主動地學習，把依賴于老師的學習變成獨立的學習和思考。設計題目和產(chǎn)品的實現(xiàn)也增強了學生獨立解決問題的自信心，進一步提高學習的興趣。在教師的指導下，學生可以通過第二課堂對課堂教學內(nèi)容進行補充和提升，可以根據(jù)自己的興趣進行選題、完成自己感興趣的課外實驗項目、設計和電子制作，可以自己設計電子作品等，這樣就使他們在完成學習任務的基礎上，使自己的創(chuàng)新思想得以實現(xiàn)。大大激發(fā)了學生的課外學習興趣和主觀能動性。也為學生提供了自由發(fā)展的空間，提高了學生的創(chuàng)造能力。
7 依托各種競賽，推進課程改革，提高創(chuàng)新能力
積極參加全國大學生電子設計競賽、盛群杯單片機競賽，飛思卡爾智能車競賽等各類比賽。這些競賽既培養(yǎng)了學生電子設計能力，提高了實踐能力，也鍛煉了學生的團隊合作精神。通過各類競賽，掊養(yǎng)一部分學生的動力創(chuàng)新能力，再通過宣傳，使其它學生對單片機學習產(chǎn)生興趣，為參加這些競賽而努力，從而進一步提高了學生的創(chuàng)新能力。
四 結(jié)束語
在進行了課程改革以后，學生的學習熱情受到了很大的激發(fā)，出現(xiàn)了自主式學習的熱潮。由于課程的改革，使理論教學的時間大大縮短，學生有了更多動手和思考的時間，在課程結(jié)束時，大多數(shù)同學提交了自己的作品，更有部分同學在單片機比賽中取得了優(yōu)異的成績。我們將以此為契機，積極、主動地促進單片機課程的進一步改革，使單片機課程跟上時展的潮流，使學生學完單片機后，不僅僅具有初步單片機應用系統(tǒng)的設計和開發(fā)能力，還具有了一定的創(chuàng)新能力，有效的提高了學生的綜合素質(zhì)。
參考文獻
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關(guān)鍵詞：中職；研究性學習；機械手控制；PLC
隨著社會生產(chǎn)的不斷進步和人們生活節(jié)奏的不斷加快，人們對生產(chǎn)效率也不斷提出新要求。由于微電子技術(shù)和計算機軟、硬件技術(shù)的迅猛發(fā)展和現(xiàn)代控制理論的不斷完善，使得機械手技術(shù)快速發(fā)展，其中氣動機械手系統(tǒng)由于其介質(zhì)來源簡便以及不污染環(huán)境、組件價格低廉、維修方便和系統(tǒng)安全可靠等特點，已滲透到工業(yè)領域的各個部門，在工業(yè)發(fā)展中占有重要地位。目前，中等職業(yè)學校對機械手課程的教學側(cè)重于對機械手原理和理論的講解，教學模式以“知識為本位”，學習該課程的學生學完之后，并不能解決實際問題，不能增加學生就業(yè)時的核心競爭力。在該課程中我們試著引進研究性學習教學法，期待培養(yǎng)學生解決實際問題、自主學習的能力。
一、研究性學習方法的特點
（一）研究性教學法概述。
研究性學習是國家教育部2000年1月頒布的《全日制普通高級中學課程計劃（試驗修訂稿）》中綜合實踐活動板塊的一項內(nèi)容。它是指學生在教師指導下，從學習生活和社會生活中選擇和確定研究專題，主動地獲取知識、應用知識、解決問題的活動。以“培養(yǎng)學生具有永不滿足、追求卓越的態(tài)度，培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、從而解決問題的能力”為基本目標；以學生從學習生活和社會生活中獲得的各種課題或項目設計、作品的設計與制作等為基本的學習載體；以在提出問題和解決問題的全過程中學習到的科學研究方法、獲得的豐富且多方面的體驗和獲得的科學文化知識為基本內(nèi)容；以在教師指導下，以學生自主采用研究性學習方式開展研究為基本的教學形式的課程。
（二）研究性學習的主要步驟。
1. 課題背景、意義及介紹。
向?qū)W生介紹研究性學習的性質(zhì)、目標、步驟和意義，使學生了解研究性學習方法。向?qū)W生介紹課程的背景知識，誘發(fā)學生深入學習和研究的興趣。
2. 指導學生確定課題。
根據(jù)介紹的課程背景知識，由教師或者學生提出研究。
3. 實施研究階段。
根據(jù)確定的課題，按照難易程度不同分課題小組進行研究，制定方案，以表格、調(diào)查報告等形式進行分析，討論。
二、項目教學法在《基于PLC的機械手控制設計》課程教學中的應用
（一）動員和培訓。
《基于PLC的機械手控制設計》課程是機電一體化專業(yè)學生學完《可編程控制器》課程之后一門實踐性課程，適合于采用研究性學習的方法。在課程設計中首先明確項目任務，筆者準備了一個機械手的動作的視頻，給學生講解機械手的機構(gòu)和動作過程。
其運動控制方式為：(1)由伺服電機驅(qū)動可旋轉(zhuǎn)角度為360°的氣控機械手(有光電傳感器確定起始0點)；(2)由步進電機驅(qū)動絲杠組件使機械手沿X、Y軸移動(有x、y軸限位開關(guān))；(3)可回旋360°的轉(zhuǎn)盤機構(gòu)能帶動機械手 及絲杠組自由旋轉(zhuǎn)(其電氣拖動部分由直流電動機、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)氣控機械手的張合由氣壓控制(充氣時機械手抓緊，放氣時機械手松開)。
其工作過程為：當貨物到達時，機械手系統(tǒng)開始動作；步進電機控制開始向下運動，同時另一路步進電機控制橫軸開始向前運動；伺服電機驅(qū)動機械手旋轉(zhuǎn)到達正好抓取貨物的方位處，然后充氣，機械手夾住貨物。步進電機驅(qū)動縱軸上升，另一個步進電機驅(qū)動橫軸開始向前走；轉(zhuǎn)盤直流電機轉(zhuǎn)動使機械手整體運動，轉(zhuǎn)到貨物接收處；步進電機再次驅(qū)動縱軸下降，到達指定位置后，氣閥放氣，機械手松開貨物；系統(tǒng)回位準備下一次動作。
（二）課題準備階段。
1. 提出和選擇課題。
機械手在日常生活中應用如此廣泛，我們應該如何學習機械手。為了學好機械手知識我們應該具備什么樣的知識。根據(jù)教師介紹的范例，我們?nèi)绾瘟私釶LC運動控制器和運動驅(qū)動器。根據(jù)難易程度不同，分組了解運動控制器和驅(qū)動器的工作過程，同時編寫PLC程序。
2. 成立課題組。
分小組明確各小組的任務，本課題共分三個小組進行實施：
PLC運動控制器組：查找有關(guān)PLC運動控制器的類別及相關(guān)的工作原理。
運動驅(qū)動器組：查找有關(guān)運動驅(qū)動器的類別及相關(guān)的工作原理。
軟件編程組：負責對機械手編寫PLC程序進行運動控制。
（三）課題實施階段
學生根據(jù)研究方案，將收集到的各類信息進行整合，分析，討論，得到如下結(jié)論：
1. PLC運動控制器小組搜集到的信息，制定的方案如下：根據(jù)系統(tǒng)設計要求的不同，可以選用OMRON公司生產(chǎn)的CPM2A小型機。CPM2A在一個小巧的單元內(nèi)綜合有各種性能，包括同步脈沖控制、中斷輸入、脈沖輸出、模擬量設定和時鐘功能等。CPM2A的CPU單元又是一個獨立單元，能處理廣泛的機械控制應用問題，所以它是在設備內(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人計算機、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)動簡易機械手能方便的融合到工業(yè)控制系統(tǒng)中。
2. 運動驅(qū)動器小組搜集到的相關(guān)信息如下：為達到精確控制的目的，根據(jù)市場情況，對各種關(guān)鍵器件選型如下：
①機械手縱軸(Y軸)和橫軸(X軸)選用的是兩相混合式步進電機。
②伺服電機及其驅(qū)動器：機械手的旋轉(zhuǎn)動作采用伺服電機。
3. 軟件流程圖。
流程圖是PLC程序設計的基礎。只有設計出流程圖，才可能順利而便捷地編寫出梯形圖并寫出語句表，最終完成程序的設計。所以寫出流程圖非常關(guān)鍵也是程序設計首先要做的任務。依據(jù)四軸聯(lián)動簡易機械手的控制要求，繪制流程圖如下圖所示：
三、總結(jié)與反思
機械手在日常生活、生產(chǎn)中起到了很大的作用，如何學好基于PLC的機械手控制設計課程，選擇自己的職業(yè)方向，是每個中職生必須事先準備和考慮的。采用研究性學習方法之后，學生積極參與課堂教學，收到了良好的效果，對學生的成長產(chǎn)生了深刻的影響。
（作者單位：深圳市第一職業(yè)技術(shù)學校）
參考文獻：
