发布时间：2022-07-18 19:29:09
序言：写作是分享个人见解和探索未知领域的桥梁，我们为您精选了8篇的电机课程设计总结样本，期待这些样本能够为您提供丰富的参考和启发，请尽情阅读。
根据机电一体化人才培养方案和本专业的课程设置，研究改革课程设计大纲基本要求。根据应用型和创新型人才培养要求，课题的方向主要分为两大方向进行选择：一类题目主要针对应用能力培养，把本专业的知识进行有机的综合，提高学生的综合实践能力；另一类题目主要针对创新能力培养，结合创新设计大赛相关题目，把本专业的知识进行创新性应用，提高学生的创新设计能力。普通型课程设计题目1）向学生征集。在课程中学生拥有与课程设计相关的好想法，可以展开讨论，要求对其方案进行分析，符合课程设计要求的，教师根据其内容下达课程设计的任务。实践证明，对自己提供方向的题目，学生的积极性会很强。2）选择典型机电一体化产品让学生进行设计，结合学生的实力进行选取，同时与本专业的专业方向尽可能的相关，开发学生的潜能。比如数控方向的学生，可以选择数控车床工作台二维运动伺服进给系统设计、数控铣床工作台三维运动伺服进给系统设计等，为未来职业发展打下好的基础。3）学习借鉴其他学校机电一体化设计的内容，在现有设计内容的基础上，根据本校本专业课程设置的特点，对设计的内容做以适当增减，以适合本专业的学生。创新型课程设计题目可以借鉴全国机械创新设计大赛的课题[3]，其中每届成功参与全国总决赛的作品都收录在决赛作品选集中，由高等教育出版社出版。这里面有比较好的案例，同时作品中也存在可以改进的地方，有兴趣的学生可以从中选择与机电一体化相关的课题，提升自己的能力。在条件允许的情况下，可以做出产品的模型，提高学生的机电一体化能力，同时也可以为学生参加今后的机械创新设计大赛做准备，做到“以学促赛，以赛促学”。在专业教学中，学生经常会困惑本专业毕业后到底有什么前途？能做什么？机电一体化课程设计教学贴近实际，能把多门专业课有机地结合起来，把枯燥的课本知识灵活地运用，极大地鼓舞了学生的兴趣，激发学生对实际问题的思考，对工程实践产生浓厚的兴趣。坚持理论教学与实践教学并重，可大幅提高教学效率和教学质量，同时为选拔优秀学生参加机械类学科竞赛提供条件。
2课程设计的实施方式
课程设计实施方案：设计报告书是对整个设计过程的总结和提升，也是进行工程交流的重要文献资料，通过指导学生撰写课程设计报告书，培养学生撰写工程技术文档的能力。对设计说明书的撰写，提出如下要求：1）严禁课程设计报告抄袭，基本工作独立完成；2）根据任务书能提出合理的设计方案和机构的工作原理；3）设计要符合国家标准，学会使用设计手册、专业术语、专业名词规范；4）设计图图纸规范，符合设计说明书的要求，不照抄手册和案例，设计参数与图纸相一致；5）学会使用专业相关软件，对设计的机械机构和控制部分进行分析和仿真，是验证设计正确的有效手段之一；6）课程设计配备了一些实际的零部件可供学生设计使用，以及基本的控制电路，学生要具备一定的实践操作能力，掌握器件的选择与焊接，会进行程序的编写，掌握系统故障的检测与维修能力。课程设计采用分组式进行，每个小组3～5人，视工作量而定。课题难度较大可以分五人，原则上一般三人为一组。每个小组在规定的时间完成基本要求，每个学生都要参与该组课程设计答辩，通过问题了解学生在课程设计中所做的主要工作，检查有无抄袭情况、有无坐享其成的学生，结合设计报告书的撰写质量和实际所做的产品质量进行综合评定。
3实施效果
通过在重庆大学机械电子工程专业的实践，在机械电子工程专业中开设机电一体化课程设计，已基本摸索出培养机电复合型技术人才的规律。普通型题目实现机电融合、知识整合理论教学与工程实践并重。由于在教学中缺乏机电知识综合运用能力的培养和训练，学生在学习了机械设计、机械制造和电子技术、计算机技术和传感器技术等基础课程后，不能很好地将机、电的知识融会贯通，大多数学生也只是了解基本的机电设备的基本功能，在系统运用中存在问题，在机电一体化系统的综合设计方面存在不少困难。通过开设机电一体化课程设计实践教学环节，通过理论设计与实际操作，比如数控工作台进给系统的设计，从电机、联轴器、丝杠、导轨的设计到型号的选择、控制单片机的设计与仿真，最终实现数控工作台进给系统的装配与调试。机电一体化课程设计对学生的理论知识与实践紧密地连接起来，提高了学生的综合应用能力。创新型题目为学生参加机械创新竞赛做了铺垫通过课程设计，为机械学科学生参加如全国大学生机械创新设计大赛做了铺垫。在第六届全国大学生机械创新设计大赛（重庆赛区）中，学生荣获重庆赛区一等奖一项、二等奖一项。其中，“幻显黑板”作品获得国家专利。该作品包括了框架的设计、传动系统布置，控制系统采用单片机控制，执行元件有步进电机、直流电机、电磁离合器、电磁制动器、光电编码器等器件。本次参赛作品充分运用机电一体化技术，机电一体化课程设计改革效果显著。
4结语
关键词： 《电机技术》 教学改革 现场教学 实践操作训练
《电机技术》是高等职业教育电气自动化技术专业、发电厂及电力系统专业、电力系统继电保护专业等专业的一门专业基础课。课程内容主要包括变压器、同步电机、异步电机、直流电机四个部分，重点要学习四种电机的结构和工作原理及其运行原理与常见故障排除方法。通过学习要学会所学的各种电机的工作原理，然后在知原理、懂结构的基础上重点学习这些设备的使用方法，为学生将来掌握实际操作技能打下坚实的基础。为此，笔者变传统的重理论教学为开展现场教学，结合工程实际，对照实物进行教学。给学生提供实物进行动手训练，提高学生的操作技能和解决实际问题能力，取得很好的教学效果。下面结合几年的教改做法进行总结，以便和大家进行分享。
一、课程设计的理念突出工学结合的思想。
《电机技术》课程设计的理念是：依托行业企业，合作共建，依托电力企业，把工学结合作为高职教育人才培养模式改革的重要切入点。依据职业岗位需求，针对课程和学生的特点，紧密与电力企业深度合作，共同进行教学内容的设计，共建实训基地，积极推进与生产实际和社会实践相结合的学习模式，构建紧紧依托行业企业深入融合工学结合的课程教学模式。
1.以培养电机技术的职业应用能力为重点设计课程内容。
在课程内容的选取和组织上，坚持以职业岗位综合能力的培养为主线，强调“以知识为基础，以能力为目标”。通过调研近几年毕业生就业岗位，深入电力公司、发电厂和电力制造企业等领域的就业岗位进行调查研究，依据职业资格标准，明确岗位工作任务及该岗位工作任务所需的职业能力，确定《电机技术》课程教学内容。
2.课程教学设计面向实际工作过程，课程实施面向校企合作。
课程教学设计以面向工作过程为参照，从岗位技术项目入手，引出相应的课程教学改革及课程内容设计流程。将理论和实践教学内容深度融合，教、学、做相结合，打造贴近生产实际的实训室，力求创造与生产一线相一致的教学环境，使学生有身临其境的直观感受，变学习过程为工作过程。
3.灵活多样的教学方法与手段，注重信息技术手段的应用。
针对《电机技术》课程理论性强、概念多且抽象、知识面广且学生难学等特点，研究并确定教学方法与手段。采用案例教学法，讲、演、练相结合，问题探讨教学法，生产现场教学法，任务驱动法和项目导向法等多种教学方法和手段，强化学习效果。注重信息技术手段的应用，精心制作教学课件，多媒体教学方法与传统教学方法相结合，提高教学质量。
4.以就业岗位的技能要求为导向，构建多元的实践教学体系。
根据毕业生就业岗位的技能与能力要求，注重学生实际操作技能的培养，构造由认识实习、电机实验、电机实训等模块组成的多元化实践教学体系。
二、课程的内容选取要贴合实际，以适应将来学生就业的实际岗位。
《电机技术》课程是电气自动化专业和发电厂及电力系统专业的专业基础课程，实践性很强，所以在教学过程中始终坚持理论与实践相结合的教学理念，既注重基础理论的介绍，又及时将本学科领域的最新研究动态融入教学内容。结合课外辅导、实践教学和学生课外科技活动，融知识传播、能力培养、素质教育为一体，以理论教学和实验教学为中心，注重培养学生的实践动手能力和创新意识。
在教学过程中，根据电力工程系不同专业的侧重点不同，对于不同的专业教学内容针对性不同。如发电厂及电力系统专业的学生重点讲授同步电机和变压器的内容，而电气自动化专业的学生将重点讲授异步电动机和直流电机部分。这样有针对性地对学生进行教学，更好地满足将来学生的实践需要，效果非常好。
对《电机技术》课程进行教材优选，对课程内容、结构均做了改革，以提高学生分析、解决问题的能力。过去《电机技术》课程讲授的内容，强调电磁理论的系统性和完整性，所以学习内容偏难、偏深，学生不好理解。现在讲授的内容以理论上适度、够用的原则为主，注重岗位的实际需要，以学习电机的结构、原理及电机实际的使用方法为主。课程分为变压器、同步电机、异步电机和其他电机四大部分。如异步电机部分，重点学习三相异步电动机的结构和工作原理及三相异步电动机的起动、调速、制动等使用方法。课程中学习的内容都是今后专业实践中的实际应用。重点学习各种电机的实际使用方法，以便学生通过学习得毕业后上岗之时，可以直接对各种电机进行操作。
三、教学组织方式要构建讲授、观看图片、实践动手的立体式的教学模式。
在《电机技术》课程的教学过程中，既要教授学生电机的基本理论，更要注重培养学生利用电机的基本理论分析实际电气系统的综合运用知识能力。所以在教学组织中既要采用讲授和观看图片的方法，又要利用实训器材让学生进行实际的动手训练，方可让学生掌握实际的设备使用方法，为毕业后的动手能力打下坚实的基础。教学中一方面要强化学生对基本概念、基本理论、基本分析方法和基本计算能力的掌握，应用讲授的教学方法，另一方面要充分利用多媒体教学手段，在教学过程中引入与《电机技术》课程相关的工程图片，向学生介绍《电机技术》课程在电气工程中的应用。让学生在课堂里通过观看实践工程的实际，更深刻地体会所学课程的作用，激发学生学习这门课程的学习兴趣，学习过程变得鲜活起来不再枯燥。同时教学过程中边讲授专业原理边进行实践感知，让学生在实实在在的设备面前学会操作技能。讲课时大量借助实物教具和多媒体音像，讲什么内容，就提供对应实物进行讲解。学生直接接触实际，学习变得直观形象，既容易理解工作原理和抽象的电磁理论，又饶有兴趣地学会电机的操作方法，可谓一举多得。
四、实践性教学的创新模式是把课堂搬到工厂进行现场教学，学习效果直观形象，学生易于掌握。
电机技术实验是《电机技术》课程的一个重要环节，在实验教学过程中，要培养学生独立思考及实际操作能力，培养学生的实验基本技能，同时积极推进开放性实验教学，为学生提供培养实践能力与创新精神的环境。
教学实习可以更好地加深学生对课程知识的理解，是实践教学中的重要一环。课程组注重教学与实践环节的链接，与一个电机制造企业建立稳定的教学实习关系，提高教学实习的质量和效率，受到学生的好评。如讲到异步电动机时，为了增强学生对于电机结构的感性认识，去电机厂进行现场教学学生的收获很大。首先组织学生从电机生产的第一道工序开始，即冲压车间的冲制硅钢片参观，再到电机的定子和转子等部件加工的机加工车间进行参观，最后去电机线圈的绕制和嵌放及电机装配的总装车间实地进行参观。经过这样一个全面的实际电机制造过程的观看学习，积累学生的感性认识，回头再进行讲解，学生很容易理解，所以学习效果较好。在整个参观学习的过程中，聘请电机厂中的专业技术人员进行现场讲解，学生身临其境，详细了解异步电动机制造的每一个工序，学生有真情实感，所以对异步电动机的结构内容掌握得非常清楚准确。
五、结语
《电机技术》课程是电气自动化技术、发电厂及电力系统、电力系统继电保护与自动化等各个专业均开设的专业基础课。近年来，我院《电机技术》课程教学改革的主要特点是注重实践性，即学生在学习中是以理解原理为基础，以实践操作为重点，突出学生进行实践动手的能力。所以我们要求学生学习的时候遵从“知原理、会使用、会维修”的九字方针。讲授课程的时候不以解题和会推导为重点，而是重点指导学生进行实践，让学生掌握操作技能和使用方法，因为学生接触的实物多，所以理解得好，学生的动手和操作能力得到较好的发展。通过几年不断地摸索总结，虽然在学生实践操作方面取得一些成绩，可是作为《电机技术》课程的教学改革不是一朝一夕就能完成的，需要课题组老师不断深入学习，认真探索，为更好地适应当今高等职业技术教育的人才培养目标继续努力。
参考文献：
[1]李滨波.电机运行技术[M].北京：中国电力出版社，2013.
[2]赵君有.电机学[M].北京：中国电力出版社，2011.
[3]高中义.电机技术及应用[M].北京：国防工业出版社，2010.
关键词：自动控制 课程设计理念 课程设计思路
中图分类号：G642 文献标识码： A 文章编号：1672-1578（2013）04-0072-02
1 课程性质
随着生产的发展和科学技术的进步，自动控制技术已广泛地应用于工农业生产，交通运输和国防等各个领域，并成为当今最受重视的高技术之一。本课程正是基于当今高新技术的发展和高职高专教育发展特点而设置的。是电气应用、机电及相关专业必修的核心课程。
本课程从内容上分为《自动控制原理》与《自动控制系统》两大部分。它是以拉氏变换、反馈控制理论、控制电机、电力电子技术、自动控制系统工作原理分析方法、自动控制过程分析、调试、故障排除以及自动控制系统性能改善等为基础的课程。
本课程在机电、自动化和机械制造及自动化等专业中，是一门含有较多基础内容的理论专业课。它是将基础课程与专业课程连接起来的桥梁与纽带。在机电设备及自动化技术中，几乎都将涉及到本课程所讲述的基础知识和专业知识，因此本课程是一门颇具应用价值的理论专业课程。
2 课程作用
由于本课程是一门研究各类自动控制系统共性的技术基础学科，具有科学“方法论”的鲜明特点。同时在学习过程中又应用到了数学、电路基础、模拟电子技术、电机及电力电子技术等多门课程知识。因此，本课程在培养学生知识的综合应用能力、学习能力、工作能力及创新思维能力等职业能力方面有着不可低估的作用。
3 课程设计的理念与思路
3.1 课程设计的理念
围绕职业关键能力的培养进行。机电专业包括的 职业关键能力有：
学习能力：指获取信息的能力；学习中发现问题、分析问题并进行归纳和总结的能力；是触类旁通以及运用各种媒体进行学习获取新知识、掌握新技术、新设备、新系统的能力。
工作能力：指按工作任务要求，运用所学知识提出工作方案、完成工作任务的能力；是在工作中发现问题、分析问题、解决问题的能力；是具有团队合作意识、安全意识、社会责任感及自我控制的能力。
创新思维能力和创新能力：指学习中能提出不同见解的能力；工作中能提出多种解决问题的思路、完成任务的方案和途径等方面的能力。
作为职业技术学院，职业能力的培养与教育是职业教育的本质特征，也是职业课程教育过程中所必须遵循的原则与基础。因此以职业能力的培养为出发点，本课程的设计理念是：
①以技能型人才的职业能力培养为目标，综合考虑与专业相关的岗位需求、前期知识与后续课程内容上的相互链接关系、突出高新技术的应用成果，是课程组选择课程教学内容的主要依据。②在课程教学过程中，提高实际操作与现场调试方面的要求，降低对理论推导与计算方面的要求；着重于对理论知识的物理描述，让学生理解理论知识出于何出处，原因何在以及如何使用，是主要的教学要求。③采用以自动控制理论作为系统分析的工具，以系统分析作为理论知识的应用举例，使学生理解所学的理论知识在工程领域的应用方法，是课程组主要要达到的目标。
3.2 课程设计的思路
在课程的教学过程中，注重对原有基础知识的复习、运用及综合，精简并完善自动控制理论的知识链条，强调理论学习与系统定性分析之间的有机结合，促进课程教学内容的改革。
通过对以上课程设计理念的理解，为落实以培养学生职业能力为目标的课程实施，课程设计的总体思路是：
将教学科研成果（如虚拟教室）引入课堂，理论讲述与实验过程演示相结合，强化对理论知识物理含义及物理过程的阐述，实现“产、学、研一体化”的教学模式。
强化实践教学环节、围绕着对学生职业能力培养这一根本原则，实践教学被分成了课堂教学演示实验、验证性实验（虚拟实验）、实物类实验、综合实验（实训）和设计类练习。
4 教学内容的组织与安排
根据课程设计理念与思路，以及以职业能力为主的培养目标，采用模块化结构构建了本课程教学的内容体系，以关键知识点为核心，将整个教学内容分成了几个大模块。而且每个模块都配有相对完善的教学支撑环节、关键知识链接以及若干教学工作进程，它们共同组成了一个完整的教学内容的组织体系。
结合职业教育的特点、更新教学理念和教学设计，仿照任务驱动的方法，在原有教学模式上，增加了教师与学生的活动及教学意图的展示。其基本设计框架就是：做什么怎么做为什么怎样做做什么。这一框架构建在每一个教学模块之中，从而使每一个课程模块都能成为一个既相对独立完整的教学周期；又可以与下一教学模块有机结合，相辅相承。所有的教学内容通过这种模块内的周期循环和模块外的相互连接、重复与不断强化，从而达到对学生职业能力的培养目标。
以教学模块――分析自动控制系统的方法为例。选取该模块中的频率特性法进行课程的微设计。
通过已学的电路知识引入频率特性法。首先，它与正弦交流电路讨论的主体一致，都是幅值与相位差。不同之处在于前者是某一给定频率下的幅值与相位差，它是频率的函数值，而后者则研究的是当频率是自变量时，其幅值与相位差与频率之间的函数。其次，它与动态电路时域分析中即有稳态响应又有动态响应不同，频率特性只讨论正弦激励下的稳态响应。
对教学主题进行支撑的方法有：课堂教学演示，课堂讨论，课堂练习，虚拟仿真实验。相关的知识链接有：简单RC电路分析。
通过教学演示案例进行总结：①电路对正弦信号的响应分为不稳定的过渡过程（暂态）和稳定过程（稳态）；②电路响应稳定后的信号是与输入信号同频率的正弦信号；③当输入信号只作频率上的变化时，同一电路在输出信号的幅值与相位上都发生了改变。这一教学支撑环节所要达到的目的是：①建立对关键知识点（频率特性）的感性认识。②对实验结论的归纳和总结，从
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而训练学生的学习能力。
通过虚拟实验让学生自己去验证：在给定电路参数及当输入的正弦输入信号只作频率上的变化时，其输出正弦信号在幅值与相位上的变化――频率特性的定义。
在实验内容上有针对性地作了所测幅值取对数与不取对数时，幅频特性曲线上的描绘，通过实验报告的方式，让学生自己去比较两种特性曲线上的优劣，从而为这一知识链上的另一个重要知识点“分贝”的理解，埋下伏笔。
最后，问题的提出：有几个放大器的增益分别是60dB，0dB--20dB，那么这几个放大器的放大倍数各为多少？对这个问题的讨论有助于理解“分贝”的概念；理解频率特性中幅频特性的物理意义；运用于工作和生活中，可对一般常识性问题作出科学的理解与判断，如集成运算放大器中信噪比的单位，还有生活中用来描述噪声的单位。
5 结语
通过以上教学过程，即可形成：频率特性法（做什么）――温故而知新（怎么做）――通过实验验证并理解（为什么）――频率特性的应用（怎样做）――再到频率特性法（一个更新层次上的做什么）。在学生对旧有知识进行复习和对新知识理解的整个教学过程中，各个支撑环节在相辅相承的同时，也实现了前面我们所提到的对学生职业能力的一种综合训练的理念与设计思路。
参考文献：
关键词：微机原理；课程设计；教学方法；考核体系
课程设计是一种课程形式，也是一种教学方法[1]，其基本教学目的是加深学生对课程基础理论和基本知识的理解与掌握，培养学生综合运用基础理论和技能分析与解决实际问题的实践能力以及勇于探索的创新精神。微型计算机原理与接口技术是计算机硬件基础的重要组成部分，是高等学校很多专业都开设的一门基础性课程，也是一门应用性、实践性很强的课程。由于其开设量大，受益面广，国内高校都加强了该课程的建设，深化课程改革。一方面，缩短了课堂授课学时，加大实验学时，特别是加大课程设计学时；另一方面，加大课程设计的改革力度，不断更新设计内容，改革教学方法和考核方法，突出学生的自主性、主动性，激发学生的创新意识，注重学生设计能力的培养和工程能力的训练[2]。
天津大学电气与自动化工程学院开设的微机原理课程设计，基于多个围绕微机原理课程设计的天津大学教改课题的实践成果，结合学科前沿和工程实际，创新微机原理课程设计平台，不断优化和更新设计内容。结合学生特点和兴趣，注重引导、激发学生的创造激情和对知识的渴望，创新教学方法和手段。并且将创新性与工程规范纳入考核体系，改革考核和成绩评定方法，引导学生从注重结果转变到注重过程，从注重成绩转变到注重成效。
一、创新微机原理课程设计平台与内容
1.微机接口实验系统综合设计项目开发
基于“通用微机接口实验系统”，利用实验系统的外扩展接口，开发利用各种外扩展板，构建多种新的微机接口综合设计系统。主要包括以下几个方面：
（1）开发了GPS（全球定位系统）导航系统扩展实验板[3]，并与“通用微机接口实验系统”系统连接，以及与液晶显示系统或LED键盘控制实验板互联，构成全新的综合设计实验系统。设计并开设基于导航系统实验扩展板的综合设计性实验，与学科前沿相结合，增加了设计深度与广度，丰富了实验教学内容。
（2）实现了“通用微机接口实验系统”与LCD（液晶显示系统）连接[4]。新的实验系统可完成主要内容包括各种字符与图形的编程与显示、薄膜按键开关实验等。实验系统还可与电机等执行元件相连，通过编程在液晶显示器上显示输入输出及控制和执行信息等综合设计性实验内容。
（3）实现了“通用微机接口实验系统”与LED（发光二极管）键盘控制实验板的连接[5]。该实验系统通过8279芯片等的应用完成了综合设计性实验题目的开发，主要包括总线控制以及对控制对象进行显示、管理和操作，使课程设计内容更符合电气与自动化专业对控制技术的要求。
（4）学生自主进行创新设计。实验室提供红外收发、温湿度或压力传感器等实验扩展板及相关技术资料，在课程设计中学生利用实验室的各种设备与“通用微机接口实验系统”相结合，自定课题进行创新设计与实践。
2.微机接口实验系统综合设计性实验应用
拓展设计内容，更新设计项目，做好设计实验之间的科学衔接，使学生在课堂上更多地接触前沿技术，为他们未来接触工程实际奠定良好的基础。注意将本课程所学知识与“电子技术”、“自动控制原理”、“检测技术”和“机器人学”等相关课程内容融会贯通，提高学生综合运用和工程应用能力。
（1）课程设计内容的设立。根据微机原理课程设计的要求，不断进行实验系统选题的设计与开发，精心设计课程设计内容，注重先进性和开放性，并与学科的前沿技术相结合，在课程设计的综合性、设计性环节给予学生更多的选择。设计课题包括基础性选题和扩展性选题两部分。
基础性选题主要包括：自定义字符显示编程，汉字字符显示编程，图形显示编程，特效显示编程，总线控制LED显示实验，微机接口、键盘、LED综合实验，GPS通讯实验，GPS编程实验，GPS手持机实验，各种外扩展板设计实验。这些设计内容与微机接口技术紧密相关，并具有一定的深度与广度，同学们通过硬件连接、软件设计，软硬件调试完成集采集、显示、存储等功能于一体的设计内容。
同时，我们还给出了多个综合设计性扩展选题。此类选题没有固定的要求，只是给出一些提示，学生可以根据自己的设想进行硬件选择、软件设计，达到自己的设计目标。极大地发挥了学生的主观能动性和创新性。
（2）课程设计教程的编写。微机原理课程设计综合设计性选题的主要知识点依托微机原理接口技术并结合与之相关的学科前沿。为此，根据课程设计要求，编写了相关的设计教程，提供参考文献与网站，使学生在实验前对相关的扩展知识有个初步了解。根据历届学生的具体情况，教师不断总结实践教学经验，逐步完善指导书的编写，使之更适应于学生的实践与创新。在指导书编写中按知识点模块化编写，设计实验内容从易到难编排，每个设计实验都给出了预习要求和达到目标。对于创新性设计实验我们给出一部分选题，同时鼓励同学们结合系统，将扩展板进行多种组合，自己设计课题，进行实践创新。
二、探索新的实践教学方法和手段
1.加强引导与鼓励，激发学生的创造激情和对知识的渴望
在微机原理课程设计教学实践中，首先了解不同学生的特点和学习兴趣，在此基础上有针对性地指导学生选题及团队组合。在设计过程中，鼓励学生独立思考，通过网络、图书馆、资料室等各种渠道进行信息检索和资料查询。教师在指导实验时，从实践应用的角度出发去引导学生的设计方法和技术路线，注重培养学生发现问题、思考问题及解决问题的方法和思路以及创新意识。
教师在课堂上注重学生课程设计过程，鼓励学生以灵活多样的方式和不同的角度完成自己的选题，激发学生的创造激情和对知识的渴望，促使学生从“要我学、要我做”转变为“我要学、我要做”。
2.改革课程设计考核和成绩评定方法
在课程设计的考核中将创新性与工程规范纳入考核体系。指导教师从出勤次数、软硬件设计、上机调试、预习（第一次实验时检查流程图、源程序）与总结报告、创新性等方面对学生进行综合考评。在课程设计的考核与评定过程中细化了预习、设计、创新、实验报告完成各个步骤的考核标准。课程设计过程中为每位同学建立考核表格，其中题目1是基础性选题，题目2是自选的综合设计性扩展选题。按照考核指标体系，在课程设计过程中同步给出各环节考核成绩，做到公平公正，激励学生更好地完成课程设计内容，更多地进行创新性设计。
三、教学效果
2006年以来，我们不断创新微机原理课程设计硬件平台，不断扩展和更新设计内容，边实践、边改革。目前已在电气与自动化工程学院自动化专业和电气自动化专业6届学生（平均每届学生12个班、380人）中进行了教学实践，取得了良好的教学成果。
微机原理课程设计教学过程中，学生付出了很大努力，他们要自学相关知识，查阅资料，进行实验设计、流程设计，搭建硬件平台；并通过软件设计、软硬件调试，完成整个设计，写出设计说明书和总结报告。大部分学生对扩展性选题具有极大兴趣，有学生选用导航扩展板实验系统，通过自学相关知识，实现了GPS地理信息的采集、显示、存储，取得了满意的效果；还有学生偏重理论研究，例如08级的同学在80X86平台上完成了FFT（快速傅里叶变换）的汇编实现，具有较强的理论价值，能在本科阶段做出这样的课程设计成果，得到了师生的广泛好评。
参考文献：
[1] 曾开富，王孙愚. “工程创新人才”培养模式的大胆探索[J]. 高等工程教育研究，2011（5）：20-31.
[2] 刘艳莉，孙雨耕，葛宝臻等. 符合工程专业人才培养模式实验教学体系的构建[J]. 中国大学教学，2010（4）：75-77.
[3] 金文，陈曦等. “微机原理与接口技术”综合设计性实验的研究与探索——GPS导航实验板的开发与应用[J]. 实验技术与管理，2011（10）：151-152.
关键词：集散控制系统；课程设计；教学体系；教学改革
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）23-0072-02
“集散控制系统”是一类分散控制、集中管理的共用控制、共用显示的开放的仪表计算机控制系统，综合了计算机、通信、显示与控制等（4C）技术，并随4C技术的发展而不断发展。自20世纪70年代中期第一套集散控制系统诞生以来，已在国内外工业控制领域得到广泛应用。[1]“集散控制系统”是自动化类专业（尤其是热工过程自动化专业）的核心专业课，其教学分为课程教学与课程设计教学两部分。从系统科学视野来看，课程教学与课程设计教学是DCS教学体系中的两大元素，相互作用形成有机结构，根据系统科学整体性原理，1+1>2，即整体功能大于两元素功能之和，[2]因此要提高“集散控制系统”教学效果有以下两个途径：一是分别改进课程教学体系与课程设计教学体系；二是加强两者的相互作用，形成有机结构，派生出更多新功能，从而提升教学效果。为了培养符合新形势下发电行业对热工过程自动化专业毕业生的就业要求，本文以长沙理工大学热工过程自动化专业为例，探讨了“集散控制系统”教学体系的改革。
一、“集散控制系统”课程教学体系改革
1.修订教学大纲
教学大纲是课程的教学纲要。经过课程教研组多次讨论，结合热工过程自动化专业的最新培养计划，依据拓宽基础、加强素质教育、培养创新能力和工程能力的培养思路修订了“集散控制系统”的教学大纲，进一步明确了“集散控制系统”在整个专业课程体系中的地位和作用，指出了教学目标与期望值，规定了基本教学任务和要求。
2.编写教案讲义
教案是教师实施教学计划与组织课程教学的方案，即为教学程序。课程教研组在教学中选用过两种参考教材，所选课程教材内容比较全面。但是由于集散控制系统的不断发展，所选教材的部分内容已跟不上技术的更新发展。为此，根据最新修订的教学大纲，参考国内外有关火力发电机组最新技术和集散控制系统相关教材，结合课程组近几年形成的教学与科研成果，编写了“集散控制系统”课程的教案与内部讲义。
3.更新教学内容
“集散控制系统”课程的内容涉及到热工过程自动化专业的几乎所有专业基础课程及专业课程知识。随着集散控制系统的迅速发展，知识与技术日新月异，要适应社会发展与需求，就必须在教学过程中关注新型集散控制系统的特点与优势，[5]比较各厂家产品的优缺点，更新教师的知识体系。课程教学结束后召开总结讨论会，根据学生学习情况及教学过程中反馈的信息，反思教学内容编排的合理性与先进性，推陈出新，保持教学内容的前沿性。同时要做到内容的开放式，注意衔接其他专业课程相关内容，将检测技术与控制仪表、热工过程控制系统、锅炉原理、汽轮机原理、计算机控制技术、智能控制技术与控制系统仿真技术等课程相关知识融入到具体的集散控制系统分析和设计中，从而提高学生集散控制系统的分析与综合能力。
4.改进教学方法与教学方式
针对具有不同特点的知识点，采取不同的教学方式方法。在对集散控制系统的基本概念与结构进行分析时，结合PPT、Flash等多媒体课件，以讲授为主、讨论为辅开展课堂教学，尽量活跃课程气氛，把知识点讲解的浅显易懂，做到重点难点突出，在关键处设置问题，启发学生思考。针对算法组态与人机界面内容，需要实践动手的较多，考虑到实验课时的有限性，安排学生自己安装好组态王与DCS教学仿真软件，课堂教师结合实例一边讲解一边示范，学生一边听讲一边学习组态。在讲授数据通信时，结合某电厂科研课题，分析与DCS通信遇到的问题及其解决方案，激发了学生的学习热情。积极探索开发并充分利用网络教学平台，为学生提供灵活自主的第二课堂，拓宽了学生的视野，改善了师生的交流途径。[3]
5.实验教学改革
“集散控制系统”课程的所有实验都在集散控制系统实验教室进行，以前由实验室教师单独承担，为了实现理论教学与实践教学的无缝对接，现由实验室教师与任课教师联合承担，共同编写了实验室指导书，指导学生独立完成实验。根据集散控制系统教学大纲，由于教学时间的限制，安排学生利用课外时间进行六个验证性实验，在和利时MACS系统上开设了四个设计综合性实验，[4]包括一阶单容水箱对象特性测试实验、单容水箱液位PID控制实验、双容水箱液位控制系统设计实验及煤燃烧控制系统设计实验。
二、“集散控制系统课程设计”教学体系改革
“集散控制系统课程设计”是热工自动化专业继“集散控制系统”课程之后一个至关重要的工程实践教学环节，是将书本知识转化为实际运用能力的关键步骤，其学时为两周。其目的在于培养学生运用所学的集散控制系统的分析与设计理论知识解决工程实际问题的能力，进一步发掘和培养学生的创新精神与工程实践能力，即加深学生对热工自动化工作的认识，提升毕业入职后的工作能力。这里主要从教学大纲、课程设计指导书、课程设计选题、指导教师的团队化等方面探索“集散控制系统课程设计”教学体系的改革。
1.教学大纲修订
根据热工过程自动化专业的培养方案，在修订“集散控制系统”教学大纲的同时，修订“集散控制系统课程设计”的教学大纲。修订过程中，密切联系“集散控制系统”知识点，明确课程设计目的是力争全面应用课程所学知识进行现代电厂控制系统的设计，使得学生熟练掌握集散控制系统设计方法与基本技能。大纲规定了设计的基本要求、设计时间、选题原则、考核方式。
2.课程设计指导书与选题优化
“集散控制系统课程设计”主要围绕当前火力发电厂主流容量机组的锅炉自动控制系统设计，给出了炉膛压力控制系统设计、燃烧过程控制系统设计、过热蒸汽温度控制系统设计、再热蒸汽温度控制系统设计、除氧器水位控制系统设计、除氧器压力控制系统设计、汽包水位控制系统设计与磨煤机解耦控制系统设计等八个设计课题。且这些题目会根据电厂自动化的发展适时更新，尽量遴选能激发学生兴趣具有挑战性或前沿性的课题。一般安排5～7名学生为一课题小组，要求各小组选出一名学生任组长，将课题设计分解成若干部分，小组成员分工协作。各小组分别完成总体方案设计、硬件选型、确定软件需求、组态图设计、SAMA图绘制、算法组态、编写设计说明书和答辩等任务，进一步提升学生的综合应用能力、独立分析与解决问题的能力、团队合作精神及创新能力。
3.指导教师团队建设探索
课程设计教学过程中要体现素质教育的实施，必须强化指导教师的主导作用。因而，组建一个优秀的指导教师团队势在必行。指导教师必须有丰富的DCS设计经验，对电厂自动化领域有解决实际问题的工作积累，富有创新意识、创新精神，更应具备高度的责任心。加强“集散控制系统课程设计”指导教师团队建设，一方面组织任课教师与试验指导教师到电厂进行工程化培训，主要目的在于丰富教师的集散控制系统工程实践经验；另一方面聘请实习基地或有合作关系的电厂中的热工自动化工程师担任辅助指导教师。同时注重青年教师科研能力的培养，通过参与相关科研项目，把科研成果凝练成案例指导学生开展课程设计。[5]指导教师中既有理论功底深厚的任课教师、实验知识丰富的实验指导教师，又有工程实践经验丰富的热工自动化工程师，从而逐步组建一支奋发有为的指导教师团队。
三、强化课程设计教学与专业课教学的联系
“集散控制系统”教学主要围绕培养学生的工程实践能力而展开。因而“集散控制系统”课程教学必须与“集散控制系统”课程设计教学有机融合。在课程教学阶段，根据课程教研小组统一安排，把“集散控制系统”课程设计的题目及设计指导书下发给学生，从而使得课程教学基本围绕课程设计进行。在原本枯燥的专业课教学中引进了类似“案例教学”的方式，增强了学生学习的针对性，激发了学生的学习兴趣与目的，使理论与实践能够适时地统一起来，提高了教学效果。[6]因此，学生在理论教学阶段即可基本完成“集散控制系统”课程设计的建模与算法设计部分内容，大大节省了课程设计时间，让学生腾出宽裕的时间挖掘创造性设计潜能。通过强化“集散控制系统”课程设计教学体系与专业课教学体系的联系，不仅可以使理论教学与实践教学相得益彰，也促进了集散控制系统教学效果的提升。
四、总结
在近几年的教学过程中，课程教研小组对“集散控制系统”教学体系改革进行了探索。通过集散控制系统专业课程及其课程设计教学，加深了学生对集散控制系统分析与设计理论知识的整体认识，理论知识和工程实践实现了有机融合，提高了学生的工程实践能力与团队精神，提升了整体教学效果。
参考文献：
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[2]宋燕.系统科学视域下的课堂教学改革探讨[J].广西教育，2010，
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[3]王轶卿，张，赵英凯.“集散控制系统”课程教学改革与实践[J].中国电力教育，2009，（1）：92-93.
[4]谢又成，周育才，任萍，等.集散控制系统实验室的建设[J].实验室研究与探索，2007，26（5）：119-121.
关键词：课程设计；开放性；综合性；工程实践
作者简介：孙亮（1973-），男，吉林省吉林市人，东北电力大学电气工程学院，副教授；李娟（1972-），女，山东荣成人，东北电力大学电气工程学院，教授。（吉林 吉林 132012）
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）17-0085-01
随着电力工业的迅速发展，我国电网已形成含有超高压交、直流网络的大电网互联形式，因而电力系统运行的的安全稳定性愈加重要。对于各院校电气工程及其自动化专业，要培养出适合现代电力工业发展、满足运行实践要求的从业人员，必须通过系统的实验实践教学体系，培养学生的工程意识、创新意识、经济意识和科技意识，提高学生提出问题、发现问题、分析问题、解决问题的能力。
课程设计是本专业各门专业课程重要实践教学环节之一。通过各专业课程的课程设计教学环节，使学生能够将各专业课程知识有机联系起来，认识到各门专业课程在本专业知识体系中的地位及各门课程之间的关系，培养学生查阅资料、发现问题和解决问题的能力，启发学生的创新思维、独立思维方式，培养学生进行初步工程设计的能力以及对工程技术问题认真负责的态度。为此，在本专业的实验实践教学体系中构建创新性、开放性、设计性、综合性的课程设计模式具有重要的意义。[1，2]
一、课程设计现状
本专业的主干专业课程“电力系统分析”、“发电厂电气部分”和“电力系统继电保护”都有隶属于本课程的课程设计，例如“电力系统分析”课程的“潮流计算”、“短路计算”课程设计，“发电厂电气部分”课程的“变电站电气一次部分设计”以及“电力系统继电保护”课程的“环形网络继电保护整定”。目前这些课程设计多为课程性课程设计，相互之间衔接性较差，学生难以对知识体系有一个完整的认识，而且普遍采用“参照设计指导书，查阅设计手册，进行模仿设计”的模式，不利于调动学生的积极性，使得学生的主动性、独立性和创造性较差，这样的课程设计形式往往收不到很好的效果。[3]
二、课程设计模式建立
针对电气工程及其自动化专业的工程性和实践性的特点，建立了“以专业知识为主线，以开放式管理为前提，以开放的实验平台为基地，以激发学生主动性为动力”的开放性、设计性、综合性和创新性课程设计模式。将“电力系统分析”、“发电厂电气部分”、“电力系统继电保护”和“高电压技术”等多门专业主干课程联系起来，开设多个与电力工业工程实践相关联的选题，要求学生随着各门专业课程的授课进程，针对某一选题，在学院提供的开放式实验平台进行自主设计和独立实践。其基本思想是通过进行开放式的综合性课程设计，使学生得到一次综合应用所学各门专业知识的系统化实践锻炼机会。[4]
三、课程设计模式实现
1.实践性题目开设
针对电力工程实践开设多个与工程实践关系紧密的选题，其中一个选题是电力系统规划及发电厂电气部分设计。其针对某个电网的规划、设计及运行分析的设计伴随专业课程教学全过程逐次展开，替代以往课程教学中的分散习题和课后集中进行的课程设计，以提高学生对工程问题整体性的认识。
该设计在专业课程教学之初，即在“电力系统分析”课程中，进行设计题目的布置，给出对某一电力系统进行规划设计所需要的初始条件，随着课程教学内容的逐步推进，要求学生完成对该电力系统的潮流计算及分析、电压调整、故障计算和稳定性分析。在后续的各门专业课程中，针对该系统中的火力发电厂进行各个专项设计。在“发电厂电气部分”课程学习中，要求学生对该火力发电厂的电气一次部分进行设计，即完成电气主接线的选择、电气设备的选择、厂用电部分设计和配电装置规划设计等。在“电力系统继电保护”课程学习中，对火力发电厂发电机、变压器组的主保护进行配置和整定。在“高电压技术”课程学习中，完成火力发电厂的防雷保护设计。在每门课程结束之后，专门安排一定时间完成课程设计的说明书、计算书整理撰写和绘图等工作，并进行该课程设计的考核。
以往的题目中电力系统结构都是使用教师自己构建的网络结构，主要是为了保证每个学生有不同的设计任务书，可能不完全符合电力系统的实际网络结构。在保证一人一题的基础上，本课程设计采用目前电力系统一些典型的算例分析计算，例如IEEE30、IEEE18节点网络等的潮流计算分析。
通过这种综合性课程设计形式，将以往零散的多个课程设计联系起来，使学生对电力系统的设计、运行有了从全局到局部逐渐过渡的了解，对工程问题局部与整体的关系有了更全面的把握，对电力系统一次、二次各部分之间关系有了更深刻的认识。另外，由于课程设计贯穿于课程教学过程中，学生学到的知识立即就会运用到设计中，促进了学生对知识的掌握和理解。
2.开放实验平台
充分利用校内实验中心和校内、外仿真基地。各实验中心采取全天开放的形式，设计中需要进行实验时，学生可以到实验室进行预约，在指定时间内进行实验。东北电力大学现有两个物理仿真中心——“电力系统动态模拟仿真实验室”和“输变电运行仿真中心”，一个数字仿真中心——“电力运行仿真中心”。 其中动态模拟实验是大型电力系统的一个缩影，可以搭建所设计的电力系统，通过它可以对电力系统的某些运行特性包括潮流、稳定等进行实践性的实验，从而加深对知识的认识和拔高。变电运行仿真可以使学生获得对运行现场的直观认识，获得实践运行的基本知识，并对电气主接线的设计及配电装置的规划设计有很大的帮助。通过数字化计算机仿真系统了解、熟悉发电厂和变电站的运行操作过程。经过课程设计中的各种实践，学生增加了独立实践机会，提高了实践能力，对多门专业主干课程的知识进行系统的整合并加以融会贯通，增强了对电力系统运行实践基本原理的理解。
3.辅助措施
根据当前电力工业的发展趋势、电气工程及其自动化专业的培养目标以及学校的具体情况，组织指导教师到供电公司、发电厂、电力设计院等单位进行调研，学习、熟悉现今实际工程的设计过程，避免课程设计与工程实际的脱节。重新编写了各个课程设计的教学大纲、设计任务书和设计指导书，使之更贴近电力系统工程实践。
由于在设计过程中学生遇到了利用计算机制图和计算能力不足等实际困难，在制订培养方案时，开设“电力CAD”、“电力系统仿真软件应用”及“matlab在电力系统计算中应用”等多门选修课，保证了学生设计的顺利进行。另外购置大量设计手册，参考资料，解决了以往设计过程中参考资料严重不足的情况。
由于改革后的题目涉及面较广，工作量较大，单独一名学生完成有些困难，将每班学生分成若干小组，由3-4名学生组成一个小组，共同完成其中一个课题。小组成员在自主设计的基础上，一起对课题进行研究、讨论，共同完成课题，提高了协同合作能力，充分调动积极性。
4.严格考核
虽然新的课程设计模式是以开放式管理为前提，但实行严格考核的制度。由于本专业班级较多，做课程设计的总人数很多，必须形成完善的过程评价和结果考核机制。所以加强了过程管理，课程设计成绩中含有一部分指导过程成绩，并引入毕业设计答辩制度对学生逐一考核，考核不合格者补考和重修，避免了一部分学生不参加课程设计，只抄袭其他同学成品的情况。
四、总结
具有综合性、实践性、开放性的课程设计，有利于学生对知识的掌握、巩固以及综合应用。经过此种课程设计模式的锻炼，学生对电力系统工程实践的分析方法及其应用有了更深刻的理解，掌握了电气工程初步设计基本步骤和方法，为以后从事电气设计、运行管理和科研工作打下良好的基础，能更好地适应电力行业实际工作。初步的教学实践证明了专业课程设计改革的必要性和有效性，也为今后的工作积累了经验。
参考文献：
[1]王冀生.面向21世纪的中国高等教育[M].西安：陕西人民教育出版社，1998.
[2]袁慧，于兆勤，秦哲.新形势下培养提高工科学生工程实践能力的认识与实践[J].高教探索，2007，（2）.
[关键词]单片机；创新能力；教学改革
[中图分类号]G40―057
[文献标识码]A
[论文编号]1009―8097(2009)13―0282―03
引言
《单片机原理及应用》课程是向学生传授单片机技术的基础课程，它综合了多门基础课和专业基础课的知识，主要培养学生进行智能化电子系统整体设计的能力，培养强电专业学生的弱电控制能力。通过学习，使学生掌握单片机应用系统的硬件设计和软件编程技术，可为后续更高层次专业课程的学习、毕业设计、参与实际的综合设计课题和将来参加工作打下良好的基础。因此搞好《单片机原理及应用》课程的教学工作，提高学生的创新能力，对提高教学质量有着非常重要的现实意义。
一 目前教学中创新能力培养存在的主要问题
我院的自动化、电气工程及其自动化、电子信息工程三个电类专业均开设了《单片机原理及应用》课程，学生在学习了电路基础、数字电子、模拟电子、微机原理等基础课程的基础上，再学习《单片机原理及应用》课程，在整个教学安排上是非常合理的。然而通过40学时的教学和一周的课程设计，最终对学生的学习情况考核时发现学生对该课程的掌握情况并不十分理想，尤其是创新能力较差，主要表现在：
1 学生主动学习的意识不够，缺乏创新思想，学习过程中一旦碰到问题，很难认真思考、探索研究、积极主动地解决问题。
2 在《单片机原理及应用》的教学过程中，传统的教学还是以理论为主，以课堂授课为主，学生很少有应用具体电路解决实际问题的机会，不利于创新思维的培养。
3 目前实验课程体系验证性实验过多，综合性、启发型实验不够，没有大型设计性和综合性实验，基本没有对学生动手能力训练，更不用说培养学生的创新能力。
4 在传统的教学思想和方法引导下，学习成绩主要是以考试成绩确定的，因而常常出现“高分低能”现象。这种评价体系造就学生对实践环节学习的轻视心理，即是以成绩合格为目标，而不是能力获得为标准，限制了学生的创新能力。
二 改革思路和方案
针对以上问题，在单片机教学中，根据学生、教材、教学设备等实际情况，将授课内容进行全面、合理的整合优化。减少冗余，加强综合性、创新性内容，在对整个课程链研究的基础上进行了课程改革，改革后的讲课学时分配如表1所示：
在对整个课程链研究的基础上进行课程改革，可以避免学生反复学习同一内容，但又学得不够深入等问题。对照以前的教学大纲，了解当前学生所学课程，对单片机的大纲做了更改，利如增加了单片机应用典型案例、接口部分知识，删除了同步、异步通信概念、进制部分知识等。
这种改革符合目前国家教育教学改革基本方针，可以减轻学业压力，用有限的课时学习尽可能多的知识，做到“厚积”。在改革过程中注意积极开展教育创新。为培养创新意识，积极探索具有创造性的教学方法和手段，在授课中改变老师唱主角，学生当观众的教学模式：改变学生静态、被动接受的地位，建立以学生为中心的实践性教学模式。利用学生对新事物感兴趣的心理特点，鼓励学生积极、主动地去探究知识，教会学生进行创新的科研方法和在自主的学习中学会创新。另外在现行开设单片机课程中，实践内容所占比例偏少，实验设备陈旧，内容跟不上时展，因此进行了实践性教学环节改革，改善教学与实践脱节的现状，使各环节相互衔接，增加创新实验，通过加强动手能力的培养，提高了学生的综合素质和创新能力，培养应用型本科人才。
三、为提高创新能力所采取具体措施
1 提高学生学习单片机的兴趣，培养学生创新意识
兴趣是最好的老师，只有有了学习兴趣，才能够在学习中创新，喜欢创新，注意创新，发挥自身的创造性。为激发学生的学习兴趣，在开课之后，我们首先向学生介绍单片机的多种应用功能及其良好的发展前景，让学生明白学什么、为什么学和学会后能做什么，并利用图片、录像和实物等介绍一些当前的单片机先进科技和教师相关单片机科研成果；邀请一些单片机科技公司的技术人员、知名教授来校作单片机知识专题讲座；请一些已毕业从事与单片机技术有关的学生来现场指导教育，使他们了解单片微机在工业控制、智能化仪器仪表、计算机外部设备、计算机网络与通讯技术和家用电器等领域的应用及学好单片机的重要性和必要性，激发他们的学习兴趣，鼓励他们动脑思考有哪些领域或哪些与我们日常生活相关的电器或仪表等设备适合用单片机控制，从而使学生具有初步的创新意识。
2 鼓励学生进行单片机应用系统开发，培养学生的创新能力。
不断鼓励学生利用课余时间进行单片机应用系统开发，制作自己兴趣的产品，编写单片机程序。由于初学者一般没有开发板和仿真器这些设备，为了给学生创造条件，我们采取了以下措施：
(1)给学生提供一些单片机仿真软件，让学生在电脑上模拟实际系统，编写软件。例如提供了proteus仿真软件，它可以仿真51系列、AVR，PIC等常用的MCU及其电路，还可以和keil软件互联，可以像使用仿真器一样调试程序。又不需要任何费用，特别适合学生在单片机学习的起步阶段使用。我们在实验室里安装了这个软件，并在教学过程中向学生演示它的功能和使用，鼓励有电脑的学生安装这个软件，让他们利用课余时间自己动手做做电子表、步进电机、直流电机控制、LED显示，AD、DA转换，交通灯设计等方面的模拟实验。
(2)鼓励有一定经济条件的学生买一些小型的单片机学习开发板。目前市场上有很多专门为在校大学生学习单片机量身定做学习开发板、主控芯片。包括凌阳、51系列、AVR系统等，它们价格低，特别适合于学生利用课余时间学习单片机开发。而实验室也购置一部分这样的开发板，对学生开放，给学生创造自主学习和开发单片机系统的环境，从而培养了学生的创新能力。
3 在实验中培养创新思维
改变原有的实验教学模式，减少验证性实验，增加设计性、综合性实验，并开放实验室，随时恭候学生的来临。在整个实验进行过程中，以学生为实验的主体，最大限度地调动和发挥学生的主观能动性，引导学生积极对待实验中出现的问题，并自己动手解决这类问题。指导教师在实验的组织管理上起主要作用，而在实验中仅起指导作用，给学生指明方向，避免多走弯路，并解答实验当中出现的一些疑难问题。例如：在彩灯移动实验中，鼓励学生编写不同的移动花样，采用多种不同方法编程，并设计电路图，这样将生活中常见的小产品与课程实验结合起来。使同学们加深对理论知识的
理解，学到了实际知识，培养了分析问题、解决问题的能力，培养学生的创新思维。
4 通过课程设计改革培养工程素质，强化创新能力。
创新能力不仅仅体现在一些制作发明上，更重要的是要有必要的工程素质。在课程设计过程中，注重培养学生的工程素质。从课程设计选题开始，就要求学生注意收集相关资料、作好分工、做好实验记录、总结调试心得等。使学生熟悉从立项、方案论证、软硬件设计与调试、PCB设计、结构设计、到安装调试等电子设计的全过程，系统地培养学生的学习能力、交流能力、合作能力，使学生理解并认识了良好的工程规范。在设计阶段，引导学生从不同角度观察问题、提出问题、解决问题，注意实现创新性设计。在报告整理阶段，引导学生对设计过程进行总结。从方案设计到器件选型，从程序开发到调试。都要求学生将实践中获取的经验总结文字材料，使学生在设计过程逐步体验本课程的系统性。例如，选择电子时钟系统作为课程设计的同学，其硬件电路尽管相对简单，涉及的单片机资源并不多，大部分同学都能够很快的实现基本功能，但在此基础上，引导学生进行创新设计，在硬件电路基本不变的情况下，通过重新规划设计软件，实现许多如计时器、万年历、秒表、定时报警器等附加功能。
每年课程设计的题目既可从教师给定的题目中选择，也可以自行拟定，自行拟定的题目在做之前要提交可行性报告。这就进一步锻炼了学生的创新能力。2007―2008学年我专业的课程设计的可选题目如表2所示：
而课程设计评分依据学生的实际完成情况和文字报告等进行评价。例如，确定若干个基于单片机实现的仪器系统如时钟、点阵显示器等基本功能供学生选题。在指定的时间范围内，提交完成基本功能的仪器系统、相关文字报告等，最后进行答辩。毕业设计得分由设计产品功能和质量分(40％)、毕业设计报告分(30％)、答辨分(15％)、特色与创新分(15％)等部分组成，并要答辨。
5 通过考核方法改革考核学生的创新能力
考核方法作为课程教学的最后环节，它直接检验教和学双方的效果，间接指导着学生的学习。目前《单片机原理及应用》课程使用比较普遍的考核方法仍然是闭卷笔试。应该说，闭卷考试在基础理论类课程教学中，在强化学生学习和掌握知识的作用是不可替代的，但《单片机原理》课程应用性、实践性都很强，如果仍以闭卷考试作为主要评价方法，则不能较好检验学生的实践能力和创新能力。因此对当前的考核方法进行了改革，并拟建立一种长期的跟踪考核制度，将考核重点放在学生在实践中发现问题的能力考核上。即将原来的纯笔试改成了设计报告、机考和笔试相结合评分的方法。在课程结束后学生要提交一个设计报告，设计一种产品，该报告的评分标准为：报告(50％)+创新意识(30％)+程序调试(20％)。而机考指的是在实验室里现场考核，主要考核学生动手能力和程序调试能力。而笔试试卷在考核学生的基础知识的基础上，更强调学生的创新性思维，在题型上进行了改革。减少了一些需要死记硬背的客观题，增加了灵活多样的程序设计，电路设计等题型。充分考核了学生的学习情况和创新能力。最终成绩测评比例为设计报告(30％)+机考(20％)+笔试(50％)。
6 开展第二课堂，培养学生的创造能力
为加强对学生学习的引导，我们将课堂教学延伸到课外，注意对学生参与实践活动兴趣的培养。将学生的课外科技活动纳入到创新能力培养的过程中来，成立了创新电子社团，以电气工程及其自动化、电子信息工程专业学生为主，其他专业学生也可自愿参加。由《单片机原理及应用》课程的主讲教师作为主要指导教师，每周辅导1―2次，并提供不同层次的实践内容，组织多种形式的实践活动，提出灵活多样的实践要求，吸引学生主动地、有选择地参与这些实践活动，让学生根据自己的发展方向，结合自己的兴趣和需求，选择适合自己的题目或感兴趣的产品设计。在设计和制作过程中，教师给予适度的指导，使学生能够独立、主动、保质保量地完成自己的设计目标和任务，把学生被动地学习变成积极主动地学习，把依赖于老师的学习变成独立的学习和思考。设计题目和产品的实现也增强了学生独立解决问题的自信心，进一步提高学习的兴趣。在教师的指导下，学生可以通过第二课堂对课堂教学内容进行补充和提升，可以根据自己的兴趣进行选题、完成自己感兴趣的课外实验项目、设计和电子制作，可以自己设计电子作品等，这样就使他们在完成学习任务的基础上，使自己的创新思想得以实现。大大激发了学生的课外学习兴趣和主观能动性。也为学生提供了自由发展的空间，提高了学生的创造能力。
7 依托各种竞赛，推进课程改革，提高创新能力
积极参加全国大学生电子设计竞赛、盛群杯单片机竞赛，飞思卡尔智能车竞赛等各类比赛。这些竞赛既培养了学生电子设计能力，提高了实践能力，也锻炼了学生的团队合作精神。通过各类竞赛，掊养一部分学生的动力创新能力，再通过宣传，使其它学生对单片机学习产生兴趣，为参加这些竞赛而努力，从而进一步提高了学生的创新能力。
四 结束语
在进行了课程改革以后，学生的学习热情受到了很大的激发，出现了自主式学习的热潮。由于课程的改革，使理论教学的时间大大缩短，学生有了更多动手和思考的时间，在课程结束时，大多数同学提交了自己的作品，更有部分同学在单片机比赛中取得了优异的成绩。我们将以此为契机，积极、主动地促进单片机课程的进一步改革，使单片机课程跟上时展的潮流，使学生学完单片机后，不仅仅具有初步单片机应用系统的设计和开发能力，还具有了一定的创新能力，有效的提高了学生的综合素质。
参考文献
[1]江世明，刘湘涛，申寿云等.省级重点建设课程《单片机原理及应用》的创新与实践[J]怀化学院学报，第2006，25(8)：162―163.
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关键词：中职；研究性学习；机械手控制；PLC
随着社会生产的不断进步和人们生活节奏的不断加快，人们对生产效率也不断提出新要求。由于微电子技术和计算机软、硬件技术的迅猛发展和现代控制理论的不断完善，使得机械手技术快速发展，其中气动机械手系统由于其介质来源简便以及不污染环境、组件价格低廉、维修方便和系统安全可靠等特点，已渗透到工业领域的各个部门，在工业发展中占有重要地位。目前，中等职业学校对机械手课程的教学侧重于对机械手原理和理论的讲解，教学模式以“知识为本位”，学习该课程的学生学完之后，并不能解决实际问题，不能增加学生就业时的核心竞争力。在该课程中我们试着引进研究性学习教学法，期待培养学生解决实际问题、自主学习的能力。
一、研究性学习方法的特点
（一）研究性教学法概述。
研究性学习是国家教育部2000年1月颁布的《全日制普通高级中学课程计划（试验修订稿）》中综合实践活动板块的一项内容。它是指学生在教师指导下，从学习生活和社会生活中选择和确定研究专题，主动地获取知识、应用知识、解决问题的活动。以“培养学生具有永不满足、追求卓越的态度，培养学生发现问题、提出问题、从而解决问题的能力”为基本目标；以学生从学习生活和社会生活中获得的各种课题或项目设计、作品的设计与制作等为基本的学习载体；以在提出问题和解决问题的全过程中学习到的科学研究方法、获得的丰富且多方面的体验和获得的科学文化知识为基本内容；以在教师指导下，以学生自主采用研究性学习方式开展研究为基本的教学形式的课程。
（二）研究性学习的主要步骤。
1. 课题背景、意义及介绍。
向学生介绍研究性学习的性质、目标、步骤和意义，使学生了解研究性学习方法。向学生介绍课程的背景知识，诱发学生深入学习和研究的兴趣。
2. 指导学生确定课题。
根据介绍的课程背景知识，由教师或者学生提出研究。
3. 实施研究阶段。
根据确定的课题，按照难易程度不同分课题小组进行研究，制定方案，以表格、调查报告等形式进行分析，讨论。
二、项目教学法在《基于PLC的机械手控制设计》课程教学中的应用
（一）动员和培训。
《基于PLC的机械手控制设计》课程是机电一体化专业学生学完《可编程控制器》课程之后一门实践性课程，适合于采用研究性学习的方法。在课程设计中首先明确项目任务，笔者准备了一个机械手的动作的视频，给学生讲解机械手的机构和动作过程。
其运动控制方式为：(1)由伺服电机驱动可旋转角度为360°的气控机械手(有光电传感器确定起始0点)；(2)由步进电机驱动丝杠组件使机械手沿X、Y轴移动(有x、y轴限位开关)；(3)可回旋360°的转盘机构能带动机械手 及丝杠组自由旋转(其电气拖动部分由直流电动机、光电编码器、接近开关等组成)；(4)旋转基座主要支撑以上3部分；(5)气控机械手的张合由气压控制(充气时机械手抓紧，放气时机械手松开)。
其工作过程为：当货物到达时，机械手系统开始动作；步进电机控制开始向下运动，同时另一路步进电机控制横轴开始向前运动；伺服电机驱动机械手旋转到达正好抓取货物的方位处，然后充气，机械手夹住货物。步进电机驱动纵轴上升，另一个步进电机驱动横轴开始向前走；转盘直流电机转动使机械手整体运动，转到货物接收处；步进电机再次驱动纵轴下降，到达指定位置后，气阀放气，机械手松开货物；系统回位准备下一次动作。
（二）课题准备阶段。
1. 提出和选择课题。
机械手在日常生活中应用如此广泛，我们应该如何学习机械手。为了学好机械手知识我们应该具备什么样的知识。根据教师介绍的范例，我们如何了解PLC运动控制器和运动驱动器。根据难易程度不同，分组了解运动控制器和驱动器的工作过程，同时编写PLC程序。
2. 成立课题组。
分小组明确各小组的任务，本课题共分三个小组进行实施：
PLC运动控制器组：查找有关PLC运动控制器的类别及相关的工作原理。
运动驱动器组：查找有关运动驱动器的类别及相关的工作原理。
软件编程组：负责对机械手编写PLC程序进行运动控制。
（三）课题实施阶段
学生根据研究方案，将收集到的各类信息进行整合，分析，讨论，得到如下结论：
1. PLC运动控制器小组搜集到的信息，制定的方案如下：根据系统设计要求的不同，可以选用OMRON公司生产的CPM2A小型机。CPM2A在一个小巧的单元内综合有各种性能，包括同步脉冲控制、中断输入、脉冲输出、模拟量设定和时钟功能等。CPM2A的CPU单元又是一个独立单元，能处理广泛的机械控制应用问题，所以它是在设备内用作内装控制单元的理想产品。完整的通信功能保证了与个人计算机、其它OMRON PC和OMRON可编程终端的通信。这些通信能力使四轴联动简易机械手能方便的融合到工业控制系统中。
2. 运动驱动器小组搜集到的相关信息如下：为达到精确控制的目的，根据市场情况，对各种关键器件选型如下：
①机械手纵轴(Y轴)和横轴(X轴)选用的是两相混合式步进电机。
②伺服电机及其驱动器：机械手的旋转动作采用伺服电机。
3. 软件流程图。
流程图是PLC程序设计的基础。只有设计出流程图，才可能顺利而便捷地编写出梯形图并写出语句表，最终完成程序的设计。所以写出流程图非常关键也是程序设计首先要做的任务。依据四轴联动简易机械手的控制要求，绘制流程图如下图所示：
三、总结与反思
机械手在日常生活、生产中起到了很大的作用，如何学好基于PLC的机械手控制设计课程，选择自己的职业方向，是每个中职生必须事先准备和考虑的。采用研究性学习方法之后，学生积极参与课堂教学，收到了良好的效果，对学生的成长产生了深刻的影响。
（作者单位：深圳市第一职业技术学校）
参考文献：
