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一、引言
《传感器技术》课程涉及机械、物理、化学,光学、材料、电子、生物、半导体、信息处理等众多学科领域,属于交叉学科,是一门理论性强、与工程实践紧密结合的课程。它在本专业的职业能力培养中起着承前启后的重要作用。在教学过程中,一方面要求学生具有扎实的基础理论和专业知识,另一方面也要求教师引导学生从各种繁多的被测量和测量仪器中归纳出检测技术的一些基本原理和特性,以便举一反三、灵活应用,培养学生的综合运用能力。目前传感器技术课程的教学主要有两种方式:一为传统的按测量原理分类介绍传感器知识并基于理论假设项目教学,这种分类方法侧重于传感器的原理性知识掌握和传感器改革,这跟学生走上工作岗位后对传感器技术的应用需求不一致,且跟当前传感器的集成化、智能化等发展趋势相矛盾;二为以项目为载体进行教学,但是传感器本身种类繁多,单纯的以项目为载体进行教学涉及到的传感器太少,不足以涵盖传感器的整体状况,缺乏知识的系统性,不利于学生从整体上理解和掌握传感器技术知识。因此,结合职业院校以行业为先导、以能力为本位以及工学结合等特点,本课程改革结合以上两种方式的优点和当前传感器技术发展趋势来调整课程体系架构和教学方式。
二、课程改革理念
以教育部2006年16号文件精神为基准,根据我院自动化系电气自动化专业职业岗位的能力要求来改革课程,突出电气自动化专业学生的传感器选型与应用的职业能力培养。本课程的课程目标为培养学生传感器选型能力、典型测量转换电路设计制作能力、常见传感器安装、检测和维护能力;根据传感器技术的特点和发展趋势调整课程知识体系架构;根据该专业职业岗位的工作内容改革课程内容和能力达成项目;根据该专业职业岗位的典型工作项目来改革课程教学方法和手段。
三、课程改革思路
根据我院自动化系《电气自动化专业人才培养方案》确定的职业岗位群,面向西部电气电子电器产业,本课程改革采用工学结合的方式,注重学生素质培养,主要作了以下几方面的思考与改变:
(一)课程目标的改变。从传统的着重讲解传感器结构、原理与应用向培养选型、改革和制作具体传感检测电路的能力上转变。
(二)课程体系的改变。从传统的通过按测量原理分类介绍传感器以及前些年的纯粹以项目为导向学习传感器转变为按被测量(即功能)来实施传感器的教学,以使学生在了解传感器工作原理、特性的基础上,容易根据测量对象来选择传感器;引入典型的实际工程应用项目,指导学生应用选择的传感器进行信号处理电路改革和应用。
四、教学模式的设计
采用系统性知识教学与模块化教学相结合的方式,真实产品作引导、任务驱动组织教学工作,以学生为中心,小组合作为基础,在真实的环境下完成传感器技术的学习性工作任务,培养学生适应职业岗位的工作能力,实现与工作岗位零距离接触。
五、多种教学方法的运用
在典型传感器工程应用学习项目中,每个都是一个完整的工作过程,学生都会经历“资讯(信息收集)决策(拟定方案)计划(制定实施细则)实施检查评估总结分析提高)”六个阶段,老师带着学生完成六个阶段的工作任务,手把手教学生怎样做,让学生体会每一阶段具体工作任务,为走向工作岗位、参加工作积累经验。在具体的理论、实训教学中,引入多媒体教学手段,讨论法、演讲法和反思法等微观教学法的交替使用,使教学过程丰富多彩,并且充分运用引导文等行动导向教学法,使得学生学习主动性、进取心大大增强。
关键词:发动机生产线 流水线工艺 PLC控制器 现场总线 自动线实训系统
中图分类号:U464 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2014)05(a)-0001-03
Abstract:The engine manufacturing technology is very important to the quality of the car. The car engine production conveyor line in a sequential operation of the assembly line process. The automatic control system using PLC of the Germany Siemens company - 300 series controller as the main body of the whole conveyor line controller, I/O system as a control signal acquisition system, the Profibus field bus technology to communicate, automatically moving engine parts for linear, rotating, lifting, flip, and so on.Using WinCC software interface to form into a system operating monitor product quantity, production rhythm of monitoring. The team members on this basis, according to the actual production to make the corresponding transfer machine is suitable for school teaching practice system, the development of teaching equipment.
Key Words:Engine Production Line;Assembly Line Process;PLC Controller;Fieldbus;Automatic Line Training System
汽车的动力来自发动机。为了提高了工作的效率和优化了工作流程我们将发动机生产线分为5个子系统,包括缸体生产线、缸盖生产线、曲轴生产线、凸轮轴生产线及发动机装配线,以便对发动机主要零件进行机加工和装配。在每一条生产线上有多个完成不同作业的工位,在一定工位上安装的转台,举升台,翻转机等设备。如发动机总装工艺流程就包括:机体上线翻转涂胶、装后端盖装活塞连杆翻转拧紧连杆螺栓装机油泵、水泵装飞轮装离合器总成测定曲轴驱动力矩装油底壳装汽缸盖装机油滤清器、发电机装凸轮轴装变速箱装启动电机总成泄露试验送试验。在汽车发动机装配过程中,汽车发动机装配线是一个对发动机顺序装配的流水线工艺过程,每个工位之间是流水线生产。本文研究的任务就是对发动机生产输送线进行规范化,模块化设计。这样对使用者来说,既简洁又节省时间。每个环节设计最优的自动控制系统才能保证生产的连续性和稳定性。
1 输送线设计方案
我们设计生产输送线主要采用摩擦辊道和启停式动力辊道、自动升降机系统、机械手。在线上为了方便在不同的工作面上装配,配备自动翻转机以提高效率。一条发动机装配线要保证发动机的装配技术条件,要保证装配节拍,实现高效率;要多机型同时装配,实现高柔性;要有效地控制装配精度,实现高质量。要实现以上几个方面必须从生产线的规划开始着手。要在总装线和分装线上设计柔性输送线。
1.1 现动机生产输送线应该具有如下功能
该输送线方案如图1所示。
1.2 设计输送器件
(1)轨道:轨道是整个摩擦输送系统的运行基础,平滑、顺畅的输送轨道是系统平衡可靠运行的关键。
(2)道岔:道岔是改变载货小车的行走路线的装置,按走向又分为分流、合流道岔两大类。
(3)停止器:停止器是用来控制工件在输送线路中的安全准确停放位置,通常布置在工件转挂处及输送线路发生变化的道岔处,主要是安全阻车的作用,防止台车因惯性或其它原因发生时,造成系统的损坏。
(4)止退器:通常和停止器配合使用,布置在停止器后边,用于防止小车运动惯性后退。止退板以本身的自重复位。
(5)移载轨道/升降轨道:因摩擦输送机有工位节距上的单元驱动,所以很容易实现物品(轨道)的平移、旋转和升降功能。
(6)升降机:升降机在输送系统中起着关。
1.3 输送线工位设计
(1)具体设计正常加工过程(各工位没有不合格):走主干线,如下:
ap10ap…ap45..ap60D02D06D07ap80ap90D10AP80AP90ap95..ap900
(2)自动工位加工不合格时(以Ap80工位为例)走返修路线如下:
不合格时走:D10D9M80,M90(ap80,ap90返修工位)。如返修合格时D8D7D10ap95;如返修不合格时从转台D8下线维修下线维修后D8D7AP80AP90D10AP95AP900。为了提高效率,节省空间和资源我们将两个自动工位Ap80,ap90设计成共用一个返修工位m80,m90。
2 汽车自动生产线实训装置设计
结合发动机生产线工作原理和工艺,项目组成员开发了适合学校教学的汽车自动生产线实训装置本实训装置贴近工业现场要求,是典型的汽车自动生产线,设备从选材、工艺、流程、结构、控制等各方面都从实际工业现场出发,考虑工学结合要求,有机融合了机械、电气、气动、传感器、交流电机变频调速、步进电机驱动控制、伺服电机驱动控制、直流电机控制、PLC控制及工业通信等多种技术。通过该实训系统的工作任务训练,能较好地锻炼程序编写设计能力、自动线设计开发能力、自动线连接与调试能力、工程实施能力和安全意识。引导高职院校、机电及自动化等专业教学改革,满足汽车生产制造、自动化技术专业的核心能力训练要求,突出强调技术的综合运用。
2.1 传感器
首先选择能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的传感器。在发动机生产线上主要采用了光电传感器和电感传感器。
(1)光电传感器是通过把光强度的变化转换成电信号的变化来实现检测物体有无的接近开关;当光电传感器检测到发动机缸体时,气缸将发动机缸体推入存储货道。
(2)电感式传感器由三大部分组成:LC高频振荡器、开关电路及放大输出电路组成。因为发动机零部件大多数具有铁磁性质,就可以用电感传感器检测转台旋转到位与否,当检测到转台旋转到位时给PLC提供输入信号。
(3)光电编码器:用光电编码器来对升降的速度、距离、方向进行检测,以脉动信号的形式向PLC反馈,PLC根据输入的反馈信号来控制升降距离实现精确定位。
2.2 电磁阀控制
在实训装置中应用了大量气动控制技术如:
(1)无杆气缸:由单控电磁阀控制。当气动电磁阀得电,带动机械手向后移动。
(2)带导杆气缸:由单控电磁阀控制。当气动电磁阀得电,带动机械手向下伸出。
(3)双导杆平行气夹:由双控电磁阀控制。当气动电磁阀一端得电时,气动手指张开或夹紧。
2.3 实训装置模块化设计
该装置采用导轨式型材,其上安装有上料台、行车机械手、输送辊床、提升机、循迹搬运车、堆垛机、转台站、4轴搬运机械手等工作站及相应的电源模块、按钮模块、PLC模块、变频器及交流电机模块、步进电机驱动模块、伺服电机驱动模块、直流电机模块和各种工业传感器等控制检测单元。采用西门子S7-300 PLC实现系统控制,真实再现汽车工业自动生产线中的输送、搬运、暂存、协调生产的过程。它在接近汽车工业生产制造现场的基础上又针对教学及实训目的进行了专门设计。如行车机械手站主要由伺服电机及驱动器、步进电机及驱动器、继电器、限位开关、磁性传感器、涡轮蜗杆减速传动机构、齿轮齿条传动机构、滚珠丝杠传动机构、高精直线导轨、双导杆平行气夹、双控电磁阀、工业铝型材、钣金结构件、机械零部件构成。
2.4 接线端子设计
该实训考核装置PLC模块I/O端子、变频器接线端子、各常用模块接线端子,均采用安全型插座,使用带安全插头的导线进行电路连接;各指令开关、光电开关、传感器和指示元件的电路通过端子排进行连接。插拔线连接电路与端子排连接电路相结合,既保证学生基本技能的训练、形成和巩固,又保证电路连接的快速、安全和可靠。用于教学,可按工作过程导向、工学结合的模式规划教学活动,可完成多种工业现场环境下的技能培训任务。
3 实训装置软件设计
以行车机械手为例进行说明软件设计(见图2)。
4 WinCC的监控能力开发及Profibus总线的运用
PLC的程序设计能力、WinCC的监控能力和Profibus总线应用能力是自动化技术的专业技能人才不可缺失的知识,本课题对控制结构、硬件连接、软件开发现场总线、系统接口、人机界面进行了设计。采用Prifibus现场总线网络技术完成各工位间的通讯。组建的现场信息监控系统,完成了装配线上的信息采集、生产下达、工位监控及装配提示等功能。
西门子S7-300PLC作为控制器,其本身集成MPI及PROFIBUS DP通信口,在发动机生产输送线上用德国西门子公司的可编程控制器S7-300直接将控制数据传递到控制系统中,而且有上位机的实时监控,真正做到自动控制。
本课题Profibus的成功运用对生产厂家的经济效益提供帮助很大。由于系统运行平稳,通讯可靠性好,从而减少了维护的必要性,同时又保证了产品的质量,大大节约了生产成本;而从另外一个方面来看,由于Profibus现场总线使得建设期间工程量也大大减少―― 包括布线工程量和工程师操作编程工作量,所以对生产厂家来说,真正做到了投资少见效快。
5 控制系统的调试
虽然本项目庞大,通讯点很多,但是各个子系统设备很大部分是相同,也具有一样的控制要求,因此,我们将整个项目按照设备划分成的不同的功能组,这样可以增大一次开发的利用率,避免了重复开发,节省时间和成本。
升降机的自动控制是项目中的难点,主要是因为升降机的自动控制如果故障就有可能将设备以及车体损坏,对一次调试成功的要求很高。升降机虽然有硬件保护措施,需要特定条件,比如升降机只有在失电后,抱闸将会抱死,因此,对于升降机控制程序的编写需要反复修改,模拟试验,才能保证调试中的万无一失,不会出安全事故。
6 总结与评价
(1)提高了生产效率和管理质量。由于该项目大量应用了先进的西门子自动化驱动系统,从画图、硬件、软件和培训实现标准化、模块化,这样可以将项目细化,大家分工合作。由于自动化系统提高通讯速率使发动机输送线的工艺水平得到提高产品质量好也增加了企业的效益。
(2)提高了生产的安全性,减少了事故的发生。由于该项目方案中对生产安全相当重视,设有很多急停按钮,在编写程序中,对重要设备有多重保护,从而保证了设备、人身的安全。
(3)加大了设备可靠性。传感器使用时对设备的输入输出点都是双重对比的,保证点的信号都是真实可靠,设备的故障率降低了,生产的安全性就提高了。
(4)交流电动机启动和停止更加平稳、准确。由于起动器在转台控制系统中的使用,使电动机平滑升高端子电压,可以实现无冲击起动,因此可以最佳地保护电源系统以及电机。变频器不仅仅是改变电机的转速,因为转速的下降,势必带来力矩的改变,使转台的带载能力大大提高。
(5)通过三届学生的实训验证,课题开发的实训设备在工作的状态下说使用的各种传感器、控制电机、机械设备能够达到规定技术指标,并且具有短路过载保护。
参考文献
[1] 胡云萍,刘文婷.汽车发动机原理课程教学改革研究[J].科技创新导报,2013(7):180.
[2] 俞云强.传感器与检测技术[M].北京.高等教育出版社,2008.
【关键词】ZigBee;智能家居实训系统;CC2530
一、智能家居概念
智能家居就是以住宅为平台,兼备建筑、网络通信、信息家电、设备自动化,集系统、结构、服务、管理为一体的高效、舒适、安全、便利、环保的居住环境。它是通过采用先进的计算机、通信、布线和控制技术,建立一个由家庭安全防护、网络服务和家庭自动控制等系统组成的家庭综合服务与管理集成系统,从而实现全面的安全防护、便利的通信网络以及舒适的居住环境的家庭住宅。
二、ZigBee技术简介
ZigBee技术是一种重要的短距离、能实现双向无线通信的技术,由于它具有低成本、低速率、低功耗、低复杂度这些特点,通常被用于自动控制和远程控制领域。ZigBee协议框架结构主要包括物理层、媒体访问控制层、网络层、安全服务层、应用层等五个部分。
ZigBee技术自组网的网络拓扑结构主要有星型、树型和网状三种,在组网时可以根据项目自身的实际需要来选择其中一种或多种网络拓扑结构。与普通网络一样,每个ZigBee网络至少有一个类似于路由器功能的器件——协调器,和若干个终端节点,这样就能建立网络并对网络施行协调功能。
三、智能家居实训系统设计
(一)系统功能需求
根据实现原理及功能来划分,共包含智能网关板、LED灯光控制板、轻触开关控制板、485信号控制板、温湿度光敏采集板、报警监测控制板、节点配置模块、窗磁报警器控制板等八种。系统通过物联网应用上位机管理软件可实现智能照明、智能安防、人脸识别门禁、智能音响、智能冰箱、能耗监测、环境监测、智能窗帘等子系统的功能。
(二)系统总体设计
智能家居实训系统是以ZigBee技术为基础,综合网线网络通信技术、建立起来的一套完整的家居控制系统。本系统需要在家居设备之上安装与之功能相对应的节点模块,这些节点模块包括了传感器、执行器和通信模块。各个节点模块将各自采集的信息经过处理之后通过家庭控制子网传输到家庭控制中心,家庭控制中心将信息上传到家庭网关,家庭网关响应用户远程提交的查询指令通过Internet将结果反馈到用户手中的移动终端之上。用广的控制指令按照相同的路径传输给节点模块执行设定操作。
本系统实现对物联网三层(感知层,网络层,应用层)的全方位技术运用,比较全面的兼顾了物联网所涉及的各类技术,包括无线传感器硬件、嵌入式软件系统、Wifi、Internet端应用软件开发教学,设计提供了智能家居多个子系统的应用实训。
系统提供了功能强大的以ARM处理器为内核的网关硬件和自主研发的网关核心软件,不仅能完成多种无线网络管理,传感器和射频识别信息处理,而且可以通过不同无线和有线网络路径,将数据传输到上位机管理平台,并存入数据库,支持远程访问,并运用虚拟技术仿真智能家居场景及设备解决场地及设备制约因素。
(三)系统详细设计
系统主要包括ARM11 处理器S3C6410和Zigbee模块组成的家庭网关 、无线路由器、Zigbee 终端设备( 如红外探测器、门磁开关和火灾探测器和烟感燃气探测器等)。
系统的内部结构呈 Zigbee 星型网络结构,由传感器获取的相关数据以及各种电器状态的信息,从终端节点模块传送至家庭网关,用户和家庭网关链接到同一个无线路由器,这样用户就可以通过internet用户界面管理家中电器状态。
1.系统主控制器
智能家居主控制器接收由协调器传输来的各类传感器返回的状态信息,通过事先由用户设定好的各个指标如温度、湿度、光照条件等信息的阈值进行综合智能判断,并采取对应的控制措施发出各类家电控制指令。
家庭网关是以ARM11处理器为核心开发的,管理整个系统的终端节点。实训系统中协调器管理与控制整个Zigbee 无线传感网络,每个终端节点设备都加入网络,并通过此网络进行数据的保存和处理。
2.终端节点
系统中的终端节点采用集微处理器和RF收发芯片一体的SoC芯片 CC2530 作为主要硬件平台,模块不仅具有ZigBee 收发模块,还有一个MCU 内核的单片机,通过继电器采集传感器信息、转发命令和控制设备的运行状态。
系统中的终端节点包括三表计量节点、环境温度湿度监测和控制节点、报警信号采集节点、家电控制节点、灯光控制节点等。主要进行环境中温度、湿度等各种数据的采集、非法闯入、火灾或有毒气体等意外灾难情况的探测以及对各种家电设备的控制。
四、总结
本文在深入了解智能家居系统的基础上,设计出了基于无线传感器网络的智能家居实训系统“设计包括了智能家居系统的硬件设计和软件设计两方面”。与传统的基于综合布线技术的智能家居系统相比,存在一些优势,但智能家居实训系统通信质量及稳定性和可靠性的好坏及用户操作的便利性直接影响了智能家居的品质,因此,我们需要进一步完善系统。
参考文献
[1]满莎,杨恢先,彭友,王绪四.基于ARM9的嵌入式无线智能家居网关设计[J].计算机应用,2010.
[2]李强.基于ZigBee技术的智能家居设计方案[A].天津市电视技术研究会2012年年会论文集[C].
[3]赵雨境.物联网时代的智能家居系统[J].物联网技术,2013,5.
[4]陈良银,李志蜀,等.智能家居系统的设计与实现[J].新疆大学学报(自然科学版),2010(11):108-111.
关键词:ED-2000自动化生产线 机械 电气控制
中图分类号:G64 文献标识码:A 文章编号:1673-9795(2014)04(b)-0163-02
我国高等职业学院培养目标《教育部关于加强高职高专教育人才培养工作的意见》指出:“高职高专教育是我国高等教育的重要组成部分,培养拥护党的基本路线,适应生产、建设、管理、服务第一线需要的,德、智、体、美等方面全面发展的高等技术应用性专门人才。”
为了适应专业技术发展的要求,国家对高等职业院校的硬件建设投入了巨大的财力,然而目前各种先进设备更新很快,有的甚至3~5年就更新一代,有的学院实训用设备利用率较低,如何保证学生既学习了专业知识技能又充分利用实训用设备是非常重要的。
我院于2008年引进了北京杰创永恒科技有限公司生产的“ED-2000自动化生产线”作为机械与自动化专业学生的综合实训设备,本系统选用可编程序控制器(PLC)作为主要控制手段。控制功能是通过3个气缸、一个直流电机产生推进和摇臂动作依次完成工件的传送来实现的。为确保系统的运行可靠,在系统的初始位置装设有光电传感器用于检测工件,另在每个气缸和摇臂电机的原位和到位处均装有接近开关或微动开关,以保障执行机构动作的准确性。
对于这条生产线,相比于其它高职院校的自动化生产线,机械零件过于小巧、学生易损坏,设备陈旧、不符合近年国家或北京市职业院校机电设备相关知识比赛规定,但是,它却包括了典型的机械部分和电气控制部分,不管专业技术如何发展,其基本机械和控制原理本质上是不变的,因此我们增改实训内容,调整学生实训时间,加强设备的利用率,全面提高学生的职业技能。
2012―2013学年,我院为机械制造与自动化专业学生安排了专业综合实训,利用ED-2000自动化生产线,我们圆满完成了教学任务,实训内容具体安排如以下几点。
1 观察生产线
为了培养学生对ED-2000自动化生产线的认识,首先让学生观察其外形,教师演示其完成的工作过程,然后让学生写出其工作情况。
2 学习机械部分
学生每4人分成1组,每组发一个电工工具箱和整理箱,首先学生把生产线上各零部件贴上标号后,让学生拆散此生产线机械零部件,然后每组学生组长绘制本生产线的装配机械工程图纸,组员1和2绘制不同典型机械零部件的三视图,组员3进行生产线中用到的典型机械零件制造与加工分析。
这样,学生在机械识图与绘图、机械零件装配、机械制造与加工方面的知识得到了综合训练。尽管设备陈旧小巧,实训过程中各位学生分工明确,责任具体,因此学生在学习时损坏机械零部件的现象很少。
最后,每组学生齐心协力重新把生产线组装完好后教师才验收各组学习情况,教师再给予相应分的学习成绩。
3 学习控制部分
本系统控制区装有开关组件、PLC组件、按钮盒组件、稳压电源组件、继电器组件和输入/输出端子板组件等。铝合金板的三面装设走线槽。传感器、电磁阀、直流电机、按钮盒、指示灯等设备的信号导线均通过走线槽后经输入、输出端子板与PLC的端子连接。
按钮盒装有发出系统操作命令的启动按钮、停止按钮、复位按钮和急停按钮,另有一转换开关用于系统运行方式的选择,可选择连续、单周期和步进三种不同的运行工况。灯塔上装有红黄绿三节灯具用于表示系统的当前运行状态。
电源系统将AC220V供电直接引入断路器,再通过电源端子板分配电源,一路送至PLC供电,另一路送至稳压电源。稳压电源输出的DC24V电源经负载电源开关送至输出端子板作为负载的供电。系统中各传感器的供电由PLC内部的DC24V电源提供。
气源系统经气路总开关和调节过滤减压阀后将供气送至电磁阀组,再从各电磁阀直接送至对应的气缸用气。
学生能够完成以下任务。
(1)画出电气控制电路图,完成电气控制系统安装调试。
(2)气动控制元件的认识与调试。
(3)检测与传感装置元件的认识与安装调试。
(4)气动与电动执行机构的认识与安装调试。
(5)PLC的编程与安装调试。
(6)系统故障的分析与排除。
这样,学生重新认识和训练了传感器、电磁阀、直流电机、按钮、指示灯、可编程序控制器等设备元件,经过以上6个任务的完成,掌握了调试控制元器件的常用方法,能够排除常见控制部分故障,对电气控制的知识能够进行综合灵活运用。
4 学习效果分析
机械制造与自动化专业综合实训的目的是学生把所学的机械、电气等知识有机结合起来,实现与相关企业技术进行零距离接触。我们通过此次的综合实训,学生上交学习资料有:(1)绘制ED-2000自动化生产线装配三视图、摆臂组件三视图、电动机组件三视图、双气缸组件三视图、导向管组件三视图、滑道组件三视图、单气缸组件三视图。(2)画出控制系统气路连接图、电源系统及安装接线图、PLC电气原理接线图、控制盒电气安装接线图、传感器电气安装接线图、电磁阀控制电气原理及安装接线图、摇臂电机控制电气原理及安装接线图、输入输出端子板出线图、控制系统功能图、PLC电气安装接线图。(3)写出生产线的工作情况、编写PLC控制程序、写出实训总结;学生现场完成的工作有:①机械零部件的拆卸。②机械零部件的装配。③气动控制元件、检测与传感装置元件安装调试。④气动与电动执行机构安装调试。⑤PLC编程与安装调试。⑥系统故障排除。
另外,以小组为单位进行实习,培养了学生团队协作的能力。众所周知,一个企业的生存和发展不是靠一个人维持的,任何工作岗位都有一定的职业要求,每个成员只是团队中的一份子,根据学生的特点,让其在小组中完成一定的任务,这样为以后的职业生涯打下了良好的基础。考核方式按下表进行。
通过考核,本次实训学生的优秀率为30%,及格率为100%。经过验收,实训结束后每组硬件完好,没有损坏和丢失零部件的现象。
5 结论
随着经济的高速发展,中国的各类物质得到极大的丰富,特别是专业技术较强的生产设备,生产厂家多、设备更新快,作为职业院校的专业教学,重点在于教会学生学习思维方法和动手实践方法,我们建议不要盲目注重先进设备的购置,应充分利用现有设备,全面提高学生职业技能。
参考文献
关键词:自动检测技术;实验;教学改革
0引言
《自动检测技术》课程是工科机械类专业和电气信息类专业的重要专业基础课,重点介绍各种变量的检测原理和方法。该课程旨在使学生了解并掌握检测技术的基本概念和原理,掌握常用传感器的工作原理、特性参数、选型使用和调试等方面的知识,掌握各种参数的检测技术及信号之间的转换技术,培养学生安装、运行、维护自动化设备及解决现场实际问题的能力,使其能适应机械设计制造及其自动化、电子信息、测量与控制等多领域的工作。因此学生不仅要通过理论课的学习掌握自动检测技术的理论知识,还需要通过各种实验加深对常用传感器、测量电路以及常见非电量检测方法的理解和掌握。
1《自动检测技术》实验教学现状
我校《自动检测技术》课程开设了包括电阻应变片、电容传感器、差动变压器、电涡流传感器、霍尔传感器、压电式传感器、光电传感器、温度传感器和光纤传感器等实验内容。经过几年实验教学的实施和总结,发现有以下一些问题:
1.1.实验课时少,实验内容简单
《自动检测技术》课程总课时为45课时,其中实验课时仅为10课时,而实验涉及的传感器种类有10多种,因此只能做一些验证性实验,学生做实验时只是按照实验指导书机械地连接导线和测量数据。学生只是了解了该传感器的性能,而对于传感器的种类、特性、测量电路知之甚少。
1.2各个实验之间相对孤立,没有联系
由于每次实验只是简单的测试一种传感器的性能,相互独立,而缺乏对传感器选择、应用以及信号处理综合能力的训练,学生难于建立自动检测系统的整体概念,不能进行综合应用。
1.3考核形式单一,学生不够重视
由于这些验证性实验难以提高学生的学习兴趣和积极主动性,而目前的课程考核机制中,实验操作成绩在总成绩中所占的比重极少,所以学生普遍对实验课缺乏重视,态度不积极,甚至出现逃课现象。
2《自动检测技术》实验教学改革内容
针对上述问题,课题组对《自动检测技术》课程的实验教学环节进行了一系列改革,增加实验课时,综合整编实验项目,改革实验课堂组织方式和评价方式。改革的关键在于如何结合实验操作掌握相关理论知识体系,如何激发学生的学习兴趣,如何培养学生分析和处理实际问题的能力。为了适应各个层次学生的需求,课题组把实验教学内容分为验证性实验项目、设计性实验项目和综合性实验项目三种类型。内容层次分明,目标明确,由简入难,循序渐进。
2.1验证性实验项目
验证性实验为学生必做实验。通过这类实验让学生掌握实验设备的操作,掌握常用传感器及信号处理电路的工作原理,掌握实验数据的分析和处理方法,为后续的设计性、综合性实验打下基础。课题组选择了2个验证性实验项目:金属箔式应变片特性实验和电涡流式传感器特性实验。前者设计为质量--电压测量,分别以单臂、半桥和全桥三种方式进行实验,比较灵敏度和线性范围,使学生掌握质量的测量方法,验证电桥电路特性。后者设计成位移--电压量,分别使用铜、铝(大、小面积)、铁三种材料进行实验,比较灵敏度和线性范围,验证不同材料的电涡流特性。
2.2设计性实验项目
设计性实验也是学生必做实验。该类实验主要面向工程实际应用的设计和研究,旨在培养学生运用所学理论知识进行简单检测系统设计的能力。通过之前的2个验证性实验,学生已经掌握了一定的基础理论知识和基本操作技能。课题组设计了4个实验项目:振动测量实验、位移测量实验、频率及转速测量实验和温度测量实验。每个实验由老师给定目的和要求,学生综合比较分析,选择传感器和信号处理模块并设计实验方案,独立完成实验操作和数据处理。
2.3综合性实验项目
根据本校实际情况,综合性实验项目采用开放实验室项目形式。此类实验需要运用多门学科知识和多种实验方法,旨在培养学生的自学能力、综合分析能力、解决问题能力和团队合作能力。课题组结合学生实际情况,召集一些理论知识扎实、动手能力较强并且对课程有浓厚兴趣的同学,向学校申报立项实验室开放项目,利用课外时间完成。学生由3至4人组成小组,通过查阅资料、研究讨论并且考虑各自的兴趣和特长,确定实验项目的内容、方案、参数指标、元件器材和实验经费以及各人的详细分工。各小组分批于开放时段在实验室内完成传感器的选择、系统的设计、调试和仿真。从立项至结题的整个实施过程中让学生作为主体,充分发挥其主观能动性,并且综合运用了《电工电子技术基础》、《电工电子实训》等前导课程的知识和技能,进一步锻炼了学生的实验能力,同时使学生初步了解开展科研的简单步骤。
3《自动检测技术》实验教学评价体系改革
这种多层次多元化的实验项目可以给学生提供多样化的选择,因此必须建立一套合理的评价体系,以完善的体制促使学生充分重视《自动检测技术》实验教学环节。《自动检测技术》课程的总评成绩由理论成绩和实验成绩组成,其中实验成绩占40%比重,且采用多元化考核方式,考核贯穿整个实验过程。验证性和设计性实验之前要求学生分组预习,设计实验方案,集中演示讲解,由组长根据实际情况评定预习成绩,占实验成绩的30%;实验操作分小组进行,老师根据实验结果和操作态度评定操作成绩,占实验成绩的40%;课后要求学生撰写实验报告,分析实验数据,得出结论,老师根据报告情况评定成绩,占实验成绩的30%。二综合性实验项目由少数学生在课外时间完成,则采用课外学分及个人荣誉等其它方式进行考核评价。采用这种多元化考核评价体系,培养了学生自主学习意识,锻炼学生团队合作能力,激发学生的学生积极性。
4《自动检测技术》实验教学改革展望
上述改革方案在本校机械制造及其自动化专业学生中试行了3轮,效果达到预期,可以真正实现将学生培养成既有扎实的理论基础又有较强的实际动手能力的新型应用型人才的目标。在今后的教学过程中,课题组还将进一步深化改革《自动检测技术》实验教学。(1)引进虚拟测量仪器,开阔学生知识面,提高实验教学质量。(2)综合性实验项目还可扩展为课程设计、毕业设计、学科竞赛、学生科研项目等多种形式完成。(3)设计大型综合性实验项目,组合机械、电信、计算机等专业的学生共同参与,发挥特长,相互合作实施,使学生了解各学科之间的渗透和合作方式。(4)建立网络教学平台,利用网络资源进行辅助教学和实现远程虚拟实验。
参考文献
[1]王超.电子类实验课程教学评价体系改革与实施[J].电子制作,2015.6
[2]杨立清.自动检测技术教学改革的研究与实践[J].黑龙江科技信息,2009(33)
关键词:自动生产线;故障;培训
随着工业技术和社会经济的发展,生产型企业在扩大生产规模时,越来越重视自动生产线的应用。为了培养自动生产线的安装和调试人员,高校和培训结构逐渐开设了自动生产线安装与调试课程。用于技能培训的自动生产线设备是模拟企业真实的生产线,针对学员进行技能培训。由于学员可能只具备一些理论知识或者动手能力较差,在实际操作过程中,会遇到很多问题。模拟的自动生产线设备是一套复杂的机电一体化系统,由多种移动副机械结构连接、多种类型的传感器、百余个电气接线端子、工业网络通信、气动系统和计算机技术等组成,培训过程中,由于学员的误操作或者设备本身的损耗,故障率比较高,为了不耽误培训进度,及时快速排除故障尤为重要。
本校采用亚龙YL-335B型自动生产线实训装备,己使用4年,文章对自动生产线设备常用故障进行总结分析,提出了解决办法,保证了系统的正常运行。
1YL-335B型自动生产线简介
YL-335B型自动生产线系统由供料、加工、装配、分拣和输送5个单元组成。每一个单元有1立的PLC承担工作任务,采用三菱FX1N-40MT.FX2N-32MR和FX2N-48MR的PLC通过RS485通讯实现N:N的联网控制,构成了分布式控制系统。
YL-335B自动生产线系统功能:供料单元中的圆筒形料仓里装上不同颜色、不同材质(塑料)的空心圆柱体零件,在重力和推料挡料气缸的配合工作下,零件送到供料台,由输送单元的机械手抓取,准确放置到加工单元的冲压平台,模拟完成一次冲压操作后,由机械手重新抓取送到装配单元,完成一次小圆柱体零件嵌入空心圆柱体零件孔中的装配,完成后,运送到分拣单元,根据零件的不同属性,分流到各个料槽中,机械手重新返回供料单元,开始新一轮循环工作。
2 YL-335B型自动生产线设备故障
2.1 YL-335B型自动生产线具体结构
YL-335B型自动生产线具体结构如图1所示。
2.2 YL-335B型自动生产线设备整体故障
YL-335B型自动生产线常见整体故障现象有:开机不启动;气缸推杆速度不当(过快或慢);运行噪音较大,振动比较剧烈。
开机不启动:(1)观察供料单元料仓和装配单元料仓工件是否足够,不足时需要补齐。(2)传感器初始状态是否正确。
供料单元:X0顶料气缸伸;X1顶料气缸缩;X2推料气缸伸;X3推料气缸缩;X4供料不足;X5料仓缺料;X6出料台物料监测;X7金属工件监测。
加工单元:X0加工台物料检测;X1工件夹紧检测;X2加工台伸出到位;X3加工台缩回到位;X4加工压头上限;X5加工压头下限。
装配单元:X0零件不足检测;X1零件有无检测;X2左料盘零件检测;X3右料盘零件检测;X4装配台工件监测;X5顶料到位检测;X6顶料复位检测;X7挡料状态监测;X8落料状态监测;X9摆动气缸左限检测;X10摆动气缸右限检测;X11手抓夹紧检测;X12手抓下降到位检测;X13手抓上升到位检测;X14手臂缩回到位检测;X15手臂伸出到位检测。
分拣单元:X0进料口工件检测;X1电感式传感器;X2光纤传感器;X3推杆1推出到位;X4推杆2推出到位;X5推杆3推出到位;X6旋转编码器B相;X7旋转编码器A相;X8旋转编码器z相。
输送单元:X0原点传感器检测;X1右限位保护;X2左限位保护;X3机械手抬升下限检测;X4机械手抬升上限检测;X5机械手旋转右限检测;X6机械手伸出检测;X7机械手缩回检测;X8机械手夹紧检测。
5个单元共48个开关量,排除故障时,从每一站的PLC上数信号灯的个数。吻合基本正确,不符合再具体查看是哪一个传感器的故障。
气缸推杆速度不当(过快或慢):调整单向节流阀的开度。需要多次尝试调整。
运行噪音较大,振动比较剧烈:运动部件需要使用油。传动皮带过紧,传动带速度过快。
2.3各单元常见故障
供料单元:
(1)工件被卡死,不能在重力作用下下落。检查顶料气缸上的磁性开关是否正常工作;适当调节气缸上的节流阀,控制气缸推杆伸出速度及力度。
(2)推出工件推杆不能缩回。检查推料气缸上的磁性开关是否正常工作;适当调节气缸上的节流阀,控制气缸推杆伸出速度及力度。
(3)工件不能实现自动供料。检查推料和顶料气缸上的4个磁性开关的工作协调性。
(4)不能实现供料的自动循环。检查程序是否有自动循环设置。
加工单元:
(1)直线导轨运动不顺畅。调整两直线导轨的平行,加工台伸缩气缸与导轨平行。气动手指夹紧时保证左右对称,在移动副上涂油。
(2)工件夹紧时歪斜。调整气动手爪气缸的进排气单向阀。装配单元:
(1)小工件与大工件不能很好装配。微调装配台位置(调整机械结构部分)。升降气缸速度匀称。
(2)回转台回转角度不到位。调节回转台的调节螺杆。
(3)夹紧器夹紧小工件,不松开。检查传感器是否安装到位,是否正常工作。
分拣单元:
(1)起始位置放上工件,传送带不运动。旋转编码器与步进电机接线是否正确;传送带安装是否过紧,主从动轴安装是否反了。
(2)工件不能很好对准料槽。重新测量传送带工件起始位置以及各料槽之间的距离,计算脉冲数。
(3)工件分槽不正确。保证金属小零件嵌到金属大零件里面,白色塑料小零件嵌到白色大零件里面,黑色小零件嵌到黑色大零件里面;调整光纤传感器的感光度。
输送单元:
(1)伺服驱动器报警,提示越程。观察抓取机械手是否越过原点,原点接近开关是否正常工作。重新启动工作台电源,最后接通输送站电源。对伺服驱动器的相关参数进行重新设置。
(2)抓取机械手定位不准确。重新测量各站距离,计算脉冲数。四自由度的机械手各气缸调整是否到位(伸缩、升降、转动、机械手的抓握)。
真正意义上的机电一体化产品,应具备两个明显特征:第一,必须是机械产品;第二,采用电子技术,使机械产品的控制具有可编程和智能化的特性。一个机电一体化系统主要由机械装置、动力源、传感器、执行装置、控制器五个要素构成,因此,机电一体化实训内容、实训方法和实训设备的研制均必须围绕这些要素设计、展开。根据机电一体化技术的综合性及面向实践应用的特点,笔者对机电一体化实训内容、方法、方式等进行了探索。
1.实训课程的目标
机电一体化专业综合实训课程是集气压技术、液压技术、电机及电气控制技术、自动检测技术、PLC及其自动控制技术、网络通讯技术于一体的专业技能综合训练课程。课程紧扣机电一体化技术的核心技术环节,即检测、控制与执行三大技术环节展开,同时引入最新的网络控制技术。训练时应遵循以学生为中心、以培养学生实践能力为中心和以培养学生素质为中心的原则,通过实训使学生既能掌握机电一体化专业的理论知识,又能从事机电设备或自动化生产线操作、安装、调试、维修、维护及设计改造等方面的工作,并具有良好的职业素质。
2.实训内容紧扣相关知识点
机电一体化系统涉及机械设计、传感器、自动控制和微机原理等多门课程的知识,这些知识也是机电一体化产品设计的基础。尽管学生在学习机电一体化系统之前,已经学过一些相关的理论知识,但在机电一体化课程的实训中,对相关知识的回顾和加深是必要的,特别要关注知识之间的联系和实际应用方法。因此,应紧扣这些教学内容,安排若干典型的、与专业课程相对应的专题实训项目,通过在机电一体化系统中的应用,学生对专业知识有一个感性认识,为综合性实训和设计奠定基础。
3.实训方法由教师演示过渡到学生自我设计
从理论学习到实际实训设计,是一个从知识接受到知识应用的飞跃。由于机电一体技术包含了机、电、计算机、自动控制等多门学科的知识,实训的综合性程度高,因此,对大多数中职学生来说有一定难度。演示性实训是一种更直接的实训指导,能使学生对将要完成的设计性实训的过程和结果有一个直观的认识,提高完成设计性实训的自信心。实训的最终目的是学生能够在相关的实训设备上根据要求,在实训装置上进行系统设计,能够按照设定的方式正常运行。通过这个设计过程,可以更好地锻炼学生对机电知识的运用能力,理解机电一体化系统中各学科知识的关联性,进而提高学生解决实际问题的能力,达到实训教学的真正目的。
4.实训方式为课内和课外相结合、个人和小组相结合
由于教学课时有限,实训环节的教学要充分发挥学生的主动性,利用课余时间进行设计和准备工作,课内主要是利用实训平台调试和实现设计的内容。因此,机电一体化实训室应该建设成为开放式的实训室,便于学生课外进行训练。另外,由于机电一体化实训包含的知识面广,综合性实训项目包含多个内容,可以采用小组分工、合作完成的模式。这样,一方面培养学生在科学研究过程中的团队精神,另一方面也是对模块化设计的一种锻炼。
5.实训课程的考核方式
为突出学生的能力培养,对机电学生考核的标准为:(1)是否有创新,即能否运用所学的理论知识分析、处理实际问题,能否就所给的条件提出合理的观点和可行的处理方法;(2)识图能力和动手能力;(3)能否搜集资料,报告内容是否合理;(4)是否有团结协作精神:(5)写作与表达能力;(6)计算机应用能力,等等。考核的形式:理论与技能考核相结合。考核成绩的评定:理论测试成绩占20%;实训报告成绩占25%;实践环节占55%,其中拆装操作占20%,编程、调试与排除故障占25%,安全与环保意识考核占10%。
机电一体化综合实训的实施过程可促进教学与就业岗位的零距离对接,综合实训一般是针对岗位群,培养学生与就业岗位零距离对接所要求的综合职业能力,以往的课程教学比较强调课程中知识点和单项技能的掌握,忽视知识与技能在实际工作中的综合应用。
关键词:民族地区;高职院校;单片机;课程教学;改革探析
中图分类号:G64 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2016)24-0161-02
Abstract: Through the field research of the current teaching situation of the Microcontroller Unit course (MCU) of higher vocational colleges in Qiannan, Qianxi’nan and Qiandongnan minority area in Guizhou province, this article analyze and discuss proper teaching methods and evaluation mechanism of MCU course suitable for the practical situation of minority area from the perspectives of novel creation of teaching environment, arrangement of curriculum, training mode and evaluation mechanism.
Key words: Minority areas; Higher vocational colleges; Microcontroller Unit; teaching of curriculum; reform analysis and discuss
单片机是电子信息类专业十分重要的课程,也是高职院校完成高素质技能技术型人才培养必不可少的专业课程。贵州少数民族地区高职院校虽地处欠发达山区,自身发展受到诸多因素的制约,但对人才培养质量的要求从未降低,紧密围绕地区经济发展需要开设电子信息及相关专业。
伴随贵州大数据、大健康产业的蓬勃发展,早期“三线建设”驻黔电子企业及本土民营企业对其人才需求的增多,电子信息类专业已逐步成为贵州少数民族地区高职院校重点建设专业。但在专业课程教学,尤其是难度较大,实践性较强的单片机课程教学方面还存在诸多有待提高和改善之处,需结合贵州少数民族地区高职院校自身实际,进行单片机课程的教学改革,探索符合当地人才培养及职业岗位能力需要的教学思路和方法。
1贵州少数民族地区高职院校单片机课程教学现状
基于对贵州黔东南州、黔南州、黔西南州三地少数民族地区高职院校的走访调研及师生的深入座谈交流,发现贵州少数民族地区高职院校单片机课程教学存在如下的现状。
1.1 课程教学环境
1.1.1 学生素质现状
贵州少数民族地区高职院校电子信息类专业所录取学生少数民族较多,高考分数偏低,专业选择盲目被动;基础知识薄弱,理论学习困难,专业实践技能训练积极性与主动性不高;自我控制能力差,未来职业发展无规划;团队合作意识薄弱,自信心与创新精神欠佳等。
1.1.2 师资现状
贵州少数民族地区高职院校能够承担单片机课程教学的师资严重不足,引进困难,尤其是具有单片机技术开发经验的专业技术人员及学术带头人甚少。现行单片机任课教师存在理论知识扎实,但项目开发经验缺乏;教学经验丰富,但课程实践教学欠缺;专业网络学习获取较多,但融入行业企业进行实际开发较少;外派学习较多,但真正与单片机技术相关的学习较少等。
1.1.3 实训条件现状
贵州少数民族地区高职院校受地方财政困难,教育经费注入不足的影响使单片机课程教学实训设备陈旧、配置不足;专项资金投入不够,实训条件简陋;实训室缺乏专人负责,管理不规范;实训教师对实训重视程度有待加强,学生对实训开展积极性有待提高等。
1.2 课程教学内容与考核
在单片机课程教学内容安排方面,贵州少数民族地区高职院校普遍仍以单片机理论教学为主,注重培养学生程序编写能力,尤其是汇编程序的编写能力,缺乏基于实际项目开发的创新性教学方式。部分院校甚至没有开展实训教学,仅完成基于汇编语言的单片机最小系统理论教学,对单片机的通信功能、传感器技术及C语言在单片机中的应用等重要内容并为涉及。同时,在单片机课程与专业基础课程开设的先后、课时分配、任课教师安排等方面也存在诸多不足。
在课程考核评价方面,大多数院校仅考核学生的理论学习内容,而对课程的学习过程,实训项目及课程设计完成情况等核心内容并未进行考核,考核评价过于单一,不能较好地进行学生课程掌握情况的客观综合评价。
2 贵州少数民族地区高职院校单片机课程教学改革思考
贵州少数民族地区高职院校单片机课程教学应结合自身特点,培养符合区域经济发展需要的高素质技能技术型人才。
2.1 现行课程教学环境改变探索
在学生素质提升方面,贵州少数民族地区高职院校很难在招生录取阶段来提高进入电子信息类专业的学生文化素质,但可从学生进校后对专业兴趣的培养方面着手,改善学生综合素质。如在专业基础课中增加动手能力训练环节(仿真实训也可),为后续难度更大的单片机学习兴趣的培养打下基础;成立单片机学习兴趣小组,通过兴趣小组的积极主动性来带动整个大环境的改变;积极组队参加校、州、省及国家的单片机技术应用及相关技能大赛,以大赛营造学习环境;通过专升本考试中对专业课程的要求和学生对进入本科院校继续深造的渴望,引导学生主动学习等。
在师资水平优化方面,贵州少数民族地区高职院校应结合当地经济发展及院校需要,积极争取电子信息类紧缺人才,尤其是高层次人才的引进政策,解决单片机骨干教师及学术带头人缺乏现状;积极从行业企业或校企合作单位寻求师资及师资培养,让行业专家融入教学,让一线教学人员融入行业,进行交互式学习交流,实现自我培养,进而提高教学质量;现行单片机教学人员应通过网络,积极寻找单片机学习途径,争取单片机技术学术交流会议及培训;积极以大学生电子设计大赛、区域行业单片机应用设计竞赛等为引领,主动找项目、做项目、总结项目,从而来提高教师自身的单片机应用技术水平。
在实训条件改善方面,贵州少数民族地区高职院校应积极寻求资金注入,建立校内单片机技术应用实训室;或寻求校企合作单位、行业企业、院校共建等方式建立实训室。针对实训设备,没有必要购买昂贵的实验箱或实验平台等,通过电子商务,购买设计合理、功能模块齐全、支持在线调试、便于携带、支持C语言、具有配套教程及完整的程序实例等的单片机开发板即可。同时,要为开发板配套逻辑分析仪、万用表、示波器等常用电子仪器仪表及工具。在实训室建设经费充足的情况下,可考虑配备台式电脑,若经费不足,鉴于当代大学生笔记本电脑覆盖率较高的条件下,可两人配套一台自带笔记本电脑,即可满足实训条件要求,又为学生课余自学、课程设计及毕业设计等后续环节服务。
2.2课程合理安排
2.2.1 微控制器选择
当下,单片机种类及型号较多,合理选择一款单片机种类及型号是初学单片机技术的关键,是引导学生学习单片机技术的重中之重。单片机种类及型号的选择一定要结合实训室所配套的开发板或校企合作单位等所使用的机型,但主要还是以便于教学和学生学习单片机技术为主。因51单片机市场份额占有量大、使用年限长,网络资源和学习参考资料丰富且获取容易,考虑到初学者对硬件资源的应用能力,建议以宏晶科技生产的STC89C52RC单片机作为主控芯片进行教学。
2.2.2 课程及内容安排
单片机课程应安排在电路理论、模拟电子技术、数字电子技术、C语言等专业基础课程完成之后,可与电子元器件识别与检测、电子线路绘图与制板、传感器技术应用等专业课程同时进行。在开设上述专业基础课程的基础之上,建议单片机课程总学时为108(即每周6学时),其中理论占20%左右,实践占80%左右。单片机技术是在实践中学习,教学内容应以实践为主导,理论融入实践过程且够用为原则,边做边学,不能只强调理论而轻实践。
鉴于贵州少数民族地区高职院校授课对象特点,课程主要内容应包括微型计算机基础知识简介、单片机概述、所选单片机结构及内部资源介绍、单片机时序及工作方式、汇编指令及时序简介、中断系统、定时器/计数器、并行I/O接口、单片机串行通信(主要有UART、I2C、SPI、485通信等)、A/D和D/A转换等。在教学过程中,所应包括的硬件主要有LED、LED点阵、数码管、LCD、矩阵按键、步进电机、蜂鸣器、传感器(如温度、红外、压力等传感器)、A/D和D/A转换芯片、时钟芯片、存储芯片等。
2.3 实训教学开展
单片机课程教学应以实训教学为主并综合考虑学生特点,实训开展应包含单个实训项目、综合实训项目和课程设计三个环节。实训环节中注重“做中学,学中做,边学边做”。任课教师在单个实训项目中应在讲解硬件原理和程序设计的基础上,对实训内容进行操作演示的同时指导学生操作,直至完成实训效果。效果出来后,任课教师针对实训过程中出现的问题进行总结,同时对所做的实训内容进行再一次的总结性讲解,以达到学生掌握所布置实训内容的目的。综合实训项目应预先布置任务和学生分组(2人一组为宜),课堂由任课教师对任务中所涉及的硬件和软件及前期所学本实训所需用的知识进行讲解。学生结合老师的讲解和所提供的硬软件参考资料,以组为单位,开展实训项目,完成实训任务。课程后期,应专门安排1到2周,以3人为一组,进行课程设计环节。选用适合高职院校学生及难度适中的课题作为单片机课程设计的题目,引进全国大学生电子设计大赛流程及相关规则融入课程设计,体验项目开发过程,培养学生项目开发能力。同时鉴于对学生仿真能力培养的必要性,建议在课程设计环节中融入Keil和Protues仿真教学。
实训教学中应制作实训项目任务书或课程设计任务书及考核评价表,教学过程采用项目化教学,任务驱动,融入“资讯、计划、决策、实施、检查及评价”的教学组织形式并做好学时分配。
2.4 课程考核评价创新
鉴于课程实践性较强,考核不能单一的出套纸质试题进行考核,尤其不能只进行理论而忽略实践的考核,应以过程考核,综合评价学生课程学习效果。
3 总结
综上所述,现行贵州少数民族地区高职院校单片机课程教学还存在诸多不足和有待改进之处。身处该地区的单片机课程任课教师应在课程教学条件、课程内容安排、实训教学方式、课程考核评价等方面结合自身院校实际,探索符合授课对象及课程特点的教学方法,提高贵州少数民族地区高职院校人才培养质量,进而为地区经济的发展服务。
参考文献:
[1]宋雪松,李冬明,崔长胜.手把手教你学51单片机(C语言版)[M].北京:清华大学出版社,2014.
[2]胡汉才.单片机原理及其接口技术[M].北京:清华大学出版社,2010.