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㈠主干理论课
1、电子商务概论
本课程让学生掌握电子商务的概念、相关技术、运行环境及应用。包括电子商务安全问题和电子支付系统,基于EDI及Internet的电子商务应用,网络营销的概念和策略,电子商务涉及到的国际环境、法律环境、道德环境和税收环境。
2、计算机网络技术
本课程讲授计算机网络,数据库通信的基本概念,计算机网络的体系结构。要求学生掌握WindowsNT网络,掌握Intranet及Internet的使用方法。
3、数据库原理及其应用
本课程主要让学生了解各种数据库系统(如ACCESS、FOXPRO、SQLServer等),掌握主要数据库编程语言(如Delphi),并且掌握数据库与程序设计的结合应用。
4、市场营销学
通过本课程教学,要使学生了解市场营销的基本原理,熟悉市场营销系统和营销环境,初步掌握市场营销的各项具体策略及其综合运用的基本方法,树立消费者及其需要是市场研究的中心的观念,为毕业后从事企业市场营销工作打下思想和理论基础。
5、企业财务会计
本课程主要讲授会计基础理论、基本知识和基本技能。通过教学,使学生理解会计的意义和任务,明确会计人员的职责权限,掌握基础知识和基本技能,为以后的进一步专业学习打好基础。
6、网络营销管理与策划
从网络营销特征、网络营销环境、顾客网络购买分析、网络调研、网络目标市场选择、网站策略、顾客策略、成本策略、渠道策略、网络沟通等方面学习网络与营销的整合,掌握网络营销体系,掌握传统企业如何利用互联网开展市场营销活动及互联网企业如何利用市场营销方法规划并发展自己的业务。
7、现代物流管理
本课程重点讲授现代物流与物流管理的含义、产生与电子商务资料库-29%-&0*"678296发展、物流各功能要素(运输、采购与库存控制、仓储、包装、装卸搬运、配送、物流信息等)的技术与管理,以及物流服务、国际物流、物流成本管理和物流的发展趋势等内容。通过本课程学习和实训,使学生对现代物流有一个完整的认识,了解现代物流对电子商务发展的意义,初步掌握现代物流技术与管理的方法,为学生从事电子商务与物流管理相关职业打下良好的基础。
8、电子商务案例
本课程讲授行业电子商务案例,企业电子商务案例和电子政务理论与案例三个部分的内容,使学生系统地了解国际国内相关行业电子商务的发展状况,对行业内电子商务的典型案例有明确的认识,对企业电子商务发展的不同形式有直观的理解,并对电子政务的相关理论与案例有系统的把握。
㈡主干实践课
1、计算机应用基础实训
通过针对性计算机应用基本知识和操作的强化训练,要求学生能够顺利通过国家计算机一级考试并获得相应的计算机应用能力。
2、计算机程序设计(VB)实训
通过针对性的编程和理论知识的强化训练,要求学生能够顺利通过国家计算机二级考试并获得相应的计算机应用能力。
3、微机组装与维护实训
通过实际参与微机配置、组装及调试,要求学生熟悉市场上较为流行的微机各组成部件的型号、性能、价格,能够配置各种适合不同需求的、不同档次的微机,了解微机系统开发中的软件、硬件设计和系统程序调试等的全过程,并掌握微机常见故障的诊断及解决方法。
4、计算机网络配置与系统集成
要求学生学习NT局域网的组网技术,掌握NT的基本概念,学习系统集成基本知识,掌握系统集成的基本方法,通过设计熟悉配置一个局域网的步骤,掌握网络规划、设计、施工、集成、管理及应用开发等技术,掌握Internet网站建设、接入服务和WEB建设等技术。最后要求学生写出课程设计论文。
电力系统安全稳定控制是保障系统可靠运行的重要手段,一直受到广泛重视。现代电力系统规模迅速发展的同时也带来了更多更复杂的安全隐患和稳定问题。研究和应用计算机、通信、电子以及现代控制理论等最新技术和方法,开发和生产各种稳定控制系统及安全自动装置,是电力系统安全运行的迫切要求。
本文立足于系统的稳定控制问题,结合新一代智能型低频低压减载装置的科研项目,研究了相关领域并提出了新的思想,为更深入的研究奠定了基础。
本文首先综述了电力系统安全稳定控制的研究现状,从控制理论及控制措施(装置)两方面概述了国内外的主要研究成果。最后简要介绍了安全稳定控制技术的发展趋势。
电力系统暂态能量函数直接法经过多年的研究,近来已取得重大进展,成为时域分析的重要辅助方法。本文第二章对暂态能量函数的基本理论和方法作了介绍,重点探讨了EEAC法及其在稳定切机控制中的应用。进一步的实用化还需要大量的工作。
多机系统频率动态过程是低频减载方案设计的重要依据,本文在原有线性化扰动模型基础之上,增加了发电机和负荷频率调节效应的影响,并进行了系统仿真研究。同时根据多机模型特点及仿真结果提出了一种基于多机系统的低频减载设计和整定新方案,与传统方案相比,该方案提高了低频减载性能及系统运行方式的适应性。
作为方案的一种实现,本文作者作为主要研制者之一研制开发了新一代微机智能型低频低压减载装置。第四章详细介绍了装置改进的软件测频算法,按功率定值减载的实现方法,软、硬件结构等关键技术措施。最后给出了装置的动模实验结果。
关键词:安全稳定控制低频低压减载暂态能量函数切机控制
EEAC频率动态过程频率仿真按功率减载测频算法
Abstract
Powersystemstabilitycontrol,onwhichextensiveattentionhasbeenpaid,isanimportantmeasuretosafeguardareliablepowersystem.Withthequickdevelopmentofpowersystem,lotsofmorecomplicatedsecurityandstabilityproblemsareemerged.Thesaferunningofpowersystemrequireseagerlytheresearchanduseofthelatesttechnologyofcomputer,communication,electronicsandmoderncontroltheorytodevelopandmanufacturestabilitycontrolsystemandautomaticallysafetycontrolequipment.
Inthispaper,stabilitycontrolofpowersystemisfocused.Newideaswhich
arethebasisofdeeperresearcharedevelopedonthebasisofextensiveresourceonrelatedfieldintheprocessofresearchinganewintelligentstyleunderfrequencyandundervoltageloadsheddingequipment.
Thelatestresearchofpowersystemstabilitycontrolisreviewedfirstlyinthispaper.Then,themainachievementsatcontroltheoryandcontrolequipmentareintroduced.Attheend,thetendencyofsafetyandstabilitycontroltechnologyisintroduced.
Afteryearsofresearch,directmethodusingtransientenergyfunctionofpowersystemhasgottenimportantdevelopment,andhasbecomethemainmethodoftime-fiendanalysis.Inchapter2,basictheoriesofTEFmethodareintroduced,andtheEEACmethodanditsapplicationinstabilitygeneratortrippingcontrolarediscussedcarefully.Alotofworkstillneedtobedoneinordertomakepracticalachievement.
Thefrequencytransientprocessofmulti-generatorsystemistheimportantbasisofunderfrequencyloadsheddingschemedesign.Inthispaper,theeffectsoffrequencyregulationofgeneratorandloadareincludedonthebasisoflineardisturbancemodel,andsystemdigitalsimulationresearchisincludedtoo.Accordingtothecharacteristicsofmulti-generatormodelandresultsofsystemdigitalsimulationresearch,anewdesignandsetschemeofunder獲frequencyloadsheddingequipmentonthebasisofmulti-pared withconventionalscheme,thisschemeadvancedthecharacteristicsofunderfrequencyloadsheddingequipmentanditsadaptivelytopowersystemrunningstyle.
Asawaytoactualizethisscheme,anewintelligentstyleunderfrequencyand
Undervoltageloadsheddingequipmentonthebasisofmicrocomputerisdevelopedinthispaper.Inchapter4,theimprovedalgorithmoffrequencymeasurement,themethodofloadsheddingaccordingtopower,andthekeytechnologyofsoftwareandhardwarestructureareintroducedindetail.Attheend,thephysicalsimulationresultsofthisequipmentarelisted.
KEYWORDS:
powersystemstabilitycontrolunder-frequencyandunder-voltageloadshedding
transientenergyfunctionextendedequalareacriterion
generatortrippingfrequencydynamicalprocess
loadsheddingaccordingtopowerfrequencysimulationAlgorithm
目录
摘要
ABSTRACT
第一章绪论(1)
§1-1引言(1)
§1-2安全稳定控制研究现状(2)
§1-3论文的主要工作和章节安排(7)
第二章暂态能量函数与切机稳定控制(8)
§2-1多机系统的经典模型和暂态能量函数(8)
§2-2直接法的假设和扩展等面积定则(9)
§2-3切机模型及其实用判据(12)
第三章多机系统频率动态特性及低频减载的整定(15)
§3-1传统的单机模型及整定(15)
§3-2多机系统频率动态过程的数学模型(16)
§3-3多机系统频率动态过程的仿真计算(20)
§3-4低频减载设计方案新探讨(24)
第四章智能式微机低频低压减载装置的研究(26)
§4-1大电网频率电压紧急控制的新特点及新要求(26)
§4-2基于富氏滤波测频算法的改进研究(27)
§4-3智能式低频低压减载装置的设计原理(31)
§4-4装置动模试验报告(39)
第五章全文总结
参考文献(44)
论文摘要:针对“微机原理及应用”课程传统的教学内容存在弊端进行了分析,面向社会需求,对教学内容提出了新的整合,提出了与之相适应的教学方法。经过近几个学期的实践证明:新的教学方法提高了教学效果,加强了学生的专业基础,培养了学生的工程实践能力和创新能力。
提升应用型本科人才培养质量是地方性应用型学校的根本任务,我们必须牢固树立科学的教育发展观、教学质量观和人才培养观,适应经济社会的发展要求,及时调整人才培养方案,整合教学体系,改革教学方法、教学手段,才能切实提升学生的工程实践及创新能力。
“微机原理与应用”是淮阴工学院(以下简称“我院”)电子信息工程、电气工程及其自动化、计算机等专业一门重要的专业基础课,它承担培养学生专业基础能力的重任,也是学生参加考研的一门重要课程。这门课程具有课程内容信息量大、知识点零碎、理论教学多而实践动手少、很难提起学习兴趣等特点。本文将浅谈在教学中“如何教”及“教什么”的一些粗浅的体会。
一、本课程目前的教学内容及存在不足
目前,大多数院校“微机原理及应用”课程的教学现状不容乐观,主要表现在教材内容与微型计算机硬件的实际严重脱节、实验设备不配套、实用性较差等方面,学生普遍感觉学习难度大,学习效果不佳。目前,我院“微机原理及应用”课程教材和教学内容的模式仍然是以8086机型为主的16位结构,外设接口芯片及其接口方法也基本停留在8位或16位上。该模式的主要优点是入门相对容易、资料齐全、实验设备配套等。相比之下,缺点较为明显,主要表现在以下三方面。
(1)教材与教学内容和现有微机系统严重脱节。打开机箱来看,无论是cpu、总线还是常用的接口芯片,几乎找不到可与课本上相对照的实物。学生从书本那里很难得到他们的答案,从而丧失了进一步学习的兴趣。
(2)讲授的内容与社会需求相脱节。目前,技术上很少使用8086系统的cpu作为控制芯片去开发一个控制系统,所以学生往往很是糊涂,因为社会上普遍采用单片机、arm、dsp等作为控制器,8086系统已经不能适应社会的需要。
(3)教学配套16位微机实验设备陈旧老化,普遍不具备真实的微机实验环境。一般情况下,该模式的实验教学所用实验箱的结构是通过微机插卡的形式,通过一根扁平电缆将微机里的isa总线引至实验箱上,一些早期的实验箱更是通过 rs - 232串口建立的仿真实验环境。这样中断操作等重要的验证性实验不是在实际微机环境下运行的,没有真实感,学生往往只是照着实验指导书输入接线,只要不打错,不接错,就能得到正确结果。这样的实验使学生感到索然无味,容易误导学生,使有的学生有上当受骗的感觉,起不到应有的实验效果。另外,微机实验所用的配套微机陈旧老化,实验时接口损坏之类的故障频频发生,极大地影响了实验的正常进行。
二、适应社会需求,整合教学内容
教学内容采用模块化、菜单式结构。根据各个专业的人才培养方案要求的不同、授课对象不同、教学侧重点不同、学时设置不同(一般为48、56、64几种类型)等因素,将现有的“微机原理及应用”和“单片机原理及应用”两门课程教学内容进行整合,建议组织教学时,分为基础模块、提高模块、实用项目模块三大模块内容来组织。基础模块及项目模块为必修,而提高模块仅为考研学生开设。现在,我院普遍采用学分制,通过自由选课的方式选择自己需要的模块,以适应不同的教学目标和教学要求。
1.基础模块
基础模块以intel系列16位经典机型8086和mcs51单片机为主,主要讲述四部分内容。
(1)两种微处理器的结构。主要讲述8086和单片机的cpu内部组成、工作原理、各种寄存器的用法、各种标志的含义、物理地址的形成等重点内容,讲授要注意两种结构比较,找出差别,加强记忆。
(2)指令系统及其寻址方式。讲述典型的数据寻址方式,特别是常用的几种,讲解时引导学生思考寻址的目的及意义。要注意一些错误的写法,通过练习,让学生牢固掌握各种方式地址的计算、操作数的取写等内容。
(3)简单的汇编语言程序设计。讲述结构化程序设计的几种典型的结构,通过简单的程序,让学生掌握程序的基本构成和程序设计的基本步骤,重点训练学生的解题思路,同一问题可以通过不同的指令组织实现功能。讲解子程序的特点及定义方法,介绍一些常用的dos功能调用。
(4)中断及接口技术。包括中断技术、i/o端口译码技术、存储器扩展、8253a、8255a等常用可编程接口技术等。这些内容不但是微机原理及应用课程最基本的教学内容,更是学好高档微型计算机技术的必备基础和重要前提,教材编撰时必须坚持这一观点不动摇,以确保足够的篇幅和内容。
2.提高模块
提高模块则全面提升至以pentium微处理器为代表的32位机上,首重阐述pentium系列微处理器的段描述符及描述符高速缓存器,实模式、保护模式、虚拟86模式等模式,超标量流水线、高速缓存、指令分支预测等主要技术,适当引入常用的32位指令寻址方式和汇编指令、32位内存储器组织及其接口方法、32位外设可编程接口技术等以适应国内外微机教学从16位过渡到32位的发展趋势,使学生深刻领会和掌握主流微机技术的基本原理和衍变的具体过程。同时拿出一定的学时,选择一些高校的考研试题进行重点讲解,提高学生对考研知识点的掌握程度。
3.实用模块
以实用为目的组织教学内容。随着高等教育的普及和发展,大学生已从精英教育逐渐过渡到大众教育,培养应用型的技术人才已经成为许多普通高校甚至是重点高校的人才培养目标。因此,应该以实用为目的组织教学内容,重点以单片机作为控制芯片,适当弱化微机基本原理部分,加强接口技术应用。还可根据不同专业的就业需要选择企业、工厂里的一些微机应用系统实例作为教学主线,对课程内容和教学环节进行合理地设计和组织,增加实用性微机技术的讲授比例。
三、改进教学方法和手段,提高教学效果
1.实行启发式和讨论式教学
为活跃课堂气氛,我们设计了提问和讨论等互动环节。如在 mov数据传送指令的教学中,将正确的指令语句与错误的指令语句混编在一起,让学生指出其中存在的错误;用mov、push、xchg等多种指令实现两个存储单元的数据互换等。如在讲解结构化程序设计时,对书上的例子进行详细分析,让学生画出流程图,启发学生是否可以采用不同思路,选择不同指令,实现题目的要求,并对几种答案进行分析和比较。
2.着力推行基于问题和项目的教学方法
要突破传统的以教师为主导的讲授方法,结合教学内容中的第三模块即实用模块,特别在讲授接口技术时,以实际生产的控制项目实例来讲解,调动学生的兴趣,帮助他们形成解决实际问题的能力,使学生能够学有所用。比如讲解0809和0832的芯片时,我们以数据采集系统项目作为讲解例子,其中涉及了前向通道设计、采集的数据处理、采集的结果如何显示等问题,通过具体实例讲解,学生就能解决生产实际中数据采集这类问题。
3.采用多媒体教学手段,提高教学效果
由于“微机原理及应用”课程本身比较枯燥,因此,采用传统的授课方式效果很差。如果采用多种教学手段相结合的方式,将会取得较好的效果。对于需要总结和归纳的知识,采用板书的形式;对于一般介绍性知识,采用多媒体课件的形式;对于软硬件实例,采用多媒体课件与汇编语言编译软件emu 8086 eda仿真软件proteus 相结合的形式,将该类软件引入“微机原理及应用”教学,将使硬件教学事半功倍,学生很容易看明白内部电路的具体连接,并能直观看到电路对应的仿真结果。同时,我们还将以前做好的硬件系统带到课堂,让学生看到具体的芯片,增加其感性认识。
四、结论
“微机原理及应用”课程是电气信息类专业的本科生很重要的一门专业基础课,是一门技术性和实践性很强的课程。在经济飞速发展的今天,如何整合教学内容,使之既能适应企业对人才培养的要求,切实提升学生的实践能力和创新能力,又能兼顾考研等其他环节的较高的要求,是从事这一方面教学的教育工作者迫切要研究的问题。通过上述的一些做法,经过一年的教学,学生普遍对“微机原理及应用”课程教学改革效果表示认可,不仅学到了基础知识,也满足了部分学生的拓展学习,更重要的是教学内容与实际相结合,提高了实践能力。
参考文献:
[1]李继灿,等.计算机硬件教学与教材同步改革的思考[j].高等工程教育研究,2003,(3):20-23.
[2]艾德才.大学计算机硬件教学内容改革势在必行[j].计算机教育,2005,(3):76-79.
[3]马旭东,等.32位环境下微机原理与接口实践教学改革探讨[j].电气电子教学学报,2006,28(4):5-9.
【关键词】教学改革;课程建设;计算机控制技术;专业特色
【中图分类号】G420【文献标识码】B 【论文编号】1009―8097(2009)08―0117―03
引言
计算机控制系统是以计算机为工具实现的控制系统,培养控制系统的系统观念是课程的核心,但是实现方法不同于连续时间控制系统。因此,这门课程仍应以离散控制理论为线索,以离散控制理论如何采用软、硬件实现为主要内容,与连续控制系统对比的方式进行教学,以认清因手段不同而产生的系统实现方式的变化以及由此而产生的其它一系列问题,如采样周期、振铃现象等。有的教师在讲授这门课程时,主要是在微机原理及应用课程的基础上增加一些通道和微机系统设计及其工业控制方面的应用,侧重点在微机系统设计。而对离散控制理论则只讲述一些基本定理和PID 等较为直观的基本算法,对这些算法的导出不做系统介绍。对于微机与控制的结合,除了讲述采样程序外,重点介绍常用数据处理程序,而对数据处理的依据以及人对信号的影响则不涉及。从教学目的看,客观上这种方式直接向学生传授了许多具体问题的实际处理方法,使学生在毕业设计及毕业后的工作中能很快进入角色。但这种方式也有很明显的弊病,对很多问题及方法,学生知其然不知其所以然,基本理论的欠缺使学生在进一步的学习和提高中显现出先天不足,底子虚,后劲不大。学生难以理解控制理论与计算机的结合点,掌握不住这门课程的精髓,只当作《微机原理》的应用篇去学习。
一课程教学改革的设计思路
《计算机控制技术》有其自身的理论基础和实践技巧。数字控制器设计是计算机测控的核心,软硬件技术是计算机控制技术手段,现场总路线是其连接扩展的方式。数字控制器的核心是数字信号分析与处理,基础是拉氏变换和Z变换,主要内容是数字PID、数字滤波、最少拍无差系统、Simth算法和达林算法等,扩展后可涉及模糊控制、神经网络等内容。这部分内容理论性较强,在实践应用中需要Matlab作为辅助设计手段,在教学中也需要用Matlab仿真检验数字控制器的效果。因此如果能在课前开设Matlab课程,本课程中辅助加入一些Matlab辅助控制器设计内容,能有效提高本课程学习的效率。而AD和DA原理及芯片的使用,开关量的输入与输出,显示器、键盘与电机的接口等内容则面向实践,分成软件编程和硬件接口两个方面,软件编程通常用汇编或者C语言,硬件接口与数字电路和接口技术相关,强调动手操作。现场总线则偏重于应用。因此,这门课程的内容看似芜杂,其实自成体系,教学内容丰富而且弹性极大。电类专业开设的这门课程以微型计算机(单片机等)系统为主线,以微机应用于控制系统的方法及软、硬件实现为形式,了解与掌握应用为其主要目的;而计算机应用专业开设这门课程,其主体应为计算机实现控制的原理与方法、用于控制系统的高可靠性计算机的硬件及接口设计、实时操作系统软件的特点与编制原则,并以适量课时用于应用与实例介绍。机械自动化专业的本门课程教学,应根据教学目的而采用合适的教材,针对两个系统进行教学,开设以“系统”为特征的综合实验。
如果课程以数字控制理论为主体,在理论的应用中介绍微机控制方式及其具体实现,涉及到微机的内容重点介绍在微机原理及应用等课程中所未讲授的,形式上则以应用控制系统出现。这种方式为学生打下了较坚实的理论基础,特别是应用日益广泛的离散控制理论的基础,但对于应用类专业学生,同时也表现出它的一些缺陷。最为明显的是由于减少了微机方面的比重而使学生在具体应用中很难适应,特别在系统设计时更是如此。这种情况在毕业设计过程中就可以表现出来。授课内容侧重离散控制理论,学生在面对实际问题时,如果没有良好的微机原理基础就很难掌握系统的设计与应用。
二具体的教学改革内容
1 有机自专业特色的控制类课程教学体系
《计算机控制技术》课程从应用角度出发,密切结合工业自动化实践, 是机械工程及自动化专业的主干课程之一,以在《自动控制原理》课程中没涉及到的、计算机相关的控制技术为主要内容。它的主要任务是通过各个教学环节运用各种教学手段和方法,使学生掌握数字控制器的基础知识、基本应用技术;掌握计算机控制系统的硬件、软件的选择、组织、配置和设计;了解现场总线技术的基本概念,掌握一至二种典型应用系统;贯彻理论联系实际的原则,把硬件和软件结合、控制原理和典型应用结合,以利学生掌握计算机控制原理和应用技术的完整知识。
提高《计算机控制技术》的教学效果,要求学生熟练掌握的专业知识较多,包括《电工电子学》、《控制理论》、《网络技术》、《单片机原理》等专业课程。所以《计算机控制技术》课程的开课时间应晚于上述课程。这样,《计算机控制技术》理论讲解的重点可放在控制系统的离散化理论、控制系统总体的工业控制系统原理和设计上,大大减少理论讲授所需的时间。而《PLC技术》、《电机与拖动》和《传感器技术》等课程可以同时开设,也可以在之前或者之后都没有太大的关系。
《计算机控制技术》以经典控制理论和现代控制理论为基础,总线式工业控制机为控制工具,微机硬件技术和软件技术为手段,系统的工程实现为目的,从而做到理论、技术与实际应用相结合,理论与实践并重,综合性较强,应该后续开设《计算机控制技术》课程设计,综合应用所学知识,巩固教学效果[1]。
2 有机自专业特色的课程内容设定
与内容丰富、综合性强、对学生要求较高相反,课时逐年减少。对于机械电子专业,笔者拟定的教学内容时只能把大量的外延扩展内容放在课外,课内教学内容浓缩,大致如下:
(1) 输入/输出通道接口技术(8学时)
本门课程之前,开设了《电工电子学》和《单片机原理》,讲授最基本的数字电路和单片机软硬知识,但没有接触过由器件搭配接口及用程序控制生产,开始时学生都有些不适应。这部分内容讲解如何使用器件实现某个功能,以典型常用的硬件,如ADC0809、键盘、触摸屏、DAC0832、LED、开关量输入输出接口等作为例子介绍工作原理、使用方法和技术细节问题。有了这种训练以后,学生以后可以通过查阅用户手册的方法在较短时间内熟悉其它硬件的使用。
(2) 顺序控制与数字程序控制(5学时)
顺序控制在《PLC技术》中有详细的讲解,在此部分侧重于综合介绍顺序控制的特点、种类、思路和应用场合。数字程序控制是数控技术的基础,学生在以前的学习或者生活中对数控机床接触得很多,这部分的内容容易引发学生的学习兴趣,并且会自觉地把理论和实际联系起来。
(3) 数字控制器的设计(16学时)
这部分在讲授在数字信号采样和处理的基础知识后,主要学习实际生产过程中广泛应用的控制算法,如数字PID 算法、最少拍控制算法等。对于理论性较强,而实际生产过程中使用较少的算法,如Dahlin算法、Smith 预估控制等,则只做简单介绍,使学生对其有一个初步的认识即可。
(4) 先进控制技术(8学时)
对于近年应用于实际生产过程的智能控制算法如模糊控制、现场总路线等内容,作为次重点讲授,以提升学生对新技术的兴趣,引导其入门。
(5) 计算机控制系统的设计(7学时)
抗干扰是生产现场必须要注意的一个重要事项,是本课程实用性的一个体现。本章重点有二个,一是抗干扰技术,二是如何从设计要求搭建系统满足生产需要,包括器件选型、控制器设计、接口制作和程序设计。抗干扰技术包括光电隔离、滤波、屏蔽、接地、软件陷阱、看门狗等方面,是其它课程教学中没有涉及到的,或者没有系统讲解的内容。
3 关于辅助控制系统设计工具MATLAB的教学安排
在工程实际中,控制系统的结构往往很复杂,如果不借助专用的系统建模软件,则很难准确地把一个控制系统的复杂模型输入计算机,对其进行进一步的分析与仿真。与计算机辅助机械设计的CAD软件已经是机械工程师不可缺少的基本技能一样,辅助设计和仿真的手段已成为系统分析、研究、设计及人员训练的不可缺少的重要手段。借助于控制方面广泛应用的MATLAB系统和系统仿真技术,结合《计算机控制技术》课程的教学环境、要求以及工程实际,开设《MATLAB辅助设计和仿真》课程。该课程可使学生根据系统的工艺和控制要求设计数字控制器、选择控制参数以及编制控制软件,并在计算机模拟实验系统上进行实验,观察控制效果,提高课程的教学质量,增强学生解决实际工程问题能力。对于目前环节性实验过重、系统性实验没条件开展的情况,系统仿真是一个有效的教学方式,也能节省大量实验设备的投资。
但是如果把MATLAB放入《计算机控制技术》课程内的话,在目前教学内容已经十分丰富、课时量逐步减少的情况下比较困难。如果把MATLAB的内容单独开设为选修课程,与《计算机控制技术》同学期进行,也可以取得较好的效果。
4 结合专业方向的扩展课堂教学
在教学改革中,结合机自类专业人才培养目标,面向科学技术前沿、面向未来,将教学内容分重点、次重点、理解、了解、延伸扩展、实践动手等层次,把基础的、必须的内容放在课堂内,将延伸扩展的教学内容、实践动手的指导手册放在课外。延伸扩展的教学内容包括相关的最新科学技术,如LCD、触摸屏神经网络、人工智能等。将汇编程序设计、MATLAB辅助数字系统分析和设计等一部分设计成课件,放在实践动手部分;一部分作为扩展材料供学生课外阅读。编写《计算机控制技术》实验台的实验指导书和实验报告书。编写课外实践动手指导手册,内容分成电路设计制作、器件识别使用、程序编写调试三个部分。将理论部分、器件部分和实践部分合理搭配,将理论部分的掌握内容、了解内容、扩展阅读内容合理分布,选择较新、常用、有代表性的器件进行介绍,淘汰市场上已经很少出现的器件的说明,将配套的实践指导内容适当地分配在教案、课件、实验指导书和课外实践动手指导手册上,给学生以更宽松的环境、更大的自由柔性空间,既让学生有主次地掌握课程内容,又给学生的自由发展作了一定指导。
5 注重实践的教学改革
《计算机控制技术》是门实践性很强的课程,完成课程后学生应当具有系统性的综合实践能力。本课程无论是理论部分还是实践部分,都不应仅作为纯理论知识来讲授,而应强调应用为目的,应该注意与生产生活实际相结合,与学生已接触到的一些设备或者现象为案例。例如,结合数控机床的计算机控制系统分析与设计的实例,对于前向通道,可以完成传感与检测、滤波与放大、模数转换以及开关量输入等内容教学;对于后向通道,结合模拟量与数字量的输出、隔离与驱动,可以使学生学习到从简单的开关量控制(如阀组、接触器等)到复杂的模拟控制(如速度、位置与伺服系统等);而通过对整个系统的分析与设计,可以使学生学习到传递函数离散化、控制算法设计、计算机硬件与软件的实现等内容[2]。此外,如工业机器人、物料传输系统、汽车的各种微机控制系统等都是本门课程的实例典范。这样不但让学生对某一方面有比较深入的理解,还体现了课程间的连贯性。
在其它工科院校以及本校以前的教学中,《计算机控制技术》课程一般采用课堂教学和实验这两种传统方式进行教学,课堂教学传授基础知识,实验帮助学生认知、有助于理解和提高应用能力。实验课一般一次课两个课时,一次课检验和掌握一到二个主要知识点,偏向于环节性、检验性的简单内容,对于锻炼创新意识,提高工程实践能力,掌握创新设计方法,是不够的。尤其针对于《计算机控制技术》这种以搭建系统为目的的课程,设计、制作一个案例不可能在二至四个课时内完成,实验课难以达到目标。如果能给学生提供第二课堂,开展课外设计制作活动,引导学生申报学生课题,积极参与教师的科研课题,鼓励学生动手制作实物,对工厂企业、展览会或者日常生活的机电设备进行调研、原理动作分析和仿制,开展科技小发明活动,则能充分发挥学生的创造性,提高学生的综合素质。改革学习效果评价手段也要相应地变化。允许学生用自制实物、调研报告、设计制作报告,甚至创意作为课程学习效果的评价手段。这样可以突破以往的封闭式教学方法,使机自类专业的学生自己动手掌握相关的机电一体化知识,经历从机电一体化系统装置的设计到制作,完成整个过程,培养了创新能力、想象力和科学技能[3][4]。
论文摘要:本文说明了各种变电站综合自动化装置的硬件具有相同的典型结构,讨论了模拟量的输入/输出回路,开关量输入及输出电路,微型机系统和变电站综合自动化算法,人机对话、、通信和电源插件,操作回路等各部分培训的内容、作用和培训方法,并具体介绍了测控装置。
在变电站综合自动化培训教学中,学员要熟悉变压器、线路、电容器等设备的保护装置、测控装置、保护测控装置及各种自动控制装置。若在每个具体装置中都全面介绍装置的结构和工作原理,不但重复太多,浪费时间,而且也不容易全面深人地介绍清楚,且不利于学员理解掌握。因此在培训中,都要对各种装置的共性部分进行统一介绍,即介绍装置的基本结构、原理与接线。下面就装置部分教学培训工作进行IV"结,与大家分享。
一、装置的典型硬件结构
装置部分教学培训中,首先要把装置的典型硬件结构弄清楚。成套的综合自动化系统中微机保护系统、监控系统、自动控制系统等装置都是由若干模块组成的,它们的硬件结构都是大同小异,所不同的是软件及硬件模块化的组合与数量不同。一个变电站综合自动化系统中各种子系统的典型硬件结构主要包括模拟量输人/输出回路、开关量输人/输出回路、微机系统、人机对话接口回路、通信回路和电源,如图1所示。
装置采用统一硬件平台,变电站综合自动化装置硬件采用整体面板、国际标准机箱。装置强弱电彻底分离,CPU板采用印刷板、表面装贴技术,提高了装置的可靠性。可自检和互检,同时减少各部分的关联性。通信接口方式选择灵活,与变电站自动化系统配合,可实现远方定值修改和切换、事件记录及录波数据上传、压板遥控投退和遥测、遥信、遥控跳合闸。可通过变电站监控系统对保护装置所具有的功能实施全遥控操作。装置采用统一软件平台,缩短了产品的研发周期,延长了产品的市场生命周期,从“作坊生产阶段”进人到“大规模生产阶段”。装置采用统一数据库处理,在设计装置功能模块时提炼不同功能应用信息的共性,建立一个统一的应用功能数据机构模块,包含每种功能所需的一切信息,形成功能程序的统一的开发平台,降低了功能模块程序开发的难度,提高了功能模块程序的可靠性。
二、模拟量的输入/输出回路
1.模拟量的输入电路
变电站综合自动化系统采集的一次设备的电流、电压、有功功率、无功功率、温度等都是属于模拟量,由于微机只能识别数字量,故模拟信号必须转换成数字信号才能输人到微机中进行处理。典型的模拟量输人电路的结构框图如图2所示,主要包括电压形成电路、低通滤波电路、采样电路、多路转换开关及A/D变换芯片五部执电压形成电路除了起电量变换作用外,另一个重要作用是将一次设备的电流互感器TA、电压互感器TV的二次回路与微机A/D转换系统完全隔离,提高抗干扰能力。通过低通滤波器与采样定理、采样保持器、模拟量多路转换开关、模/数变换(A/D)的详细讲解,使学员熟悉模拟量输人电路如何隔离、规范输入电压及完成模/数变换、与CPU接口,完成数据采集任务。
为了使学员更好地理解和掌握培训内容,讲变换器时向学员展示变换器插件实物,讲清楚变换器的输人信号和输出信号。讲解低通滤波时也将实物插件展示给学员,理论联系实际,可取得很好的培训效果。
2模拟量输出电路
培训中简要说明模拟量输出电路的组成、数/模(D/A)转换器工作原理。模拟量输出电路的作用是把微型机系统输出的数字量转换成模拟量输出,该任务主要由数/模(D/A)变换器来完成。由于D/A转换器需要一定的转换时间,在转换期间,输人待转换的数字量应该保持不变,而微型机系统输出
的数据在数据总线上稳定的时间很短,因此在微机系统与D/A换器间必须用锁存器来保持数字量的稳定,经过D/A转换器得到的模拟信号一般要经过低通滤波器,使其输出波形平滑,同时为了能驱动受控设备,可以采用功率放大器作为模拟量输出的驱动电践 D/A转换器的作用是将二进制的数字量转换为相应的模拟量,其主要部件是电阻开关网络和集成运算放大器。
三、开关量输入及输出电路
开关量输人、输出电路是非常重要的教学内容。学员只有明白了断路器、变压器分接头的位置状态是如何被采集和输出后才能更好地工作。
在变电站综合自动化系统的数据采集中,除模拟信号外,还有大量的以二进制数字变化为特点的信号,如隔离开关、断路器的状态,按钮、普通的开关、刀闸、断路器的触点以及人机联系的功能键的状态等,称为开关量。
1.开关量输入电路
开关量输入电路的基本功能就是将变电站内需要的状态信号引人微机系统,如断路器状态、继电保护信号等。开关量输人电路由消抖滤波电路、信号调节电路、控制逻辑电路、驱动电路、地址译码电路、隔离电路等组成。培训中讲清消抖滤波电路与信号调节电路、电隔离技术的应用、驱动控制与端口地址译码问题,特别是要了解简单的开关量输人电路。开关量信号都是成组并行输人(出)微机系统的,每组一般为微机系统的字节,即8, 16或32位,对于断路器、隔离开关等开关量的状态,体现在开关量信号的每一位上,如断路器的分、合两种工作状态,可用0, 1表示。简单的开关量输人电路包括断路器和隔离开关的辅助触点、跳合闸位置继电器触点、有载调压变压器的分接头位置等输入、外部装置闭锁重合闸触点输人、装置上连接片位置输入等回路。
2开关量输出回路
开关量输出电路主要是将CPU送出的数字信号或数据进行显示、控制或调节,如断路器跳闸命令和屏幕显示、报警信号等。开关量输出电路与输人电路基本一样。简单的开关量输出主要包括保护的跳闸出口以及本地和中央信号等,一般都采用并行接口的输出来控制有触点继电器(干簧或密封小中间继电器)的方法,但为提高抗干扰能力,最好也经过一级光电隔离。
四、微型机系统和变电站综合自动化算法
微型机系统的CPU是由一片大规模集成电路芯片制成,不仅能进行算法逻辑运算,还能执行各种控制功能。配备一定容量的存储器、输人/输出设备的接口电路及系统总线。计算机监控系统都应具有数据采集和输出控制部分,这两个部分构成了基本测控单元的主要内容。数字信号处理器(DSP)是一种经过优化后用于处理实时信号的微控制器。
在变电站综合自动化系统中,计算机对采样值进行分析、计算得到所需的电流、电压的有效值和相位以及有功功率、无功功率等量,或者算出它们的序分量,或者线路和元件的视在阻抗,或者某次谐波的大小和相位等,并根据这些参数的计算结果以及定值,通过比较判断决定装置的动作行为,而完成上述分析计算和比较判断以实现各种预期功能的方法就称为变电站综合自动化系统算法。其主要任务是如何从包含有噪声分量的输入信号中快速、准确地计算出所需的各种电气量参数。培训中要说明研究算法的目的主要是提高运算的精确度和提高运算的速度。算法的运算速度将影响自动化装置检测量的检测和自动化装置的动作速度。变电站综合自动化系统中保护和监控对算法有不同要求。 五、人机对话、通信和电源插件
1.人机时话
人机对话的主要内容有显示画面与数据(包括时间、日期);单线图的状态、潮流信息;报警画面与提示信息;事件顺序记录。事故记录;趋势记录;装置工况状态显示;保护整定值;控制系统的配置显示,包括退出运行的装置的显示以及信号流程图表;值班记录;控制系统的设定显示等。主要介绍人机对话微型机系统的硬件原理、键盘响应电路、屏幕(液晶)显示电路、打印机的接口电路、多机通信和巡检开关、人机对话插件等。重点讲清人机界面操作和命令菜单使用说明。
2.通信插件
通信插件承担着装置的管理和通信任务,是承接装置与夕卜界通信及交换信息的管理插件,如与面板、PC调试软件、监控后台、工程师站、远动、打印机等的联系,根据保护的配置组织上送遥测、遥信、SOE、事件报文和录波信息等。通信插件可根据需要设置有Lan网口、以太网口、RS485口和RS232口,满足不同监控和远动系统的要求。另外,还设置有GPS对时功能,可满足网络对时和脉冲对时方式的要求。
3.电源插件
每个装置均有一个独立的开关电源,向其他插件供电,此开关电源与插件面板构成电源插件(又叫电源模件)。培训中要重点说明输出电压的作用。输出电压十SV为CPU及其外围芯片提供工作电源;15V为模拟输人回路运放提供工作电源;+24V为开出、开人回路提供电源。
六、操作回路
培训中分两个方面介绍操作回路。一是介绍断路器操作回路的原理框图,让学员明白操作回路的基本原理;二是让学员看懂实际的操作回路。
1断路器操作回路的原理框图
首先介绍断路器操作回路总体上分为合闸回路和跳闸回路两大部分,介绍合闸回路和跳闸回路的工作过程。手动操作时可选择遥控操作或就地操作。当就地/遥控选择开关打至遥控”位置时在后台机上手动遥控操作;当就地/遥控选择开关打至“就地”位置时工作人员在装置上就地操作断路器。然后介绍自动操作时保护接点通过连接压板直接接人控制电源进行断路器操作,并介绍防跳回路的作用和原理。最后介绍位置信号、控制回路断线和事故信号。
2.断路器操作回路实例
断路器操作回路的原理框图与实际操作回路还有一些距离,为了学员更好地工作,还需要讲解断路器实例操作回路,如南瑞继保电气有限公司RSC-941A型装置操作回路和南自IOKV线路保护测控柜断路器操作回路。
七、测控装置
测控装置用于各种电压等级的变电站中,综合考虑变电站对数据采集、处理的要求,以微机技术实现数据采集、控制、信号等功能。采用现场测控网络与安装于控制室的中心设备连接,依靠变电站自动化系统的间隔测控单元实现全变电站的监控。装置完全按照间隔单元实现测量、记录、监视、控制等功能,能够满足各种电压等级的变电站综合自动化系统的要求。
1.测控装置硬件结构与功能
测控装置主要由交流变换插件、CPU插件、显示面板、通讯插件、开入开出插件、电源插件等模块构成。测控装置功能有开关量变位遥信;电压、电流的模拟量输入;断路器遥控分合,空接点输出,出口动作保持时间可程序设定;脉冲累加单元,空接点开入;遥控事件记录及事件SOE;支持行业标准通讯接口。
2.PSR650系列数字式综合测控装置
PSR650系列数字式综合测控装置适用于各电压等级变电站等测量控制领域,实现四遥及同期合闸等自动功能。
PSR650系列数字式综合测控装置为19英寸机箱装置配置,2一3块交流采集模件(AC),共采集12路电流、12路电压、1块直流温度采集模件(DC, TDC)可选,共12路采集、2块数字量采集模件(DI),共40路采集(包括脉冲量采集);2块智能控制模件(OUT),共20路开接点输出;CPU模件、POWER模件各一块。该装置插件图如图3所示。
PSR652数字式综合测控单元面板由液晶显示屏、二级管指示灶复归按钮和键盘等四部分组成。PSR 650系列数字式综合测控装置的键盘操作和液晶显示界面采用对话框结合菜单式操作方式。
八、总结
早期工作主要针对大批量生产自动线和各类专用机床。70年代,在我国首次自行研制出立式和卧式加工中心。80年代,开始将信息技术引入传统的制造业并成为国内最重要的研究力量。在CAD/CAM、柔性自动化、精密加工以及数控方面开始艰苦的创业。90年代,本学科在制造业信息化、激光加工自动化、大型医疗装备方面的研究富有成效,尤其是在数控技术和制造业信息化方面取得了突破性进展,今天已形成相当规模的产业,总产值已超过5亿元,在数控和CAM/CAM/CAPP方面当属中国高校之最。进入21世纪后,本学科在数字制造、电子制造、微纳制造、工业工程等交叉学科领域开展了诸多具有创新性的研究工作,并成为国内在相关研究领域的排头兵。
目前,本学科已经形成了具有活力的学科方向及实力强且结构合理的学术队伍,建立了高水平的教学、科研基础平台,形成了学、研、产协调发展的态势,主要研究方向及其特色与前景如下:
1.数控技术与系统
此方向的研究与开发在国内处于水平,研究成果已转化成有相当规模的产业,年产值超过5亿元。现正在开发研究新一代的智能的、网络化的数控系统。
2.先进装备及其技术
结合国家支柱产业、国防、医疗等行业对关键装备的需求,研制实用高水平装备;参与企业重大关键装备或重型机床的数控化改造;研制数值化基础部件、先进功能部件及新型数字化装备。
3.制造业信息化技术
此方向的研究与开发在国内处于前列,在CAD/CAM/CAPP方面的研究工作已形成较大规模的产业,其中CAD和CAPP所占国内市场超过70%。在数字化样机、虚拟设计、多学科优化设计等方面的研究处于国内水平。
4.数字化制造
面向能源、运载、国防等领域的重大需求,在数字制造基础理论研究方面国内并具有较大的国际影响,承担了以我校为首席的973项目、国家自然科学基金重大、重点项目,研究工作具有国内水平。
5.现代设计理论与方法
以设计为主线,以机械、汽车等为载体,在机电系统动力学、动态、热态设计理论与方法、智能设计、优化设计、振动噪声及其控制、系统动力学与性能仿真、NVH分析与控制、测试与主动控制技术方面的研究具有特色。
6.液压气动技术
紧密结合国防需求,开展海、淡水液压系统及其元件的研发及电液比例、伺服系统与控制技术的研究;以FESTO气动中心为基地,开展气动伺服技术的基础理论、新型气动元件、电液/电-气伺服技术的研究。作为非国防口院校,此方向持续得到军方重大项目及基地建设的支持。
7.测试技术与无损检测
开展测量原理、实用仪器和自动检测装备以及评定理论与方法的研究;组建了教育部制造技术国际标准研究中心,开展GPS标准计量基础理论与技术的研究;针对输油、储油及大型工程中安检的需求,开展数字化无损检测的理论研究和实用装备开发,实现了学、研、产良性循环发展。
本学科较之国内同类学科的优势主要表现在:
·学术队伍:五位院士领衔,一批中青年骨干,包括长江学者9人,杰出青年基金4人,总装备部先进制造领域专家组组长1人,国家863先进制造领域专家组成员1人,教育部创新团队1个
·学科基地:数字制造与装备技术国家重点实验室
制造装备数字化国家工程研究中心
国家数控系统工程技术研究中心
国家CAD支撑软件工程技术研究中心
教育部制造技术国际标准研究中心
·学术地位:机械学科教学指导委员会主任委员单位
机械设计制造及其自动化教学指导分委员会主任委员单位
国家自然科学基金重大项目、民口军口973项目牵头单位
·学术成就:奖励(国家科技进步二等奖四项)
全国百篇优秀博士论文三篇
获得了国际SME大学奖
·学科产业:研究开发促进规模产业的形成(华中数控、天喻信息、天喻软件、开目软件)
学院在强化自身建设的同时,还先后与美、英、德、日、韩、俄、澳大利亚、新加坡、香港等多所大学、研发机构和企业建立了广泛的合作办学和合作研究关系,为引进和培养一流的国际型人才,积极参与国际竞争与合作奠定了基础。近十年来,学院承担并完成国家和企业的科研项目近千项,获国家科技进步奖9项、国家技术发明4项、省部级科技进步奖100余项。1999年以机械学院为核心的华中科技大学CIMS中心,荣获了国际制造工程师(SME)颁发的大学奖。今天的机械科学与工程学院形成了自己的学科优势和办学特色。它是国内高校同行中有竞争力的学院之一。
全日制博士研究生招生含直博生、硕博连读生、提前攻博生和统考生,其中2014年博士硕博连读比例约为45%,直博比例约为25%。
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或登录学校who.hust.edu.cn/readytoSearchAdv.action,查询机械学院导师信息。
欢迎广大考生报考机械科学与工程学院研究生!
学术学位招生目录 学科专业名称及代码、
研究方向
招生
人数
考试科目
备注
100机械科学与工程学院
080201机械制造及其自动化
机械类考生考试科目:
①2213 控制理论
2215 优化设计
2201 高等工程数学(含矩阵论、数值计算方法与数理统计)
②1101 英语
③3311 电子技术(二)
3312 计算机图形学及算法实现
3314 工程测试与信号分析
(2213、2215、2201选一) ( 3311、3312、3314选一)
光电子类、信息类考生考试科目:
①2201 高等工程数学(含矩阵论、数值计算方法与数理统计)
②1101 英语
③3355 半导体光电子学
3364 微机原理与接口技术)
(3355、3364 选一)
080202机械电子工程
机械类考生考试科目:
①2213 控制理论
2215 优化设计
2201 高等工程数学(含矩阵论、数值计算方法与数理统计)
②1101 英语
③3311 电子技术(二)
3312 计算机图形学及算法实现
3314 工程测试与信号分析
(2213、2215、2201选一) ( 3311、3312、3314选一)
光电子类、信息类考生考试科目:
①2201 高等工程数学(含矩阵论、数值计算方法与数理统计)
②1101 英语
③3355 半导体光电子学
3364 微机原理与接口技术)
(3355、3364 选一)
080203机械设计及理论
机械类考生考试科目:
①2213 控制理论
2215 优化设计
2201 高等工程数学(含矩阵论、数值计算方法与数理统计)
②1101 英语
③3311 电子技术(二)
3312计算机图形学及算法实现
3314 工程测试与信号分析
(2213、2215、2201选一) ( 3311、3312、3314选一)
光电子类、信息类考生考试科目:
①2201 高等工程数学(含矩阵论、数值计算方法与数理统计)
②1101 英语
③3355 半导体光电子学
3364 微机原理与接口技术)
(3355、3364 选一)
080204车辆工程
机械类考生考试科目:
①2213 控制理论
2215 优化设计
2201 高等工程数学(含矩阵论、数值计算方法与数理统计)
②1101 英语
③3311 电子技术(二)
3312计算机图形学及算法实现
3314 工程测试与信号分析
(2213、2215、2201选一) ( 3311、3312、3314选一)
光电子类、信息类考生考试科目:
①2201 高等工程数学(含矩阵论、数值计算方法与数理统计)
②1101 英语
③3355 半导体光电子学
3364 微机原理与接口技术)
(3355、3364 选一)
0802Z1工业工程
机械类考生考试科目:
①2213 控制理论
2215 优化设计
2201 高等工程数学(含矩阵论、数值计算方法与数理统计)
2244运筹学(限工业工程专业考生选考)
②1101 英语
③3311 电子技术(二)
3312 计算机图形学及算法实现
3314 工程测试与信号分析
3336 生产计划与控制(限工业工程专业考生选考)
(2213、2215、2201、2244选一) ( 3311、3312、3314、3336选一)
光电子类、信息类考生考试科目:
①2201 高等工程数学(含矩阵论、数值计算方法与数理统计)
②1101 英语
③3355 半导体光电子学
3364 微机原理与接口技术)
(3355、3364 选一)
080402测试计量技术及仪器
①2201 高等工程数学(含矩阵论、数值计算方法与数理统计)
②1101 英语
③3314 工程测试与信号分析
3315 误差理论与数据处理
3355 半导体光电子学
3364 微机原理与接口技术
3522 互换性与技术测量
( 3314、3315、3355、3364、3522选一)
专业学位招生目录 学科专业名称及代码、
研究方向
招生
人数
考试科目
备注
100机械科学与工程学院
085272先进制造
①2309 专业基础课
②1107 外语实际应用能力
③3546 专业素质和专业能力
高校开展大学生领导力教育的分析和思考
基于熵的高校大学生毕业论文(设计)质量的模糊综合评价法
基于CDIO理论的工程教育模式探讨——以车辆工程专业为例
基于产业发展的高校学科结构优化设计
高校双语教学评价体系的建构探索
社会主义核心价值视域下的高校思想政治理论课教学
技术站能力查定数据处理与计算的实验教学平台的构建
微机原理与接口技术课程教学方法探讨
本科生班导师工作探索与实践
道路运输组织课程教学中存在的问题及改进措施
高校教学评价的内容构成与评价方法探讨
无机化学教学改革初探
基于自制远程测控实验系统的“智能仪器”课程实验教学探索
如何有效发挥汉语言文学在理工类大学人文通识课程教学中的作用
现代测试技术及应用课程教学改革探索
大学二年级建筑设计课程教学改革探讨——以建筑系馆设计课程为例
热能与动力工程专业课的教学改革探讨
高职院校人才培养应体现区域特色
竞技啦啦队教学与训练中的运动损伤调查及预防研究
教育经济学研究的理论拓展及其进一步发展
属性识别理论在高校贫困生困难等级评价认定中的应用
国际科技学术论文与国内硕博论文英文摘要主位结构的对比研究
浅谈虚拟学习环境及其在当代教育中的应用
分享资源共赢发展——麻省理工学院“公开课程材料”计划对我国英语教育资源共享的启示
大学生就业能力解析及就业能力提升策略——基于SWOT理论的视角
高校毕业生就业见习制度的实证调查与法律分析
中介组织参与高校毕业生就业统计的必要性及相关问题探讨
对高校辅导员兼职承担思想政治理论课教学工作的思考
本科计量经济学课程教学改革探讨
中美法学教育教学方法比较
提高经管类本科专业经济法课程教学质量的几点建议
应用化学专业化工基础课程教学改革的探索
关于强化高校金融类课程实践教学的思考——基于西华大学经济与贸易学院“外汇交易模拟实习”课程教学经验
基于日语新闻广播语体特点谈日语新闻听力教学策略
关于在机械类专业课程中实施有效教学的若干探讨
比较教学法在“给水工程”教学中的应用
从Sturm-Liouville问题谈分离变量法的教学改进
法理学本科教学的困境与出路
工程管理专业工程施工课程教学改革的探索
加强课程建设提高教学质量
四川民办高等教育的回顾与展望
论四川高等教育改革发展的历史成就及主要问题
民办高校产权归属的国际比较及对我国的启示
美国联邦政府大学生资助理念探究
思想政治教育内容的文化解读
高校校园网应成为校风学风建设的前沿阵地
大学生和谐人格建构的德育机制分析
财经类专业型高层次人才应用能力培养的探索
“3+1”:一种先进的人才培养模式
地方高校教学质量监控体系的探索与实践
高校教师教学质量评价与监控保障机制优化
本科论文教学质量评价指标体系研究
我校与东汽合作的重点科技攻关项目获省科技进步二等奖
中国近代文化史公选课教学改革的思考
市场调研课程教学改革初探:面向实践导向
基于应用型人才培养目标的财务管理教学改革的探讨
基于MATLAB的数字图像处理课程的教学实验设计
关键词:基础教学;教学改革;计算思维
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2014)33-0085-02
作为高等院校基础必修课之一的“大学计算机基础”课程已经开设了20年左右,科技的发展与计算机联系日益紧密,基础的办公操作能力已经不能满足人才发展的知识需求,计算思维因此应运而生。如何转变教学思路,调整课程内容,是目前迫切需要解决的问题。
一、课程现状
当前的教学模式是一种知识型和技能型教学,关注点是计算机及其通用计算手段的应用,如二进制、微机原理、程序设计语言等。而非计算机专业的学生未来对计算能力的需求则是支持各学科研究创新的新型计算手段,以及应用计算手段进行各学科的研究与创新。[1]
由于计算机技术发展很快,计算机基础课程教学内容的更新,包括教材编写的滞后性。许多高校的课程教学在一定程度上还是围绕“旧知识”进行教学组织,这也是计算机基础教学备受质疑的问题之一。[2]
此外,学生生源状态不一样,计算机普及程度不同,因此大多数同学都有一定的基础操作,只是能力参差不齐。因此,原有的操作知识不足以调动学生的学习兴趣,学习状态容易低迷,作为第一学期的先开课程,这种风气如果继续延续,对后续课程学习造成不良影响。
二、改革思路
1.增强基础教学意识,注重品德学风培养
加大理论课程内容的比重,注重基础知识和常识教育,同时使学生建立科学的思维方式,帮助其确立明确的学习目标,为后续专业课程的学习起到真正的基础作用。
此外,作为首批课程,不应该仅仅注意其教学内容上的基础作用,还应该注意纠正学生错误的学习态度和习惯,使学生少走弯路,以保障学生顺利完成学业。同时注意将品德教育融于教学中,培养“品学兼优”的学生是教育工作的最终目标。
2.兼顾学生教学需求,认可学生自学能力
学生是教学主体,应该“以人为本”地开展教学活动,因此应该考虑学生考级以及今后学习工作需要,和计算机基础水平不均衡的特点,适当安排软件操作内容及学时。
同时认可学生的学习能力,“授之以鱼不如授之以渔”,以及软硬件的更新换代速度飞快,故不应以细节全面作为授课思路,而是把重点放在了开发升级目的、基本操作、基本功用演示和应用原则上,起到“领进门”的作用,详细操作提供参考书供学生课后自学。
3.具有教学专业特色,发挥课程教学意义
无论是理论知识还是实际操作,应该通过大量的与授课专业相关的实例来说明,以提高学生的共感意识,以期做到理论联系实际。
作为必备的研究和开发工具,将计算机应用和计算思维真正融入专业教学,使学生理解本门课程的开设目的,是掌握在本专业方向中能够依靠计算机做什么以及与计算机专业人员协作时所必须具有的计算机基础技能,最大程度的发挥课程的教学意义。
4.强调素质能力培养,围绕计算思维核心
注重培养学生自学能力,锻炼其文献查阅、信息整合、研究分析能力,强调学以致用,活学活用,使学生能够可持续发展和自我发展。
将计算思维的理解和应用分析贯穿整个教学始终,强调各种设计实现中相关计算思维的特点、作用以及思考过程,使学生感性理解什么是计算思维的同时,学会应用计算思维分析解决问题。
三、改革形式
1.授课内容
根据教改思路,结合教学大纲,选择陈国良教授主编的《计算思维导论》作为教材同时,选择夏耘等主编的《计算思维基础》作为参考教材,并将这门课程分成8大专题,课时安排及授课顺序如表1所示。
表1 学时安排表
专题 学时
计算思维基础知识 4
计算机硬件基础 4
算法与编程语言 2
计算机软件理论 2
操作系统 2
计算机网络 4
计算机应用软件 4
计算文化与职业道德 2
第一个专题是计算思维基础。其主要知识点,一是让学生了解科学和学科的分类和含义,作为大学的首开课程,清楚自己的学习方向,明确自己的学习目标;二是让学生了解科学思维和计算思维,使学生学会正确的方式方法来思考问题,并列举CAD应用和模拟测试等实例,使学生感受到计算思维成果在自己专业方向上的具体应用;三是让学生了解计算理论以及计算模型和模式,使学生能够以准确的角度和定位来处理解决计算问题,即具有一定专业知识和计算思维的设计者而非实现者。
第二个专题是关于计算机硬件。其目的是通过对计算机组成原理及相关硬件的熟悉,信息的二进制表示,使学生了解计算机能做什么,以及基本工作过程,以此强调培养数学建模思维方式的重要性。
第三、四、五个专题是关于计算机软件。第三个专题使学生了解需要通过编程语言编写具体算法控制计算机工作,而软件即是其最终表现,以编程过程中的实际问题,强调需要培养自身的逻辑性、分析性和创新性思维。第四个专题从软件系统组成,常见软件,及软件开发三个方面,讲解软件的作用和开发常识,使学生掌握专业软件开发时所需要具有的计算机知识,以强调系统性、层次性、计划性和协作性思维的必要性。第五个专题针对关键的操作系统软件,从功能设计、管理操作、工作原理角度进行学习,使学生掌握操作的同时,理解其运行实质。对于并发、互斥、共享和加锁等关键性技术,引入现实生活实例进行讲解,让学生领会解决问题的类比移植思维。
第六个专题讲解网络基本原理,相关软硬件等常识。使学生了解网络的工作原理和相关设置操作,并强调其中的标准化、分布式思维,并根据系统互联网络模型再次强调协作性和层次性思维,以及通过网络安全问题,使学生意识到除了考虑系统的功能性外还学要考虑系统的责任性。
作为补充知识,第七个专题根据学生教学需求,选择常用软件讲解原理和基础操作,并根据软件界面及其操作的发展变化历史,强调设计上“以人为本”的思维方式。第八个专题则学习相应法律法规,进行思想教育,建立正确的科学研究信念。
2.考核方式
(1)实验考核。将实验分成打字练习和软件操作两部分,又因为学生基础不同,分别设置了选做和必做题目。选做部分为验证实验,根据具体知识点提供操作指导书,供基础较差的学生自学。必做部分则是利用计算机等级考试等模拟系统,让学生在指定时间内完成指定题目并当场给出成绩,将其记录下来作为期末成绩的一部分。
这样即在提高学生实际操作能力的同时,兼顾了学生等级考试的需要。因为教学的最终目的是让学生更好地掌握知识,允许学生重复考核,保存最高分,以成绩挑战为驱动增强学生学习投入度。
(2)论文考核。论文能够锻炼逻辑思维,增强科研能力,同时在收集资料的过程中,对所学内容加深理解,加深印象,与当前素质教育的要求相符。因此以论文代替了原有的选择题抽查和其他课程的笔试考核方式,共分三个题目。
第一次题目为《为父母组装电脑》,以经济适用角度确定电脑配置,并说明理由。其目的使学生在掌握相关硬件知识得同时,能够形成“有理有据有度”的思维意识,学以致用的思维习惯,以及以实际行动关心爱护家人的思想品德。
第二次题目为《计算思维之我见》,分别从计算思维的含义及理解,所学计算思维应用总结,个人生活中计算思维体现举例等方面进行论述,在对所学内容复结的同时,使学生真正理解并掌握课程主旨。
第三次题目为《计算机法律法规》,将最后一章的内容进行自行总结,让学生了解科技的发展和应用必须在合理合法的条件下进行,不以规矩不成方圆,其最终目的是建设而不是破坏。
论文表现形式和提交方法随着课程进展也设定了不同要求。第一次的论文在课程前期布置的,因此为纸质手写,分班收交。后两次则是在课程后期布置的,已经学过相应的软件操作课程,因此分别要求做成电子文档和演示文稿,并合理进行格式设置和页面布局,活学活用。提交形式则考虑今后教学过程中的常见需求,分别为邮件附件发送和文档压缩后FTP上传,使学生尽早熟悉相关操作。
四、总结探讨
经过半学期的实践,实际教学基本上能按照预期进行,从学生的论文中也能体现出对该门课程的认同和认可。在今年等级考试监考过程中,发现学生对知识掌握程度也有一定的了解,更能合理分配时间。但也发现了一些问题。首先,学生对论文的意义理解不够,预留时间短,资料查阅不足,未能实现素质教育目的,需要教师在留作业之前,说明写作意义,并对论文的书写完成进行指导说明。其次,学生自学意识不足,习惯应试教育题海战术,不愿意分析不喜欢总结,习惯问答案,知其然不知所以然,还需要教师引导。最后,教师授课专业知识相对匮乏,理论实践结合有一定困难度,需要和专业老师沟通。
参考文献:
[1]战德臣,聂兰顺,徐晓飞.“大学计算机”――所有大学生都应学习的一门计算思维基础教育课程[J].中国大学教学,2011,(4).