時間：2023-06-01 09:33:11
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇交通燈論文，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
關(guān)鍵詞： “項(xiàng)目化團(tuán)隊(duì)式” 五年制高職 開題報告 交通燈 智能控制系統(tǒng)
“項(xiàng)目化團(tuán)隊(duì)式”畢業(yè)設(shè)計模式的實(shí)質(zhì)是師生共同圍繞某一項(xiàng)目，所有任務(wù)分解到團(tuán)隊(duì)的每一成員，依靠項(xiàng)目組的團(tuán)隊(duì)力量，通過設(shè)計、元器件選購、工藝分析、零件制作、作品安裝調(diào)試等機(jī)電一體化產(chǎn)品開發(fā)的主要流程，讓學(xué)生自己體驗(yàn)產(chǎn)品設(shè)計制作的全過程，最終完成1件達(dá)到項(xiàng)目功能要求的機(jī)電一體作品及1份作品制作說明書（畢業(yè)設(shè)計論文）。五年制高職學(xué)生通過畢業(yè)設(shè)計是自己能夠更加地貼近企業(yè)，適應(yīng)企業(yè)，符合企業(yè)的用人要求。
開題報告是指開題者對畢業(yè)設(shè)計課題的一種文字說明，通過它開題者可以把自己對課題的認(rèn)識理解程度和準(zhǔn)備工作情況加以整理、概括，以便使具體的研究目標(biāo)、步驟、方法、措施、進(jìn)度、條件等得到更明確的表達(dá)，也為評審者提供一種較為確切的開題依據(jù)。由于學(xué)生起點(diǎn)低、基礎(chǔ)差，針對這一特殊情況，我們要求選題的范圍是已經(jīng)在生產(chǎn)中使用，比較先進(jìn)的產(chǎn)品或者是產(chǎn)品中的一部分。交通燈智能控制系統(tǒng)的設(shè)計成功，加深了學(xué)生對單片機(jī)和C語言的認(rèn)識,充分掌握和理解設(shè)計各部分的工作原理、設(shè)計過程、選擇芯片器件、模塊化編程等多項(xiàng)知識。由于交通燈控制系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于城市各個路口，交通燈控制電路有著很大的實(shí)用價值。交通燈智能控制系統(tǒng)設(shè)計的開題報告具體內(nèi)容如下。
一、本課題的研究目的及意義
1.本課題的研究目的
①加強(qiáng)對單片機(jī)和C語言的認(rèn)識,充分掌握和理解設(shè)計各部分的工作原理、設(shè)計過程、選擇芯片器件、模塊化編程等多項(xiàng)知識。
②用單片機(jī)模擬實(shí)現(xiàn)具體應(yīng)用，使個人設(shè)計能夠真正使用。
③把理論知識與實(shí)踐相結(jié)合，充分發(fā)揮個人能力，并在實(shí)踐中鍛煉。
④提高利用已學(xué)知識分析和解決問題的能力。
⑤提高實(shí)踐動手能力。
2.本課題的研究意義
交通燈控制系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于城市各個路口，交通燈控制電路有著很大的實(shí)用價值。課題中采用STC89C52RC為主控芯片，雙色發(fā)光二極管制成紅綠燈標(biāo)志，數(shù)碼管倒計時顯示時間。此畢業(yè)設(shè)計涉及單片機(jī)技術(shù)、數(shù)字電路知識、軟件設(shè)計知識、Protel軟件應(yīng)用能力、手工制作PCB板技能，對于學(xué)生的動手能力和實(shí)踐能力的培養(yǎng)具有重要意義。
二、本課題的國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀
目前，設(shè)計交通燈的方案有很多，有應(yīng)用CPLD設(shè)計交通信號燈控制器方法；有應(yīng)用PLC對交通燈控制系統(tǒng)的設(shè)計；有應(yīng)用單片機(jī)對交通信號燈設(shè)計的方法等。
在大中城市，十字道口的紅綠燈是交通法規(guī)的無聲命令，是司機(jī)和行人的行為準(zhǔn)則。十字道口的交通紅綠燈控制是保證交通安全和道路暢通的關(guān)鍵。當(dāng)前，國內(nèi)大多數(shù)城市正在采用“自動”紅綠交通燈，它具有固定的“紅燈―綠燈”轉(zhuǎn)換間隔，并自動切換。它們一般由“通行與禁止時間控制顯示、紅黃綠三色信號燈和方向指示燈”三部分組成。在交通燈的通行與禁止時間控制顯示中，通常要么東西、南北兩方向各50秒；要么根據(jù)交通規(guī)律，東西方向60秒，南北方向40秒，時間控制都是固定的。交通燈的時間控制顯示，以固定時間值預(yù)先“固化”在單片機(jī)中，每次只是以一定周期交替變化。但是，實(shí)際上不同時刻的車輛流通狀況是十分復(fù)雜的，是高度非線性的、隨機(jī)的，還經(jīng)常受人為因素的影響。采用定時控制經(jīng)常造成道路有效應(yīng)用時間的浪費(fèi)，出現(xiàn)綠燈方向車輛較少，紅燈方向車輛積壓。其最大的缺陷就在于當(dāng)路況發(fā)生變化時，不能滿足司機(jī)與路人的實(shí)際需要，輕者造成時間上的浪費(fèi)，重者直接導(dǎo)致交通堵塞。
三、本課題的研究內(nèi)容、擬解決的主要問題
1.本課題的研究內(nèi)容
制作四岔路口道路的模型，演示交通燈及其智能控制系統(tǒng)。
2.本課題需要解決的主要問題
①如何選擇性價比優(yōu)良的發(fā)光二極管；
②如何控制高峰時段和普通時段的交通燈。
四、本課題的研究思路和方法
1.本課題的研究思路
設(shè)計并繪制交通燈控制系統(tǒng)原理圖，動手制作電路板，編寫控制程序，用仿真器對程序調(diào)試，最后用編程器把控制程序燒錄到單片機(jī)中。單片機(jī)I/O口接雙色光發(fā)光二極管和數(shù)碼管，編寫程序控制發(fā)光二極管的狀態(tài)，數(shù)碼管倒計時顯示時間。
2.本課題的研究方法
主要采用單片機(jī)來完成正常的交通信號燈控制，實(shí)現(xiàn)交通的時序控制，同時采用將傳感器與單片機(jī)相結(jié)合的方法來實(shí)現(xiàn)智能控制，從而有效地緩解了交通的擁擠，實(shí)現(xiàn)交通控制系統(tǒng)的最優(yōu)控制。
五、本課題的預(yù)期效果
1.高峰時段：上午07：00―09：00、中午11：00―13：00、下午17：00―19：00，此時段的交通情況最為緊張，大多數(shù)的上下班人員都會在這個時段通過，為了緩解這種情況，對所有的指示燈進(jìn)行全控制。
2.普通時段：非高峰時段時，交通情況不太繁忙，故對自行車和右轉(zhuǎn)燈不進(jìn)行控制。
3.夜間時段：夜間時段由于車輛行人較少，為了適應(yīng)此時段的交通情況，黃燈將長時間閃爍。
4.節(jié)假日模式：充分考慮到節(jié)假日時段，行人比較多，容易發(fā)生事故，所以在節(jié)假日期間改為行人與車輛分時通過，即在車輛通過時所有行人燈全為紅燈，在行人通過時所有車輛燈全為紅燈。
5.緊急情況：當(dāng)發(fā)生事故時，可由路口目擊者或交通中心控制路口進(jìn)入緊急狀態(tài)，所以紅燈閃爍，直到情況解除。
6.快速車道情況：如救護(hù)車、消防車等情況，即快速車道，快速車道控制要求快速車道信號受交通管理控制中心（上位機(jī)）控制，無急車時，信號燈正常時序控制，有急車來時，交通管理控制中心（上位機(jī)）將不管原來信號燈狀態(tài)如何，一律強(qiáng)制讓急車來車方向的綠燈亮，其他方向紅燈閃爍，使急車放行，直至急車通過為止。急車一過，交通管理控制中心（上位機(jī)）將信號燈的狀態(tài)恢復(fù)成正常時序。
六、本課題研究的進(jìn)度安排
11月2日―11月8日：查資料,完成論文開題報告；
11月9日―11月15日：完成該課題的控制系統(tǒng)設(shè)計、繪制控制系統(tǒng)電路圖、元器件采購；
11月16日―11月22日：完成印制電路板設(shè)計與制作；
11月23日―11月29日：完成上位機(jī)軟件的設(shè)計仿真與調(diào)試；
11月30日―12月13日：完成硬件與軟件的綜合測試、能實(shí)現(xiàn)預(yù)定功能和主要技術(shù)指標(biāo)；
12月14日―12月27日：整理論文；
12月28日―1月30日：實(shí)物制作、整理說明、答辯。
七、最后是畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)老師的評價及簽字、專家組的簽字和系領(lǐng)導(dǎo)的簽字
八、結(jié)語
五年制高職學(xué)生通過開題報告的書寫，知道自己在以后如何進(jìn)行目標(biāo)研究，知道設(shè)計的步驟、方法、措施、進(jìn)度、條件等。五年制高職學(xué)生通過畢業(yè)設(shè)計的鍛煉，能夠更加貼近企業(yè)，適應(yīng)企業(yè)，符合企業(yè)的用人要求。
參考文獻(xiàn)：
［1］胡漢才.單片機(jī)原理及其接口技術(shù).清華大學(xué)出版社.
［2］丁元杰.單片機(jī)原理與應(yīng)用.機(jī)械工業(yè)出版社.
關(guān)鍵詞：多Agent;交通仿真;Traffic Grid模型;Netlogo
1 引言
交通仿真是20世紀(jì)60年代以來，隨著計算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步而發(fā)展起來的采用計算機(jī)數(shù)字模型來反映復(fù)雜道路交通現(xiàn)象的交通分析技術(shù)和方法。從試驗(yàn)角度看，道路交通仿真是再現(xiàn)交通流時間和空間變化的模擬技術(shù)，交通仿真是智能交通運(yùn)輸系統(tǒng)的一個重要組成部分，是計算機(jī)技術(shù)在交通工程領(lǐng)域的一個重要應(yīng)用。利用基于Agent的計算機(jī)仿真通過模擬交通系統(tǒng)中個體的行為，讓一群這樣的個體在計算機(jī)所營造的虛擬環(huán)境下進(jìn)行相互作用并演化，自下而上的“涌現(xiàn)”出整體系統(tǒng)的復(fù)雜性行為。多主體模型基本思路是：由于人類社會是由大量的個體構(gòu)成的復(fù)雜系統(tǒng)，因而在計算機(jī)中建立每個經(jīng)濟(jì)實(shí)體的個體模型，這樣的計算機(jī)中模型被稱為Agent；然后讓這些Agent遵循一定的簡單規(guī)則相互作用；然后通過觀察這群Agent整體作用的涌現(xiàn)性找到人工社會的規(guī)律，并用這些規(guī)律解釋和理解人類社會中的宏觀現(xiàn)象[1]。
文中以Traffic Grid模型為基礎(chǔ)，仿真研究了交通系統(tǒng)從而得出停著的車輛數(shù)量，平均等待時間等曲線，為城市規(guī)劃和決策者提供了數(shù)據(jù)。
2多主體建模
主體（Agent，也有人譯為智能體、）和多主體系統(tǒng)（Multi-Agent System，MAS）是隨著分布式人工智能的研究而興起的。“主體（Agent）”一詞一般用來描述自包含的（self-contained）、能感知環(huán)境并能在一定程度上控制自身行為的計算實(shí)體[2]。人工智能學(xué)者M(jìn)insky在1986年出版的著作《思維的社會》（The Society of Mind）[3]中提出了Agent，認(rèn)為社會中的某些個體經(jīng)過協(xié)商之后可以求得問題的解，這些個體就是Agent。Agent至少應(yīng)具備以下幾方面的關(guān)鍵屬性：①自主性：Agent具有屬于其自身的計算資源和局部于自身行為控制的機(jī)制，能在無外界直接操縱的情況下，根據(jù)其內(nèi)部狀態(tài)和感知到的（外部）環(huán)境信息，決定和控制自身的行為。②交互性：能與其他Agent進(jìn)行多種形式的交互，能有效地與其他Agent協(xié)同工作。③反應(yīng)性：能感知所處的環(huán)境，并對相關(guān)事件做出適時反應(yīng)。④主動性：能遵循承諾采取主動行動，表現(xiàn)出面向目標(biāo)的行為。⑤推理和規(guī)劃能力：Agent具有學(xué)習(xí)知識和經(jīng)驗(yàn)及進(jìn)行相關(guān)的推理和智能計算的能力。
多Agent系統(tǒng)（MAS）由多個自主或半自主的智能體組成，每個Agent或者履行自己的職責(zé)，或者與其他Agent通信獲取信息互相協(xié)作完成整個問題的求解。與單Agent相比，MAS有如下特點(diǎn)：①社會性：Agent處于由多個Agent構(gòu)成的社會環(huán)境中，通過某種Agent語言與其他Agent實(shí)施靈活多樣的交互和通訊，實(shí)現(xiàn)與其他Agent的合作、協(xié)同、協(xié)商、競爭等。②自制性：在多Agent系統(tǒng)中一個Agent發(fā)出請求后，其他Agent只有同時具備提供此服務(wù)的能力與興趣時才能接受動作委托，即一個Agent不能強(qiáng)制另一個Agent提供某種服務(wù)。③協(xié)作性：在多Agent系統(tǒng)中，具有不同目標(biāo)的各個Agent必須相互協(xié)作、協(xié)同、協(xié)商對未完成問題的求解。
3仿真模型
3.1 總體結(jié)構(gòu)
道路交通系統(tǒng)包含很多相互關(guān)聯(lián)的實(shí)體，主要有道路（分為路段和交叉口）、信號控制設(shè)施、車輛、駕駛員、行人等。這些實(shí)體有的具有一定程度的自制性和智能性，如駕駛員、行人等，有的是被動的受其他實(shí)體的影響，如路段等。多主體技術(shù)能夠?qū)煌ㄏ到y(tǒng)中的各要素進(jìn)行建模[4]，如交叉口、信號燈、交通控制中心等，對這些要素進(jìn)行簡化，建立多主體概念模型。主要Agent有交通路網(wǎng)Agent、車輛Agent、信號燈Agent，其中交通路網(wǎng)Agent參考1979年Herman等[5]提出的二流模型（Two-fluid Model），該模型認(rèn)為交通流有運(yùn)行車輛與停止的車輛組成。
路網(wǎng)描述：交通路網(wǎng)是道路交通系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)施，承載著車輛的運(yùn)行。交通路網(wǎng)具有復(fù)雜的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和集合特征，如果過于復(fù)雜則計算負(fù)載過重，故分為路段、路網(wǎng)、交叉口三次層管理，路網(wǎng)Agent負(fù)責(zé)存儲維護(hù)整個交通路網(wǎng)的拓?fù)潢P(guān)系，為交通實(shí)體提供路網(wǎng)信息。路段Agent負(fù)責(zé)本路段的描述，交叉口Agent包含信號燈對象實(shí)現(xiàn)各入口車道交通流的時間分離，一個路段一個車道。
信號燈結(jié)構(gòu)：信號燈是重要的交通控制設(shè)施，它實(shí)現(xiàn)對交叉口不同流向的車輛進(jìn)行時間分離，減少車輛之間可能的沖突，改善交通安全，提高交叉口流通效率。信號燈控制從本質(zhì)上看，是一個典型的復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)，國內(nèi)外相關(guān)學(xué)者對信號燈控制已做出大量研究，也產(chǎn)生許多控制方案，但都有相應(yīng)的局限性，也普遍存在著魯棒性差、不易擴(kuò)展、計算復(fù)雜等缺點(diǎn)[5]，本模型從計算簡單出發(fā)統(tǒng)一管理信號燈，一次初始化好時間間隔。
3.2參數(shù)設(shè)置
設(shè)置部分如圖1。
各個控件表示的物理意義如表1
3.3初始化環(huán)境
環(huán)境是由37×37的網(wǎng)格組成的，通過設(shè)置sliders ：grid-size-x=3，grid-size-y=4初始化一個4行3列的道路，其中兩條道路交叉處有紅色和綠色的瓦片分別代表紅燈和綠燈，其中汽車數(shù)目通過設(shè)置slider：num-cars=54，點(diǎn)擊Setup按鈕即形成道路圖，如圖2。
圖2 三行四列的道路圖
3.4相關(guān)規(guī)則
3.4.1環(huán)境規(guī)則
初始時車輛數(shù)目（ num-cars ）一定要小于路（如圖2中白色的表示道路）的數(shù)量，如果超出則提示警告信息。
如果無人參與此系統(tǒng)則設(shè)置 current-auto? 為 off ，有則設(shè)置 on ，并且通過 current-phase 選擇一個交通燈為控制的交通燈。
此系統(tǒng)如果沒有交通燈的參與則設(shè)置 power? 為 off ，反之則設(shè)置為 on 。
3.4.2運(yùn)行規(guī)則
每一個時間步，車子按照當(dāng)前速度向前行駛，如果當(dāng)前速度小于限制速度（ speed-limit ）并且它們前方?jīng)]有車子，那么它們加速（ speed-up ）行駛，如果前面的車輛速度小于自己的車速，那么當(dāng)前車子要調(diào)整自己車速和前面的車速一致（ slow-down ），遇到紅燈或者停著的車輛，當(dāng)前車輛要停止。
4案例分析及結(jié)果
4.1 案例一
目前，以城市交通為背景，研究諸如擁堵的形式、傳播、消散、交通流在路網(wǎng)中的優(yōu)化分布、車輛動態(tài)路徑選擇、特殊車輛控制等問題時，無信號燈交叉口車輛通行情況的準(zhǔn)確性表征都是不可缺少的重要一環(huán)[6]。按照上述模型運(yùn)行，當(dāng)在沒有信號燈也沒有人參與的情況下（power?設(shè)置為off），道路為4行3列，車輛數(shù)目為140時的運(yùn)行結(jié)果如圖3
當(dāng)在有信號燈沒有人參與的情況下（power?設(shè)置為on），道路為4行3列，車輛數(shù)目為140時的運(yùn)行結(jié)果如圖4
4.2 案例二
按照上述模型運(yùn)行，當(dāng)在道路為4行3列，車輛數(shù)目為54時我們得出停著的車輛數(shù)量柱狀圖如圖5，車輛平均速度柱狀圖如圖6，平均等待時間柱狀圖如圖7：
圖5 停著的車輛數(shù)量
4.3 分析及結(jié)果
由案例一可知，在有信號燈參與交通管理下交通卻快速崩潰了（圖3 ticks=3164，圖4 ticks=665，ticks是時間步，隨著時間延續(xù)而增長），導(dǎo)致這種結(jié)果有多個因素，如信號燈控制不合理、車輛數(shù)目過大超過了道路的承載能力等。
有案例二可知，車輛平均速度與停著的車輛數(shù)量有一定的關(guān)系，正如二流模型中認(rèn)為的路網(wǎng)宏觀層面的平均行駛速度與路網(wǎng)上車輛的比重的冪運(yùn)算成線性關(guān)系[7].
限于篇幅，文中只給了兩個案例，有參數(shù)設(shè)置可以看出要得到高效的交通模擬數(shù)據(jù)需要大量的實(shí)驗(yàn)和多種組合，我們還可以得出有人參與交通管理的情況下交叉口的流通效率會提高，當(dāng)有流動車輛進(jìn)入交通道路或者離開交通道路會對上述結(jié)論產(chǎn)生何種影響等許多對實(shí)踐有指導(dǎo)意義的結(jié)論。
結(jié)論
文中從基于多Agent建模的角度出發(fā)，借助Netlogo軟件平臺，利用了“Traffic Grid模型”，模擬了不同組合的參數(shù)對交通系統(tǒng)產(chǎn)生不同的影響，獲取了車輛平均等待時間、停止的車輛等隨時間變化的曲線，但是由于此模型比較簡單，模擬的范圍小、沒有采用實(shí)際路網(wǎng)等因素，有待更好的改善。
多主體模型以并行的方式模擬非線性因果的社會系統(tǒng)，使人們更好地理解社會現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)象背后的機(jī)制，從而做出預(yù)測和輔助決策。多主體建模目前還未形成成熟的體系，因而也沒有一套完整而成形的理論，但可以預(yù)言，隨著多主體思想的普及理論方法的完善，基于多主體建模和仿真會越來越多地應(yīng)用于社會生活研究中。
參考文獻(xiàn)
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（沈陽師范大學(xué)，遼寧 沈陽 110034）
摘 要：隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展和高校校園占地規(guī)模的不斷擴(kuò)大，高校校園機(jī)動車流量急速上升，有關(guān)高校校園機(jī)動車管控的眾多問題也隨之而來，為改善校園交通環(huán)境，營造和諧良好的校園氛圍，課題組圍繞“高校校園機(jī)動車管控法律機(jī)制分析”這一主題展開調(diào)查研究，本文介紹了我國高校校園機(jī)動車管控的現(xiàn)狀，并從法律角度針對高校校園機(jī)動車管控現(xiàn)存問題提出了相應(yīng)的建議和對策。
關(guān)鍵詞 : 高校校園交通；機(jī)動車管控；法律機(jī)制
中圖分類號：U491.7
文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A
文章編號：1000-8772（2015）08-0235-01
收稿日期：2015-02-15
基金項(xiàng)目：本篇論文屬于沈陽師范大學(xué)2014 年學(xué)生科研項(xiàng)目（項(xiàng)目編號：w2014050）結(jié)題成果。
作者簡介：楊媛（1994-），女，遼寧朝陽人，本科在讀。研究方向：法學(xué)。
隨著我國高校規(guī)模的不斷擴(kuò)大，人員的增多，高校校園內(nèi)機(jī)動車的種類和數(shù)量都明顯增多，機(jī)動車在為廣大師生的學(xué)習(xí)、工作、生活帶來便利的同時，也為校園安全埋下了隱患。因此，正確管控高校校園機(jī)動車對構(gòu)建和諧校園和保障廣大師生的生命財產(chǎn)安全都具有重大意義。
一、為什么要整治校園機(jī)動車
近年來，高校校園內(nèi)交通事故頻發(fā)，這讓本應(yīng)和諧平安的校園生活變得并不盡如人意。為了高等院校的大學(xué)生能在一個平安舒適的環(huán)境里順利完成學(xué)業(yè)，解決機(jī)動車在校園內(nèi)的肇事問題已是刻不容緩。
二、關(guān)于高校校園機(jī)動車管理存在的問題。
在高科技迅猛發(fā)展的今天，國家對于人才的培養(yǎng)投入巨大，但是，各高校用于校園交通的管理經(jīng)費(fèi)卻不盡人意。這也從側(cè)面反映出高校對于交通管理的重視程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，這是因?yàn)椋?）校園內(nèi)教學(xué)樓、寢室樓等設(shè)施的規(guī)劃幾乎由規(guī)劃部門一首承擔(dān)，保衛(wèi)部門沒有進(jìn)行規(guī)劃的權(quán)力，如此一來，導(dǎo)致了規(guī)劃與交通安全的嚴(yán)重脫節(jié)。再加上相關(guān)資金的缺乏，規(guī)劃隊(duì)不得不偷工減料。（2）管理交通安全專業(yè)人員的不足。我們知道，大學(xué)是一個人群密集的場所，人員踩踏事件也并非沒有發(fā)生過，更何況機(jī)動車的撞擊力、破壞力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于人與人之間擁擠。（3）校內(nèi)交通網(wǎng)不發(fā)達(dá)。大多數(shù)的高校校園內(nèi)都應(yīng)該保障擁有發(fā)達(dá)的交通網(wǎng)，如路口要設(shè)有減速路標(biāo)，拐角處要設(shè)有指標(biāo)等基本的道路安全設(shè)施。但就目前而言，高校內(nèi)缺乏安全網(wǎng)的情況特別嚴(yán)重，機(jī)動車輛在校園內(nèi)基本上是暢通無阻，在行駛到路口等地帶時并無任何減速跡象。安全隱患一觸即發(fā)。（4）高校校內(nèi)的交通管理仍處于無法可依的尷尬境地。目前國家仍未針對機(jī)動車在校園內(nèi)肇事該如何處理，如果出現(xiàn)類似情況，只能模糊的依據(jù)交通肇事的相關(guān)規(guī)定予以處罰。
三、高校內(nèi)機(jī)動車的管理機(jī)制
機(jī)動車已逐步成為人們的代步工具，再加上現(xiàn)如今的高校的占地面積日益擴(kuò)張，所以，一味的禁止機(jī)動車進(jìn)入校園內(nèi)已不可能實(shí)現(xiàn)，既然不可避免，那么解決機(jī)動車在校園內(nèi)頻頻發(fā)生事故的問題，就顯得尤為重要。筆者通過深入調(diào)查與認(rèn)真研究提出以下幾點(diǎn)應(yīng)對機(jī)制。
1. 完善校園交通管理制度。
縱觀國外的立法，與校園內(nèi)交通管理相關(guān)的問題大致都能做到有法可依，而且法條具體、全面。但目前我國的相關(guān)制度還有待加強(qiáng)，細(xì)化相關(guān)管理機(jī)制。例如，針對不同高校的不同地理環(huán)境及建設(shè)規(guī)劃，出臺一套與此匹配的規(guī)定，使事故發(fā)生時，交通管理人員能迅速的作出反應(yīng)，找到執(zhí)法依據(jù)，防止危害的蔓延。2. 強(qiáng)化校園內(nèi)的設(shè)施建設(shè)。
高校內(nèi)人多、車多、建筑物多，占據(jù)了絕大部分的空間，道路擁擠，導(dǎo)致機(jī)動車的停車位極具短缺，時常會引起道路堵塞的現(xiàn)象發(fā)生。對此，優(yōu)化校園內(nèi)的設(shè)施建設(shè)尤為重要，高校應(yīng)提高校園內(nèi)建設(shè)規(guī)劃的合理度。以有限的空間構(gòu)建完美的校園布局。還應(yīng)在路口等危險容易發(fā)生的地方安裝指示燈、交通燈，以促進(jìn)車輛有序的行使。
3. 增強(qiáng)大學(xué)生自身的安全意識。
大學(xué)生是高素質(zhì)人群，具有很強(qiáng)的知識掌握能力、對事物的判斷能力。但其在校園內(nèi)往往會放松警惕，削弱自身的安全意識，因此，往往成為校園內(nèi)交通肇事的受害者。校方應(yīng)做到積極地宣傳安全意識，多組織與此相關(guān)的課余活動，學(xué)生也應(yīng)積極主動地加入活動中來，繼而增強(qiáng)防范意識。此外，學(xué)生在路口時，不要嬉戲玩耍，過馬路時要小心慢行等基本常識要熟記于心。
4. 加強(qiáng)校園的日常管理。
大學(xué)雖說是一個對外開放的小型社會，但仍應(yīng)加強(qiáng)來往車輛的檢查制度，嚴(yán)禁無照駕駛等危險車輛進(jìn)入大學(xué)校園，并轉(zhuǎn)交有關(guān)機(jī)關(guān)給予相適應(yīng)的處罰。另外，對外來機(jī)動車進(jìn)入校園的時間應(yīng)加以控制，禁止機(jī)動車在學(xué)生上下學(xué)期間進(jìn)入校園，保證在高峰期間，路面沒有機(jī)動車的堵塞，減少事故發(fā)生的幾率，增加校園內(nèi)的安全系數(shù)。如果校園內(nèi)空間足夠，還應(yīng)建立機(jī)動車專門的雙向通道，這樣以來，既減少了交通事故的發(fā)生，也美化了校園的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
論文關(guān)鍵詞：電子系統(tǒng)；設(shè)計方法；設(shè)計能力
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展、知識經(jīng)濟(jì)時代的到來，社會對大學(xué)生提出了許多新的要求。大學(xué)生應(yīng)該具有扎實(shí)的基礎(chǔ)理論知識、較強(qiáng)的實(shí)踐能力、創(chuàng)新意識、創(chuàng)業(yè)精神和協(xié)調(diào)能力、強(qiáng)烈的責(zé)任感和服務(wù)意識等。
當(dāng)今世界，電子產(chǎn)品不斷更新發(fā)展，并且向智能化方向發(fā)展，日益突出單片機(jī)和FPGA等可編程器件在電子產(chǎn)品設(shè)計和創(chuàng)新中的重要性。新產(chǎn)品的更新?lián)Q代促使用人單位對電子信息專業(yè)的學(xué)生有更高的要求：第一，要有扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)知識，例如學(xué)習(xí)和掌握“模擬電子技術(shù)”、“數(shù)字電子技術(shù)”、“高頻電子技術(shù)”、“單片機(jī)原理”和“微機(jī)原理”等主要課程；第二，動手能力要強(qiáng)；第三，要能緊跟電子信息產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，要有較強(qiáng)的適應(yīng)工作的能力，使用先進(jìn)應(yīng)用軟件的能力，例如會利用諸如Protel、MaxplusII、Multisim、Matlab等工具軟件進(jìn)行電路設(shè)計和仿真調(diào)試。用人單位對畢業(yè)生的要求除了能夠掌握一定的基礎(chǔ)理論和工具之外，還要求畢業(yè)生具有基于單片機(jī)系統(tǒng)的電子產(chǎn)品的設(shè)計經(jīng)驗(yàn)。
電子設(shè)計競賽正是對人才全面培養(yǎng)、更新教育理念、改革教學(xué)方法和內(nèi)容等起到了促進(jìn)作用，具有極其重要的現(xiàn)實(shí)意義。電子設(shè)計競賽的選題引進(jìn)了新的理論與技術(shù)，是跨學(xué)科的、系統(tǒng)的和綜合的。為了有效指導(dǎo)學(xué)生參加各類電子競賽，特對綜合電子系統(tǒng)設(shè)計的教學(xué)模式、課程內(nèi)容、教學(xué)方法及考評進(jìn)行改革。
一、綜合電子系統(tǒng)設(shè)計課程的性質(zhì)
電子系統(tǒng)設(shè)計主要是指基于單片機(jī)控制的完整應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計，包括系統(tǒng)軟硬件設(shè)計及系統(tǒng)調(diào)試等多方面的知識。電子系統(tǒng)設(shè)計課程體系是以“單片機(jī)原理及應(yīng)用”課程為核心，由“模擬電子技術(shù)”、“數(shù)字電子技術(shù)”、“傳感器技術(shù)”、“電子設(shè)計自動化”、“可編程邏輯器件及應(yīng)用”、“C語言程序設(shè)計”等相關(guān)課程組成。它是一門綜合性較強(qiáng)的專業(yè)課程，通過本課程的理論學(xué)習(xí)和動手實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)知識綜合運(yùn)用能力、系統(tǒng)分析能力和電子產(chǎn)品開發(fā)創(chuàng)新能力。
學(xué)生經(jīng)過前期基礎(chǔ)課的學(xué)習(xí)，通過隨課的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，對于電子信息領(lǐng)域的相關(guān)理論知識有了了解和掌握，在老師的指導(dǎo)下基本能夠進(jìn)行單元電路的設(shè)計和調(diào)試，通過課程設(shè)計也能完成本課程簡單的綜合性實(shí)驗(yàn)。但一些驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)多數(shù)是教材內(nèi)容原理的演示和再現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和方法都是老師指定，學(xué)生基本沒有進(jìn)行系統(tǒng)級的設(shè)計和實(shí)訓(xùn)，綜合實(shí)踐能力有待提高，學(xué)生沒有發(fā)揮自己的主觀能動性，積極性不高，不利于創(chuàng)新性人才的培養(yǎng)。
鑒于上述情況，對綜合電子系統(tǒng)設(shè)計的理論內(nèi)容和實(shí)踐方法進(jìn)行改革創(chuàng)新。
二、綜合電子系統(tǒng)設(shè)計理論課內(nèi)容
根據(jù)本課程的實(shí)際情況和學(xué)生所具備基礎(chǔ)知識，安排如下幾個環(huán)節(jié)：模擬電路單元設(shè)計，數(shù)字系統(tǒng)單元的設(shè)計，微處理器單元電路的設(shè)計以及電子系統(tǒng)抗干擾技術(shù)等環(huán)節(jié)。
結(jié)合全國電子大賽，模擬單元電路主要講述運(yùn)算放大器的設(shè)計以及正確使用、有源濾波器的設(shè)計方法、外圍電子元器件（電子、電容）的計算和選擇；直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計方法以及參數(shù)元器件的選擇；各種信號產(chǎn)生的方法，重點(diǎn)講述數(shù)字頻率合成DDS的原理和實(shí)現(xiàn)技術(shù)。以上這些單元內(nèi)容的安排是結(jié)合歷年來全國電子設(shè)計大賽有關(guān)模擬電路環(huán)節(jié)而選擇的，通過這些內(nèi)容的講解有利于提高學(xué)生模擬電子技術(shù)的設(shè)計方法。
數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計單元主要講解數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計方法，突出現(xiàn)代數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計——EDA設(shè)計方法；可編程邏輯器件的特點(diǎn)及選擇；數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計舉例，比如AD、DA控制器的實(shí)現(xiàn)、交通燈控制器的實(shí)現(xiàn)、電子密碼鎖的設(shè)計等。通過大量實(shí)例的講解使學(xué)生能初步掌握用大規(guī)模可編程邏輯實(shí)現(xiàn)中等難度的數(shù)字邏輯系統(tǒng)。
微處理器單元主要講述目前流行的各種處理器，例如51內(nèi)核單片機(jī)、MSP430單片機(jī)、AVR單片機(jī)、PIC單片機(jī)等型號，介紹它們的特點(diǎn)、應(yīng)用范圍、怎樣根據(jù)項(xiàng)目需求來選擇合適的微處理器；根據(jù)學(xué)生目前對微處理器的掌握和學(xué)習(xí)情況，重點(diǎn)講述基于單片機(jī)串行通信的設(shè)計，包括幾種流行的串行通信協(xié)議：SPI協(xié)議、IIC協(xié)議、UART協(xié)議以及one—wire協(xié)議，分析它們的特點(diǎn)，在不具有SPI總線、IIC總線的微處理器中怎樣通過IO口模擬它們的總線協(xié)議；以具有這些總線協(xié)議的集成電路芯片的利用提高學(xué)生的C語言編程能力。
在微處理器單元里，另外的重點(diǎn)內(nèi)容多基于單片機(jī)的并行通信設(shè)計，包括常用的人機(jī)接口電路（鍵盤、LCD、LED顯示），這是在大多數(shù)的電子系統(tǒng)設(shè)備中都具有的，學(xué)生有必要掌握它們的設(shè)計方法以及編程技術(shù)。
電子系統(tǒng)抗干擾技術(shù)也是綜合電子系統(tǒng)設(shè)計中非常重要的內(nèi)容。當(dāng)系統(tǒng)處在比較惡劣的環(huán)境下，抗干擾設(shè)計的好與壞直接決定了系統(tǒng)能否正常工作。微處理器雖然本身的抗干擾能力較強(qiáng)，但是用微處理器構(gòu)造的控制系統(tǒng)仍存在著抗干擾的問題。為防止外界對系統(tǒng)的干擾，并確保電子系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行，必須采取相應(yīng)的抗干擾措施。電子系統(tǒng)的干擾主要來自于供電系統(tǒng)、過程通道及空間電磁波。電子應(yīng)用系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計應(yīng)針對不同的干擾源采取必要的抗干擾措施。具體方法有硬件抗干擾技術(shù)和軟件抗干擾技術(shù)。
在這一章節(jié)里主要講解電磁兼容設(shè)計、器件選型、降熱散熱計算、電路板和電子系統(tǒng)可靠性測試等綜合知識。通過對本小節(jié)的學(xué)習(xí)，使學(xué)生應(yīng)達(dá)到以下目標(biāo)：熟悉系統(tǒng)的各種干擾來源及形式；學(xué)會供電系統(tǒng)及過程通道的抗干擾措施；能說出在印制電路板設(shè)計中體現(xiàn)的抗干擾措施；學(xué)習(xí)設(shè)計軟件陷阱及看門狗電路，從而為綜合電子設(shè)計系統(tǒng)設(shè)計打下良好的基礎(chǔ)。
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三、精心設(shè)計安排實(shí)驗(yàn)
這門課實(shí)踐性很強(qiáng)，除了教師講述的理論內(nèi)容和方法外，安排大量的實(shí)驗(yàn)以及鼓勵學(xué)生去參加科技創(chuàng)新和各種電子設(shè)計的比賽，提升學(xué)生分析問題、解決問題的能力，從而提高他們的實(shí)際動手能力。根據(jù)課程的內(nèi)容合理安排一些設(shè)計性的實(shí)驗(yàn)題目。安排的實(shí)驗(yàn)不同于在學(xué)習(xí)相應(yīng)的基礎(chǔ)時所做的實(shí)驗(yàn)，要體現(xiàn)獨(dú)立思考的能力。
教師布置實(shí)驗(yàn)題目、講述方法，學(xué)生以實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目為中心，整合理論知識，查閱相關(guān)資料，具體的實(shí)驗(yàn)方案和電路要學(xué)生自己去網(wǎng)上或圖書館查閱資料獨(dú)立完成。在做實(shí)驗(yàn)前，電路圖以及程序代碼要在課下完成，實(shí)驗(yàn)室只是調(diào)試電路和程序以及老師考核實(shí)驗(yàn)成績。這樣做可以更好地將理論與實(shí)踐結(jié)合到實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中去，使學(xué)生在動手實(shí)踐能力和分析解決問題的能力上有一定的提升；也可以鍛煉學(xué)生學(xué)會搜集資料、整理資料，提高他們獨(dú)立自主的學(xué)習(xí)能力。同時，教師在帶領(lǐng)學(xué)生學(xué)習(xí)的過程中也在不斷地提升自己，積累經(jīng)驗(yàn)。
結(jié)合電子設(shè)計競賽，安排各章節(jié)相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目：模擬電路單元主要是運(yùn)算放大器和二階有源濾波器的設(shè)計；重點(diǎn)是直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計；數(shù)字系統(tǒng)單元設(shè)計安排了數(shù)字頻率計、交通燈控制器，重點(diǎn)是DDS數(shù)字頻率的合成實(shí)驗(yàn)。微處理器單元安排了基于單片機(jī)SPI總線時鐘顯示器和基于單片機(jī)并行通信的LCD顯示系統(tǒng)。鑒于目前的實(shí)驗(yàn)條件，這些實(shí)驗(yàn)主要是通過仿真軟件來完成。模擬單元電路里，利用Multisim電子電路仿真軟件來完成運(yùn)算放大器和有源濾波器以及直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計；在數(shù)字電路系統(tǒng)設(shè)計中，利用MAX+PLUS II軟件完成DDS數(shù)字頻率合成的實(shí)驗(yàn)；微處理器單元，利用PROTEUS軟件完成單片機(jī)的并行和串行通信實(shí)驗(yàn)。這樣在不需要任何實(shí)驗(yàn)儀器和元器件的情況下，為學(xué)生提供了一個展示才華的平臺，充分發(fā)揮學(xué)生的想象力和創(chuàng)造力。
四、綜合電子系統(tǒng)設(shè)計的考核標(biāo)準(zhǔn)
目前我國教育領(lǐng)域使用的最普遍的考核方式仍是閉卷考試。閉卷考試對于考核學(xué)生的知識掌握情況是非常重要的，但對于綜合電子系統(tǒng)設(shè)計這門技術(shù)性實(shí)踐性和綜合性非常強(qiáng)的課程，不適合采用閉卷考試對學(xué)生能力進(jìn)行考查。
為了真正鍛煉學(xué)生的實(shí)際動手能力，對這門課的考核采取如下方式：平時上課出勤、答疑以及學(xué)習(xí)的主動性占20%；實(shí)驗(yàn)占30%（其中課前預(yù)習(xí)的情況比重占80%）；最后50%的成績是學(xué)生的作品。學(xué)生可以完成一個老師指定的題目，在確定最佳設(shè)計方案后，到實(shí)驗(yàn)室完成了系統(tǒng)單元電路的仿真，進(jìn)行安裝、測量和調(diào)試，把實(shí)際的設(shè)計作品做出來。也可以根據(jù)學(xué)科專業(yè)方向并結(jié)合自身興趣，自主選擇一個課題作為課程的設(shè)計項(xiàng)目，經(jīng)過系統(tǒng)規(guī)劃、設(shè)計、電路實(shí)現(xiàn)、系統(tǒng)調(diào)試完成一個完整的電子作品；最后通過驗(yàn)收、答辯、總結(jié)、演講結(jié)束課程的學(xué)習(xí)。在系統(tǒng)的制作和調(diào)試過程中，讓學(xué)生想方設(shè)法采取各種措施解決所遇到的實(shí)際問題，不斷調(diào)整參數(shù)，修改和完善設(shè)計方案，得到真正的訓(xùn)練。
關(guān)鍵詞:GIS;警用地理信息系統(tǒng);公安;PGIS;信息化
中圖分類號:TP302.1文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1007-9599 (2010) 09-0000-02
GIS Technology Applications in the Police
Wang Zhimin1.2,Lin Xia1.2,Liu Fujun1.2,Liu Peng1.2
(1.Shandong Computer Science Center,Jinan250014,China;2.Shandong Zhengzhong Computer Network Technology Consulting Co., Ltd,Qingdao266071,China)
Abstract:Analysis the current Police Geographic Information System,summed up the key GIS technology,the basic framework of the system are briefly described,and finally a brief specific description of business applications.
Keywords:GIS;the the public security bureau;information technology
一、引言
公安信息化建設(shè)是政府信息化的重要組成部分,為了推動公安信息化建設(shè)、實(shí)現(xiàn)科技強(qiáng)警,自1998年以來,公安部積極推動“金盾工程”建設(shè),并于2001年1月通過了國家計委關(guān)于“金盾工程”建設(shè)的立項(xiàng)。“金盾工程”其總體目標(biāo)是建成和完善全國公安通信網(wǎng)絡(luò)和全國公安信息系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)以CCIC(中國犯罪信息中心)為核心,各公安業(yè)務(wù)為基礎(chǔ),以“數(shù)字化警察”為目標(biāo)的信息共享和綜合利用。
二、警用地理信息系統(tǒng)現(xiàn)狀
我國公安部門在20世紀(jì)80年代中后期開始組建計算機(jī)專用信息網(wǎng)絡(luò),并逐步開始將計算機(jī)引入到日常警務(wù)信息管理工作中。但是對地理信息技術(shù)的了解和使用,卻是90年代中后期的事情。最早所建立的系統(tǒng),大多是各級110指揮中心、交管局指揮中心牽頭建設(shè)的一些以GPS監(jiān)控和指揮調(diào)度業(yè)務(wù)為主的系統(tǒng),并沒有真正將GIS主要用于對公安業(yè)務(wù)信息的管理與分析上。2000年后,北京、杭州、南京、廣州、濟(jì)南、青島等一些大城市的公安部門先后開始開展這方面的綜合應(yīng)用,建立了以GIS為基礎(chǔ)的多業(yè)務(wù)警種的綜合應(yīng)用系統(tǒng)。
三、警用地理信息系統(tǒng)建設(shè)的關(guān)鍵GIS技術(shù)
地理信息系統(tǒng)集成了多學(xué)科的最新技術(shù),如關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理,高效圖形算法,插值,區(qū)劃和網(wǎng)絡(luò)分析,為空間分析提供了強(qiáng)大的工具,使得過去復(fù)雜困難的高級空間分析任務(wù)變得簡單易行。其中警用地理信息系統(tǒng)主要應(yīng)用的GIS技術(shù)有空間查詢與量算、疊加分析、緩沖區(qū)分析、網(wǎng)絡(luò)分析。
空間查詢與量算是查詢和定位空間對象,并對空間對象進(jìn)行量算,是地理信息系統(tǒng)的基本功能之一,也是地理信息系統(tǒng)進(jìn)行高層次分析的基礎(chǔ)。在地理信息系統(tǒng)中,為進(jìn)行高層次分析,往往需要查詢定位空間對象,并用一些簡單的量測值對地理分布或現(xiàn)象進(jìn)行描述,如長度、面積、距離、形狀等。
疊加分析是指在統(tǒng)一空間參考系統(tǒng)下,通過對兩個數(shù)據(jù)進(jìn)行的一系列集合運(yùn)算,產(chǎn)生新數(shù)據(jù)的過程。疊加分析的目的就是通過對空間數(shù)據(jù)的加工或分析,提取用戶需要的新的空間幾何信息。
緩沖區(qū)分析是指以點(diǎn)、線、面實(shí)體為基礎(chǔ),自動建立其周圍一定寬度范圍內(nèi)的緩沖區(qū)多邊形圖層,然后建立該圖層與目標(biāo)圖層的疊加,進(jìn)行分析而得到所需結(jié)果。緩沖區(qū)分析是解決臨近度問題的空間分析工具之一。領(lǐng)近度描述的是地理空間中兩個地物距離相近的程度。
網(wǎng)絡(luò)分析是運(yùn)籌學(xué)模型中的一個基本模型,它的根本目的是研究、籌劃一項(xiàng)網(wǎng)絡(luò)工程如何安排,并使其運(yùn)行效果最好,如路徑分析、地址匹配、資源分配等。
四、警用地理信息系統(tǒng)的基本框架
警用地理信息系統(tǒng)的基本框架分為工具集、數(shù)據(jù)、軟件、服務(wù)、應(yīng)用、用戶等幾個部分,框架結(jié)構(gòu)圖如下所示。
五、基于GIS技術(shù)的公安業(yè)務(wù)應(yīng)用
(一)實(shí)有人口管理GIS應(yīng)用。通過與人口系統(tǒng)的關(guān)聯(lián),實(shí)現(xiàn)常住人口、暫住人口、重點(diǎn)人口等人口的查詢、定位、統(tǒng)計、分布分析、暫住人口和常住人口的變遷軌跡分析等功能,提高公安機(jī)關(guān)的管理效能。
(二)案事件GIS應(yīng)用。通過與案事件系統(tǒng)的關(guān)聯(lián),實(shí)現(xiàn)案發(fā)地采集上圖、綜合查詢、空間點(diǎn)位、發(fā)案地周邊信息查詢,以及從時間和空間上對案事件進(jìn)行串并分析等功能,有利于公安人員通過電子地圖這一可視化工具進(jìn)行偵破分析。
(三)重點(diǎn)場所管理GIS應(yīng)用。在電子地圖上對管轄區(qū)域內(nèi)的重點(diǎn)場所單位進(jìn)行采集上圖,實(shí)現(xiàn)基于地圖的查詢定位統(tǒng)計功能,并對單位場所與從業(yè)人員的關(guān)聯(lián)情況進(jìn)行分析。公安人員利用電子地圖對重點(diǎn)單位管理,更加直觀化、明了化,有效地節(jié)省了公安人員的時間和精力,提高了工作效率。
(四)全局警務(wù)態(tài)勢GIS應(yīng)用。在電子地圖上對全局的警力分布、狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時展示,方便領(lǐng)導(dǎo)和指揮人員直觀快速的掌握全局警務(wù)態(tài)勢情況,并且可以實(shí)現(xiàn)對警員的管理和考核。
(五)110指揮調(diào)度GIS應(yīng)用。當(dāng)110接警中心接到報警電話時,系統(tǒng)即可在地圖上顯示出報警人當(dāng)前的位置,指揮中心通過對報警位置周邊警力以及警用資源分布情況進(jìn)行查看,選擇最佳路徑出警。
(六)警衛(wèi)GIS應(yīng)用。在安全保衛(wèi)活動中,需要治安、巡邏、警衛(wèi)、交通管理、消防、公共交通燈多個部門全力配合的綜合指揮。系統(tǒng)以電子地圖為基礎(chǔ)進(jìn)行警力綜合部署。可以查詢警衛(wèi)住地信息、警衛(wèi)路線信息、警衛(wèi)現(xiàn)場信息以及重點(diǎn)人員和常用信息,實(shí)現(xiàn)重大活動的警衛(wèi)管理。
(七)交警GIS應(yīng)用。以交通地理信息為基礎(chǔ),利用各交通要素的空間分布特點(diǎn),實(shí)現(xiàn)執(zhí)勤崗位、占路施工、管制措施、信號燈和標(biāo)志燈業(yè)務(wù)管理信息的標(biāo)注、顯示和統(tǒng)計分析功能,為交通管理指揮調(diào)度提供地圖服務(wù),為交通事故提供報警定位、周邊信息查詢以及高發(fā)時間和路段的可視化分析等功能。
(八)出入境GIS應(yīng)用。利用地利信息技術(shù),可以掌握外國機(jī)構(gòu)、涉外教育單位、三資企業(yè)、境外企業(yè)代表機(jī)構(gòu)(商社)、境外新聞機(jī)構(gòu)辦公地點(diǎn)、各類出入境中介服務(wù)的機(jī)構(gòu)等組織的基本情況及分布;實(shí)現(xiàn)對境外人員常住地、散居社會居住地、旅店等地處的監(jiān)控,并掌握涉案外籍人員、外籍人員居留證件過期活動的軌跡;對入境流量異常情況分析;出入境證照統(tǒng)計分析等應(yīng)用。
(九)情報分析GIS應(yīng)用。利用電子地圖的周邊查詢功能,將案發(fā)地周邊的賓館住宿、網(wǎng)吧登記、街頭盤查、出租車記錄等信息進(jìn)行綜合分析,找出本案的重點(diǎn)關(guān)注人群,為刑偵破案提供重要的線索。
六、結(jié)語
綜上所述,警用地理信息系統(tǒng)在我國雖然已經(jīng)有了一定規(guī)模的應(yīng)用,但是應(yīng)用還沒達(dá)到普及的程度。但也應(yīng)看到,一定程度上我國開展警用地理信息系統(tǒng)建設(shè)存在有一定的后發(fā)優(yōu)勢:一是目前GIS軟件自身的功能越來越完善,更有利于業(yè)務(wù)應(yīng)用功能的開發(fā)實(shí)現(xiàn);二是經(jīng)過近幾年來公安信息化建設(shè),各地都已建設(shè)良好的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和硬件設(shè)施,并積累了大量的業(yè)務(wù)信息,為開展警用地理信息系統(tǒng)建設(shè)奠定了良好的硬件和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)基礎(chǔ);三是各級領(lǐng)導(dǎo)對這項(xiàng)工作越來越重視,積極引導(dǎo)推動了全國警用地理信息應(yīng)用的開展。所有這些,對我們各地開展警用地理信息建設(shè)是很有利的。
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關(guān)鍵詞：計算機(jī)硬件課程；能力培養(yǎng)；開放實(shí)驗(yàn)平臺
中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B
文章編號：1672-5913 (2007) 24-0008-02
在計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的課程體系中，無論是專業(yè)基礎(chǔ)課、專業(yè)課還是專業(yè)選修課，基本可以分為兩條主線：一是軟件課程體系；另一個就是硬件課程體系。一般來說，計算機(jī)軟件課程在計算機(jī)專業(yè)中基本能夠得到重視和加強(qiáng)。而計算機(jī)硬件課程體系相對比較薄弱。隨著電子技術(shù)和社會經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)與電子科學(xué)技術(shù)相互滲透和融合、硬件軟件化和軟件硬件化日益普遍，尤其是ARM、SOC、SOPC等技術(shù)的出現(xiàn)，計算機(jī)軟、硬件的融合日益顯著和成熟，加強(qiáng)計算機(jī)硬件課程的建設(shè)、硬件課程體系及新的實(shí)驗(yàn)平臺的建設(shè)顯得越來越重要和必要。
1計算機(jī)硬件課程教學(xué)思路的改革
計算機(jī)硬件課程包括：數(shù)字邏輯電路設(shè)計、計算機(jī)組成原理、微機(jī)原理與接口技術(shù)、計算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、單片機(jī)原理與應(yīng)用、嵌入式系統(tǒng)、計算機(jī)維護(hù)、EDA技術(shù)等。傳統(tǒng)的計算機(jī)硬件課程主要任務(wù)是講授計算機(jī)的工作原理，以配合計算機(jī)軟件課程的教學(xué)。而技術(shù)的發(fā)展需要軟硬結(jié)合、軟件硬件化或交融，硬件課程教學(xué)的任務(wù)不但要學(xué)生了解計算機(jī)結(jié)構(gòu)、原理，而且要用硬件描述語言進(jìn)行部件及應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計。結(jié)合軟件知識，能夠設(shè)計計算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，尤其是嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用日益普及，應(yīng)用范圍迅速擴(kuò)大，要培養(yǎng)學(xué)生綜合設(shè)計能力。除此以外，計算機(jī)的維護(hù)也是學(xué)生能力的培養(yǎng)的一個方面。
本教學(xué)成果是對計算機(jī)硬件課程進(jìn)行體系改革及教學(xué)內(nèi)容的梳理，確定硬件課程系列中基礎(chǔ)層、系統(tǒng)層、應(yīng)用層分別要講授的知識和學(xué)生應(yīng)該掌握的能力，以及各層之間的銜接和關(guān)聯(lián)的內(nèi)容，如圖1所示。制定教學(xué)大綱、實(shí)驗(yàn)大綱、課程設(shè)計大綱等教學(xué)文件，教改項(xiàng)目的研究，教材、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書編寫，實(shí)驗(yàn)室建設(shè)。教案、多媒體課件的制作。
圖1 計算機(jī)硬件課程結(jié)構(gòu)
在基礎(chǔ)層，主要是“數(shù)字邏輯電路設(shè)計”課程的建設(shè)，從99年開始對該課程教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了改革，編寫出版了教材，引入可編程器件、ABEL語言，改造實(shí)驗(yàn)設(shè)備，在2001年獲得江蘇省教學(xué)成果二等獎。2002年該課程獲得江蘇省二類優(yōu)秀課程。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行梳理，配合計算機(jī)組成原理的課程改革，將硬件描述語言從ABEL改為VHDL，引入FPGA技術(shù)的介紹及實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，又更新了實(shí)驗(yàn)設(shè)備，在2004年重修編寫出版了教材和編寫了實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書。主要思路是讓學(xué)生掌握數(shù)字電路的基本知識和現(xiàn)代設(shè)計方法，能夠設(shè)計一般的數(shù)字邏輯部件及簡單的數(shù)字系統(tǒng)。所以在課程結(jié)束后安排了1.5周的課程設(shè)計，學(xué)生可以在FPGA芯片上運(yùn)用VHDL語言設(shè)計如電子鐘、交通燈控制器、電梯控制器等簡單的數(shù)字系統(tǒng)。
在系統(tǒng)層，該層有“計算機(jī)組成原理”、“微機(jī)原理與接口技術(shù)”、“系統(tǒng)結(jié)構(gòu)”。其中“計算機(jī)組成原理”課程是最主要的硬件課程，該課程一直是我們教研教改的重點(diǎn)。采用多媒體、網(wǎng)絡(luò)等多種教學(xué)方式，課件文字精煉、圖文結(jié)合、動畫豐富、重點(diǎn)突出，培養(yǎng)學(xué)生自我學(xué)習(xí)、自主學(xué)習(xí)的能力。實(shí)踐教學(xué)中突出設(shè)計能力和創(chuàng)新意識的培養(yǎng)。采用基于FPGA的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，通過設(shè)計與教材緊密結(jié)合的實(shí)驗(yàn)教材和課程設(shè)計教材，形成了完整的相關(guān)課程教材系列，連貫性好。著重訓(xùn)練學(xué)生的設(shè)計能力，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新思維。該課程在2006年被評為江蘇大學(xué)一類精品課程。課程的教學(xué)主頁(/subject/zcyl/)上的教學(xué)文檔、資料、課件、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)等齊全。“微機(jī)原理與接口技術(shù)”課程原來以從16位CPU的機(jī)型講授，根據(jù)目前技術(shù)的發(fā)展，改成以32位CPU的機(jī)型講授，并且在2005年更新了實(shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書。
在應(yīng)用層，由前二層主要課程的課程設(shè)計及專業(yè)選修課、綜合課程設(shè)計組成，主要在3個方面的應(yīng)用：數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計，運(yùn)用硬件描述語言設(shè)計計算機(jī)接口及整個應(yīng)用系統(tǒng)，如“EDA技術(shù)”；計算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計，包括硬件電路、應(yīng)用軟件。“單片機(jī)應(yīng)用”、“嵌入式系統(tǒng)”課程就是培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)設(shè)計能力，單片機(jī)教學(xué)采用了C8051F系列單片機(jī)芯片，他是在系統(tǒng)編程的SOC(system of chip)芯片， 編寫出版了專門的教材、設(shè)計了專用的實(shí)驗(yàn)設(shè)備、編制了實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書。“嵌入式系統(tǒng)”也專門定制了ARM7、ARM9、ARM10的試驗(yàn)設(shè)備和編寫了實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書；另外一個方面就是計算機(jī)的維護(hù)，根據(jù)目前的教學(xué)條件，開辟了專用的計算機(jī)維修實(shí)驗(yàn)室，面向全校開設(shè)了計算機(jī)維護(hù)的選修課，2005年編寫出版了計算機(jī)維護(hù)的專用教材。
2特色教材建設(shè)
在明確了硬件課程教學(xué)目的和思路的基礎(chǔ)上，開展相關(guān)課程的教材建設(shè)，組織課程自編教材與選用精品教材相結(jié)合，近幾年出版了4本教材，由于大多數(shù)“數(shù)字邏輯”方面的教材是重點(diǎn)講授數(shù)字電路原理，作為后續(xù)課程的技術(shù)基礎(chǔ)。所有我們組織力量編寫了《數(shù)字邏輯電路設(shè)計》教材，增加了硬件描述語言的設(shè)計方法、在系統(tǒng)可編程器件的技術(shù)，精簡了傳統(tǒng)的設(shè)計部分，99年在東南大學(xué)出版所出版，2004年進(jìn)行了修改，增加了VHDL硬件描述語言的設(shè)計內(nèi)容、FPGA器件的內(nèi)容以及VHDL語言設(shè)計數(shù)字系統(tǒng)的實(shí)例，在清華大學(xué)出版社出版，已經(jīng)三次印刷，在全國范圍的高校中得到使用。在“單片機(jī)原理及應(yīng)用”課程的教材方面，由于目前我們使用了最新的片上系統(tǒng)(SOC)型的單片機(jī)進(jìn)行教學(xué)、實(shí)驗(yàn)，所有實(shí)驗(yàn)內(nèi)容均可以直接運(yùn)用到實(shí)際的工程項(xiàng)目中，傳統(tǒng)的單片機(jī)教材已不能滿足要求，2004年參編了《單片機(jī)原理與應(yīng)用》，由機(jī)械工業(yè)出版社出版，加進(jìn)了部分內(nèi)容。我們自己又編寫了合適教學(xué)要求的教材《C8051F單片機(jī)原理及應(yīng)用》，2006年在中國電力出版社出版。由于計算機(jī)技術(shù)發(fā)展太快，“計算機(jī)維護(hù)”課程一直沒有合適的教材，我們組織編寫了《計算機(jī)系統(tǒng)高級維護(hù)教程》，2005年在中國科技大學(xué)出版社出版。
3開放實(shí)驗(yàn)平臺建設(shè)
2004年獲得中央與地方共建高校實(shí)驗(yàn)室建設(shè)項(xiàng)目“計算機(jī)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)”的支持，及時更新了相關(guān)課程的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，大部分的實(shí)驗(yàn)設(shè)備都是任課老師根據(jù)技術(shù)的最新發(fā)展提出實(shí)驗(yàn)設(shè)備的功能結(jié)構(gòu)，由廠商定做的。幾款實(shí)驗(yàn)設(shè)備目前已作為該生產(chǎn)廠家的定型產(chǎn)品銷售到很多其他學(xué)校。設(shè)計了實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，編寫實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書。2005年省高教所教改項(xiàng)目“開放實(shí)驗(yàn)室信息查詢系統(tǒng)”通過省級鑒定。建設(shè)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)網(wǎng)站(202.195.167.4:8080)、教學(xué)專用的ftp，學(xué)生可以隨時隨地獲得教學(xué)資源。改革了學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的模式，集體實(shí)驗(yàn)和分散預(yù)約相結(jié)合(學(xué)生可以在任何地點(diǎn)、時間通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入實(shí)驗(yàn)網(wǎng)站進(jìn)行預(yù)約)，提前預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，寫好實(shí)驗(yàn)報告的“靜態(tài)”(實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、實(shí)驗(yàn)原理、內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)設(shè)備等等)部分后，再到實(shí)驗(yàn)室開始做實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)過程中完成實(shí)驗(yàn)報告的“動態(tài)”(實(shí)驗(yàn)調(diào)試過程、出現(xiàn)的問題、解決方法、實(shí)驗(yàn)結(jié)果、分析等)部分。提高了實(shí)驗(yàn)效果，激發(fā)了學(xué)生實(shí)驗(yàn)興趣。
4結(jié)束語
本文介紹了計算機(jī)硬件課程的教學(xué)思路的改革，通過近幾年的實(shí)踐，取得了成效。建立了老中青的課程教師梯隊(duì)，備課，出卷、改卷，有一支過硬的、每人能任2門以上主要硬件課程的主講教師隊(duì)伍。硬件課程中有2門獲省級2類優(yōu)秀課程，一門獲校級一類優(yōu)秀課程，有3項(xiàng)教研項(xiàng)目通過省級鑒定，多項(xiàng)相關(guān)科研項(xiàng)目通過省級鑒定并獲得省、市級科技進(jìn)步獎。獲得多項(xiàng)校級教案、教學(xué)質(zhì)量、優(yōu)秀教師、講課比賽等獎項(xiàng)。出版教材4部，發(fā)表教研教改論文12篇。有2名本教學(xué)成果成員指導(dǎo)的07屆學(xué)生，所做的硬件應(yīng)用的畢業(yè)設(shè)計論文被評為校優(yōu)秀論文。
作者簡介：
鮑可進(jìn)(1958-)，男，江蘇靖江人，副教授。研究方向：嵌入式計算與應(yīng)用
通信地址：江蘇鎮(zhèn)江學(xué)府路301號 江蘇大學(xué)計算機(jī)學(xué)院。郵編212013
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關(guān)鍵詞 過程化考核 結(jié)果性考核 機(jī)電一體化 實(shí)訓(xùn)教學(xué)
中圖分類號：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A
Electromechanical Integration Practical Teaching Practice
Research Based on Process of Evaluation
ZHU Guoyun
（Shenzhen Second Senior Technical School， Shenzhen， Guangdong 518049）
Abstract Application of automation equipment for the status quo and maintain a professional comprehensive training course where mechatronics technicians colleges' students difficult to learn， difficult to teach the teachers "， using the process of assessment of teaching practice and achieved good results. In this paper， the development process of the assessment mission statement， the process of assessment training equipment research and development， faculty evaluation process of construction， the process of assessment and evaluation of the implementation of other aspects of the comprehensive analysis， summarized the process of evaluation of the assessment results compared to traditional teaching advantage of the method.
Key words process evaluation； result evaluation； electromechanical integration； practice teaching
0 引言
過程化考核是依據(jù)教學(xué)考核要求，由任課教師根據(jù)既定的程序和方法，對學(xué)生的學(xué)習(xí)過程進(jìn)行考核和評價，改變了結(jié)果性考核一考定成績的現(xiàn)狀，能全面、客觀、公正地反映學(xué)生學(xué)習(xí)狀況。我校的機(jī)電一體化綜合實(shí)訓(xùn)課程是為考取可編程序控制系統(tǒng)設(shè)計師職業(yè)資格而開設(shè)的一門綜合性課程，分為三菱模塊和西門子兩個模塊，每個模塊包含10個典型工作任務(wù)，教學(xué)過程將班級分為A、B兩個班，交替學(xué)習(xí)兩個模塊。該課程綜合了機(jī)械、電子、自動控制、氣動技術(shù)、電控技術(shù)和傳感技術(shù)等多學(xué)科，是一門綜合性強(qiáng)，難度大的課程。如何融會貫通，使學(xué)生真正掌握相關(guān)知識點(diǎn)，同時又能掌握實(shí)操技能，采用過程化考核方式的一體化教學(xué)能收到良好的效果。傳統(tǒng)的結(jié)果性考核方式過于簡單粗放，教師僅給出課程結(jié)果成績，無法體現(xiàn)教學(xué)過程的互動過程，其考核內(nèi)容太過重視結(jié)果，對學(xué)生的綜合能力的考核較少，導(dǎo)致學(xué)生之間可以輕松復(fù)制結(jié)果和現(xiàn)象。過程化考核是對教學(xué)過程進(jìn)行多方面、多形式、分階段的考核，既要跟蹤評價學(xué)生的應(yīng)用能力培養(yǎng)過程也要監(jiān)督教師對課程項(xiàng)目的組織和實(shí)施過程，這種考核方式在反映學(xué)生學(xué)習(xí)效果、引導(dǎo)學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)，促進(jìn)課程的內(nèi)涵開發(fā)建設(shè)①和課程改革等方面具有較好的成效。
1 過程化考核實(shí)訓(xùn)任務(wù)書的開發(fā)
在技工教育教學(xué)實(shí)踐過程中，我們經(jīng)常發(fā)現(xiàn)一些剛從大學(xué)畢業(yè)來到技工學(xué)校從事技能教育的年輕教師，既無相關(guān)的工作和教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，又缺少針對性的指導(dǎo)，往往在教學(xué)過程中手忙腳亂，壓力太大，合理開發(fā)一套實(shí)訓(xùn)任務(wù)指導(dǎo)書能夠?qū)π聨熎鸬窖┲兴吞康淖饔谩?/p>
過程化考核任務(wù)指導(dǎo)書應(yīng)具備實(shí)踐和教學(xué)雙重特征，要求目標(biāo)明確，具有典型的代表性和可操作實(shí)現(xiàn)性，是專業(yè)知識與技術(shù)理論的有機(jī)結(jié)合，能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)造力，突出職業(yè)能力和職業(yè)素質(zhì)的培養(yǎng)，同時要有明確的考核手段和實(shí)施方法。俗話說“興趣是最好的老師”，如何充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生積極主動學(xué)習(xí)，探索并深入研究，是教學(xué)的每個環(huán)節(jié)都必須考慮的問題，因此項(xiàng)目任務(wù)書開發(fā)的好壞直接影響過程化考核教學(xué)的效果。過程化考任務(wù)訓(xùn)練書可以從現(xiàn)實(shí)工廠企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際中提取出具有典型代表意義的典型工作任務(wù)，加以提煉加工，結(jié)合實(shí)訓(xùn)設(shè)備并綜合機(jī)電一體化專業(yè)的各種知識和技能，融入電機(jī)正反轉(zhuǎn)，伺服步進(jìn)控制，過程控制，自動配方，PID調(diào)節(jié)等知識點(diǎn)。深圳市高技能人才公共實(shí)訓(xùn)管理服務(wù)中心組織企業(yè)一線專家開發(fā)的一系列訓(xùn)練任務(wù)指導(dǎo)書，是非常好的過程化考核教材，值得借鑒和參考，它根據(jù)可編程序控制系統(tǒng)設(shè)計師考證大綱的要求，以典型工作任務(wù)為主導(dǎo)，融入了考核大綱的知識點(diǎn)和技能點(diǎn)，采用I-OTAPE（改進(jìn)的五步教學(xué)法）組織編寫，即目標(biāo)（Object），任務(wù)（Task）， 準(zhǔn)備（Prepare），行動（Action），評估（Evaluate），任務(wù)指導(dǎo)書條理清晰，指導(dǎo)性強(qiáng)，實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目也非常典型，如三相交流變頻電動機(jī)正反轉(zhuǎn)運(yùn)行與點(diǎn)動控制，交通燈運(yùn)行控制，機(jī)械手循環(huán)運(yùn)行控制，自動化生產(chǎn)線工件拆分調(diào)速運(yùn)行，變頻恒壓供水系統(tǒng)運(yùn)行等，貼近工作實(shí)際，學(xué)生學(xué)習(xí)興趣濃厚、可操作性強(qiáng)，教學(xué)效果好。
2 過程化考核及實(shí)訓(xùn)設(shè)備的研發(fā)
實(shí)訓(xùn)場地和實(shí)訓(xùn)設(shè)備的不足一直是影響技能教育的一個重要因素，直接從教儀公司采購的設(shè)備往往無法完全滿足教學(xué)要求。為了更好地培養(yǎng)具有機(jī)電一體化系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計綜合能力的技能型人才，有必要根據(jù)教學(xué)實(shí)際需要自主研制實(shí)訓(xùn)教學(xué)設(shè)備，應(yīng)多鼓勵教師參與專業(yè)實(shí)訓(xùn)室建設(shè)，通過自行研發(fā)改造教學(xué)設(shè)備，提高教師的實(shí)踐能力和開發(fā)能力，同時能提高學(xué)生的動手能力。根據(jù)過程化考核實(shí)訓(xùn)任務(wù)書的要求開發(fā)出合理合適的實(shí)訓(xùn)考核設(shè)備，實(shí)訓(xùn)設(shè)備必須具有代表性、綜合性和擴(kuò)展性，在設(shè)備經(jīng)費(fèi)允許的情況下盡可能多地開發(fā)或購置相應(yīng)的實(shí)訓(xùn)教學(xué)設(shè)備，實(shí)訓(xùn)設(shè)備盡可能多地融合現(xiàn)代新技術(shù)、新工藝，同一套設(shè)備力爭盡可能多地完成任務(wù)書上的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，減少實(shí)訓(xùn)設(shè)備的資金投入，提高設(shè)備的使用率。因此過程化考核任務(wù)書的開發(fā)和相應(yīng)實(shí)訓(xùn)設(shè)備的研發(fā)是相輔相成的，不可脫節(jié)，任務(wù)書的開發(fā)應(yīng)該盡可能地結(jié)合現(xiàn)有設(shè)備來進(jìn)行，實(shí)訓(xùn)設(shè)備的開發(fā)則應(yīng)以盡可能多地完成相關(guān)技能點(diǎn)和知識點(diǎn)的實(shí)訓(xùn)及考核為基礎(chǔ)，具備一定的先進(jìn)性和可擴(kuò)展性。
3 過程化考核及教學(xué)師資的培養(yǎng)
基于過程化考核教法的特殊性，要求學(xué)生每人一個工位，過程化考核任務(wù)訓(xùn)練書中的每一個任務(wù)都必須進(jìn)行過程化考核，因此無形之中增加了老師的工作量。經(jīng)驗(yàn)證明，傳統(tǒng)的大班制（40～50人）很難保證教學(xué)效果，我們采用了一分為二的方式，即一個班分成兩個班來教學(xué)，A班上西門子模塊的同時，B班上三菱模塊教學(xué)，因而對老師的數(shù)量和質(zhì)量要求更高。過程化考核和教學(xué)的師資應(yīng)該優(yōu)先考慮參與過程化實(shí)訓(xùn)任務(wù)書開發(fā)和過程化考核設(shè)備研發(fā)的人員，因?yàn)樗麄儗χR點(diǎn)和技能點(diǎn)的把握非常到位，另外可以由這些開發(fā)人員開展師資培訓(xùn)，參加培訓(xùn)的老現(xiàn)師要嚴(yán)格按照任務(wù)書的要求完成實(shí)訓(xùn)操作，并通過考核。在實(shí)訓(xùn)教學(xué)過程中，結(jié)合教學(xué)環(huán)境和設(shè)備情況安排學(xué)生實(shí)訓(xùn)內(nèi)容，隨時掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度，對學(xué)生在實(shí)訓(xùn)過程中提出的問題進(jìn)行講解和總結(jié)，并做好實(shí)訓(xùn)過程的輔導(dǎo)工作。
建立和完善過程化考核師資隊(duì)伍是一個系統(tǒng)工程，可以鼓勵年輕教師通過脫產(chǎn)或寒暑假期集中到企業(yè)掛職鍛煉一段時間，與工人師傅一起從事實(shí)際生產(chǎn)活動，掌握企業(yè)的工藝流程，在工程項(xiàng)目建設(shè)②過程中積累項(xiàng)目開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，了解工程項(xiàng)目開發(fā)過程所需要的實(shí)際知識，可將課程知識點(diǎn)與項(xiàng)目中各子模塊結(jié)合，為以后的課堂教學(xué)準(zhǔn)備豐富的素材，講起課來也更加得心應(yīng)手，這樣的老師是最受學(xué)生歡迎的，我校很多從企業(yè)一線來的教師都成了學(xué)校的骨干名師。另外應(yīng)該發(fā)揮團(tuán)隊(duì)的作用，可以通過結(jié)對子的方式充分發(fā)揮傳、幫、帶作用，可以通過老大新，集體備課，定期教研交流，承擔(dān)科研項(xiàng)目，撰寫科研論文，不斷提高自身的理論和實(shí)踐教學(xué)水平，建設(shè)一支數(shù)量充足，結(jié)構(gòu)合理，德技雙馨的專業(yè)教學(xué)團(tuán)隊(duì)。
4 過程化考核的實(shí)施與評價
過程化考核的實(shí)施采用任務(wù)引領(lǐng)型一體化訓(xùn)練模式，③分為理論考核和實(shí)操考核兩部分。
4.1 理論部分
采用知識準(zhǔn)備考核和計算機(jī)系統(tǒng)考核相結(jié)合的方式，每個訓(xùn)練任務(wù)指導(dǎo)書的第三部分為知識準(zhǔn)備，列出了完成該訓(xùn)練任務(wù)需要具備的理論知識，要求學(xué)生在課前通過查找相關(guān)資料自行完成。上課前，授課教師先收取過程化考核表，并在實(shí)訓(xùn)練習(xí)過程中完成知識準(zhǔn)備的抽查和評分；在每個訓(xùn)練任務(wù)課程結(jié)束前，要求學(xué)生通過登錄計算機(jī)考核系統(tǒng)進(jìn)行考核，由計算機(jī)考核系統(tǒng)自動組卷和判分。
4.2 實(shí)操部分
在實(shí)訓(xùn)教學(xué)過程中，嚴(yán)格按照《過程考核表》的考核要求，對每個實(shí)訓(xùn)任務(wù)根據(jù)任務(wù)完成的質(zhì)量、速度以及安全文明操作的情況，由授課教師評分并給出一個客觀全面的考核評價。過程化考核模式④綜合了結(jié)果性評價和過程性評價，根據(jù)長期經(jīng)常性考查累積的材料做出的評價往往比一次考試所得出的結(jié)論更客觀真實(shí)，過程化考核采用工作現(xiàn)場考核評價方式，不追求表面上的考核成績，而更多地關(guān)注學(xué)生的職業(yè)素質(zhì)能力。
過程化考核的評價采用學(xué)生自我評價、小組評價和教師評價三種方式相結(jié)合，力爭客觀、公正、全面地評價學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和訓(xùn)練效果，激發(fā)學(xué)習(xí)熱情，提升學(xué)習(xí)效果。
5 過程化考核效果分析
機(jī)電一體化綜合實(shí)訓(xùn)課程在我校采用過程化考核教學(xué)從2011年在08自動化設(shè)備應(yīng)用與維護(hù)G5班試點(diǎn)，2012 年在工業(yè)自動化系自動化設(shè)備應(yīng)用和維護(hù)及計算機(jī)控制技術(shù)兩個專業(yè)全面推開，至今已歷時三載，2013年08級學(xué)生畢業(yè)的綜合素質(zhì)和實(shí)踐技能得到了用人單位的高度認(rèn)可。從整個過程的實(shí)施情況來看，效果也非常明顯，主要體現(xiàn)在以下兩個方面：
5.1 課堂氣氛活躍
過程化考核的任務(wù)和目標(biāo)明確，課前同學(xué)們已經(jīng)完成了知識準(zhǔn)備，對任務(wù)的要求有了初步的理解，通過老師的引導(dǎo)，加上擺在面前的先進(jìn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)設(shè)備，驅(qū)動學(xué)生自發(fā)學(xué)習(xí)、研究和討論，有的學(xué)生還圍在老師面前問個沒完，學(xué)生完成了由“厭學(xué)”到“樂學(xué)”的轉(zhuǎn)變。
5.2 學(xué)生能力提升迅速
過程化考核教學(xué)要求老師只講思路，不給出標(biāo)準(zhǔn)的解決問題的方案，教會學(xué)生分析問題，解決問題的方法，學(xué)生通過查找資料，相互討論，自行完成機(jī)電一體化項(xiàng)目的I/O分配，程序編制，調(diào)試運(yùn)行，整個過程必然會碰到各種各樣的問題，學(xué)生可以通過各種途徑最終將遇到的問題各個擊破，讓學(xué)生明白“辦法比困難多”的道理，大大提高了學(xué)生的自信心和學(xué)習(xí)興趣，另外分組教學(xué)的模式有效培養(yǎng)了學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作，⑤溝通交流的能力，學(xué)生的綜合職業(yè)素質(zhì)得到了很大的提高。
6 總結(jié)
建立科學(xué)合理的課程考核制，有利于端正學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度，激發(fā)學(xué)習(xí)熱情，提升教學(xué)效果。過程化考核通過加強(qiáng)教學(xué)過程的控制，更為客觀地評價了教學(xué)質(zhì)量，對人才的培養(yǎng)起到了積極作用。
注釋
① 沈萍，萬旭成.高職項(xiàng)目課程過程化考核信息化探索[J].浙江紡織服裝職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2013.3（1）：104-107.
② 馬子余，王昕.論高職機(jī)電一體化專的教學(xué)改革[J].浙江紡織服裝職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2009.3（1）：115-116.
作者簡介：謝靜，1983年生，女，陜西西安人，南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院講師，碩士，主要研究領(lǐng)域?yàn)檎n程改革與教學(xué)改革研究、教師發(fā)展與教師教育研究。【摘要】針對EDA教學(xué)中存在的問題，結(jié)合測控技術(shù)與儀器專業(yè)自身就業(yè)需求，對EDA課程教學(xué)模式進(jìn)行研究與探討，提出了“以能力為目標(biāo)的教學(xué)實(shí)踐一體化改革”，通過教學(xué)模式改革、實(shí)踐模式改革以及課程考核方式改革，引導(dǎo)學(xué)生轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)觀念，增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力，同時強(qiáng)調(diào)加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)的重要性。
【關(guān)鍵詞】EDA課程；教學(xué)改革；創(chuàng)新能力Study on the EDA Curriculum Reform Aim at the Ability
Xie Jing， Zhu Hui-ling
（School of Mechanical Engineering， University of South China， Hengyang， Hunan， 421001）
Abstract：According to EDA curriculum-teaching problems，combined with practical situation of measurement and control technology and instrumentation specialty， the paper discusses the necessity of reformation in the EDA curriculum， put forward the "the teaching reform and practice integration aim at the ability " .Through teaching reform， practice reform and Curriculum Evaluation Reform， we obtain quite good effects. First， we guide students to change their academic idea， second， enhance students' innovation capability， finally， emphasize the importance to establish and perfect the practical teaching system.
Key words：the EDA curriculum； teaching reform； innovation capability1緒論
EDA 是英文“Electronic Design Automation（電子設(shè)計自動化）”的縮寫[1]， EDA 課程是一門發(fā)展迅速、工程性強(qiáng)、緊密結(jié)合現(xiàn)代電子技術(shù)發(fā)展的專業(yè)基礎(chǔ)課程。針對目前EDA 課程教學(xué)中存在的問題，結(jié)合本校測控技術(shù)與儀器專業(yè)人才培養(yǎng)方案，分析本專業(yè)就業(yè)需求，對EDA課程進(jìn)行一系列教學(xué)改革，將以學(xué)科為主的課程體系，轉(zhuǎn)變成以能力為目標(biāo)的一體化教學(xué)體系。
2EDA 課程教學(xué)中存在的問題
EDA課程以控制理論、數(shù)字電子技術(shù)、單片機(jī)原理及應(yīng)用、微機(jī)原理與接口技術(shù)等課程為基礎(chǔ)，將超大規(guī)模集成電路課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計等實(shí)踐性課程作為后續(xù)課程，在學(xué)生能力培養(yǎng)體系中具有承上啟下的作用[2-4]。
從教學(xué)效果來看，主要存在以下幾方面問題：（1） 理論教學(xué)中，大部分教師教學(xué)方法單一，課堂教學(xué)枯燥、單調(diào)，引不起學(xué)生興趣，學(xué)生不愿學(xué)、學(xué)不會。 （2）實(shí)踐教學(xué)弱化了學(xué)生實(shí)際能力的培養(yǎng)和訓(xùn)練。從實(shí)踐內(nèi)容來看，EDA 課程實(shí)踐性很強(qiáng)，實(shí)驗(yàn)中驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)較多，芯片接線復(fù)雜，要花費(fèi)大量精力接線、查錯，缺乏靈活性。因此，造成學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性不高。從實(shí)踐平臺來看，傳統(tǒng)的電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)與之相對應(yīng)的試驗(yàn)平臺有關(guān)，近幾年電子技術(shù)發(fā)展如此之快，要求實(shí)驗(yàn)平臺更新?lián)Q代的頻率加快，這無疑增加了學(xué)校的經(jīng)費(fèi)投入，而多數(shù)學(xué)校的設(shè)備更新?lián)Q代遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上技術(shù)的發(fā)展，導(dǎo)致學(xué)生知識的落后。（3） 難以將學(xué)生個人能力的培養(yǎng)和知識傳授二者兼顧在一起。學(xué)生滿足于概念、公式、作業(yè)、考試的學(xué)習(xí)過程，不清楚所學(xué)知識的應(yīng)用環(huán)境，在電路設(shè)計中，缺乏對市場、成本、制造等現(xiàn)實(shí)因素的考慮，難以提高工程創(chuàng)新能力。
3EDA課程改革
3.1理論教學(xué)模式改革
3.1.1教學(xué)方法改革。教學(xué)過程中不再區(qū)分“理論課”、“習(xí)題課”和“討論課”，將教、學(xué)、做有機(jī)的結(jié)合起來。針對學(xué)生設(shè)計電路時由于參數(shù)設(shè)置不當(dāng)可能出現(xiàn)的現(xiàn)象或者故障，理論教學(xué)中引入仿真軟件，直觀體現(xiàn)電路的功能以及性能指標(biāo)，加深學(xué)生對于書本知識的理解，同時活躍課堂氣氛，達(dá)到激發(fā)和調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和創(chuàng)造性的目的。
3.1.2教學(xué)內(nèi)容改革。在課本內(nèi)容之外補(bǔ)充講解“工程應(yīng)用實(shí)例”，并向?qū)W生推薦幾篇近期核心期刊上的有關(guān)文章， 彌補(bǔ)理論教學(xué)內(nèi)容落后實(shí)際的缺陷，擴(kuò)展學(xué)生視野，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。
3.2實(shí)踐教學(xué)模式改革
實(shí)踐課程建立在理論教學(xué)的基礎(chǔ)之上，對理論課有畫龍點(diǎn)睛的作用[7-8]。
3.2.1實(shí)驗(yàn)方法改革。本著“少而精、易掌握、重實(shí)踐”的原則，鼓勵學(xué)生親自動手設(shè)計實(shí)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生標(biāo)新立異的思維，在實(shí)驗(yàn)中理解、消化和鞏固所學(xué)的知識。
3.2.2實(shí)驗(yàn)平臺改革—增加仿真實(shí)驗(yàn)平臺。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目多為演驗(yàn)證性內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)結(jié)果早已知道，不能激發(fā)學(xué)生的興趣，導(dǎo)致部分學(xué)生做實(shí)驗(yàn)敷衍了事，不能很好的將理論與實(shí)踐有機(jī)的結(jié)合。
仿真實(shí)驗(yàn)平臺是在計算機(jī)上虛擬出一個元器件種類齊備、先進(jìn)的電子工作臺。在硬件實(shí)驗(yàn)實(shí)施前，利用 Multisim 軟件和modelsim軟件的仿真功能先進(jìn)行模擬仿真、調(diào)試，成功后再用硬件進(jìn)行實(shí)際實(shí)驗(yàn)。這種教學(xué)方式一方面可以克服實(shí)驗(yàn)室各種條件的限制，另一方面又可以針對不同目的（驗(yàn)證、測試、設(shè)計、糾錯和創(chuàng)新等）進(jìn)行訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生分析、應(yīng)用和創(chuàng)新的能力。與傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方式相比，突出了實(shí)驗(yàn)教學(xué)以學(xué)生為中心的開放模式，不僅實(shí)驗(yàn)效率得到提高，還能訓(xùn)練學(xué)生正確的測量方法和熟練地使用儀器技能。
3.2.3建立創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)中心。為了提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)意識，培養(yǎng)個性發(fā)展，要求創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室做到實(shí)驗(yàn)內(nèi)容開放、實(shí)驗(yàn)時間開放和實(shí)驗(yàn)室資源開放，營造培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的良好氛圍。
4實(shí)施改革后的成效
EDA課程一體化改革改變傳統(tǒng)課程以學(xué)科知識為中心的結(jié)構(gòu)，整合了能力和項(xiàng)目要求，解決了教學(xué)中知識的傳授與個人能力的培養(yǎng)不能兼顧的這一矛盾。
4.1理論教學(xué)方面。 在教學(xué)過程中，按照“可編程器件原理+EDA設(shè)計環(huán)境+VHDL語言+數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計”的思路，系統(tǒng)講述相關(guān)課程。在教學(xué)開始緒論部分，講述EDA技術(shù)在提高電子產(chǎn)品功能、縮短生產(chǎn)周期、提高產(chǎn)品上市的時限性方面具有巨大的優(yōu)越性，使同學(xué)們認(rèn)識到它已成為電子設(shè)計領(lǐng)域的熱門技術(shù)，是大規(guī)模集成電路設(shè)計的必需手段，同時向同學(xué)演示交通燈、出租車計價器、搶答器等幾個實(shí)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生想掌握EDA技術(shù)的迫切心情。在良好的課堂氣氛基礎(chǔ)上，由教師為主體，轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生為主體，通過在課堂上搭建仿真實(shí)驗(yàn)平臺，與學(xué)生一起設(shè)法解決有關(guān)問題，捕捉課堂上的奇思妙想，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新能力。
4.2實(shí)踐教學(xué)方面
4.2.1實(shí)驗(yàn)平臺建設(shè)。開發(fā)了一套基于CPLD的VHDL軟件模擬平臺。CPLD芯片可實(shí)現(xiàn)上萬次重復(fù)編程，使得系統(tǒng)內(nèi)硬件搭建軟件化，降低實(shí)驗(yàn)成本的同時，擴(kuò)展了實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的功能，提高了系統(tǒng)的靈活性，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)的多樣性。
4.2.2通過項(xiàng)目靈活運(yùn)用課程內(nèi)容。為彌補(bǔ)傳統(tǒng)教材教學(xué)內(nèi)容滯后當(dāng)今前沿電子技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀10-15年的缺陷，在實(shí)踐教學(xué)中，以項(xiàng)目為驅(qū)動，使教學(xué)內(nèi)容與生產(chǎn)實(shí)際緊密結(jié)合。請校外高級工程師指導(dǎo)學(xué)生課程設(shè)計與畢業(yè)設(shè)計，鼓勵學(xué)生參加教師科研或教改活動、社會實(shí)踐活動、各類學(xué)科競賽、學(xué)術(shù)論文、課外科技活動等。
4.2.3實(shí)踐課程效果。以往的課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計中，很多學(xué)生只是照搬書本上的電路，對所設(shè)計內(nèi)容并未真正理解，花了很大功夫最終設(shè)計的電路卻錯誤百出，不能運(yùn)行，導(dǎo)致效果很不理想。將電路仿真軟件作為項(xiàng)目論證、元器件選擇、設(shè)計與檢測、改進(jìn)與優(yōu)化設(shè)計制作的先行手段，運(yùn)用軟件中提供的各種儀器和電子器件對電路進(jìn)行仿真分析和實(shí)驗(yàn)，進(jìn)而深入理解所學(xué)電子知識。課程改革后95%學(xué)生成功制作了電子作品，提高了學(xué)習(xí)興趣和信心。
該專業(yè)學(xué)生在2012年第五屆全國大學(xué)生機(jī)械創(chuàng)新大賽湖南賽區(qū)獲得1個二等獎，衡陽市第五屆大學(xué)生科技創(chuàng)新大賽獲得1個二等獎，1個三等獎。
5結(jié)束語
本文對EDA課程的教學(xué)改革進(jìn)行探討，主要包括教學(xué)模式改革、實(shí)踐模式改革以及課程考核方式改革，強(qiáng)調(diào)了理論與實(shí)踐、教書與育人、學(xué)習(xí)能力與創(chuàng)新思維培養(yǎng)的有機(jī)結(jié)合，期望能夠解決EDA課程教學(xué)中存在的問題。通過本研究，反思我國目前EDA課程中存在的現(xiàn)實(shí)問題并尋找到癥結(jié)點(diǎn)，為EDA課程的改革提供一定的指導(dǎo)意義。
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關(guān)鍵詞：虛實(shí)結(jié)合；開放式；遞進(jìn)型；實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式
作者簡介：過希文（1983-），男，浙江嵊州人，安徽大學(xué)電氣工程與自動化學(xué)院，講師；李國麗（1961-），女，黑龍江林口人，安徽大學(xué)電氣工程與自動化學(xué)院，教授。（安徽 合肥 230601）
中圖分類號：G642.423 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）29-0087-02
高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革旨在貫徹落實(shí)教育部“關(guān)于實(shí)施高等學(xué)校本科教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程的意見”（教高[2007]1號）和“關(guān)于進(jìn)一步深化本科教學(xué)改革全面提高教學(xué)質(zhì)量的若干意見”（教高[2007]2號）文件精神。電氣工程基礎(chǔ)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)不僅是對理論教學(xué)的深化和補(bǔ)充，而且對于培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力具有十分重要的作用，是當(dāng)前提高學(xué)生動手能力、創(chuàng)新精神和綜合素質(zhì)的主要手段。[1]
一、封閉式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的缺陷
通常，電氣工程基礎(chǔ)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要依靠實(shí)驗(yàn)中心的硬件設(shè)備，由專門的實(shí)驗(yàn)室工作人員承擔(dān)，并采用傳統(tǒng)的“按學(xué)時、內(nèi)容、空間進(jìn)行實(shí)驗(yàn)”的封閉式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式單獨(dú)設(shè)課，譬如“電路”、“模電”、“數(shù)電”等實(shí)驗(yàn)室。通過近幾年的教學(xué)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)該教學(xué)模式存在諸多缺陷。一是理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)分別由不同的教師任教，相互之間銜接較差。同時由于大部分實(shí)驗(yàn)人員長期脫離教學(xué)一線，對先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展把握不夠，因此在教學(xué)效果和新實(shí)驗(yàn)開發(fā)等方面都顯得不足。二是實(shí)驗(yàn)中心的建立，大量實(shí)驗(yàn)設(shè)備的投入，使得基礎(chǔ)課程的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容越來越向模塊化方向發(fā)展，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中鮮有動手搭建實(shí)驗(yàn)電路的過程，在模塊上直接測試參數(shù)的實(shí)驗(yàn)使學(xué)生失去了大部分動手的機(jī)會。三是傳統(tǒng)的封閉式教學(xué)模式不但受到實(shí)驗(yàn)課時數(shù)、環(huán)境以及實(shí)驗(yàn)室開放程度的限制，而且每門課程開設(shè)的僅為理論教學(xué)服務(wù)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生在整個實(shí)驗(yàn)過程中被動地適應(yīng)了實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書的要求，只起到一個“裝配”實(shí)驗(yàn)的作用，根本無法滿足學(xué)生個性化的教學(xué)要求。同時缺乏對學(xué)生綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)，創(chuàng)新更無從談起。
上述問題與安徽大學(xué)培養(yǎng)工程應(yīng)用型高級人才的教學(xué)理念相悖，同時也不利于學(xué)生綜合素質(zhì)的協(xié)調(diào)發(fā)展。因此，對現(xiàn)有電氣工程專業(yè)基礎(chǔ)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式進(jìn)行探索和改革迫在眉睫。
二、“虛實(shí)結(jié)合”的開放式遞進(jìn)型實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式
國家教委指導(dǎo)委員會提議：“EDA技術(shù)是電氣類教學(xué)改革的重要方向”。針對上述問題，在教學(xué)中引入EDA技術(shù)是必然趨勢。[2]為此，提出建立和應(yīng)用基于EDA技術(shù)的“虛擬實(shí)驗(yàn)室”互動平臺，把“虛擬實(shí)驗(yàn)室”作為傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的一個有益的補(bǔ)充和完善。
“虛擬實(shí)驗(yàn)室”的概念最早是由美國維吉尼亞大學(xué)的William Wulf教授提出的，即利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將所提供的虛擬儀器、實(shí)驗(yàn)題目以及內(nèi)容放入網(wǎng)站上，遠(yuǎn)程用戶只需利用網(wǎng)絡(luò)瀏覽器，而不需要其他的特殊軟件，就可以登錄到遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)室的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)服務(wù)器上。[3]相對于傳統(tǒng)的實(shí)物實(shí)驗(yàn)，“虛擬實(shí)驗(yàn)室”主要具有以下三大特點(diǎn)：一是開放性。真正實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室的全方位開放，即實(shí)驗(yàn)內(nèi)容開放（學(xué)生可選擇）、時間開放、空間開放。另外，學(xué)生也并不需要來實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn)，自己可以隨時在宿舍電腦上進(jìn)行，可預(yù)約時間向教師咨詢。二是資源共享和輻射示范性。“虛擬實(shí)驗(yàn)室”對全社會的開放可以加強(qiáng)電氣工程基礎(chǔ)課程實(shí)驗(yàn)中心的輻射示范作用，推動學(xué)校遠(yuǎn)程教育的發(fā)展。三是高效性。在實(shí)驗(yàn)形式、內(nèi)容上融入先進(jìn)的EDA技術(shù)，建立一個有生機(jī)的、有活力的、可持續(xù)發(fā)展的、新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。既注重學(xué)生的基礎(chǔ)訓(xùn)練，又注重電子系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)踐，可以有效提高電氣工程專業(yè)基礎(chǔ)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。
但是由于“虛擬實(shí)驗(yàn)室”本質(zhì)上不可能替代實(shí)物實(shí)驗(yàn)，只能作為一種補(bǔ)充和完善。[4]因此，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)充分利用“虛擬實(shí)驗(yàn)室”和真實(shí)實(shí)驗(yàn)的優(yōu)勢研究“以虛為輔、以實(shí)為主、虛實(shí)結(jié)合、優(yōu)勢互補(bǔ)”的開放式遞進(jìn)型實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。具體包括以下三個方面的內(nèi)容：
1.建立開放式的“虛擬實(shí)驗(yàn)室”互動平臺，提升教學(xué)效率
面對目前在校學(xué)生人數(shù)多、資源少、掌握新技術(shù)的成本高、經(jīng)費(fèi)少的矛盾，利用基于互聯(lián)網(wǎng)的強(qiáng)大的通信功能建立一個網(wǎng)上“虛擬實(shí)驗(yàn)室”，實(shí)現(xiàn)電氣工程基礎(chǔ)課程實(shí)驗(yàn)中心在時間和空間上的拓展，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。
首先，教師在講授模電、數(shù)電等專業(yè)基礎(chǔ)課時向?qū)W生介紹EDA等相關(guān)仿真軟件，并且通過較多實(shí)例的仿真講解，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生對該課有更深入地理解和應(yīng)用。然后，要求學(xué)生課后通過該“虛擬實(shí)驗(yàn)室”平臺下載相關(guān)軟件及實(shí)驗(yàn)教程等內(nèi)容，這樣學(xué)生就可以在自己的計算機(jī)上完成相關(guān)的虛擬實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，并可通過實(shí)驗(yàn)報告在線提交、師生互動等環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)與教師的網(wǎng)上交流，解決在虛擬實(shí)驗(yàn)中可能碰到的棘手問題。同時，也能間接培養(yǎng)學(xué)生利用充裕的課后時間獨(dú)立思考的習(xí)慣。
2.探索遞進(jìn)型的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，“虛實(shí)結(jié)合”培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力
根據(jù)電氣工程專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)和要求，通過整合教學(xué)內(nèi)容、優(yōu)化資源配置、改進(jìn)教學(xué)方法、加強(qiáng)教學(xué)管理、提高隊(duì)伍素質(zhì)等方法，探索遞進(jìn)型的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，即將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容分成“驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)—綜合設(shè)計實(shí)驗(yàn)—創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)”三個層次。[5]其中，驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)作為必做的基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)，以滿足各門課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的需要。綜合設(shè)計實(shí)驗(yàn)為選做實(shí)驗(yàn)，為后續(xù)的課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計提供一個平臺。創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)采用項(xiàng)目形式，由學(xué)生獨(dú)立設(shè)計實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮头桨福瑢?shí)驗(yàn)研究某一專題問題。
在教學(xué)方法上改變以往“教師猛灌”的思路，采取啟發(fā)式教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新意識。其中，驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)以教師為技術(shù)指導(dǎo)，綜合設(shè)計以及創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)采取以學(xué)生為主、教師為輔的教學(xué)方法，要求學(xué)生每周都要與指導(dǎo)教師會談。在保證安全和正確性的前提下，實(shí)驗(yàn)方案、操作、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析等都由學(xué)生全權(quán)負(fù)責(zé)，獨(dú)立做出決斷。另外，為了增強(qiáng)和培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣及動力，考核上采用更加靈活的方式，比如獨(dú)立計算學(xué)分等措施。同時，確立虛擬實(shí)驗(yàn)在基礎(chǔ)教學(xué)中的輔助地位，充分發(fā)揮其長處，多開綜合設(shè)計實(shí)驗(yàn)，精選實(shí)物實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生從虛擬走向現(xiàn)實(shí)，理順虛實(shí)關(guān)系，提高工程實(shí)踐能力。
3.引入團(tuán)隊(duì)理念和科研項(xiàng)目，廣泛開展電子設(shè)計競賽，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力
隊(duì)伍建設(shè)是確保基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的前提和條件，包括指導(dǎo)教師團(tuán)隊(duì)和學(xué)生團(tuán)隊(duì)兩大部分。
針對前者，主要是創(chuàng)建一支相對穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)合理、具有豐富教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的教師梯隊(duì)。目前，安徽大學(xué)電氣工程基礎(chǔ)課程實(shí)驗(yàn)中心成員均具有相關(guān)課程的豐富教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，熟悉課程及實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，能夠保證實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行。同時具有比較前沿的科研經(jīng)歷，可以更好的在試驗(yàn)中指導(dǎo)學(xué)生去探討這門學(xué)科的應(yīng)用前景，引發(fā)學(xué)生的科研興趣。由于成員所承擔(dān)的實(shí)驗(yàn)課程涵蓋了電氣學(xué)院各本科專業(yè)的全部專業(yè)基礎(chǔ)課程，一方面方便指導(dǎo)學(xué)生根據(jù)所學(xué)專業(yè)知識的課程設(shè)置，在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容上進(jìn)行不同課程之間的知識串聯(lián)，另一方面能夠引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行跨學(xué)科、跨專業(yè)的實(shí)驗(yàn)嘗試。另外，從2013年起安徽大學(xué)所有青年教師必須到工廠企業(yè)掛職鍛煉學(xué)習(xí)，這無疑也強(qiáng)化了隊(duì)伍建設(shè)。
對于后者，考慮選擇一批對相關(guān)實(shí)驗(yàn)課題感興趣的學(xué)生，充分發(fā)揮各自的長處，如動手能力、編程能力、論文撰寫等，彼此協(xié)作。同時，由淺入深地將教師的科研內(nèi)容和科研成果、工程實(shí)際問題等引入到基礎(chǔ)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力，提高教學(xué)效果。適時引入創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，讓學(xué)生及時了解實(shí)驗(yàn)新技術(shù)的發(fā)展，注重培養(yǎng)學(xué)生掌握新實(shí)驗(yàn)技術(shù)的能力。充分利用“虛擬實(shí)驗(yàn)室”進(jìn)行仿真設(shè)計與方案論證，然后在教師的指導(dǎo)下在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行電路實(shí)現(xiàn)，真正做到“做中學(xué)”、“按需教”、“做工程”、“學(xué)得會”。在此基礎(chǔ)上，積極組織學(xué)生參加全國電子技術(shù)大賽、“挑戰(zhàn)杯”大賽以及“飛思卡爾”杯智能汽車等比賽，進(jìn)一步鍛煉學(xué)生的創(chuàng)新能力。另外，安徽大學(xué)每年都會給予一定的資金支持，以“大學(xué)生科研訓(xùn)練計劃項(xiàng)目”為載體，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。
三、實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐
安徽大學(xué)電氣工程基礎(chǔ)課程實(shí)驗(yàn)中心按照80臺套的實(shí)驗(yàn)規(guī)模建設(shè)，于2011年初建成。中心的實(shí)驗(yàn)箱均采用模塊化、通用性結(jié)構(gòu)，只需通過模塊的插拔即可進(jìn)行“模擬電子技術(shù)”、“數(shù)字電子技術(shù)”、“單片機(jī)”、“微機(jī)原理”、“FPGA”等基礎(chǔ)課程的實(shí)驗(yàn)和課程設(shè)計。基于上述設(shè)備資源，安徽大學(xué)電氣工程與自動化學(xué)院突破傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的約束，積極推行實(shí)驗(yàn)中心的全面開放，融入電工電子最新發(fā)展成果，探索“虛實(shí)結(jié)合”開放式遞進(jìn)型實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，并在2009級、2010級學(xué)生中進(jìn)行教學(xué)實(shí)踐，取得了較好的效果。筆者指導(dǎo)的安徽大學(xué)電氣一隊(duì)在安徽省2012年“煒煌杯”大學(xué)生單片機(jī)應(yīng)用技能比賽中獲得了二等獎。
教研組精心組織了直流穩(wěn)壓電源、函數(shù)信號發(fā)生器、水溫控制系統(tǒng)、微小信號測量系統(tǒng)、搶答器、頻率計、電子密碼鎖、數(shù)字鐘、交通燈控制器、電梯控制器、步進(jìn)電機(jī)控制器等實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。同時對指導(dǎo)教師進(jìn)行分工，實(shí)行題目負(fù)責(zé)制。要求指導(dǎo)教師根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行模塊化細(xì)分，并要求用分立元件（模電、數(shù)電基本內(nèi)容）、FPGA、單片機(jī)、專用芯片等不同方案進(jìn)行內(nèi)容組織，實(shí)踐“基于項(xiàng)目”的遞進(jìn)型實(shí)驗(yàn)教學(xué)。[6]
在整個實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，學(xué)生可以任意選擇一個項(xiàng)目進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。例如，學(xué)生選擇步進(jìn)電機(jī)項(xiàng)目。在模電、數(shù)電基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)階段用分立元件分別進(jìn)行正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、調(diào)速、速度計數(shù)等基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)；在課程設(shè)計階段，采用分立元件進(jìn)行步進(jìn)電機(jī)的閉環(huán)控制實(shí)驗(yàn)；在單片機(jī)實(shí)驗(yàn)階段，可以選用單片機(jī)進(jìn)行以上內(nèi)容的實(shí)驗(yàn)；在FPGA階段，則選用可編程邏輯器件再次實(shí)驗(yàn)。上述內(nèi)容自由發(fā)揮，不拘形式。這樣經(jīng)過以上幾個綜合性設(shè)計實(shí)驗(yàn)，學(xué)生會對步進(jìn)電機(jī)的性能、控制手段等有相當(dāng)?shù)睦斫狻５疆厴I(yè)設(shè)計階段，指導(dǎo)教師再給出一個關(guān)于步進(jìn)電機(jī)伺服驅(qū)動的畢業(yè)設(shè)計題目，將使學(xué)生具備步進(jìn)電機(jī)相關(guān)的豐富知識。另外，在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和綜合設(shè)計實(shí)驗(yàn)完成后開展一次中期考核。考核達(dá)到一定水準(zhǔn)的學(xué)生，還可以組隊(duì)參加科研創(chuàng)新項(xiàng)目及其他形式的電子設(shè)計競賽。這樣一個循序漸進(jìn)、螺旋上升的遞進(jìn)型積累過程，將有利于調(diào)動學(xué)生的實(shí)驗(yàn)積極性，而不是傳統(tǒng)的為實(shí)驗(yàn)成績而實(shí)驗(yàn)的模式，如圖1所示。
同時，在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的實(shí)踐教學(xué)中，分層次地讓學(xué)生掌握不同類型的EDA工具軟件，比如Multisim、Proteus、QuartusⅡ等，充分利用網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢在“虛擬實(shí)驗(yàn)室”中設(shè)置上述實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，讓學(xué)生逐漸掌握軟、硬件相結(jié)合的分析問題與解決問題的方法，實(shí)現(xiàn)遞進(jìn)型實(shí)驗(yàn)教學(xué)真正意義上的“虛實(shí)結(jié)合”模式，如圖2所示。
四、結(jié)束語
實(shí)踐證明，在安徽大學(xué)現(xiàn)有教育資源狀況下，采取基于“虛實(shí)結(jié)合”的開放式遞進(jìn)型實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的改革思路，不僅可以彌補(bǔ)實(shí)驗(yàn)室硬件更新慢等問題，而且可以實(shí)現(xiàn)理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)的有機(jī)融合，從而保證安徽大學(xué)“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”目標(biāo)得以順利實(shí)現(xiàn)。同時，對于其他專業(yè)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)，也具有一定的借鑒價值和示范作用。
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