單片機課程設計小結精選(九篇)

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第1篇：單片機課程設計小結范文

關鍵詞： 教學做合一 Proteus仿真平臺 問題教學法 開放性實驗 考核模式改革

隨著我院教學改革工作的不斷深入，作為《單片機技術》課程主講教師的我，經過五年的省級教學改革立項研究，結合自己近八年的教學實踐，逐步形成自己的教學理念：“教學做合一”。

在教學實踐中我們該怎樣結合教學理念開展單片機技術實踐教學呢？經過教學實踐摸索、驗證，我們形成了具有自身實踐教學特色的一套教學體系。

該體系主要由以下幾部分實踐環節的具體措施組成：

1.在單片機實驗室微機房開展單片機技術理論課教學。

單片機技術是一門實踐性很強的學科，只有經過大量的實驗實踐積累，才能真正掌握它的編程應用技巧，理論課、實驗課和課程設計都應該在實驗室機房開設，從而真正使教、學、做三者結合起來，在教中學，邊學邊做，邊做邊學。具體說可以采用以下三大改革措施：

（1）采用任務驅動式項目教學的模式，總結提煉知識點，從制作單片機最小應用系統入手，由簡單到難，循序漸進，邊做邊學。

（2）通過實驗平臺及時驗證知識點和技術點，通過大量的針對任務的編程應用練習，積累編程經驗。提高自己的編程應用能力。當然，實驗要遵循由簡單到難的基本規律，從改程序到寫程序再到完全自己編程序；先借鑒、模仿，后熟練，再創新。

（3）在機房上理論課時，可以通過Proteus仿真平臺及時演示任務現象、功能結果，從結果到本質。先讓學生看到設計作品的實際功能效果，激發學生的學習興趣，增強學生的學習知識的直接目標性，再逐步分析電路功能、設計技巧，有計劃地補充相關的知識點。這樣既可以活躍課堂氣氛，又可以通過演示豐富課堂展示形式，讓學生印象深刻，取得較好的教學效果。

2.在實驗教學中采用啟發式的問題教學法。

實驗前，要求學生認真預習實驗，最大限度地讀懂實驗原理與實驗程序，不懂的地方做重點標出。老師講課的時候會對學生進行提問，促使學生認真聽老師講解并做好筆記。

上課時，先講解補充基礎知識，提出實驗任務與要求，并做操作演示一遍。

這里特別強調的是我的教學方法的關鍵是：有意采用部分模塊有問題的實驗箱教學，其目的在于培養學生思考、查錯、排錯的實踐性實驗能力。

舉個例說：有可能某根線線是斷的，導致實驗現象不對，或PC機串口下載線接觸不良，或實驗箱模塊有些引腳壞，或芯片壞了，或仿真頭燒了，這些問題都會導致實驗做不出來，或有不同的實驗現象。我的要求是：學生必須通過自己的思考、判斷甚至驗證來排查出錯誤，更換導線或儀器做出正確的實驗現象。這才是真正的實驗能力，而且針對期末的操作考核，要求學生自己修改、編寫程序。

而在實驗過程中，應該積極對學生進行引導，最大限度地調動和發揮學生在實驗中的主體作用。對學生在實驗過程中提出的問題，不做正面的回答，而是圍繞問題引導學生積極地對待實驗中出現的問題，并自己動手獨立解決問題。

在實驗過程中啟發學生尋找解決方法，訓練學生遇到問題（提出問題）─尋找方法（分析問題）─解決問題的方法和技巧，培養學生獨立工作的能力，使實驗更具實踐性和實用性。

3.以虛擬仿真軟件為平臺開展課后綜合設計性項目課題教學。

Proteus平臺在仿真調試時，可以從工程的角度直接看程序運行和電路工作的過程和結果。對于這樣的仿真實驗，從某種意義上講，是彌補實驗和工程應用間脫節的不足。除了可以很好地完成所有教學計劃內的實驗外，還可以進行任意創新型實驗﹑綜合性實驗。實驗項目和實踐開發課題沒有局限性，沒有元器件耗材和實驗儀表設備的限制，并且仿真效果基本與實驗結果相同，也可以比較直觀地顯示很接近事實的實驗結果。

所以，我一般采用這個平臺結合實驗箱在N501實驗室，為學生提供良好的項目開發平臺，并課后指導學生完成個人立項，極大地提高學生主動學習單片機的積極性，取得良好的教學效果。

4.課后開放實驗室，鼓勵學生利用課外時間進行課外實驗，完成課外學生立項。

以全國大學生電子設計競賽、江西省大學生電子競賽活動為契機，充分調動學生學習的積極性。可以在全院范圍內開展學生課外科技活動立項工作，讓學生參與教師科研工作，教學互長。一般在課堂上我會結合課堂內容，提出一些設計性題目或學生自行設計實驗題目與方案，由學生課外在開放實驗室獨立操作完成課題。這樣很多學生的實驗能力可以得到鍛煉，基礎好的學生得到施展才能的機會，可以設計出頗有特色的實驗方案，寫出很好的實驗報告或設計報告。這樣做也可以為參加省級、國家級電子設計大賽工作培養人才、選拔人才、儲備人才。

5.規范實驗報告，改變實驗考核模式。

實驗完成后，要求學生按規范寫出實驗報告。學生必須在報告中書寫自己的實驗調試過程、遇到的問題、解決的方法、自己修改編寫的程序或感想小結等。實驗報告的規范完成，是實驗效果的綜合反映。

改變實驗考核模式，特別是上機操作考核模式。

平時成績：實驗態度與實驗完成情況為10分，點到出勤為10分，實驗報告為20分。

操作考核：共60分，內容包括軟件設計、在線調試、系統仿真等。

操作考核模式為：隨機抽樣式抽取考試題，每道操作考試題都必須自己修改程序或重新編寫程序，儀器同樣是平時的問題儀器，學生可以自己根據判斷更換壞儀器做出正確的實驗現象，但有時間限制，老師對實驗操作結果現場檢驗打分。

6.同步進行課程設計實踐教學環節的考核模式改革。

第2篇：單片機課程設計小結范文

海口經濟學院作為應用型本科大學，培養的學生應具備高素質技術和技能，我們正在探索人才培養和行業、社會的無縫對接，多種形式的教學改革是提高人才培養的有效途徑，本文分析了我校電子信息工程專業的單片機課程教學存在的問題，利用SPOC教學平臺把傳統的課堂教學方式的優勢和在線學習的優勢結合起來，對教學模式進行了探索和實踐。

1 單片機課程的性質和特點

1.1 課程的性質

單片機課程是電子信息工程專業的核心課程之一，課程任務是從應用的目的出發，通過對51系列單片機結構的剖析，使學生獲得有關單片機的硬件基本概念、基本知識和單片機應用系統的設計編程知識；使學生能用C51進行程序設計，培養學生分析問題和解決問題的能力。

1.2 課程的要求

（1）基本要求：通過理論教學與實驗教學，讓學生了解單片機的基本工作原理；掌握51單片機的硬件結構、系統組成、C51程序設計以及單片機系統的應用技術。

（2）提高性要求：熟悉單片機硬件系統與擴展電路的設計；能夠采用匯編語言或C51編程自行設計單片機應用系統。

（3）技能性要求：通過學習MCS-51單片機原理及應用技術課程，培養學生應用與之類似的系列單片機技術，通過學習單片機技術來實現電子產品的智能化，培養學生的創新意識。

2 當前單片機課程教學存在的問題

2.1 “以教為主”的單一方向知識傳播，不能激發學生的積極創造能力

以教師為課程主體的教學方式，是多年的傳統教學方式，理論教學中，如果老師講授的時間超過15分鐘，一些學生的注意力就會發散；課程的實驗教學中，一些學生只是反復模仿老師的示范操作，為了快速完成實驗，不求甚解，缺乏思考和反復驗證推敲。所以， “以教為主”的單一方向傳播知識的方式，已經不能適應現在的教育教學需求。

2.2 實踐教學環節薄弱，不利培養學生實踐綜合能力

這門課程的實踐性非常強，固有的實驗學時已經不能滿足部分學生的求知欲望，有些學生經常在課下繼續進行實驗的驗證和探求。現有的教學模式中，理論授課占60%，先理論后實驗，而且基本為驗證性實驗，難以培養學生的開發和設計能力。實驗課程中，主要采用KeilC51編程軟件和仿真軟件Proteus結合使用，在后期的課程設計中使用實驗開發板來進行，實驗課堂的時間有限，學生只能按照老師的規范操作，下載程序后，在仿真軟件或者開發板上觀察實驗效果。

2.3 以考代評，缺乏對學生的真實能力的評價環節

單片機課程的考核方式以閉卷筆試為主，采用“3+7”模式，即實驗成績30分，期末筆試成績70分。并且實驗成績也主要以書寫實驗報告來評定成績，由于課上時間有限，老師不能一一的檢查、驗收每位學生真實的實踐操作水平，所以傳統的以試卷來考核的方式也存在弊端。

3 基SPOC的MOOC與翻轉課堂結合的教學模式設計與實施

3.1 MOOC與SPOC的有效結合構建課程

現代先進的教育技術大量涌現，只有高效、具有強大生命力的教學方法才能滿足我們的教學需要，滿足學生的求知渴望。如今，MOOC的傳入在教育領域的興起，給高等學校的教育帶來了新方法、新機遇、新挑戰。MOOC（ Massive Open Online Course） 即大?模開放性在線課程，又稱“慕課”，由加拿大學者 Dave Cormier 和 Bryan Alexander 于 2008 年提出[2]。我們借助MOOC實現單片機課程教學效果提升，其思路就是： 轉變為課堂教學工具，進入SPOC時代，將傳統的 “堂上聽、堂下答疑” 翻轉為 “堂上討論、線上學習”。SPOC（small private online courses），即小規模私有在線課程，由哈佛大學繼MOOC之后提出的，SPOC中的small和private相對于MOOC中的massive和open而言[2]，SPOC是MOOC的發展和補充，在教學理念上較相似。SPOC是MOOC與學校課堂教學的深度結合與應用，SPOC更加能滿足線上（on line）與面對面（face to face）混合教學的需要，可以適當的降低教學成本，加強教學質量，提升學生的學習效率。

應用MOOC的成果和SPOC的教學管理模式，逐漸改革單片機課程的教學。首先進行MOOC課程資源建設：一是，按照教學大綱的授課順序制作PPT課件，將知識點模塊化、項目化；二是，錄制講解短視頻，精講、透徹；三是，提供電子文檔，圍繞知識點詳細介紹；四是，編制典型練習題，與知識點同步，突出重點；五是，借助學校的網絡平臺，上傳資料；六是，在線回答學生提出問題。

圖1 基于SPOC的單片機課程建設構成

基于SPOC的單片機課程的建設具有以下特點：

（1）人數規模適中：一個班學生一般在30人左右，符合SPOC中的small標準。

（2）學生知識結構相似：學生為同專業或相近專業學生，他們的知識結構、學科基礎等因素基本相同，符合private的標準。

（3）課程的知識點專題性強，知識點容易索引，適合MOOC課程的專題建設。

（4）學校成熟的網絡平臺：使用學校現有網絡平臺，相關在線課程資料，如：PPT、短視頻、電子書等，方便上傳和下載，維護便利。

3.2 基于SPOC的翻?D課堂構建單片機教學

單片機課程的翻轉課堂構建是對傳統課堂教學的一種逆序創新，將知識傳授和知識內化兩個階段顛倒[3]，具體實施是學生在課前觀看新課程新知識點的短視頻和電子資料；課堂上進行問題討論，完成相應實驗；課后完成作業，對課程內容深入理解，對疑問的問題教師可以在線答疑。這樣的構建方式，讓學生選擇最適合自己的方式接受新知識，賦予了學生更多的自由； 而把知識內化的過程放在課堂內，以便于同學之間、師生之間有更多的交流。

圖2 單片機課程翻轉課堂構成教學模式

3.3 案例實踐

按照上述的構建模式，選擇單片機課程中的“定時/計數器”專題來進行案例例證，這節課的特點是：需要記憶性的概念、知識點多，實踐性要求也高。

課前：通過海口經濟學院校園網，知識點的PPT、短視頻、“定時/計數器”的設計案例、電子文檔、開發軟件等。要求學生反復觀看短視頻，了解這個專題的知識點，觀摩實例“利用定時/計數器T0的工作方式1，產生10ms的定時，輸出周期為20ms的方波”，在開發軟件中自己實踐，提出問題，做好課前準備。

課中（課堂翻轉）：由學生來講解“定時/計數器”的基本概念、相應的寄存器介紹、實例演示等，在這個過程中，其他同學和教師可以隨時提出問題，學生們一起來討論解決。課堂的實踐練習時間，根據教師提前的關于定時/計數器的拓展任務，例如：如何更改程序，實現輸出周期為1s的方波，學生在原有程序上進行修改調試，完成任務，這需要學生對硬件結構和軟件編程非常熟悉。這樣的教學過程做到了教師引導，學生主導。

課后：根據課堂中的授課情況，改進課程難點的引導方式方法，整理教學素材，規范教學資源，使后續的課程更加簡明有效，演示清晰，效果最佳。教師同時在線批改學生作業，答疑解惑。期末學生成績，教師可以由學生課中的表現、課后的作業完成綜合評定。

4 小結

第3篇：單片機課程設計小結范文

【關鍵詞】跑步機；人機交互；電機調速

1.引言

結合日益發展的計算機和通信技術，嵌入式系統在家用電器上的應用越來越廣泛，家用跑步機作為傳統的健身設備已不陌生，通過對傳統的跑步機進行改造，使其在功能上更加完善，使用更加方便。

通過分析現有跑步機[1]的功能和特點，設計了各部分機械結構，如傳動機構，外形結構等；電機的選擇以及各部分標準零件的選擇。同時也研究了跑步機的一些附加功能，使跑步機的健身功能更加完善，擁有更全面的健身方式和鍛煉功能，以達到更全面的健身效果。

2.整體結構的設計

家用跑步機主要由基架、支架、跑步版、扶手、電動機、可調電源、跑步帶、折疊機構及儀表控制盤等組成。主要完成對跑步機主要機械部件的設計以及控制部分的設計。

3.主要傳動機構的設計

跑步機的傳動類型選擇帶傳動，帶傳動屬于定傳動比勻速傳動機構。帶傳動的優點決定了我們的選擇，它結構簡單，成本低廉，能夠很好的緩和載荷沖擊，運行平穩，無噪聲，并且過載時會引起皮帶在帶輪上打滑，因而可以有效的防止其他零件的損壞，擁有過載保護的作用。

3.1 軸承的選擇與計算

深溝球軸承主要用于承受徑向載荷，除可受徑向負載以外還可以承受兩個方向的軸向載荷，摩擦力矩小，摩擦系數小，振動與噪聲也較低，極限轉速高，精度高，最適用于要求高速旋轉，低噪音，低震動的場合。

因為滾筒上的軸承主要承受的就是徑向載荷，基于深溝球軸承的各種優點和我們設計的需要，選用深溝球軸承。

軸承類型：深溝球軸承，軸承代號：6301

3.2 軸結構的設計

由于心軸工作時只承受彎矩而不承受扭矩，所以在應用上時，應取T=0。由于是固定心軸，考慮啟動，停止等影響，彎矩在軸截面上所引起的應力可視為脈動循環變應力。所以，固定心軸的許用應力應為1.7[σ-1]。

最大彎矩

抗彎截面系數

強度=

材料采用45號調質鋼，許用彎應力為102MP

40

受力分析和彎矩圖分別見圖1和圖2。

3.3 液壓折疊功能的設計

為反映家用電動跑步機人性化設計，易于使用，我們現在折疊功能應用到跑步機的設計。采用液壓折疊方式，載荷110公斤。液壓棒折疊時，異常輕松，可在45度角以上任意位置停住。一般成年人均可輕松折起。單氣壓棒折疊更為沉重，一般成年女性很難折收。另外移動輪的設計，使移動更輕松。

液壓折疊的工作原理圖如圖3所示。

工作原理為：

通過伺服電機帶動雙向齒輪泵轉動，控制其輸出流量與轉向。當電機正轉時，雙向齒輪泵向上供油，液壓油進入雙向作用液壓缸的上部腔體，推動雙向作用驅動缸的活塞下行，連接在活塞下端的下活塞桿推動控制閥的閥芯下行，回油流入到油箱。當雙向齒輪泵向下供油時，液壓油進入雙向作用液壓缸的下部腔體，推動雙向作用液壓缸的活塞上行，下活塞桿帶動控制閥的閥芯上行，液壓油從上面流回到油箱。當活塞上行時，推動跑步機折疊張開，當活塞下行時，推動跑步機合上。由于液壓使用推力大、響應快，得到了大力使用。

4.電氣控制部分設計的設計

4.1 電動機的類型與功率選擇

跑步機上的正常運動時，跑步機承載人體重量的0.8-2.5倍的重量，然后電機需要提供滿足并保持跑步機自由運行的原動力。通常跑步機一個馬力大概可提供50—60公斤的承載重量，但跑步帶面積大小也和跑步機馬力有相當直接的關系，跑步機的馬力越大，可以帶動的跑步帶面積也越大。一般建議，家用跑步機合宜的持續馬力應該至少1.5馬力以上，如果家人的體重有超過80公斤，則應選2.0持續馬力以上的跑步機。

ZYT42（NEMA）型永磁直流電動機低速性能好，能夠實現一個大的起動轉矩，運行平穩，噪音低，效率高，能夠無級變頻調速，調速范圍寬，方便簡單。此電機具有顯著的特點是：精度高，反應速度快，當人們在跑步機上鍛煉，給電機一個沖擊載荷，此電機能夠通過它的的強韌性，保持同步的速度。抗沖擊載荷能力強，使人感覺如在平地上跑步一樣。

在此跑步機設計標準為100公斤，因此選擇ZYT42(NEMA)型永磁直流電動機。

4.2 人機交互模塊

為了增加設備使用的人性化[2]，使使用更加直觀，設計了單片機作為主控制控制單元，并設計了觸摸屏，通過采用單片機直接控制一個液晶觸摸顯示屏。通過預先的編程，確定各個界面上每個選項的有效觸摸范圍，在使用過程中，每一次觸摸顯示屏，在顯示屏上會加上一個X方向和Y方向的掃描電壓，以確定觸摸的范圍，根據之前對單片機的編程設置，識別所觸摸范圍所屬的功能，進而單片機根據所識別內容，向相應的模塊發出指令，控制各個模塊的工作。

部分程序如下：

5.小結

通過對傳統家用跑步機的分析，結合計算機技術對跑步機進行了新的改進設計。主要對其電機、主動部分、從動部分結構進行了設計、通過實際模型的實驗和論證，基本能夠滿足使用要求。

參考文獻

[1]王三明.機械原理與設計課程設計[M].北京:機械工業出版社,2005.

[2]趙松年.現代機械創新產品分析與設計[C].2000.



第4篇：單片機課程設計小結范文

作者簡介：張莉莉（1982-），女，漢，河南省洛陽人，講師，碩士，畢業于江蘇大學，主要研究方向為電氣自動化、現代控制等。

電氣工程及其自動化是與電能生產和應用相關的技術，也是工程教育體系中的一個學科[1]。隨著社會經濟的發展，電力需求越來越大，電力后備人才的培養迫在眉睫。目前，我國許多大學都開設有該專業，是我國高校招收學生最多的專業之一。洛陽師范學院也開設了該專業，專業包含電力系統及其自動化、過程控制及其自動化、電力電子與拖動三個方向。 該專業安排的課程都是從事電力系統相關工作的基礎知識，有理論性強、且與實際工程聯系密切的特點，它要求學生有較高的動手能力。但由于傳統教學方式存在不足，所以至今教學效果不夠理想[2]。該文在已有教學改革和實踐的基礎上，引入CDIO工程教育理念，并將教學與工程實踐相結合，確定課程教學方案，最終得出一套基于CDIO的電氣工程及其自動化專業（電力系統及其自動化方向）的教學方法，進而培養出工程能力較強的學生。

1 洛陽師范學院電氣工程及其自動化專業發展和現狀

我校是師范院校，電氣工程及其自動化專業開設較晚，與重點工科大學相比，在學校軟硬件方面都存在一定的差距。我校原為師范院校，開設該專業后在課程體系及教學方面還沿用了師范教學的一套理論，難免出現各種問題。

在課程體系和教學內容中，出現了一些問題：一是注重理論教學，忽略了實踐教學，學生實踐能力較差；二是各門課程老師交流較少，各課程教師只是專注于自己教學課程，與相關課程老師交流過少，導致學習內容上的連貫性不是很好；三是校企合作還有待提高；四是教學設備和設施不完善，校內實驗實訓基地和校外實踐教學基地尚未建設好；五是電氣工程及其自動化是長線專業，具有很大的社會需求，尤其服務洛陽地方經濟和相關行業的能力仍待提高。

2 改革思路及方向

2.1 基于CDIO的理論教學改革

CDIO由構思（Conceive）、設計（Design）、實施（Implement）和運作（Operate）四個英文單詞的首字母組成。它涵蓋了從產品研發到產品運行的整個周期，引導學生主動學習工程，并注重實踐以及課程之間的聯系，集中體現了“做中學”和“基于項目的教育和學習”的理念，因此理論教學時應注重實踐中的應用內容的講授。

2.1.1電力系統及其自動化方向專業課程設置

電力系統是由多個環節組成的電能生產與消費系統，包括發電、輸電、變電、配電和用電等。為保證系統的良好運作，還在各個環節和不同層次之間設立了相應的信息與控制系統，用來測量、調節、控制、保護、通信和調度電能生產的全過程，以保證用戶獲得安全、經濟、優質的電能。電氣工程及其自動化（電力系統及其自動化方向）主要任務就是理解、掌握并能設計電力系統各個環節。因此該專業主要開設的專業主干課程有：電力電子技術、高電壓技術、發電廠電氣部分、電力系統分析、電力系統繼電保護、計算機仿真、電力系統規劃等課程等。

2.1.2理論教學改革

學生通過學習專業主干課程對電力系統有一個全面深入的了解，為今后從事相關的工作打下堅實的理論基礎。為了達到好的教學效果，以上各門與實際聯系緊密的課程講授時應以CDIO的教學方式進行教學，使學生主動學習，牢牢掌握電力系統的相關知識。

以《電力系統繼電保護》課程為例[3]，對課程基于CDIO的教學，講解內容應分步實現。首先，要讓學生透徹理解繼電保護的內涵，引導學生通過對大型事故案例的分析來主動地發現問題并構思（conceive）。因為繼電保護作用重大，能保護一次系統的安全穩定運行，學生們只有在分析系統正常運行和故障運行的電氣量特性差別的基礎上，才能設定保護方案，所以學生必須牢牢掌握。其次，掌握繼電保護方法是思考和解決保護問題的基礎，學生只有在此基礎上，才能對一次系統故障進行分析，找出相對的辦法來切除故障，并完成設計（design）和實現（implement）過程；再次，典型完備的保護方案應從企業那里借鑒，因為企業在這方面配置十分成熟，啟發學生在配置保護時形成完整的概念，完成運作（operate）過程。上述這種教學內容設計，彌補了原來的繼電保護課程偏重于基本原理的介紹、不注重應用的缺陷。

2.2 基于 CDIO 工程教育模式的實踐性教學環節的改革與實踐

目前我國工程教育不僅重視科學基礎，還重視對學生個人能力、團隊合作能力以及系統適應和調控能力的培養。要真要做到這些，要改革工程人才培養模式。參照CDIO理念進行改革是一種有效可行的思路。這種理念以項目設計為導向、以能力培養為目標，可通過項目設計將整個課程體系系統地、有機地結合起來。該研究為學生設置了1級、2級、3級三個級別的項目。1級項目涵蓋該專業核心課程，體現專業主要能力要求，貫穿于整個本科教學階段，對學生進行構思、設計、實現、運作的整體訓練；2級項目則僅涉及一組相關核心課程的學習，重點突出對某項能力的要求；3級項目則針對單門課程，專為增加學生對該門課程的理解而設。各級項目設立的必要性、所涉及的能力要求等，均根據課程需要而定。通過以上設計，整個培養計劃形成有機整體。

2.2.1基于 CDIO 模式的課程設計的設置（3級項目）

該校電氣工程及其自動化專業有多達二十幾門的專業課課程設計，為了達到實際效果，電力系統及其自動化方向的學生重點對電力電子技術、高電壓技術、發電廠電氣部分、電力系統分析、電力系統繼電保護、電力系統調度自動化、電力系統自動裝置原理、Matlab控制系統與仿真、單片機原理及應用等課程進行課程設計環節。通過增加實踐環節，增設每一門課的課程設計，可以很好的提高學生的動手能力，改善學生對知識的理解水平，為使學生形成完整的知識體系以及應用能力打下良好的基礎。

3級項目設計旨在鼓勵學生主動學習和綜合學習。項目通過開展學術研討活動，推動學生學習系統建模、模型分析、仿真開發等技能。教師在課程設計項目中要引導學生通過技術研討、方案選擇等形式啟發創新思維。在這種新型模式的課程設計下，學生對研究對象進行系統模型分析計算，可培養其用數學邏輯方法精確描述電力系統的能力。項目內容設計時要考慮學生個體能力的差異，為不同水平的學生提供不同復雜程度的選擇。按照各自的要求完成設計任務，也可以達到鞏固知識和鍛煉能力的目的。比如電力電子技術課程設計設置：⑴單結晶體管觸發電路的設計；⑵正弦波同步移相觸發電路的設計；⑶單相半波可控整流電路的設計；⑷單相橋式半控整流電路的設計；⑸單相橋式全控整流電路的設計；⑹三相半波可控整流電路的設計；⑺三相橋式半控整流電路的設計；⑻三相橋式全控整流電路的設計；⑼單相正弦波脈寬調制SPWM逆變電路的設計；⑽半橋型開關穩壓電源的設計；⑾單相交流調壓電路的設計。以上設計難易程度有所差別，適合不同水平的學生，使不同層次學生都能得到鍛煉。

2.2.2基于 CDIO 工程教育理念的“課程群“綜合設計或實驗設置（2級項目）

2級項目則引導一組相關核心課程的學習，重點突出對某項能力要求。我校把電氣工程及其自動化專業的所有課程建立了四個課程群，其中專業課程群有四個：電子電路課程群、自動控制類課程群、電力系統及自動化課程群、嵌入式系統課程群。這里重點討論電力系統及其自動化方向的課程群。

電力系統及自動化課程群主要涉及電能的產生、變換、輸送、分配、控制的理論，電力系統的規劃、設計、安裝調試、運行規律，以及相應的設備、測量、保護、調節、控制系統的理論和技術。本課程群建設的目的就是將電力電子、電力系統分析等相關的理論課程和繼電保護、發電廠電氣部分、高電壓等技術課程同實際電氣設備和電力系統有機地結合起來， 通過上述訓練，學生能掌握電力系統的設計方法，并鍛煉了分析、計算和解決實際工程問題的能力。因此，該課程群的設置對培養從事與電氣工程有關的系統運行、自動控制、技術開發、信息處理、設計施工等領域工作的應用型工程技術人才具有重要意義。

課程群綜合設計或實驗項目的設置有個原則，那就是必須注重專業核心課程之間知識點的相互聯系，強調設計或實驗構思、設計、實現、運作都要基于項目進行。讓課程群綜合設計給學生更多參與實踐的機會。如該院進行不同電壓等級變電站設計與保護的課程群綜合設計時，將具有很強內在聯系的電力系統分析、電力系統繼電保護、發電廠電氣部分、計算機仿真等課程融合成一個課程群設計。以發電廠電氣主接線方案為平臺，依托短路計算和潮流計算來實現電力系統中設備選擇與運行，通過分析故障特征并進行整定計算來設定保護、最后通過計算機動態過程仿真分析等環節[4]。在這一個課程群設計下，學生工程實踐能力得到提高，而且在學習理論課之前，就能對立電力系統整體知識點有宏觀把握。綜合性設計通過利用開放性實驗室實踐，可以獲得遠遠超過課內實驗學時的實踐操作訓練時間。通過自主性、綜合性、設計性、創新性實驗內容的設置，可以進一步提高學生的學習效率和質量。

2.2.3基于 CDIO 模式的“產、學、研”相結合的畢業設計過程改革（1級項目）

CDIO 工程教育思想要求學生主動學習工程技術，并將課程和實踐有機聯系起來。這符合當前高等教育改革和發展趨勢：即將教學過程與相關行業發展緊密聯系起來。該院1級項目必須完整的貫穿于整個本科教學階段，使學生完整的得到構思、設計、實現、運作等方面的系統訓練。該校電氣工程及其自動化專業的1級項目分初級階段和高級階段。初級階段在一到三年級完成，任務是：了解CDIO理念，通過解剖產品實例來了解其組成部分及設計原理，使學生增加感性認識，并了解本專業核心課程與實際產品之間的對應關系，讓他們可以未來工程師的角色定位去看待所學知識；學生經歷項目構思與設計的實踐過程后，對專業的興趣會大大提高，創新思維也能得到鍛煉。畢業設計是1級項目的高級階段，任務是：學生在完成課程學習與項目訓練后，利用所學知識，完成一個產品項目的構思、設計、實現、運作等的訓練。設置1級項旨在讓學生從解決實際問題出發學習專業知識，激發學生對工程問題的興趣，引導其探索并掌握解決問題的方法。

該院鼓勵學生的畢業設計與工礦企業相結合，具體參與到某個產品或者是某個電力建設過程中去，通過畢業設計著重培養學生綜合分析和解決問題、組織管理、社交、獨立工作等各種能力，以及嚴謹、扎實的工作作風和強烈的事業心、責任感。只有具備這些能力和素養，學生將來走上工作崗位后，才能順利完成所承擔的建設任務。

電氣工程及其自動化專業畢業設計的任務是，通過學習和訓練，使學生了解電氣工程設計基本原理和方法，掌握一般電氣工程設計的基本技能；根據情況合理選擇實施方案；熟練進行電氣工程各方面的計算，并設計出合乎規范的電氣工程施工圖紙。評估學生畢業設計時，要將實施過程和成果相結合進行，要重視過程和社會需求者的評價，對于結果則可以看得輕些，做到以社會需求為導向進行評價。學生畢業設計成績評估由畢業設計撰寫（40%）、畢業設計項目實施過程（40%）、社會需求評價（10%）和平時表現（10%）四部分組成。以項目實施與理論掌握情況考核為主，兼顧社會需求與平時成績，這樣才可以較為全面地評估學生的能力。

第5篇：單片機課程設計小結范文

關鍵詞 實驗開發；3D機構；軟件仿真；機械設計基礎；高等職業院校

中圖分類號 G712 文獻標識碼 A 文章編號 1008-3219（2013）32-0039-03

收稿日期：2013-09-12

作者簡介：瞿芳（1967- ），女，江蘇宜興人，江蘇海事職業技術學院船舶工程系副教授。

基金項目：江蘇省教育廳高等學校實踐創新計劃項目《高職高專機械基礎綜合性實驗項目的開發》（編號2009-278），主持人：瞿芳。

《機械設計基礎》是高職院校機械類或近機械類專業必修課程，包含許多理論知識和實踐技能，要求學生融會貫通、綜合運用，因此實踐教學尤為重要。如何在有限的教學資源環境下，改革實踐教學內容，提升實踐教學理論層次和技術含量，培養學生創新思維和動手能力，一直是該課程教學改革的難點[1][2][3]。筆者結合有關課題研究成果，利用CXSJ軟件，設計具有工程實用意義的3D機構，并實現了原型，由此開發了機械基礎創新性綜合實驗項目。該實驗在多所高職院校得到廣泛應用，歷經三個學期，不斷完善，取得較好效果。

一、實驗方案設計

（一）總體設計思路

實驗目標是突出工科學生的特點，著重創造性思維培養和實踐技能提升，密切聯系工程實際，強化科學研究方式的訓練，增強團隊意識，激發自主學習的積極性[4][5][6]。實驗內容涉及動力控制、傳動方案、零件特性、運動分析、軟件設計、實物拼裝等多方面知識點。實驗結果既有運動的3D虛擬仿真機構，也有運動的實物機構。

（二）具體實現方法

實驗過程分實驗前準備、軟件設計與仿真、實型拼裝和撰寫實驗報告四個階段，具體流程如圖1所示。準備階段主要是在熟悉工程機械典型機構和零件特性的基礎上，擬訂傳動方案，繪制機構運動簡圖。

（三）實驗報告要求

學生根據實驗內容和測量結果自己設計實驗報告，實驗報告除常規的實驗目的、實驗原理、實驗設備工具等外，還應包含以下內容：設計出的空間機構3D仿真運動和實物照片；設計出的空間機構運動分析；設計出的空間機構的應用情況說明；空間機構和實驗方案的創新之處；空間機構和實驗方案的不足點及改進措施；主要實驗步驟；實驗中遇到的問題及其解決方法。

二、實驗平臺介紹

CXSJ軟件。CXSJ軟件是由清華大學、國防科學技術大學和湖南長慶機電科教有限公司聯合研發的虛擬設計軟件，建有三維零件庫，配有零件尺寸、功能和應用文字說明，可進行三維實體虛擬搭接裝配和軸向分解爆炸，可進行三維運動仿真演示。自帶裝配干涉錯誤的判斷功能，并可以給出正確的安裝順序。軟件具有網絡功能，可在局域網上聯機使用。

實驗臺設計。實驗臺結構為1200×350×650mm的機架框，可加多根立柱，每根立柱上可安裝多個滑塊，通過調整立柱和滑塊位置，使各轉動軸可以固定在指定位置。采用旋轉編碼器進行角位移數據采集，采用線位移傳感器進行線性位移數據采集，旋轉電機（功率N=90W，220V；輸出轉速n=10轉/分）帶動輸入軸，同時獲取輸入角位移數據。

三、實驗案例

實驗要求：學生根據給定的運動條件，設計空間機構運動簡圖，擬定機構運動尺寸，拆分機構組件；利用CXSJ軟件，選擇零件，并進行3D空間機構的裝配、運動仿真和運動分析；在實驗臺機架上搭接空間機構，并進行運動數據的測量和分析；撰寫實驗報告。

（一）軟件設計與仿真

利用CXSJ軟件進行設計與仿真，主要步驟：第一，按照拆分的構件，在CXSJ攜帶的零件庫中選擇合適零件，零件自帶尺寸。第二，以機構中的運動副為抓手進行虛擬裝配。裝配前可觀看軟件“示例”中運動副爆炸演示，搞清楚類似運動副的組成件及其裝配順序。第三，根據輸入運動的形式選擇原動件，若輸入運動為轉動可選用主動定鉸鏈軸或蝸桿為原動件；若輸入運動為移動，可選用適當行程的氣缸為原動件。第四，機構試運行，檢查有無干涉；調整、再運行至無干涉。第五，計算自由度，運動分析。

學生設計的空間機構及其仿真運動如圖2所示。其中，“螺旋齒輪——雙十字萬向連軸器”空間機構由帶輪機構、圓錐齒輪機構、蝸桿蝸輪機構和雙十字萬向聯軸器組成。帶輪為主動件，帶輪旋轉帶動圓錐齒輪轉動，再通過連桿帶動雙十字萬向聯軸器運動，從而實現有一定規律的運動。

（二）實體原型實現

按照在CXSJ軟件中設計得到虛擬機構及裝配順序，選擇實體零件，確定構件的總體布局和合理分層，依次聯結各個構件并組裝到空間機構創新設計實驗臺機架上。

安裝完畢，需先用手動方式驅動原動件，觀察整個機構有無干涉和“憋勁”等錯誤現象。全都暢通無阻之后，再安裝電機，并用電氣控制盒操縱驅動機構的運動，最后接通電源。

（三）運動分析

對設計完成的機構進行運動分析，主要是對機構運動到位情況、動力學特性作出定性分析和評價，一般包括如下幾個方面[7][8]：各個桿、副是否發生干涉，有無“憋勁”現象，是否產生沖擊；機構的運動是否連續，是否靈活，能否可靠地按照設計要求運動到位；輸入轉動的原動件是否有曲柄，運動輸出桿件是否具有急回特性；在工作行程中，最小傳動角的最大值是否超過其許用值[9]；自由度大于1的機構，其幾個原動件能否使整個機構的各個局部實現良好的協調動作；動力元件（電機或氣缸）的選用及安裝是否合理，是否按預定的要求正常工作。

四、小結

基于仿真與實現的3D機構創新設計綜合型實驗，由學生進行零件的創意組合，最終得到有實際工程意義的機構系統。通過實驗，學生對常用零件的結構和功能有了系統的感性認識，對典型傳動機構的原理有了直觀的了解，對相互協作完成任務有了切身體會。學生對實驗過程感到很神奇，對實驗結果充滿成就感，由此激發了他們的創造性思維和自主學習動力。

要達到理想的實驗效果，做好實驗前的準備工作非常重要。一是要利用CXSJ軟件的“示例”功能，反復拆裝軟件自帶的典型工程機構，熟悉機構設計的基本規則；二是需要利用CXSJ軟件交互式設計界面和互聯網絡，充分認識零件的結構和功能。

參考文獻：

[1]曾成，伍萍輝，劉艷萍.基于虛擬硬件環境的單片機原理與應用實驗開發[J].實驗技術與管理，2011（2）：91-93.

[2]孫暉，劉俊延，李甫成.基于仿真與原型實現相結合的電工學綜合實驗開發[J].實驗室研究與探索，2012（4）：227-231.

[3]方世杰，綦耀光.機械優化設計[M].北京：機械工業出版社，2003.

[4]李青云，劉幽燕，等.“探究式”綜合設計性實驗的開發設計及實踐[J].安徽農業科學，2012（3）：1718-1719，1723.

[5]姚旭東.加強課程設計 強化創新能力培養[J].中國大學教學，2011（6）：57-58.

[6]張清祥.探索實驗教學載體 培養學生實踐創新能力[J].實驗技術與管理，2012（2）：130-133.

[7]樊廣軍，袁理，魯立君，等.飛機起落架收放空間機構運動分析[J].鄭州大學學報：工學版，2012（1）：88-91.

[8]袁清珂，劉大慧，惠延波，等.空間機構動力學分析方法的研究[J].機械強度，2011（1）：40-44.

[9]李云雁，胡傳榮.試驗設計與數據處理[M].北京：化學工業出版社，2008.

The Design and Implementation of Innovative Comprehensive Experiment about “Mechanical Design Basis” in Higher Vocational Schools

QU Fang

（Jiangsu Maritime Vocational and Technical College，Nanjing Jiangsu 211170，China）