时间:2022-07-11 16:09:41
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指导教师评语
余雨晴的论文《高频电子线路精品课程网站建设》,基本完成了高频电子线路精品课程网站的设计,论文介绍了设计思想、制作过程,并设计了基本的网站雏形。阅读指导教师指定的参考资料、文献,开题报告有实施方案,并按要求完成外文翻译,设计基本合理,对网站建设提出了个人见解,作者基本掌握了网站建设的基础理论。论文撰写规范,符合学位论文答辩要求。
同意该同学参加学位论文答辩。
评阅教师评语
余雨晴的论文《高频电子线路精品课程网站建设》,基本完成了高频电子线路精品课程网站的设计,论文介绍了设计思想、制作过程,并设计了基本的网站雏形。网站设计基本上合理、科学,表明作者基本上掌握了相关专业知识。毕业论文撰写符合规范要求,论文达到了本科毕业论文的要求。
同意该生参加学位论文答辩。
答辩委员会评语
答辩小组通过对余雨晴的论文《高频电子线路精品课程网站建设》的审核,认为该论文选题具有研究价值,基本上完成了网站的设计任务,设计基本上合理、科学。该生基本完成了毕业论文任务书所规定的内容,论文撰写基本符合规范,答辩时能基本正确地回答问题。
经答辩小组讨论,答辩成绩定为及格。
2、杨婷
指导教师评语
杨婷同学的论文《PLL技术及其应用》,较好地完成任务书规定的设计任务。论文在详细分析PLLIC电路的基础上,利用锁相集成电路设计了红外自动控制水龙头。红外自动控制水龙头运用LM音频锁相环芯片设计,同时结合定时器芯片和三端集成稳压器等组合而成,设计合理。该生除全部阅读指导教师指定的参考资料、文献外,还能阅读一些自选资料,并提出较合理的开题报告实施方案,按要求按时完成外文翻译,译文质量较好。对对研究的问题能正确分析,反映出作者较好地掌握了电科专业基础理论与专业知识,论文撰写规范,符合学位论文答辩要求。
同意该同学参加学位论文答辩。
评阅教师评语
杨婷同学的论文《PLL技术及其应用》选题具有实际意义,较好地完成了规定的任务,论文在详细分析PLLIC电路的基础上,利用锁相集成电路设计了红外自动控制水龙头,红外自动控制水龙头是运用了LM音频锁相环芯片设计,同时结合定时器芯片和三端集成稳压器等组合而成的电路。设计合理,表明作者比较好的掌握了电科专业相关的知识。毕业论文撰写符合规范要求,论文达到了本科毕业论文的要求。
同意该生参加学位论文答辩。
答辩委员会评语
答辩小组通过对杨婷同学的论文《PLL技术及其应用》的审核,认为该论文选题具有研究价值,论文利用锁相集成电路设计了红外自动控制水龙头电路,设计合理,表明作者比较好的掌握了相关专业知识,设计的产品具有一定的使用和参考价值。该生认真完成了毕业论文任务书所规定的内容,论文撰写符合规范,答辩时能正确地回答问题。
经答辩小组讨论,答辩成绩定为良好。
3、王锐
指导教师评语
王锐同学的论文《基于FPGA技术的电子密码锁》,完成了任务书所规定地研究(设计)任务。论文采用EDA技术通过自顶向下的设计方法对数字密码锁进行了设计,描述了数字密码锁的总体结构、主要功能、设计流程、模块划分及总体和各模块的VHDL源程序,并且给出了数字密码锁设计的仿真结果。外语资料翻译尚可,论文格式基本规范,论述基本准确,达到了预期的要求,符合学士学位论文答辩的要求。
同意该同学参加毕业论文答辩。
评阅教师评语
王锐同学的论文《基于FPGA技术的电子密码锁》选题具有一定的实际意义,基本上完成了规定的任务,主要工作包括用EDA技术通过自顶向下的设计方法对数字密码锁进行了设计,描述了数字密码锁的总体结构、主要功能、设计流程、模块划分及总体和各模块的VHDL源程序,并且给出了数字密码锁设计的仿真结果,存在的不足主要是没有具体实现。毕业论文撰写符合规范要求,论文达到了本科毕业论文的要求,同意该生参加学位论文答辩。
答辩委员会评语
答辩小组通过对王锐同学的论文《基于FPGA技术的电子密码锁》的审核,认为该论文选题具有一定的研究价值,作者具有一定的阅读参考资料的能力,认为完成了毕业论文任务书所规定的内容,行文基本流畅,答辩时能较比较正确地回答问题。本文尚存在全篇结构不够合理、没有完全实现等缺陷。
经答辩小组讨论,答辩成绩定为中等。
4、周洋
指导教师评语
周洋同学的论文《纯音听力计的设计与实现》,较好地完成了任务书所规定地研究任务。论文从听力计的发展趋势和面临现状出发,基于对系统结构和功能要求的分析,论述了仪器的工作原理,软、硬件设计方法和纯音信号与噪声信号的实现过程。外语资料翻译尚可,论文格式基本规范,论述基本准确,达到了预期的要求,符合学士学位论文答辩的要求。
同意该同学参加毕业论文答辩。
评阅教师评语
周洋同学的论文《纯音听力计的设计与实现》选题具有一定的实际意义,基本上完成了规定的任务,从听力计的发展趋势和面临现状出发,基于对系统结构和功能要求的分析,论述了仪器的工作原理、软、硬件设计方法和纯音信号与噪声信号的实现过程,设计基本合理。毕业论文撰写基本符合规范要求,论文基本上达到了本科毕业论文的要求,同意该生参加学位论文答辩。
答辩委员会评语
答辩小组通过对周洋同学的论文《纯音听力计的设计与实现》的审核,认为该论文选题具有一定的研究价值,作者具有一定的阅读参考资料的能力,基本完成了毕业论文任务书所规定的内容,行文基本流畅,答辩时能较比较正确地回答问题。本文尚存在全篇结构不够合理、设计没有完全实现等缺陷。
经答辩小组讨论,答辩成绩定为中等。
5、李思静
指导教师评语
李思静同学的论文《调频电路及其设计》,很好地完成任务书规定的设计任务。论文采利用导频制调频立体声发射接收技术及高性能的专用发射与接收集成电路,设计了一套基于BA和CXA的小型无线调频立体声系统。该生除全部阅读指导教师指定的参考资料、文献外,还能阅读较多的自选资料,较好地理解课题任务并提出开题报告实施方案,能出色完成外文资料的翻译,对研究的问题能较深刻分析,反映出作者很好地掌握了有关基础理论与专业知识,论文撰写规范,符合学位论文答辩要求。
同意该同学参加毕业论文答辩。
评阅教师评语
李思静同学的论文《调频电路及其设计》选题具有实际意义,完成了规定的任务,论文采利用导频制调频立体声发射接收技术及高性能的专用发射与接收集成电路,设计了一套基于BA和CXA的小型无线调频立体声系统,表明作者很好的掌握了调频通信方面的知识。毕业论文撰写符合规范要求,论文达到了本科毕业论文的要求。
同意该生参加学位论文答辩。
答辩委员会评语
答辩小组通过对李思静同学的论文《调频电路及其设计》的审核,认为该论文选题具有研究价值,作者设计了一套基于BA和CXA的小型无线调频立体声系统,作者很好的掌握了调频通信方面的知识。具有很好的阅读参考资料的能力,认真完成了毕业论文任务书所规定的内容,行文流畅,论文撰写符合规范,答辩时能正确地回答问题。
经答辩小组讨论,答辩成绩定为优秀。
6、王莉
指导教师评语
王莉同学的论文《无线电遥控系统设计》,较好地完成任务书规定的设计任务。论文设计了一种无线电遥控系统,包括发射电路的设计和接收电路的设计,实现了远程遥控功能。该生除全部阅读指导教师指定的参考资料、文献外,还能阅读一些自选资料,并提出较合理的开题报告实施方案,按要求按时完成外文翻译,译文质量较好。对对研究的问题能正确分析,反映出作者较好地掌握了有关基础理论与专业知识,论文撰写规范,符合学位论文答辩要求。
同意该同学参加学位论文答辩。
评阅教师评语
王莉同学的论文《无线电遥控系统设计》选题具有实际意义,较好地完成了规定的任务,论文设计了一种无线电遥控系统,包括发射电路的设计和接收电路的设计,实现了远程遥控功能。设计合理,表明作者比较好的掌握了相关专业知识。毕业论文撰写符合规范要求,论文达到了本科毕业论文的要求。
同意该生参加学位论文答辩。
答辩委员会评语
答辩小组通过对王莉同学的论文《无线电遥控系统设计》的审核,认为该论文选题具有研究价值,论文设计了一种无线电遥控系统,包括发射电路的设计和接收电路的设计,实现了远程遥控功能。设计合理,表明作者比较好的掌握了相关专业知识,设计的产品具有一定的使用和参考价值。该生认真完成了毕业论文任务书所规定的内容,行文流畅,论文撰写符合规范,答辩时能正确地回答问题。
经答辩小组讨论,答辩成绩定为良好。
7、赵霞
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赵霞同学的论文《电子信息科学与技术专业网站设计》,较好地完成电子信息科学与技术专业网站设计,完成了总体方案设计及留言板模块和新闻管理功能模块的结构设计与编程。本设计由两位同学合作完成,赵霞同学负责新闻管理功能模块的设计,其开发主要包括后台数据库的建立和维护以及前端应用程序的开发两个方面。该生除全部阅读指导教师指定的参考资料、文献外,还能阅读一些自选资料,并提出较合理的开题报告实施方案,按要求按时完成外文翻译,译文质量较好。论文撰写规范,符合学位论文答辩要求。
同意该同学参加学位论文答辩。
评阅教师评语
赵霞同学的论文《电子信息科学与技术专业网站设计》选题具有实际意义,较好地完成了新闻管理功能模块的设计,其开发主要包括后台数据库的建立和维护以及前端应用程序的开发两个方面。网站设计合理、科学,表明作者比较好的掌握了相关专业知识。毕业论文撰写符合规范要求,论文达到了本科毕业论文的要求。
同意该生参加学位论文答辩。
答辩委员会评语
答辩小组通过对赵霞同学的论文《电子信息科学与技术专业网站设计》的审核,认为该论文选题具有研究价值,较好地完成了新闻管理功能模块的设计,其开发主要包括后台数据库的建立和维护以及前端应用程序的开发两个方面,设计合理、科学。该生认真完成了毕业论文任务书所规定的内容论文撰写符合规范,答辩时能正确地回答问题。
经答辩小组讨论,答辩成绩定为良好。
8、周星
指导教师评语
周星同学的论文《电子信息科学与技术专业网站设计》,较好地完成电子信息科学与技术专业网站设计,完成了总体方案设计及留言板模块和新闻管理功能模块的结构设计与编程。本设计由两位同学合作完成,周星同学负责网站页面的设计和留言板系统的设计。该生除全部阅读指导教师指定的参考资料、文献外,还能阅读一些自选资料,并提出较合理的开题报告实施方案,按要求按时完成外文翻译,译文质量较好。论文撰写规范,符合学位论文答辩要求。
同意该同学参加学位论文答辩。
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周星同学的论文《电子信息科学与技术专业网站设计》选题具有实际意义,较好地完成了新闻管理功能模块的设计,其开发主要包括网站页面的设计和留言板系统的设计。网站设计合理、科学,表明作者比较好的掌握了相关专业知识。毕业论文撰写符合规范要求,论文达到了本科毕业论文的要求。
同意该生参加学位论文答辩。
答辩委员会评语
答辩小组通过对周星同学的论文《电子信息科学与技术专业网站设计》的审核,认为该论文选题具有研究价值,较好地完成了网站页面的设计和留言板系统的设计,设计合理、科学。该生认真完成了毕业论文任务书所规定的内容论文撰写符合规范,答辩时能正确地回答问题。
经答辩小组讨论,答辩成绩定为良好。
9、蔡凌云
指导教师评语
蔡凌云同学的论文《数字调频发射机的设计》,较好地完成了任务书所规定地研究任务。论文主要采用数字信号处理(DSP)和直接数字频率合成(DDS)技术,实现了数字调频发射机的设计。本设计由两位同学完成,该生主要负责数字调频发射机的数字调频调制模块部分的设计。外语资料翻译尚可,论文格式基本规范,论述基本准确,达到了预期的要求,符合学士学位论文答辩的要求。
同意该同学参加毕业论文答辩。
评阅教师评语
蔡凌云同学的论文《数字调频发射机的设计》,较好地完成了任务书所规定地研究任务。论文主要采用数字信号处理(DSP)和直接数字频率合成(DDS)技术,实现了数字调频发射机的设计。本设计由两位同学完成,该生主要负责数字调频发射机的数字调频调制模块部分的设计,设计基本合理。毕业论文撰写基本符合规范要求,论文基本上达到了本科毕业论文的要求,同意该生参加学位论文答辩。
答辩委员会评语
答辩小组通过对蔡凌云同学的论文《数字调频发射机的设计》的审核,认为该论文选题具有一定的研究价值,数字调频发射机的数字调频调制模块部分的设计基本合理。作者具有一定的阅读参考资料的能力,基本完成了毕业论文任务书所规定的内容,答辩时能较比较正确地回答问题。
经答辩小组讨论,答辩成绩定为中等。
10、张佳富
指导教师评语
张佳富同学的论文《高频功率放大器及其设计》,基本地完成了任务书所规定地研究任务。论文对高频功率放大器的发展以及应用做了介绍,设计了基本合理的高频功率放大器电路。外语资料翻译尚可,论文格式基本规范,论述基本准确,基本达到了预期的要求,符合学士学位论文答辩的要求。
同意该同学参加毕业论文答辩。
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张佳富同学的论文《高频功率放大器及其设计》,基本地完成了任务书所规定地研究任务。论文对高频功率放大器的发展以及应用做了介绍,设计了基本合理的高频功率放大器电路,设计基本合理。毕业论文撰写基本符合规范要求,论文基本上达到了本科毕业论文的要求,同意该生参加学位论文答辩。
答辩委员会评语
答辩小组通过对佳富同学的论文《高频功率放大器及其设计》的审核,认为该论文选题具有一定的研究价值,高频功率放大器电路的设计基本合理。作者具有一定的阅读参考资料的能力,基本完成了毕业论文任务书所规定的内容,答辩时能较比较正确地回答问题。
经答辩小组讨论,答辩成绩定为中等。
11、李薇
指导教师评语
李薇同学的论文《数字调频发射机的设计》,较好地完成了任务书所规定地研究任务。论文主要采用数字信号处理(DSP)和直接数字频率合成(DDS)技术,实现了数字调频发射机的设计。本设计由两位同学完成,该生主要负责系统在DSP方面的设计。外语资料翻译尚可,论文格式基本规范,论述基本准确,达到了预期的要求,符合学士学位论文答辩的要求。
同意该同学参加毕业论文答辩。
评阅教师评语
李薇同学的论文《数字调频发射机的设计》,较好地完成了任务书所规定地研究任务。论文主要采用数字信号处理(DSP)和直接数字频率合成(DDS)技术,实现了数字调频发射机的设计。本设计由两位同学完成,该生主要负责系统在DSP方面的设计,设计基本合理。毕业论文撰写基本符合规范要求,论文基本上达到了本科毕业论文的要求,同意该生参加学位论文答辩。
答辩委员会评语
答辩小组通过对李薇同学的论文《数字调频发射机的设计》的审核,认为该论文选题具有一定的研究价值,系统在DSP方面的设计基本合理。作者具有一定的阅读参考资料的能力,基本完成了毕业论文任务书所规定的内容,答辩时能较比较正确地回答问题。
经答辩小组讨论,答辩成绩定为中等。
12、宋治桦
指导教师评语
宋治桦同学的论文《射频功率放大器》,完成了任务书所规定地设计任务。论文通过图例和对比进行分析,阐述了射频功放的基本理论;在研究了射频功放的工作状态、负载和调谐等外部特性的基础上设计了一种射频功率放大器。外语资料翻译尚可,论文格式基本规范,论述基本准确,达到了预期的要求,符合学士学位论文答辩的要求。
同意该同学参加毕业论文答辩。
评阅教师评语
宋治桦同学的论文《射频功率放大器》选题具有一定的实际意义,基本上完成了规定的任务,在研究了射频功放的工作状态、负载和调谐等外部特性的基础上设计了一种射频功率放大器,设计基本合理。毕业论文撰写符合规范要求,论文达到了本科毕业论文的要求。
同意该生参加学位论文答辩。
答辩委员会评语
答辩小组通过对宋治桦同学的论文《射频功率放大器》的审核,认为该论文选题具有一定的研究价值,作者具有一定的阅读参考资料的能力,认为完成了毕业论文任务书所规定的内容,答辩时能较比较正确地回答问题。
经答辩小组讨论,答辩成绩定为中等。
13、邹元杰
指导教师评语
邹元杰同学的论文《基于单片机STCCLED点阵显示》,很好地完成任务书规定的设计任务。系统以STCC单片机为主控芯片,利用温度测量,实时时钟芯片和数据存储技术并配合软件,实现了温度的测量、时间、数据掉电不丢失等功能,最终很好地完成了规定任务。该生对研究的问题能较深刻分析,反映出作者很好地掌握了有关基础理论与专业知识,实际动手能力强,论文撰写规范,符合学位论文答辩要求。
同意该同学参加毕业论文答辩。
评阅教师评语
邹元杰同学的论文《基于单片机STCCLED点阵显示》,选题具有实际意义,完成了规定的任务。系统以STCC单片机为主控芯片,利用温度测量,实时时钟芯片和数据存储技术并配合软件,实现了温度的测量、时间、数据掉电不丢失等功能,最终很好地完成了规定任务。毕业论文撰写符合规范要求,论文达到了本科毕业论文的要求。
同意该生参加学位论文答辩。
具体包括以下三个方面的内容:1.建立开放式的“虚拟实验室”互动平台,提升教学效率面对目前在校学生人数多、资源少、掌握新技术的成本高、经费少的矛盾,利用基于互联网的强大的通信功能建立一个网上“虚拟实验室”,实现电气工程基础课程实验中心在时间和空间上的拓展,提高实验教学效果。首先,教师在讲授模电、数电等专业基础课时向学生介绍EDA等相关仿真软件,并且通过较多实例的仿真讲解,调动学生的学习兴趣,使学生对该课有更深入地理解和应用。然后,要求学生课后通过该“虚拟实验室”平台下载相关软件及实验教程等内容,这样学生就可以在自己的计算机上完成相关的虚拟实验内容,并可通过实验报告在线提交、师生互动等环节实现与教师的网上交流,解决在虚拟实验中可能碰到的棘手问题。同时,也能间接培养学生利用充裕的课后时间独立思考的习惯。2.探索递进型的实验教学模式,“虚实结合”培养学生的工程实践能力根据电气工程专业的培养目标和要求,通过整合教学内容、优化资源配置、改进教学方法、加强教学管理、提高队伍素质等方法,探索递进型的实验教学模式,即将实验内容分成“验证实验—综合设计实验—创新实验”三个层次。[5]其中,验证实验作为必做的基础性实验,以满足各门课程实验教学的需要。综合设计实验为选做实验,为后续的课程设计和毕业设计提供一个平台。创新实验采用项目形式,由学生独立设计实验目的和方案,实验研究某一专题问题。在教学方法上改变以往“教师猛灌”的思路,采取启发式教学培养学生的动手能力和创新意识。其中,验证实验以教师为技术指导,综合设计以及创新实验采取以学生为主、教师为辅的教学方法,要求学生每周都要与指导教师会谈。在保证安全和正确性的前提下,实验方案、操作、实验结果分析等都由学生全权负责,独立做出决断。另外,为了增强和培养学生的学习兴趣及动力,考核上采用更加灵活的方式,比如独立计算学分等措施。同时,确立虚拟实验在基础教学中的辅助地位,充分发挥其长处,多开综合设计实验,精选实物实验内容,引导学生从虚拟走向现实,理顺虚实关系,提高工程实践能力。3.引入团队理念和科研项目,广泛开展电子设计竞赛,培养学生的创新能力队伍建设是确保基础实验教学的前提和条件,包括指导教师团队和学生团队两大部分。针对前者,主要是创建一支相对稳定、结构合理、具有丰富教学经验和实践经验的教师梯队。目前,安徽大学电气工程基础课程实验中心成员均具有相关课程的丰富教学经验,熟悉课程及实验内容,能够保证实验的顺利进行。同时具有比较前沿的科研经历,可以更好的在试验中指导学生去探讨这门学科的应用前景,引发学生的科研兴趣。由于成员所承担的实验课程涵盖了电气学院各本科专业的全部专业基础课程,一方面方便指导学生根据所学专业知识的课程设置,在实验内容上进行不同课程之间的知识串联,另一方面能够引导学生进行跨学科、跨专业的实验尝试。另外,从2013年起安徽大学所有青年教师必须到工厂企业挂职锻炼学习,这无疑也强化了队伍建设。对于后者,考虑选择一批对相关实验课题感兴趣的学生,充分发挥各自的长处,如动手能力、编程能力、论文撰写等,彼此协作。同时,由浅入深地将教师的科研内容和科研成果、工程实际问题等引入到基础课程的实验教学中,增强学生的实际应用能力,提高教学效果。适时引入创新性实验项目,让学生及时了解实验新技术的发展,注重培养学生掌握新实验技术的能力。充分利用“虚拟实验室”进行仿真设计与方案论证,然后在教师的指导下在传统实验室进行电路实现,真正做到“做中学”、“按需教”、“做工程”、“学得会”。在此基础上,积极组织学生参加全国电子技术大赛、“挑战杯”大赛以及“飞思卡尔”杯智能汽车等比赛,进一步锻炼学生的创新能力。另外,安徽大学每年都会给予一定的资金支持,以“大学生科研训练计划项目”为载体,培养学生的创新能力。
二、实验教学实践
安徽大学电气工程基础课程实验中心按照80台套的实验规模建设,于2011年初建成。中心的实验箱均采用模块化、通用性结构,只需通过模块的插拔即可进行“模拟电子技术”、“数字电子技术”、“单片机”、“微机原理”、“FPGA”等基础课程的实验和课程设计。基于上述设备资源,安徽大学电气工程与自动化学院突破传统实验教学内容的约束,积极推行实验中心的全面开放,融入电工电子最新发展成果,探索“虚实结合”开放式递进型实验教学模式,并在2009级、2010级学生中进行教学实践,取得了较好的效果。笔者指导的安徽大学电气一队在安徽省2012年“炜煌杯”大学生单片机应用技能比赛中获得了二等奖。教研组精心组织了直流稳压电源、函数信号发生器、水温控制系统、微小信号测量系统、抢答器、频率计、电子密码锁、数字钟、交通灯控制器、电梯控制器、步进电机控制器等实验内容。同时对指导教师进行分工,实行题目负责制。要求指导教师根据实验内容进行模块化细分,并要求用分立元件(模电、数电基本内容)、FPGA、单片机、专用芯片等不同方案进行内容组织,实践“基于项目”的递进型实验教学。[6]在整个实验教学过程中,学生可以任意选择一个项目进行实验。例如,学生选择步进电机项目。在模电、数电基础实验阶段用分立元件分别进行正转、反转、调速、速度计数等基础性实验;在课程设计阶段,采用分立元件进行步进电机的闭环控制实验;在单片机实验阶段,可以选用单片机进行以上内容的实验;在FPGA阶段,则选用可编程逻辑器件再次实验。上述内容自由发挥,不拘形式。这样经过以上几个综合性设计实验,学生会对步进电机的性能、控制手段等有相当的理解。到毕业设计阶段,指导教师再给出一个关于步进电机伺服驱动的毕业设计题目,将使学生具备步进电机相关的丰富知识。另外,在基础实验和综合设计实验完成后开展一次中期考核。考核达到一定水准的学生,还可以组队参加科研创新项目及其他形式的电子设计竞赛。这样一个循序渐进、螺旋上升的递进型积累过程,将有利于调动学生的实验积极性,而不是传统的为实验成绩而实验的模式,如图1所示。同时,在实验项目的实践教学中,分层次地让学生掌握不同类型的EDA工具软件,比如Multisim、Proteus、QuartusⅡ等,充分利用网络优势在“虚拟实验室”中设置上述实验内容,让学生逐渐掌握软、硬件相结合的分析问题与解决问题的方法,实现递进型实验教学真正意义上的“虚实结合”模式,如图2所示。
作者简介:方向红(1969-),女,浙江松阳人,淮南联合大学机电系,高级讲师。(安徽 淮南 232038)
基金项目:本文系2011年淮南联合大学教研项目(项目编号:JYB1104)的研究成果。
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2014)02-0091-02
单片机作为计算机发展的一个重要分支领域,广泛应用于工业控制系统中,单片机课程作为工业电气自动化、应用电子、机电一体化、电子信息及计算机应用等专业的主干课程,在人才培养课程体系中起着重要的地位。[1]单片机课程具有软硬件结合紧密、内部微观结构抽象、实践性强等特点。[2]过去,采用的是理论讲授和实验验证相隔离的传统教学形式,学生感觉理解困难,尤其是单片机的实践应用方面较为薄弱。[3]为改变这一现状,从2010年起,笔者在电类专业中推行三段递进式教学模式改革,即将单片机教学分为模块化教学、工程综合实训及电子创新设计三个阶段,通过确立各阶段教学的具体内容,制订课程教学标准,改革教学方法和考核手段,取得了较好的效果。
一、三段递进式教学模式
单片机课程是在学习了C语言程序设计、电工、电子技术、传感器及检测技术的基础上,使学生掌握单片机应用系统的硬件电路设计与制作技术,能够进行单片机应用系统的程序设计与调试,培养学生的动手能力、工程素质和创新能力。基于这个目的,笔者设计了三段递进式教学模式,用两学期的时间完成,其具体含义如下:
1.第一阶段:模块化教学,围绕基础知识及常见应用开展教学,符合学生的认知规律
笔者通过企业调研、分析单片机应用产品开发的典型工作过程,参考职业技能考核对单片机专项能力的要求,打破原有的教材体系,重新序化了教学内容,将单片机应用系统划分为一个个基础应用模块。例如将并行口的应用划分为发光二极管控制、数码管控制、按键扫描及液晶芯片使用等几个模块。[4]每一模块本着“知识够用、简单实用、有利于提高”原则,分别设计了几个不同的任务,其内容的难易程度和对学生的能力要求呈逐步提高的趋势。每个模块最后都设有“发挥部分”单元,让学生能动脑思考,即学即用,在前面内容的基础上综合提高。例如:第一个应用模块——发光二极管控制,笔者分别设计了几个任务:点亮一个发光二极管发光二极管闪烁10次跑马灯流水灯,发挥部分要求在跑马灯基础上做一改进,即每个发光二极管点亮过程中要闪烁6次。这是发光二极管闪烁10次和跑马灯的综合应用,让学生动手尝试编制其单片机学习的第一个自主程序,难度不大,容易实现,从而体验成就感,激发学习兴趣。各模块之间、电路与电路之间、程序与程序之间,都保持着关联性,使学生在前一个电路或模块基础上,仅做少许改动,就可以开发出另一个电路或程序。
这一阶段借助Proteus仿真软件和实验箱,主要在教室和实验室穿行。首先,理论知识传授和简单入门程序讲解在教室借助多媒体完成;然后,学生在实验室用Proteus Isis软件仿真电路、keil C51软件调试程序;调试成功后,再根据实验箱的原理图,进行接线、修改程序,完成硬件实现。“发挥部分”由学生在课余时间研究、思考,再到实验室验证其正确性。每个模块学习结束,要求学生提交报告,对所做工作做一总结。这一阶段以解决任务为主线,将基础应用分解成一个个案例元,使学生加深单片机基础知识的理解,掌握其硬件连接及编程方法。
第一阶段的考核采用百分制,即平时考勤(20%)、过程化考核(50%)与期末考核(30%)相结合。过程化考核办法如下:学生每学完一个模块,完成各实训项目后,根据表1评定阶段成绩。学生在每个阶段都有自己的成绩,根据每个模块的难易程度,取加权平均值,为过程化考核成绩。期末考核采用机试方式,学生可以查阅相关资料,考查学生根据题目要求绘制仿真电路图、程序的编制及调试能力。机试题目由多题组成,各题根据难度不同,取不同分值。学生可以根据自己的程度,选择其中几道排列组合,根据完成情况现场打分,体现出分层次考核的改革思路。
2.第二阶段:工程综合实训,以典型应用产品作为载体,体验实际产品的制作过程
在学完第一阶段所有内容后,由教师按照兼顾实用性、可操作性、可扩展性的原则,选取几种单片机典型应用产品作为实训题目,如摇摇棒、简易密码锁、数字时钟和电子琴等,这些题目在书本及网络上很容易查到相关资料。它们既是第一阶段各模块内容的综合应用,又加入了新的芯片原理及应用,因而是第一阶段教学内容的补充、综合和深化。如数字时钟电路中既包含了基础应用部分的单片机最小系统、按键扫描、蜂鸣器警示、中断、数码管或液晶显示等,又加入了时钟芯片DS1302的原理及其与单片机的连接等内容。学生在掌握单片机原理和基本应用的基础上,以某个具体产品的制作为载体,经过电路板设计、元器件焊接、程序设计与调试、硬件装配、分析总结等过程,脱离了已固化成功的实验箱及软件仿真,进入到自己亲自动手搭建硬件,程序调试、下载阶段,初步掌握了工程设计方法和组织实践的基本技能。这一阶段考核标准如表2。
3.第三阶段:电子创新设计,综合了传感器及检测技术、电工、电子技术和单片机等相关知识,是能力转化为工程素质的重要阶段
实际的单片机应用系统设计必然包含电子线路设计、传感器使用、单片机控制及检测技术应用等几部分,电子创新设计阶段就是模拟单片机实际应用产品的设计过程,由教师参考大学生电子设计竞赛的形式,事先设计一些题目,提出系统需要完成的任务及其参数、精度要求。学生3~4人组成一个小组,各组选定一个题目,在规定的时间内协作完成。学生经过课题分析研讨、查找资料、电路设计、硬件制作与装配、软件编制、系统联调、编写设计报告等步骤,培养学生的团结协作精神、工程设计能力及科技论文写作能力,是单片机应用开发过程的课堂模拟及创新能力培养的重要阶段。电子创新设计阶段考核采用百分制,具体标准如表3。
二、结语
三年来,笔者通过上述实践和改革,极大地激发了学生学习的积极性,学生感觉易入门,对基础知识的理解也更加深刻了。很多学生在毕业设计中都喜欢选择跟单片机应用相关的课题,毕业生的工作也有不少跟单片机应用开发相关。另外,培养了一大批动手能力强、实践技能高的学生,在安徽省大学生技能大赛和电子设计大赛中屡获佳绩。
单片机三段递进式教学模式,其本质是通过任务驱动,引导学生在解决问题的过程中,理解单片机知识,熟悉单片机开发过程,掌握实践技能,培养工程素质和创新精神,为学生的可持续发展打下基础。课程改革是一项长期的系统工程,笔者只是做了些探索和尝试,今后还需要根据学生的特点、技术的进步不断调整思路,与时俱进,为培养生产实践所需的人才而继续努力。
参考文献:
[1]黄磊,朱群峰,江世明.《单片机原理应用》课程教学改革与实践[J].中国电力教育,2008,(22):87-88.
作者简介:过希文(1983-),男,浙江嵊州人,安徽大学电气工程与自动化学院,讲师;李国丽(1961-),女,黑龙江林口人,安徽大学电气工程与自动化学院,教授。(安徽 合肥 230601)
中图分类号:G642.423 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)29-0087-02
高校实验教学改革旨在贯彻落实教育部“关于实施高等学校本科教学质量与教学改革工程的意见”(教高[2007]1号)和“关于进一步深化本科教学改革全面提高教学质量的若干意见”(教高[2007]2号)文件精神。电气工程基础课程的实验教学不仅是对理论教学的深化和补充,而且对于培养学生分析问题、解决问题的能力具有十分重要的作用,是当前提高学生动手能力、创新精神和综合素质的主要手段。[1]
一、封闭式实验教学模式的缺陷
通常,电气工程基础课程的实验教学主要依靠实验中心的硬件设备,由专门的实验室工作人员承担,并采用传统的“按学时、内容、空间进行实验”的封闭式实验教学模式单独设课,譬如“电路”、“模电”、“数电”等实验室。通过近几年的教学实践发现该教学模式存在诸多缺陷。一是理论教学与实践教学分别由不同的教师任教,相互之间衔接较差。同时由于大部分实验人员长期脱离教学一线,对先进技术的发展把握不够,因此在教学效果和新实验开发等方面都显得不足。二是实验中心的建立,大量实验设备的投入,使得基础课程的实验内容越来越向模块化方向发展,学生在实验过程中鲜有动手搭建实验电路的过程,在模块上直接测试参数的实验使学生失去了大部分动手的机会。三是传统的封闭式教学模式不但受到实验课时数、环境以及实验室开放程度的限制,而且每门课程开设的仅为理论教学服务的验证性实验,使学生在整个实验过程中被动地适应了实验指导书的要求,只起到一个“装配”实验的作用,根本无法满足学生个性化的教学要求。同时缺乏对学生综合实验能力的培养,创新更无从谈起。
上述问题与安徽大学培养工程应用型高级人才的教学理念相悖,同时也不利于学生综合素质的协调发展。因此,对现有电气工程专业基础课程的实验教学模式进行探索和改革迫在眉睫。
二、“虚实结合”的开放式递进型实验教学模式
国家教委指导委员会提议:“EDA技术是电气类教学改革的重要方向”。针对上述问题,在教学中引入EDA技术是必然趋势。[2]为此,提出建立和应用基于EDA技术的“虚拟实验室”互动平台,把“虚拟实验室”作为传统实验的一个有益的补充和完善。
“虚拟实验室”的概念最早是由美国维吉尼亚大学的William Wulf教授提出的,即利用互联网技术将所提供的虚拟仪器、实验题目以及内容放入网站上,远程用户只需利用网络浏览器,而不需要其他的特殊软件,就可以登录到远程实验室的网络教学服务器上。[3]相对于传统的实物实验,“虚拟实验室”主要具有以下三大特点:一是开放性。真正实现实验室的全方位开放,即实验内容开放(学生可选择)、时间开放、空间开放。另外,学生也并不需要来实验室做实验,自己可以随时在宿舍电脑上进行,可预约时间向教师咨询。二是资源共享和辐射示范性。“虚拟实验室”对全社会的开放可以加强电气工程基础课程实验中心的辐射示范作用,推动学校远程教育的发展。三是高效性。在实验形式、内容上融入先进的EDA技术,建立一个有生机的、有活力的、可持续发展的、新的实验教学模式。既注重学生的基础训练,又注重电子系统的设计与实践,可以有效提高电气工程专业基础课程的实验教学效果。
但是由于“虚拟实验室”本质上不可能替代实物实验,只能作为一种补充和完善。[4]因此,在实验教学中应充分利用“虚拟实验室”和真实实验的优势研究“以虚为辅、以实为主、虚实结合、优势互补”的开放式递进型实验教学模式。具体包括以下三个方面的内容:
1.建立开放式的“虚拟实验室”互动平台,提升教学效率
面对目前在校学生人数多、资源少、掌握新技术的成本高、经费少的矛盾,利用基于互联网的强大的通信功能建立一个网上“虚拟实验室”,实现电气工程基础课程实验中心在时间和空间上的拓展,提高实验教学效果。
首先,教师在讲授模电、数电等专业基础课时向学生介绍EDA等相关仿真软件,并且通过较多实例的仿真讲解,调动学生的学习兴趣,使学生对该课有更深入地理解和应用。然后,要求学生课后通过该“虚拟实验室”平台下载相关软件及实验教程等内容,这样学生就可以在自己的计算机上完成相关的虚拟实验内容,并可通过实验报告在线提交、师生互动等环节实现与教师的网上交流,解决在虚拟实验中可能碰到的棘手问题。同时,也能间接培养学生利用充裕的课后时间独立思考的习惯。
2.探索递进型的实验教学模式,“虚实结合”培养学生的工程实践能力
根据电气工程专业的培养目标和要求,通过整合教学内容、优化资源配置、改进教学方法、加强教学管理、提高队伍素质等方法,探索递进型的实验教学模式,即将实验内容分成“验证实验—综合设计实验—创新实验”三个层次。[5]其中,验证实验作为必做的基础性实验,以满足各门课程实验教学的需要。综合设计实验为选做实验,为后续的课程设计和毕业设计提供一个平台。创新实验采用项目形式,由学生独立设计实验目的和方案,实验研究某一专题问题。
在教学方法上改变以往“教师猛灌”的思路,采取启发式教学培养学生的动手能力和创新意识。其中,验证实验以教师为技术指导,综合设计以及创新实验采取以学生为主、教师为辅的教学方法,要求学生每周都要与指导教师会谈。在保证安全和正确性的前提下,实验方案、操作、实验结果分析等都由学生全权负责,独立做出决断。另外,为了增强和培养学生的学习兴趣及动力,考核上采用更加灵活的方式,比如独立计算学分等措施。同时,确立虚拟实验在基础教学中的辅助地位,充分发挥其长处,多开综合设计实验,精选实物实验内容,引导学生从虚拟走向现实,理顺虚实关系,提高工程实践能力。
3.引入团队理念和科研项目,广泛开展电子设计竞赛,培养学生的创新能力
队伍建设是确保基础实验教学的前提和条件,包括指导教师团队和学生团队两大部分。
针对前者,主要是创建一支相对稳定、结构合理、具有丰富教学经验和实践经验的教师梯队。目前,安徽大学电气工程基础课程实验中心成员均具有相关课程的丰富教学经验,熟悉课程及实验内容,能够保证实验的顺利进行。同时具有比较前沿的科研经历,可以更好的在试验中指导学生去探讨这门学科的应用前景,引发学生的科研兴趣。由于成员所承担的实验课程涵盖了电气学院各本科专业的全部专业基础课程,一方面方便指导学生根据所学专业知识的课程设置,在实验内容上进行不同课程之间的知识串联,另一方面能够引导学生进行跨学科、跨专业的实验尝试。另外,从2013年起安徽大学所有青年教师必须到工厂企业挂职锻炼学习,这无疑也强化了队伍建设。
对于后者,考虑选择一批对相关实验课题感兴趣的学生,充分发挥各自的长处,如动手能力、编程能力、论文撰写等,彼此协作。同时,由浅入深地将教师的科研内容和科研成果、工程实际问题等引入到基础课程的实验教学中,增强学生的实际应用能力,提高教学效果。适时引入创新性实验项目,让学生及时了解实验新技术的发展,注重培养学生掌握新实验技术的能力。充分利用“虚拟实验室”进行仿真设计与方案论证,然后在教师的指导下在传统实验室进行电路实现,真正做到“做中学”、“按需教”、“做工程”、“学得会”。在此基础上,积极组织学生参加全国电子技术大赛、“挑战杯”大赛以及“飞思卡尔”杯智能汽车等比赛,进一步锻炼学生的创新能力。另外,安徽大学每年都会给予一定的资金支持,以“大学生科研训练计划项目”为载体,培养学生的创新能力。
三、实验教学实践
安徽大学电气工程基础课程实验中心按照80台套的实验规模建设,于2011年初建成。中心的实验箱均采用模块化、通用性结构,只需通过模块的插拔即可进行“模拟电子技术”、“数字电子技术”、“单片机”、“微机原理”、“FPGA”等基础课程的实验和课程设计。基于上述设备资源,安徽大学电气工程与自动化学院突破传统实验教学内容的约束,积极推行实验中心的全面开放,融入电工电子最新发展成果,探索“虚实结合”开放式递进型实验教学模式,并在2009级、2010级学生中进行教学实践,取得了较好的效果。笔者指导的安徽大学电气一队在安徽省2012年“炜煌杯”大学生单片机应用技能比赛中获得了二等奖。
教研组精心组织了直流稳压电源、函数信号发生器、水温控制系统、微小信号测量系统、抢答器、频率计、电子密码锁、数字钟、交通灯控制器、电梯控制器、步进电机控制器等实验内容。同时对指导教师进行分工,实行题目负责制。要求指导教师根据实验内容进行模块化细分,并要求用分立元件(模电、数电基本内容)、FPGA、单片机、专用芯片等不同方案进行内容组织,实践“基于项目”的递进型实验教学。[6]
在整个实验教学过程中,学生可以任意选择一个项目进行实验。例如,学生选择步进电机项目。在模电、数电基础实验阶段用分立元件分别进行正转、反转、调速、速度计数等基础性实验;在课程设计阶段,采用分立元件进行步进电机的闭环控制实验;在单片机实验阶段,可以选用单片机进行以上内容的实验;在FPGA阶段,则选用可编程逻辑器件再次实验。上述内容自由发挥,不拘形式。这样经过以上几个综合性设计实验,学生会对步进电机的性能、控制手段等有相当的理解。到毕业设计阶段,指导教师再给出一个关于步进电机伺服驱动的毕业设计题目,将使学生具备步进电机相关的丰富知识。另外,在基础实验和综合设计实验完成后开展一次中期考核。考核达到一定水准的学生,还可以组队参加科研创新项目及其他形式的电子设计竞赛。这样一个循序渐进、螺旋上升的递进型积累过程,将有利于调动学生的实验积极性,而不是传统的为实验成绩而实验的模式,如图1所示。
同时,在实验项目的实践教学中,分层次地让学生掌握不同类型的EDA工具软件,比如Multisim、Proteus、QuartusⅡ等,充分利用网络优势在“虚拟实验室”中设置上述实验内容,让学生逐渐掌握软、硬件相结合的分析问题与解决问题的方法,实现递进型实验教学真正意义上的“虚实结合”模式,如图2所示。
四、结束语
实践证明,在安徽大学现有教育资源状况下,采取基于“虚实结合”的开放式递进型实验教学模式的改革思路,不仅可以弥补实验室硬件更新慢等问题,而且可以实现理论教学和实践教学的有机融合,从而保证安徽大学“卓越工程师教育培养计划”目标得以顺利实现。同时,对于其他专业实验室的建设,也具有一定的借鉴价值和示范作用。
参考文献:
[1]王练,夏英.高校实验教学现状与改革策略[J].中国科技创新导刊,2007,(25):59-60.
[2]李国丽,应艳杰,等.电工电子实验教学改革[J].电气电子教学学报,2008,30(5):60-61.
[3]刘胜兵,王鑫泉,等.虚拟实验室与组织胚胎学实验教学[J].实验室研究与探索,2013,32(2):157-159.
一、信号处理课程群实验教学课程体系建设
电子信息实验室是电子信息工程专业对应的专业实验室,为配合专业建设,实验室对实验教学的课程体系、教学方式、教学内容、实验方法等方面进行系统的建设与改革,使电子信息工程专业信号处理课程群的实验教学得到了持续的提高,形成了自己的特色。实践教学以“知识、能力、素质”的培养为出发点和着眼点,结合理论课程教学,优化和组合电子信息工程基础课和专业课的内容和结构。
(一)根据电子信息专业的特点,建立多层次的实验课程体系
电子信息技术的飞速发展为实验课程提供了丰富的内容,应该在不忽视基本实验技能的训练和掌握的基础上,有选择地将现代电子信息技术领域先进的电子设计技术及时地融合和补充到实验课程体系中,增强学生学习的兴趣,培养学生的创新精神和能力。实验课程体系上形成三级技能培训体系,即以“信号与系统分析”“数字信号处理”等课程实验为代表的基础仿真实验,以“DSP原理与应用”“图像处理”“语音信号处理”“数字视频信号处理”等课程实验为代表的综合性应用平台实验,以课程设计、生产实习、毕业设计等实践教学环节为代表的综合技能训练。\[4\]通过实验课程体系对学生进行由低层次到高层次的循序渐进的实验教学。由于专业发展的需要,专业课、专业基础课也应设置综合性、设计性实验,组织实验教师与理论课教师共同撰写综合性、设计性实验教学大纲、教学指导书,并组织教师对综合性、设计性实验的必需性和可行性进行论证。
多层次实验课程体系如图1所示\[5\]:
图1 多层次实验课程体系(二)针对不同层次的实验,构建灵活多样的实验教学体系
1.“变面向结果为面向过程”的基础验证型实验:重在培养学生对专业基础知识的掌握,通过实验验证理论课中所涉及的单元电路,如模电中重视培养学生对分立元件的灵活应用,而不是一味地训练学生使用各种集成电路。理论课中,强调现代化教学手段,借助虚拟软件,仿真实现各种电路模型,实验环节强调如何按步骤实现仿真的数据。
2.“变辅导解答为引导启发”的系统综合型实验:在每门专业基础课中均开设一个4学时综合设计实验。设计实验具有中等难度,是对本门课程所学知识的综合应用。采用“实验辅导解答为实验引导启发”的方法,实验进行完1个课时后,要求每位学生对设计环节提出一个问题,教师针对问题给出一个原理性的解答而不是直接讲授问题的答案,以此引导学生开拓思维,解决实际问题。
3.“变单一方法为多元实现”的设计创新型实验:以往的课程设计多由教师给出参考图,学生进行制作,实现方法单一。对此类课程改为教师只给出题目名称,实现方法由学生自主选择。如模电中给出一个滤波器的带宽和增益,数电中设计一个8路抢答器,高频电路设计一个振荡器等,这种面向任务、多元实现的教学方法能够给予学生最大的发挥空间,培养学生的创新思维能力。
二、创新实验教学方法和手段
(一)实验教学方法
实验内容由易到难,包含从验证性到综合设计性多个实验层次,让学生循序渐进经历认知、实践、探索全过程;学生在完成基本实验基础上,可选择难易不同的实验内容,还可自行设计方案,通过实验探索更多问题。独立设计和实践的教学环节逐渐增多,通过这些引导,大量的学生进入开放实验室,对多方位的内容进行探索和实验。结合我校实践教学手段,具体阐明实验教学由易到难的四个实施步骤:
1.科普讲座,提兴趣
实验教学对于大一新生而言十分陌生,为此,组织专业教师将所做的研究内容(尤其是具有专业特色的硬件类产品),为新生开展科普讲座和产品演示,要求教师要用浅显易懂的科研实例来阐述深奥的理论和方法,旨在让学生了解所学专业,激起学生学习兴趣,为后续的实验教学做好铺垫。
2.简易制作,聚人才
科普之后要提高学生的能动性,如组织大一所有新生开展课外科技制作,选择容易实现、观赏性较强、声光展示效果好的简单电路(如两个三极管组成的发光振荡电路、抢答器、音乐门铃等),并安排大三学生手把手指导大一新生判断元件好坏、焊接、调试等环节,尽量做到试做即成,以此来培养初学者的成就感,同时从参加活动的学生中择优送入开放实验室,以完成从“盲”到“懂”的转变。
3.课程设计,拔技术
大二学生已具备一定的电路基础、数字信号处理等方面的专业知识,可以依托开放实验室实现课外课内互补,夯实基础知识。教师所组织学生开展课程设计,题目覆盖面要广,难度适中,重在基础。侧重训练模拟单元电路的实现而不盲目采用各类集成电路(如分立元件实现的音频功放);数字电路的基础培养以单元器件、中规模集成电路为主(如用常规数字器件实现的步进电机驱器、密码锁、数字钟、频率计等)。积极发挥大四学生的作用,以老带新,根据研究方向组建学生团队,实现人(老)对人(新)的辅导,尽早完成由“懂”到“通”的过程。
4.电子竞赛,提能力
历年的电子竞赛、挑战杯课外学术竞赛均以大三、大四学生为主力,为此,配备电子竞赛培训基地和组建经验丰富的指导教师团队,采用真题历练、现场测试、教师讲评等手段,提高学生动手实践能力。经过电子竞赛等学科竞赛的磨炼,使学生基本实现由“通”到“精”。
(二)实验教学手段
学生在实验锻炼上的投入程度、重视程度,直接 影响到实验教学的效果。为引导学生认清实验的重要性,电子信息工程系通过对桂林高新区多家企业、公司实际情况进行调研活动,集中厂家的一些想法与需求,再综合其他途径得到的信息,分列成各种类型的课题,然后与学生进行交流,让学生了解当前社会对自己所学专业知识的要求,使学生能够认清自己的学习方向,认清自己需要掌握的技能,同时结合专业实验教学有目的地去学习。另外,根据科研和教改成果,在课程设置、课堂教学、实验教学、课外创新实验方面进行改革,着力加强学生专业基础和实践动手能力的培养,提高学生就业竞争力。
三、结束语
构建“理论基础”和“工程训练”互相融合的实验课程教学体系,课程设置模块化、多层次化,有利于全面实施选课制和学分制教学管理,有利于因材施教,调动学生的积极性。单独开设基础实验课程,增列素质教育模块,增加课程设计项目,加强学生素质和工程应用能力培养。本科生在24小时开放的本科实验教学平台上自主进行实验,配备最优秀的教师来对他们进行动手能力训练。实践证明,以科研资源和平台为载体,开展分层次的本科生创新实验实践能力训练,是一条适合本专业的研究型实验教学道路。