數(shù)據(jù)通信畢業(yè)論文范文
時(shí)間:2023-04-10 21:31:22
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篇1
關(guān)鍵詞:?jiǎn)纹瑱C(jī);串行通信;總線;計(jì)算機(jī);接口
隨著自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的飛速發(fā)展和廣泛應(yīng)用,論文工業(yè)過(guò)程的智能化、自動(dòng)化監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)的應(yīng)用日益廣泛.單片機(jī)系統(tǒng)由于其抗干擾性能較好被大量應(yīng)用到工業(yè)過(guò)程控制的各個(gè)領(lǐng)域。因?yàn)楣I(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境較惡劣,單片機(jī)系統(tǒng)在使用過(guò)程中通常會(huì)出現(xiàn)一些設(shè)計(jì)時(shí)想不到的新情況、新問(wèn)題,這就需要進(jìn)一步修改和完善.因此,有必要設(shè)計(jì)一套單片機(jī)綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),根據(jù)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)反饋的各種問(wèn)題,隨時(shí)對(duì)系統(tǒng)中的功能模塊進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究和分析,解決工程實(shí)際問(wèn)題.本文設(shè)計(jì)的這套單片機(jī)綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)具有自動(dòng)采集多路模擬量、對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和顯示、根據(jù)設(shè)定的參數(shù)自動(dòng)調(diào)節(jié)和控制輸出、與計(jì)算機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)通信等功能.
1系統(tǒng)組成及工作原理
綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)主要由以下幾部分組成:89C51單片機(jī)及其仿真系統(tǒng),溫度、壓力等模擬量傳感器及其接口電路,A/D轉(zhuǎn)換模塊,數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊,按鍵控制模塊,日歷時(shí)鐘模塊,看門狗電路模塊,F(xiàn)P—GA模塊,液晶顯示模塊,通信模塊及上位計(jì)算機(jī),其組成框圖如圖1所示.系統(tǒng)采用89C51單片機(jī)作為主控芯片,A/D轉(zhuǎn)換模塊將多路模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào);外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊為該系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)提供存儲(chǔ)空間;按鍵控制模塊向CPU傳回鍵值,用來(lái)設(shè)置和調(diào)節(jié)系統(tǒng)參數(shù);日歷時(shí)鐘芯片不僅可以給系統(tǒng)提供準(zhǔn)確的時(shí)間,而且為系統(tǒng)提供掉電保護(hù)功能;看門狗電路模塊為系統(tǒng)提供了精確復(fù)位和低電壓監(jiān)控功能,一旦系統(tǒng)出現(xiàn)故障或程序跑飛,它就可以在超時(shí)周期之后使CPU復(fù)位,提高系統(tǒng)的整體可靠性和抗干擾能力.FPGA模塊是現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門陣列,通過(guò)編程可將它作為多種數(shù)字邏輯器件使用;LCD液晶顯示模塊可以同時(shí)顯示多行字符及自造圖形,主要用來(lái)顯示采集到的數(shù)據(jù)、系統(tǒng)時(shí)間等;兼容RS485和RS232兩種協(xié)議的全雙工串行通信接口,可以與上位計(jì)算機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)(約1200m)近(約15m)距離的數(shù)據(jù)通信[1];上位計(jì)算機(jī)將接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、顯示、繪制模擬曲線、打印曲線和數(shù)據(jù)文件,按照用戶的具體要求作進(jìn)一步的數(shù)據(jù)分析和處理,同時(shí)發(fā)送控制參數(shù),對(duì)被測(cè)對(duì)象的溫度、壓力等進(jìn)行控制和調(diào)節(jié).
2系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
2.1單片機(jī)仿真系統(tǒng)
單片機(jī)仿真系統(tǒng)可以模擬CPU在仿真機(jī)上運(yùn)行用戶程序(程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器借用仿真機(jī)的),也可以連接外部電路來(lái)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與控制功能.仿真機(jī)一般都具有單片機(jī)的基本功能部件,如CPU、RAM、用戶程序存儲(chǔ)區(qū)、鍵盤等;具有單步、設(shè)置斷點(diǎn)(以便隨時(shí)觀察內(nèi)部各RAM、特殊功能寄存器的數(shù)據(jù)變化)、連續(xù)運(yùn)行用戶程序的功能[2].
監(jiān)控程序放置在仿真機(jī)內(nèi),要仿真的CPU器件位于仿真機(jī)外仿真線的端頭,畢業(yè)論文更換不同的仿真頭和CPU,該機(jī)可以仿真8031、89C2051、89C51等類型的單片機(jī),該機(jī)的調(diào)試軟件可以直接編輯匯編源程序.通過(guò)仿真機(jī)進(jìn)行編程和調(diào)試減少了對(duì)芯片的頻繁寫人、擦除和修改操作,只有當(dāng)程序調(diào)試順利通過(guò)才將程序?qū)懭胄酒?,編程方便且?jié)省時(shí)間.
2.2傳感器的選擇及信號(hào)變送電路的設(shè)計(jì)
傳感器作為系統(tǒng)的感知器件,直接影響著系統(tǒng)的精度和穩(wěn)定性.本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中,溫度傳感器選用精度高,線性度好,使用方便的LM335傳感器;壓力傳感器選用標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)變式壓力傳感器,它具有精度高、響應(yīng)速度快、分辨率高等特點(diǎn).傳感器接El電路的設(shè)計(jì)采用了模塊化設(shè)計(jì)方法,設(shè)計(jì)了溫度、壓力等專門接口電路,直接與上述各種傳感器相連.由于從傳感器輸出的模擬電信號(hào)非常微弱,需對(duì)這些模擬信號(hào)進(jìn)行放大,同時(shí)為了確保信號(hào)不失真,選用了線性度好、抗干擾能力強(qiáng)的高精度運(yùn)放OP07,其特點(diǎn)是輸入失調(diào)電壓較高、溫漂較小、開環(huán)電壓增益較高、共模抑制比較大,它輸出的模擬信號(hào)經(jīng)10位A/D轉(zhuǎn)換器TLC1543轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后,送人89C51進(jìn)行處理.
2.3通信模塊的設(shè)計(jì)
計(jì)算機(jī)(PC)串行通信端口是RS232負(fù)邏輯電平,該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)上既有RS232接El,又有RS485接口,可以通過(guò)RS232總線進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信,也可以通過(guò)RS485總線進(jìn)行多機(jī)通信_(tái)3],RS485總線上最多可掛接32個(gè)綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),總體布局如圖2所示.所以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)和該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)之間的近距離通信,通過(guò)RS232接口即可;若要實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)和該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)之間的遠(yuǎn)距離通信,則必須將RS232電平轉(zhuǎn)換為RS485電平后,才可將實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)掛接在RS485總線上.RS232-RS485電平轉(zhuǎn)換原理如圖3所示,通過(guò)MAX485的差動(dòng)輸入(A、B)與RS485總線相連進(jìn)行信號(hào)的收/發(fā),由于RS485總線上只能進(jìn)行半雙工通信,所以MAX232和MAX485之間除了接收和發(fā)送線外,還有一個(gè)信號(hào)線來(lái)控制MAX485的接收使能(RE)和發(fā)送使能(DE),在PC與RS232相連的這一側(cè),通過(guò)PC的請(qǐng)求發(fā)送(RTS)來(lái)控制.
2.4串行總線I*2C
I*2C總線是PHILIPS公司開發(fā)的一種簡(jiǎn)單、雙向二線制串行總線[4].它只需兩根線(串行時(shí)鐘線SCL和串行數(shù)據(jù)線SDA)就能完成掛接在總線上的若干個(gè)IC器件與微處理器之問(wèn)的數(shù)據(jù)交換.該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)采用具有IC總線接口的看門狗芯片CATll61和可編程實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片PCF8563,由于單片機(jī)89C51自身沒(méi)有IC總線接口,所以采用軟件合成IC總線與它們相接.
IC串行總線與并行總線的最大區(qū)別在于:并行總線有地址總線,CPU通過(guò)地址總線訪問(wèn)從器件;而IC總線利用數(shù)據(jù)傳送中的前幾個(gè)字節(jié)傳送地址信息,所以占用CPU的口線大大減少[5].隨著智能化測(cè)控儀器日趨小型化和集成化,IC串行總線正在逐步取代傳統(tǒng)的并行總線..5抗干擾設(shè)計(jì)
工業(yè)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境一般較差,干擾較嚴(yán)重,為了保證系統(tǒng)可靠工作,必須解決抗干擾問(wèn)題.針對(duì)工業(yè)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)可能產(chǎn)生的干擾、干擾來(lái)源、傳播途徑等,采用了軟硬件方法對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行抗干擾設(shè)計(jì).硬件抗干擾設(shè)計(jì)主要包括:對(duì)電源噪聲進(jìn)行濾波、大功率驅(qū)動(dòng)電路接口進(jìn)行光電隔離、集成電路芯片的VCC與地之間并連電容、優(yōu)化電路板的布線、看門狗監(jiān)控等;軟件抗干擾設(shè)計(jì)主要包括:軟件陷阱、軟件自恢復(fù)、數(shù)字濾波、求平均值等.
對(duì)于數(shù)據(jù)輸入通道的干擾,采用軟硬件結(jié)合的方法進(jìn)行濾波.當(dāng)存在隨機(jī)干擾而使被測(cè)信號(hào)中混入了無(wú)用成分時(shí),碩士論文首先經(jīng)過(guò)一個(gè)時(shí)間連續(xù)的RC濾波電路,再經(jīng)A/D變換成二進(jìn)制數(shù)字量后,進(jìn)行數(shù)字濾波.因?yàn)橛布V波能很好地抑制高頻干擾,而對(duì)低頻干擾的濾波效果卻較差;而軟件數(shù)字濾波算法對(duì)低頻干擾具有較好的抑制能力.
在控制強(qiáng)電設(shè)備的開關(guān)量輸出通道中,為防止現(xiàn)場(chǎng)強(qiáng)電磁干擾或工頻電壓通過(guò)輸出通道反串到監(jiān)控系統(tǒng),采用了光電隔離技術(shù).因?yàn)楣庑盘?hào)的傳輸不受電場(chǎng)、磁場(chǎng)的干擾,可有效地防止干擾信號(hào)因耦合而進(jìn)入系統(tǒng),達(dá)到電氣隔離的效果.
3系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
系統(tǒng)軟件包括單片機(jī)軟件和PC機(jī)軟件.單片機(jī)軟件采用模塊化結(jié)構(gòu),利用MCS一51匯編語(yǔ)言編寫.根據(jù)要實(shí)現(xiàn)的功能,該軟件由主程序以及數(shù)據(jù)采集、A/D轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)通信、日歷時(shí)鐘編程、鍵盤中斷調(diào)控、液晶顯示、D/A轉(zhuǎn)換、數(shù)碼管顯示等程序模塊組成.下面以加熱爐的爐溫控制為例,給出系統(tǒng)程序流程圖如圖4所示.
PC機(jī)軟件的主要功能是對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、處理、動(dòng)態(tài)模擬顯示、報(bào)表繪制、打印輸出等.PC機(jī)軟件采用VisualBasic6.0編寫,醫(yī)學(xué)論文PC機(jī)與單片機(jī)之間的實(shí)時(shí)通信程序主要是通過(guò)計(jì)算機(jī)的串行通訊口進(jìn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集和雙向通信,此外,PC機(jī)程序還將單片機(jī)采集過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)按照用戶的具體要求進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、生成報(bào)表和數(shù)據(jù)文件等,并對(duì)不同情況下得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析,總結(jié)出變化規(guī)律.
4實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析
為了測(cè)試該系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性,將5臺(tái)綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)與工業(yè)計(jì)算機(jī)組成分布式多機(jī)通信系統(tǒng),單片機(jī)串口工作方式1(傳送一幀信息10位),波特率2400bps,一幀數(shù)據(jù)采用5個(gè)字節(jié)(其中數(shù)據(jù)占2個(gè)字節(jié)是因?yàn)锳/D轉(zhuǎn)換結(jié)果是10位)的格式,如表1所示.5臺(tái)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)各采集一次數(shù)據(jù)給PC機(jī)傳送時(shí),理論上連續(xù)發(fā)送速率為2400/(10*5*5)===9.6次/s.經(jīng)過(guò)測(cè)試發(fā)現(xiàn),計(jì)算機(jī)在120ms后收到了5臺(tái)綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)發(fā)送的共250位數(shù)據(jù),實(shí)際發(fā)送速率約為8次/s,這是因?yàn)橛袪顟B(tài)轉(zhuǎn)換和等待時(shí)間;為了測(cè)試系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性,將調(diào)試好的程序?qū)懭雴纹瑱C(jī)芯片,使系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行,120h后觀察系統(tǒng)仍然在按設(shè)定的流程工作,沒(méi)有出現(xiàn)死機(jī)現(xiàn)象.該系統(tǒng)經(jīng)過(guò)多次改進(jìn)和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證后,據(jù)此設(shè)計(jì)了工業(yè)加熱爐爐溫控制系統(tǒng)并在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)安裝使用,結(jié)果系統(tǒng)能連續(xù)正常工作(工業(yè)計(jì)算機(jī)故障除外),測(cè)量隨機(jī)誤差為±0.01℃,控制結(jié)果滿
足了實(shí)際要求.
5結(jié)論
該綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)不僅能為以單片機(jī)為核心的系統(tǒng)前期探索研究提供一種方便的實(shí)驗(yàn)裝置,而且能在遠(yuǎn)離工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)驗(yàn)室解決工業(yè)應(yīng)用中的實(shí)際問(wèn)題.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該系統(tǒng)可以將許多分散的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目整合在一起進(jìn)行研究和分析,節(jié)約資源,降低成本;實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)正確率高,通信實(shí)時(shí)性強(qiáng),系統(tǒng)工作可靠;單片機(jī)串行網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的分布式通訊系統(tǒng)靈活性強(qiáng),易于擴(kuò)充,其基本原理適用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的分布式數(shù)據(jù)采集、檢測(cè)及控制系統(tǒng),具有很大的實(shí)用價(jià)值.
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關(guān)鍵詞:繼電保護(hù);課程;教學(xué)模式
中圖分類號(hào):G642.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1002-4107(2013)01-0033-02
電力系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)與通信技術(shù)的飛速發(fā)展給電力系統(tǒng)繼電保護(hù)不斷注入了新的活力,提出新的要求?,F(xiàn)代電力系統(tǒng)是高度數(shù)字化、信息化和自動(dòng)化的超大區(qū)域網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),電力系統(tǒng)繼電保護(hù)是對(duì)其安全穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要的一門技術(shù)[1]。21世紀(jì)繼電保護(hù)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)是計(jì)算機(jī)化;網(wǎng)絡(luò)化;保護(hù)、控制、測(cè)量、數(shù)據(jù)通信一體化;智能化[2]。以新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)(以下簡(jiǎn)稱“我?!保槔?,在現(xiàn)有教學(xué)模式基礎(chǔ)上,本文探討繼電保護(hù)課程教學(xué)中提高學(xué)生實(shí)踐與創(chuàng)新能力的方法,為將學(xué)生培養(yǎng)成具有實(shí)踐能力、創(chuàng)新精神的人才而努力,為該課程的教學(xué)改革提供理論支持和智力保證。
一、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)課程的特點(diǎn)
我?!半娏ο到y(tǒng)繼電保護(hù)原理”課程理論教學(xué)36
學(xué)時(shí),網(wǎng)絡(luò)教學(xué)6學(xué)時(shí),總計(jì)42學(xué)時(shí),作為電氣工程及自動(dòng)化及農(nóng)業(yè)電氣化與自動(dòng)化的專業(yè)必修課,設(shè)置在大四上學(xué)期初;“微機(jī)繼電保護(hù)”課程共26學(xué)時(shí),均為課堂理論教學(xué)學(xué)時(shí),作為專業(yè)選修課安排在“電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理”結(jié)束后的大四上學(xué)期末開設(shè),目的是順應(yīng)現(xiàn)代電力系統(tǒng)高度數(shù)字化的趨勢(shì),讓學(xué)生了解現(xiàn)代數(shù)字式繼電保護(hù)硬軟件的知識(shí),內(nèi)容涉及到原理、保護(hù)算法、硬軟件設(shè)計(jì)方法等;“繼電保護(hù)課程設(shè)計(jì)”為期一周,與“微機(jī)繼電保護(hù)”同時(shí)安排在大四上學(xué)期期末,目的是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)理論知識(shí)分析與解決電力系統(tǒng)中的實(shí)際問(wèn)題的能力[3]。
二、繼電保護(hù)課程教學(xué)存在的問(wèn)題
為適應(yīng)現(xiàn)代數(shù)字電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)的新發(fā)展,目前我校繼電保護(hù)的教學(xué)內(nèi)容已加入“微機(jī)繼電保護(hù)”,作為少學(xué)時(shí)內(nèi)容與“電力系統(tǒng)繼電保護(hù)”共同設(shè)置在大四上學(xué)期,同時(shí)開設(shè)的其它幾門專業(yè)課使得學(xué)生大四上學(xué)期課程較為集中,學(xué)習(xí)任務(wù)量較大。此時(shí)學(xué)生即將面臨畢業(yè)設(shè)計(jì)開題、復(fù)習(xí)考研或找工作,第一學(xué)期過(guò)高的學(xué)習(xí)任務(wù)和課程的相對(duì)集中對(duì)其學(xué)習(xí)效果有一定影響;在課程教學(xué)上,基本停留在傳統(tǒng)模式:即利用板書或者多媒體課件形式,將繼電保護(hù)原理及其實(shí)現(xiàn)方法按照教材的章節(jié)和順序進(jìn)行課堂講授,這主要存在以下幾個(gè)問(wèn)題。
(一)重理論,輕實(shí)踐,無(wú)法提高學(xué)生的實(shí)踐能力與創(chuàng)新精神
對(duì)教師而言,繼電保護(hù)原理單純靠板書或多媒體課件較難講透;對(duì)學(xué)生而言,繼電保護(hù)內(nèi)容比較抽象且實(shí)踐性強(qiáng),知識(shí)描述更需要形象化演示去理解,配合學(xué)生自主實(shí)踐學(xué)習(xí)才會(huì)有好的效果。比如,“零序過(guò)電流保護(hù)原則上是按照躲開在下級(jí)線路出口處相間短路時(shí)出現(xiàn)的最大不平衡電流來(lái)整定”,若單純由教師口頭講授原理,學(xué)生難以理解; “微機(jī)繼電保護(hù)”課程主要分析現(xiàn)代數(shù)字式繼電保護(hù)軟硬件相關(guān)知識(shí),內(nèi)容涉及原理、保護(hù)算法、硬軟件設(shè)計(jì)方法等。若單純講解微機(jī)繼電保護(hù)算法,使學(xué)生難以消化,從而會(huì)削弱其學(xué)習(xí)的積極性。
(二)教學(xué)理念不夠強(qiáng),教學(xué)內(nèi)容需要優(yōu)化
繼電保護(hù)課程組與“單片機(jī)技術(shù)”、“數(shù)字信號(hào)處
理”、“電力系統(tǒng)自動(dòng)化”、“高低壓電氣設(shè)備”等課程有很多聯(lián)系,但教學(xué)上往往孤立、脫節(jié),缺乏全局梳理,使學(xué)生對(duì)繼電保護(hù)完整系統(tǒng)缺乏全面認(rèn)識(shí)。課堂上,教師若能將繼電保護(hù)教學(xué)作為一個(gè)整體,以實(shí)例聯(lián)系相關(guān)課程內(nèi)容,緊跟行業(yè)發(fā)展前沿并且結(jié)合實(shí)踐,教學(xué)效果會(huì)更好;此外,目前繼電保護(hù)教科書內(nèi)容繁多,與其他專業(yè)課程也有所重復(fù),需要對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行整合優(yōu)化。
(三) 學(xué)生自主選擇力不強(qiáng)
學(xué)生對(duì)繼電保護(hù)內(nèi)容的興趣點(diǎn)各有不同,部分學(xué)生未來(lái)并不從事繼電保護(hù)工作,或考研方向與此關(guān)系不大。目前情況是,繼電保護(hù)課程組教學(xué)課時(shí)相對(duì)較多,內(nèi)容較為寬泛,對(duì)于上述內(nèi)容部分學(xué)生顯得索然無(wú)味,學(xué)生根據(jù)自己情況自主選擇的能力不夠強(qiáng)。為此,以學(xué)生為本,可以在課程形式上稍做一些調(diào)整。
三、教學(xué)模式的探索及實(shí)踐
針對(duì)繼電保護(hù)課程教學(xué)存在的問(wèn)題,本文探討了幾種改進(jìn)模式和方法,且部分已開始具體實(shí)施,取得了一定的教學(xué)效果。
(一)優(yōu)化專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃
將原本設(shè)置在大四上學(xué)期分開教學(xué)的“電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理”和“微機(jī)繼電保護(hù)”兩門課整合為一門,設(shè)置在大三下學(xué)期。“繼電保護(hù)課程設(shè)計(jì)”可設(shè)置在大四上半學(xué)期。這樣設(shè)置有兩方面考慮:內(nèi)容上,減少學(xué)生學(xué)習(xí)任務(wù)量,突出重點(diǎn),使教學(xué)有針對(duì)性。比如,可縮減“電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理”教材中電磁型繼電器、斷路器等與“高低壓電氣設(shè)備”教材有所重復(fù)的內(nèi)容,減少或者刪除“微機(jī)繼電保護(hù)”教材中與“微機(jī)原理與應(yīng)用”、“單片機(jī)技術(shù)”“數(shù)字信號(hào)處理”等相關(guān)課程的重復(fù)內(nèi)容;時(shí)間上,我校電氣專業(yè)學(xué)生于大三至大四暑假期間設(shè)置了為期5周的發(fā)電廠生產(chǎn)實(shí)習(xí),實(shí)習(xí)前對(duì)繼電保護(hù)內(nèi)容的理論學(xué)習(xí),為生產(chǎn)實(shí)習(xí)期間學(xué)生對(duì)繼電保護(hù)裝置、電力系統(tǒng)設(shè)備等內(nèi)容建立感性認(rèn)識(shí)打下基礎(chǔ),從而提高學(xué)生的實(shí)踐與創(chuàng)新能力。
(二)改進(jìn)教學(xué)手段與教學(xué)方法
教師可采用多樣化的教學(xué)手段和方法進(jìn)行教學(xué)。以傳統(tǒng)教學(xué)手段為輔,以現(xiàn)代化網(wǎng)絡(luò)媒體、實(shí)驗(yàn)教學(xué)等方式為主。以提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性及其實(shí)踐創(chuàng)新能力為目的,建立學(xué)生對(duì)電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的整體概念,使學(xué)科前沿知識(shí)與教材內(nèi)容相結(jié)合,課堂教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)相結(jié)合。
1.網(wǎng)絡(luò)課程建設(shè)。利用學(xué)?,F(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)平臺(tái),上傳電子教案、視頻,演示動(dòng)畫等資源,并建立一套自測(cè)系統(tǒng),使學(xué)生可以主動(dòng)借助網(wǎng)絡(luò)課程平臺(tái)觀看和使用這些資源。教案、課件既可以作為學(xué)生的預(yù)習(xí)資源以及彌補(bǔ)疏漏的課后復(fù)習(xí)資料,也可以作為教師選擇的教學(xué)資源庫(kù);視頻資源以聲、像集合的形式使學(xué)生直觀了解繼電保護(hù)的動(dòng)作過(guò)程及原理;具有交互性的演示動(dòng)畫可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)的趣味性,比如,利用FLASH將繼電保護(hù)動(dòng)作過(guò)程制作成SWF動(dòng)畫,或用Visual C++開發(fā)保護(hù)動(dòng)作演示模塊[4];自測(cè)系統(tǒng)可以使學(xué)生在正式考試前自我檢測(cè),彌補(bǔ)疏漏的知識(shí)點(diǎn)。利用網(wǎng)絡(luò)交互平臺(tái)有助于增強(qiáng)課后教師與學(xué)生之間的互動(dòng)性,使教師及時(shí)了解學(xué)生遇到的問(wèn)題并展開網(wǎng)上討論,以提高學(xué)生對(duì)課程學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。因此,網(wǎng)絡(luò)資源的建設(shè)需要教師有針對(duì)性地選擇教學(xué)內(nèi)容,或利用專業(yè)軟件開發(fā)演示模塊,并及時(shí)更新資源。目前,我校網(wǎng)絡(luò)課程建設(shè)已取得初步成果。
2.實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)。微機(jī)保護(hù)已成為當(dāng)前繼電保護(hù)的主要形式。華北電力大學(xué)、湖南大學(xué)等高校先后自主開發(fā)了微機(jī)型線路保護(hù)教學(xué)仿真實(shí)驗(yàn)裝置。實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)思路為面向?qū)嵺`平臺(tái)的建設(shè),使學(xué)生能夠?qū)Ρ緦I(yè)內(nèi)容形成完整的知識(shí)鏈[5]。我校可采用引進(jìn)設(shè)備或者利用現(xiàn)有教師隊(duì)伍和資源對(duì)微機(jī)繼電保護(hù)實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行開發(fā)。目前,我?;赥MS320F28335+PC機(jī)的繼電保護(hù)教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的研制正在進(jìn)行。
實(shí)驗(yàn)平臺(tái)可作為本專業(yè)教學(xué)科研平臺(tái),不僅方便用于學(xué)生實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì),也可以作為教師的科研平臺(tái)。該平臺(tái)能夠使學(xué)生直觀了解微機(jī)繼電保護(hù)硬件結(jié)構(gòu),并且通過(guò)配置不同的軟件模塊實(shí)現(xiàn)不同原理、不同對(duì)象的繼電保護(hù)功能;開設(shè)綜合性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性選做實(shí)驗(yàn),有利于提高學(xué)生的積極性及實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)能力,有助于開闊學(xué)生的視野、發(fā)揮創(chuàng)新能力。
3.課程設(shè)計(jì)內(nèi)容優(yōu)化,加強(qiáng)畢業(yè)論文設(shè)計(jì)。課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力和綜合能力的重要環(huán)節(jié)[6],在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容基礎(chǔ)上可以充分利用實(shí)驗(yàn)平臺(tái),先進(jìn)行整定計(jì)算,后在平臺(tái)上模擬故障時(shí)繼電保護(hù)動(dòng)作;建立以任務(wù)驅(qū)動(dòng),由教師引導(dǎo)、學(xué)生進(jìn)行自主探究學(xué)習(xí)的框架。根據(jù)繼電保護(hù)原理建立主題,比如,電流保護(hù)、距離保護(hù)、縱差保護(hù)等;也可以根據(jù)繼電保護(hù)對(duì)象形成“主題”,比如,電力變壓器保護(hù)、輸電線路保護(hù)等。
課程設(shè)計(jì)可以在大三下學(xué)期上課期間布置下去,使學(xué)生帶著問(wèn)題學(xué)習(xí),并結(jié)合大三暑假為期五周的“發(fā)電廠生產(chǎn)實(shí)習(xí)”,使課程設(shè)計(jì)更具針對(duì)性、實(shí)踐性,從而激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。此外,通過(guò)畢業(yè)論文的設(shè)計(jì)強(qiáng)化為工作打下基礎(chǔ)。
4.完善評(píng)價(jià)體系。適應(yīng)新的教學(xué)方法與手段,改進(jìn)傳統(tǒng)課程考核評(píng)價(jià)方式。繼電保護(hù)理論課成績(jī)應(yīng)綜合考勤、課堂表現(xiàn)、小組討論、平時(shí)作業(yè)、網(wǎng)絡(luò)自測(cè)、綜合實(shí)驗(yàn)等教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行考評(píng)。將平時(shí)成績(jī)比例增大,有利于激發(fā)學(xué)生平時(shí)學(xué)習(xí)的積極性;課程設(shè)計(jì)可以對(duì)每個(gè)學(xué)生進(jìn)行公開答辯及嚴(yán)格書面考核;畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))成績(jī)?cè)u(píng)定標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)以提高學(xué)生的實(shí)踐與創(chuàng)新能力為目的,綜合文獻(xiàn)綜述、論文質(zhì)量、創(chuàng)新能力、實(shí)驗(yàn)態(tài)度等因素進(jìn)行考評(píng)。
本文以新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)電氣工程專業(yè)、農(nóng)業(yè)電氣化專業(yè)為例,對(duì)繼電保護(hù)課程的教學(xué)模式進(jìn)行探索與實(shí)踐,重點(diǎn)激發(fā)學(xué)生平時(shí)學(xué)習(xí)的主動(dòng)性,使其能夠掌握必要的工程技術(shù)、測(cè)試方法以及先進(jìn)設(shè)備的研究方法。若能將每個(gè)環(huán)節(jié)都做好做實(shí),師生就能在一整套良好有序的教學(xué)體系中受益,從而培養(yǎng)出適應(yīng)智能電網(wǎng)時(shí)代、具有實(shí)踐能力、創(chuàng)新精神的人才。
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篇3
關(guān)鍵詞:遠(yuǎn)程控制 多線程 客戶端
中圖分類號(hào):G724 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
從我國(guó)遠(yuǎn)程教育發(fā)展的歷史來(lái)看,隨著CERNET等計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和衛(wèi)星數(shù)字壓縮技術(shù)的發(fā)展和普及,計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程教育作為一種全新的教育方式,正在被廣大教育工作者所認(rèn)識(shí),它以其巨大的潛能,豐富著現(xiàn)行教育的內(nèi)容,對(duì)改變傳統(tǒng)教學(xué),提高素質(zhì)教育起著非常重要的作用。
一、發(fā)展計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程教育,有利于促進(jìn)高職院校明確培養(yǎng)目標(biāo)
目前,我國(guó)教育的發(fā)展模式正在由外延式向內(nèi)涵式過(guò)渡,外延式發(fā)展注重規(guī)模和數(shù)量,內(nèi)涵式發(fā)展注重質(zhì)量和效率,因此,高職教育必須把培養(yǎng)重心轉(zhuǎn)移到提高質(zhì)量上來(lái)。
計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程教育的應(yīng)用給高職院校課程設(shè)置和教學(xué)內(nèi)容帶來(lái)明顯變化,而課程設(shè)置和教學(xué)內(nèi)容的改革是相應(yīng)的教學(xué)模式改革的基礎(chǔ)。這些變化對(duì)于實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)的改革產(chǎn)生一定的影響。利用計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程教育之后,課程設(shè)置更加靈活、更加多樣化。學(xué)生完全可以根據(jù)自己正在或即將從事的職業(yè)選擇學(xué)習(xí)內(nèi)容,自主能力大大加強(qiáng),這使得高職院校在課程設(shè)置和教學(xué)計(jì)劃方面具有更多的實(shí)用性和多樣性。計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程教育本身開放性的特點(diǎn)完全可以滿足這種教學(xué)形式。因此,大力發(fā)展計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程教育,有利于這種教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。
二、發(fā)展計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程教育,有利于推動(dòng)高職院校課程體系改革
高職院校的培養(yǎng)目標(biāo)決定了高職教育的重點(diǎn)是培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力,其教學(xué)內(nèi)容與課程體系強(qiáng)調(diào)的也應(yīng)當(dāng)是在掌握理論知識(shí)的基礎(chǔ)上為技術(shù)應(yīng)用能力的培養(yǎng)積極做準(zhǔn)備。因此高職院校的教學(xué)內(nèi)容與課程體系應(yīng)當(dāng)擺脫學(xué)科系統(tǒng)性、完整性的束縛,建立以實(shí)踐為基礎(chǔ)的教育體系,即從職業(yè)能力入手,改革單一的學(xué)科型課程模式,以職業(yè)能力為本位來(lái)開發(fā)課程,并將學(xué)生綜合職業(yè)能力和全面素質(zhì)的培養(yǎng)系統(tǒng)地貫穿于教學(xué)過(guò)程的始終。
學(xué)生掌握知識(shí),是發(fā)展其能力的基礎(chǔ)。我們強(qiáng)調(diào)能力培養(yǎng)并不是忽視掌握基礎(chǔ)理論的必要性,而是要在掌握基礎(chǔ)理論的基礎(chǔ)上及時(shí)更新知識(shí)結(jié)構(gòu),使得培養(yǎng)的學(xué)生與社會(huì)接軌,成為實(shí)用的職業(yè)技術(shù)人才。當(dāng)今社會(huì),新的科學(xué)理論和實(shí)用技術(shù)不斷地涌現(xiàn),國(guó)內(nèi)外一些新的政策法規(guī)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)也不斷出臺(tái)。如果我們僅僅停留在幾年甚至是十幾年的統(tǒng)編教材上,很快就會(huì)過(guò)時(shí)。使用計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程教育可以改善這種狀況,它能夠盡快地反映專業(yè)領(lǐng)域里的最新成果,建立起活的教材體系,因而它特別適宜新知識(shí)的傳授,適宜以各種方式來(lái)傳播完整的系統(tǒng)的專業(yè)知識(shí)。
三、發(fā)展計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程教育,有利于提高高職院校教師的專業(yè)素質(zhì)
高職院校教師要想成為合格的計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程教育教師,必須完成自身的角色轉(zhuǎn)變、學(xué)會(huì)合作、熟悉遠(yuǎn)程教學(xué)規(guī)律以及擔(dān)當(dāng)高強(qiáng)度的教學(xué)勞動(dòng)等任務(wù),這僅僅依靠一般的師范性職業(yè)訓(xùn)練是不夠的。遠(yuǎn)程教育的特點(diǎn)要求遠(yuǎn)程教育教師要具有更高的專業(yè)化水平,具體表現(xiàn)在知識(shí)結(jié)構(gòu)、專業(yè)技能和專業(yè)情感等方面。
四、發(fā)展計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程教育,有利于推動(dòng)高職院校教學(xué)模式的改革
深化教學(xué)模式改革是人才培養(yǎng)模式改革的核心,是計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程教育的根本任務(wù)。改革過(guò)程中必須遵循“以學(xué)生為中心,以學(xué)生自主學(xué)習(xí)為主、教師導(dǎo)學(xué)為輔”的指導(dǎo)思想,[4]充分發(fā)揮學(xué)生主體地位和教師主導(dǎo)地位的作用,重點(diǎn)從三個(gè)方面推進(jìn)教學(xué)模式改革。
積極改革教學(xué)組織形式,加強(qiáng)學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)資源開展自主學(xué)習(xí)和小組合作學(xué)習(xí)的自主性加強(qiáng)網(wǎng)上教學(xué)活動(dòng)的組織與實(shí)施,積極開展網(wǎng)上實(shí)時(shí)與非實(shí)時(shí)相結(jié)合的教學(xué)活動(dòng),包括課件點(diǎn)播、在線答疑、網(wǎng)上考試等方式,積極開展教師與學(xué)生的網(wǎng)上交流,增強(qiáng)教師與學(xué)生之間的溝通,幫助學(xué)生完成學(xué)習(xí)任務(wù)。在此基礎(chǔ)上可以以課程為單位,組織必要的面授輔導(dǎo)。
深化課程教學(xué)方法改革教師在輔導(dǎo)中變傳統(tǒng)的灌輸式教學(xué)為引導(dǎo)式教學(xué),注重對(duì)學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)思路、學(xué)習(xí)方法的指導(dǎo),向?qū)W生介紹課程的知識(shí)體系和重點(diǎn)難點(diǎn),著重進(jìn)行答疑解惑,增強(qiáng)教學(xué)的主導(dǎo)性。
按照培養(yǎng)應(yīng)用型人才要求,切實(shí)加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)高職院校應(yīng)逐步完善實(shí)踐環(huán)節(jié)的教學(xué)文件和管理制度,確定各專業(yè)下各門課程實(shí)踐教學(xué)的目的內(nèi)容、組織形式、實(shí)施辦法、考核標(biāo)準(zhǔn)等;認(rèn)真落實(shí)課程實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)、課程設(shè)計(jì)等實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié),積極開展專業(yè)實(shí)習(xí)活動(dòng),有效的提高學(xué)生的實(shí)際工作能力。多數(shù)學(xué)生可以在集中實(shí)踐環(huán)節(jié)中結(jié)合工作實(shí)際選題,在調(diào)查研究的基礎(chǔ)上完成畢業(yè)論文(畢業(yè)設(shè)計(jì))。
五、發(fā)展計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程教育,有利于提高學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力
建構(gòu)主義(constructivism)的提出者瑞士學(xué)者讓?皮亞杰(Jean.Piaget)認(rèn)為:智慧本質(zhì)上是一種對(duì)環(huán)境的適應(yīng),智慧的適應(yīng)是一種能動(dòng)的適應(yīng)。一定的刺激只有被主體同化于認(rèn)知結(jié)構(gòu)之中,主體才能作出反應(yīng)。因此我們認(rèn)為,教育過(guò)程是以學(xué)生為主體的。學(xué)生在教師的指導(dǎo)下,自主學(xué)習(xí),主動(dòng)構(gòu)建自己的知識(shí)體系,從而獲得充分的發(fā)展。
在計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程教育環(huán)境下,學(xué)生按照教師事先設(shè)計(jì)好的教育資源進(jìn)行學(xué)習(xí),然后同化、加入到原有的知識(shí)結(jié)構(gòu)中去。在學(xué)習(xí)的過(guò)程中,學(xué)生會(huì)經(jīng)常提出問(wèn)題,教師可以根據(jù)學(xué)生的不同實(shí)際情況進(jìn)行有針對(duì)性的指導(dǎo),這種學(xué)習(xí)過(guò)程往往能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,使學(xué)生的學(xué)習(xí)情緒處于最佳狀態(tài),極大地調(diào)動(dòng)學(xué)生渴求知識(shí),探索究竟的主觀能動(dòng)性,從而提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力,這一過(guò)程就是建構(gòu)主義理論所說(shuō)的知識(shí)的建構(gòu)過(guò)程。
綜上所述 發(fā)展計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程教育,探求新的職業(yè)教育模式,能夠進(jìn)一步提高高職院校的教學(xué)效果和教學(xué)效益,為社會(huì)主義建設(shè)事業(yè)培養(yǎng)出更多更好的職業(yè)技術(shù)人才。
(作者單位:湖北工業(yè)大學(xué) 計(jì)算機(jī)學(xué)院)
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