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課程設計建議范文1
[關鍵詞]課程教學目標課程建設精品課程
[中圖分類號]G642[文獻標識碼]A[文章編號]2095-3437(2014)06-0099-03
陜西理工學院機械設計制造及其自動化專業從2004年啟動了精品課程建設工作,從培養具有創新精神和實踐能力的高級應用型人才的大局出發,以精品課程建設為抓手,深入研究課程的本質和核心要素,推動其它課程的建設。并以此帶動人才培養模式改革與創新,使專業綜合建設水平不斷提高,有力促進了人才培養質量的提高。
本文以省級精品課程典型零件工藝設計為例,對其教學目標的制定、教學目標的層次結構以及教學目標的表達與實現等問題的探討有助于我們明確課程于人才培養上的價值與意義所在。
一、教學目標的制定依據
(一)泰勒確定教育目標的過程
泰勒認為,教育目標的來源有五點,分別是:對學習者本身的研究,對當代校外生活的研究,學科專家對目標的建議、哲學、學習心理學。這五點構成了泰勒確定教育目標的過程,如圖1所示。
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圖1泰勒確定教育目標的過程
也就是說,在依據學生需要、社會需求以及學科專家建議的基礎上,可以初步確立大量一般性的教育目標,這些教育目標遠遠超出了學校想納入教育計劃的目標,因此,應該選擇少量既彼此一致又非常重要的目標,選擇的依據就是教育哲學和學習理論,他們如同兩副篩子,從大量一般性教育目標中篩選出適合學校教育的精確的具體教育目標。
(二)戴諾選擇教育目標的標準
戴諾于1970年提出了選擇教育目標的四條標準,分別是:第一,構成教育目標的該能力(行動)所起作用的領域的廣度及其時限;第二,掌握該能力的難易度;第三,該項能力的有效性及其價值;第四,該項能力對于情意方面的影響作用。這四條標準實際上與泰勒確定教育目標的標準有相似的地方,都認為在確定教育目標時,要綜合考慮學習者、社會、學科等多方面的因素。
陜西理工學院機械設計制造及其自動化專業在修訂培養計劃時,分別對近五年本專業畢業生和用人單位進行了問卷調查,并請第三方麥可思數據有限公司作了《陜西理工學院社會需求與培養質量年度報告》。通過對調查問卷和年度報告的分析,圍繞企業需求和學生成人成才的需求,形成了學生應具有的知識、能力、素質結構和實現矩陣。這個實現矩陣不僅是整個課程體系設計的基礎,也是每門課程設計的依據。
二、教學目標的層次結構
(一)根據專業培養目標確定教學目標
1.機械設計制造及其自動化本科專業培養目標
培養目標是一個專業對于人才應然狀態的期許,是需要大量時間與教學努力才能實現的復雜的和多方面的學習結果。這類目標的作用是為未來提供愿景,并為決策者、課程開發者、教師等提供戰斗口號,它是“目標不能達到,而要為之奮斗,向其邁進或要實現的結果”。
陜西理工學院機械設計制造及其自動化專業的培養目標經過多年的探索與完善,確定為:立足陜西,面向西部,服務基層,為區域經濟發展和社會進步培養具備機械設計制造基礎知識和應用能力,能從事機械制造領域內的設計制造、科技開發、應用研究、運行管理、經營銷售等方面工作的應用型高級工程技術人才。
2.典型零件工藝設計課程教學目標
典型零件工藝設計課程是機械制造及其自動化本科專業培養計劃中規定的機械制造模塊必修課程,該課程的教學目標依托于機械制造及其自動化本科專業的培養目標,旨在通過課程的學習,使學生掌握典型零件工藝路線及常見的工藝問題和解決辦法,培養學生解決工程實際問題的能力,為從事機械制造技術工作奠定基礎。
(二)教學目標的縱向分解
1.教學終極目標
典型零件工藝設計課程的教學總目標是按制造工程師要求培養工程應用人才。通過該課程的學習,使學生掌握機械零件工藝方案的制訂,工藝路線的確定,常見的工藝問題和解決辦法及工裝設計方法,培養學生綜合運用知識解決工程實際問題的能力,同時使學生樹立獨立思考,勤奮工作,吃苦耐勞的意識和誠實守信的品質,為適應機械制造技術工作奠定良好的基礎。
2.下位行為目標
為了實現典型零件工藝設計課程的教學終極目標,在教學過程中,每一章節的學習開始之前,都對學生提出了具體的行為目標,以期在整個課程的學習結束之后,能夠實現教學終極目標。以第1章《機械加工工藝編制基本知識》為例,在章節開頭,提出了“了解機械加工工藝過程及工藝規程制定的基本概念、基本原則、步驟和原始資料”等五條本章學習目標,每一章的章節學習目標構成了本門課程的教學終極目標。
3.關聯與整合
教學終極目標與下位目標之間存在著“總―分”的關系。同時,各個下位行為目標彼此之間也并非是獨立的,而是相互影響,甚至前后遞進,構成一個有機的目標整體。
典型零件工藝設計課程的教學終極目標的實現,依賴于各章節下位行為目標的實現,各章節中,后一章節行為目標的實現,又依賴于前一章節行為目標的實現。各章節行為目標之間形成一種遞進關系,在遞進實現的過程中一步步接近并最終實現教學終極目標。
(三)教學目標的橫向分解
1.知識目標
主要指學生在該課程學習結束后對本課程領域各種現成知識的識別和再現。具體而言,典型零件工藝設計課程的知識目標包括以下幾點:第一,掌握機械加工工藝和工裝設計的步驟和方法;第二,準確陳述機械加工工藝和工裝設計的基本概念和基本原則;第三,準確陳述機械加工工藝和工裝設計時應注意的問題;第四,熟練陳述機械加工工藝和工裝設計中的相關技術規范;第五,了解機械加工工藝的發展趨勢及相關先進制造技術。
2.能力目標
主要指學生在完成該課程的學習后,運用所學知識解決實際問題的技能要求。具體包括:第一,熟練完成機械加工工藝和工裝設計的方案設計;第二,完成設計方案的技術經濟分析;第三,運用圖紙準確表達設計思想;第四,規范編制設計說明書。
3.過程與方法目標
指學生經過課程的學習,應該達到的思維方式與學習方法方面的要求。主要有兩點:第一,養成質疑和獨立思考的學習習慣,綜合運用所學知識;第二,觀察與思維、推理與判斷、分析與綜合等能力有明顯的提高,發展嚴密的邏輯思維能力和嚴謹求實的科學態度。
4.情感態度與價值觀目標
主要指學生在結束該課程學習后,在興趣、態度、理想、欣賞、適應方式及價值判斷,價值組織方面應達到的標準,包括三點:第一,提高人際和交流溝通能力;第二,提高團隊合作能力;第三,具有良好的心理素質和克服困難與挫折的信心。
5.職業道德與素質目標
主要涉及學生通過該課程的學習,所應具備的職業理念與職業道德規范要求,包括以下四點:第一,養成積極思考,從實踐中學習的習慣;第二,具備收集、整理、分析工程資料的能力;第三,具有工作效率和質量意識;第四,具有綠色制造意識。
三、教學目標的表達
(一)目標表達法
教學目標的表達直接選擇內容和經驗提供依據,并為教師組織課程與教學實施和既而進行的課程與教學評價提供基本準則。教學目標的表達方式主要有三種:行為目標的表達方法、表意目標的表達方法以及內部過程和外顯行為相結合的表達方法。典型零件工藝設計課程的教學目標主要采用行為目標表達法,該表達法包括以下四個因素。
1.行為主體
行為主體指完成教學所預期行為的行為人。行為目標描述的應該是學生的行為而不是教師的行為。雖然很多時候書面上省略了主體詞,但觀念上應明確是學生。以典型零件工藝設計課程知識目標的第一條為例,“掌握機械加工工藝和工裝設計的步驟和方法”,雖然省略了行為主體――學生,但該目標在表達時明確以學生作為行為主體進行闡述。如果該目標表達為“教給學生機械加工工藝和工裝設計的步驟和方法”,就是不恰當的。
2.行為動詞
行為動詞用描述學生所形成的可觀察的,可測量的具體行為。如“陳述”、“完成”、“編制”等。
3.行為條件
行為條件又稱行為情境,指影響學生產生學習結果的特定的限制或范圍等。是目標表達句中的狀語。例如“運用圖紙準確表達設計思想”這一目標中“運用圖紙”就是行為條件。
4.表現程度
表現程度是指學生對目標所達到的最低表現水準,用以評價學習結果所達到的程度。如“熟練完成機械加工工藝和工裝設計的方案設計”這一目標中的“熟練完成”,再比如“規范編制設計說明書”中的“規范編制”,都是對行為表現程度的要求。
(二)教學目標表達的兩類基本方式
1.結果性目標
結果性目標又稱為達成性目標,指通過一系列指導,期待在學習者身上發生明顯的變化。主要包括掌握特定的知識、技能,對特定的對象發生興趣等。例如典型零件工藝設計課程知識目標中“準確陳述機械加工工藝和工裝設計的基本概念和基本準則”就屬于結果性目標。
2.體驗性目標
體驗性目標不是以學習者表現出某種變化為直接目的,而是期待學習者自身產生某種特定內容的體驗。例如典型零件工藝設計課程過程與方法目標中“發展嚴密的邏輯思維能力和嚴謹求實的科學態度”,再比如職業道德與素質目標中“具有綠色制造意識”、“具有工作效率和質量意識”,均屬于體驗性目標。
(三)教學目標表達的要求
教學目標的表達,需要遵循以下兩點原則:
1.整體性原則
教學目標是一個有機的系統,它由教育宗旨決定,包括學科目標、單元目標、課時目標、內容目標四個層次,構成一個有機聯系的整體。課堂教學中具有操作性的目標,主要是學科教學目標和課時目標。依據整體性原則,教學目標的表達應體現教育宗旨,以培養目標和課程目標為基礎。
2.明確性原則
在進行教學目標表達時,必須對學習者通過每一項從屬知識和技能等的學習以后應達到的行為作出具體、明確的表述,也就是說,教學目標表達的基本要素――行為主體、行為動詞、行為條件、表現程度必須清楚、明確,合理且可操作。
四、教學目標的實現
教學目標具有兩個基本的功能側面。其一是學生中應當發展的行為的種類――行為側面;其二是表明這種行為賴以實現的教育內容領域――內容側面。判斷教學目標是否實現,也就是從教學目標的行為側面和內容側面對學生進行評價。
(一)學生知識技能掌握情況
教學目標依托于一定的教學內容表達。判斷教學目標實現與否,首先要評價作為內容所選擇的事實、技能、知識,學生是否實際地掌握了,如典型零件工程設計課程在每一章講授結束后,都會布置給學生一定量的作業,以期加深學生對所講授課程內容的理解,可以通過學生作業完成情況分析學生對知識和技能的掌握程度,再比如,教師針對機械制造技術發展趨勢和工程應用等內容,定期在課內組織討論,教師可以觀察學生的課堂討論表現,判斷學生知識、技能掌握情況,從而推斷教學目標是否實現。
(二)學生行為變革情況
泰勒認為,教育的本來課題,不是教授者完成某種活動,而是要在學生的行為中引起重要的變化。既然教學目標是要在學生的行為中引起所期望的變化,那么,這種行為變化是否在學生身上產生了就成為判決教學目標實現與否的依據。在判斷學生是否習得了某種行為的唯一辦法,就是給他展示這種行為的機會。也就是說,教師需要創設一些情境,不僅使得行為的表現成為可能,而且還會實際在何種程度上得以實現,比如典型零件工藝設計課程情感態度與價值觀目標中提到“提高團隊合作能力,就需要教師設置能引起學生合作的任務情境,并觀察學生在任務完成過程中的各自表現,最后判斷教學目標的實現程度。
[參考文獻]
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課程設計建議范文2
論文關鍵詞:建構主義;網站建設與維護;課程設計;項目教學;自主學習:協作學習
一、《網站建設與維護》課程特點
計算機網絡專業和計算機軟件專業在高二第一學期開始開設《網站建設與維護》課程,包括Flash、Dreamweaver、Photoshop三門具體課程。該課程具有非常強的實用性。學生在學習《網站建設與維護》課程的同時,幾乎每天都會跟Internet打交道這就給他們提供了應用的舞臺。例如.學生可以為自己建立個人網頁.維護自己的“博客”.為班集體建設網站等等。
建構主義要求教師在教學過程中發揮指導作用:激發學生的學習興趣.幫助學生形成學習動機:通過創設符合教學內容要求的情境和提示新舊知識之間聯系的線索.幫助學生建構所學知識的意義:為使意義建構更有效.在可能的條件下組織協作學習.并對協作學習過程進行引導.使之朝有利于意義建構的方向發展。因此,筆者在《網站建設與維護》課程教學中安排學生進行課程設計在教師的指導幫助下.學生自己提出任務.以小組自主、協作完成的形式開展教學。為了讓學生在階段教學中真正做到學以致用.筆者使用項目教學法,組織學生分組為學校9個科組進行網站建設與維護。
二、建構主義學習理論
強調刺激——反應.并把學習者看作是對外部刺激做出被動反應.即作為知識灌輸對象的行為主義學習理論.已逐步讓位給強調認知主體的內部心理過程并把學習者看作是信息加工主體的認知學習理論隨著心理學家對人類學習過程認知規律研究的不斷深人.認知學習理論的一個重要分支——建構主義學習理論備受關注。
以學生為中心,強調的是“學”;以教師為中心,強調的是“教”。這是建構主義理論和傳統教學模式兩種教育思想和教學觀念的根本區別所在傳統的教育模式比較,注重知識的傳授:以教師為中心,忽視學生的主動性:教育方法上往往滿堂灌,造成學生被動學習。課業負擔過重。時代的發展,正在促使教育從傳統的以傳授知識為主轉向以讓學生感受、理解知識為主。注重培養學生的科學精神和創新思維習慣.培養學生收集處理信息的能力、獲取新知識的能力、分析和解決問題的能力、語言文字表達能力,以及團結協作和社會活動能力:從以教師為中心轉向以學生主動發展為中心.強調學生對知識的主動探索、主動發現和對所學知識意義的主動構建.注重創新精神和創新人才的培養。
建構主義認為:學習是獲取知識的過程.知識不是通過教師傳授得到的.而是學習者在一定的情境即社會文化背景下.借助他人(學習伙伴和教師等)的幫助.即通過人際問的協作活動.利用必要的學習資料.通過意義建構的方式而獲得的。建構主義提倡在教師指導下的以學習者為中心的學習.也就是強調學習者的認知主體作用.又不忽視教師的主導作用教師是意義建構的幫助者、促進者,而不是知識的提供者與灌輸者學生是信息加工的主體.是意義的主動建構者.而不是知識的被動接受者和被灌輸對象。
三、課程設計的具體操作過程
目前,在建構主義的教學模式下.較為成熟的教學方法有很多.筆者采用的是項目教學課程設計在項目教學的教學模式下具體應用.包含以下三個階段。
(一)準備工作
確定教學目標《網站建設與維護》課程是Flash、Dreamweavel"、Photoshop三門具體軟件課程的綜合課教學目標是讓學生綜合這三門課程.用實際項目歸納總結所學知識.并由此獲得更多具有實際意義的新知識。應用是最終目標.網站建設可以貫穿整個知識體系.是學習該課程的最高目標學生在學習了三門具體的軟件課程后.可以進行課程設計.從簡單到復雜。循序漸進。開展課程設計正是這階段的教學目標所在.是學生所學知識的“主題”。
創設情境.確定任務教師根據課程特點.探索創設有利于學生建構意義的情境問題筆者把為學校9個科組建設網站作為具體項目.將學生分成9個學習小組.每組選出組長。每個小組以完成一個科組的網站建設為任務.具體的網站設計需求.由各小組對相應科組進行調研后討論確定網站設計圍繞任務展開.這個確定的任務就是項目教學中的需求分析學生通過項目過程中的需求分析.培養團隊協作意識.了解到社會對網站建設與維護的具體需求.從而進一步了解自己尚未掌握的知識點.從而查找資料加以學習各小組必須在三天內確定任務.然后選派代表進行全班交流,交流的內容主要是:網站的主題、用戶(各科組)的具體需求、主色調、布局、小動畫、課程設計的大致時間安排和進度、小組成員的分工等等。所有的過程教師都不參與.教師需要做的是仔細聽取并詳細記錄學生交流的內容。
(二)自主式協作學習
以小組確定課程設計的方法.最大程度上體現了自主學習和協作學習小組長領導全組成員在自主學習和協作學習的大環境中開展小組的所有工作:小組發言人負責小組對外的交流溝通工作:小組資料員負責與對應科組進行溝通獲取網站建設的文字資料、圖片資料以及具體的設計需求等工作小組成員之間明確分工,共同協作。互相磋商。在課程設計的整個過程中.筆者要求學生每天早上第一節課進行交流交流的方法是每個小組將課程設計在班級上進行演示講解.進行階段性成果匯報。
交流的時候需要講清對應科組的具體要求、小組對用戶具體需求的理解、顏色搭配的原因、各組成部分的意義等等當然也可以提出遇到的新問題.尋求幫助。交流討論中好的建議和方法都會得到應用學生掌握了項目中具體問題的解決方法。同時表達能力、協作水平得到了很大的提高不同觀點的交鋒.不同方法的展示.加深了學生對問題的理解.也學到了他人的先進方法和成功經驗。
(三)課程設計的效果評價
課程設計建議范文3
關鍵詞:高職;移動通信技術;課程改革;實踐教學
中圖分類號:G712 文獻標識碼:A 文章編號:1672-5727(2013)02-0103-02
2009年1月7日,工業和信息化部為中國移動、中國電信和中國聯通發放了第三代移動通信(3G)牌照,標志著我國正式進入3G時代。3G發牌后,形成一條包括3G網絡建設、終端設備制造、運營服務、信息服務在內的通信產業鏈,對相應的業務技能人才需求將呈現階躍型的增長態勢,這對高職高專層次通信專業的學生而言是一個非常好的機會,但同時也對其綜合能力提出了更高的要求。
因此,以學校為主體,以崗位能力培養為出發點,改革與建設《移動通信技術》專業課程,理論與實踐一體化、“教學做”一體化、工學結合,對培養學生的思維能力、創新能力、科學精神以及利用移動通信技術知識解決實際問題的能力,都具有重要的意義。
傳統《移動通信技術》課程的弊端與改革思路
傳統的《移動通信技術》課程以無線與移動通信理論為主,采用章節教學,缺乏實踐應用環節,已經不能適應高職院校專業化技能型人才的培養目標。高職院校的學生日后的就業面向多集中于一線操作崗位,因此,基礎理論方面應以理解、了解為主,不必做深入的研究與探討。課程中應該多介紹移動新技術的應用與發展,以拓展學生的知識面。實踐動手能力的培養更為重要,所以,在課程設計中應體現理論教學內容改革,理論與實踐教學比例的變化以及實踐教學改革。
任務驅動的課程建設方案
(一)課程定位
《移動通信技術》應該建設為通信技術專業(或稱移動通信技術專業)的核心課程。通過該課程的教學,使學生理解無線電波傳播特性,移動通信的基本概念;掌握移動通信的基本原理,移動通信系統的結構、組網技術以及工作過程;掌握3G的系統結構和關鍵技術,以及基站設備運行與維護基本技能。
(二)培養目標及要求
本課程目標應該面向移動通信、無線通信制造業及通信業務部門、應用部門以及工程安裝部門。通過移動通信技術及設備運行維護的學習,使學生掌握扎實的理論基礎和專業技能,具有能實現簡單設計方案的生產一線的工程技術崗位、設備運維服務崗位,以及銷售服務崗位所需要的專業能力、方法能力和社會能力。
(三)以就業為導向的教學設計
本課程以就業為導向,以崗位需求和學生應用能力培養為核心,以工作過程為主線,以校企合作為途徑,以職業標準為依據,采用模塊化結構構建課程內容體系。本課程的設計思路是按照“社會需求分析——崗位分析——典型工作任務分析——學習領域轉化——教學情境設計——教學組織——評價體系建立”七個階段進行設計和開發,使整個開發過程形成一個良性有序的循環過程。
(四)根據典型工作任務設計教學模塊
根據教學大綱的要求,建議將學習領域主要知識點分為三大部分共4個模塊,如表1所示。遵循由淺入深、循序漸進的原則設置模塊,由理論和實踐內容共同構成,兩者學時比例約為1∶1。在課程內容的取舍上,基礎理論以“必需,夠用”為度,以實訓項目加強學生對理論的感性認識和理解。表1中的4個教學模塊分別對應4個學習領域——專業基礎、GSM網絡基礎、CDMA及3G基礎、3G基站運維知識提升。
(五)多情境教學方法
工學結合法 以工學結合為教學理念,將日后本專業學生就業所需崗位技能與知識體系融入教學之中,開設多個實訓項目,將理論教學與實訓教學結合在一起。
任務驅動教學法 對于理論教學的重點內容,采用任務驅動法。通過教師設計感知性、驗證性實訓項目,促使學生自己去體驗,去理解網絡的布局與關鍵技術,以此開展理論教學和實踐教學。通過學生在任務中發現問題來引導理論教學,教師與學生一起分析和解決問題,最終培養學生的理論能力和創新思維。
實境模擬教學法 在學生掌握一定知識、具有一定問題分析能力的基礎上,由教師根據教學目的和教學內容的要求,精心策劃和指導,布置實際工程案例任務,模擬企業實際工作環境,以達到鍛煉學生實踐能力的目標。通過學生的獨立思考和團隊協作,培養學生正確的工程規范、工作作風、溝通能力和協作精神,從而提高學生分析解決問題的能力,增強動手實踐能力。另外,應利用現網運行的設備環境,進行設備專業實踐知識的講授。通過這個方法的應用,可將理論與實踐有機結合起來,增強學生對專業知識學習的興趣,便于理論知識的理解和實踐技能的鍛煉。
討論交流與激勵教學法 在講授理論教學內容時,可嘗試運用討論教學法。在實施討論教學法的過程中,教師先根據教學內容、教學目的,精心擬定富有啟發性和思考性的討論問題,在上課前向學生布置課題。課堂的討論過程可分小組進行,每小組一般5人,小組討論后,再由各組派代表向全班匯報討論結果。最后,教師做討論的總結工作。
(六)實踐教學環節改革
實踐教學以培養學生綜合職業能力為主要目標,是高職院校實現人才培養目標的重要環節,它對提高學生的方法能力、專業能力、社會能力以及發展能力,對學校培養高素質高技能型專門人才有著非常重要的意義。
高職院校的實踐教學基本上都依據專業教學計劃來組織。實驗大多是結合理論課程開設的,實驗方式大多是由教師先講,學生按照教師的布置或指導書上的步驟,按部就班地完成實驗操作。在這種教學模式下,學生雖然也參與了實踐教學活動,但實質上是處于被動接受的狀態。
要實現項目化教學,必須改變現有實踐教學方式,以任務單的形式分配實踐任務,由學生自主完成某個項目,從而改變“灌”、“壓”、“束”為主要特點的教學模式,提高學生實踐的積極性和主動性,培養其創造性應用能力。項目化實踐教學可以遵循如圖1所示的8個步驟。
(七)360度考核方法
采用過程化考核方式,制定相應的考核制度,包括學生課堂考勤、課堂表現考核制度;學生課程作業評價制度;學生實訓操作評價制度;理論、實踐過程化考試制度。其中,學生課程作業和實訓操作評價應注重過程評價與結果評價相結合的評價方式,主要由學生自評、小組評價、教師評價和企業評價四部分組成,既要重視結果的正確性,又要重視學生學習和完成工作任務的態度、做事規范程度、完成作業等過程評價。通過這個過程,學生能夠懂得公正評價的重要性以及如何公正地評價,并能夠坦然地接受表揚和批評,可讓學生更自信,更懂得尊重他人。
課程發展設想
該課程改革在我院已經實施兩期,課程標準和教學大綱也在不斷修改和完善。第一批畢業生實習單位已落實,用人單位反映良好,但也存在一些不足?;诋斍罢n改現狀,筆者提出以下設想。
教材建設 目前市面上與專業教材配套的實踐技能教材嚴重不足,理論內容過多過深,適合高職高專使用的具有實用性、前沿性的教材缺乏。只有與相關企業合作開發教材,才能保證教材理論與實際緊密結合,反映企業生產崗位最新技術要求。
實訓室建設 現代通信技術的發展使得越來越多的學科交叉融合。因此,要加強移動通信技術課程與程控交換、光傳輸系統等課程的聯系,搭建能夠體現實際運營網絡“全程全網”概念的通信技術實訓室,加強與其他專業課程的融合,由課程改革推動專業改革。
職業資格認證 引入國內通信行業的相關認證項目,如華為認證或中興認證等。教師應以習題課的形式向學生提供相關認證考試的理論和實訓題目,并組織開展有針對性的技能訓練。
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課程設計建議范文4
隨著義務教育的全面普及,初中畢業應成為每個公民人生旅途的中轉站,社會需要的分流點。數學教育不 僅要給初中畢業生以“雙基”和能力的素質,還應使之獲得相應的特長(這特長是技能的提高、是專長的基礎 ),以切實幫助學生順利地步入新的人生旅程。這是義務教育及《課程計劃》的精神實質。既有素質又有特長 的人,在下一世紀必定具備更強的生存能力,更能適應社會發展的需要。
課程即課業(教學內容)的進程,是為達到教育目標而規劃出的學生與教學內容、教學資源及教學過程之 間的相互關系。我們期望課程的學科和活動兩個系統合理設置,產生多種價值。筆者認為按“人人掌握有用的 數學”的要求優化學科課程以培養素質,開設活動課程以發展特長,并進行有關學科和活動的全面考核,應該 是一種可取的思路。我們應該樹立全面、科學的課程觀,讓學科和活動這兩個輪子一起旋轉,切實發揮它們的 整體功能,并設置選修課程以促進學生健康成長,使義務教育階段的數學教育走上一條“愉快”教育與“成功 ”教育完美結合的道路。
義務教育階段盡管存在小學后的分流情況,但從教育戰略、課程策略及培養目標來說,義務教育階段有著 鮮明的整體性,小學和初中不應該各自為政。本文擬出義務教育階段數學活動課程設計,并兼及數學選修課程 的思考,以求拋磚引玉,促進《課程計劃》的順利實施。
一、關于數學的活動課程(特長性、應用性、趣味性)
(一)活動認識
我們應該確認:活動課程是以學生發展、知識體系及社會需要等因素為依據,在教師指導下,通過學生的 主動活動,以獲得直接經驗和實踐特長為主的課程。通常稱謂的課外活動,是彈性極大的一種輔學科課程 形式或思想品德教育活動。這里,“課外”指的是國家安排的正式課程之外,“活動”泛指各地安排的各種教 育性非正式課,故課外活動與活動課程不可同語?;顒诱n程的開設意義不在于它與杜威當年搞的“活動課程” 究竟有何異同,而在于它對學校教育教學工作的獨特功能及其有效、順利地實施。
“活動在實施全面發展教育中與學科相輔相成”,它們是同一促進學生發展過程的兩個不同方面。學科課 程以培養素質、打好基礎為主旨,編排上側重知識本身的邏輯順序,其教學中間或進行的實驗、參觀、演示、 練習等直觀性活動,是理性間接經驗習得過程中必要的感性認識;活動課程則以增長才干、發展特長為主旨, 它強調學生認知發展的心理順序,注重學生的親身實踐,以直接的體驗、探究及發現為認識途徑。
《課程計劃》設置的活動有:晨(夕)會、班團隊活動、體育鍛煉、科技文體活動、社會實踐活動和校傳 統活動等。按其“活動設置的基本要求”可知,科技文體活動屬于技能性活動,其它活動為常規性活動??萍?文體活動的目的是“使學生增強興趣,拓寬知識,增長才干,發展特長”。這里,“發展特長”既是出發點又 是歸宿,我們應該確立將《課程計劃》中的技能性活動上升為特長性活動的實施思路。由于數學的“三性”特 點(尤其是廣泛的應用性),以及現代社會對基本數學(不同于基礎數學)的普及需要,筆者認為應設立專門 的數學活動課,以發展學生的普及性數學特長。這種特長對小學、初中畢業生來說,是已獲得知識的應用,是 已具有技能的提高,是進一步發展專長的基礎,能使他們順利地適應社會需要和社會發展(義務教育數學教學 大綱明確了數學的應用問題,并安排了與解直角三角形和統計有關的實習作業,但遠沒有上升到特長課的位置 )。
(二)設置思路
國內已開展了不少數學活動試驗,如數學競賽、電腦學習、速算訓練等等,還有綜合的應用性問題的有關 數學活動也在各地有所開展,它們不同程度地增強了學生的數學應用意識。如北京市1993年舉辦了首屆“方正 杯”中學生數學知識應用競賽,并于1994年暑期編出了以數學應用為內容的初中課外活動教材。而應用性問題 十分復雜,若把它作為一個以社會為基礎的綜合課題來研究實施,要求每個學生接受全面的應用性訓練,則有 可能把數學教育改革引入一個新的誤區,將學生推入一個新的苦海,80年代的應用題考試給當時帶來的結果就 是例證。因為這實在是企業(用人單位)、社會及數學教育工作者對學生要求得太過分了,也不符合義務教育 及“大眾數學”的精神。
現代社會確是人人需要數學,義務教育階段正是實現“大眾數學”目標的第一階段。如何設置、開展這一 階段的數學活動才是合理、可行的呢?筆者建議在突出特長性,注重應用性,貫穿趣味性的原則下,將義務教 育階段的數學教學內容與社會發展需要及學生個性發展結合起來,設置較為完整、全面、獨立的特長性數學活 動,供學生選擇參加(每個學生選學其中兩門活動課),以使學生成為各具特色的“標準件”,讓人人都有個 性健康發展的天地。數學活動的課程門類和內容編排在整體上還要符合以下四點:
1.具有系統的應用體系。即與一定的特長目標相關聯,有助于學生增長才干并習得一技之長,進而使學生 順利走向社會生活或進一步學習發展,切不可為了活動而活動。
2.緊扣學科教學大綱。學科教學大綱的內容編排本身蘊涵了學生認知發展的心理順序,我們可以依照數學 學科教學大綱的知識單元(適當調整或拓寬),配以相關素材設計,安排數學活動,以充分利用學科課程的知 識技能及其業已獲得的成熟性,降低活動課師資培訓的難度。可以明確,活動特長與學科內容的相關性越強, 它們的整體功能會越大。
3.合乎有效學習的基本原理。要有利于激發學生的學習興趣,體現認識規律(顯現認識的三個層次:是什 么、為什么、怎么用);展示探究過程(理性地再現知識生成過程,通過循序漸進的思維階梯使知識、情感、 意志相互結合,幫助學生形成自學能力);實施活動方法(使經驗、思維、方法融為一體,讓學生獲取終身受 益的精神文化力量和實踐能力);內化教學功能(要易于反饋、遷移,實現知之好之樂之的轉變,便于學 生自學)。
4.體現“五育”整合的功能。特長性數學活動遵循“外因通過內因而起作用”的哲學基本理論,其教學應 該使學科教育培養的認識能力得以升華,不斷發展學生的創造性實踐能力,這是具有深層意義的智育;學生的 主動活動,應是實現由道德認識向道德行為習慣轉化的實踐活動,也是學生理解規則、體驗美感、領略自由的 實踐過程,成為德育和美育的現實途徑;活動課無疑要有助于學生身心的和諧發展,它本身就是體力、意志力 的鍛煉與運用,有利于人腦兩半球機能的平衡協調發展,從而促進學生智慧潛力的開發;活動實踐中每一個物 化的勞動成果,都將有力地完善著學生的個性和人格。
(三)數學活動課程設計
性質與功能:陶冶情操、拓寬視野、增長才干、發展特長。
總目標:使學生提高認識、學會實踐、獲取才干、習得特長。
教學要求用語:對知識分為理解、掌握、應用(運用)三個層次;對技能分為會、熟練、善于(擅長)三 個層次。
活動方式:按學生選學的課程門類編班組織活動或作為興趣小組組織活動;以游戲、故事、謎語、趣味數 學、操作、制作、參觀、應用實踐或提供有關的閱讀資料等為活動形式。
課程安排:每門數學活動課按每兩周一課時的教學容量進行設計安排。
課程設置:根據學生發展,知識體系、社會需要等因素和數學活動的總目標,筆者擬設義務教育階段如下 九門數學活動課程。
1.數學交流:力求內化學科知識,反映“雙基”結構,滲透思想方法,強化表達能力,促進學生聯系事物 ,澄清思維和加深理解,培養學生善于表述、解釋、討論、評價的數學交流特長。
數學交流課程,既要使學生認識到數學提供了人類交流信息的有力手段,又要切實提高學生對數學的聽、 說、讀、寫能力和認識、應用能力。一名數學教育工作者就理應具有數學交流特長。
2.速算(含計算器活用):使學生通過心算、筆算、珠算及計算器操作等途徑,熟練掌握簡、易、好的算 法和技巧,培養學生善于快速進行日常的加、減、乘、除、開方計算和帳表算、傳票算等的速算特長。
3.數據處理:使學生初步掌握收集、整理、描述、分析、解釋和處理數據的數學方法,并善于在嘗試、解 決實際問題的過程中尋找關系,探究隨機現象,進行數據處理(含數值計算)和預測。
4.計(測)量與估算:使學生加深理解計量及換算的意義,測量的特征過程,初步掌握計量、測量、估測 、估算的策略和方法,善于在數量、測量、計算、決策和解決問題中應用估算,并會判斷結論的合理性,提高 處理數量關系和隨機現象的能力。
5.制圖與識圖:使學生加深對數量關系圖象、空間幾何圖形的認識和理解,初步掌握制圖(含作圖、畫圖 )與識圖(含視圖、析圖)的方法和技能,培養學生善于觀察、想象和在解決問題中應用圖象、圖形的數學能 力。
6.日常生活中的數學:使學生熟練掌握日常生活中有關家庭生活、市場交換、社會交往、日常活動和生存 環境等方面的數學知識及技能,培養學生善于理解、精于運籌、樂于生活的數學能力。
7.計算機數學:使學生初步理解計算機的數學功能,掌握簡單的計算機語言和程序,會使用計算機進行初 步的計算、模仿、證明和求解簡單的數學問題,培養學生善于運用計算機從事數學性工作的能力。
8.課題解決:即是問題解決模式,并注重數學思想方法的應用。要使學生理解數學嘗試、解決實際課題的 過程,初步掌握問題解決的策略和方法,培養學生善于運用數學創造性地解決問題的意識和能力。
9.數學競賽:這是對數學學科教學要求的提高和擴展(應降低現有難度,滲入研究方法)。要在學科教學 大綱的能力要求范圍內,使學生進一步加深對數學知識的理解,提高靈活運用數學的能力,更加熟練地掌握數 學的方法與技巧,培養、發展學生的數學興趣和數學才能。
目前,數學競賽的普及呼聲越來越高,企望通過降低難度去面向全體學生。筆者認為,數學競賽的難度確 應降低到一個合理的普及水平,但再要求普及參加則未必可取,因為學生成為各具特色的“標準件”較之只是 同一的“標準件”更能符合社會需要和社會發展。
二、關于數學的選修課程(遷移性、廣泛性、通俗性)
《課程計劃》指出,要“以必修課為主,初中階段適當設置選修課”。數學選修課程,要適應學生個性發 展,順應學生分流需要,促進學生健康成長,在突出遷移性、注重廣泛性、貫穿通俗性的原則下,為有不同志 趣、各種愛好的學生提供廣泛、充分的選修類型,為提高學生素質、發展學生特長及培養多樣化人才服務。選 修課教材的編寫既要落實課程目標,又要能成為通俗讀物。
義務教育階段的數學選修課,同樣可以保持一致的連續性(即從小學一年級起就開始設置)。事實上,如 若前述數學活動課程得以實施,則九門數學活動課已可成為選修課對象。
根據數學選修課的設置目標,筆者擬設義務教育階段的以下三類(四門)數學選修課程。
(一)特長型選修課:課程為前述九門數學活動課之一。每個學生在必修(選擇性必修)兩門數學活動課 的同時,以另外七門數學活動課之一作為他(或她)的選修課。
(二)觀念型選修課:使學生初步認識數學的存在和發展、理論與應用、邏輯性及抽象性,懂得數學的價 值,形成正確的數學觀,促進完善科學觀及世界觀。
其教學內容包括數學與歷史、數學與社會、數學與未來、數學與科技、數學與文化、數學與思維、數學與 成就、數學與自然、數學之美,共九個專題,課程安排可以每學期按年級集中對九個專題各開設一次講座(約 每兩周開一講)。
(三)綜合型選修課:
1.橫向性綜合選修課:它不超出學科教學大綱的要求,既對已學習的數學基礎知識進行整理與復習,又與 相關學科及社會生活相聯系(有著與分科課程相對應的綜合課程特點)。要深入淺出地展示數學的思想方法及 其廣泛的聯系性、應用性。該課程在小學高年級及初中開設(安排每兩周一課時的教學容量)。
2.縱向性綜合選修課:它可以包括現代數學知識,各部分的形式和內容都能夠獨立,整體上既與數學學科 知識及活動特長相關聯,又富有強烈的時代氣息;要在數學學科教學大綱的能力范圍內,以較強的可讀性展示 數學及其應用的策略思想和動態成果。該課程在小學高年級及初中開設(安排每兩周一課時的教學容量)。
三、有關考核與實施的設想
(一)學生根據自己的志趣和愛好,在教師或家長的指導下,必須且只須選擇甲、乙兩門數學活動課和一 門數學選修課參加學習。
(二)小學、初中階段的畢業學期各舉行一次數學活動課和數學選修課的考試;數學活動課考試分為第一 試、第二試,以活動課作為選修課的學生只參加該課程考核的第一試。每個學生兩門活動課、一門選修課的考 分分別記入畢業考試及中考成績總分,學生畢業考試或中考數學成績的分數構成為:
數學成績(滿分150分)=學科成績(滿分90分)+活動課甲成績(滿分25分)+活動課乙成績(滿分25分 )+選修課成績(滿分10分)
(三)教師不僅要能勝任數學的學科教學,還要能任教至少三門的數學活動課和一門數學選修課(農村鄉 中心完小以下的小學教師要能任教至少兩門的數學活動課)。
(四)作為培養素質的義務教育數學學科課程(注重知識性、技能性、普及性),其教學大綱也應及時調 整,以適應《課程計劃》的實施需要(學科教學的周課時量不能超過4課時)。如有關教學內容的以下五點尤為 突出:
1.應刪減混合運算、恒等變形等內容,部分算術應用題讓位于代數,部分平幾證題改用解析方法;
2.系統整理數學思想方法;
3.增加計算機基礎知識,要求小學中年級以上的學生適時使用計算器;
4.增加經濟生活中的數學知識(含有關名詞、概念等);
5.以“讀一讀”的形式,系統安排通俗的數學史話。
(五)盡快建立各個學科、特長性活動和選修內容的考試題庫,出臺科學的考試量化標準,使考試步入機 械化,以從根本上禁止考試的人為誤導,促進義務教育的順利實施。
(六)數學活動課和選修課的開設,無疑可以順利地延伸至高中階段;在活動課考試的基礎上,也可以組 織各種特長比賽。
結束語
數學“學科+活動+選修”的上述課程設置,既符合中國的國情,又易于克服層次課程(西方發達國家等 采用)所帶來的負面效應,能使每個學生都有全面自由發展的空間。我們認為,具有中國特色的義務教育即是 特長特色的素質教育;我們正在實施一個“學科素質+活動特長+全面核評+法規保障”的義務教育模式。
參考資料:
1.國家教委制訂:《九年義務教育全日制小學、初級中學課程計劃(試行)》。
課程設計建議范文5
關鍵詞:VFP課程設計;實踐教學;數據庫
中圖分類號:TP311.138-4 文獻標識碼:A 文章編號:1674-7712 (2013) 20-0000-01
VisualFoxPro程序設計(以下簡稱VFP)是面向對象的可視化編程技術,以強大的性能,完整而又豐富的工具,較高的處理速度,友好的界面等特點,成為數據庫管理系統常用工具之一,是作為非計算機專業的計算機教育的重要基礎課,目的是培養學生的計算機實際應用能力。該課程同時也是全國計算機等級考試二級內容之一。
一、引言
對于實踐性很強的VFP課程,支持面向對象的可視化編程技術,而有些學生不知道學完VFP后是用來做什么的,且容易與其它語言混淆在一起,如VB、C語言等高級程序,只有通過上機實驗,才能發現問題、分析問題,加深理解所學的VFP的理論知識,把理論教學與實踐教學有機的結合,激發學生的學習興趣和創新的潛能,提高解決實際問題的能力。
本文就實踐教學法在VFP教學中的應用作了初步的探討。同時,對在VFP教學實施的幾個主要環節進行了分析和研究。不僅能有效地解決上述存在的問題,而且還能充分調動學生的主動性和積極性,提高學生分析問題和解決問題的能力。做到理論聯系實際,面向應用,培養學生的創新能力,以適應未來就業崗位的需求。
二、VFP程序設計課程教學中的現狀
(一)教材的選用
教材是體現教學內容和教學方法的知識載體,是進行教學的基本工具,好的教材是教學成功的重要保證。教材具有以下主要的特色:1.結合教學實踐的需要,使教材具有一定的寬容度和或選擇性,一方面照顧大專院校教學的普遍情況和學生基礎,按教學計劃并參照計算機等級考試的要求組織教學內容;另一方面,介紹有一定深度的教學選講內容,給教學提供進一步的擴展空間,使教師能根據教學計劃和本校學生的實際情況靈活掌握教學進程。2.教材完整配套。理論教材和實驗教材的有面結合,為培養學生的實際動手能力,避免教師“空對空”的教學,整體提高學生等級考試的通過率打下一個良好的基礎。
實際教學中,還要根據學生的所學專業、學習基礎等具體情況,結合全國計算機二級考試大綱的要求,對教材進行合理的安排。
(二)教學目標與教學設計
VFP程序設計是一門實踐性很強的課程,它既要使學生掌握比較完整的理論知識,又要培養學生熟練的操作技能。該課程的理論教學在多媒體教室進行,除了教材之外,采用多媒體課件和電子教案及軟件的現場演示進行輔助教學,通過這種方式,使枯燥的理論形象化,使煩瑣的操作流暢化。此外,為了調動學生的學習興趣,加強教學的互動。實驗教學在計算機機房進行,每一次實驗都布置有相關的實驗內容,學生在完成實驗后,要寫實驗報告。開展課程設計、程序分析與設計等實踐環節,培養學生在程序設計方面的發散思維能力,提高程序設計中的靈活應變能力。
(三)教學內容
VFP教學一方面是理解數據庫的理論,另一方面是培養學生的應用開發能力。將教學內容劃分為三部分:一是掌握VFP軟件功能;二是運用VFP實現小型數據庫項目開發;三是結合應用實踐理解關系數據庫理論,為后續網絡數據庫打基礎。針對目前VFP教學中存在的一系列問題,提出了以一個具體的學生管理系統為依托的案例教學法,并結合VFP課程對如何實現此教學法進行了分析、實踐。
(四)教學方法與教學手段
教學方法主要選用案例教學,將項目教學引用實踐教學環節,通過對一個項目的完整分析,培養學生良好的組織數據、定義數據庫規則和建立簡單應用程序,使學生掌握綜合運用所學知識的能力,從而完全了解項目流程,真正提高應用水平。如:設計關系數據庫“學生管理系統”,該系統具信息查詢、修改資料、選課、成績打印等功能,在教學中逐步引入數據庫的創建、SQL查詢語言,視圖的建立與使用、表彰設計與應用、菜單設計等知識點進行講解,激發學生的學習興趣,啟發學生對案例進行探討,在講授表單設計時,為了讓學生更深入的理解表單對象,通過設計學生管理系統登錄的界面,引出添加表單、管理表單控件、屬性和設置表彰數據環境,以及標簽、命令按鈕、文本框等控件的設計方法等一系列的教學內容,講敘各種表單的實際制作步驟,輸入用戶名和密碼,密碼以星號的形式顯示,如果正確,按確定按鈕進入下一個界面,如果用戶名或密碼其一有錯誤,顯示對話框,連續三次錯誤,則退出登陸界面。巧妙突破難點,最后達到對知識的掌握和能力的培養。
三、改革上機操作的實踐環節,重視程序項目設計,培養應用能力
在實踐教學過程中,學生通過上機操作,對于掌握程序設計語言是非常重要的,而有時僅以書本上的例子進行驗證不能激發學生的興趣,可以把學生按5-8人組成程序設計小組,每小組指定一個項目負責人,成員之間有分工,協調,制定出自己小組需要完成的項目,在課程結束時,各個小組相互交流,展示自己的設計成果,并由其他小組給予評價,分析亮點和不足,給出修改的建議,這樣既激發了學生的學習潛能,又完成了所學內容,還培養了學生與他人的合作意識,增強團隊精神,提高學生的自信心和綜合素質。
四、結束語
針對傳統實踐教學模式的弊端,結合職業教育的特點,體現“必需、夠用”的原則,在“以能力為核心”的教學理念下,探索利用現代教育技術,以提高人才素質、能力,提高實踐教學效益為宗旨的實踐教學新模式,不斷培養創新意識,使得VFP課程教學實現從面向學科到面向問題體系的轉變,激發學生的求知探索欲,達到預期教學目的。
參考文獻:
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課程設計建議范文6
關鍵詞:智能儀表;虛擬儀器;數據采集系統;電子稱;電壓表
0引言
隨著企業對電類專業大學生動手能力和創新實踐能力的要求日益增加,實踐性課程的建設成為本科生教學改革的一個重要組成部分[1]。電氣工程實驗中心經過幾年的探索和實踐,通過校企聯合,共建實驗平臺,逐步完善了創新實踐課程體系,使本科生在培養階段能夠由淺入深地學習到最新的行業發展知識和技能,理論實踐更好的結合[2]。智能儀表課程設計是高校電氣、測控及相關專業的一門重要課程,它集技術性、工程性和實踐性于一體,是一門涉及傳感器、機電一體化、電子技術、自動控制、計算機、信號分析與處理等多門學科的現代綜合技術[3]。通過和美國德州儀器公司共建聯合實驗室,利用其MSP430單片機、StellarisLM4F120LaunchPad評估套件等器材,并結合USB-6009數據采集卡以及Labview設計搭建了一個綜合的智能儀表課程設計實踐平臺。本文通過介紹該課程平臺的構建,對其組織形式和教學成果進行總結。
1智能儀表課程體系
1.1課程性質和教學目標
此課程是電氣工程及自動化專業的重要課程,目的是使學生了解和掌握智能儀表的原理和設計方法,初步學習虛擬儀器的使用,智能儀表的軟硬件設計及調試的基本方法,加強學生自學能力、實踐動手能力、團隊合作能力的培養。
1.2教學方法
以課堂教學、實驗教學為主,結合自學、小組大作業。課堂教學主要講解基本原理,使同學們更好地理解智能儀器原理、提高對智能儀器設計的興趣、初步了解智能儀器的研究、設計方法。著重培養學生自主學習的意識、自主學習的能力和實踐動手的能力。小組大作業能培養學生的綜合能力:熟練運用所學知識的能力、收集提煉信息的能力、實踐動手的能力、團隊合作能力。
1.3課程內容
講解智能儀器的基本結構及其接口技術的原理和設計方法,使學生清晰地了解智能儀器輸入輸出接口與數據處理方法,初步學會設計智能儀器軟硬件設計及調試的方法:①了解數據采集系統的結構及各主要部件工作原理。②了解智能儀器的輸入通道包括程控放大器與A/D轉換器及量程自動轉換技術;了解智能儀器的輸出通道包括D/A轉換器,串行數據接口及開關量輸出通道。③掌握智能儀器設計思想,設計步驟,具體的硬件設計,軟件設計及調試方法。④了解虛擬儀器的基本組成,常用開發工具Labview的開發環境、軟件設計方法及數據采集卡驅動設計方法。
2實踐平臺設計
2.1虛擬儀器
虛擬儀器是基于計算機技術而發展起來的儀器測量技術,是計算機技術和儀器技術密切結合的產物,具有開發時間短、技術性能高、擴展性強,以及出色的集成等優勢,是未來儀器發展的一個重要方向[4]。通過與NI公司的合作,在智能儀表課程中引入虛擬儀器,有利于學生把握儀器儀表技術的發展潮流,為將來走向科研、技術崗位拓寬眼界,奠定基礎。本課程需要學生完成虛擬示波器和虛擬信號發生器的設計搭建。
2.216路數據采集系統
數據采集系統作為溝通模擬域和數字域的橋梁起著重要作用。隨著計算機技術及大規模集成電路的發展,微處理器控制的數據采集系統得到廣泛的應用,使系統的靈活性和可靠性大大提高,系統的硬件成本和重建費用大大降低[5]。本課程需要學生自行搜集資料、選擇器件,完成16路數據采集系統電路的設計,畫出其原理圖和PCB圖,并闡述其工作原理。
2.3簡易電子稱
簡易電子稱將重量傳感器產生的微弱差分信號進行放大、濾波和采樣,經過MCU處理,通過人機界面顯示稱重信息,實現輸入單價并計算價格。
2.4智能電壓表
智能電壓表及其拓展部分設計主要是以放大電路為主,對信號進行調理并利用單片機進行采樣,經過高速運算后將信息整合,并對放大電路的放大倍數進行控制,同時,采樣值在經過邏輯處理后在顯示屏上顯示波形,并提供可視人機界面。
3實踐平臺的實現
3.1虛擬儀器
本平臺采用NI公司的USB-6009數據采集卡,利用Labview實現虛擬示波器和虛擬信號發生器。
3.1.1虛擬示波器[6]
要求虛擬示波器能夠顯示有信號發生器發出的方波、三角波、正弦波的頻率范圍為1~1kHz,幅度為0~10V,要求能夠精確測量兩個輸入波形的頻率和幅值,虛擬示波器能夠通過旋鈕調節橫坐標(時間)和縱坐標(幅值)的顯示范圍。
3.1.2虛擬信號發生器[7-8]
要求虛擬示波器能夠產生頻率在1~100Hz,幅度為0~5V之間的方波、三角波、正弦波,并輸出到示波器進行觀察,能夠利用數據采集卡的兩路通道,同時輸出產生兩張不同的波形;能夠調節輸出信號的頻率、幅值和相位;對于方波信號可以改變輸出信號的占空比,輸出信號可以用示波器觀測,并且可以顯示在前面板上。
3.216路數據采集系統
數據采集系統是計算機、智能儀器與外界聯系的橋梁,是獲取信息的重要途徑。其設計主要考慮被測信號的變化速率和通道數,對測量精度、分辨率、速度的要求,性價比等。主要由下面幾部分組成:(1)計算機。數據采樣系統的核心是計算機,它對整個系統進行控制和數據處理。(2)A/D轉換器。計算機所處理的是數字信號,因此模擬信號必須進行A/D轉換—量化過程。(3)采樣/保持器。采樣/保持器將連續信號離散化,從連續信號中抽取采樣時刻的信號值—采樣過程。(4)放大器。將采集到的信號適當放大,盡量是A/D轉換器在接近滿量程的狀態下工作。(5)多路開關。通過多路開關,依次接通各個傳感器并采樣信號。
3.3簡易電子稱
簡易電子稱主要的組成部分如圖4所示。實驗器材采用德州儀器的MSP430F552x,INA333儀表放大器,OPA2340運算放大器,I2C8位IO口拓展芯TCA6408等[9-13]。采樣的壓力傳感器是四應變片橋式壓力傳感器,輸出為差分信號;前級放大電路可使用儀表放大器構成差分放大電路;差分放大電路輸出后,經過運算放大器放大電路進行進一步放大;已經放大過的電壓信號經過低通濾波器進行濾波處理;再由MCU芯片進行采樣、處理和顯示[13]。
3.4智能電壓表
智能電壓表及其拓展要求通過程控放大電路、整流濾波電路以及單片機人機界面三大模塊,實現直流電壓、電流,交流電壓、電流,電阻以及信號頻率的測量等功能。實驗器材采用德州儀器的StellarisLM4F120LaunchPad評估套件[14],一款采用32bitARM處理器+FPGA雙核控制架構開發的高性能、低功耗、易使用的64KB色的TFT真彩顯示器,數字可控增益的單片儀表放大器PGA202[15]等。
4結語
智能儀表課程設計實踐平臺緊跟現代儀器儀表的發展趨勢,考慮學生知識層次與理解能力,結合實驗室實際情況,構建了虛擬儀器、數據采集系統、電子稱小系統、電壓表等多功能表計的實驗平臺,使學生掌握虛擬儀器的使用,數據采集系統電路原理圖的設計與PCB圖的繪制,電子稱模擬電路與數字電路設計,程控放大電路、整流濾波電路的設計,程序的編寫與調試,鍛煉了學生的文獻閱讀、團隊合作、動手實踐等能力。
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