单片机课程设计小结精选(九篇)

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第1篇：单片机课程设计小结范文

关键词： 教学做合一 Proteus仿真平台 问题教学法 开放性实验 考核模式改革

随着我院教学改革工作的不断深入，作为《单片机技术》课程主讲教师的我，经过五年的省级教学改革立项研究，结合自己近八年的教学实践，逐步形成自己的教学理念：“教学做合一”。

在教学实践中我们该怎样结合教学理念开展单片机技术实践教学呢？经过教学实践摸索、验证，我们形成了具有自身实践教学特色的一套教学体系。

该体系主要由以下几部分实践环节的具体措施组成：

1.在单片机实验室微机房开展单片机技术理论课教学。

单片机技术是一门实践性很强的学科，只有经过大量的实验实践积累，才能真正掌握它的编程应用技巧，理论课、实验课和课程设计都应该在实验室机房开设，从而真正使教、学、做三者结合起来，在教中学，边学边做，边做边学。具体说可以采用以下三大改革措施：

（1）采用任务驱动式项目教学的模式，总结提炼知识点，从制作单片机最小应用系统入手，由简单到难，循序渐进，边做边学。

（2）通过实验平台及时验证知识点和技术点，通过大量的针对任务的编程应用练习，积累编程经验。提高自己的编程应用能力。当然，实验要遵循由简单到难的基本规律，从改程序到写程序再到完全自己编程序；先借鉴、模仿，后熟练，再创新。

（3）在机房上理论课时，可以通过Proteus仿真平台及时演示任务现象、功能结果，从结果到本质。先让学生看到设计作品的实际功能效果，激发学生的学习兴趣，增强学生的学习知识的直接目标性，再逐步分析电路功能、设计技巧，有计划地补充相关的知识点。这样既可以活跃课堂气氛，又可以通过演示丰富课堂展示形式，让学生印象深刻，取得较好的教学效果。

2.在实验教学中采用启发式的问题教学法。

实验前，要求学生认真预习实验，最大限度地读懂实验原理与实验程序，不懂的地方做重点标出。老师讲课的时候会对学生进行提问，促使学生认真听老师讲解并做好笔记。

上课时，先讲解补充基础知识，提出实验任务与要求，并做操作演示一遍。

这里特别强调的是我的教学方法的关键是：有意采用部分模块有问题的实验箱教学，其目的在于培养学生思考、查错、排错的实践性实验能力。

举个例说：有可能某根线线是断的，导致实验现象不对，或PC机串口下载线接触不良，或实验箱模块有些引脚坏，或芯片坏了，或仿真头烧了，这些问题都会导致实验做不出来，或有不同的实验现象。我的要求是：学生必须通过自己的思考、判断甚至验证来排查出错误，更换导线或仪器做出正确的实验现象。这才是真正的实验能力，而且针对期末的操作考核，要求学生自己修改、编写程序。

而在实验过程中，应该积极对学生进行引导，最大限度地调动和发挥学生在实验中的主体作用。对学生在实验过程中提出的问题，不做正面的回答，而是围绕问题引导学生积极地对待实验中出现的问题，并自己动手独立解决问题。

在实验过程中启发学生寻找解决方法，训练学生遇到问题（提出问题）─寻找方法（分析问题）─解决问题的方法和技巧，培养学生独立工作的能力，使实验更具实践性和实用性。

3.以虚拟仿真软件为平台开展课后综合设计性项目课题教学。

Proteus平台在仿真调试时，可以从工程的角度直接看程序运行和电路工作的过程和结果。对于这样的仿真实验，从某种意义上讲，是弥补实验和工程应用间脱节的不足。除了可以很好地完成所有教学计划内的实验外，还可以进行任意创新型实验﹑综合性实验。实验项目和实践开发课题没有局限性，没有元器件耗材和实验仪表设备的限制，并且仿真效果基本与实验结果相同，也可以比较直观地显示很接近事实的实验结果。

所以，我一般采用这个平台结合实验箱在N501实验室，为学生提供良好的项目开发平台，并课后指导学生完成个人立项，极大地提高学生主动学习单片机的积极性，取得良好的教学效果。

4.课后开放实验室，鼓励学生利用课外时间进行课外实验，完成课外学生立项。

以全国大学生电子设计竞赛、江西省大学生电子竞赛活动为契机，充分调动学生学习的积极性。可以在全院范围内开展学生课外科技活动立项工作，让学生参与教师科研工作，教学互长。一般在课堂上我会结合课堂内容，提出一些设计性题目或学生自行设计实验题目与方案，由学生课外在开放实验室独立操作完成课题。这样很多学生的实验能力可以得到锻炼，基础好的学生得到施展才能的机会，可以设计出颇有特色的实验方案，写出很好的实验报告或设计报告。这样做也可以为参加省级、国家级电子设计大赛工作培养人才、选拔人才、储备人才。

5.规范实验报告，改变实验考核模式。

实验完成后，要求学生按规范写出实验报告。学生必须在报告中书写自己的实验调试过程、遇到的问题、解决的方法、自己修改编写的程序或感想小结等。实验报告的规范完成，是实验效果的综合反映。

改变实验考核模式，特别是上机操作考核模式。

平时成绩：实验态度与实验完成情况为10分，点到出勤为10分，实验报告为20分。

操作考核：共60分，内容包括软件设计、在线调试、系统仿真等。

操作考核模式为：随机抽样式抽取考试题，每道操作考试题都必须自己修改程序或重新编写程序，仪器同样是平时的问题仪器，学生可以自己根据判断更换坏仪器做出正确的实验现象，但有时间限制，老师对实验操作结果现场检验打分。

6.同步进行课程设计实践教学环节的考核模式改革。

第2篇：单片机课程设计小结范文

海口经济学院作为应用型本科大学，培养的学生应具备高素质技术和技能，我们正在探索人才培养和行业、社会的无缝对接，多种形式的教学改革是提高人才培养的有效途径，本文分析了我校电子信息工程专业的单片机课程教学存在的问题，利用SPOC教学平台把传统的课堂教学方式的优势和在线学习的优势结合起来，对教学模式进行了探索和实践。

1 单片机课程的性质和特点

1.1 课程的性质

单片机课程是电子信息工程专业的核心课程之一，课程任务是从应用的目的出发，通过对51系列单片机结构的剖析，使学生获得有关单片机的硬件基本概念、基本知识和单片机应用系统的设计编程知识；使学生能用C51进行程序设计，培养学生分析问题和解决问题的能力。

1.2 课程的要求

（1）基本要求：通过理论教学与实验教学，让学生了解单片机的基本工作原理；掌握51单片机的硬件结构、系统组成、C51程序设计以及单片机系统的应用技术。

（2）提高性要求：熟悉单片机硬件系统与扩展电路的设计；能够采用汇编语言或C51编程自行设计单片机应用系统。

（3）技能性要求：通过学习MCS-51单片机原理及应用技术课程，培养学生应用与之类似的系列单片机技术，通过学习单片机技术来实现电子产品的智能化，培养学生的创新意识。

2 当前单片机课程教学存在的问题

2.1 “以教为主”的单一方向知识传播，不能激发学生的积极创造能力

以教师为课程主体的教学方式，是多年的传统教学方式，理论教学中，如果老师讲授的时间超过15分钟，一些学生的注意力就会发散；课程的实验教学中，一些学生只是反复模仿老师的示范操作，为了快速完成实验，不求甚解，缺乏思考和反复验证推敲。所以， “以教为主”的单一方向传播知识的方式，已经不能适应现在的教育教学需求。

2.2 实践教学环节薄弱，不利培养学生实践综合能力

这门课程的实践性非常强，固有的实验学时已经不能满足部分学生的求知欲望，有些学生经常在课下继续进行实验的验证和探求。现有的教学模式中，理论授课占60%，先理论后实验，而且基本为验证性实验，难以培养学生的开发和设计能力。实验课程中，主要采用KeilC51编程软件和仿真软件Proteus结合使用，在后期的课程设计中使用实验开发板来进行，实验课堂的时间有限，学生只能按照老师的规范操作，下载程序后，在仿真软件或者开发板上观察实验效果。

2.3 以考代评，缺乏对学生的真实能力的评价环节

单片机课程的考核方式以闭卷笔试为主，采用“3+7”模式，即实验成绩30分，期末笔试成绩70分。并且实验成绩也主要以书写实验报告来评定成绩，由于课上时间有限，老师不能一一的检查、验收每位学生真实的实践操作水平，所以传统的以试卷来考核的方式也存在弊端。

3 基SPOC的MOOC与翻转课堂结合的教学模式设计与实施

3.1 MOOC与SPOC的有效结合构建课程

现代先进的教育技术大量涌现，只有高效、具有强大生命力的教学方法才能满足我们的教学需要，满足学生的求知渴望。如今，MOOC的传入在教育领域的兴起，给高等学校的教育带来了新方法、新机遇、新挑战。MOOC（ Massive Open Online Course） 即大?模开放性在线课程，又称“慕课”，由加拿大学者 Dave Cormier 和 Bryan Alexander 于 2008 年提出[2]。我们借助MOOC实现单片机课程教学效果提升，其思路就是： 转变为课堂教学工具，进入SPOC时代，将传统的 “堂上听、堂下答疑” 翻转为 “堂上讨论、线上学习”。SPOC（small private online courses），即小规模私有在线课程，由哈佛大学继MOOC之后提出的，SPOC中的small和private相对于MOOC中的massive和open而言[2]，SPOC是MOOC的发展和补充，在教学理念上较相似。SPOC是MOOC与学校课堂教学的深度结合与应用，SPOC更加能满足线上（on line）与面对面（face to face）混合教学的需要，可以适当的降低教学成本，加强教学质量，提升学生的学习效率。

应用MOOC的成果和SPOC的教学管理模式，逐渐改革单片机课程的教学。首先进行MOOC课程资源建设：一是，按照教学大纲的授课顺序制作PPT课件，将知识点模块化、项目化；二是，录制讲解短视频，精讲、透彻；三是，提供电子文档，围绕知识点详细介绍；四是，编制典型练习题，与知识点同步，突出重点；五是，借助学校的网络平台，上传资料；六是，在线回答学生提出问题。

图1 基于SPOC的单片机课程建设构成

基于SPOC的单片机课程的建设具有以下特点：

（1）人数规模适中：一个班学生一般在30人左右，符合SPOC中的small标准。

（2）学生知识结构相似：学生为同专业或相近专业学生，他们的知识结构、学科基础等因素基本相同，符合private的标准。

（3）课程的知识点专题性强，知识点容易索引，适合MOOC课程的专题建设。

（4）学校成熟的网络平台：使用学校现有网络平台，相关在线课程资料，如：PPT、短视频、电子书等，方便上传和下载，维护便利。

3.2 基于SPOC的翻?D课堂构建单片机教学

单片机课程的翻转课堂构建是对传统课堂教学的一种逆序创新，将知识传授和知识内化两个阶段颠倒[3]，具体实施是学生在课前观看新课程新知识点的短视频和电子资料；课堂上进行问题讨论，完成相应实验；课后完成作业，对课程内容深入理解，对疑问的问题教师可以在线答疑。这样的构建方式，让学生选择最适合自己的方式接受新知识，赋予了学生更多的自由； 而把知识内化的过程放在课堂内，以便于同学之间、师生之间有更多的交流。

图2 单片机课程翻转课堂构成教学模式

3.3 案例实践

按照上述的构建模式，选择单片机课程中的“定时/计数器”专题来进行案例例证，这节课的特点是：需要记忆性的概念、知识点多，实践性要求也高。

课前：通过海口经济学院校园网，知识点的PPT、短视频、“定时/计数器”的设计案例、电子文档、开发软件等。要求学生反复观看短视频，了解这个专题的知识点，观摩实例“利用定时/计数器T0的工作方式1，产生10ms的定时，输出周期为20ms的方波”，在开发软件中自己实践，提出问题，做好课前准备。

课中（课堂翻转）：由学生来讲解“定时/计数器”的基本概念、相应的寄存器介绍、实例演示等，在这个过程中，其他同学和教师可以随时提出问题，学生们一起来讨论解决。课堂的实践练习时间，根据教师提前的关于定时/计数器的拓展任务，例如：如何更改程序，实现输出周期为1s的方波，学生在原有程序上进行修改调试，完成任务，这需要学生对硬件结构和软件编程非常熟悉。这样的教学过程做到了教师引导，学生主导。

课后：根据课堂中的授课情况，改进课程难点的引导方式方法，整理教学素材，规范教学资源，使后续的课程更加简明有效，演示清晰，效果最佳。教师同时在线批改学生作业，答疑解惑。期末学生成绩，教师可以由学生课中的表现、课后的作业完成综合评定。

4 小结

第3篇：单片机课程设计小结范文

【关键词】跑步机；人机交互；电机调速

1.引言

结合日益发展的计算机和通信技术，嵌入式系统在家用电器上的应用越来越广泛，家用跑步机作为传统的健身设备已不陌生，通过对传统的跑步机进行改造，使其在功能上更加完善，使用更加方便。

通过分析现有跑步机[1]的功能和特点，设计了各部分机械结构，如传动机构，外形结构等；电机的选择以及各部分标准零件的选择。同时也研究了跑步机的一些附加功能，使跑步机的健身功能更加完善，拥有更全面的健身方式和锻炼功能，以达到更全面的健身效果。

2.整体结构的设计

家用跑步机主要由基架、支架、跑步版、扶手、电动机、可调电源、跑步带、折叠机构及仪表控制盘等组成。主要完成对跑步机主要机械部件的设计以及控制部分的设计。

3.主要传动机构的设计

跑步机的传动类型选择带传动，带传动属于定传动比匀速传动机构。带传动的优点决定了我们的选择，它结构简单，成本低廉，能够很好的缓和载荷冲击，运行平稳，无噪声，并且过载时会引起皮带在带轮上打滑，因而可以有效的防止其他零件的损坏，拥有过载保护的作用。

3.1 轴承的选择与计算

深沟球轴承主要用于承受径向载荷，除可受径向负载以外还可以承受两个方向的轴向载荷，摩擦力矩小，摩擦系数小，振动与噪声也较低，极限转速高，精度高，最适用于要求高速旋转，低噪音，低震动的场合。

因为滚筒上的轴承主要承受的就是径向载荷，基于深沟球轴承的各种优点和我们设计的需要，选用深沟球轴承。

轴承类型：深沟球轴承，轴承代号：6301

3.2 轴结构的设计

由于心轴工作时只承受弯矩而不承受扭矩，所以在应用上时，应取T=0。由于是固定心轴，考虑启动，停止等影响，弯矩在轴截面上所引起的应力可视为脉动循环变应力。所以，固定心轴的许用应力应为1.7[σ-1]。

最大弯矩

抗弯截面系数

强度=

材料采用45号调质钢，许用弯应力为102MP

40

受力分析和弯矩图分别见图1和图2。

3.3 液压折叠功能的设计

为反映家用电动跑步机人性化设计，易于使用，我们现在折叠功能应用到跑步机的设计。采用液压折叠方式，载荷110公斤。液压棒折叠时，异常轻松，可在45度角以上任意位置停住。一般成年人均可轻松折起。单气压棒折叠更为沉重，一般成年女性很难折收。另外移动轮的设计，使移动更轻松。

液压折叠的工作原理图如图3所示。

工作原理为：

通过伺服电机带动双向齿轮泵转动，控制其输出流量与转向。当电机正转时，双向齿轮泵向上供油，液压油进入双向作用液压缸的上部腔体，推动双向作用驱动缸的活塞下行，连接在活塞下端的下活塞杆推动控制阀的阀芯下行，回油流入到油箱。当双向齿轮泵向下供油时，液压油进入双向作用液压缸的下部腔体，推动双向作用液压缸的活塞上行，下活塞杆带动控制阀的阀芯上行，液压油从上面流回到油箱。当活塞上行时，推动跑步机折叠张开，当活塞下行时，推动跑步机合上。由于液压使用推力大、响应快，得到了大力使用。

4.电气控制部分设计的设计

4.1 电动机的类型与功率选择

跑步机上的正常运动时，跑步机承载人体重量的0.8-2.5倍的重量，然后电机需要提供满足并保持跑步机自由运行的原动力。通常跑步机一个马力大概可提供50—60公斤的承载重量，但跑步带面积大小也和跑步机马力有相当直接的关系，跑步机的马力越大，可以带动的跑步带面积也越大。一般建议，家用跑步机合宜的持续马力应该至少1.5马力以上，如果家人的体重有超過80公斤，則应选2.0持续马力以上的跑步机。

ZYT42（NEMA）型永磁直流电动机低速性能好，能够实现一个大的起动转矩，运行平稳，噪音低，效率高，能够无级变频调速，调速范围宽，方便简单。此电机具有显着的特点是：精度高，反应速度快，当人们在跑步机上锻炼，给电机一个冲击载荷，此电机能够通过它的的强韧性，保持同步的速度。抗冲击载荷能力强，使人感觉如在平地上跑步一样。

在此跑步机设计标准为100公斤，因此选择ZYT42(NEMA)型永磁直流电动机。

4.2 人机交互模块

为了增加设备使用的人性化[2]，使使用更加直观，设计了单片机作为主控制控制单元，并设计了触摸屏，通过采用单片机直接控制一个液晶触摸显示屏。通过预先的编程，确定各个界面上每个选项的有效触摸范围，在使用过程中，每一次触摸显示屏，在显示屏上会加上一个X方向和Y方向的扫描电压，以确定触摸的范围，根据之前对单片机的编程设置，识别所触摸范围所属的功能，进而单片机根据所识别内容，向相应的模块发出指令，控制各个模块的工作。

部分程序如下：

5.小结

通过对传统家用跑步机的分析，结合计算机技术对跑步机进行了新的改进设计。主要对其电机、主动部分、从动部分结构进行了设计、通过实际模型的实验和论证，基本能够满足使用要求。

参考文献

[1]王三明.机械原理与设计课程设计[M].北京:机械工业出版社,2005.

[2]赵松年.现代机械创新产品分析与设计[C].2000.



第4篇：单片机课程设计小结范文

作者简介：张莉莉（1982-），女，汉，河南省洛阳人，讲师，硕士，毕业于江苏大学，主要研究方向为电气自动化、现代控制等。

电气工程及其自动化是与电能生产和应用相关的技术，也是工程教育体系中的一个学科[1]。随着社会经济的发展，电力需求越来越大，电力后备人才的培养迫在眉睫。目前，我国许多大学都开设有该专业，是我国高校招收学生最多的专业之一。洛阳师范学院也开设了该专业，专业包含电力系统及其自动化、过程控制及其自动化、电力电子与拖动三个方向。 该专业安排的课程都是从事电力系统相关工作的基础知识，有理论性强、且与实际工程联系密切的特点，它要求学生有较高的动手能力。但由于传统教学方式存在不足，所以至今教学效果不够理想[2]。该文在已有教学改革和实践的基础上，引入CDIO工程教育理念，并将教学与工程实践相结合，确定课程教学方案，最终得出一套基于CDIO的电气工程及其自动化专业（电力系统及其自动化方向）的教学方法，进而培养出工程能力较强的学生。

1 洛阳师范学院电气工程及其自动化专业发展和现状

我校是师范院校，电气工程及其自动化专业开设较晚，与重点工科大学相比，在学校软硬件方面都存在一定的差距。我校原为师范院校，开设该专业后在课程体系及教学方面还沿用了师范教学的一套理论，难免出现各种问题。

在课程体系和教学内容中，出现了一些问题：一是注重理论教学，忽略了实践教学，学生实践能力较差；二是各门课程老师交流较少，各课程教师只是专注于自己教学课程，与相关课程老师交流过少，导致学习内容上的连贯性不是很好；三是校企合作还有待提高；四是教学设备和设施不完善，校内实验实训基地和校外实践教学基地尚未建设好；五是电气工程及其自动化是长线专业，具有很大的社会需求，尤其服务洛阳地方经济和相关行业的能力仍待提高。

2 改革思路及方向

2.1 基于CDIO的理论教学改革

CDIO由构思（Conceive）、设计（Design）、实施（Implement）和运作（Operate）四个英文单词的首字母组成。它涵盖了从产品研发到产品运行的整个周期，引导学生主动学习工程，并注重实践以及课程之间的联系，集中体现了“做中学”和“基于项目的教育和学习”的理念，因此理论教学时应注重实践中的应用内容的讲授。

2.1.1电力系统及其自动化方向专业课程设置

电力系统是由多个环节组成的电能生产与消费系统，包括发电、输电、变电、配电和用电等。为保证系统的良好运作，还在各个环节和不同层次之间设立了相应的信息与控制系统，用来测量、调节、控制、保护、通信和调度电能生产的全过程，以保证用户获得安全、经济、优质的电能。电气工程及其自动化（电力系统及其自动化方向）主要任务就是理解、掌握并能设计电力系统各个环节。因此该专业主要开设的专业主干课程有：电力电子技术、高电压技术、发电厂电气部分、电力系统分析、电力系统继电保护、计算机仿真、电力系统规划等课程等。

2.1.2理论教学改革

学生通过学习专业主干课程对电力系统有一个全面深入的了解，为今后从事相关的工作打下坚实的理论基础。为了达到好的教学效果，以上各门与实际联系紧密的课程讲授时应以CDIO的教学方式进行教学，使学生主动学习，牢牢掌握电力系统的相关知识。

以《电力系统继电保护》课程为例[3]，对课程基于CDIO的教学，讲解内容应分步实现。首先，要让学生透彻理解继电保护的内涵，引导学生通过对大型事故案例的分析来主动地发现问题并构思（conceive）。因为继电保护作用重大，能保护一次系统的安全稳定运行，学生们只有在分析系统正常运行和故障运行的电气量特性差别的基础上，才能设定保护方案，所以学生必须牢牢掌握。其次，掌握继电保护方法是思考和解决保护问题的基础，学生只有在此基础上，才能对一次系统故障进行分析，找出相对的办法来切除故障，并完成设计（design）和实现（implement）过程；再次，典型完备的保护方案应从企业那里借鉴，因为企业在这方面配置十分成熟，启发学生在配置保护时形成完整的概念，完成运作（operate）过程。上述这种教学内容设计，弥补了原来的继电保护课程偏重于基本原理的介绍、不注重应用的缺陷。

2.2 基于 CDIO 工程教育模式的实践性教学环节的改革与实践

目前我国工程教育不仅重视科学基础，还重视对学生个人能力、团队合作能力以及系统适应和调控能力的培养。要真要做到这些，要改革工程人才培养模式。参照CDIO理念进行改革是一种有效可行的思路。这种理念以项目设计为导向、以能力培养为目标，可通过项目设计将整个课程体系系统地、有机地结合起来。该研究为学生设置了1级、2级、3级三个级别的项目。1级项目涵盖该专业核心课程，体现专业主要能力要求，贯穿于整个本科教学阶段，对学生进行构思、设计、实现、运作的整体训练；2级项目则仅涉及一组相关核心课程的学习，重点突出对某项能力的要求；3级项目则针对单门课程，专为增加学生对该门课程的理解而设。各级项目设立的必要性、所涉及的能力要求等，均根据课程需要而定。通过以上设计，整个培养计划形成有机整体。

2.2.1基于 CDIO 模式的课程设计的设置（3级项目）

该校电气工程及其自动化专业有多达二十几门的专业课课程设计，为了达到实际效果，电力系统及其自动化方向的学生重点对电力电子技术、高电压技术、发电厂电气部分、电力系统分析、电力系统继电保护、电力系统调度自动化、电力系统自动装置原理、Matlab控制系统与仿真、单片机原理及应用等课程进行课程设计环节。通过增加实践环节，增设每一门课的课程设计，可以很好的提高学生的动手能力，改善学生对知识的理解水平，为使学生形成完整的知识体系以及应用能力打下良好的基础。

3级项目设计旨在鼓励学生主动学习和综合学习。项目通过开展学术研讨活动，推动学生学习系统建模、模型分析、仿真开发等技能。教师在课程设计项目中要引导学生通过技术研讨、方案选择等形式启发创新思维。在这种新型模式的课程设计下，学生对研究对象进行系统模型分析计算，可培养其用数学逻辑方法精确描述电力系统的能力。项目内容设计时要考虑学生个体能力的差异，为不同水平的学生提供不同复杂程度的选择。按照各自的要求完成设计任务，也可以达到巩固知识和锻炼能力的目的。比如电力电子技术课程设计设置：⑴单结晶体管触发电路的设计；⑵正弦波同步移相触发电路的设计；⑶单相半波可控整流电路的设计；⑷单相桥式半控整流电路的设计；⑸单相桥式全控整流电路的设计；⑹三相半波可控整流电路的设计；⑺三相桥式半控整流电路的设计；⑻三相桥式全控整流电路的设计；⑼单相正弦波脉宽调制SPWM逆变电路的设计；⑽半桥型开关稳压电源的设计；⑾单相交流调压电路的设计。以上设计难易程度有所差别，适合不同水平的学生，使不同层次学生都能得到锻炼。

2.2.2基于 CDIO 工程教育理念的“课程群“综合设计或实验设置（2级项目）

2级项目则引导一组相关核心课程的学习，重点突出对某项能力要求。我校把电气工程及其自动化专业的所有课程建立了四个课程群，其中专业课程群有四个：电子电路课程群、自动控制类课程群、电力系统及自动化课程群、嵌入式系统课程群。这里重点讨论电力系统及其自动化方向的课程群。

电力系统及自动化课程群主要涉及电能的产生、变换、输送、分配、控制的理论，电力系统的规划、设计、安装调试、运行规律，以及相应的设备、测量、保护、调节、控制系统的理论和技术。本课程群建设的目的就是将电力电子、电力系统分析等相关的理论课程和继电保护、发电厂电气部分、高电压等技术课程同实际电气设备和电力系统有机地结合起来， 通过上述训练，学生能掌握电力系统的设计方法，并锻炼了分析、计算和解决实际工程问题的能力。因此，该课程群的设置对培养从事与电气工程有关的系统运行、自动控制、技术开发、信息处理、设计施工等领域工作的应用型工程技术人才具有重要意义。

课程群综合设计或实验项目的设置有个原则，那就是必须注重专业核心课程之间知识点的相互联系，强调设计或实验构思、设计、实现、运作都要基于项目进行。让课程群综合设计给学生更多参与实践的机会。如该院进行不同电压等级变电站设计与保护的课程群综合设计时，将具有很强内在联系的电力系统分析、电力系统继电保护、发电厂电气部分、计算机仿真等课程融合成一个课程群设计。以发电厂电气主接线方案为平台，依托短路计算和潮流计算来实现电力系统中设备选择与运行，通过分析故障特征并进行整定计算来设定保护、最后通过计算机动态过程仿真分析等环节[4]。在这一个课程群设计下，学生工程实践能力得到提高，而且在学习理论课之前，就能对立电力系统整体知识点有宏观把握。综合性设计通过利用开放性实验室实践，可以获得远远超过课内实验学时的实践操作训练时间。通过自主性、综合性、设计性、创新性实验内容的设置，可以进一步提高学生的学习效率和质量。

2.2.3基于 CDIO 模式的“产、学、研”相结合的毕业设计过程改革（1级项目）

CDIO 工程教育思想要求学生主动学习工程技术，并将课程和实践有机联系起来。这符合当前高等教育改革和发展趋势：即将教学过程与相关行业发展紧密联系起来。该院1级项目必须完整的贯穿于整个本科教学阶段，使学生完整的得到构思、设计、实现、运作等方面的系统训练。该校电气工程及其自动化专业的1级项目分初级阶段和高级阶段。初级阶段在一到三年级完成，任务是：了解CDIO理念，通过解剖产品实例来了解其组成部分及设计原理，使学生增加感性认识，并了解本专业核心课程与实际产品之间的对应关系，让他们可以未来工程师的角色定位去看待所学知识；学生经历项目构思与设计的实践过程后，对专业的兴趣会大大提高，创新思维也能得到锻炼。毕业设计是1级项目的高级阶段，任务是：学生在完成课程学习与项目训练后，利用所学知识，完成一个产品项目的构思、设计、实现、运作等的训练。设置1级项旨在让学生从解决实际问题出发学习专业知识，激发学生对工程问题的兴趣，引导其探索并掌握解决问题的方法。

该院鼓励学生的毕业设计与工矿企业相结合，具体参与到某个产品或者是某个电力建设过程中去，通过毕业设计着重培养学生综合分析和解决问题、组织管理、社交、独立工作等各种能力，以及严谨、扎实的工作作风和强烈的事业心、责任感。只有具备这些能力和素养，学生将来走上工作岗位后，才能顺利完成所承担的建设任务。

电气工程及其自动化专业毕业设计的任务是，通过学习和训练，使学生了解电气工程设计基本原理和方法，掌握一般电气工程设计的基本技能；根据情况合理选择实施方案；熟练进行电气工程各方面的计算，并设计出合乎规范的电气工程施工图纸。评估学生毕业设计时，要将实施过程和成果相结合进行，要重视过程和社会需求者的评价，对于结果则可以看得轻些，做到以社会需求为导向进行评价。学生毕业设计成绩评估由毕业设计撰写（40%）、毕业设计项目实施过程（40%）、社会需求评价（10%）和平时表现（10%）四部分组成。以项目实施与理论掌握情况考核为主，兼顾社会需求与平时成绩，这样才可以较为全面地评估学生的能力。

第5篇：单片机课程设计小结范文

关键词 实验开发；3D机构；软件仿真；机械设计基础；高等职业院校

中图分类号 G712 文献标识码 A 文章编号 1008-3219（2013）32-0039-03

收稿日期：2013-09-12

作者简介：瞿芳（1967- ），女，江苏宜兴人，江苏海事职业技术学院船舶工程系副教授。

基金项目：江苏省教育厅高等学校实践创新计划项目《高职高专机械基础综合性实验项目的开发》（编号2009-278），主持人：瞿芳。

《机械设计基础》是高职院校机械类或近机械类专业必修课程，包含许多理论知识和实践技能，要求学生融会贯通、综合运用，因此实践教学尤为重要。如何在有限的教学资源环境下，改革实践教学内容，提升实践教学理论层次和技术含量，培养学生创新思维和动手能力，一直是该课程教学改革的难点[1][2][3]。笔者结合有关课题研究成果，利用CXSJ软件，设计具有工程实用意义的3D机构，并实现了原型，由此开发了机械基础创新性综合实验项目。该实验在多所高职院校得到广泛应用，历经三个学期，不断完善，取得较好效果。

一、实验方案设计

（一）总体设计思路

实验目标是突出工科学生的特点，着重创造性思维培养和实践技能提升，密切联系工程实际，强化科学研究方式的训练，增强团队意识，激发自主学习的积极性[4][5][6]。实验内容涉及动力控制、传动方案、零件特性、运动分析、软件设计、实物拼装等多方面知识点。实验结果既有运动的3D虚拟仿真机构，也有运动的实物机构。

（二）具体实现方法

实验过程分实验前准备、软件设计与仿真、实型拼装和撰写实验报告四个阶段，具体流程如图1所示。准备阶段主要是在熟悉工程机械典型机构和零件特性的基础上，拟订传动方案，绘制机构运动简图。

（三）实验报告要求

学生根据实验内容和测量结果自己设计实验报告，实验报告除常规的实验目的、实验原理、实验设备工具等外，还应包含以下内容：设计出的空间机构3D仿真运动和实物照片；设计出的空间机构运动分析；设计出的空间机构的应用情况说明；空间机构和实验方案的创新之处；空间机构和实验方案的不足点及改进措施；主要实验步骤；实验中遇到的问题及其解决方法。

二、实验平台介绍

CXSJ软件。CXSJ软件是由清华大学、国防科学技术大学和湖南长庆机电科教有限公司联合研发的虚拟设计软件，建有三维零件库，配有零件尺寸、功能和应用文字说明，可进行三维实体虚拟搭接装配和轴向分解爆炸，可进行三维运动仿真演示。自带装配干涉错误的判断功能，并可以给出正确的安装顺序。软件具有网络功能，可在局域网上联机使用。

实验台设计。实验台结构为1200×350×650mm的机架框，可加多根立柱，每根立柱上可安装多个滑块，通过调整立柱和滑块位置，使各转动轴可以固定在指定位置。采用旋转编码器进行角位移数据采集，采用线位移传感器进行线性位移数据采集，旋转电机（功率N=90W，220V；输出转速n=10转/分）带动输入轴，同时获取输入角位移数据。

三、实验案例

实验要求：学生根据给定的运动条件，设计空间机构运动简图，拟定机构运动尺寸，拆分机构组件；利用CXSJ软件，选择零件，并进行3D空间机构的装配、运动仿真和运动分析；在实验台机架上搭接空间机构，并进行运动数据的测量和分析；撰写实验报告。

（一）软件设计与仿真

利用CXSJ软件进行设计与仿真，主要步骤：第一，按照拆分的构件，在CXSJ携带的零件库中选择合适零件，零件自带尺寸。第二，以机构中的运动副为抓手进行虚拟装配。装配前可观看软件“示例”中运动副爆炸演示，搞清楚类似运动副的组成件及其装配顺序。第三，根据输入运动的形式选择原动件，若输入运动为转动可选用主动定铰链轴或蜗杆为原动件；若输入运动为移动，可选用适当行程的气缸为原动件。第四，机构试运行，检查有无干涉；调整、再运行至无干涉。第五，计算自由度，运动分析。

学生设计的空间机构及其仿真运动如图2所示。其中，“螺旋齿轮——双十字万向连轴器”空间机构由带轮机构、圆锥齿轮机构、蜗杆蜗轮机构和双十字万向联轴器组成。带轮为主动件，带轮旋转带动圆锥齿轮转动，再通过连杆带动双十字万向联轴器运动，从而实现有一定规律的运动。

（二）实体原型实现

按照在CXSJ软件中设计得到虚拟机构及装配顺序，选择实体零件，确定构件的总体布局和合理分层，依次联结各个构件并组装到空间机构创新设计实验台机架上。

安装完毕，需先用手动方式驱动原动件，观察整个机构有无干涉和“憋劲”等错误现象。全都畅通无阻之后，再安装电机，并用电气控制盒操纵驱动机构的运动，最后接通电源。

（三）运动分析

对设计完成的机构进行运动分析，主要是对机构运动到位情况、动力学特性作出定性分析和评价，一般包括如下几个方面[7][8]：各个杆、副是否发生干涉，有无“憋劲”现象，是否产生冲击；机构的运动是否连续，是否灵活，能否可靠地按照设计要求运动到位；输入转动的原动件是否有曲柄，运动输出杆件是否具有急回特性；在工作行程中，最小传动角的最大值是否超过其许用值[9]；自由度大于1的机构，其几个原动件能否使整个机构的各个局部实现良好的协调动作；动力元件（电机或气缸）的选用及安装是否合理，是否按预定的要求正常工作。

四、小结

基于仿真与实现的3D机构创新设计综合型实验，由学生进行零件的创意组合，最终得到有实际工程意义的机构系统。通过实验，学生对常用零件的结构和功能有了系统的感性认识，对典型传动机构的原理有了直观的了解，对相互协作完成任务有了切身体会。学生对实验过程感到很神奇，对实验结果充满成就感，由此激发了他们的创造性思维和自主学习动力。

要达到理想的实验效果，做好实验前的准备工作非常重要。一是要利用CXSJ软件的“示例”功能，反复拆装软件自带的典型工程机构，熟悉机构设计的基本规则；二是需要利用CXSJ软件交互式设计界面和互联网络，充分认识零件的结构和功能。

参考文献：

[1]曾成，伍萍辉，刘艳萍.基于虚拟硬件环境的单片机原理与应用实验开发[J].实验技术与管理，2011（2）：91-93.

[2]孙晖，刘俊延，李甫成.基于仿真与原型实现相结合的电工学综合实验开发[J].实验室研究与探索，2012（4）：227-231.

[3]方世杰，綦耀光.机械优化设计[M].北京：机械工业出版社，2003.

[4]李青云，刘幽燕，等.“探究式”综合设计性实验的开发设计及实践[J].安徽农业科学，2012（3）：1718-1719，1723.

[5]姚旭东.加强课程设计 强化创新能力培养[J].中国大学教学，2011（6）：57-58.

[6]张清祥.探索实验教学载体 培养学生实践创新能力[J].实验技术与管理，2012（2）：130-133.

[7]樊广军，袁理，鲁立君，等.飞机起落架收放空间机构运动分析[J].郑州大学学报：工学版，2012（1）：88-91.

[8]袁清珂，刘大慧，惠延波，等.空间机构动力学分析方法的研究[J].机械强度，2011（1）：40-44.

[9]李云雁，胡传荣.试验设计与数据处理[M].北京：化学工业出版社，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）