毕业设计总体方案范文

导语：如何才能写好一篇毕业设计总体方案，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

填表日期：2021年 3 月 8 日

年级专业：17 机制一班

学生姓名：单国

学号：1710818113

指导教师：袁络

毕业设计（论文）题目：机械式波浪能发电装置

研究目标与内容（包括基本内容、方案论证、设计思路等）

本课题来源于教师自主命题，把具有破坏性海浪转化为有用的能源具有非常重要的意义。传统的波浪能发电装置体积大，发电量较大，但价格昂贵，工作环境恶劣，维修成本高。波浪能已经成为一种非常有前景的可再生能源。针对上述问题，本课题需要设计一种新的小功率的摆式波浪能发电装置，通过某种传动机构实现波浪能从往复运动到单向旋转运动的传递来驱动发电机发电的方式，为航标灯和其他海上设施供电。

具体的工作有：(1)波浪能发电装置的总体方案设计，选用摆式机构作为能量捕获

机构。(2) 采用齿轮棘轮等传动零件的机械式波浪能收集装置的结构设计。运用

SolidWorks 和 AutoCAD 软件绘制装置的零件图和装配图,建立三维数字化模型,结合

ANSYS 软件对装置的主要受力零部件进行了有限元强度分析。

毕业论文

（设计） 工 作 安 排 计划

2021 年 1 月 15 日前完成文献检阅、市场调研，了解国内外发展和技术现状，提出初步总体技术方案，讨论并确定技术路线；

2021 年 3 月 10 日前完成开题报告、文献综述的撰写以及外文翻译；

2021 年 4 月 30 日前完成结构装配图，相关零部件图的设计与绘制以及相关的毕业设计论文的撰写；

2021 年 3 月 1 日至 2020 年 4 月 30 日完成毕业实习及毕业实习报告的撰写；

2021 年 5 月 4 日前完成毕业设计（论文）检测。

学生签字：指导教师签字：

2021年 3 月 8 日2021 年 3 月 9 日

学院审核意见

篇2

【关键词】电力系统 实践性教学 CDIO 改革与实践

【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】1674-4810（2013）22-0078-02

一 引言

工科院校的实践性教学一般分为：课程实验、课程设计、实习环节和毕业设计。在这些教学环节中，“重知识、轻能力，重学术、轻应用，重说理、轻实效”是工科教学存在的普遍问题。基于这种现状，我院以体现当今工程教育中先进教育理念CDIO模式为指导思想，对整个学院人才培养模式作了较为深入的改革和探索。本文结合我院人才培养模式的改革背景，将CDIO教育理念融入实践性课程设置和教学过程中，针对电力系统方向的实践环节中课程实验、课程设计和毕业设计的指导思想、教学模式、设计内容和实施过程做出总结，希望对应用型本科学生的工程实践能力和创新思维的培养能起到一定的指导作用。

二 我院电力系统方向设置的背景与定位

1.电力系统方向设置的背景

我院从2005年开始实行“按电气信息类大类招生，两年后按学生的兴趣和需要分专业”的“2+2+x”教学改革。即两年基础课学习，两年专业平台课学习，“x”就是同一专业的学生到专业平台课学习完成后，根据自己的专业兴趣和目前的社会需求选报专业方向，选修一组某专业方向的限选课程和该方向的选修课程，并进入该方向为期一年的毕业设计过程，以达到学以致用，学有所长。我院电气工程及其自动化专业在这项大的人才培养模式改革的背景下形成了“电机设计”、“电机控制”、“建筑电气”和“电力系统”几个专业方向。进入专业方向后，实践性教学环节的安排除了课程实验外，主要有：为期3周的方向课程设计，为期2周的毕业实习和为期1年的毕业设计。

2.电力系统方向人才培养目标定位

电气工程及其自动化专业电力系统方向人才培养的目标定位是：培养能从事电力系统运行、设计、试验、控制和计算机应用等领域工作的高级应用型工程技术人才。毕业生可在电力系统、发电厂、供电企业、电力工程设计单位、电力设备及电力自动化设备开发单位及用电单位等较宽范围内就业。

三 基于CDIO工程教育模式的实践性教学环节的改革与实践

1.CDIO工程教育模式概述

CDIO是构思（Conceive）、设计（Design）、实现（Implement）、运作（Operate）四个英文单词的缩写，它是“做中学”和“基于项目教育和学习”的集中概括和抽象表达。CDIO工程教育的理念是充分利用大学学科齐全、学习资源丰富的条件，以尽可能接近工程实际，涉及技术、经济、企业和社会的团队综合设计项目为主要载体，结合专业核心课程的教学，使学生能得到全面的训练和提高。

2.基于CDIO工程教育理念的“板块式”课程实验设置

我院基于CDIO工程教育理念的“做中学”和“基于项目教育和学习”的思想，改革以往课程实验以课程为主题，以知识点为核心，专业内各课程间条块分割，没有整体优化和统一的培养目标的缺点，提出课程实验的“板块化”设置。板块化实验项目的设置以专业核心课程和相应的选修课程之间知识点的相互联系为原则，强调基于项目的实验构思、设计、实现、运作。让课程实验真正起到“亲身经历与感受”的作用。

基于以上原则，我院把教学实验设计成若干个具体的实际工程系统，每个工程系统由3级项目组成：1级项目为工程要求，提出总的培养目标和要培养的工程实训能力；2级项目为进一步划分的工程各子系统的设计与分析；3级项目

才是具体的实验内容和试验科目。如我院设置变电站设计与保护大板块的实验课程，将电力系统分析、发电厂电气主系统、电力系统继电保护、计算机仿真、电力系统规划、高电压技术等课程融合成为一个大板块的实验课程，这些课程都具有很强的内在联系，即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、保护的整定与实施、能量的变换和传递、系统的控制运行及其动态过程仿真分析等环节。学生通过这一个大板块理论和实验课程的学习，其工程实践能力的培养在机制上就更加灵活，学生的实验课程安排就不再受到理论课程的教学学时数的局限和理论课程教学前后次序的束缚，学生在学习理论课程的细节之前，就能树立电力系统整体知识的要点和宏观概念。在教学时间上也能够得到有效的保障，如学生通过开放性实验室的运行，可以获得远远超过课内实验学时的工程操作的训练时间，通过自主性、综合性、设计性、创新性实验内容的设置，在学习效率和质量上能得到进一步的提高。

3.基于CDIO模式的课程设计的设置

从电力系统方向培养目标和基本要求中，可以看出：（1）课程设计是本方向主要实践环节，传统的课程设计一般是按照各主干课分别设置的，鉴于上述我校的专业设置背景，不可能有这么多的学时。（2）课程设计以发电厂、变电所设计和运行控制为主。基于此，我校在课程设计的模式上作了一些改革，即在完成全部课程后，进行为期3周的电力系统方向课程设计。我校选定电力系统分析、发电厂电气主系统和电力系统继电保护三门课程作为方向必修课程，选定高电压技术、电力系统综合自动化、电力系统规划和电力系统运行和控制作为方向选修课程。按照人才培养模式的要求、知识体系的要求和时间的限制，把课程设计内容定为以发电厂、变电所设计为主线，贯穿所有课程的内容，完成一个完整的项目设计过程。

基于CDIO工程教育思想，把课程设计分解为一个具有三级项目的工程。项目设计的核心思想是鼓励学生进行主动学习和综合学习，开展学术研讨活动，推动学生学习系统构建、模型分析、算法比较、仿真开发、科学结论分析等技能。在课程设计项目中，教师只起引导作用，通过专题讲座、技术研讨、方案研究等形式启发学生的创新思维。通过CDIO模式下的课程设计，学生对于所选研究对象进行系统模型分析计算，可以培养学生用数学逻辑方法准确描述电力系统拓扑结构、反映系统行为的参数体系、系统行为的能力。项目内容可以完全跳出学生个体能力的差异，不同水平的学生可以选择不同复杂程度且适合自己的设计方案，按照要求完成各个环节设计任务，同样能起到能力锻炼和巩固知识的作用。另外，优秀的选题和成果可以用于替代今后教案中陈旧老套的实例，为更新教学素材作充分的积累。

4.基于CDIO模式的“产、学、研”相结合的毕业设计过程改革

CDIO工程教育思想是让学生以主动、实践和课程之间有机联系的方式学习工程技术。教学过程中加强与社会各行各业特别是专业技术行业的联系，这也是当前高等教育改革与发展的趋势之一。我院基于CDIO工程教育思想，实施按“产、学、研”相结合的模式来组织和管理为期一年的毕业设计（包括毕业实习）的教学过程。

我院按照以下三个环节来管理毕业设计过程：首先，建立严格的设计课题审批制度。指导老师按要求填写毕业设计选题审批表，包括课题来源、设计内容、技术要求、学生人数等。审批表先后通过课程组和学院组织的专家组审核合格后方可作为毕业设计题目；如果学生到生产单位或实践性教学基地去做毕业设计，须事先提出书面申请，还必须按教学要求选题和选派指导教师，将课题内容摘要、主要指标、文献资料和校外指导老师的姓名、学历、职称等以及单位提供的软硬件条件以正规格式报送学院，经过审查后方准前往，并同时指定校内指导教师做教学指导。其次，进行定期的检查汇报。为确保毕业设计的质量和进度，要求学生定期向专业课程组汇报毕业设计情况，我院的毕业设计质量监控体系设计了四个环节，即开题、中期检查、毕业设计课题验收、毕业设计答辩。这也是整个毕业设计质量监控体系的四个观察点。其中开题要检查的重点是检查文献阅读与利用的情况、总体方案的设计内容；中期主要检查总体方案中采用到的核心技术的试验情况；课题验收主要检查学生所设计的系统运行情况，数据分析与结果如何，是否完成毕业设计任务；答辩主要考查学生的毕业设计论文、学生的语言表达能力。最后把好答辩与综合评分关。学生的毕业设计成绩应由综合评分来确定，包括工作表现、能力和素质等方面的平时考查成绩、毕业设计成果的验收成绩、论文成绩及答辩成绩。无论是在单位还是在学校答辩，都要求综合考虑上述几项成绩，以确保毕业设计的质量。

四 结束语

从2005年开始，我院开始实施基于CDIO的实践性教学环节的改革措施，通过这几年的实施，取得了良好的效果。我院根据社会和企业的急需技术，有针对性地安排实践性教学，培养学生的一技之长与工程实践能力；坚持这个方针，我院培养的学生在激烈的人才市场竞争环境中，具有了自己的独特优势和生存空间，提高了学生的就业竞争力。同时，我院与企业联合加强实践性教学环节，在企业建立了长期稳定的实践性教学基地，也弥补了学校实验设备不足带来的不便。因此，可以认为，这种教学模式的改革无论是对于学生，还是对于教师、学校乃至社会都是有利的。

参考文献

[1]毕睿华、刘海涛、李军.基于CDIO模式下电力系统分析课程教学的探讨[J].南京工程学院学报（社会科学版），2009（9）：65～68

[2]张慧平、戴波、刘娜等.基于CDIO教育理念的自动化课程的改革与实践[J].电气电子教学学报，2009（Z31）：138～141

[3]霍俊仪、万东梅、靳会超.基于CEC-CDIO模式电气自动化技术专业课程体系构建与实施[J].职业与教育，2009（26）：20～22

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毕业设计是实现人才培养目标的重要实践环节，对巩固、深化和升华学生所学理论知识，培养学生创新精神、独立工作能力、分析和解决问题能力、工程实践能力起着重要作用。做好学生毕业论文工作，同时也是培养学生科学精神、科学作风、良好的思想品德以及事业心和责任感等综合素质所不可缺少的环节。毕业设计通常由封面、任务书、开题报告、摘要及关键词、目录、正文、参考文献、致谢等部分组成，而好些学生的毕业设计中，只有封面、目录和正文，其余的部分都忽略掉了，有些就算有目录，目录的页码与正文所标的页码也不吻合。

2提高高职毕业设计教学质量的对策

2．1充分做好机电类专业毕业设计的选题工作

选题是毕业设计的基础，决定了毕业设计的方向。毕业设计的内容应涵盖专业的主干课程，符合所学专业的人才培养目标，这样才有利于学生巩固所学知识。目前，绝大部分职业院校毕业设计选题多采用指导教师给定题目，学生3－5人组成项目组的形式，这种选题模式限制了学生自主创新能力的发挥。高职学生的培养的是技术应用能力强，服务于生产和管理等一线岗位的高技能应用型人才，因此，结合学生自己的兴趣或以后的工作需要来选择题目比较切合实际，学生可以从自己熟悉和感兴趣的方面着手，缩短理论与实际工作的差距，一旦走上工作岗位以后，可以很快融入角色，增强自身的竞争能力，也为该专业的学生就业提供了良好的平台。

2.2完善机电类专业毕业设计管理机制

毕业设计是重要的实践性教学环节,为确保毕业设计顺利进行，要成立专门的机构制定具体的措施和办法，制订完善毕业设计教学管理制度和管理文件,成立毕业设计领导小组，对毕业设计的整个过程实行全面质量跟踪和管理,举行毕业设计指导讲座，组织学生结合自己的兴趣或以后的工作需要选择题目，制订《毕业设计工作计划》对教师何时下达毕业设计任务书、学生何时进行有关技术资料、数据的收集、学生何时完成毕业设计初稿、教师何时对学生的初稿提出反馈意见、学生何时完成毕业设计修改稿、何时完成毕业答辩做出系统的安排。制订《毕业设计书写格式》，毕业设计说明书要有统一格式，内容一般应包括名称、摘要、正文和参考资料四部分。正文是说明书的核心，一般应包括：本课题的目的和意义、目标分析及总体方案的确定、设计的思想和依据、实体设计、软硬件调试和结果分析，必要的计算、图表、总结。说明书文字叙述力求简练通顺，字数不得小于6000字，设计说明书的撰写力求概念准确，条理清楚，材料丰富，数据可靠，论述深入浅出，做到科学性、先进性和实用性相结合。制定《毕业设计管理制度》，对设计的选题、设计的指导、设计的答辩以及毕业设计的成绩评定等各方面工作做出相应的管理制度。加强加强毕业设计检查监督工作，按照《毕业设计工作计划》的要求对通过毕业设计考核，确定学生所做的毕业设计是否达到教学要求，了解学生的设计的实际水平,对于抄袭和代做的毕业设计应严肃处理。

2．3改革毕业设计答辩模式

毕业设计答辩对毕业设计起着举足轻重作用,通过答辩可以检查学生毕业设计质量,考查指导教师的指导水平。要成立毕业设计答辩工作领导小组,精心组织答辩工作,对答辩场地、人员安排、答辩时间、答辩记录等工作都要进行周密的安排。学院可以邀请企业专家、专业技术人员与学院的指导教师共同组成答辩考评委员，此外，学校的指导教师同样可以到企业去，与企业的专业技术人员组成现场答辩委员,在企业现场进行答辩。在答辩前几天答辩考评委员的成员要阅读学生的毕业设计,精心准备答辩问题,除此之外，还要组织相关专业的年轻教师参加答辩,使年轻教师的专业知识水平得以提高。

3结束语

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（一）毕业设计任务指导书设计任务书应明确设计题目、设计条件、设计内容、设计范围和深度。如不需做抗震抗风等设计须加以说明。为了更好地控制毕业设计进度和质量，指导老师应配套设计任务书编写毕业设计指导书。设计指导书可在设计依据、结构受力体系、结构选型、主要技术参数、抗震设防标准、计算原则、计算方法、电算程序选择、电算结果分析、设计进度、图纸编排及计算书的编排格式等方面提出指导意见。毕业设计在本环节的问题：设计任务书是不明确的，不完整的：例如，有的毕业设计位于地震区，却没有考虑地震作用，设计任务书也未明确是否可以免做抗震设计；是否做基础和楼梯设计，做的深度是什么？有的设计任务书要求设计内容广，深度深，但由于时间限制，学生最后的成果里并没有达到要求，致使设计不满足任务书要求，导致扣分。所以教师在编写设计任务书时，考虑学生能否完成，工作量一定规定在学生能够完成的范围内。

（二）以当前规范为设计依据结构设计的依据是国家、行业、地方和单位现行的各种标准、规范、规程、规定和措施，毕业设计的依据也是现行规范，不是参考书或教科书。规范是工程实践经验、理论分析和实验研究的结果，和一个国家的经济实力和技术水平相结合。对于设计师而言：规范就是法律，作为一名结构设计师首先要加强学习和理解规范，适应规范的更新和修订，其次要在结构设计工作中认真贯彻执行。这里特别提醒注意两点：一是规范的规定是结构或构件的最低要求，实际工程设计时并非一定要采用最低要求。二是规范的强制条文必须遵守，必须严格执行，是不得超越和突破的红线。毕业设计在本环节容易出的问题是：设计依据中的规范采用的是废止版本而非现行规范。特别是最近两年规范更新中，很多同学的设计依据新旧规范都有。另外，设计依据中含大量教科书和参考书，教科书，参考书只能是设计参考资料，而非设计依据。

（三）重视抗震设计⒈抗震设计是结构设计质量的关键环节，也是毕业设计的重点内容。按《建筑抗震设计规范》1．0．2条“抗震设防烈度为6度及以上地区的建筑，必须进行抗震设计”［2］。如果毕业设计任务书地点为抗震地区，任务书就应明确是否可以不进行抗震设计，指导教师也应在设计指导书中帮助学生确定与抗震设防有关的标准（设防烈度）及技术参数（场地类别等），特别是对于钢筋混凝土结构，还要根据有关规范确定框架和剪力墙的抗震等级（一、二、三或四级）。毕业设计中在本环节容易出的问题是：随意提高或降低抗震设防烈度。有的毕业设计任务书中是7度，学生的计算书却为8度，或降为6度，都是不对的。建筑抗震设防类别没有按分类标准划分。容易混淆的是：教育建筑中，幼儿园、小学、中学的教学用房以及学生宿舍和食堂，抗震设防类别应不低于重点设防类（乙类）。一般的三甲医院的病房楼定为特殊设防类（甲类）。在有抗震要求的混凝土框架结构中，有的毕业设计不验算框架柱的轴压比，而截面轴压比验算对抗震是非常重要的，轴压比超限是抗震规范不允许的。抗震设计截面相对受压高度的要求与非抗震不同。抗震时构件的各项构造要求不同于非抗震设计，应严格遵守。

（四）关于结构设计说明结构设计总说明通常是结构施工图的首页。要保持设计说明与设计任务书、设计计算书及设计图纸保持一致性。结构设计总说明是对外提供给建设单位，为施工图审查及施工单位施工使用的设计产品。毕业设计在本环节容易出的问题是：很多同学不重视编写结构设计总说明，有的毕业设计漏掉了结构设计总说明这一项而被扣分；有的毕业设计虽然有结构设计总说明，但其内容与本工程根本无关。同学之间相互借鉴，拷贝，忽略了设计说明条款是否都符合自己的设计内容。比如，明明做的框架结构，设计总说明中却出现了剪力墙的构造要求……等等。

注重结构教育的总体方法重视结构的概念设计

结构专业学生是通过学习结构基本构件的计算来学习工程知识，这种学习的模式让他们擅长解决明确交给他们的确定的的问题，而常常不能分析整体结构形式。这与我们在工程设计时的模式是相反的，在结构设计开始时，希望形成和处理总体方案，着眼于主要结构体系，而不是构件和细部构造。毕业设计的初始阶段，教师应对学生强调结构的概念设计，基本思路集中在对抗震有利的结构主体系，而不是细节。但由于学习的过程是专门化的学习，很难有总体的思考，指导教师应引导学生结合学习过的建筑力学，建筑结构设计等知识对自己的结构方案进行内力分析，并进行组内讨论，每个学生都应说出自己方案在内力分布上的优点，［3］通过这样的讨论分析，使学生重温学过的知识，并达到更高的层次，形成明确的结构概念，培养学生将专门化的知识用于总体设计思路的能力。本环节问题：在布置柱网时要结合力学分析，使结构各构件受力均匀合理，各构件材料强度均能充分利用，学生往往在设计时忽略这点。如下图例，同样的办公楼建筑设计，因为不同的结构柱网布置，得到不同的内力分布图。

关于手算与电算

毕业设计以手算为主要目的。计算机只是辅助设计。通过对主体结构和构件的计算来检查学生对基础理论（如结构力学）和专业知识（如混凝土结构，抗震设计，钢结构）的掌握程度。手算可以积累设计计算的感性认识，积累数据，练好手算将受益一生．。由于目前软件种类繁多（PKPM，广厦等），不同的软件往往会导致不同的计算结果。因此应对程序的适用范围、技术条件等充分的了解。任何一种软件的计算结果都是在一定假设条件下得到的，与实际工程都有一定误差，不能够完全依赖软件计算结果。因此要求一个结构工程师在拿到电算结果时应慎重校核、认真分析，做出合理判断。优秀设计成果要求应该有“主体结构地震反应分析的计算结果（如总信息、侧移等），同时附有主体结构电算结果的抗震分析报告”，目的是为了提高学生的计算机和对计算机结果的分析能力毕业设计中在本环节容易出的问题是：采用的电算软件，未注明程序的名称、版本及编制单位。指导老师应告诉学生总信息中参数的物理意义，及如何调整。总信息中的参数普遍存在填写错误，建议指导老师将程序的用户手册及技术条件中填写说明复印给学生。

关于图纸

图纸是工程师的语言。毕业设计应明确要求“结构设计部分以手绘为主。手工制图是对优秀毕业生基本技能的要求，毕业设计手绘图纸让学生在就业前有一个基本训练的机会，从而培养学生良好的制图能力，良好的空间概念和完善的构造要求，以及为施工服务的意识，所以结构设计应以手绘为主。本环节的问题是学生要熟悉制图规范和构造要求。

结语

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【关键词】毕业设计论文选题　先导培训　提高综合素质　创新能力

一、因材施教。恰当选题

选题是毕业设计论文工作的第一步.是高质量完成毕业设计论文指导的前提保证。经过三年多的学习，学生已经具备了从事本专业工作的基础知识，但相对来说他们的知识结构还是浅层次的，大部分同学还不具有选题、立项的能力，即使能选定题目，也往往难以全面提升自己的能力。教师在选题时，应贯彻因材施教的原则，题目的难度适应学生的实际能力和水平，鼓励一部分优秀学生有所创造。应该承认，在学习方面，学生是存在差异的，因此毕业设计论文选题难度要有差异性，这并不是一种歧视行为。教师的选题应与自己的科研项目相结合，发挥自身优势，以更好地指导学生。同时选题也要注意连贯性，可以利用前届学生的研究成果，在他们的基础上，继续作深入的研究。当然，学生不仅仅是以上两类，但只要掌握了因材施教这一原则，就找到了解决问题的思路。

二、确定选题。先导培训

课题确定以后.指导教师应给每个同学下达毕业设计论文任务书，以明确整体工作内容、提出明确的技术要求和量化的工作成果要求，包括论文的开题报告及设计的总体方案，论文及说明书的字数，图样、实物的数量，按毕业设计论文各阶段拟定工作进度，提供必要的资料和数据，列出部分推荐参考文献目录等。由多个学生共同参加的课题，必须分别明确各个学生应完成的工作内容和要求。

(1)以培养创新能力为中心的教学目标：要在毕业设计环节中突出加强对学生创新意识和创新能力的培养，首先，就要更新观念，从思想深处改变对毕业设计作用的传统认识.对毕业设计的培养目标和教学要求加以改革。明确地提出：毕业设计不再是单纯地针对解决专业技术问题能力的培养.而是对学生综合素质和创新能力的培养。毕业设计不仅是综合检测学生近四年学习的效果和水平，也是对已有教学环节的扩展和深化，更是检验和发挥学生创造性、开展创新活动的试金石，是学生综合素质与培养效果的全面检验。

(2)以学生为过程主体的培养原则与模式：毕业设计中学生创新能力的培养和创造活动的开展，必须坚持以学生为主体的培养原则。要想学生发挥能动性创造性，首先要使其具有自主性，成为毕业设计过程中的主角，而不是跟在老师后面亦步亦趋的配角。只有当学生切实地感到自己是创造活动的主体，才能激发创造的热情，全身心地投入创造的过程并关心创造的结果i才能进发出想象力、意志力和创造力。

(3)把握适度的指导方法与强度：把握适度的指导方法与强度在学生选择了合适的毕业设计题目，有了创新的欲望后，导师给予的正确、适度、及时的教学指导，会成为学生创新设计活动的催化剂、助动力和方向盘。

(4)鼓励学生的创新行为：学生是一个需要肯定、褒扬，需要体验成功喜悦刺激的群体，在毕业设计过程中，指导教师的信任和鼓励会直接影响到学生创新欲望的产生、创造意识的萌发和创造力的实现。以鼓励为主的指导方法，能够满足学生的成功需要，调动他们的积极性.再加以正确的引导.会大大促进学生创新意识的发展和创新能力的锻炼。

三、过程监控。全面育人

学生进入课题后，对每个人应根据任务书，列出时间表，对毕业设计论文工作进行督促检查。最后一学期学生课程少，加上找工作、研究生复试等问题，学生心态比较浮躁，检查督促跟不上，很容易造成毕业设计论文拖后，有的甚至完不成任务。指导教师每周至少应与每个学生保持接触交流，听取学生的汇报，检查进度情况，帮助学生解决毕业设计论文过程中遇到的疑难问题。整个毕业设计论文过程中，要培养学生独力解决问题的方法和能力：培养他们严肃认真的工作态度、勤奋钻研的优良学风：注重开发学生的创新精神和创造能力，严禁抄袭。

指导过程中，应该融思想道德素质教育、业务素质教育、文化素质教育于一体，注重学生素质的全面提高。坚持教书育人，在毕业设计论文指导期间，要对学生进行政治思想、职业道德和纪律教育，严格考勤。学生因故请假应督促其按有关规定办理相关手续。做事先做人，尊敬别人，科学作风，团队精神等是做事的基本素质要求，要让学生学习和体会做人做事做学问的各方面事情.要让学生养成良好的工作习惯。

四、指导撰写毕业设计论文报告

在答辩前两周，毕业设计论文的主要工作应该已经完成。指导教师应根据课题情况提出最后的修改意见，指出其中的错误，指导并督促学生限期改正，进一步完善。否则，不得参加答辩。最后的工作就是毕业设计论文报告的撰写。本科生大都没有进行过这方面的训练，有的甚至不知道该如何把前期做过的工作写成报告论文。即使能写出来，无论格式，还是内容组织等方面都离要求相差甚远。毕业设计论文报告直接反映前期工作的质和量，代表设计成果的水平。这最后一个环节.指导老师必须予以足够重视.应从以下几方面进行指导。

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Abstract： Taking the opportunity of the new formulation of teaching plans， this paper is concerned with the problems existing in practical teaching link of the engineering colleges， combined with the development of BEEAE （Building Environment and Energy Application Engineering） profession. Some suggestions and thoughts to solve the problems， including the pattern， method and the ability of innovation and practice， are proposed based on the Maker Mindset applied widely in the libraries.

关键词：实践教学；建筑环境与能源应用专业；创客

Key words： practical teaching；BEEAE；maker

中图分类号：G420 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）11-0256-03

0 引言

实践教学是工科类院校实现人才培养目标的重要环节，它能够提高学生的综合素质，培养学生的创新意识和创新能力，造就学生成为具有社会竞争力和国际竞争力的高端人才。鉴于实践教学在高等教育体系中的重要地位，国家自进入21世纪以来就高度重视大学生创新精神与实践能力的培养。教育部先后出台了围绕强化实践教学、深化教学实践改革、完善创新人才培养模式以及学习能力、实践能力和创新能力一体化培养方案的政策、文件[1]，目的在于能够通过对学生各方面综合能力的培养，使其能蛟诘鼻案呖萍肌⑿畔⒒引领下的时代浪潮中站稳脚跟。

建筑环境与能源应用工程专业（简称建环）的前身最初为暖通工程专业，1998年教育部新制定的招生目录中将原有的供热、供燃气、通风空调工程专业和燃气输配专业进行合并重组，形成了建筑环境与设备工程专业，也就是老建环专业。2012年教育部关于印发《普通高等学校本科专业目录（2012）》、《普通高等学校本科专业设置管理规定》等文件的通知中，将建筑环境与设备工程、建筑节能技术与工程以及建筑设施智能技术（部分）合并为建筑环境与能源应用工程。经合并重组以后，建环专业涉及的知识面更加广泛，涵盖了暖通、空调、制冷、建筑给排水、建筑节能以及建筑设施的智能化管理（BIM）等诸多领域[2，3]。结合自重组后到现在的三届毕业生的就业情况以及用人单位的反馈情况来看，尽管当前培养的学生的专业知识面较往年有较大提升，但是在动手能力以及工程实践技能方面仍有所欠缺，需要在今后的培养环节中加以改进。

近几年来，在互联网高速发展的时代背景下，“创客”运动在国内开始兴起，并不断地发展壮大[4]。其所蕴含的“自行设计、共同制作、亲身实践创意”的新型理念，促使更多具有创新理念的人群通过自身的创造来体现自我价值[5]。而这种强调动手能力的创新理念正好可以移植到建环专业教学实践环节中，通过兴趣的激发及自我价值的体现来提升学生的工程实践技能。本文以新一轮教学培养计划的修改及制定为契机，针对当前建环专业实践教学环节存在的问题，从实践教学的模式、方法以及创新、创业能力的培养等方面给出了完善建环专业教学实践环节的改革方案。

1 实践教学模式

建环专业实践教学目的在于通过对专业所涉及的各类系统、设备及工艺流程的感性认识、理论规律的实验验证以及总体方案的设计、实现等方面的锻炼，培养学生的动手能力，将课本上的知识熟练地应用到工程实际中去。实践教学环节具体由专业实习（认识实习、生产实习等）课程实验、课程设计以及毕业设计等环节组成，依据各个环节的内容及要求分别穿插在整个大学的教学培养计划中。

1.1 实践教学环节

1.1.1 实习环节

实习环节主要由认识实习和生产实习两部分构成，其分别承担学生对于供暖、通风、空调、建筑给排水以及燃气输配等系统和各组成部件的感性认知以及整体的设计和运行的直观认知的作用。其中，认识实习主要集中在大三的上半学期、各门专业课授课之前开设，而生产实习则安排在大三下半学期、各主要专业课程授课中途或结束之后。

1.1.2 课程实验

实验教学作为课堂教学的必要辅助手段，是增强学生理解客观现象，并由客观现象形成主观意识的有效途径。当前，围绕专业所涉及的专业课程都有相关的实验环节，通过学生的动手能力，借助相关实验设备验证既有的理论和规律。

1.1.3 设计教学环节

设计教学环节是锻炼学生从理论学习向工程应用能力过渡的一个重要的综合性实践环节，是培养学生工程素养的重要部分[6]。该环节主要包含课程设计和毕业设计两部分内容，其中，围绕各专业课程展开的课程设计，能够锻炼学生依据所学的基础理论和专业知识进行计算、制图以及查阅资料、使用规范的能力，为后面的毕业设计打下基础。而毕业设计则是全面考核学生综合应用所学专业知识来解决工程实际问题能力的重要环节，并为将来从事与建环专业相关的设计、施工、运行管理及技术开发的工作奠定坚实的基础。

1.2 存在的问题

从建环专业实践教学环节的指导思想和总体要求来看，尽管实践教学的各个环节能够满足培养高素质、具有一定创新能力、能够从事与专业相关行业的工程应用人才的要求，但从具体的执行效果来看，仍暴露出一些有待解决的问题[3，7]：①实习环节形式化，学生重视程度不够。目前大多数高校由于种种原因（实习经费不足、实习单位不固定、实习内容单一），导致实习均流于形式，学生不能寻找问题、发现问题和解决问题。②课程实验内容单一，学生积极性不高。受到实验设备的制约，目前高校里面多以开设验证性实验课程为主，内容较为单一。实验过程中，学生的参与度不高，只是被动地接受实验老师的现场演示，缺乏主动探索真理的精神。③设计环节缺乏系统性，学生实践能力不充足。当前高校尽管针对专业课程均设计了课程设计环节，意在通过课程设计锻炼学生运用专业知识解决实际问题的技能，并为后面的毕业设计环节在计算、绘图、参阅资料以及解读规范等打下基础。但实际情况是设计时间较短，设计内容不够明确，设计资料不够充足，设计方案单一，导致学生的实践能力没有得到锻炼，并促成抄袭和应付现象。

2 “创客”思维――实践教学改革方案

创客空间之所以能够在国内外迅速地流行起来，与其提倡的“知行合一”的学习过程是密不可分的[4]，而这一点正是当前工科院校所欠缺的。从上述在实践教学各个环节中所暴露的问题来看，要从根本上解决问题，需从实践教学手段、实施方法以及学生创新、创业能力等方面入手，具体可概括为以下几个方面：

2.1 细化专业特点，拓展实习环节的多样化

对于建环专业而言，实习内容主要集中在供暖（集中供热）、通风、空调以及建筑给排水等系统、设备、运行方式的感性认识和直观理解。为了能够既有良好的感性认识，同时又能提高动手能力，在具体实现时要注重将认知实习穿插在各专业课程的授课环节，以点带面，将课堂内容与现场参观教学结合起来，通过感性认识加深对专业知识的理解。

与此同时，借助当前国家大力倡导的“校企联合”的工作方针，依据专业背景，积极进行校外实习基地建设。打破原有集中参观学习的传统模式，实行分散实习的教学方式，即以学生的主观意愿为前提进行实习方案的制定，实行校内实习指导老师以及企业导师的“双导师制”，通过学生、导师之间的交流沟通共同定制实习任务，并在企业以“学徒”的身份、在导师的共同指导下完成既定任务。

2.2 化课程实践教学体系，培养学生独立科研能力

依托学科优势进行课程实践教学改革，采用课程实验与工程训练相结合的方式丰富课程实践教学内容。摆脱原有实验老师制定实验方案，学生被动操作的固有模式，引入“自己动手、共同制作、亲身实践”的创客理念，在课程实验中，倡导“以学生为主导、教师辅助指导”的方针，进行实验内容的选择、方案的制定。

增设探索性实验环节，即在现有的演示性、验证性实验的基础上增设综合性实验，同时进行模块化划分。以供暖工程课程实验为例，在既有室内集中供暖系统的整体演示性实验的基础上，根据其结构组成按热源、供热管网以及散热设备进行模块划分，让学生执行设定实验方案分别对其功能以及运行方式进行实验验证。

2.3 适时论证设计方案，强化工程能力实训的培养方案

依据专业的培养目标，将实践教学环节与社会及用人单位所需的知识、能力、素质有效对接。适时论证设计方案，强化工程能力实训的应用型人才培养。在专业课程设计过程中，注重建环专业多学科交叉的特点，设计环节要进行综合，形成知识点多、内容丰富、可选方案多的局面。在毕业设计环节，要进行角色转换，缩短与专业实际工程设计之间的差距，培养学生解决实际问题的能力。

2.4 坚持能力为重，实现创新创业能力培养

依据新一轮培养方案“实践能力培养贯穿人才培养全过程“的原则，整合原有各教学实践环节，并将科研训练、学科及科技竞赛等纳入到教学实践环节中。在专业教学中构建以学科基础实践、专业综合实践、创新创业实践三层次有机结合，并与各类课外实践活动紧密结合的立体化实践教学体系。在专业人才培养过程中，要以各类创新创业课程为基础，各级创新创业平台为支撑，各项创新创业竞赛和科创活动为载体，把创新创业教育贯穿于人才培养的全过程。

3 结束语

实践教学是工科类高等院校培养体系中必不可少的环节。对于学生工程实践能力的培养应从市场经济需求出发，强化实训环节和专业能力的培养，使学生不但有扎实的理论功底，更要有处理问题、解决问题的能力，培养学生灵活运用专业知识到工程实际中。通过对实践教学环节的改革，能够更好地提高学生的动手能力、创新能力，让学生在当前竞争空前激烈的社会体制下占据一席之地。

参考文献：

[1]张琨，高兴，张殿光，等.建环专业实验教学改革与实践[J].教育教学论坛，2013（31）：48-49.

[2]王晏平.基于市场需求的建环专业复合型人才培养模式探索――《暖通空调》课程教学改革与学生能力培养[J].中国西部科技，2013（3）：96-98.

[3]刘恩海，周挺，赵坤正，等.基于应用型建环专业实践教学环节教学的改革研究[J].高教学刊，2016（15）：136-137.

[4]杨绪辉，沈书生.创客空间的内涵特征、教育价值与构建路径[J].教育研究，2016（3）：28-33.

[5]王德宇，杨建新，李双寿.国内创客空间运行模式浅析[J].现代教育技术，2015（5）：33-39.

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    目前,我校土木工程专业学生就业的主要方向为设计和施工企业,因此,可以按照设计和施工企业的技术要求设置课程、实践环节,增加设计课程,如框架结构设计、轻型钢结构厂房设计、剪力墙结构设计、工程预决算、施工内业等课程,构建原来的课程体系之外的课程群供学生选修,突出应用性、实践性。培养工程人才,强调加强实践性教学环节系统化、规范化是教学改革的重点之一。土木工程涉及的实践性环节比较明确,一是设计环节,二是施工环节。多年来的制图、课程设计、实习、毕业设计、实验体系比较完整,但系统化、规范化方面还有待改进。比如在以前的培养环节中制图强调得多,识图未得到重视,因此应增加识图环节;设计环节与课程结合的多,与分部分项工程结合的少;课程实验做得多,工程试验学生不了解。这些都需改进。

    二、教学内容存在的问题及解决办法

    培养体系是总体方案,教学内容是工程人才培养方案的具体实施。目前的教学中教学内容与工程结合不够是主要问题。教学内容不能与工程实际结合,工程人才培养的特色就不会突出。教学内容不能与工程实际结合的原因包括:教师实践能力不强,不能把理论与实际工程结合起来讲授;教材理论内容多,例子虚拟,与工程结合不够。因此需针对上述问题进行调整。

    1.建设有丰富实践经验的师资队伍

    为适应工程人才培养的要求,应以建设理论水平高和实践经验丰富的师资队伍为改革目标。同时要引进企业的技术人员加入到教学团队中来,兼职从事教育工作。目前,我校已经建立教师去企业实践的管理机制,并有部分教师到企业实践。土木工程专业的教师应在学校的教师去企业实践的管理机制下认真规划、合理实施。比如,对企业必须有选择,部分去设计单位、部分去施工单位、部分去监理单位、部分去检测中心,经过一轮后交换,保证在最短时间内教师队伍得到不同企业的全面训练,在教学中的不同环节都有理论水平高和实践经验丰富的师资。引进企业的技术人员深度参与教学是师资队伍建设的重点和难点。不能只瞄准资深的技术人员,只要是一线的工程师职称以上的人员都可以满足学校培养工程人才的需要,要扩大企业技术人员参与学生培养的人数。

    2.调整教材的内容

    在工程人才培养的过程中,要严格按工程人才质量管理要求,从优化教材入手。目前的教材基本维持原来学术型教育的模式,即使是出版新一轮的应用型学校规划教材,但内容变化不多,因此,如果按工程人才培养模式执行,必须优化教材,出版或选择有利于工程人才培养的教材。特别是每个专业方向要针对几门体现专业工程能力要求、突出学生的实际操作能力、解决问题能力培养的核心课程,首先组织有教学、工程经验的教师编写与工程应用对接的教材以及相关实践指导的教材。

    三、教学方法存在的问题及解决办法

    每一门课都是整个体系中的一个点,学生在学习教学内容的时候缺乏对该学习内容在工程中如何应用的认识,学习有一定的盲目性,甚至有些学生动力不足,可以说目前的教学方法在工程应用的引导上存在问题。因此,需寻找一种可以让学生知道学的内容是什么、怎么应用的教学方法并加以练习,同时坚持对应的应用考核即可达到效果。

    1.以项目教学的方式使教学内容系统化

    学生工程能力的培养是潜移默化的,每一个阶段的实践环节都要结合实际工程,而不是按一些教材、参考书上一成不变的模式教授给学生,那样达不到工程能力培养的目的。给学生一个实际项目,从二年级做起,一直到毕业设计完成项目。这种方法可以使学生很系统地认识项目。二年级时学生虽然对工程概念尚不清楚,但也可以用实际的工程项目对其进行诸如制图识图等方面的训练。

    2.以项目训练加强能力培养

    工程人才培养的重点是要练。无论采用什么样的教学方法都必须给学生足够多的训练机会,从大作业、课程设计、实验,一直到毕业设计都是在练。因此,必须要求教师结合工程对学生增加必要的训练。

    3.进行工程应用的考试方法改革

    考试是对学生学习效果的检验,工程能力的检验不能仅靠记住基本知识和会做几道与书中例子相似的题,还要考查在实际工程中知识的运用能力,因此,用传统的考试方式是不能引导学生向工程人才培养方向努力的,需要增加与工程有关的考试内容,由完全的记忆变为学会使用书中知识解决问题。比如已经采用的“半开半闭”的考试方式,闭卷部分考查基础知识的掌握程度,开卷部分考查应用能力,是符合工程人才培养的一种考试方式。

    四、实践教学中存在的问题及解决办法

    目前土木工程专业的实践教学包括三方面:设计类实践环节、实习类实践环节、实验类实践环节。设计类实践环节的根本问题是设计题目虚拟、设计内容理想化、设计标准与实际的工程设计结合不够。实习类实践环节的根本问题是学生参观性的实习多,不能深入接触工程施工。实验类实践环节的根本问题是实验内容与课程联系多、与实际工程试验结合少。因此,需针对上述问题调整实践环节的教学。

    1.设计类实践环节

    与设计单位联合培养,以项目管理的方式从低年级开始接触设计单位的项目,二年级学生可以工程设计题目为例学习、练习工程制图,不同学习阶段完成不同任务,在完成项目中学习课程知识,在完成项目后回味知识。

    2.实习类实践环节

    与施工单位联合培养,让学生在认识实习、测量实习、生产实习、毕业实习环节参与项目建设,认识构件、了解结构,将原来固定几周时间的集中实习改为分散实习,利用周六、日的时间可以满足不同季节、不同施工阶段学生的实习,总计时间达到规定的周数即可。

    3.实验类实践环节

    坚持在学生实验中采用理论实验+工程试验的模式,保持实验教学中对理论知识理解的实验部分,训练学生的基本实验技能,加深对理论知识的理解和对材料性能的认识,又有工程试验、检测部分,训练学生熟练进行工程试验的能力。

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关键词：单片机；电子秤；测控技术与仪器；课程设计

作者简介：白洁（1968-），女，陕西西安人，西安交通大学电气工程学院，高级工程师。（陕西 西安 710049）

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）35-0085-02

测控技术与仪器专业是由教育部在1998年把计量仪器、光学仪器、计时仪器、分析仪器、热工仪表、航空仪表、电子测量仪器等11个仪器仪表类的专业合并而成的，发展至今已成为一门实用性非常强的学科。[1]它专业口径宽，涉及知识面广，整合了多个专业方向的知识，主要包含了电子、机械、计算机等方面。测控技术与仪器专业综合课程设计是西安交通大学测控专业大学四年级必修的一门专业课程，旨在提高学生综合应用所学专业基础理论，独立设计、构建、调试仪器与检测系统的能力，强化对仪器与检测系统工程的感性认识，培养学生在系统分析、设计、开发与研究等方面的基本能力。[2]

一、综合课程设计实训方案

测控专业综合课程设计被安排在大四的第一学期，是在所有必修课程和绝大多数选修课程学习完成后开设的，是对“模拟电子技术基础”、“数字电子技术基础”、“传感器原理及应用”、“电路分析”、“智能仪器”和“数字信号处理”等课程知识的进一步理解、巩固、加深和应用。

测控专业综合课程设计共64学时，其中上课16学时，实验48学时。上课部分是由老师各用2学时把各自的研究方向、在研课题以及相关理论向学生进行介绍和讲解，学生再结合自己的兴趣、能力选择课程设计的指导教师，教师以此为据分配课程设计的题目，提出具体要求，学生独立完成课程设计。指导教师和学生之间是双向选择，调动了学生自主学习的积极性。

综合课程设计是实践教学环节中除毕业设计的一次较大型实践训练，从元器件的选型到系统的构建以及放大、调理电路的选择与搭建、数据的采集及调试、接口程序的编制等全由学生自己去完成，而教师只起引导作用。这样，学生在完成实验后，不仅在系统设计能力、硬件选择能力和系统构建能力等方面大大增强和提高外，自信心和成就感也得到极大加强。[3]学生第一次遇到这种综合性强、设计的灵活性也较大的实践项目，要在48学时内完成是有一定难度的。首先对实验室实行了开放式管理，学生可根据自己情况自主选择实验时间。其次，为了引导学生尽快进入课题，将设计目标细化，分为几个小目标，学生可根据自己的实际情况一步一步完成，最后进行综合。本文以选题之一的“智能电子秤”的设计为例，介绍其实施的具体方案。

1.“智能电子秤”设计目标

“智能电子秤”的设计这个项目虽然功能简单，但涉及了从传感器电路、信号处理电路到显示电路的整个测量系统组建的相关知识。通过该项目使学生掌握智能仪器设计的总体思路和方法，将所学的基础知识进行综合应用，理论和实践相结合，培养学生的发现问题、分析问题和解决问题的能力。“智能电子秤”的设计目标：量程0～6.0kg，准确度1%，分辨力5g，输出方式为4位LED显示，并具有量程变换和超重报警功能。

2.总体方案设计

根据设计目标，学生在查阅大量相关资料的基础上，采用模块化的总体设计方案。把“智能电子秤”的总目标分解为5个内容相对单一的小目标，包括了软硬件两大部分：查阅相关资料，确定智能电子秤总体方案；搭建活塞压力计YS–6、压阻式传感器及供电电路组成的传感器电路；使用protel对单片机C8051f020构成的信号处理及数码管显示电路进行硬件设计；使用C语言进行程序设计，并使用keil c51仿真；对电子秤进行系统性能测试。智能电子秤组成框图如图1所示。

测量系统的组建这部分内容是已经学习过的“电气测量技术“课程的核心内容，学生通过自主设计，结合相关的理论知识，就可以很好地完成这部分设计。通过实践验证了相关的理论知识，可以激发学生进行探索的积极性。

3.“智能电子秤”硬件电路的设计

由图1可知，智能电子秤由压力传感器、信号调理电路、具有AD转换功能的单片机和显示等4个部分组成。

（1）压力传感器电路：选择的是实验室现有的由活塞式压力计YS–6、压阻式传感器及供电电路组成，其中压力计和传感器是集成到一起的，可直接使用。

（2）调理电路：包括差动全桥、放大电路和滤波电路三部分组成。与压阻式压力传感器相配的调理电路采用恒流源供电的差动全桥，其中供电电流为14mA。单片机的AD转换基准电压是2.403V，而压阻式传感器的输出信号为–5～55mV，这就需要对传感器的输出信号进行放大处理。根据计算可得放大器的放大倍数为25左右比较合适。传感器的输出阻抗很高，要求放大电路须有更高的输入阻抗，不从传感器输出端吸收电流，以免破坏传感器的工作状态。学生选择的AD620仪用放大器特点为：差动输入，单端输出，电压增益连续可调，并有效地解决了后级负载对地连接的问题。另外在AD620的输入与地、输出与地之间都接了10 F的滤波电容，增强抗干扰能力。

（3）AD转换电路：电子秤设计要求的分辨力为5g，量程为0～6.0kg，即可算出需要12位的AD转换，所以选择单片机C8051f020的12位AD来完成。

（4）显示电路：将单片机分析处理的数据显示出来，利用集成的四位共阳极数码管显示。数码管的位选是单片机的P0.0–P0.3端口，段选是单片机的P0.0–P0.7端口，采用的是动态显示。

学生最终完成的电子秤的硬件电路图如图2所示。

4.“智能电子秤”软件部分设计

智能电子称是采用Keil C51单片机软件开发系统进行程序编写，实现电压信号采集、12位AD转换、数据处理及四位数码管显示等功能。同时也在程序中加进了两个智能化功能：超重显示和量程变换。程序的流程图如图3所示。

二、电子秤的静态性能评价

这一部分内容对测控专业的学生来说是很重要的，它有助于学生判定所设计的仪器能否达到系统设计要求。通过分析可得，用于静态称重的电子秤主要误差来源有：压力传感器、传感器输出信号的处理系统（包括前置放大器、A/D转换器和机械承重系统等）。其中机械承重系统的误差、电源波动引入的误差以及称重传感器与测量线路引线带来的等不易定量计算误差可通过合理的设计、安装来削弱，并在误差分配时给予一定的冗余量来保证。[4]该电子秤的系统的量程为6.0kg，在满量程范围内标定点数l=7，正反行程循环次数n=4，标准砝码提供的标准值，总计标定值的个数N=56，如表1所示。xj表示标准重量，mj表示显示的重量，单位均为kg。

最后通过计算可得该电子秤的各静态性能指标：拟合直线方程：采用最小二乘法得拟合直线方程，，

可得测量系统零点为；独立线性度：=0.15%；滞后：=0.30%；重复性：取置信因子K=3，置信度为99.73%时的重复性=0.27%；准确度：在传感器或含有传感器的测量系统中，通常用精度A来表征准确度，它由线性度、迟滞、与重复性之和得出，即A=++=0.15%+0.30%+0.27%=0.72%；最大引用误差=0.33%。由此可确定，智能电子秤满足设计要求，其准确度是0.72%，可评定为Ⅳ级。

通过对“智能电子秤”的设计和制作，学生把学到的课本知识和实践相结合，对所遇到的困难能够积极解决，比如在发现测量误差比较大时，找原因，了解误差的来源。这一切都表明学生能够自主学习，而不是等着老师来解决问题。学生一旦能自己找到问题并解决，就会提升自信心，激发了学习的积极性。“智能电子秤”虽然是一套由传感器和单片机构成的简单智能仪器，但也充分体现了智能仪器的普遍设计思路和方法，为以后复杂智能仪器的开发打下了基础。

三、结论

测控技术与仪器专业综合课程设计已开出了5届，实践表明该课程的开设是较为成功的，有效培养了学生的实践能力和工程意识，提升了学生的专业认同度和学习积极性。学生根据自己的兴趣和能力选择课程设计的题目，更能激发自主学习的积极性，有助于学生有效地掌握所学知识，缩短从理论知识到实际应用的过程，使学生得到了一次完整的系统性的工程实战训练，大大加强了对理论知识的融会贯通和对实践动手能力的锻炼，为后续的毕业设计以及为将来走入科研工作岗位打下了一定的基础。

参考文献：

[1] 朱维斌，赵军，陆艺.测控技术与仪器专业传感器系列课程设计实验环节探讨[J].中国现代教育装备，2010，（21）：118-119.

[2]向欣，王永骥.测控与自动化专业综合课程设计实例[J].实验室研究与探索，2008，（8）：119-122.

篇9

关键词 工程制图 制图实践 教学改革

工程制图课程具有理论严谨、实践性强等特征，对培养学生的科学思维方式，增强工程和创新意识有重要作用，是普通高等院校各工科专业重要的技术基础课程。教学过程中，为了提高课堂的教学质量，教师们不断探索和改进教学方式，由传统板书发展到多媒体课件，再到新兴的微课、慕课。这些新型教学方式，对提高课堂教学效果和学生的学习积极性等方面起到了良好的作用。

然而，工程制图教学过程中普遍存在着脱离生产实际、课程结束后缺少工程实践的训练等问题，从而导致学生所绘制的工程图问题较多，距离生产应用具有较大的差距，工程制图也成为一门应试课程，学生未能真正获取阅读和绘制实际工程图样的能力。因此，工程制图在课程教学阶段就需要进一步结合工程实际，以生产图纸的标准要求学生，培养良好的绘图习惯和标准化制图的意识，从而提高工程制图教学质量，切实提高学生工程实践能力和创造能力。

1工程制图教学的内涵及现状

工程制图是研究工程与产品信息表达、交流与传递的学科，工程图样是工程与产品信息的载体，是工程界表达设计意图、交流技术思想的语言和主要媒介。课程的主要任务是培养学生使用投影法用二维平面图形表达三维空间形状的能力，培养形象思维能力、创造性构型设计能力，培养学生仪器绘制、徒手绘画、阅读工程图以及工程意识和标准化意识。课程主要内容包括：投影理论基础、构型方法基础、图样表达技术基础、工程图样规范基础、标准件及常用件的规定画法与标记、零件图和装配图画法等。

目前，工程制图课程的教学方式随着计算机和信息技术的快速发展而发生着巨大的变化，出现了多媒体、微课、慕课等新兴教学方式。这些教学方式具有极大的便利性和高效性，丰富了工程制图课程的教学手段。传统课堂式教学由于注重言传身教和情感交流，因此仍需要继承和发展，不能予以抛弃。教学过程中，正确的做法应该是注重信息技术环境下的教学方式与传统课程教学方式之间的优势互补，将促进学生自主学习的认知工具、情感激励工具和丰富的教学环境的创设工具应用到教学过程中，并结合传统课程教学方式的优势和经验，使多种教学资源、教学要素和教学环节相互渗透、相互补充、相互融合，形成协调一致的有机统一体。因此，工程制图课程的教学方式正在向着多元化方向发展，通过多种形式和手段实现教学活动中师生之间的多层次交流，学生在学习过程中可自主地选择一种在基于信息技术环境下的教学作为统课程教学的补充，从而充分发挥主观能动性，提高自学能力和创新能力。

2工程制图课程内外的制图实践

工程制图课程的实践性教学主要包括课程中的手工绘图练习，比如简单几何图形的工具绘图、组合体投影图绘制及尺寸标注、机件常用表达方法练习、零件图和简单装配图的抄画。另外，还有实际零件和部件的测绘练习，使学生掌握一般测绘程序和步骤，掌握常用测量工具的测量方法，掌握尺寸协调和圆整的原则和方法，理解零、部件中的公差、配合、粗糙度等技术要求的基本鉴别原则，使学生初步掌握机器的零、部件测绘能力。

此外，涉及制图实践的教学环节还有金工实习、课程设计、毕业实习及毕业设计等。其中，金工实习主要内容是使学生了解机械制造的一般过程，初步具有选择加工方法和进行工艺分析的能力，学生在阅读工程图纸的基础上进行实际操作，训练学生的动手操作能力。对于课程设计，以机械工程专业学生为例，一般以典型输送设备的传动装置作为设计对象，需要完成总体方案设计和各零部件的运动和动力参数计算，并绘制相应的装配图和零件图，并标注尺寸、公差配合、表面粗糙度、材料及热处理、零件编号、标题栏和零件明细表等技术要求。毕业实习的目的是进一步加强学生所学的理论知识与实践的结合，为完成毕业设计做好准备。学生要深入有关研究院所或生产单位，深入了解重点设备、工艺，阅读收集相关资料，向设计者、生产者、经销者、使用者了解产品的各项性能、技术指标、经济指标。毕业设计是对学生综合素质、实践能力、初步的科研能力、创新能力培养效果的全面检验，机械类学生要在教师指导下完成所规定的设计内容和工作量，包括完成绘制不少于3张折合成AO图幅的相关工程图，而且所绘制的图纸工作量和质量符合要求，满足布图合理、设计原理方法与工艺正确可行、尺寸标注齐全正确、材料与热处理方法、公差与配合选择合理正确、技术要求编写正确合理等。

3实践教学对工程制图课程的影响

工程制图是一门实践性很强的课程，脱离实践的教学往往存在较突出的问题。例如，在机械专业学生的毕业设计中，经常出现视图表达错误、常用件标准件画法错误、沿用已淘汰的制图标准等制图问题。因此，为提高制图课程教学质量，有必要对实践教学对工程制图课程教学的影响作用进行分析和探讨。

制图课程内的实践：如手工绘图练习，其主要作用是让学生熟悉和掌握有关制图的基本知识和绘图工具的使用技巧，通过抄画图例让学生熟悉有关画法几何的基本概念和工程图绘制基本流程，但并不能很好地锻炼学生的实际绘图和创造能力。零部件的测绘练习要求学生运用所学制图知识，利用多种测绘工具对实际的零部件进行测绘并绘制图样。通过测绘练习，学生制图知识得到进一步巩固，制图能力得到进一步提高，但所绘制图样仍与工程实际图样具有较大差距。

制图课程外的制图实践：如金工实习是学生首次较系统地了解典型机械加工工艺过程及加工设备，并根据加工图样动手操作各种设备进行简单加工制造，从而对工程图样中的一些制图要求和技术要求有了更具体的体会，有利于提高学生的制图质量。专业课程设计是学生首次运用所学专业和制图知识进行绘图工作，所绘制的图纸通常能进一步接近实际图样，但由于学生仍然缺乏生产现场的知识和经验，从而导致学生无法灵活运用制图有关知识和技能绘制满足生产要求的图纸。毕业实习和毕业实习是学生毕业前的两个相关的实践教学环节。其中毕业设计对制图课程教学的影响主要表现为：通过到工厂和实习车间参观实习，在生产现场接触到了多种类型的机器和零件，观察技术工人生产的工艺过程，了解零部件是怎样组装成机器的，增加对机械方面的感性认识，同时也了解了机械图样的实际画法和制图的有关标准，进一步扩充制图的知识面，感受实际生产图样的有关规范和要求，养成了从生产角度考虑问题和解决问题的习惯。毕业设计过程中可以发现学生在实际绘图时的薄弱环节，将所发现的问题反馈到制图课堂教学中，教师在授课时就能够做到有的放矢、重点突出，讲课过程中，可以采用毕业设计中的实例进行剖析，从而引起学生的重视，促进制图课教学质量的提高。

4结论

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关键词：数控机床，单片机数控系统，改装设计

第一章概述

机床作为机械制造业的重要基础装备，它的发展一直引起人们的关注，由于计算机技术的兴起，促使机床的控制信息出现了质的突破，导致了应用数字化技术进行柔性自动化控制的新一代机床－数控机床的诞生和发展。计算机的出现和应用，为人类提供了实现机械加工工艺过程自动化的理想手段。随着计算机的发展，数控机床也得到迅速的发展和广泛的应用，同时使人们对传统的机床传动及结构的概念发生了根本的转变。数控机床以其优异的性能和精度、灵捷而多样化的功能引起世人瞩目，并开创机械产品向机电一体化发展的先河。数控机床是以数字化的信息实现机床控制的机电一体化产品，它把刀具和工件之间的相对位置，机床电机的启动和停止，主轴变速，工件松开和夹紧，刀具的选择，冷却泵的起停等各种操作和顺序动作等信息用代码化的数字记录在控制介质上，然后将数字信息送入数控装置或计算机，经过译码，运算，发出各种指令控制机床伺服系统或其它的执行元件，加工出所需的工件。数控机床与普通机床相比，其主要有以下的优点：1.适应性强，适合加工单件或小批量的复杂工件；在数控机床上改变加工工件时，只需重新编制新工件的加工程序，就能实现新工件加工。2.加工精度高；3.生产效率高；4.减轻劳动强度，改善劳动条件；5.良好的经济效益；6.有利于生产管理的现代化。数控机床已成为我国市场需求的主流产品，需求量逐年激增。我国数控机机床近几年在产业化和产品开发上取得了明显的进步，特别是在机床的高速化、多轴化、复合化、精密化方面进步很大。但是，国产数控机床与先进国家的同类产品相比，还存在差距，还不能满足国家建设的需要。我国是一个机床大国，有三百多万台普通机床。但机床的素质差，性能落后，单台机床的平均产值只有先进工业国家的1/10左右，差距太大，急待改造。旧机床的数控化改造，顾名思义就是在普通机床上增加微机控制装置，使其具有一定的自动化能力，以实现预定的加工工艺目标。随着数控机床越来越多的普及应用，数控机床的技术经济效益为大家所理解。在国内工厂的技术改造中，机床的微机数控化改造已成为重要方面。许多工厂一面购置数控机床一面利用数控、数显、PC技术改造普通机床，并取得了良好的经济效益。我国经济资源有限，国家大，机床需要量大，因此不可能拿出相当大的资金去购买新型的数控机床，而我国的旧机床很多，用经济型数控系统改造普通机床，在投资少的情况下，使其既能满足加工的需要，又能提高机床的自动化程度，比较符合我国的国情。1984年，我国开始生产经济型数控系统，并用于改造旧机床。到目前为止，已有很多厂家生产经济型数控系统。可以预料，今后，机床的经济型数控化改造将迅速发展和普及。所以说，本毕业设计实例具有典型性和实用性。

第二章总体方案的设计

2.1设计任务本设计任务是对CA6140普通车床进行数控改造。利用微机对纵、横向进给系统进行开环控制，纵向（Z向）脉冲当量为0.01mm/脉冲，横向（X向）脉冲当量为0.005mm/脉冲，驱动元件采用步进电机，传动系统采用滚珠丝杠副，刀架采用自动转位刀架。2.2总体方案的论证对于普通机床的经济型数控改造，在确定总体设计方案时，应考虑在满足设计要求的前提下，对机床的改动应尽可能少，以降低成本。（1）数控系统运动方式的确定数控系统按运动方式可分为点位控制系统、点位直线控制系统、连续控制系统。由于要求CA6140车床加工复杂轮廓零件，所以本微机数控系统采用两轴联动连续控制系统。（2）伺服进给系统的改造设计数控机床的伺服进给系统有开环、半闭环和闭环之分。因为开环控制具有结构简单、设计制造容易、控制精度较好、容易调试、价格便宜、使用维修方便等优点。所以，本设计决定采用开环控制系统。（3）数控系统的硬件电路设计任何一个数控系统都由硬件和软件两部分组成。硬件是数控系统的基础，性能的好坏直接影响整体数控系统的工作性能。有了硬件，软件才能有效地运行。在设计的数控装置中，CPU的选择是关键，选择CPU应考虑以下要素：1.时钟频率和字长与被控对象的运动速度和精度密切相关；2.可扩展存储器的容量与数控功能的强弱相关；3.I/O口扩展的能力与对外设控制的能力相关。除此之外，还应根据数控系统的应用场合、控制对象以及各种性能、参数要求等，综合起来考虑以确定CPU。在我国，普通机床数控改造方面应用较普遍的是Z80CPU和MCS-51系列单片机，主要是因为它们的配套芯片便宜，普及性、通用性强，制造和维修方便，完全能满足经济型数控机床的改造需要。本设计中是以MCS-51系列单片机，51系列相对48系列指令更丰富，相对96系列价格更便宜，51系列中，是无ROM的8051，8751是用EPROM代替ROM的8051。目前，工控机中应用最多的是8031单片机。本设计以8031芯片为核心，增加存储器扩展电路、接口和面板操作开关组成的控制系统。2.3总体方案的确定经总体设计方案的论证后，确定的CA6140车床经济型数控改造示意图如图所示。CA6140车床的主轴转速部分保留原机床的功能，即手动变速。车床的纵向（Z轴）和横向（X轴）进给运动采用步进电机驱动。由8031单片机组成微机作为数控装置的核心，由I/O接口、环形分配器与功率放大器一起控制步进电机转动，经齿轮减速后带动滚珠丝杠转动，从而实现车床的纵向、横向进给运动。刀架改成由微机控制的经电机驱动的自动控制的自动转位刀架。为保持切削螺纹的功能，必须安装主轴脉冲发生器，为此采用主轴靠同步齿形带使脉冲发生器同步旋转，发出两路信号：每转发出的脉冲个数和一个同步信号，经隔离电路以及I/O接口送给微机。如图2－1所示：

第三章微机数控系统硬件电路设计

3.1微机数控系统硬件电路总体方案设计本系统选用8031CPU作为数控系统的中央处理机。外接一片2764EPROM，作为监控程序的程序存储器和存放常用零件的加工程序。再选用一片6264RAM用于存放需要随机修改的零件程序、工作参数。采用译码法对扩展芯片进行寻址，采用74LS138译码器完成此功能。8279作为系统的输入输出口扩展，分别接键盘的输入、输出显示，8255接步进电机的环形分配器，分别并行控制X轴和Z轴的步进电机。另外，还要考虑机床与单片机之间的光电隔离，功率放大电路等。其硬件框图如图3－1所示：图3－28031芯片内部结构图各引脚功能简要介绍如下：⒈源引脚VSS：电源接地端。VCC：＋5V电源端。⒉输入/输出（I/O）口线8031单片机有P0、P1、P2、P34个端口，每个端口8根I/O线。当系统扩展外部存储器时，P0口用来输出低8位并行数据，P2口用来输出高8位地址，P3口除可作为一个8位准双向并行口外，还具有第二功能，各引脚第二功能定义如下：P3.0RXD：串行数据输入端。P3.1TXD：串行数据输出端P3.2INT0：外部中断0请求信号输入端。P3.3INT1：外部中断1请求信号输入端。P3.4T0：定时器/计数器0外部输入端P3.5T1：定时器/计数器1外部输入端P3.6WR：外部数据存储器写选通。P3.7RD：外部数据存储器读选通。在进行第二功能操作前，对第二功能的输出锁存器必须由程序置1。⒊信号控制线RST/VPD：RST为复位信号线输入引脚，在时钟电路工作以后，该引脚上出现两个机器周期以上的高电平，完成一次复位操作。8031单片机采用两种复位方式：一种是加电自动复位，另一种为开关复位。ALE/PROG：ALE是地址锁存允许信号。它的作用是把CPU从P0口分时送出的低8位地址锁存在一个外加的锁存器中。外部程序存储器读选通信号。当其为低电平时有效。

VPP：当EA为高电平且PC值小于0FFFH时CPU执行内部程序存储器中的程序。当EA为低电平时，CPU仅执行外部程序存储器中的程序。XTAL1：震荡器的反相放大器输入，使用外部震荡器时必须接地；XTAL2：震荡器的反相放大器输出，使用外部震荡器时，接收震荡信号；（2）片外三总线结构单片机在实际应用中，常常要扩展外部存储器、I/O口等。单片机的引脚，除了电源、复位、时钟输入以及用户I/O口外，其余的引脚都是为了实现系统扩展而设置的，这些引脚构成了三总线形式：⒈地址总线AB地址总线宽度为16位。因此，外部存储器直接寻址范围为64KB。由P0口经地址锁存器提供16位地址总线的低8位地址（A7～A0），P2口直接提供高8位地址（A15～A8）。⒉数据总线DB数据总线宽度为8位，由P0口提供。⒊控制总线CB控制总线由第二功能状态下的P3口和4根独立的控制线RST、EA、ALE和PSEN组成。其引脚图如图3－3所示：3.1.28255A可编程并行I/O口扩展芯片8255A可编程并行I/O口扩展芯片可以直接与MCS系列单片机系统总线连接，它具有三个8位的并行I/O口，具有三种工作方式，通过编程能够方便地采用无条件传送、查询传送或中断传送方式完成CPU与设备之间的信息交换。8255A的结构及引脚功能：1、8255A的结构8255A的内部结构如图3－4所示。其中包括三个8位并行数据I/O端口，二个工作方式控制电路，一个读/写控制逻辑电路和一个8位数据总线缓冲器。各部分功能介绍如下：（1）三个8位并行I/O端口A、B、CA口：具有一个8位数据输出锁存/缓冲器和一个8位数据输入锁存器。可编程为8位输入、或8位输出、或8位双向寄存器。B口：具有一个8位数据输出锁存/缓冲器和一个8位输入或输出寄存器，但不能双向输入/输出。C口：具有一个8位数据输出锁存/缓冲器和一个8位数据输入缓冲器，C口可分作两个4位口，用于输入或输出，也可作为A口和B口选通方式工作时的状态控制信号。（2）工作方式控制电路A、B两组控制电路把三个端口分成A、B两组，A组控制A口各位和C口高四位，B组控制B口各位和C口低四位。两组控制电路各有一个控制命令寄存器，用来接收由CPU写入的控制字，以决定两组端口的工作方式。也可根据控制字的要求对C口按位清“0”或置“1”。（3）读/写控制逻辑电路它接收来自CPU的地址信号及一些控制信号，控制各个口的工作状态。（4）数据总线缓冲器它是一个三态双向缓冲器，用于和系统的数据总线直接相连，以实现CPU和8255A之间信息的传送。

参考文献：

[1]王润孝，秦现生.机床数控原理与系统.西安:西北工业大学出版社,2000

[2]李华，MCS-51单片机实用接口技术.北京:北京航空航天大学出版社,1993

[3]李圣怡等，Windows环境下软硬件接口设计.长沙:国防科技大学出版社,2001

[4]顾京，数控加工编程及操作.北京:高等教育出版社,2002