时间：2023-06-01 09:33:11
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇交通灯论文，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
关键词： “项目化团队式” 五年制高职 开题报告 交通灯 智能控制系统
“项目化团队式”毕业设计模式的实质是师生共同围绕某一项目，所有任务分解到团队的每一成员，依靠项目组的团队力量，通过设计、元器件选购、工艺分析、零件制作、作品安装调试等机电一体化产品开发的主要流程，让学生自己体验产品设计制作的全过程，最终完成1件达到项目功能要求的机电一体作品及1份作品制作说明书（毕业设计论文）。五年制高职学生通过毕业设计是自己能够更加地贴近企业，适应企业，符合企业的用人要求。
开题报告是指开题者对毕业设计课题的一种文字说明，通过它开题者可以把自己对课题的认识理解程度和准备工作情况加以整理、概括，以便使具体的研究目标、步骤、方法、措施、进度、条件等得到更明确的表达，也为评审者提供一种较为确切的开题依据。由于学生起点低、基础差，针对这一特殊情况，我们要求选题的范围是已经在生产中使用，比较先进的产品或者是产品中的一部分。交通灯智能控制系统的设计成功，加深了学生对单片机和C语言的认识,充分掌握和理解设计各部分的工作原理、设计过程、选择芯片器件、模块化编程等多项知识。由于交通灯控制系统广泛应用于城市各个路口，交通灯控制电路有着很大的实用价值。交通灯智能控制系统设计的开题报告具体内容如下。
一、本课题的研究目的及意义
1.本课题的研究目的
①加强对单片机和C语言的认识,充分掌握和理解设计各部分的工作原理、设计过程、选择芯片器件、模块化编程等多项知识。
②用单片机模拟实现具体应用，使个人设计能够真正使用。
③把理论知识与实践相结合，充分发挥个人能力，并在实践中锻炼。
④提高利用已学知识分析和解决问题的能力。
⑤提高实践动手能力。
2.本课题的研究意义
交通灯控制系统广泛应用于城市各个路口，交通灯控制电路有着很大的实用价值。课题中采用STC89C52RC为主控芯片，双色发光二极管制成红绿灯标志，数码管倒计时显示时间。此毕业设计涉及单片机技术、数字电路知识、软件设计知识、Protel软件应用能力、手工制作PCB板技能，对于学生的动手能力和实践能力的培养具有重要意义。
二、本课题的国内外的研究现状
目前，设计交通灯的方案有很多，有应用CPLD设计交通信号灯控制器方法；有应用PLC对交通灯控制系统的设计；有应用单片机对交通信号灯设计的方法等。
在大中城市，十字道口的红绿灯是交通法规的无声命令，是司机和行人的行为准则。十字道口的交通红绿灯控制是保证交通安全和道路畅通的关键。当前，国内大多数城市正在采用“自动”红绿交通灯，它具有固定的“红灯―绿灯”转换间隔，并自动切换。它们一般由“通行与禁止时间控制显示、红黄绿三色信号灯和方向指示灯”三部分组成。在交通灯的通行与禁止时间控制显示中，通常要么东西、南北两方向各50秒；要么根据交通规律，东西方向60秒，南北方向40秒，时间控制都是固定的。交通灯的时间控制显示，以固定时间值预先“固化”在单片机中，每次只是以一定周期交替变化。但是，实际上不同时刻的车辆流通状况是十分复杂的，是高度非线性的、随机的，还经常受人为因素的影响。采用定时控制经常造成道路有效应用时间的浪费，出现绿灯方向车辆较少，红灯方向车辆积压。其最大的缺陷就在于当路况发生变化时，不能满足司机与路人的实际需要，轻者造成时间上的浪费，重者直接导致交通堵塞。
三、本课题的研究内容、拟解决的主要问题
1.本课题的研究内容
制作四岔路口道路的模型，演示交通灯及其智能控制系统。
2.本课题需要解决的主要问题
①如何选择性价比优良的发光二极管；
②如何控制高峰时段和普通时段的交通灯。
四、本课题的研究思路和方法
1.本课题的研究思路
设计并绘制交通灯控制系统原理图，动手制作电路板，编写控制程序，用仿真器对程序调试，最后用编程器把控制程序烧录到单片机中。单片机I/O口接双色光发光二极管和数码管，编写程序控制发光二极管的状态，数码管倒计时显示时间。
2.本课题的研究方法
主要采用单片机来完成正常的交通信号灯控制，实现交通的时序控制，同时采用将传感器与单片机相结合的方法来实现智能控制，从而有效地缓解了交通的拥挤，实现交通控制系统的最优控制。
五、本课题的预期效果
1.高峰时段：上午07：00―09：00、中午11：00―13：00、下午17：00―19：00，此时段的交通情况最为紧张，大多数的上下班人员都会在这个时段通过，为了缓解这种情况，对所有的指示灯进行全控制。
2.普通时段：非高峰时段时，交通情况不太繁忙，故对自行车和右转灯不进行控制。
3.夜间时段：夜间时段由于车辆行人较少，为了适应此时段的交通情况，黄灯将长时间闪烁。
4.节假日模式：充分考虑到节假日时段，行人比较多，容易发生事故，所以在节假日期间改为行人与车辆分时通过，即在车辆通过时所有行人灯全为红灯，在行人通过时所有车辆灯全为红灯。
5.紧急情况：当发生事故时，可由路口目击者或交通中心控制路口进入紧急状态，所以红灯闪烁，直到情况解除。
6.快速车道情况：如救护车、消防车等情况，即快速车道，快速车道控制要求快速车道信号受交通管理控制中心（上位机）控制，无急车时，信号灯正常时序控制，有急车来时，交通管理控制中心（上位机）将不管原来信号灯状态如何，一律强制让急车来车方向的绿灯亮，其他方向红灯闪烁，使急车放行，直至急车通过为止。急车一过，交通管理控制中心（上位机）将信号灯的状态恢复成正常时序。
六、本课题研究的进度安排
11月2日―11月8日：查资料,完成论文开题报告；
11月9日―11月15日：完成该课题的控制系统设计、绘制控制系统电路图、元器件采购；
11月16日―11月22日：完成印制电路板设计与制作；
11月23日―11月29日：完成上位机软件的设计仿真与调试；
11月30日―12月13日：完成硬件与软件的综合测试、能实现预定功能和主要技术指标；
12月14日―12月27日：整理论文；
12月28日―1月30日：实物制作、整理说明、答辩。
七、最后是毕业设计指导老师的评价及签字、专家组的签字和系领导的签字
八、结语
五年制高职学生通过开题报告的书写，知道自己在以后如何进行目标研究，知道设计的步骤、方法、措施、进度、条件等。五年制高职学生通过毕业设计的锻炼，能够更加贴近企业，适应企业，符合企业的用人要求。
参考文献：
［1］胡汉才.单片机原理及其接口技术.清华大学出版社.
［2］丁元杰.单片机原理与应用.机械工业出版社.
关键词：多Agent;交通仿真;Traffic Grid模型;Netlogo
1 引言
交通仿真是20世纪60年代以来，随着计算机技术的进步而发展起来的采用计算机数字模型来反映复杂道路交通现象的交通分析技术和方法。从试验角度看，道路交通仿真是再现交通流时间和空间变化的模拟技术，交通仿真是智能交通运输系统的一个重要组成部分，是计算机技术在交通工程领域的一个重要应用。利用基于Agent的计算机仿真通过模拟交通系统中个体的行为，让一群这样的个体在计算机所营造的虚拟环境下进行相互作用并演化，自下而上的“涌现”出整体系统的复杂性行为。多主体模型基本思路是：由于人类社会是由大量的个体构成的复杂系统，因而在计算机中建立每个经济实体的个体模型，这样的计算机中模型被称为Agent；然后让这些Agent遵循一定的简单规则相互作用；然后通过观察这群Agent整体作用的涌现性找到人工社会的规律，并用这些规律解释和理解人类社会中的宏观现象[1]。
文中以Traffic Grid模型为基础，仿真研究了交通系统从而得出停着的车辆数量，平均等待时间等曲线，为城市规划和决策者提供了数据。
2多主体建模
主体（Agent，也有人译为智能体、）和多主体系统（Multi-Agent System，MAS）是随着分布式人工智能的研究而兴起的。“主体（Agent）”一词一般用来描述自包含的（self-contained）、能感知环境并能在一定程度上控制自身行为的计算实体[2]。人工智能学者Minsky在1986年出版的著作《思维的社会》（The Society of Mind）[3]中提出了Agent，认为社会中的某些个体经过协商之后可以求得问题的解，这些个体就是Agent。Agent至少应具备以下几方面的关键属性：①自主性：Agent具有属于其自身的计算资源和局部于自身行为控制的机制，能在无外界直接操纵的情况下，根据其内部状态和感知到的（外部）环境信息，决定和控制自身的行为。②交互性：能与其他Agent进行多种形式的交互，能有效地与其他Agent协同工作。③反应性：能感知所处的环境，并对相关事件做出适时反应。④主动性：能遵循承诺采取主动行动，表现出面向目标的行为。⑤推理和规划能力：Agent具有学习知识和经验及进行相关的推理和智能计算的能力。
多Agent系统（MAS）由多个自主或半自主的智能体组成，每个Agent或者履行自己的职责，或者与其他Agent通信获取信息互相协作完成整个问题的求解。与单Agent相比，MAS有如下特点：①社会性：Agent处于由多个Agent构成的社会环境中，通过某种Agent语言与其他Agent实施灵活多样的交互和通讯，实现与其他Agent的合作、协同、协商、竞争等。②自制性：在多Agent系统中一个Agent发出请求后，其他Agent只有同时具备提供此服务的能力与兴趣时才能接受动作委托，即一个Agent不能强制另一个Agent提供某种服务。③协作性：在多Agent系统中，具有不同目标的各个Agent必须相互协作、协同、协商对未完成问题的求解。
3仿真模型
3.1 总体结构
道路交通系统包含很多相互关联的实体，主要有道路（分为路段和交叉口）、信号控制设施、车辆、驾驶员、行人等。这些实体有的具有一定程度的自制性和智能性，如驾驶员、行人等，有的是被动的受其他实体的影响，如路段等。多主体技术能够对交通系统中的各要素进行建模[4]，如交叉口、信号灯、交通控制中心等，对这些要素进行简化，建立多主体概念模型。主要Agent有交通路网Agent、车辆Agent、信号灯Agent，其中交通路网Agent参考1979年Herman等[5]提出的二流模型（Two-fluid Model），该模型认为交通流有运行车辆与停止的车辆组成。
路网描述：交通路网是道路交通系统的基础设施，承载着车辆的运行。交通路网具有复杂的拓扑结构和集合特征，如果过于复杂则计算负载过重，故分为路段、路网、交叉口三次层管理，路网Agent负责存储维护整个交通路网的拓扑关系，为交通实体提供路网信息。路段Agent负责本路段的描述，交叉口Agent包含信号灯对象实现各入口车道交通流的时间分离，一个路段一个车道。
信号灯结构：信号灯是重要的交通控制设施，它实现对交叉口不同流向的车辆进行时间分离，减少车辆之间可能的冲突，改善交通安全，提高交叉口流通效率。信号灯控制从本质上看，是一个典型的复杂适应系统，国内外相关学者对信号灯控制已做出大量研究，也产生许多控制方案，但都有相应的局限性，也普遍存在着鲁棒性差、不易扩展、计算复杂等缺点[5]，本模型从计算简单出发统一管理信号灯，一次初始化好时间间隔。
3.2参数设置
设置部分如图1。
各个控件表示的物理意义如表1
3.3初始化环境
环境是由37×37的网格组成的，通过设置sliders ：grid-size-x=3，grid-size-y=4初始化一个4行3列的道路，其中两条道路交叉处有红色和绿色的瓦片分别代表红灯和绿灯，其中汽车数目通过设置slider：num-cars=54，点击Setup按钮即形成道路图，如图2。
图2 三行四列的道路图
3.4相关规则
3.4.1环境规则
初始时车辆数目（ num-cars ）一定要小于路（如图2中白色的表示道路）的数量，如果超出则提示警告信息。
如果无人参与此系统则设置 current-auto? 为 off ，有则设置 on ，并且通过 current-phase 选择一个交通灯为控制的交通灯。
此系统如果没有交通灯的参与则设置 power? 为 off ，反之则设置为 on 。
3.4.2运行规则
每一个时间步，车子按照当前速度向前行驶，如果当前速度小于限制速度（ speed-limit ）并且它们前方没有车子，那么它们加速（ speed-up ）行驶，如果前面的车辆速度小于自己的车速，那么当前车子要调整自己车速和前面的车速一致（ slow-down ），遇到红灯或者停着的车辆，当前车辆要停止。
4案例分析及结果
4.1 案例一
目前，以城市交通为背景，研究诸如拥堵的形式、传播、消散、交通流在路网中的优化分布、车辆动态路径选择、特殊车辆控制等问题时，无信号灯交叉口车辆通行情况的准确性表征都是不可缺少的重要一环[6]。按照上述模型运行，当在没有信号灯也没有人参与的情况下（power?设置为off），道路为4行3列，车辆数目为140时的运行结果如图3
当在有信号灯没有人参与的情况下（power?设置为on），道路为4行3列，车辆数目为140时的运行结果如图4
4.2 案例二
按照上述模型运行，当在道路为4行3列，车辆数目为54时我们得出停着的车辆数量柱状图如图5，车辆平均速度柱状图如图6，平均等待时间柱状图如图7：
图5 停着的车辆数量
4.3 分析及结果
由案例一可知，在有信号灯参与交通管理下交通却快速崩溃了（图3 ticks=3164，图4 ticks=665，ticks是时间步，随着时间延续而增长），导致这种结果有多个因素，如信号灯控制不合理、车辆数目过大超过了道路的承载能力等。
有案例二可知，车辆平均速度与停着的车辆数量有一定的关系，正如二流模型中认为的路网宏观层面的平均行驶速度与路网上车辆的比重的幂运算成线性关系[7].
限于篇幅，文中只给了两个案例，有参数设置可以看出要得到高效的交通模拟数据需要大量的实验和多种组合，我们还可以得出有人参与交通管理的情况下交叉口的流通效率会提高，当有流动车辆进入交通道路或者离开交通道路会对上述结论产生何种影响等许多对实践有指导意义的结论。
结论
文中从基于多Agent建模的角度出发，借助Netlogo软件平台，利用了“Traffic Grid模型”，模拟了不同组合的参数对交通系统产生不同的影响，获取了车辆平均等待时间、停止的车辆等随时间变化的曲线，但是由于此模型比较简单，模拟的范围小、没有采用实际路网等因素，有待更好的改善。
多主体模型以并行的方式模拟非线性因果的社会系统，使人们更好地理解社会现象，发现现象背后的机制，从而做出预测和辅助决策。多主体建模目前还未形成成熟的体系，因而也没有一套完整而成形的理论，但可以预言，随着多主体思想的普及理论方法的完善，基于多主体建模和仿真会越来越多地应用于社会生活研究中。
参考文献
[1]张江，李学伟.人工社会——基于Agent的社会学仿真[J]．系统工程，2005(1)：23-26.
[2]宜慧玉，张发.复杂系统仿真及应用[M].北京：清华大学出版社，2008.4.
[3]Minsky M The Society of mind [M].New York:Simon and Schuster Company，Inc.1986.
[4]Cetin N，Nagel K，Raney B et al.Large-scale multi-agent transportation simulations[J].Computer Physice communications，2002，147:559-564.
[5]方良松，余春艳.基于数字荷尔蒙模型的信号灯控制算法[D].福州大学（数学与计算机学院）硕士论文，2008.11.05.
（沈阳师范大学，辽宁 沈阳 110034）
摘 要：随着我国经济的迅猛发展和高校校园占地规模的不断扩大，高校校园机动车流量急速上升，有关高校校园机动车管控的众多问题也随之而来，为改善校园交通环境，营造和谐良好的校园氛围，课题组围绕“高校校园机动车管控法律机制分析”这一主题展开调查研究，本文介绍了我国高校校园机动车管控的现状，并从法律角度针对高校校园机动车管控现存问题提出了相应的建议和对策。
关键词 : 高校校园交通；机动车管控；法律机制
中图分类号：U491.7
文献标志码：A
文章编号：1000-8772（2015）08-0235-01
收稿日期：2015-02-15
基金项目：本篇论文属于沈阳师范大学2014 年学生科研项目（项目编号：w2014050）结题成果。
作者简介：杨媛（1994-），女，辽宁朝阳人，本科在读。研究方向：法学。
随着我国高校规模的不断扩大，人员的增多，高校校园内机动车的种类和数量都明显增多，机动车在为广大师生的学习、工作、生活带来便利的同时，也为校园安全埋下了隐患。因此，正确管控高校校园机动车对构建和谐校园和保障广大师生的生命财产安全都具有重大意义。
一、为什么要整治校园机动车
近年来，高校校园内交通事故频发，这让本应和谐平安的校园生活变得并不尽如人意。为了高等院校的大学生能在一个平安舒适的环境里顺利完成学业，解决机动车在校园内的肇事问题已是刻不容缓。
二、关于高校校园机动车管理存在的问题。
在高科技迅猛发展的今天，国家对于人才的培养投入巨大，但是，各高校用于校园交通的管理经费却不尽人意。这也从侧面反映出高校对于交通管理的重视程度远远不够，这是因为，（1）校园内教学楼、寝室楼等设施的规划几乎由规划部门一首承担，保卫部门没有进行规划的权力，如此一来，导致了规划与交通安全的严重脱节。再加上相关资金的缺乏，规划队不得不偷工减料。（2）管理交通安全专业人员的不足。我们知道，大学是一个人群密集的场所，人员踩踏事件也并非没有发生过，更何况机动车的撞击力、破坏力远远大于人与人之间拥挤。（3）校内交通网不发达。大多数的高校校园内都应该保障拥有发达的交通网，如路口要设有减速路标，拐角处要设有指标等基本的道路安全设施。但就目前而言，高校内缺乏安全网的情况特别严重，机动车辆在校园内基本上是畅通无阻，在行驶到路口等地带时并无任何减速迹象。安全隐患一触即发。（4）高校校内的交通管理仍处于无法可依的尴尬境地。目前国家仍未针对机动车在校园内肇事该如何处理，如果出现类似情况，只能模糊的依据交通肇事的相关规定予以处罚。
三、高校内机动车的管理机制
机动车已逐步成为人们的代步工具，再加上现如今的高校的占地面积日益扩张，所以，一味的禁止机动车进入校园内已不可能实现，既然不可避免，那么解决机动车在校园内频频发生事故的问题，就显得尤为重要。笔者通过深入调查与认真研究提出以下几点应对机制。
1. 完善校园交通管理制度。
纵观国外的立法，与校园内交通管理相关的问题大致都能做到有法可依，而且法条具体、全面。但目前我国的相关制度还有待加强，细化相关管理机制。例如，针对不同高校的不同地理环境及建设规划，出台一套与此匹配的规定，使事故发生时，交通管理人员能迅速的作出反应，找到执法依据，防止危害的蔓延。2. 强化校园内的设施建设。
高校内人多、车多、建筑物多，占据了绝大部分的空间，道路拥挤，导致机动车的停车位极具短缺，时常会引起道路堵塞的现象发生。对此，优化校园内的设施建设尤为重要，高校应提高校园内建设规划的合理度。以有限的空间构建完美的校园布局。还应在路口等危险容易发生的地方安装指示灯、交通灯，以促进车辆有序的行使。
3. 增强大学生自身的安全意识。
大学生是高素质人群，具有很强的知识掌握能力、对事物的判断能力。但其在校园内往往会放松警惕，削弱自身的安全意识，因此，往往成为校园内交通肇事的受害者。校方应做到积极地宣传安全意识，多组织与此相关的课余活动，学生也应积极主动地加入活动中来，继而增强防范意识。此外，学生在路口时，不要嬉戏玩耍，过马路时要小心慢行等基本常识要熟记于心。
4. 加强校园的日常管理。
大学虽说是一个对外开放的小型社会，但仍应加强来往车辆的检查制度，严禁无照驾驶等危险车辆进入大学校园，并转交有关机关给予相适应的处罚。另外，对外来机动车进入校园的时间应加以控制，禁止机动车在学生上下学期间进入校园，保证在高峰期间，路面没有机动车的堵塞，减少事故发生的几率，增加校园内的安全系数。如果校园内空间足够，还应建立机动车专门的双向通道，这样以来，既减少了交通事故的发生，也美化了校园的内部结构。
论文关键词：电子系统；设计方法；设计能力
随着科学技术的发展、知识经济时代的到来，社会对大学生提出了许多新的要求。大学生应该具有扎实的基础理论知识、较强的实践能力、创新意识、创业精神和协调能力、强烈的责任感和服务意识等。
当今世界，电子产品不断更新发展，并且向智能化方向发展，日益突出单片机和FPGA等可编程器件在电子产品设计和创新中的重要性。新产品的更新换代促使用人单位对电子信息专业的学生有更高的要求：第一，要有扎实的专业基础知识，例如学习和掌握“模拟电子技术”、“数字电子技术”、“高频电子技术”、“单片机原理”和“微机原理”等主要课程；第二，动手能力要强；第三，要能紧跟电子信息产业的迅速发展，要有较强的适应工作的能力，使用先进应用软件的能力，例如会利用诸如Protel、MaxplusII、Multisim、Matlab等工具软件进行电路设计和仿真调试。用人单位对毕业生的要求除了能够掌握一定的基础理论和工具之外，还要求毕业生具有基于单片机系统的电子产品的设计经验。
电子设计竞赛正是对人才全面培养、更新教育理念、改革教学方法和内容等起到了促进作用，具有极其重要的现实意义。电子设计竞赛的选题引进了新的理论与技术，是跨学科的、系统的和综合的。为了有效指导学生参加各类电子竞赛，特对综合电子系统设计的教学模式、课程内容、教学方法及考评进行改革。
一、综合电子系统设计课程的性质
电子系统设计主要是指基于单片机控制的完整应用系统的设计，包括系统软硬件设计及系统调试等多方面的知识。电子系统设计课程体系是以“单片机原理及应用”课程为核心，由“模拟电子技术”、“数字电子技术”、“传感器技术”、“电子设计自动化”、“可编程逻辑器件及应用”、“C语言程序设计”等相关课程组成。它是一门综合性较强的专业课程，通过本课程的理论学习和动手实验，培养学生的专业知识综合运用能力、系统分析能力和电子产品开发创新能力。
学生经过前期基础课的学习，通过随课的验证性实验，对于电子信息领域的相关理论知识有了了解和掌握，在老师的指导下基本能够进行单元电路的设计和调试，通过课程设计也能完成本课程简单的综合性实验。但一些验证性实验多数是教材内容原理的演示和再现，实验内容和方法都是老师指定，学生基本没有进行系统级的设计和实训，综合实践能力有待提高，学生没有发挥自己的主观能动性，积极性不高，不利于创新性人才的培养。
鉴于上述情况，对综合电子系统设计的理论内容和实践方法进行改革创新。
二、综合电子系统设计理论课内容
根据本课程的实际情况和学生所具备基础知识，安排如下几个环节：模拟电路单元设计，数字系统单元的设计，微处理器单元电路的设计以及电子系统抗干扰技术等环节。
结合全国电子大赛，模拟单元电路主要讲述运算放大器的设计以及正确使用、有源滤波器的设计方法、外围电子元器件（电子、电容）的计算和选择；直流稳压电源的设计方法以及参数元器件的选择；各种信号产生的方法，重点讲述数字频率合成DDS的原理和实现技术。以上这些单元内容的安排是结合历年来全国电子设计大赛有关模拟电路环节而选择的，通过这些内容的讲解有利于提高学生模拟电子技术的设计方法。
数字系统设计单元主要讲解数字系统设计方法，突出现代数字系统设计——EDA设计方法；可编程逻辑器件的特点及选择；数字系统设计举例，比如AD、DA控制器的实现、交通灯控制器的实现、电子密码锁的设计等。通过大量实例的讲解使学生能初步掌握用大规模可编程逻辑实现中等难度的数字逻辑系统。
微处理器单元主要讲述目前流行的各种处理器，例如51内核单片机、MSP430单片机、AVR单片机、PIC单片机等型号，介绍它们的特点、应用范围、怎样根据项目需求来选择合适的微处理器；根据学生目前对微处理器的掌握和学习情况，重点讲述基于单片机串行通信的设计，包括几种流行的串行通信协议：SPI协议、IIC协议、UART协议以及one—wire协议，分析它们的特点，在不具有SPI总线、IIC总线的微处理器中怎样通过IO口模拟它们的总线协议；以具有这些总线协议的集成电路芯片的利用提高学生的C语言编程能力。
在微处理器单元里，另外的重点内容多基于单片机的并行通信设计，包括常用的人机接口电路（键盘、LCD、LED显示），这是在大多数的电子系统设备中都具有的，学生有必要掌握它们的设计方法以及编程技术。
电子系统抗干扰技术也是综合电子系统设计中非常重要的内容。当系统处在比较恶劣的环境下，抗干扰设计的好与坏直接决定了系统能否正常工作。微处理器虽然本身的抗干扰能力较强，但是用微处理器构造的控制系统仍存在着抗干扰的问题。为防止外界对系统的干扰，并确保电子系统安全可靠运行，必须采取相应的抗干扰措施。电子系统的干扰主要来自于供电系统、过程通道及空间电磁波。电子应用系统的抗干扰设计应针对不同的干扰源采取必要的抗干扰措施。具体方法有硬件抗干扰技术和软件抗干扰技术。
在这一章节里主要讲解电磁兼容设计、器件选型、降热散热计算、电路板和电子系统可靠性测试等综合知识。通过对本小节的学习，使学生应达到以下目标：熟悉系统的各种干扰来源及形式；学会供电系统及过程通道的抗干扰措施；能说出在印制电路板设计中体现的抗干扰措施；学习设计软件陷阱及看门狗电路，从而为综合电子设计系统设计打下良好的基础。
转贴于
三、精心设计安排实验
这门课实践性很强，除了教师讲述的理论内容和方法外，安排大量的实验以及鼓励学生去参加科技创新和各种电子设计的比赛，提升学生分析问题、解决问题的能力，从而提高他们的实际动手能力。根据课程的内容合理安排一些设计性的实验题目。安排的实验不同于在学习相应的基础时所做的实验，要体现独立思考的能力。
教师布置实验题目、讲述方法，学生以实验项目为中心，整合理论知识，查阅相关资料，具体的实验方案和电路要学生自己去网上或图书馆查阅资料独立完成。在做实验前，电路图以及程序代码要在课下完成，实验室只是调试电路和程序以及老师考核实验成绩。这样做可以更好地将理论与实践结合到实验项目中去，使学生在动手实践能力和分析解决问题的能力上有一定的提升；也可以锻炼学生学会搜集资料、整理资料，提高他们独立自主的学习能力。同时，教师在带领学生学习的过程中也在不断地提升自己，积累经验。
结合电子设计竞赛，安排各章节相应的实验项目：模拟电路单元主要是运算放大器和二阶有源滤波器的设计；重点是直流稳压电源的设计；数字系统单元设计安排了数字频率计、交通灯控制器，重点是DDS数字频率的合成实验。微处理器单元安排了基于单片机SPI总线时钟显示器和基于单片机并行通信的LCD显示系统。鉴于目前的实验条件，这些实验主要是通过仿真软件来完成。模拟单元电路里，利用Multisim电子电路仿真软件来完成运算放大器和有源滤波器以及直流稳压电源的设计；在数字电路系统设计中，利用MAX+PLUS II软件完成DDS数字频率合成的实验；微处理器单元，利用PROTEUS软件完成单片机的并行和串行通信实验。这样在不需要任何实验仪器和元器件的情况下，为学生提供了一个展示才华的平台，充分发挥学生的想象力和创造力。
四、综合电子系统设计的考核标准
目前我国教育领域使用的最普遍的考核方式仍是闭卷考试。闭卷考试对于考核学生的知识掌握情况是非常重要的，但对于综合电子系统设计这门技术性实践性和综合性非常强的课程，不适合采用闭卷考试对学生能力进行考查。
为了真正锻炼学生的实际动手能力，对这门课的考核采取如下方式：平时上课出勤、答疑以及学习的主动性占20%；实验占30%（其中课前预习的情况比重占80%）；最后50%的成绩是学生的作品。学生可以完成一个老师指定的题目，在确定最佳设计方案后，到实验室完成了系统单元电路的仿真，进行安装、测量和调试，把实际的设计作品做出来。也可以根据学科专业方向并结合自身兴趣，自主选择一个课题作为课程的设计项目，经过系统规划、设计、电路实现、系统调试完成一个完整的电子作品；最后通过验收、答辩、总结、演讲结束课程的学习。在系统的制作和调试过程中，让学生想方设法采取各种措施解决所遇到的实际问题，不断调整参数，修改和完善设计方案，得到真正的训练。
关键词:GIS;警用地理信息系统;公安;PGIS;信息化
中图分类号:TP302.1文献标识码:A文章编号:1007-9599 (2010) 09-0000-02
GIS Technology Applications in the Police
Wang Zhimin1.2,Lin Xia1.2,Liu Fujun1.2,Liu Peng1.2
(1.Shandong Computer Science Center,Jinan250014,China;2.Shandong Zhengzhong Computer Network Technology Consulting Co., Ltd,Qingdao266071,China)
Abstract:Analysis the current Police Geographic Information System,summed up the key GIS technology,the basic framework of the system are briefly described,and finally a brief specific description of business applications.
Keywords:GIS;the the public security bureau;information technology
一、引言
公安信息化建设是政府信息化的重要组成部分,为了推动公安信息化建设、实现科技强警,自1998年以来,公安部积极推动“金盾工程”建设,并于2001年1月通过了国家计委关于“金盾工程”建设的立项。“金盾工程”其总体目标是建成和完善全国公安通信网络和全国公安信息系统,实现以CCIC(中国犯罪信息中心)为核心,各公安业务为基础,以“数字化警察”为目标的信息共享和综合利用。
二、警用地理信息系统现状
我国公安部门在20世纪80年代中后期开始组建计算机专用信息网络,并逐步开始将计算机引入到日常警务信息管理工作中。但是对地理信息技术的了解和使用,却是90年代中后期的事情。最早所建立的系统,大多是各级110指挥中心、交管局指挥中心牵头建设的一些以GPS监控和指挥调度业务为主的系统,并没有真正将GIS主要用于对公安业务信息的管理与分析上。2000年后,北京、杭州、南京、广州、济南、青岛等一些大城市的公安部门先后开始开展这方面的综合应用,建立了以GIS为基础的多业务警种的综合应用系统。
三、警用地理信息系统建设的关键GIS技术
地理信息系统集成了多学科的最新技术,如关系数据库管理,高效图形算法,插值,区划和网络分析,为空间分析提供了强大的工具,使得过去复杂困难的高级空间分析任务变得简单易行。其中警用地理信息系统主要应用的GIS技术有空间查询与量算、叠加分析、缓冲区分析、网络分析。
空间查询与量算是查询和定位空间对象,并对空间对象进行量算,是地理信息系统的基本功能之一,也是地理信息系统进行高层次分析的基础。在地理信息系统中,为进行高层次分析,往往需要查询定位空间对象,并用一些简单的量测值对地理分布或现象进行描述,如长度、面积、距离、形状等。
叠加分析是指在统一空间参考系统下,通过对两个数据进行的一系列集合运算,产生新数据的过程。叠加分析的目的就是通过对空间数据的加工或分析,提取用户需要的新的空间几何信息。
缓冲区分析是指以点、线、面实体为基础,自动建立其周围一定宽度范围内的缓冲区多边形图层,然后建立该图层与目标图层的叠加,进行分析而得到所需结果。缓冲区分析是解决临近度问题的空间分析工具之一。领近度描述的是地理空间中两个地物距离相近的程度。
网络分析是运筹学模型中的一个基本模型,它的根本目的是研究、筹划一项网络工程如何安排,并使其运行效果最好,如路径分析、地址匹配、资源分配等。
四、警用地理信息系统的基本框架
警用地理信息系统的基本框架分为工具集、数据、软件、服务、应用、用户等几个部分,框架结构图如下所示。
五、基于GIS技术的公安业务应用
(一)实有人口管理GIS应用。通过与人口系统的关联,实现常住人口、暂住人口、重点人口等人口的查询、定位、统计、分布分析、暂住人口和常住人口的变迁轨迹分析等功能,提高公安机关的管理效能。
(二)案事件GIS应用。通过与案事件系统的关联,实现案发地采集上图、综合查询、空间点位、发案地周边信息查询,以及从时间和空间上对案事件进行串并分析等功能,有利于公安人员通过电子地图这一可视化工具进行侦破分析。
(三)重点场所管理GIS应用。在电子地图上对管辖区域内的重点场所单位进行采集上图,实现基于地图的查询定位统计功能,并对单位场所与从业人员的关联情况进行分析。公安人员利用电子地图对重点单位管理,更加直观化、明了化,有效地节省了公安人员的时间和精力,提高了工作效率。
(四)全局警务态势GIS应用。在电子地图上对全局的警力分布、状态进行实时展示,方便领导和指挥人员直观快速的掌握全局警务态势情况,并且可以实现对警员的管理和考核。
(五)110指挥调度GIS应用。当110接警中心接到报警电话时,系统即可在地图上显示出报警人当前的位置,指挥中心通过对报警位置周边警力以及警用资源分布情况进行查看,选择最佳路径出警。
(六)警卫GIS应用。在安全保卫活动中,需要治安、巡逻、警卫、交通管理、消防、公共交通灯多个部门全力配合的综合指挥。系统以电子地图为基础进行警力综合部署。可以查询警卫住地信息、警卫路线信息、警卫现场信息以及重点人员和常用信息,实现重大活动的警卫管理。
(七)交警GIS应用。以交通地理信息为基础,利用各交通要素的空间分布特点,实现执勤岗位、占路施工、管制措施、信号灯和标志灯业务管理信息的标注、显示和统计分析功能,为交通管理指挥调度提供地图服务,为交通事故提供报警定位、周边信息查询以及高发时间和路段的可视化分析等功能。
(八)出入境GIS应用。利用地利信息技术,可以掌握外国机构、涉外教育单位、三资企业、境外企业代表机构(商社)、境外新闻机构办公地点、各类出入境中介服务的机构等组织的基本情况及分布;实现对境外人员常住地、散居社会居住地、旅店等地处的监控,并掌握涉案外籍人员、外籍人员居留证件过期活动的轨迹;对入境流量异常情况分析;出入境证照统计分析等应用。
(九)情报分析GIS应用。利用电子地图的周边查询功能,将案发地周边的宾馆住宿、网吧登记、街头盘查、出租车记录等信息进行综合分析,找出本案的重点关注人群,为刑侦破案提供重要的线索。
六、结语
综上所述,警用地理信息系统在我国虽然已经有了一定规模的应用,但是应用还没达到普及的程度。但也应看到,一定程度上我国开展警用地理信息系统建设存在有一定的后发优势:一是目前GIS软件自身的功能越来越完善,更有利于业务应用功能的开发实现;二是经过近几年来公安信息化建设,各地都已建设良好的网络环境和硬件设施,并积累了大量的业务信息,为开展警用地理信息系统建设奠定了良好的硬件和业务数据基础;三是各级领导对这项工作越来越重视,积极引导推动了全国警用地理信息应用的开展。所有这些,对我们各地开展警用地理信息建设是很有利的。
参考文献:
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[4]吴信才.地理信息系统的设计与实现.北京:电子工业出版社,2002
[5]城市地理信息系统建设规范GA/T 493-2004
关键词：计算机硬件课程；能力培养；开放实验平台
中图分类号：G642 文献标识码：B
文章编号：1672-5913 (2007) 24-0008-02
在计算机科学与技术专业的课程体系中，无论是专业基础课、专业课还是专业选修课，基本可以分为两条主线：一是软件课程体系；另一个就是硬件课程体系。一般来说，计算机软件课程在计算机专业中基本能够得到重视和加强。而计算机硬件课程体系相对比较薄弱。随着电子技术和社会经济建设的发展，计算机科学与技术与电子科学技术相互渗透和融合、硬件软件化和软件硬件化日益普遍，尤其是ARM、SOC、SOPC等技术的出现，计算机软、硬件的融合日益显著和成熟，加强计算机硬件课程的建设、硬件课程体系及新的实验平台的建设显得越来越重要和必要。
1计算机硬件课程教学思路的改革
计算机硬件课程包括：数字逻辑电路设计、计算机组成原理、微机原理与接口技术、计算机系统结构、单片机原理与应用、嵌入式系统、计算机维护、EDA技术等。传统的计算机硬件课程主要任务是讲授计算机的工作原理，以配合计算机软件课程的教学。而技术的发展需要软硬结合、软件硬件化或交融，硬件课程教学的任务不但要学生了解计算机结构、原理，而且要用硬件描述语言进行部件及应用系统的设计。结合软件知识，能够设计计算机应用系统，尤其是嵌入式系统的应用日益普及，应用范围迅速扩大，要培养学生综合设计能力。除此以外，计算机的维护也是学生能力的培养的一个方面。
本教学成果是对计算机硬件课程进行体系改革及教学内容的梳理，确定硬件课程系列中基础层、系统层、应用层分别要讲授的知识和学生应该掌握的能力，以及各层之间的衔接和关联的内容，如图1所示。制定教学大纲、实验大纲、课程设计大纲等教学文件，教改项目的研究，教材、实验指导书编写，实验室建设。教案、多媒体课件的制作。
图1 计算机硬件课程结构
在基础层，主要是“数字逻辑电路设计”课程的建设，从99年开始对该课程教学内容进行了改革，编写出版了教材，引入可编程器件、ABEL语言，改造实验设备，在2001年获得江苏省教学成果二等奖。2002年该课程获得江苏省二类优秀课程。在此基础上，进一步对教学内容进行梳理，配合计算机组成原理的课程改革，将硬件描述语言从ABEL改为VHDL，引入FPGA技术的介绍及实验项目，又更新了实验设备，在2004年重修编写出版了教材和编写了实验指导书。主要思路是让学生掌握数字电路的基本知识和现代设计方法，能够设计一般的数字逻辑部件及简单的数字系统。所以在课程结束后安排了1.5周的课程设计，学生可以在FPGA芯片上运用VHDL语言设计如电子钟、交通灯控制器、电梯控制器等简单的数字系统。
在系统层，该层有“计算机组成原理”、“微机原理与接口技术”、“系统结构”。其中“计算机组成原理”课程是最主要的硬件课程，该课程一直是我们教研教改的重点。采用多媒体、网络等多种教学方式，课件文字精炼、图文结合、动画丰富、重点突出，培养学生自我学习、自主学习的能力。实践教学中突出设计能力和创新意识的培养。采用基于FPGA的实验设备，通过设计与教材紧密结合的实验教材和课程设计教材，形成了完整的相关课程教材系列，连贯性好。着重训练学生的设计能力，激发学生学习兴趣和创新思维。该课程在2006年被评为江苏大学一类精品课程。课程的教学主页(/subject/zcyl/)上的教学文档、资料、课件、实验指导等齐全。“微机原理与接口技术”课程原来以从16位CPU的机型讲授，根据目前技术的发展，改成以32位CPU的机型讲授，并且在2005年更新了实验设备和实验指导书。
在应用层，由前二层主要课程的课程设计及专业选修课、综合课程设计组成，主要在3个方面的应用：数字系统的设计，运用硬件描述语言设计计算机接口及整个应用系统，如“EDA技术”；计算机应用系统设计，包括硬件电路、应用软件。“单片机应用”、“嵌入式系统”课程就是培养学生系统设计能力，单片机教学采用了C8051F系列单片机芯片，他是在系统编程的SOC(system of chip)芯片， 编写出版了专门的教材、设计了专用的实验设备、编制了实验指导书。“嵌入式系统”也专门定制了ARM7、ARM9、ARM10的试验设备和编写了实验指导书；另外一个方面就是计算机的维护，根据目前的教学条件，开辟了专用的计算机维修实验室，面向全校开设了计算机维护的选修课，2005年编写出版了计算机维护的专用教材。
2特色教材建设
在明确了硬件课程教学目的和思路的基础上，开展相关课程的教材建设，组织课程自编教材与选用精品教材相结合，近几年出版了4本教材，由于大多数“数字逻辑”方面的教材是重点讲授数字电路原理，作为后续课程的技术基础。所有我们组织力量编写了《数字逻辑电路设计》教材，增加了硬件描述语言的设计方法、在系统可编程器件的技术，精简了传统的设计部分，99年在东南大学出版所出版，2004年进行了修改，增加了VHDL硬件描述语言的设计内容、FPGA器件的内容以及VHDL语言设计数字系统的实例，在清华大学出版社出版，已经三次印刷，在全国范围的高校中得到使用。在“单片机原理及应用”课程的教材方面，由于目前我们使用了最新的片上系统(SOC)型的单片机进行教学、实验，所有实验内容均可以直接运用到实际的工程项目中，传统的单片机教材已不能满足要求，2004年参编了《单片机原理与应用》，由机械工业出版社出版，加进了部分内容。我们自己又编写了合适教学要求的教材《C8051F单片机原理及应用》，2006年在中国电力出版社出版。由于计算机技术发展太快，“计算机维护”课程一直没有合适的教材，我们组织编写了《计算机系统高级维护教程》，2005年在中国科技大学出版社出版。
3开放实验平台建设
2004年获得中央与地方共建高校实验室建设项目“计算机基础实验室建设”的支持，及时更新了相关课程的实验设备，大部分的实验设备都是任课老师根据技术的最新发展提出实验设备的功能结构，由厂商定做的。几款实验设备目前已作为该生产厂家的定型产品销售到很多其他学校。设计了实验项目和实验内容，编写实验指导书。2005年省高教所教改项目“开放实验室信息查询系统”通过省级鉴定。建设了实验教学网站(202.195.167.4:8080)、教学专用的ftp，学生可以随时随地获得教学资源。改革了学生做实验的模式，集体实验和分散预约相结合(学生可以在任何地点、时间通过网络进入实验网站进行预约)，提前预习实验内容，写好实验报告的“静态”(实验项目、实验原理、内容、实验设备等等)部分后，再到实验室开始做实验，在实验过程中完成实验报告的“动态”(实验调试过程、出现的问题、解决方法、实验结果、分析等)部分。提高了实验效果，激发了学生实验兴趣。
4结束语
本文介绍了计算机硬件课程的教学思路的改革，通过近几年的实践，取得了成效。建立了老中青的课程教师梯队，备课，出卷、改卷，有一支过硬的、每人能任2门以上主要硬件课程的主讲教师队伍。硬件课程中有2门获省级2类优秀课程，一门获校级一类优秀课程，有3项教研项目通过省级鉴定，多项相关科研项目通过省级鉴定并获得省、市级科技进步奖。获得多项校级教案、教学质量、优秀教师、讲课比赛等奖项。出版教材4部，发表教研教改论文12篇。有2名本教学成果成员指导的07届学生，所做的硬件应用的毕业设计论文被评为校优秀论文。
作者简介：
鲍可进(1958-)，男，江苏靖江人，副教授。研究方向：嵌入式计算与应用
通信地址：江苏镇江学府路301号 江苏大学计算机学院。邮编212013
E-mail：
关键词 过程化考核 结果性考核 机电一体化 实训教学
中图分类号：G424 文献标识码：A
Electromechanical Integration Practical Teaching Practice
Research Based on Process of Evaluation
ZHU Guoyun
（Shenzhen Second Senior Technical School， Shenzhen， Guangdong 518049）
Abstract Application of automation equipment for the status quo and maintain a professional comprehensive training course where mechatronics technicians colleges' students difficult to learn， difficult to teach the teachers "， using the process of assessment of teaching practice and achieved good results. In this paper， the development process of the assessment mission statement， the process of assessment training equipment research and development， faculty evaluation process of construction， the process of assessment and evaluation of the implementation of other aspects of the comprehensive analysis， summarized the process of evaluation of the assessment results compared to traditional teaching advantage of the method.
Key words process evaluation； result evaluation； electromechanical integration； practice teaching
0 引言
过程化考核是依据教学考核要求，由任课教师根据既定的程序和方法，对学生的学习过程进行考核和评价，改变了结果性考核一考定成绩的现状，能全面、客观、公正地反映学生学习状况。我校的机电一体化综合实训课程是为考取可编程序控制系统设计师职业资格而开设的一门综合性课程，分为三菱模块和西门子两个模块，每个模块包含10个典型工作任务，教学过程将班级分为A、B两个班，交替学习两个模块。该课程综合了机械、电子、自动控制、气动技术、电控技术和传感技术等多学科，是一门综合性强，难度大的课程。如何融会贯通，使学生真正掌握相关知识点，同时又能掌握实操技能，采用过程化考核方式的一体化教学能收到良好的效果。传统的结果性考核方式过于简单粗放，教师仅给出课程结果成绩，无法体现教学过程的互动过程，其考核内容太过重视结果，对学生的综合能力的考核较少，导致学生之间可以轻松复制结果和现象。过程化考核是对教学过程进行多方面、多形式、分阶段的考核，既要跟踪评价学生的应用能力培养过程也要监督教师对课程项目的组织和实施过程，这种考核方式在反映学生学习效果、引导学生综合能力的培养，促进课程的内涵开发建设①和课程改革等方面具有较好的成效。
1 过程化考核实训任务书的开发
在技工教育教学实践过程中，我们经常发现一些刚从大学毕业来到技工学校从事技能教育的年轻教师，既无相关的工作和教学经验，又缺少针对性的指导，往往在教学过程中手忙脚乱，压力太大，合理开发一套实训任务指导书能够对新师起到雪中送炭的作用。
过程化考核任务指导书应具备实践和教学双重特征，要求目标明确，具有典型的代表性和可操作实现性，是专业知识与技术理论的有机结合，能激发学生学习兴趣和创造力，突出职业能力和职业素质的培养，同时要有明确的考核手段和实施方法。俗话说“兴趣是最好的老师”，如何充分调动学生的学习兴趣，引导学生积极主动学习，探索并深入研究，是教学的每个环节都必须考虑的问题，因此项目任务书开发的好坏直接影响过程化考核教学的效果。过程化考任务训练书可以从现实工厂企业生产实际中提取出具有典型代表意义的典型工作任务，加以提炼加工，结合实训设备并综合机电一体化专业的各种知识和技能，融入电机正反转，伺服步进控制，过程控制，自动配方，PID调节等知识点。深圳市高技能人才公共实训管理服务中心组织企业一线专家开发的一系列训练任务指导书，是非常好的过程化考核教材，值得借鉴和参考，它根据可编程序控制系统设计师考证大纲的要求，以典型工作任务为主导，融入了考核大纲的知识点和技能点，采用I-OTAPE（改进的五步教学法）组织编写，即目标（Object），任务（Task）， 准备（Prepare），行动（Action），评估（Evaluate），任务指导书条理清晰，指导性强，实训项目也非常典型，如三相交流变频电动机正反转运行与点动控制，交通灯运行控制，机械手循环运行控制，自动化生产线工件拆分调速运行，变频恒压供水系统运行等，贴近工作实际，学生学习兴趣浓厚、可操作性强，教学效果好。
2 过程化考核及实训设备的研发
实训场地和实训设备的不足一直是影响技能教育的一个重要因素，直接从教仪公司采购的设备往往无法完全满足教学要求。为了更好地培养具有机电一体化系统开发设计综合能力的技能型人才，有必要根据教学实际需要自主研制实训教学设备，应多鼓励教师参与专业实训室建设，通过自行研发改造教学设备，提高教师的实践能力和开发能力，同时能提高学生的动手能力。根据过程化考核实训任务书的要求开发出合理合适的实训考核设备，实训设备必须具有代表性、综合性和扩展性，在设备经费允许的情况下尽可能多地开发或购置相应的实训教学设备，实训设备尽可能多地融合现代新技术、新工艺，同一套设备力争尽可能多地完成任务书上的实训项目，减少实训设备的资金投入，提高设备的使用率。因此过程化考核任务书的开发和相应实训设备的研发是相辅相成的，不可脱节，任务书的开发应该尽可能地结合现有设备来进行，实训设备的开发则应以尽可能多地完成相关技能点和知识点的实训及考核为基础，具备一定的先进性和可扩展性。
3 过程化考核及教学师资的培养
基于过程化考核教法的特殊性，要求学生每人一个工位，过程化考核任务训练书中的每一个任务都必须进行过程化考核，因此无形之中增加了老师的工作量。经验证明，传统的大班制（40～50人）很难保证教学效果，我们采用了一分为二的方式，即一个班分成两个班来教学，A班上西门子模块的同时，B班上三菱模块教学，因而对老师的数量和质量要求更高。过程化考核和教学的师资应该优先考虑参与过程化实训任务书开发和过程化考核设备研发的人员，因为他们对知识点和技能点的把握非常到位，另外可以由这些开发人员开展师资培训，参加培训的老现师要严格按照任务书的要求完成实训操作，并通过考核。在实训教学过程中，结合教学环境和设备情况安排学生实训内容，随时掌握学生的学习进度，对学生在实训过程中提出的问题进行讲解和总结，并做好实训过程的辅导工作。
建立和完善过程化考核师资队伍是一个系统工程，可以鼓励年轻教师通过脱产或寒暑假期集中到企业挂职锻炼一段时间，与工人师傅一起从事实际生产活动，掌握企业的工艺流程，在工程项目建设②过程中积累项目开发经验，了解工程项目开发过程所需要的实际知识，可将课程知识点与项目中各子模块结合，为以后的课堂教学准备丰富的素材，讲起课来也更加得心应手，这样的老师是最受学生欢迎的，我校很多从企业一线来的教师都成了学校的骨干名师。另外应该发挥团队的作用，可以通过结对子的方式充分发挥传、帮、带作用，可以通过老大新，集体备课，定期教研交流，承担科研项目，撰写科研论文，不断提高自身的理论和实践教学水平，建设一支数量充足，结构合理，德技双馨的专业教学团队。
4 过程化考核的实施与评价
过程化考核的实施采用任务引领型一体化训练模式，③分为理论考核和实操考核两部分。
4.1 理论部分
采用知识准备考核和计算机系统考核相结合的方式，每个训练任务指导书的第三部分为知识准备，列出了完成该训练任务需要具备的理论知识，要求学生在课前通过查找相关资料自行完成。上课前，授课教师先收取过程化考核表，并在实训练习过程中完成知识准备的抽查和评分；在每个训练任务课程结束前，要求学生通过登录计算机考核系统进行考核，由计算机考核系统自动组卷和判分。
4.2 实操部分
在实训教学过程中，严格按照《过程考核表》的考核要求，对每个实训任务根据任务完成的质量、速度以及安全文明操作的情况，由授课教师评分并给出一个客观全面的考核评价。过程化考核模式④综合了结果性评价和过程性评价，根据长期经常性考查累积的材料做出的评价往往比一次考试所得出的结论更客观真实，过程化考核采用工作现场考核评价方式，不追求表面上的考核成绩，而更多地关注学生的职业素质能力。
过程化考核的评价采用学生自我评价、小组评价和教师评价三种方式相结合，力争客观、公正、全面地评价学生的学习情况和训练效果，激发学习热情，提升学习效果。
5 过程化考核效果分析
机电一体化综合实训课程在我校采用过程化考核教学从2011年在08自动化设备应用与维护G5班试点，2012 年在工业自动化系自动化设备应用和维护及计算机控制技术两个专业全面推开，至今已历时三载，2013年08级学生毕业的综合素质和实践技能得到了用人单位的高度认可。从整个过程的实施情况来看，效果也非常明显，主要体现在以下两个方面：
5.1 课堂气氛活跃
过程化考核的任务和目标明确，课前同学们已经完成了知识准备，对任务的要求有了初步的理解，通过老师的引导，加上摆在面前的先进实训教学设备，驱动学生自发学习、研究和讨论，有的学生还围在老师面前问个没完，学生完成了由“厌学”到“乐学”的转变。
5.2 学生能力提升迅速
过程化考核教学要求老师只讲思路，不给出标准的解决问题的方案，教会学生分析问题，解决问题的方法，学生通过查找资料，相互讨论，自行完成机电一体化项目的I/O分配，程序编制，调试运行，整个过程必然会碰到各种各样的问题，学生可以通过各种途径最终将遇到的问题各个击破，让学生明白“办法比困难多”的道理，大大提高了学生的自信心和学习兴趣，另外分组教学的模式有效培养了学生团队协作，⑤沟通交流的能力，学生的综合职业素质得到了很大的提高。
6 总结
建立科学合理的课程考核制，有利于端正学生的学习态度，激发学习热情，提升教学效果。过程化考核通过加强教学过程的控制，更为客观地评价了教学质量，对人才的培养起到了积极作用。
注释
① 沈萍，万旭成.高职项目课程过程化考核信息化探索[J].浙江纺织服装职业技术学院学报，2013.3（1）：104-107.
② 马子余，王昕.论高职机电一体化专的教学改革[J].浙江纺织服装职业技术学院学报，2009.3（1）：115-116.
作者简介：谢静，1983年生，女，陕西西安人，南华大学机械工程学院讲师，硕士，主要研究领域为课程改革与教学改革研究、教师发展与教师教育研究。【摘要】针对EDA教学中存在的问题，结合测控技术与仪器专业自身就业需求，对EDA课程教学模式进行研究与探讨，提出了“以能力为目标的教学实践一体化改革”，通过教学模式改革、实践模式改革以及课程考核方式改革，引导学生转变学习观念，增强学生的实践创新能力，同时强调加强实践教学的重要性。
【关键词】EDA课程；教学改革；创新能力Study on the EDA Curriculum Reform Aim at the Ability
Xie Jing， Zhu Hui-ling
（School of Mechanical Engineering， University of South China， Hengyang， Hunan， 421001）
Abstract：According to EDA curriculum-teaching problems，combined with practical situation of measurement and control technology and instrumentation specialty， the paper discusses the necessity of reformation in the EDA curriculum， put forward the "the teaching reform and practice integration aim at the ability " .Through teaching reform， practice reform and Curriculum Evaluation Reform， we obtain quite good effects. First， we guide students to change their academic idea， second， enhance students' innovation capability， finally， emphasize the importance to establish and perfect the practical teaching system.
Key words：the EDA curriculum； teaching reform； innovation capability1绪论
EDA 是英文“Electronic Design Automation（电子设计自动化）”的缩写[1]， EDA 课程是一门发展迅速、工程性强、紧密结合现代电子技术发展的专业基础课程。针对目前EDA 课程教学中存在的问题，结合本校测控技术与仪器专业人才培养方案，分析本专业就业需求，对EDA课程进行一系列教学改革，将以学科为主的课程体系，转变成以能力为目标的一体化教学体系。
2EDA 课程教学中存在的问题
EDA课程以控制理论、数字电子技术、单片机原理及应用、微机原理与接口技术等课程为基础，将超大规模集成电路课程设计、毕业设计等实践性课程作为后续课程，在学生能力培养体系中具有承上启下的作用[2-4]。
从教学效果来看，主要存在以下几方面问题：（1） 理论教学中，大部分教师教学方法单一，课堂教学枯燥、单调，引不起学生兴趣，学生不愿学、学不会。 （2）实践教学弱化了学生实际能力的培养和训练。从实践内容来看，EDA 课程实践性很强，实验中验证性实验较多，芯片接线复杂，要花费大量精力接线、查错，缺乏灵活性。因此，造成学生学习的积极性不高。从实践平台来看，传统的电子技术实验与之相对应的试验平台有关，近几年电子技术发展如此之快，要求实验平台更新换代的频率加快，这无疑增加了学校的经费投入，而多数学校的设备更新换代远远跟不上技术的发展，导致学生知识的落后。（3） 难以将学生个人能力的培养和知识传授二者兼顾在一起。学生满足于概念、公式、作业、考试的学习过程，不清楚所学知识的应用环境，在电路设计中，缺乏对市场、成本、制造等现实因素的考虑，难以提高工程创新能力。
3EDA课程改革
3.1理论教学模式改革
3.1.1教学方法改革。教学过程中不再区分“理论课”、“习题课”和“讨论课”，将教、学、做有机的结合起来。针对学生设计电路时由于参数设置不当可能出现的现象或者故障，理论教学中引入仿真软件，直观体现电路的功能以及性能指标，加深学生对于书本知识的理解，同时活跃课堂气氛，达到激发和调动学生学习的主动性和创造性的目的。
3.1.2教学内容改革。在课本内容之外补充讲解“工程应用实例”，并向学生推荐几篇近期核心期刊上的有关文章， 弥补理论教学内容落后实际的缺陷，扩展学生视野，激发学习兴趣。
3.2实践教学模式改革
实践课程建立在理论教学的基础之上，对理论课有画龙点睛的作用[7-8]。
3.2.1实验方法改革。本着“少而精、易掌握、重实践”的原则，鼓励学生亲自动手设计实验，激发学生标新立异的思维，在实验中理解、消化和巩固所学的知识。
3.2.2实验平台改革—增加仿真实验平台。传统实验教学中，实验项目多为演验证性内容，实验结果早已知道，不能激发学生的兴趣，导致部分学生做实验敷衍了事，不能很好的将理论与实践有机的结合。
仿真实验平台是在计算机上虚拟出一个元器件种类齐备、先进的电子工作台。在硬件实验实施前，利用 Multisim 软件和modelsim软件的仿真功能先进行模拟仿真、调试，成功后再用硬件进行实际实验。这种教学方式一方面可以克服实验室各种条件的限制，另一方面又可以针对不同目的（验证、测试、设计、纠错和创新等）进行训练，培养学生分析、应用和创新的能力。与传统的实验方式相比，突出了实验教学以学生为中心的开放模式，不仅实验效率得到提高，还能训练学生正确的测量方法和熟练地使用仪器技能。
3.2.3建立创新实验中心。为了提高学生自主学习意识，培养个性发展，要求创新实验室做到实验内容开放、实验时间开放和实验室资源开放，营造培养学生创新能力的良好氛围。
4实施改革后的成效
EDA课程一体化改革改变传统课程以学科知识为中心的结构，整合了能力和项目要求，解决了教学中知识的传授与个人能力的培养不能兼顾的这一矛盾。
4.1理论教学方面。 在教学过程中，按照“可编程器件原理+EDA设计环境+VHDL语言+数字系统设计”的思路，系统讲述相关课程。在教学开始绪论部分，讲述EDA技术在提高电子产品功能、缩短生产周期、提高产品上市的时限性方面具有巨大的优越性，使同学们认识到它已成为电子设计领域的热门技术，是大规模集成电路设计的必需手段，同时向同学演示交通灯、出租车计价器、抢答器等几个实验，激发学生想掌握EDA技术的迫切心情。在良好的课堂气氛基础上，由教师为主体，转变为学生为主体，通过在课堂上搭建仿真实验平台，与学生一起设法解决有关问题，捕捉课堂上的奇思妙想，激发学生创新能力。
4.2实践教学方面
4.2.1实验平台建设。开发了一套基于CPLD的VHDL软件模拟平台。CPLD芯片可实现上万次重复编程，使得系统内硬件搭建软件化，降低实验成本的同时，扩展了实验系统的功能，提高了系统的灵活性，实现了实验的多样性。
4.2.2通过项目灵活运用课程内容。为弥补传统教材教学内容滞后当今前沿电子技术应用现状10-15年的缺陷，在实践教学中，以项目为驱动，使教学内容与生产实际紧密结合。请校外高级工程师指导学生课程设计与毕业设计，鼓励学生参加教师科研或教改活动、社会实践活动、各类学科竞赛、学术论文、课外科技活动等。
4.2.3实践课程效果。以往的课程设计和毕业设计中，很多学生只是照搬书本上的电路，对所设计内容并未真正理解，花了很大功夫最终设计的电路却错误百出，不能运行，导致效果很不理想。将电路仿真软件作为项目论证、元器件选择、设计与检测、改进与优化设计制作的先行手段，运用软件中提供的各种仪器和电子器件对电路进行仿真分析和实验，进而深入理解所学电子知识。课程改革后95%学生成功制作了电子作品，提高了学习兴趣和信心。
该专业学生在2012年第五届全国大学生机械创新大赛湖南赛区获得1个二等奖，衡阳市第五届大学生科技创新大赛获得1个二等奖，1个三等奖。
5结束语
本文对EDA课程的教学改革进行探讨，主要包括教学模式改革、实践模式改革以及课程考核方式改革，强调了理论与实践、教书与育人、学习能力与创新思维培养的有机结合，期望能够解决EDA课程教学中存在的问题。通过本研究，反思我国目前EDA课程中存在的现实问题并寻找到症结点，为EDA课程的改革提供一定的指导意义。
参考文献
[1]潘松，黄继业.EDA技术实用教程[M]，科学出版社，2011
[2]薛鹏骞.EDA教学与创新能力培养[J]，华北科技学院学报，2002（3）：103-105
[3]谢小东，李平.“EDA技术”课程实验教学的探索[J]，实验技术与管理，2012（6）：181-183
[4]柳秀山.EDA 教学与现代化电子设计能力的培养[J]，广东技术师范学院学报，2004（4）：92-94
[5]徐强.基于 CDIO理念的机械制造模块教学模式探讨[J]，合肥学院学报（自然科学版），2013（l）：82-96
[6]邹耀斌.融合CDIO教育理念的“计算机图形学”课程教学改革[J]，中国电力教育，2012（31）：80-81
关键词：虚实结合；开放式；递进型；实验教学模式
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.
[4]李升源，刘宏，等.电工电子虚拟实验与真实实验的互补性[J].实验技术与管理，2010，27（4）：74-76.
