虛擬仿真教學(xué)案例范文

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篇1

一、引言

 

信息安全學(xué)科是在信息技術(shù)及其應(yīng)用的快速發(fā)展中逐漸形成的，它針對信息生成、存儲、傳輸、處理和交互的各個環(huán)節(jié)，用數(shù)學(xué)方法刻畫和描述其變換的過程和狀態(tài)，建立安全控制與管理模型，進(jìn)而保障信息及信息系統(tǒng)的高安全性、高可信性和高可用性。在當(dāng)前信息化和經(jīng)濟(jì)全球化的時代背景下，做好民族高校信息安全領(lǐng)域的教學(xué)研究工作，為國家儲備適應(yīng)全球形勢變化的復(fù)合型信息安全人才越發(fā)重要。

 

中南民族大學(xué)在信息安全人才培養(yǎng)方面做了很多工作。其計算機(jī)科學(xué)學(xué)院、數(shù)學(xué)與統(tǒng)計學(xué)學(xué)院在本科階段開設(shè)了信息安全方面的課程，計算機(jī)科學(xué)學(xué)院的信息安全專業(yè)碩士點(diǎn)于2012年開始招生。其中計算機(jī)科學(xué)學(xué)院從2006年開設(shè)《信息安全》雙語課程。信息安全教學(xué)研究方面還有長足的發(fā)展提升空間。

 

針對信息安全課程的特點(diǎn)，結(jié)合我們雙語教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)和體會，就《信息安全》雙語課程教學(xué)提出幾點(diǎn)新的和若干建議，其中關(guān)于教材的論述等課程相關(guān)情況見孟博老師的論文[1]。

 

二、信息安全課程特點(diǎn)

 

《信息安全》難教，學(xué)生難懂，實(shí)驗(yàn)難做。我們組成員以信息安全專業(yè)領(lǐng)域?yàn)榻虒W(xué)內(nèi)容，進(jìn)行教學(xué)模式與教學(xué)方法的研究與實(shí)踐。

 

《信息安全》課程特點(diǎn)[1-3]：

 

1.信息安全學(xué)科基礎(chǔ)涉及面廣。信息安全是一門新興的學(xué)科，也是一門綜合性很強(qiáng)的交叉學(xué)科，涉及密碼學(xué)、通信、數(shù)學(xué)、計算機(jī)等諸多學(xué)科。

 

2.信息安全專業(yè)基礎(chǔ)課程要求多。要想較好地掌握這門課程，需要學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)基礎(chǔ)課程、電路基礎(chǔ)課程、密碼學(xué)基礎(chǔ)課程、計算機(jī)理論基礎(chǔ)課程、網(wǎng)絡(luò)通信基礎(chǔ)課程等。

 

3.信息安全專業(yè)前沿性強(qiáng)，知識更新快。信息安全專業(yè)是圍繞攻防、對抗策略和技術(shù)展開研究的，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，該研究領(lǐng)域的知識創(chuàng)新多且快。

 

我們在信息安全課程傳授的過程中面臨的困難如下所示：

 

(1)民族院校的學(xué)生專業(yè)素質(zhì)和英語素質(zhì)高低不齊;

 

(2)信息安全相關(guān)的資源分散;

 

(3)英語語言的教學(xué)與專業(yè)教育的脫節(jié);

 

(4)理論知識和實(shí)踐知識結(jié)合不緊密。

 

根據(jù)信息安全課程的特點(diǎn)，只有保持信息安全傳授內(nèi)容理論與實(shí)踐知識的先進(jìn)性，及時了解該學(xué)科最新研究發(fā)展動態(tài)和前沿，才能培養(yǎng)出具有實(shí)踐和創(chuàng)新能力的高層次高素質(zhì)人才。結(jié)合我們面臨的困難，考慮到兩個因素：(1)信息安全相關(guān)的前沿知識的語言載體是主要英語;(2)在課堂上嘗試將理論知識和實(shí)踐知識有機(jī)的結(jié)合起來，我們研究并實(shí)踐將虛擬仿真實(shí)驗(yàn)和CLIL雙語教學(xué)應(yīng)用到信息安全課程傳授中的模式。

 

三、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的概念及模式

 

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)是學(xué)科專業(yè)與信息技術(shù)深度融合的產(chǎn)物，運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)模擬實(shí)物實(shí)驗(yàn)的計算機(jī)輔助教學(xué)軟件。目前的國內(nèi)外模擬仿真軟件總結(jié)如下。

 

PSPICE[4]是由SPICE(Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis)發(fā)展而來的用于微機(jī)系列的通用電子電路功能的仿真，是一個多功能的電路模擬試驗(yàn)平臺;Tina Pro[5]是歐洲D(zhuǎn)esignSoft公司研發(fā)的一個電子設(shè)計自動化軟件，它用于模擬與數(shù)字電路的仿真分析和設(shè)計研究，分析結(jié)果可以很好地展現(xiàn)在圖表或虛擬設(shè)備中;CircuitMaker[6]軟件用于電子電路仿真實(shí)驗(yàn)，是一種用于電路描述與仿真的語言與仿真器軟件，用于檢測電路的連接和功能的完整性;Proteus[7]軟件是英國Labcenter electronics公司的EDA軟件，提供仿真單片機(jī)及外圍器件的工具，該軟件將電路仿真軟件、PCB設(shè)計軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計平臺;Boson NetSim[8]模擬Cisco路由器、交換機(jī)，可自定義網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及連接。

 

根據(jù)《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃(2011-2020年)》，教育部于2013年開始啟動了開展了國家級虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)工作。北京郵電大學(xué)建設(shè)了國家級北郵電子信息虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，開發(fā)了“開放式虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理平臺”[9，10]。我們嘗試將該平臺作為信息安全課堂的輔助教學(xué)，其中一個教學(xué)內(nèi)容使用虛擬仿真平臺進(jìn)行的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建，如圖1所示。

 

四、CLIL雙語教學(xué)的概念及模式

 

雙語教學(xué)是在教學(xué)過程中使用除母語以外的一種外語，通過兩種語言作為教學(xué)媒介，并在教學(xué)過程中提高學(xué)生的專業(yè)能力和外語水平。關(guān)于雙語教學(xué)的模式，有多種不同的分類，如美國的“過渡式”、加拿大等“法語浸入式”等模式。20世紀(jì)20年代，CLIL(Content and Language IntegratedLeaning)[11-13]廣泛應(yīng)用于歐洲的雙語教學(xué)領(lǐng)域。CLIL中文譯為內(nèi)容和語言的融合學(xué)習(xí)，是指將一門或多門外語作為非語言學(xué)科的教學(xué)語言，在此過程中，語言和學(xué)科將共同發(fā)揮作用。以學(xué)科內(nèi)容為核心，使用真實(shí)的語言及語言材料，在課堂教學(xué)中注重學(xué)生的語言、認(rèn)知和情感等因素。CLIL是歐盟在“培養(yǎng)多語言能力公民、促進(jìn)語言教學(xué)的發(fā)展和多樣化”的決議框架下推動歐盟各國開展的一種雙語教學(xué)模式。這種模式相對于源于北美被全球普遍采納的浸入式雙語教學(xué)，為雙語教學(xué)的理論研究和實(shí)踐教學(xué)都做出了具有革新意義的貢獻(xiàn)。

 

選擇英語作為學(xué)習(xí)信息安全學(xué)科知識的語言媒介，是因?yàn)橛⒄Z是當(dāng)今國際各種領(lǐng)域的交流合作中使用頻率最高的語言種類。為了使學(xué)生適應(yīng)國際化教育、產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢，有效獲得更多、更新的學(xué)科知識和科技信息，并能夠把我們的科技成果推向世界，高等教育承擔(dān)起培養(yǎng)具有國際視野、具備國際競爭能力的創(chuàng)新型、復(fù)合型高級專門人才的責(zé)任，而雙語教學(xué)可以說是承擔(dān)責(zé)任的前提或必要條件。特別是CLIL雙語教學(xué)模式對于中國的雙語教學(xué)更具有實(shí)際的借鑒意義。CLIL雙語教學(xué)模式可分為三個方面的內(nèi)容，如圖2所示。

 

1.內(nèi)容相關(guān)的學(xué)習(xí)(Content-related learning)。在課堂上使用的全英語教學(xué)材料，該材料是否合適教學(xué)，主要看以下幾個方面：通過本教學(xué)材料的學(xué)習(xí)，學(xué)生可否掌握兩個以上的知識點(diǎn);量化掌握知識的目標(biāo);通過什么策略讓學(xué)生來掌握這些知識點(diǎn)，比如在學(xué)生已有知識的層面上通過視覺、或頭腦風(fēng)暴活動、以更友好的方式展示知識點(diǎn)、通過不同的學(xué)習(xí)方式如游戲或者視頻支持、安排有挑戰(zhàn)性的任務(wù)給學(xué)生來完成;

 

2.語言相關(guān)的學(xué)習(xí)(Language-related learning)。解釋可能影響學(xué)生理解文章的單詞;量化和語言相關(guān)的學(xué)習(xí)掌握指標(biāo);寫出讓學(xué)習(xí)者完成目標(biāo)需要用到的策略，如盡量將英文材料通俗易懂、將關(guān)鍵詞標(biāo)下劃線、英文材料提供詞匯表等;

 

3.學(xué)習(xí)技能相關(guān)的學(xué)習(xí)(Learning skills-related learning)。標(biāo)出技能相關(guān)的目標(biāo);量化這些目標(biāo);設(shè)計好的策略幫助學(xué)習(xí)者完成這些目標(biāo)，比如重新組織知識點(diǎn)、通過圖表等分析知識點(diǎn)等。

 

CLIL雙語教學(xué)模式認(rèn)為人的認(rèn)知過程可分為5個漸進(jìn)過程，即記憶、理解、運(yùn)用、分析、評價、創(chuàng)造(Remember，Understand，Apply，Analyse，Evaluate，Create)。其中記憶、理解、運(yùn)用是低層次的思維能力因?yàn)樗麄兏唧w，而分析、評價、創(chuàng)造是高層次的思維能力因?yàn)樗麄兏橄蟆?/p>

 

五、課程設(shè)置教學(xué)實(shí)踐方案

 

通過對現(xiàn)有理論和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的研究和探索，采用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)和CLIL雙語教學(xué)方法應(yīng)用到信息安全的課程教學(xué)實(shí)踐中。課程設(shè)置方案氛圍準(zhǔn)備階段、CLIL教學(xué)階段、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)階段，各階段描述如下：

 

1.準(zhǔn)備階段：配發(fā)講義，其內(nèi)容主要與《Cryptography and Network Security Principles and Practice，F(xiàn)ifth Edition》(密碼編碼學(xué)與網(wǎng)絡(luò)安全-原理與實(shí)踐)課程內(nèi)容接近，補(bǔ)充專業(yè)詞匯和常見表達(dá)方式。該階段按照教學(xué)進(jìn)度安排學(xué)生自學(xué)并熟悉專業(yè)詞匯，同時利用CLIL教學(xué)中針對詞匯測試的有趣方法對學(xué)生進(jìn)行詞匯量的教學(xué)和測試。

 

2.CLIL教學(xué)階段。教學(xué)過程中給出不同的和密碼算法相關(guān)的英文版本供學(xué)生閱讀、參考和討論。在此基礎(chǔ)上，針對不同的密碼算法設(shè)計有特色的相關(guān)的簡單的任務(wù)，教師講解，學(xué)生組成團(tuán)隊(duì)合作，在給定的時間內(nèi)呈現(xiàn)設(shè)計方案并且陳述其方案，交流的過程主要使用英語完成。

 

3.虛擬仿真實(shí)驗(yàn)階段。在教學(xué)過程中，在算法很抽象或者熟悉相關(guān)密碼算法后，老師通過虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺展示該算法的原理或?qū)嶋H應(yīng)用，將抽象內(nèi)容形象化和具體化。安排學(xué)生組成團(tuán)隊(duì)利用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺設(shè)計網(wǎng)絡(luò)安全實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步鞏固、實(shí)踐其所學(xué)習(xí)的密碼理論知識。

 

六、信息安全雙語課程教學(xué)的心得與體會

 

將虛擬仿真實(shí)驗(yàn)和基于CLIL的雙語教學(xué)引入到信息安全的課堂教學(xué)中，使得教學(xué)模式和方法多樣化、智能化、規(guī)范化、國際化，旨在提高學(xué)生專業(yè)英語聽說寫能力;加強(qiáng)創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的培養(yǎng);更生動形象傳達(dá)不易理解的知識。具體意義如圖3描述，總結(jié)如下：

 

1.引入CLIL雙語教學(xué)理論，將語言和學(xué)科融合進(jìn)教學(xué)。學(xué)習(xí)探討國際上主流的被大家認(rèn)可的雙語教學(xué)理論如CLIL，在此基礎(chǔ)上探索適合民族院校學(xué)生特點(diǎn)的教學(xué)方式方法，在《信息安全》專業(yè)課程的講授過程中將英語的語言能力培養(yǎng)與信息安全的專業(yè)內(nèi)容融合起來一起學(xué)習(xí)，在此過程中，語言和學(xué)科將共同發(fā)揮作用。旨在提高學(xué)生的專業(yè)英語能力、擴(kuò)大學(xué)生的知識面，為國家培養(yǎng)高素質(zhì)復(fù)合型專業(yè)人才隊(duì)伍。

 

2.搭建虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺，將理論和實(shí)踐融合進(jìn)教學(xué)。在課堂教學(xué)過程將動畫模擬、虛擬仿真、遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)和實(shí)物實(shí)驗(yàn)優(yōu)化組合，探索各類案例的優(yōu)勢互補(bǔ)，旨在調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性、啟迪思維、激發(fā)潛能。通過虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺，整合信息安全的相關(guān)資源，提供智能化的教學(xué)服務(wù)同時，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和動手能力。

 

本論文的探索方法將是鼓勵課前預(yù)習(xí)、課程參與、課后實(shí)踐。講授方式的選擇將會優(yōu)化組合教學(xué)模式，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，提高學(xué)習(xí)的主動性，提高學(xué)生的上課注意力。通過CLIL模式中各類學(xué)習(xí)技巧，逐步提高學(xué)生的英語能力和專業(yè)素質(zhì)。

 

七、總結(jié)

 

本論文探索將CLIL雙語教學(xué)模式和虛擬仿真實(shí)驗(yàn)應(yīng)用到信息安全的課程教學(xué)過程中。學(xué)習(xí)探討適合信息安全課程特點(diǎn)和民族院校教學(xué)特點(diǎn)的雙語教學(xué)理論如CLIL雙語教學(xué)模式，在《信息安全》專業(yè)課程的講授過程中將英語的語言能力培養(yǎng)與信息安全的專業(yè)內(nèi)容融合起來一起學(xué)習(xí)，語言和學(xué)科將共同發(fā)揮作用;同時運(yùn)用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)等輔助手段，將信息安全的理論知識和實(shí)踐知識結(jié)合起來，提高學(xué)生對信息安全專業(yè)的認(rèn)知程度。我們所做的努力最終的目標(biāo)是讓學(xué)生從記憶、理解、運(yùn)用知識到能分析、評價、創(chuàng)造知識的轉(zhuǎn)變，為社會培養(yǎng)大量既有豐富的專業(yè)知識又精通英語的高素質(zhì)復(fù)合型人才。

篇2

關(guān)鍵詞：虛擬仿真;EMU8086;微機(jī)原理及接口技術(shù);課堂教學(xué)

中圖分類號：TP36 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）06-0108-02

一、引言

《微機(jī)原理與接口技術(shù)》課程是電氣信息類專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)核心課程之一，是電氣工程及其自動化、自動化、計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、電子信息工程、信息工程、電子信息科學(xué)與技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等本科專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課。作為學(xué)習(xí)計算機(jī)硬件原理與指令系統(tǒng)及其應(yīng)用最主要的課程之一，對提高學(xué)生的計算機(jī)硬件應(yīng)用能力至關(guān)重要，是學(xué)習(xí)后續(xù)專業(yè)課程的重要基礎(chǔ)。

微機(jī)原理與接口技術(shù)實(shí)踐性強(qiáng)，而教學(xué)內(nèi)容卻高度抽象，長期以來，存在著教師難教、學(xué)生難學(xué)的現(xiàn)象。實(shí)際課堂教學(xué)中演示實(shí)驗(yàn)設(shè)備匱乏，當(dāng)前實(shí)驗(yàn)教學(xué)大多以集成實(shí)驗(yàn)箱為實(shí)驗(yàn)平臺，不便于課堂理論教學(xué)過程中演示互動。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)中，開設(shè)的實(shí)驗(yàn)綜合性不夠，往往忽視硬件設(shè)計、軟件調(diào)試過程的協(xié)同，且有實(shí)驗(yàn)過程“操作化”的趨勢，相當(dāng)一部分學(xué)生僅僅簡單模仿，知其然而不知其所以然。久而久之，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性隨著教學(xué)過程的進(jìn)行而降低，將這門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程也視為普通理論課，課程教學(xué)效果不夠理想。為此，不少教師在教學(xué)過程中也進(jìn)行了一些改革探索[1-5]。

隨著虛擬仿真技術(shù)的發(fā)展，在課堂上進(jìn)行實(shí)踐演示成為可能。借助于計算機(jī)仿真技術(shù)將微型計算機(jī)內(nèi)部編程結(jié)構(gòu)、工作原理、指令系統(tǒng)及接口技術(shù)等抽象內(nèi)容以圖形化方式動態(tài)展示，通過課堂現(xiàn)場演示，學(xué)生更易接受，從而加深對微型計算機(jī)系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)、工作原理及指令執(zhí)行過程的理解，掌握其特點(diǎn)和規(guī)律。

EMU8086仿真環(huán)境有機(jī)集成了匯編語言程序設(shè)計和接口技術(shù)，界面友好，適合作為課堂教學(xué)輔助手段。通過在課堂理論教學(xué)中融入虛擬仿真實(shí)驗(yàn)案例，也彌補(bǔ)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)在實(shí)驗(yàn)場地、時間安排方面的不足，可有效改善理論教學(xué)與實(shí)踐環(huán)節(jié)間的互動。學(xué)生在課堂理論教學(xué)過程中通過虛擬實(shí)驗(yàn)過程便可了解相應(yīng)理論知識在實(shí)際微機(jī)系統(tǒng)中的作用與用法。虛擬仿真環(huán)境的引入，借助合適的教學(xué)案例，以問題為導(dǎo)向，逐步實(shí)現(xiàn)課堂教學(xué)向著以學(xué)生分析解決問題能力提高為目標(biāo)的模式轉(zhuǎn)變。

二、微機(jī)系統(tǒng)虛擬仿真環(huán)境

EMU8086（Micro- processor Emulator）集成了源程序編輯、代碼編譯、Debug等功能，是一款運(yùn)行于Windows環(huán)境下的16位微處理器8086虛擬仿真器。該仿真器具有豐富的幫助文檔，是一個學(xué)習(xí)微型計算機(jī)內(nèi)部工作原理、理解計算機(jī)工作過程的高效輔助工具。

程序可在仿真器中單步執(zhí)行或連續(xù)執(zhí)行，其可視化的人機(jī)交互方式讓使用者操作更容易。在指令執(zhí)行過程中，用戶可觀察CPU內(nèi)部各寄存器、標(biāo)志以及相關(guān)存儲器中的內(nèi)容隨指令執(zhí)行的變化情況。仿真器中執(zhí)行的程序運(yùn)行于軟件虛擬的系統(tǒng)中，可有效避免指令執(zhí)行時影響到運(yùn)行EMU8086的計算機(jī)硬件系統(tǒng)。而且該虛擬仿真環(huán)境完全兼容Intel系列微處理器，不受實(shí)際計算機(jī)硬件配置的限制，便于在課堂教學(xué)中演示，以更直觀地展現(xiàn)CPU的工作原理和指令的執(zhí)行過程。

三、基于虛擬仿真環(huán)境的課堂教學(xué)與實(shí)踐

基于虛擬仿真環(huán)境EMU8086，以解決問題為導(dǎo)向，結(jié)合實(shí)際應(yīng)用設(shè)計教學(xué)案例，將相關(guān)知識點(diǎn)融合貫通，更符合人的認(rèn)知過程。從解決問題出發(fā)，可引導(dǎo)學(xué)生明確思路，在解決問題的過程中學(xué)習(xí)知識，能有效激發(fā)學(xué)習(xí)主動性，使學(xué)生學(xué)習(xí)過程更有成就感。隨著問題的解決，自然而然地加深了對相關(guān)知識的理解和掌握，切實(shí)提高學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識解決問題的能力。

1.指令執(zhí)行過程剖析。《微機(jī)原理及接口技術(shù)》課程教學(xué)內(nèi)容主要包括硬件原理、指令系統(tǒng)和接口技術(shù)三大部分內(nèi)容，主要內(nèi)容概念抽象、難以理解，導(dǎo)致學(xué)生厭學(xué)。虛擬仿真技術(shù)可形象地將抽象的概念以直觀的形式展現(xiàn)，基于EMU8086這一虛擬仿真工具，結(jié)合實(shí)際應(yīng)用設(shè)計教學(xué)案例，使學(xué)生在解決問題中學(xué)習(xí)知識、掌握概念、總結(jié)規(guī)律，培養(yǎng)學(xué)生主動分析問題、解決問題的能力，通過虛擬仿真實(shí)驗(yàn)提供學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，進(jìn)一步使學(xué)生建立面向問題的系統(tǒng)化思維模式。

在指令系統(tǒng)教學(xué)中，學(xué)生對于指令往往采取死記硬背的方式，缺乏面向解決問題的思維方法，一方面指令系統(tǒng)顯得零散難記，另一方面，即便背下了指令及語法，也難以在需要時正確使用。長期這樣，會使學(xué)生對課程失去興趣。而借助虛擬仿真環(huán)境，可將這一過程系統(tǒng)化、形象化，便于將看似零散的知識點(diǎn)串起來。比如，微處理器中實(shí)現(xiàn)表達(dá)式“6-8+7”的處理過程，如圖1所示，借助仿真環(huán)境EMU8086，在課堂上演示源程序編輯、匯編、鏈接、指令的單步運(yùn)行，學(xué)生可觀察任何一條指令執(zhí)行過程中，CPU內(nèi)部所有寄存器、標(biāo)志位的動態(tài)變化情況，從而理解狀態(tài)標(biāo)志的作用。

在觀察指令執(zhí)行過程時，可同時看到指令匯編后對應(yīng)的十六進(jìn)制機(jī)器碼，以及指令、操作數(shù)在存儲器中的存儲情況，能夠直觀形象地展示微型計算機(jī)工作過程。在實(shí)際課堂教學(xué)中，教師只需以合適的案例提出問題，引導(dǎo)學(xué)生分析問題，通過課堂問答逐步形成解決方案，并在教師機(jī)上進(jìn)行現(xiàn)場仿真實(shí)驗(yàn)。

2.接口技術(shù)抽象概念直觀化。“實(shí)踐、認(rèn)識、再實(shí)踐、再認(rèn)識”是人們認(rèn)識與解決問題的基本方法和規(guī)律。基于虛擬仿真環(huán)境，構(gòu)建問題模型，設(shè)計實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，通過課堂演示使抽象內(nèi)容形象化，再現(xiàn)知識形成的過程。引導(dǎo)學(xué)生主動思考，探尋解決問題的思路方法，在這個過程中，掌握重點(diǎn)、理解難點(diǎn)。

以典型的模擬交通燈仿真實(shí)驗(yàn)為例，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方法是基于物理實(shí)驗(yàn)箱，需要在特定的時間、特定實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行專門的實(shí)驗(yàn)操作，由于多數(shù)實(shí)驗(yàn)箱的集成度高，實(shí)驗(yàn)過程對于學(xué)生來說往往只是接幾根線、運(yùn)行一下程序而已，難以達(dá)到使學(xué)生理解掌握利用計算機(jī)通過接口電路實(shí)現(xiàn)對設(shè)備的控制這一教學(xué)目標(biāo)。而且難以在課堂教學(xué)中適時地進(jìn)行演示。

而借助虛擬仿真環(huán)境，可方便地在課堂上進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，通過對仿真實(shí)驗(yàn)過程的分析，對比源程序，更利于學(xué)生理解設(shè)計系統(tǒng)時“軟”、“硬”配合的思想。如圖2所示，仿真實(shí)驗(yàn)中能動態(tài)顯示十字路通燈的亮滅情況，同時源程序、機(jī)器碼、CPU內(nèi)部寄存器、接口電路內(nèi)寄存器等的實(shí)時狀態(tài)可方便地進(jìn)行對比分析。借助于虛擬仿真環(huán)境，學(xué)生可直觀地理解微機(jī)解決實(shí)際問題的方法，可直接觀察接口電路在實(shí)現(xiàn)CPU與外設(shè)交換信息中的作用過程，使學(xué)生更好地理解計算機(jī)與外設(shè)交換信息的方式，將涉及到的知識點(diǎn)相互關(guān)聯(lián)，使學(xué)生建立面向解決問題的思維方式，學(xué)以致用，樹立微機(jī)系統(tǒng)軟件與硬件必須協(xié)同配合才能實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)的系統(tǒng)設(shè)計思想。

通過實(shí)際案例，使顯得零碎的知識得到融合，使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中知其然且知其所以然。利于培養(yǎng)學(xué)生以解決問題為導(dǎo)向，將所學(xué)知識付諸實(shí)踐。培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用微機(jī)解決問題的初步分析能力和系統(tǒng)設(shè)計能力。

四、結(jié)論

借助虛擬仿真技術(shù)，可更好地將《微機(jī)原理與接口技術(shù)》課程中碎片化的知識融會貫通。通過案例化虛擬仿真實(shí)驗(yàn)演示，一方面可切實(shí)提高學(xué)生主動學(xué)習(xí)的積極性，活躍課堂氣氛;另一方面，通過抽象內(nèi)容的形象化展現(xiàn)，引導(dǎo)學(xué)生主動思考，培養(yǎng)學(xué)生掌握分析問題、解決問題的方法。教學(xué)過程以幫助學(xué)生運(yùn)用相關(guān)知識解決實(shí)際問題為目標(biāo)，使學(xué)生在問題解決的過程中獲得現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)，而不僅僅是抽象的程序、結(jié)論，探索實(shí)踐以學(xué)生為中心的教學(xué)模式。教學(xué)實(shí)踐表明，基于虛擬仿真環(huán)境，可有效提升課堂教學(xué)效果，有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識，提供實(shí)踐動手能力。

參考文獻(xiàn)：

[1]高林.單片機(jī)原理與微機(jī)原理綜合仿真系統(tǒng)的設(shè)計及應(yīng)用[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2014，（03）：91-94.

[2]吳殿紅.基于8086的SRAM讀寫控制仿真實(shí)現(xiàn)[J].信息通信，2014，（02）：65-66.

[3]余華芳，何永玲，王寧.《微機(jī)原理與接口技術(shù)》教學(xué)改革實(shí)踐與探索[J].教育教學(xué)論壇，2013，（02）：192-194+212.

篇3

[關(guān)鍵詞]Multisim；教學(xué)；電路；仿真

[中圖分類號]G642

[文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A

[文章編號]2095-3712 2015 13-0075-03

[作者簡介]陳少航 1981― ，男，廣西桂林人，研究生，桂林航天工業(yè)學(xué)院自動化系講師，研究方向：信號分析及處理。

“電路分析基礎(chǔ)”課程是自動化、測控技術(shù)與儀器、電子信息工程技術(shù)等電類本科專業(yè)十分重要的基礎(chǔ)課，該門課程理論性和抽象性都比較強(qiáng)，學(xué)習(xí)難度比較大，又由于課程教學(xué)條件的限制，學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性及教學(xué)效果不是很理想，需進(jìn)一步提升。因此，因系制宜改革教學(xué)方法及方式是一項(xiàng)重要的研究課題。近年來，隨著軟件技術(shù)特別是仿真軟件技術(shù)的飛速發(fā)展，越來越多的高校將仿真技術(shù)引入到電類課程教學(xué)過程。下面結(jié)合我校相關(guān)專業(yè)特點(diǎn)及教學(xué)現(xiàn)狀，詳細(xì)介紹Multisim在“電路分析基礎(chǔ)”課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用。

一、Multisim簡介

Multisim是美國國家儀器公司開發(fā)的以Windows為平臺的仿真工具，是一款專業(yè)的電子仿真軟件，可以模擬單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)、模擬電子線路、數(shù)字電子線路及混合電路的工作過程及結(jié)果，仿真界面人性化強(qiáng)，元器件模型、虛擬儀器儀表及MCU非常豐富，能夠?qū)崟r仿真“電路分析基礎(chǔ)”課程的各種電路，并能實(shí)時觀察不同元件參數(shù)對電路造成的影響。

二、Multisim在課堂教學(xué)中的實(shí)踐

目前，“電路分析基礎(chǔ)”課堂教學(xué)主要是PPT靜態(tài)演示為主，也就是課程的講授是以PPT為主，這樣的講授方式持續(xù)了很多年，但教學(xué)效果并沒有獲得質(zhì)的突破，究其原因，主要是沒有對本課程抽象的理論知識建立相應(yīng)的教學(xué)模型，因此，學(xué)生對教師講解的內(nèi)容理解得不夠深刻，有一種似懂非懂、知其然而不知所以然的感覺。

Multisim是一款很強(qiáng)的實(shí)物模型仿真軟件，課堂PPT教學(xué)過程穿插對應(yīng)的Multisim仿真電路模型，能建立起一種交互式、討論式的教學(xué)模式，提升學(xué)生對空間實(shí)物電路的理解能力，下面介紹一下Multisim仿真技術(shù)在課堂教學(xué)中的具體應(yīng)用：

一 一階電路狀態(tài)、響應(yīng)的仿真

一階電路的狀態(tài)及響應(yīng)分析是“電路分析基礎(chǔ)”課程的重點(diǎn)內(nèi)容，同時也是學(xué)生比較難掌握的內(nèi)容，它主要是分析電路中的零狀態(tài)、零輸入以及全響應(yīng)，圖2是用于仿真一階電路的RC電路，激勵是一個幅值為1伏，頻率為1000赫茲，占空比為50%的方波。設(shè)計電路的時間常數(shù)，當(dāng)方波值為1伏時，用來模擬電容的充電過程；當(dāng)方波值為0時，用來模擬電容的放電過程。電容充、放電過程的電路響應(yīng)實(shí)際就是圖1的零狀態(tài)和零輸入響應(yīng)過程。

采用Multisim10.0里的Simulite/Analyses/Transient Analysis 瞬態(tài)分析 對圖2進(jìn)行仿真分析，利用軟件自帶的虛擬示波器，得到如圖3所示的響應(yīng)結(jié)果。圖2中的粗線是方波信號，細(xì)線上升階段是電容充電過程，細(xì)線下降階段是電容放電過程，在圖2中利用Multisim的坐標(biāo)定位功能，可以得到電容的充、放電過程是符合一階電路零狀態(tài)儲能和零輸入衰減過程，在一個時間周期內(nèi)，圖1的響應(yīng)結(jié)果也是電路全響應(yīng)的結(jié)果。

另外，圖1中的電阻的變化會引起時間常數(shù)的變化、引起電路響應(yīng)的變化，利用Multisim的Simulite/Analyses/Parameter Sweep 參數(shù)掃描分析 功能，同時觀察不同電阻值對電路引起的響應(yīng)結(jié)果如圖2所示，圖2顯示了R1分別為50Ω、100Ω、150Ω以及200Ω的電路響應(yīng)。

圖2、圖3 在仿真過程中，融合了一階電路的零輸入、零狀態(tài)、全響應(yīng)對電路響應(yīng)的影響，利用參數(shù)掃描功能同時觀察不同電路參數(shù)對電路響應(yīng)結(jié)果的影響，這有利于學(xué)生理解和掌握這一抽象的難點(diǎn)內(nèi)容，同時，學(xué)生可以自行修改實(shí)驗(yàn)參數(shù)，進(jìn)一步加深印象和理解。

二 諧振電路仿真

串、并聯(lián)諧振是正弦穩(wěn)態(tài)電路分析的重要內(nèi)容，圖4 由電感、電容以及電阻串聯(lián)構(gòu)成，用來仿真串聯(lián)電路的諧振，圖4阻抗為：

將電路元件參數(shù)代入①式，計算出①式中的虛部位為零，由串聯(lián)諧振條件可知，圖4發(fā)生諧振，并且信號源和電阻R1上的電壓值相同，同時電容、電感的串聯(lián)支路電壓為零，通過仿真軟件內(nèi)嵌的虛擬交流電壓表測量顯示，仿真和理論分析結(jié)果相同。

三、Multisim在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

“電路分析基礎(chǔ)”課程實(shí)驗(yàn)內(nèi)容較多、較難，而單次實(shí)驗(yàn)課時間又較短，以前，每次做電路實(shí)驗(yàn)都比較倉促，實(shí)驗(yàn)的效果也不是很好，需要進(jìn)一步改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。Multisim的引入取得了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式達(dá)不到的效果。課外提前布置實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的仿真驗(yàn)證任務(wù)，要求學(xué)生提前用Multisim進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，而且學(xué)生可以在實(shí)驗(yàn)要求范圍內(nèi)自行修改Multisim仿真參數(shù)和仿真電路，仿真達(dá)到預(yù)定目標(biāo)之后，再搭建具體的實(shí)物電路，經(jīng)過一個學(xué)期的教學(xué)實(shí)踐，證明這種實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ侥芸s短實(shí)驗(yàn)時間、降低實(shí)驗(yàn)器材的損耗，學(xué)生反應(yīng)更能適應(yīng)這種新式的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ剑覍?shí)驗(yàn)效果獲得顯著提高。下面用圖5驗(yàn)證戴維南定理為例，介紹Multisim仿真技術(shù)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的具體應(yīng)用，圖中的A圖有一個由流經(jīng)R4電流控制的電流源， 斷開RL1，計算 也可以用Multisim內(nèi)嵌的虛擬儀器測量 得到A圖的等效Uoc=1V；等效Req=5Ω；其戴維南定理等效電路如圖B所示，同時相同改變A、B圖負(fù)載參數(shù)，仿真結(jié)果顯示A、B圖的直流電流表讀數(shù)始終保持相同。仿真結(jié)果表明對負(fù)載RL的戴維南等效電路是正確的。

四、結(jié)束語

經(jīng)課堂和實(shí)驗(yàn)教學(xué)雙重實(shí)踐證明，將Multisim仿真技術(shù)引入“電路分析基礎(chǔ)”教學(xué)過程，課堂教學(xué)中結(jié)合理論分析不斷穿插仿真案例，實(shí)驗(yàn)教學(xué)前布置仿真任務(wù)，實(shí)驗(yàn)中加入電路的仿真環(huán)節(jié)，有利于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，利于激發(fā)、調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性，有利于培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計電路、分析電路、解決電路故障的能力，有利于培養(yǎng)學(xué)生探索和創(chuàng)新思維，有利于降低實(shí)驗(yàn)器材損耗，并能加強(qiáng)師生之間交流和合作，提高實(shí)驗(yàn)的安全性和可靠性，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和課程的教學(xué)質(zhì)量，促進(jìn)教學(xué)健康、快速、跨越式發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1] 邱關(guān)源.電路[M].北京：高等教育出版社，1999.

[2] 張新喜，許軍，王新忠，等.Multisim 10電路仿真及應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.

[3] 王庭才.Multisim11電子電路仿真分析與設(shè)計[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012.

篇4

[關(guān)鍵詞]配送課程；教學(xué)改革；Flexsim

[中圖分類號]F74

[文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A

[文章編號]2095-3283（2017）03-0154-03

一、配送課程教學(xué)中存在的問題

“配送管理”是物流管理專業(yè)一門重要的專業(yè)課，此課程的實(shí)際操作部分要求學(xué)生要掌握分揀系統(tǒng)的自動化操作，倉庫管理軟件的運(yùn)用，AGV、立體貨架、堆垛機(jī)、輸送機(jī)、拆疊盤一體機(jī)、叉車、手推車、打包機(jī)等設(shè)施設(shè)備的使用，條形碼的制作與識讀等。通過學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生配送分析規(guī)劃能力，幫助學(xué)生提高合理安排配送的路線，運(yùn)用一定的工具對配送的過程進(jìn)行優(yōu)化等方面的能力。這門學(xué)科對學(xué)校實(shí)訓(xùn)基地的建設(shè)和教師的教學(xué)水平都提出了很高的要求。個別學(xué)校在教學(xué)^程中偏重理論學(xué)習(xí)，缺乏設(shè)備和軟件等實(shí)踐環(huán)節(jié)的支撐，精彩的圖片、案例和視頻動畫顯然代替不了實(shí)踐環(huán)節(jié)的重要作用，往往更多的時候是“紙上談兵”；有些學(xué)校購買了設(shè)備和軟件，但由于場地、課程或?qū)W生數(shù)量等方面的限制，在日常的教學(xué)中無法充分利用，成為了“花瓶擺設(shè)”；有些學(xué)校利用校外參觀來彌補(bǔ)實(shí)踐教學(xué)，通過安排學(xué)生到企業(yè)觀看學(xué)習(xí)，了解配送中心的實(shí)際運(yùn)營狀況，但觀看實(shí)踐過短，一般在兩個小時以內(nèi)，又實(shí)現(xiàn)不了讓每位學(xué)生動手操作，大多學(xué)生往往只是“走馬觀花”。配送課程教學(xué)的主要問題在于理論教學(xué)過多，缺乏動手實(shí)際操作的機(jī)會，如何構(gòu)建物流管理專業(yè)配送課程實(shí)踐教學(xué)體系無疑是該課程的改革關(guān)鍵。

二、創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)體系

江蘇聯(lián)合職業(yè)技術(shù)學(xué)院依據(jù)物流管理專業(yè)人才培養(yǎng)方案，根據(jù)課程內(nèi)容建設(shè)了物流實(shí)訓(xùn)基地，確定校企合作單位，構(gòu)建四層實(shí)踐教學(xué)體系，創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)平臺。力圖通過實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，掌握設(shè)施設(shè)備的使用，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力和團(tuán)隊(duì)合作精神。教學(xué)改革力圖在幫助學(xué)生掌握理論知識的基礎(chǔ)上，增加實(shí)際操作機(jī)會，以此進(jìn)一步熟悉相關(guān)知識技能點(diǎn)，強(qiáng)化讓學(xué)生掌握運(yùn)用。

第一層是理論知識技能點(diǎn)的學(xué)習(xí)，學(xué)生在多媒體教室中學(xué)習(xí)不同配送模式的選擇，配送計劃的制定，配送合同的簽訂要點(diǎn)，配送的業(yè)務(wù)流程，配送中心的選址、布局、組織結(jié)構(gòu)設(shè)計，設(shè)備配置，客戶信息管理，成本控制等配送課程基本知識技能點(diǎn)。

第二層是企業(yè)走訪參觀實(shí)踐，在學(xué)習(xí)知識技能點(diǎn)的基礎(chǔ)上，帶領(lǐng)學(xué)生到企業(yè)參觀實(shí)際的工作場景，加深對配送中心組織結(jié)構(gòu)設(shè)計、設(shè)備配置、作業(yè)布局、配送作業(yè)方法、運(yùn)輸與配送信息系統(tǒng)等知識的理解。

第三層是Flexsim軟件仿真模擬，依托實(shí)踐教學(xué)平臺、情景教學(xué)場景和案例庫，根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)，建立平面布局圖，利用仿真軟件來模擬具體的配送作業(yè)場景，使學(xué)生置身于配送型企業(yè)運(yùn)行的虛擬環(huán)境中，進(jìn)行統(tǒng)計分析，找出優(yōu)化方法，確定優(yōu)化方案。這樣的教學(xué)互動可以激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，突破經(jīng)費(fèi)和場地的限制，提升教學(xué)質(zhì)量。

第四層是實(shí)訓(xùn)室實(shí)際操作演練，通過建設(shè)物流實(shí)訓(xùn)基地，讓學(xué)生實(shí)際演練接受并匯總訂單、進(jìn)貨作業(yè)、理貨與配貨作業(yè)、出貨與配裝作業(yè)、配送運(yùn)輸作業(yè)、補(bǔ)貨與退貨作業(yè)等場景，熟練掌握WMS操作、液壓車、手推車、堆高機(jī)、自動揀選設(shè)備、電子標(biāo)簽揀選等技能。

三、創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)平臺

實(shí)踐教學(xué)體系的構(gòu)建需要以教學(xué)平臺為載體，以Flexsim仿真軟件為基本工具，建設(shè)相關(guān)案例庫，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自主探究性學(xué)習(xí)。

（一）教學(xué)平臺的功能要求

1雙向互動

將Flexsim仿真軟件嵌入教學(xué)平臺，教學(xué)平臺主要實(shí)現(xiàn)的是信息交流，要做到不僅方便教學(xué)，還能促使學(xué)生積極參與進(jìn)來。學(xué)生的參與體現(xiàn)在課前、課中和課后三個方面。課前，教師可以在教學(xué)平臺上下達(dá)預(yù)習(xí)任務(wù)，學(xué)生在家中利用平臺提交作業(yè)；課中，教師對學(xué)生的作業(yè)情況進(jìn)行點(diǎn)評，分派新的任務(wù)，教學(xué)平臺對學(xué)生的Flexsim操作進(jìn)行實(shí)時記錄，教師進(jìn)行實(shí)時觀看和講解；課后，教師在平臺上發(fā)起話題和討論，與學(xué)生互動交流，便于及時復(fù)習(xí)鞏固。

2教師主控

為了方便教學(xué)，嚴(yán)肅課堂紀(jì)律，教學(xué)平臺要能夠?qū)崿F(xiàn)教師對課堂的絕對管控，可實(shí)現(xiàn)電子點(diǎn)名、一鍵黑屏、作業(yè)發(fā)放和提交、屏幕廣播教學(xué)、上網(wǎng)白名單管控、上網(wǎng)黑名單限制、訪問權(quán)限設(shè)定等功能。學(xué)生在自己的學(xué)生機(jī)上操作Flexsim軟件時，教師在教師機(jī)上能實(shí)時對學(xué)生機(jī)的屏幕進(jìn)行查看，發(fā)現(xiàn)問題可以及時暫停，將學(xué)生的操作投影到白板上，放大屏幕，讓大家一起來糾錯，講解易錯點(diǎn)，對知識脈絡(luò)進(jìn)行梳理總結(jié)。實(shí)現(xiàn)做中學(xué)，做中教。

3拓展更新

教學(xué)平臺需要具備一定量的儲存空間，大致分為教師空間和學(xué)生空間兩大塊。每位教師擁有獨(dú)立賬號，可以在自己的空間內(nèi)備課，通過上傳視頻、動畫、ppt、教案、作業(yè)和試題庫等資源進(jìn)行教學(xué)；學(xué)生空間可以記錄學(xué)生的Flexsim操作全過程，學(xué)生點(diǎn)下錄屏鍵，可實(shí)現(xiàn)錄屏功能，通過每個學(xué)生獨(dú)立的云空間，記錄所有課堂學(xué)習(xí)內(nèi)容，方便預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)。

（二）教學(xué)平臺的模塊設(shè)計

實(shí)踐教學(xué)平臺大致由Flexsim軟件案例庫、教師管理頁和學(xué)生學(xué)習(xí)頁三部分組成，教師可通過創(chuàng)設(shè)一門課程，在“管理”模塊將助教和學(xué)生的信息導(dǎo)入系統(tǒng)，教師和學(xué)生共享案例庫中的Flexsim示范案例和實(shí)驗(yàn)案例，每次課上教師在教學(xué)內(nèi)容中進(jìn)行授課，利用作業(yè)和討論模塊和學(xué)生進(jìn)行線下互動，利用考試模塊來檢驗(yàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

四、創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)案例庫

Flexsim是美國的三維立體物流仿真軟件，是基于Windows，面向?qū)ο蟮姆抡姝h(huán)境，用于建立離散事件流程過程，應(yīng)用于系統(tǒng)建模、仿真和業(yè)務(wù)流程的可視化等。其模型庫內(nèi)的對象參數(shù)設(shè)置和數(shù)據(jù)信息可以表示出配送作業(yè)的絕大多數(shù)場景，并能一次進(jìn)行多套方案的仿真實(shí)驗(yàn)。

Flexsim案例庫分為示范案例和實(shí)驗(yàn)案例兩部分。示范案例主要是由淺入深地講解示范Flexsim的具體操作過程，從模型的構(gòu)建到物流流程的定義，從對象參數(shù)的編輯到運(yùn)行仿真的實(shí)現(xiàn)，從統(tǒng)計對象的選擇到數(shù)據(jù)圖表的查看。實(shí)驗(yàn)案例是根據(jù)教師所下達(dá)的任務(wù)，通過仿真信息和搜集得到的數(shù)據(jù)，構(gòu)建模型，經(jīng)過統(tǒng)計和分析，找出存在的問題，并提出優(yōu)化的方案。

（一）示范案例

此部分的案例主要是讓學(xué)生學(xué)習(xí)運(yùn)用Flexsim中的各個對象參數(shù)，能夠構(gòu)建模型布局，定義物流流程，編輯對象參數(shù)，編譯運(yùn)行仿真，分析仿真結(jié)果。

案例：構(gòu)建如下圖所示的配送中心分揀系統(tǒng)。

從Flexsim的對象參數(shù)中將貨架、發(fā)生器、堆垛機(jī)、人員、傳送帶、AGV等拖拽出來建立連接，在Flexsim中調(diào)出模型，運(yùn)行Compile和Run，運(yùn)行結(jié)束后點(diǎn)擊Stop，分別對實(shí)驗(yàn)所關(guān)注的結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和比較。

以AGV小車為例，設(shè)定AVG小車的運(yùn)行速度為2，對其進(jìn)行編譯并運(yùn)行，可以觀察到末端隊(duì)列里堆積，從而得知AGV小車的運(yùn)力不足，無法滿足系統(tǒng)通暢運(yùn)作的需要，需要提高小車運(yùn)行速度。將AGV小車的速度增加一倍，調(diào)整到4進(jìn)行仿真建模，編譯、運(yùn)行后可得知：這次流水線的末端隊(duì)列里沒有堆積貨物，整個系統(tǒng)工作很順暢，通過提高小車的速度解決了堆積的問題，可見對AVG小車速度的提高是可行的。在不能改變小車路徑和增加小車數(shù)量的條件下，只有通過提高小車的運(yùn)行速度才能滿足系統(tǒng)的要求，從而改善配送中心的物流過程。

（二）實(shí)驗(yàn)案例

實(shí)驗(yàn)案例的實(shí)施需要學(xué)生有一定的基礎(chǔ)，在學(xué)習(xí)了部分示范案例且能夠掌握Flexsim的基本操作以后進(jìn)行。可以對學(xué)生進(jìn)行分組，采取小組合作的方式，由組長進(jìn)行分工。通過對企業(yè)走訪、參觀并參與生產(chǎn)實(shí)踐，觀察、搜集并記錄所選項(xiàng)目的仿真信息數(shù)據(jù)，在教師的指導(dǎo)下建立仿真模型。

對于五年制高職校的學(xué)生來說，所建立的模型不需要很復(fù)雜，所選擇的系統(tǒng)規(guī)模一定要適當(dāng)。如果規(guī)模過大，每一個對象的時間、顏色、連接、容量的設(shè)定，仿真實(shí)驗(yàn)的次數(shù)和時間的進(jìn)行，最終表格數(shù)據(jù)的處理將耗費(fèi)太多的課堂時間，學(xué)生也不會從繁瑣的軟件操作中獲得學(xué)習(xí)的樂趣。

在實(shí)驗(yàn)案例的實(shí)施過程中，需要學(xué)生成立項(xiàng)目小組，確定項(xiàng)目內(nèi)容，搜集原始數(shù)據(jù)，建立Flexsim模型，通^反復(fù)的編譯、重置和運(yùn)行，進(jìn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，并尋找模型的瓶頸和改變相關(guān)的參數(shù)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)優(yōu)化，旨在實(shí)際操作過程中讓學(xué)生體會到解決問題的快樂，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)他們的自信。

實(shí)驗(yàn)案例的成果可在撰寫仿真分析報告的同時，采用小組展示的方式，每個小組派代表系統(tǒng)論述仿真的特點(diǎn)、矛盾和原因，提出解決方案和預(yù)期效果。輔以ppt演示，既有利于拓寬全體學(xué)生的思路，也為闡述的學(xué)生提供了鍛煉的機(jī)會。

本文提出的四層實(shí)踐教學(xué)體系，包括理論知識技能點(diǎn)的學(xué)習(xí)、企業(yè)走訪參觀實(shí)踐、Flexsim軟件仿真模擬和實(shí)訓(xùn)室實(shí)操演練，旨在通過將Flexsim軟件仿真嵌入實(shí)踐教學(xué)平臺，不斷豐富教學(xué)案例庫，通過仿真軟件來模擬具體的配送作業(yè)場景，突破場地和經(jīng)費(fèi)的限制，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

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篇5

關(guān)鍵詞：產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計;概念;程序

隨著經(jīng)濟(jì)的日益國際化，相同的材料、相同的加工技術(shù)、相同的產(chǎn)品功能要求，使工業(yè)產(chǎn)品越來越同質(zhì)化。同質(zhì)化現(xiàn)象的出現(xiàn)必定會很大程度影響整個行業(yè)的利潤空間，引發(fā)激烈的價格戰(zhàn)。面對產(chǎn)品同質(zhì)化，發(fā)達(dá)國家的企業(yè)既重視吸收科學(xué)(教學(xué)案例，試卷，課件，教案)技術(shù)的最新成果，又重視本國、本民族文化藝術(shù)特色的傳承和發(fā)展。學(xué)科整合、系統(tǒng)集成創(chuàng)新，使工業(yè)產(chǎn)品不僅體現(xiàn)出相同的實(shí)用美和技術(shù)美，而且還表現(xiàn)出本民族或地域的文化特色。由此可見，產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計是解決產(chǎn)品同質(zhì)化問題的必要途徑，是提高制造業(yè)價值的重要手段。

一、企業(yè)產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計的內(nèi)涵

產(chǎn)品是人類維持生存的工具和用具，作為人造物，必然體現(xiàn)出人文價值。產(chǎn)品人文價值包含了產(chǎn)品的實(shí)用功能和精神功能。產(chǎn)品設(shè)計是人類為抵抗嚴(yán)酷的自然延伸自身生存與生產(chǎn)能力改善生活水平，而對工具與用具進(jìn)行不斷地創(chuàng)新的過程。產(chǎn)品設(shè)計是人類社會賴以進(jìn)步的重要文化創(chuàng)造，即一種物質(zhì)性的文化創(chuàng)造。一切文化現(xiàn)象都是符號現(xiàn)象，所以，產(chǎn)品設(shè)計作為文化創(chuàng)造活動，自然是一種符號現(xiàn)象。產(chǎn)品設(shè)計作為一個完整的符號傳達(dá)系統(tǒng)，發(fā)信人是以設(shè)計師為代表的群體，其背后還有以委托人為代表的產(chǎn)品項(xiàng)目提供方。產(chǎn)品設(shè)計符號收信人是廣大的使用者群體。產(chǎn)品設(shè)計符號的信道是一個產(chǎn)品的大批量生產(chǎn)、銷售的渠道。產(chǎn)品設(shè)計的符號是由功能、結(jié)構(gòu)、機(jī)構(gòu)、材料、人機(jī)和數(shù)理(比例與尺度)五要素組成的。因此，產(chǎn)品設(shè)計是藝術(shù)設(shè)計和工程設(shè)計的綜合過程。現(xiàn)代制造業(yè)產(chǎn)品最終必須實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的商品化，所以，產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計的根本目的就是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的人文價值和經(jīng)濟(jì)價值，即向消費(fèi)者傳達(dá)設(shè)計師和生產(chǎn)商的信息，通過吸引消費(fèi)者實(shí)現(xiàn)購買行為，達(dá)到經(jīng)濟(jì)目的。根據(jù)多學(xué)科研究的成果，我們可以把企業(yè)產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計的內(nèi)容概括為產(chǎn)品技術(shù)創(chuàng)新設(shè)計、產(chǎn)品文化創(chuàng)新設(shè)計、產(chǎn)品人本創(chuàng)新設(shè)計和產(chǎn)品人機(jī)創(chuàng)新設(shè)計四個方面。

1產(chǎn)品的技術(shù)創(chuàng)新設(shè)計。技術(shù)是構(gòu)成產(chǎn)品的關(guān)鍵要素，是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品實(shí)用功能的必要手段，是產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計的核心，企業(yè)在激烈的市場競爭中，必須在產(chǎn)品包含的技術(shù)上不斷創(chuàng)新，以實(shí)現(xiàn)生存和發(fā)展。產(chǎn)品的技術(shù)創(chuàng)新設(shè)計常采用技術(shù)分解、改進(jìn)、再重新構(gòu)成這樣三步走的方法，被稱之為“技術(shù)構(gòu)成”的方法。技術(shù)的發(fā)展有著時代的潮流與趨向。當(dāng)通過技術(shù)構(gòu)成來實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品創(chuàng)新時，既需要掌握傳統(tǒng)優(yōu)良技術(shù)成果，又需要把握產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展的時代趨勢。當(dāng)今，產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展的潮流是數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化，下一輪技術(shù)突破的浪潮，可能會在信息、生命和納米科學(xué)(教學(xué)案例，試卷，課件，教案)的交叉之中涌現(xiàn)。

2產(chǎn)品的文化創(chuàng)新設(shè)計。產(chǎn)品的形式是產(chǎn)品人文價值的綜合體現(xiàn)。產(chǎn)品形式無疑需要滿足實(shí)用功能的需求，但產(chǎn)品形式又不能唯實(shí)用功能而定。產(chǎn)品形式的精神功能(文化表述)，同樣是不可忽缺的。因此，產(chǎn)品形式設(shè)計(產(chǎn)品造型設(shè)計)必須兼顧其實(shí)用功能需求、形式之美和文化之美。產(chǎn)品文化設(shè)計的研究稱為文化構(gòu)成設(shè)計。提高產(chǎn)品的文化內(nèi)涵，通過在產(chǎn)品中巧妙地融入文化藝術(shù)元素以實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新，已經(jīng)成為一種產(chǎn)品設(shè)計和創(chuàng)新的主流思想。文化構(gòu)成設(shè)計，需要深入研究與發(fā)掘中外文化的內(nèi)容與特點(diǎn)。中華民族有5000年悠久歷史(教學(xué)案例，試卷，課件，教案)，文化沉淀深厚、內(nèi)容豐富，是一座用之不竭的寶藏：有陰陽學(xué)說為主體，天人合一的道家思想;有以禮儀、中庸為主體的儒家學(xué)說;有以強(qiáng)調(diào)輪回、因果辯證關(guān)系的佛教思想;還有生產(chǎn)實(shí)踐和地域因素形成的民間文化和民俗文化。盡管這些傳統(tǒng)文化常常帶有封建迷信的色彩，盡管近代承受過“西方文明”百年史，但祖先創(chuàng)造的燦爛文化并沒有沒落，它是中華民族持續(xù)發(fā)展的潛在資源。我們應(yīng)科學(xué)(教學(xué)案例，試卷，課件，教案)看待，取其精華，去其糟粕。在豐富多彩的文化表象中，含蓄大度、自然和諧、勸人為善的造物原則就是中華民族文化精神的集中體現(xiàn)。產(chǎn)品設(shè)計者首先應(yīng)當(dāng)努力發(fā)掘本國和民族的優(yōu)秀文化傳統(tǒng)，并充分應(yīng)用到產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計中去。同時，由于產(chǎn)品市場的國際化，必須了解產(chǎn)品面對人群所屬國家和民族的優(yōu)秀傳統(tǒng)文化。使產(chǎn)品設(shè)計更有針對性和創(chuàng)造性。

3產(chǎn)品的人本創(chuàng)新設(shè)計。消費(fèi)者需求是消費(fèi)者在生理、心理各方面期望得到滿足的一種趨向。這種趨向可以引發(fā)消費(fèi)動機(jī)，進(jìn)而產(chǎn)生實(shí)際的消費(fèi)行為，使產(chǎn)品最終實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)價值。產(chǎn)品人本創(chuàng)新設(shè)計，是順應(yīng)時展，突出產(chǎn)品的個性化，滿足消費(fèi)者多樣化的需求。設(shè)計者通過把用戶市場進(jìn)行不同地域及不同用戶群體的細(xì)分，以及針對細(xì)分市場進(jìn)行用戶需求的認(rèn)真研究，充分挖掘不同用戶群體需求的個性特征，設(shè)計出滿足用戶獨(dú)特需求的新產(chǎn)品。這是產(chǎn)品實(shí)行高附加價值的重要手段。現(xiàn)代高技術(shù)與電子商務(wù)技術(shù)的結(jié)合，還將為個性化新產(chǎn)品與網(wǎng)絡(luò)化營銷的結(jié)合開辟廣闊前景。

4產(chǎn)品的人機(jī)創(chuàng)新設(shè)計。產(chǎn)品人機(jī)創(chuàng)新設(shè)計有兩個目的。(1)研究人·機(jī)·環(huán)境之間的和諧關(guān)系。人機(jī)交流是產(chǎn)品的人機(jī)界面，充分了解人與產(chǎn)品進(jìn)行交流互動的操作方式和認(rèn)知方式，力求人操作產(chǎn)品的安全性和舒適性，并努力提高產(chǎn)品使用效率。通過綠色設(shè)計，確保產(chǎn)品符合可持續(xù)性發(fā)展的要求。(2)通過研究人的形態(tài)與反應(yīng)特征，仿生設(shè)計，為產(chǎn)品技術(shù)創(chuàng)新設(shè)計和人本創(chuàng)新設(shè)計提供元素。

二、企業(yè)產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計的主要過程

企業(yè)產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計的主要過程可以概括產(chǎn)品概念設(shè)計、產(chǎn)品方案設(shè)計、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計、產(chǎn)品材料與工藝設(shè)計和產(chǎn)品營銷設(shè)計五大步驟。

1產(chǎn)品概念設(shè)計。產(chǎn)品概念沒計首要任務(wù)是產(chǎn)品調(diào)研。產(chǎn)品調(diào)研是收集產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計元素的過程，是產(chǎn)品定位(產(chǎn)品概念形成)的必要過程。

產(chǎn)品調(diào)研具體內(nèi)容有消費(fèi)者需求、產(chǎn)品實(shí)用功能，結(jié)構(gòu)、材料與工藝、人機(jī)關(guān)系、市場信息、藝術(shù)造型規(guī)律、運(yùn)輸、維護(hù)、相關(guān)法規(guī)，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等。消費(fèi)者需求調(diào)研，是產(chǎn)品人本創(chuàng)新設(shè)計重要依據(jù)。消費(fèi)者需求是消費(fèi)者在生理、心理各方面期望得到滿足的一種趨向，是引發(fā)消費(fèi)動機(jī)，進(jìn)而產(chǎn)生實(shí)際的消費(fèi)行為。產(chǎn)品實(shí)用功能、結(jié)構(gòu)調(diào)研，是對現(xiàn)有產(chǎn)品技術(shù)的解構(gòu)，是產(chǎn)品技術(shù)構(gòu)成創(chuàng)新設(shè)計(實(shí)用功能設(shè)計)的必然過程。產(chǎn)品實(shí)用功能調(diào)研內(nèi)容主要是指產(chǎn)品的主要功能、輔助功能，功能的識別、使用、操作難易程度等。要求設(shè)計者了解從接觸產(chǎn)品到使用、評價整個過程中的消費(fèi)者感受，以及同類產(chǎn)品的優(yōu)缺點(diǎn)，以便自己在做設(shè)計的同時避免那些已經(jīng)出現(xiàn)的錯誤。產(chǎn)品內(nèi)部結(jié)構(gòu)雖然不能決定產(chǎn)品形態(tài)，但是產(chǎn)品內(nèi)部結(jié)構(gòu)能決定產(chǎn)品形態(tài)不能是什么樣。一方面，結(jié)構(gòu)影響著產(chǎn)品的實(shí)用功能，即使用的舒適性和可靠性;另一方面，在很大程度上影響著生產(chǎn)的工藝性，這里所說的工藝性是指能否用合理的成型方法生產(chǎn)制作所需的形狀、尺寸、精度，即工藝的合理性。材料與工藝調(diào)研，是產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計物質(zhì)化的必要手段。一方面，材料是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品功能的物質(zhì)載體，材料的選擇恰當(dāng)與否直接影響產(chǎn)品功能實(shí)現(xiàn)的可能性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性;另一方面，在構(gòu)成產(chǎn)品造型的形、色、質(zhì)三大感覺要素中，色彩和質(zhì)感都與材料有著直接的關(guān)系，因此，材料在賦予產(chǎn)品、體現(xiàn)產(chǎn)品的美學(xué)和人文價值方面起著同樣的關(guān)鍵作用。對現(xiàn)有的生產(chǎn)工藝進(jìn)行充分的了解，可以為下一步設(shè)計當(dāng)中充分利用生產(chǎn)工藝特點(diǎn)做準(zhǔn)備。產(chǎn)品人·機(jī)·環(huán)境關(guān)系分析，是產(chǎn)品人機(jī)創(chuàng)新設(shè)計確保用戶操作安全性和舒適性，確保產(chǎn)品符合可持續(xù)性發(fā)展的前提。市場信息調(diào)查是運(yùn)用一定的科學(xué)(教學(xué)案例，試卷，課件，教案)方法收集、整理、分析各類市場信息的過程。作為信息載體的產(chǎn)品。除了承載著固有的物質(zhì)功能外，還承載著重要的品牌文化，對自身品牌及競爭品牌作全面細(xì)致的對比分析，對于進(jìn)一步掌握市場發(fā)展變化的規(guī)律和趨勢有著重要意義，可以為企業(yè)進(jìn)行市場預(yù)測和決策提供可靠的數(shù)據(jù)和資料，進(jìn)而幫助企業(yè)確立正確的品牌發(fā)展戰(zhàn)略及產(chǎn)品研發(fā)計劃。藝術(shù)造型規(guī)律調(diào)研，是對產(chǎn)品自然發(fā)展史的文化解構(gòu)，是產(chǎn)品文化構(gòu)成創(chuàng)新設(shè)計(精神功能設(shè)計)的必要參考。運(yùn)輸、維護(hù)、相關(guān)法規(guī)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等調(diào)研，是產(chǎn)品商品化的必要手段。

產(chǎn)品定位，即產(chǎn)品概念設(shè)計的定案。產(chǎn)品定位往往不是唯一的，但作為一項(xiàng)設(shè)計任務(wù)，一個最終的產(chǎn)品卻是唯一的。因此，產(chǎn)品定位的臺理化決定整個產(chǎn)品工程的成敗。產(chǎn)品定位必須遵循實(shí)用，經(jīng)濟(jì)、美觀、舒適安全、綠色、文化認(rèn)同等美學(xué)原則，由企業(yè)內(nèi)部管理人員、設(shè)計師、用戶代表、營銷人員和有關(guān)專家組成評審組，對產(chǎn)品調(diào)研報告進(jìn)行公正合理的評判，確保產(chǎn)品的科學(xué)(教學(xué)案例，試卷，課件，教案)定位;同時指導(dǎo)確定產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計的具體任務(wù)書。這部分工作由工業(yè)設(shè)計師主持，并在產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計的各類人才和消費(fèi)者代表的通力合作下完成。

2產(chǎn)品方案設(shè)計。產(chǎn)品方案設(shè)計是按產(chǎn)品定位的既定目標(biāo)，對產(chǎn)品進(jìn)行形態(tài)設(shè)計的過程，其主要任務(wù)是產(chǎn)品的功能設(shè)計。產(chǎn)品功能包含產(chǎn)品的實(shí)用功能和精神功能。產(chǎn)品功能設(shè)計具體為產(chǎn)品實(shí)用功能設(shè)計和產(chǎn)品造型設(shè)計。產(chǎn)品實(shí)用功能設(shè)計是產(chǎn)品技術(shù)的重構(gòu)和創(chuàng)新，主要屬于工程設(shè)計的范疇;產(chǎn)品造型設(shè)計是對產(chǎn)品所有創(chuàng)新元素的集成創(chuàng)新，主要屬于藝術(shù)設(shè)計的范疇。產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計成果最終集中體現(xiàn)在產(chǎn)品的形態(tài)中，所以，產(chǎn)品方案設(shè)計是產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計必不可少的途徑。方案設(shè)計是在產(chǎn)品符號科學(xué)(教學(xué)案例，試卷，課件，教案)編碼的基礎(chǔ)上，即滿足實(shí)用功能最基本的結(jié)構(gòu)、機(jī)構(gòu)、材料與工藝、人機(jī)關(guān)系、價格等因素的制約，按產(chǎn)品語義學(xué)和產(chǎn)品語構(gòu)學(xué)規(guī)則，對產(chǎn)品最終形態(tài)進(jìn)行藝術(shù)編碼。方案設(shè)計在對產(chǎn)品最終形態(tài)進(jìn)行藝術(shù)構(gòu)思過程中，一方面要正確面對實(shí)用功能;另一方面必須遵循該類產(chǎn)品造型規(guī)律所昭示的趨勢，正確面對特定使用群的文化背景和生活方式等人文藝術(shù)因素的制約。該過程中，必要時還需制作草模型(概念模型)，協(xié)調(diào)理性與感性、視覺與觸覺的關(guān)系。人機(jī)界面設(shè)計在不破壞整體造型風(fēng)格的前提下，須充分滿足實(shí)用功能、安全、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、人文識別、企業(yè)形象等因素的要求。針對不同產(chǎn)品，創(chuàng)新設(shè)計的側(cè)重點(diǎn)有較大的差異。在保證產(chǎn)品合適的實(shí)用功能前提下，消費(fèi)品制造業(yè)更注重產(chǎn)品的精神功能，創(chuàng)新設(shè)計偏向產(chǎn)品的造型設(shè)計，設(shè)計追求品味和流行時尚。裝備制造業(yè)則更注重產(chǎn)品的實(shí)用功能，創(chuàng)新設(shè)計偏向產(chǎn)品的工程設(shè)計，其產(chǎn)品造型設(shè)計有別于消費(fèi)品制造業(yè)，主要特征表現(xiàn)在：1.物質(zhì)功能明確，不刻意追求藝術(shù)表現(xiàn);2.受技術(shù)與成本因素制約，造型可變空間小(由于產(chǎn)品批量小，材料以金屬板材、型材等為主，加工工藝以鑄、鍛、焊、鉚、折、彎、剪切等冷熱工種為主，造型不像塑料制品那么自如);3.由于產(chǎn)品一般體積大、工作強(qiáng)度大，對產(chǎn)品操作的人·機(jī)·環(huán)境協(xié)調(diào)性要求很高(盡管我國企業(yè)對此仍不太重視)。

方案構(gòu)思初步階段，工業(yè)設(shè)計師一般徒手繪制產(chǎn)品方案。隨著方案的深入，工業(yè)設(shè)計師會用相關(guān)CAD/CAM軟件在電腦中虛擬產(chǎn)品方案的三維效果，結(jié)合草模型進(jìn)行理性與感性的分析。最終方案一般須制作設(shè)計評價模型。設(shè)計評價模型制作，視產(chǎn)品具體情況確定。體積較小的產(chǎn)品，采用原型制作方法。原型制作是嚴(yán)格按照既定方案的結(jié)構(gòu)、機(jī)構(gòu)、形態(tài)、色彩、材質(zhì)和標(biāo)識制作樣品的過程。裝備制造業(yè)產(chǎn)品一般體積較大，常常采用仿真模型制作方法。仿真模型制作是盡量按照既定方案的結(jié)構(gòu)、機(jī)構(gòu)、形態(tài)、色彩、材質(zhì)和標(biāo)識制作等比縮小樣品的過程。由企業(yè)內(nèi)部管理人員、設(shè)計師、用戶代表、營銷人員和有關(guān)專家組成的評審組，面對產(chǎn)品最終方案的設(shè)計評價模型，圍繞產(chǎn)品材料與工藝、人·機(jī)·環(huán)境、生產(chǎn)成本、精神功能、可持續(xù)性等重要因素進(jìn)行深入細(xì)致地科學(xué)(教學(xué)案例，試卷，課件，教案)評議。方案認(rèn)定或修正之后，必須繪制精確的外觀三視圖，作為產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計的出發(fā)點(diǎn)。這部分工作由工業(yè)設(shè)計師全面負(fù)責(zé)完成。

3.產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計。結(jié)構(gòu)設(shè)計是對最終構(gòu)思方案的實(shí)用功能和形態(tài)進(jìn)行技術(shù)規(guī)劃和科學(xué)(教學(xué)案例，試卷，課件，教案)驗(yàn)證的過程。如果說方案設(shè)計是處理產(chǎn)品系統(tǒng)與外部要素關(guān)系的過程，那么產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計就是處理產(chǎn)品系統(tǒng)內(nèi)部要素關(guān)系的過程。產(chǎn)品實(shí)用功能和形態(tài)已經(jīng)確定，結(jié)構(gòu)設(shè)計須實(shí)現(xiàn)其實(shí)用功能，并充分體現(xiàn)其方案藝術(shù)設(shè)計的成果(除非方案被證實(shí)有違技術(shù)規(guī)范)。由于工程技術(shù)的可選擇性，產(chǎn)品內(nèi)部結(jié)構(gòu)、機(jī)構(gòu)和用材都不是唯一的，可以通過有限元等現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計原則進(jìn)行規(guī)劃。該過程須繪制產(chǎn)品總裝圖、部件圖和零件圖設(shè)計，并對產(chǎn)品外觀形狀進(jìn)行理性分析和微觀調(diào)整。這部分工作在工業(yè)設(shè)計師的參與下，由結(jié)構(gòu)工程師全面負(fù)責(zé)完成。

篇6

Abstract： According to the syllabus of electronic technology course in higher vocational education， the teaching method of electronic technology classroom teaching is reformed. With the setting of static working point of amplifier circuit as teaching case， this paper introduces how to introduce Multisim into classroom teaching and realize informational teaching. After implementation of this method， the students' interest in learning and the teaching effectiveness have been greatly improved.

關(guān)鍵詞： Multisim；電子技術(shù)；仿真實(shí)驗(yàn)；信息化教學(xué)

Key words： Multisim；electronic technology；simulation experiment；information-based teaching

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2016）34-0165-02

1 電子技術(shù)教學(xué)改革的意義

《電子技術(shù)》是高職院電類和機(jī)類學(xué)生的專業(yè)基礎(chǔ)課程，其主要任務(wù)在于培養(yǎng)生科學(xué)思維能力、創(chuàng)新能力，樹立理論聯(lián)系實(shí)際的工程觀念。學(xué)生通過該課程的學(xué)習(xí)，將掌握電子的基本技術(shù)，具有熟練制作與監(jiān)測電子線路的能力，提高專業(yè)素質(zhì)，并為后續(xù)專業(yè)課打下基礎(chǔ)。因此， 其教學(xué)效果對高職人才的培養(yǎng)至關(guān)重要。

傳統(tǒng)教學(xué)的弊端：第一、理論抽象，電路復(fù)雜。教師按教材傳授，重視微觀結(jié)構(gòu)原理講解，忽視器件的實(shí)際應(yīng)用，教師在講臺上講，學(xué)生聽，缺少互動，抽象而枯燥，學(xué)生缺乏學(xué)習(xí)興趣。第二、教學(xué)手段簡單，落后。雖然教師采用了多媒體投影教學(xué)，但是他們將教材中的原理、公式、電路圖等照搬上了投影，這種“滿堂灌”的教學(xué)使得學(xué)生課堂上昏昏欲睡。第三、學(xué)時安排不合理。學(xué)時少而內(nèi)容多，實(shí)驗(yàn)課時更是少得可憐。實(shí)驗(yàn)設(shè)備陳舊，器件少，三四個學(xué)生擠在一起實(shí)驗(yàn)，大部分學(xué)生動手甚少。損壞的設(shè)備和器件不能及時得到維修，實(shí)驗(yàn)成功率太低，老師也不能給予學(xué)生及時的指導(dǎo)。針對以上諸多弊端，將EDA仿真技術(shù)引入電子技術(shù)課堂教學(xué)，通過對仿真實(shí)驗(yàn)的設(shè)計和觀察來幫助學(xué)生理解難點(diǎn)并掌握重點(diǎn)，提高教學(xué)效果。

2 采用仿真軟件Multisim優(yōu)化教學(xué)

傳統(tǒng)的教學(xué)模式和手段已經(jīng)不適應(yīng)教學(xué)的需要，Multisim仿真軟件的出現(xiàn)，為優(yōu)化我們的教學(xué)提供了幫助。采用了虛擬仿真技術(shù)的教學(xué)，教師在教學(xué)中一邊講授理論，一邊以仿真實(shí)驗(yàn)為支撐，學(xué)生能更好的掌握電子技術(shù)的理論和工作原理，做到真正的理實(shí)一體化。虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用，方便學(xué)生根據(jù)實(shí)際需要設(shè)計新電路，提供學(xué)生電子技術(shù)的應(yīng)用水平和創(chuàng)新能力。虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用使得實(shí)驗(yàn)成本低、效率高，不受場地和設(shè)備的限制，讓學(xué)生掌握更多的技能。

3 應(yīng)用舉例

單管共射放大電路是《電子技術(shù)基礎(chǔ)》的基礎(chǔ)也是重點(diǎn)，而放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)置是否合理將影響放大器能否正常工作，結(jié)合Multisim以圖形曲線顯示電路的變化過程，改變電路參數(shù)，讓學(xué)生觀察輸出結(jié)果，使學(xué)生加深對基本放大電路的理解。

操作步驟一：按照原理圖創(chuàng)建圖1所示的仿真電路。

操作步驟二：Rb=750kΩ時，輸出波形如圖2所示，輸出波形正常。

操作步驟三：Rb過小，Rb=100kΩ時，輸出波形如圖3所示，輸出波形飽和失真。

操作步驟四：Rb過大，Rb=50MΩ時，輸出波形如圖4所示，輸出波形截止失真。

教師引導(dǎo)學(xué)生分析，畫出直流通路圖，計算靜態(tài)工作點(diǎn)，可見靜態(tài)工作點(diǎn)的大小與VCC、β、Rb、Rc有關(guān)，電路中直流電源VCC和三極管的放大倍數(shù)β都不易改變，Rb是改變靜態(tài)工作點(diǎn)的主要因素，它與IBQ成反比。

Rb合適時，IBQ、ICQ合適，靜態(tài)工作點(diǎn)在輸出特性曲線的放大區(qū)，輸出波形正常，如圖2。Rb過小時，IBQ、ICQ過大，靜態(tài)工作點(diǎn)在輸出特性曲線的飽和區(qū)，輸出波形飽和失真，如圖3。Rb過大時，IBQ、ICQ過小，靜態(tài)工作點(diǎn)在輸出特性曲線的截止區(qū)，輸出波形截止失真，如圖4。

步驟五：利用計算機(jī)仿真進(jìn)一步拓展知識，在放大電路中，即使靜態(tài)工作點(diǎn)合適，當(dāng)輸入信號過大時，輸出波形仍會失真。如當(dāng)V1=50mV時，Rb=750Ω，輸出波形的頂部和底部同時失真，如圖5。

4 結(jié)論

綜上所述，在高職《電子技術(shù)》的教學(xué)中，應(yīng)用Multisim軟件實(shí)現(xiàn)EDA仿真，不僅能使學(xué)生形象直觀的理解電子電路的原理和難點(diǎn)，還可以通過修改參數(shù)的形式，引導(dǎo)學(xué)生討論電路的“奇妙”現(xiàn)象，促進(jìn)學(xué)生思考。基于Multisim仿真軟件的《電子技術(shù)》信息化教學(xué)實(shí)現(xiàn)了“學(xué)做統(tǒng)一”，對學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、動手能力、創(chuàng)新思維、學(xué)習(xí)成績都有顯著提高。

參考文獻(xiàn)：

[1]康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：高等教育出版社，2004.

[2]王紫婷，吳蓉.EDA技術(shù)與應(yīng)用[M].蘭州：蘭州大學(xué)出版社，2003.

篇7

針對計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程實(shí)踐教學(xué)中存在的問題，提出利用仿真技術(shù)對《計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》課程實(shí)踐教學(xué)改革建議。通過具體實(shí)驗(yàn)演示仿真技術(shù)在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用，通過陜西國際商貿(mào)學(xué)院一年的教學(xué)實(shí)踐，加深了學(xué)生對網(wǎng)絡(luò)工作原理、復(fù)雜的技術(shù)概念的認(rèn)識和理解，培養(yǎng)了學(xué)生解決實(shí)際計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)問題的綜合能力，教學(xué)效果提升顯著。同時仿真技術(shù)有效改善了計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程實(shí)踐教學(xué)中存在的如資金短缺和設(shè)備更新較慢、實(shí)驗(yàn)效果差等問題。

【關(guān)鍵詞】計算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 實(shí)踐教學(xué)改革 仿真技術(shù)

cisco packet tracer是世界排名第一的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備制造商cisco公司的網(wǎng)絡(luò)仿真軟件，為學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)原理與技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目設(shè)計和配置，以及網(wǎng)絡(luò)故障排除等提供一個可視化可交互模擬環(huán)境，使用者可以在圖形用戶界面上直接使用拖拽的方法建立網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并使用圖形配置界面或命令行配置界面對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行配置和測試，也可以在軟件提供的模擬模式下觀察數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)中行進(jìn)的詳細(xì)過程，進(jìn)行協(xié)議分析等。其最大的優(yōu)點(diǎn)是采用動畫方式表現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議過程和數(shù)據(jù)封裝，這對學(xué)生進(jìn)一步理解網(wǎng)絡(luò)的工作原理、復(fù)雜的技術(shù)概念和體系結(jié)構(gòu)有很大幫助，使實(shí)驗(yàn)更直觀、更靈活、更方便。cisco packet tracer也有利于教師進(jìn)行教學(xué)設(shè)計，可以用來模擬多種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，依據(jù)“計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”課程實(shí)踐教學(xué)的教學(xué)內(nèi)容，用仿真軟件虛擬實(shí)驗(yàn)中用到的實(shí)際設(shè)備，給學(xué)生呈現(xiàn)真實(shí)條件下的實(shí)驗(yàn)情景，按實(shí)驗(yàn)要求設(shè)計完成計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)。cisco packet tracer是免費(fèi)軟件，有良好的開放性和可擴(kuò)展性。

2 仿真實(shí)現(xiàn)

以路由器靜態(tài)路由的配置為例，來說明仿真軟件cisco packet tracer在網(wǎng)絡(luò)實(shí)踐課程教學(xué)中的應(yīng)用。某公司有4個部門，分別建立了4個局域網(wǎng)，要求建立4個IP網(wǎng)絡(luò)，并通過3個路由器將這4個網(wǎng)絡(luò)互連。要完成網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)只需要保證每個路由器有正確的路由表。

2.1 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/p>

規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及IP如圖1所示。

2.2 參數(shù)配置

2.2.1 配置計算機(jī)

在每個網(wǎng)絡(luò)里面選取一臺計算機(jī)，單擊“計算機(jī)圖標(biāo)”打開“配置窗口”選擇“桌面”配置好IP地址、子網(wǎng)掩碼、默認(rèn)網(wǎng)關(guān)如圖2所示。

2.2.2 配置路由器

靜態(tài)路由配置

單擊”路由器圖標(biāo)”打開“配置窗口”選擇“命令行”如圖3所示。

Router1命令如下：

Router>enable

Router#configure terminal

Router（config）#interface FastEthernet0/0

Router（config-if）#ip address 10.0.0.4 255.0.0.0

Router（config-if）#no shutdown

Router（config-if）#exit

Router（config）#interface FastEthernet0/1

Router（config-if）#ip address 20.0.0.7 255.0.0.0

Router（config-if）#no shutdown

Router（config-if）#exit

Router（config）#ip route 30.0.0.0 255.0.0.0 20.0.0.9

Router（config）#ip route 40.0.0.0 255.0.0.0 20.0.0.9

Router2命令如下：

Router>enable

Router#configure terminal

Router（config）#interface FastEthernet0/0

Router（config-if）#ip address 20.0.0.9 255.0.0.0

Router（config-if）#no shutdown

Router（config-if）#exit

Router（config）#interface FastEthernet0/1

Router（config-if）#ip address 30.0.0.2 255.0.0.0

Router（config-if）#no shutdown

Router（config-if）#exit

Router（config）#ip route 10.0.0.0 255.0.0.0 20.0.0.7

Router（config）#ip route 40.0.0.0 255.0.0.0 30.0.0.1

Router3命令如下：

Router>enable

Router#configure terminal

Router（config）#interface FastEthernet0/0

Router（config-if）#ip address 30.0.0.1 255.0.0.0

Router（config-if）#no shutdown

Router（config-if）#exit

Router（config）#interface FastEthernet0/1

Router（config-if）#ip address 40.0.0.4 255.0.0.0

Router（config-if）#no shutdown

Router（config-if）#exit

Router（config）#ip route 10.0.0.0 255.0.0.0 30.0.0.2

Router（config）#ip route 20.0.0.0 255.0.0.0 30.0.0.2

2.2.3 驗(yàn)結(jié)果處理與分析

配置完成后，任意選取網(wǎng)絡(luò)中的兩臺計算機(jī)，相互ping 對方的IP。如果可以ping 通如圖4所示，則說明配置正確。如果ping不通如圖5所示，則先查看路由表、RIP、OSPF配置等信息，找出問題，修正后重復(fù)ping測試過程。

仿真軟件模擬出來的實(shí)驗(yàn)效果和真實(shí)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境非常相似，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程涉及的技術(shù)容更新很快，實(shí)驗(yàn)設(shè)備昂貴，很多院校達(dá)不到及時更新的條件，cisco packet tracer仿真軟件中可選擇的設(shè)備很多。

3 結(jié)束語

本文針對《計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》課程教學(xué)中存在的理論抽象，實(shí)驗(yàn)設(shè)施更新不及時等不足，使用虛擬仿真軟件進(jìn)行該課程實(shí)踐教學(xué)改革。分析了課程教學(xué)中使用仿真軟件的優(yōu)勢，結(jié)合典型的路由器配置教學(xué)案例詳細(xì)介紹了仿真軟件在網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)中實(shí)現(xiàn)，通過一年多的教學(xué)實(shí)踐證明基于仿真技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)類課程實(shí)踐教學(xué)改革有效的加深了學(xué)生對網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)工作原理、復(fù)雜的技術(shù)概念的認(rèn)識和理解，培養(yǎng)了學(xué)生分析網(wǎng)絡(luò)問題和解決實(shí)際計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)問題的綜合能力，通過生動、直觀的方式增強(qiáng)了學(xué)生學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)課程的積極性和學(xué)習(xí)興趣，教學(xué)效果提升顯著，同時仿真技術(shù)有效改善了計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程實(shí)踐教學(xué)中存在的如資金短缺和設(shè)備更新較慢、實(shí)驗(yàn)效果差等問題。

作者簡介

郭靜（1976-），陜西省西安市人。碩士學(xué)位。現(xiàn)為陜西國際商貿(mào)學(xué)院信息與工程學(xué)院講師。主要研究方向?yàn)楦叩冉逃⒕W(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。

袁春萍（1978-），陜西省渭南市人。碩士學(xué)位。現(xiàn)為陜西國際商貿(mào)學(xué)院信息與工程學(xué)院講師。主要研究方向?yàn)楦叩冉逃⒕W(wǎng)站建設(shè)與網(wǎng)站管理。

篇8

關(guān)鍵詞:復(fù)合材料;工藝設(shè)計;實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

復(fù)合材料實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為培養(yǎng)鍛煉復(fù)合材料專業(yè)學(xué)生實(shí)踐動手能力與科研創(chuàng)新能力的重要課程，在教學(xué)體系中占有舉足輕重的地位，其中“復(fù)合材料成型工藝設(shè)計”實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的開展對于提高學(xué)生設(shè)計性思維、整體工程觀等具有一定的促進(jìn)作用［1］。本文針對該實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行了系統(tǒng)性的改革探索，結(jié)合線上線下混合式教學(xué)方法，啟發(fā)學(xué)生自主式學(xué)習(xí)，收到良好的教學(xué)效果，這對于推動材料類實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式改革也具有一定的參考意義。

1實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)設(shè)計與目標(biāo)

本實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目主要承接復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計基礎(chǔ)、復(fù)合材料工學(xué)與模具材料設(shè)計等理論課程，參考了“上緯杯全國大學(xué)生復(fù)合材料設(shè)計與制作大賽”的競賽方式，采用線上線下混合式教學(xué)方法，突出自主式實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念，在課程設(shè)置上主要分為:線上開展虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)、線下進(jìn)行材料力學(xué)性能測試及計算軟件教學(xué)、復(fù)合材料制品設(shè)計等三個部分。通過超星網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺、微信等媒介，從原材料選擇，機(jī)械性能檢測到制備工藝的確定，再到終端產(chǎn)品的受力分析，師生展開互動與交流。通過啟發(fā)式的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，學(xué)生自主開展學(xué)習(xí)，最終形成復(fù)合材料制品工藝設(shè)計報告，一方面調(diào)動了學(xué)生的積極性，激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新意識，提升了其工程實(shí)踐能力;另一方面教師根據(jù)學(xué)生的實(shí)時反饋及時調(diào)整教學(xué)，進(jìn)行個性化的指導(dǎo)。

2實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程

2.1虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)

在教師的引導(dǎo)下學(xué)生在國家虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目共享平臺學(xué)習(xí)福建農(nóng)林大學(xué)的“木材工業(yè)用膠黏劑制備及性能檢測虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目”，了解復(fù)合材料原料—樹脂的合成工藝與性能檢測;學(xué)習(xí)國防科技大學(xué)開發(fā)的“戰(zhàn)機(jī)復(fù)合材料構(gòu)件制備與損傷虛擬仿真實(shí)驗(yàn)”與福州大學(xué)開發(fā)的“活性炭陶瓷復(fù)合材料的制備及測試虛擬仿真實(shí)驗(yàn)”，了解樹脂基、陶瓷基復(fù)合材料制備工藝流程。通過虛擬實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)，加深學(xué)生對復(fù)合材料原材料、制備工藝、檢驗(yàn)檢測的理解，為后期成型工藝設(shè)計打下基礎(chǔ)。

2.2機(jī)械性能測試、有限元分析軟件使用、材料工藝設(shè)計教學(xué)

學(xué)生分組選擇三到四種不同的復(fù)合材料進(jìn)行拉伸、彎曲、沖擊強(qiáng)度測試，如碳酸鈣增強(qiáng)聚丙烯、玻璃纖維增強(qiáng)不飽和聚酯、碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂、氮化硅－碳化硅陶瓷基復(fù)合材料等。通過對不同復(fù)合材料進(jìn)行測試，使學(xué)生了解不同種類材料的機(jī)械性能特點(diǎn)與優(yōu)劣，同時進(jìn)一步闡述其使用環(huán)境要求。結(jié)合理論課程中所述知識點(diǎn)，學(xué)習(xí)復(fù)合材料成型工藝的設(shè)計思路、框架及有限元分析軟件的基本操作步驟，給出參考資料，積極啟發(fā)、引導(dǎo)學(xué)生模仿練習(xí)，使學(xué)生掌握材料設(shè)計的重點(diǎn)與要點(diǎn)。

2.3復(fù)合材料工藝設(shè)計

在教師給出設(shè)計目標(biāo)與要求的基礎(chǔ)上，學(xué)生結(jié)合時事背景、應(yīng)用前沿，以興趣為出發(fā)點(diǎn)，以小組的形式自主提出設(shè)計選題，選題應(yīng)具備一定的挑戰(zhàn)性和實(shí)際操作空間，于課下完成設(shè)計報告。在這一過程中，教師與學(xué)生通過超星網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺、微信群互動交流，不同組同學(xué)在線上也可實(shí)時分享設(shè)計信息與遇到的問題，并展開討論交流。評判標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)設(shè)計內(nèi)容的難易程度進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，同時結(jié)合整個教學(xué)、互動過程中學(xué)生的表現(xiàn)情況給出成績，確保實(shí)現(xiàn)個性化輔導(dǎo)。通過這種教學(xué)手段的實(shí)施，激發(fā)了學(xué)生的參與熱情與主動性，在完成設(shè)計報告的過程中也起到鞏固知識，鍛煉實(shí)際工程思維的目標(biāo)。

3實(shí)驗(yàn)教學(xué)案例

3.1裝配式復(fù)合材料層合隔板的設(shè)計

當(dāng)突發(fā)公共安全衛(wèi)生事件時，建立方艙醫(yī)院是控制輕癥患者不繼續(xù)加重病情的優(yōu)化選擇，對疫情的防控具有重要作用，如何避免交叉感染是方艙醫(yī)院需要面臨和解決的首要問題，針對這一情況，學(xué)生團(tuán)隊(duì)設(shè)計了一種裝配式復(fù)合材料層合隔板，以便醫(yī)護(hù)人員進(jìn)行模塊化管理，觀察和控制患者病情。與傳統(tǒng)隔板相比，復(fù)合材料層合隔板具有更優(yōu)良的防護(hù)性能及可重復(fù)使用的特點(diǎn)，同時其生產(chǎn)工藝相對簡單，安裝過程進(jìn)一步簡化，能夠滿足突發(fā)需求。圖1裝配式復(fù)合材料層合隔板示意圖Fig.1Sketchmapoffabricatedcompositelaminatesdiaphragms造型設(shè)計:基礎(chǔ)參數(shù)設(shè)計，根據(jù)市面標(biāo)準(zhǔn)單人床1.2m×1.9m的規(guī)格，考慮到一定的舒適性，將隔板的長度設(shè)置為3m。隔板高度對于隔板的隔絕效果具有一定的作用，查找相關(guān)資料［2－3］，確定隔板高度為2.1m。考慮板材國家標(biāo)準(zhǔn)、成本和性能要求，設(shè)置鎂合金板材厚度0.11mm，PE板材厚度2mm。使用時，兩塊隔板分別在X方向中心線位置，沿中心線開一個切口，切口深度為板高度的1/2，切口寬度取板厚，兩塊板通過兩個口的十字交叉裝配組成一個十字形隔板。材料選擇:為達(dá)到隔板使用要求，我們采用鎂合金板—PE板—鎂合金板三明治夾芯結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計。鎂合金板選用AZ31B鎂合金，抗拉強(qiáng)度高于290MPa，伸長率3%～10%［4］;PE板選用高密度聚乙烯板，該材料具有良好的耐化學(xué)腐蝕特性，在潮濕環(huán)境下，能夠較好地阻隔水蒸汽并保持良好的電氣絕緣性。涂層材料選擇PTFE涂層，該圖層與鎂合金相容性較好并且具備良好的自抗菌性可減少病毒的粘附，對方艙醫(yī)院進(jìn)行交叉感染管理和控制病人病情具有重要意義。材料成型方式:膠接—輥壓的方式進(jìn)行層合板成型，同時采用磁控濺射鍍膜法在表面磁控濺射鍍膜PTFE涂層。預(yù)處理，首先用角磨機(jī)對鎂合金板材，PE板進(jìn)行工藝切口切削、打磨、清潔去除表面的氧化層。粘合，將PP膠均勻涂覆于兩種板材的粘合表面，初步粘合后，對其施加一定載荷使板材壓實(shí)，靜置一段時間。輥壓，調(diào)節(jié)輥壓縫寬度略小于板材相加總厚度，在一定的輥壓速度下，使試件以鉛錘狀態(tài)咬入，保證軋制力的均勻施加排除高分子粘結(jié)膜粘結(jié)時摻入的氣體。軋制結(jié)束后，清理邊緣的過盈PP膠，打磨鎂合金表面層，使用有機(jī)溶劑清洗表面，自然晾干。使用磁控濺射PTFE液進(jìn)行鍍膜，簡易封裝。圖2設(shè)計強(qiáng)度及工況結(jié)構(gòu)受力分析:結(jié)合板材的長寬高與AZ31B鎂合金板、PE板標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度和許用變形量，設(shè)定鎂合金板的最大許用應(yīng)力為30MPa，最大許用變形量為0.1mm。隔板在安裝時，其中一端用膠接方式與地面結(jié)合，形成一個固定支座。在使用過程中，隔板只需承受自身重力載荷。使用Abaqus有限元分析軟件建立受力模型，對其進(jìn)行受力分析。首先對隔板進(jìn)行離散化網(wǎng)格處理，根據(jù)實(shí)際數(shù)模的安裝方式，各插件面采用tie綁定的約束關(guān)系，邊界及相互關(guān)系采用XYZ各自由度下的全約束條件，使用CAE強(qiáng)度分析計算隔板的整體應(yīng)力、變形，分析驗(yàn)證其應(yīng)力是否滿足材料的屈服強(qiáng)度設(shè)計要求。應(yīng)力與變形校核，由于外加荷載可約束不計，只承受自身重量荷載，通過分析計算在水平一個方向1G載荷作用下和在水平兩個方向各0.5G載荷下，最大應(yīng)力2.8MPa，系統(tǒng)的最大變形0.003mm，遠(yuǎn)低于材料的許用最大應(yīng)力30MPa，0.1mm，因此能夠滿足強(qiáng)度、剛度設(shè)計要求。綜上，隔板的設(shè)計在力學(xué)性能方面具有可行性。

3.2無葉片風(fēng)力發(fā)電機(jī)組設(shè)計

隨著傳統(tǒng)能源消耗的快速增加，儲量日趨枯竭，相關(guān)環(huán)境污染問題也日益加重。風(fēng)能作為清潔可再生能源，受到越來越多的國家重視，然而風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中葉片轉(zhuǎn)動帶來的噪音污染及對鳥類生態(tài)系統(tǒng)的破壞系列問題正逐漸暴露。學(xué)生團(tuán)隊(duì)針對這一情況，查找相關(guān)資料，參考西班牙VortexBladeless公司設(shè)計理念［5］，設(shè)計出一款利用振動來捕獲風(fēng)能進(jìn)而發(fā)電的無葉片發(fā)電機(jī)組。設(shè)計原理:風(fēng)作為一種流體，當(dāng)以一定的速度吹過無葉片發(fā)電機(jī)組的桅桿時，會在桅桿周圍周期性地脫落出旋轉(zhuǎn)方向相反、排列規(guī)則的雙列線渦，經(jīng)過非線性作用后形成“卡門渦街”。當(dāng)渦旋足夠大時，桅桿產(chǎn)生劇烈振動，從而產(chǎn)生能量輸出。與常規(guī)風(fēng)機(jī)發(fā)電組相比，其制造成本相對低廉，總體碳排放量降低，無噪音同時土地利用率高等。結(jié)構(gòu)設(shè)計:整體外形設(shè)計如圖4所示，結(jié)構(gòu)包括，固定桅桿(產(chǎn)生振動)、發(fā)電機(jī)(磁耦合裝置系統(tǒng))、圓柱體三大部分。桅桿采用實(shí)心設(shè)計，并于桅桿尾部設(shè)計燕尾槽;圓柱體采取實(shí)心設(shè)計，并于頂部設(shè)計燕尾形榫頭;桅桿與圓柱體連接處采用燕尾形榫頭連接設(shè)計。圓柱體與發(fā)電機(jī)連接處采用法蘭接頭連接設(shè)計。圖4無葉片風(fēng)力發(fā)電機(jī)外形草圖Fig.4Outlinesketchofbladelesswindturbine材料選擇及成型方式:考慮到桅桿的使用要求，需具備質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、耐候性優(yōu)良等特點(diǎn)，學(xué)生團(tuán)隊(duì)選擇碳纖維/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料［6－7］，成型方式選擇RTM成型工藝與噴射成型工藝相結(jié)合。圓柱體選擇連續(xù)碳纖維增強(qiáng)PEEK復(fù)合材料是考慮PEEK樹脂具有最好的抗沖擊抗損傷性能、抗疲勞及耐蠕變特性以及耐環(huán)境特性，可滿足其使用條件，制備工藝采用注射成型工藝。承受載荷設(shè)計，分析計算:使用有限元分析軟件對無葉片風(fēng)力發(fā)電機(jī)組建立模型進(jìn)行有限元分析，首先根據(jù)其整體結(jié)構(gòu)選擇合適的單元類型，進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，建立模型;對模型進(jìn)行單元劃分，將已建好的有限元模型導(dǎo)入結(jié)構(gòu)場中，施加約束固定;對已約束好的模型依次施加重力載荷和風(fēng)壓載荷，導(dǎo)入分析計算模塊，進(jìn)行分析計算可得機(jī)組迎風(fēng)面和背風(fēng)面的壓力云圖以及風(fēng)壓曲線圖，從而給出額定功率、與風(fēng)速、振動頻率之間的關(guān)系，并可結(jié)合計算結(jié)果考證產(chǎn)品的可靠性。

4結(jié)語

在此次實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，涌現(xiàn)出多種復(fù)合材料成型工藝設(shè)計方案，相較于傳統(tǒng)單一給定式材料成型工藝設(shè)計，采用線上線下混合式實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式，能夠能最大程度的調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，拓寬學(xué)生設(shè)計思路，提升學(xué)生的創(chuàng)新思維與工程實(shí)踐能力。同時，在后期的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中可進(jìn)一步引入3D個性化打印，將學(xué)生設(shè)計的模型以實(shí)物的形式打印出來，起到更好的教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)

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篇9

一、信息化背景下中等職業(yè)學(xué)校教師專業(yè)發(fā)展內(nèi)涵

（一）職業(yè)教育信息化的概念

所謂職業(yè)教育信息化，就是職業(yè)教育的師生在基于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的基礎(chǔ)上，應(yīng)用信息技術(shù)和信息資源來推動教育教學(xué)發(fā)展和改革，從而實(shí)現(xiàn)職業(yè)教育現(xiàn)代化，滿足時代和社會需求的過程。它的內(nèi)涵涉及職業(yè)教育信息資源建設(shè)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)施建設(shè)、信息技術(shù)應(yīng)用、信息化人才培養(yǎng)、信息化的政策法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)等方面。

（二）教師專業(yè)發(fā)展的定義

教師專業(yè)發(fā)展，從構(gòu)詞方式角度有兩種理解，即“教師專業(yè)”的發(fā)展與教師的“專業(yè)發(fā)展”。前者意指教師職業(yè)與教師教育形態(tài)的歷史演變；后者則強(qiáng)調(diào)教師由非專業(yè)人員成為專業(yè)人員的過程。從目前國內(nèi)外對“教師專業(yè)發(fā)展”的定義來看，正體現(xiàn)這樣兩種思路和視角：一是側(cè)重外在的、關(guān)涉制度和體系的、旨在推進(jìn)教師成長與職業(yè)成熟的教育與培訓(xùn)發(fā)展研究；二是側(cè)重理論的，立足教師內(nèi)在專業(yè)素質(zhì)結(jié)構(gòu)及職業(yè)專門化規(guī)范和意識的養(yǎng)成與完善的研究。應(yīng)當(dāng)說上述兩種認(rèn)識和思考過程密切相關(guān)，但卻是和而不同的，是在一致的研究旨趣下包含并牽涉不同的領(lǐng)域與概念范疇，甚至研究方法和邏輯也有所區(qū)別。因此本文探討的是第二種視角，即教師專業(yè)發(fā)展是指教師個體專業(yè)不斷發(fā)展的歷程，是教師不斷接受新知識，增長專業(yè)能力的過程。

（三）信息化背景下的中等職業(yè)學(xué)校教師專業(yè)發(fā)展的內(nèi)涵

職業(yè)教育信息化是面向職業(yè)教育的，其任務(wù)是提高信息技術(shù)的應(yīng)用能力，從而推動職業(yè)教育教學(xué)和改革的發(fā)展，培養(yǎng)出適應(yīng)信息化社會的勞動者，即在信息化社會條件下掌握計算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，能夠在自身原有知識領(lǐng)域的基礎(chǔ)上進(jìn)行信息搜索、信息加工整合、信息創(chuàng)新的勞動者。要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，職業(yè)學(xué)校的教師肩負(fù)重要的責(zé)任，他們自己首先要成為信息能力的掌握者，在此前提下才能培養(yǎng)出信息化時代的人才。因此，在信息化的背景下，社會對中等職業(yè)學(xué)校教師的專業(yè)發(fā)展提出了新要求。

由于職業(yè)教育信息化的內(nèi)涵中所含“信息化的法規(guī)政策和法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)”屬于教育主管部門的范圍，所以在具體職業(yè)學(xué)校的教育信息化的內(nèi)涵中，不應(yīng)包括信息政策和標(biāo)準(zhǔn)，僅包括網(wǎng)絡(luò)設(shè)施建設(shè)、信息技術(shù)的應(yīng)用、人才培養(yǎng)及資源建設(shè)四方面。而網(wǎng)絡(luò)設(shè)施建設(shè)屬于學(xué)校層面，鑒于此，筆者對“職業(yè)教育信息化背景下的教師專業(yè)發(fā)展”的內(nèi)涵做出如下界定，即在信息技術(shù)環(huán)境中，職業(yè)學(xué)校教師以專業(yè)自覺意識為動力，以教師教育為主要輔助途徑，專業(yè)知能素質(zhì)和信念系統(tǒng)不斷完善、提升的動態(tài)發(fā)展過程。它主要包括職業(yè)學(xué)校教師信息化教學(xué)設(shè)計能力、運(yùn)用信息技術(shù)能力、反思與評價能力提升等方面的內(nèi)容（如圖1所示）。

二、信息化背景下中等職業(yè)學(xué)校教師專業(yè)發(fā)展模式

中等職業(yè)學(xué)校教師作為教師隊(duì)伍的一個組成部分，其專業(yè)發(fā)展具有教師專業(yè)發(fā)展內(nèi)涵的共性，但職業(yè)教育的教育目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)對象的特殊性決定了職教師資專業(yè)發(fā)展的內(nèi)涵又具有自身的特性。因此，中等職業(yè)學(xué)校教師專業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)是提升自身信息素養(yǎng)，將已經(jīng)掌握了的信息技術(shù)運(yùn)用到教學(xué)實(shí)踐中去，促進(jìn)信息技術(shù)向教育、教學(xué)、培訓(xùn)、實(shí)習(xí)、實(shí)訓(xùn)等各個環(huán)節(jié)滲透，而教育信息資源的設(shè)計開發(fā)、建設(shè)運(yùn)用是實(shí)現(xiàn)教師教育科研水平和教育教學(xué)效果不斷提高的基礎(chǔ)和主要任務(wù)。鑒于此，在信息化背景下，筆者將數(shù)字資源建設(shè)引入中等職業(yè)學(xué)校教師專業(yè)發(fā)展的研究，提出了校企合作、校本研修兩種專業(yè)發(fā)展模式。

（一）基于教學(xué)工廠的校企合作模式

基于教學(xué)工廠的校企合作模式是指職業(yè)學(xué)校立足目前校企合作中的具體實(shí)際，充分運(yùn)用信息技術(shù)環(huán)境優(yōu)勢，運(yùn)用現(xiàn)代教育設(shè)備和設(shè)施，將信息技術(shù)融于校企合作人才培養(yǎng)的教學(xué)研究中，通過教學(xué)仿真軟件、動態(tài)課程、虛擬工廠、校企課程認(rèn)證等手段，校企雙方共同參與和實(shí)踐，把培養(yǎng)和提高學(xué)生的職業(yè)能力放在突出重要的位置，加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)和技能訓(xùn)練環(huán)節(jié)的銜接，在師資培養(yǎng)、課程設(shè)計、教學(xué)組織形式、教學(xué)評價等方面建構(gòu)起與教師專業(yè)發(fā)展相適應(yīng)的模式（如圖2所示）。這種以企業(yè)需求為導(dǎo)向的教師專業(yè)發(fā)展模式，決定了這種模式是以企業(yè)為源頭，以專業(yè)教師為主體，以教學(xué)工廠為主題，以資源建設(shè)為載體，最終謀求教師專業(yè)發(fā)展的一種重要方法與途徑。校企合作的內(nèi)涵可以歸納為：“為了企業(yè)” “基于生產(chǎn)實(shí)際”和“在學(xué)校企業(yè)中進(jìn)行”。它主要分為四個階段：參與設(shè)計教學(xué)資源階段、學(xué)習(xí)研究教學(xué)資源階段、校企課程的教學(xué)整合階段、教學(xué)反思與評價階段。

1.參與設(shè)計教學(xué)資源階段

在信息技術(shù)環(huán)境下，中等職業(yè)學(xué)校和企業(yè)之間達(dá)成一定的協(xié)議，中等職業(yè)學(xué)校根據(jù)企業(yè)對人才的需求制訂一個具體的發(fā)展計劃；企業(yè)組織有經(jīng)驗(yàn)的高素質(zhì)專業(yè)人才，對所需人才進(jìn)行嚴(yán)密的規(guī)劃，并為所需人才量身制作出他們應(yīng)當(dāng)具有的技術(shù)水平或管理水平等。在此基礎(chǔ)上，校企雙方技術(shù)人員、專業(yè)教師共同參與研討，利用網(wǎng)絡(luò)和多媒體制作出集圖、文、聲、像于一體的仿真軟件、教學(xué)網(wǎng)站、生產(chǎn)視頻等數(shù)字化資源，形成教學(xué)軟件（包），其中內(nèi)容包括對所需人才的要求、企業(yè)在生產(chǎn)第一線的具體操作流程、企業(yè)在生產(chǎn)科技中的成果、企業(yè)的發(fā)展方向和科研方向等，并及時向校企雙方反饋，選拔具有相關(guān)專業(yè)技能的教師作為培養(yǎng)和培訓(xùn)對象，增強(qiáng)實(shí)效性。

2.學(xué)習(xí)研究教學(xué)資源階段

教師在企業(yè)提供的教學(xué)軟件（包）等數(shù)字化資源的指導(dǎo)下，在校內(nèi)通過網(wǎng)絡(luò)掌握企業(yè)生產(chǎn)第一線的新工藝、新技能、新方法以及企業(yè)的先進(jìn)管理方法，并可通過遠(yuǎn)程視頻、錄像來接收企業(yè)內(nèi)部的新信息、新動態(tài)。教師通過對企業(yè)發(fā)送的教學(xué)軟件（包）的學(xué)習(xí)和研究，了解到自己所從事專業(yè)目前生產(chǎn)流程、技術(shù)更新、工藝設(shè)備的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢。另外，教師有疑問時，也可以通過網(wǎng)絡(luò)與企業(yè)聯(lián)系，請教企業(yè)中的專業(yè)技術(shù)人員。

3.校企課程的教學(xué)整合階段

教師通過 一定時間學(xué)習(xí)和研究信息技術(shù)，在掌握了企業(yè)的管理制度、技術(shù)技能、生產(chǎn)一線的諸多實(shí)際問題之后，再結(jié)合自身理論知識，通過動態(tài)課程、虛擬工廠、在線輔導(dǎo)等教學(xué)方式傳授給學(xué)生，努力把學(xué)生培養(yǎng)成能快速適應(yīng)企業(yè)生產(chǎn)的員工。教師通過對教學(xué)軟件（包）的學(xué)習(xí)，也能夠在教學(xué)中及時補(bǔ)充反映企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場的新技術(shù)、新工藝，尤其要充分反映企業(yè)文化的內(nèi)涵，把握其實(shí)質(zhì)；教師也可以與學(xué)生一起研究并發(fā)現(xiàn)企業(yè)在某方面的不足之處，并結(jié)合教學(xué)中產(chǎn)生的一些問題，向有豐富實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的工程技術(shù)人員請教和及時反饋，參與到企業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)與技術(shù)改革中，進(jìn)而達(dá)到校企雙方互相依托、互相支持。

4.教學(xué)反思與評價階段

教師通過企業(yè)方在線、電子郵件或網(wǎng)絡(luò)視頻等信息技術(shù)手段傳送中等職業(yè)學(xué)校的教學(xué)場景，與企業(yè)技術(shù)人員、生產(chǎn)管理人員等一起進(jìn)行集體備課和探討，在充分滲入相關(guān)企業(yè)文化、企業(yè)專家在線點(diǎn)評及相關(guān)技術(shù)培訓(xùn)提升后，企業(yè)適時對教師的教學(xué)過程、學(xué)生的學(xué)習(xí)作品做出評價和認(rèn)證，并及時將所擁有的知識能力水平通過相應(yīng)教學(xué)手段反饋給師生，做到“教學(xué)做合一”。另外，通過一定教育教學(xué)理論的培訓(xùn)，將一批有工程技術(shù)背景的人才融入中等職業(yè)學(xué)校的教師隊(duì)伍中，適時地通過網(wǎng)絡(luò)對學(xué)生進(jìn)行專業(yè)知識和操作技能的輔導(dǎo)，進(jìn)一步拓展了教師專業(yè)發(fā)展模式。

在校企合作的專業(yè)發(fā)展模式中，教師跟蹤、了解企業(yè)發(fā)展信息、生產(chǎn)組織方式、工藝流程，掌握本專業(yè)最新技術(shù)，熟悉企業(yè)操作規(guī)范，摸清市場對人才規(guī)格培養(yǎng)要求等諸多內(nèi)容，促進(jìn)教學(xué)觀念不斷更新、專業(yè)領(lǐng)域不斷拓展，利用信息技術(shù)手段設(shè)計出許多獨(dú)特的教學(xué)方案，開發(fā)出一些符合企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際的數(shù)字化教學(xué)資源，這種合作必將為中等職業(yè)學(xué)校造就一批具有較高技能水平的“雙師型”教師。企業(yè)也可以通過整合中等職業(yè)學(xué)校的優(yōu)質(zhì)職業(yè)教育培訓(xùn)資源，為社會開展信息資源和遠(yuǎn)程培訓(xùn)服務(wù)。因此，對校企雙方而言，這種合作是雙贏的。

（二）基于教學(xué)案例的校本研修模式

基于教學(xué)案例的校本研修模式是指中等職業(yè)學(xué)校利用網(wǎng)絡(luò)共享交互的特點(diǎn)，通過推進(jìn)現(xiàn)代信息技術(shù)和教育技術(shù)的普及和應(yīng)用，以教學(xué)案例研究為核心，利用網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程授課、在線輔導(dǎo)答疑、網(wǎng)上討論、現(xiàn)場研討、專家引領(lǐng)等方式把學(xué)習(xí)、工作和教學(xué)研究融為一體，把中等職業(yè)學(xué)校辦成開放的學(xué)習(xí)型組織，為教師提供良好的專業(yè)發(fā)展環(huán)境，鼓勵教師在教學(xué)過程中積極主動地反思、探索、研討和解決問題，從而促進(jìn)教師的專業(yè)成長，提升專業(yè)水平的教師專業(yè)發(fā)展模式。

基于教學(xué)案例的校本研修模式是以中等職業(yè)學(xué)校發(fā)展為核心的教師專業(yè)發(fā)展模式，這就決定了這種模式是以中等職業(yè)學(xué)校為基地，以任課教師為主體，以教學(xué)案例為主題，尋求教師專業(yè)發(fā)展的一種重要方法與途徑。校本研修的內(nèi)涵可以歸納為：“為了學(xué)校”“基于課堂教學(xué)”和“在學(xué)校中進(jìn)行”。它主要有四個階段：教學(xué)案例選題階段、項(xiàng)目獨(dú)立實(shí)施階段、項(xiàng)目集體研討階段和總結(jié)成果階段（如圖3所示）。

1.教學(xué)案例選題階段

校本研修首先就是選題的問題，我們最需要研究什么問題，我們最需要解決什么問題，這應(yīng)該是全體教師共同參與討論的決定。本階段的主要任務(wù)是由教研（備課）組長組織相關(guān)理論的學(xué)習(xí)，通過網(wǎng)絡(luò)征集、調(diào)查、討論提出活動的主題，明確活動形式和任務(wù)，在研修活動前要對研究主題和內(nèi)容進(jìn)行充分而精心的準(zhǔn)備。此階段活動設(shè)計一般分為五個步驟：集中討論、確定主題方向→分期搜集、學(xué)習(xí)相關(guān)理論資料→提出個性化主題→集中討論、交流→確定活動主題并制訂方案。

2.項(xiàng)目獨(dú)立實(shí)施階段

在本階段，教研組全體成員首先以獨(dú)立探索的方式，利用信息技術(shù)手段收集網(wǎng)絡(luò)資源、開展網(wǎng)絡(luò)討論、學(xué)習(xí)現(xiàn)代教育理論和信息科學(xué)理論等，開展理論研究與企業(yè)實(shí)踐活動，從而形成自主化的符合企業(yè)實(shí)際特點(diǎn)的工作途徑和方法。此階段流程一般為：理論研究與企業(yè)實(shí)踐→教學(xué)設(shè)計→課堂教學(xué)→自我反思。其次在此基礎(chǔ)上進(jìn)行集體備課，每位教師要利用網(wǎng)頁、博客、BBS、網(wǎng)絡(luò)空間等手段輪流匯報自己研究實(shí)踐的情況，匯聚眾長形成教研（備課）組主題研究實(shí)踐方案。

3.項(xiàng)目集體研討階段

教師以集體研討的方式，就教研組形成的教學(xué)方案，通過上課、聽課、評課研討的形式進(jìn)行深入研究。在此過程中，全體成員都可結(jié)合自己的研究成果發(fā)表各自的觀點(diǎn)，教研（備課）組長及時提煉和總結(jié)，達(dá)成共識。此階段主要以組員獨(dú)立實(shí)踐反思與集體交流相結(jié)合的方式展開，分三步走：首先，組員圍繞主題獨(dú)立或合作完成個性化的教學(xué)設(shè)計后，展開對比性課堂教學(xué)實(shí)踐，并撰寫出各自的課后反思；其次，集思廣益，交流、討論并確定一份能夠體現(xiàn)教研組集體意圖的共性研討教案，并開發(fā)設(shè)計相應(yīng)的數(shù)字化教學(xué)資源，由其中一位組員公開執(zhí)教（根據(jù)需要也可以讓一人多次或多人次執(zhí)教），所有組員集中進(jìn)行現(xiàn)場觀摩并進(jìn)行課堂錄像；最后，組員就集體教案的課前預(yù)設(shè)和課堂實(shí)際效果進(jìn)行客觀的、綜合性的分析與整理，準(zhǔn)備現(xiàn)場研討交流，通過交流來，達(dá)成共識。

4.總結(jié)成果階段

教師個人、教師集體、專業(yè)研究人員、企業(yè)技術(shù)人員是中等職業(yè)學(xué)校校本研修的四個核心要素，共同構(gòu)成了校本研修的四位一體的關(guān)系。因此本階段要充分體現(xiàn)教師個人的自我反思、教師集體的同伴互助、專業(yè)研究人員的專業(yè)引領(lǐng)、企業(yè)技術(shù)人員的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)四種力量。教研組全體成員通過回顧參與主題研究的過程，就自己親歷主題研究的收獲及有待進(jìn)一步研究的問題進(jìn)行總結(jié)反思，積極修改教學(xué)案例及相關(guān)的數(shù)字化資源，并在教研組內(nèi)進(jìn)行交流討論。組長在匯總組員總結(jié)和思考的基礎(chǔ)上，通過專業(yè)研究人員的引領(lǐng)及企業(yè)技術(shù)人員的實(shí)踐完成本教研組的符合企業(yè)實(shí)際的主題研究報告、教案學(xué)案、教學(xué)實(shí)錄、教學(xué)反思和教學(xué)設(shè)計等網(wǎng)絡(luò)資源庫。此階段的活動程序?yàn)榛仡欉^程→撰寫論文→交流評比→總結(jié)成果。

在校本研修的專業(yè)發(fā)展模式中，教師借助網(wǎng)絡(luò)平臺的開放性、網(wǎng)絡(luò)資源的豐富性、網(wǎng)絡(luò)交流的互動性，打破了“空間”“環(huán)境”“對象”的限制，促使教師、學(xué)生、專業(yè)研究人員、企業(yè)技術(shù)人員等多方合作參與，凸顯教師專業(yè)成長中的自我反思、同伴互助 、專業(yè)引領(lǐng)、企業(yè)實(shí)踐的校本研修特色，實(shí)現(xiàn)了真正意義上“教師與教師間的互動、中等職業(yè)學(xué)校與企業(yè)的融合”。因此，在信息化環(huán)境下，走校本研修之路，構(gòu)建有效的校本研修模式，是促進(jìn)教師專業(yè)化發(fā)展的重要選擇。

三、對信息化背景下中等職業(yè)學(xué)校教師專業(yè)發(fā)展模式的思考

現(xiàn)代職業(yè)教育要求教師的專業(yè)發(fā)展，職業(yè)教育信息化又為中等職業(yè)學(xué)校教師的專業(yè)發(fā)展賦予了新的內(nèi)容和途徑，而專業(yè)發(fā)展模式能否在實(shí)踐中落實(shí)，能否切實(shí)提高職校教師專業(yè)發(fā)展的科學(xué)性、實(shí)效性，就必須對其內(nèi)在運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行更深一步的研究。在此，僅就影響中等職業(yè)學(xué)校教師專業(yè)發(fā)展的因素談一點(diǎn)思考。

（一）提升中等職業(yè)學(xué)校教師的信息素養(yǎng)

職業(yè)教育的信息化帶來了新理念、新課堂、新教研，從而對職校教師信息素養(yǎng)提出了更高的要求，需要職校教師及時更新教育教學(xué)觀念，重新定位師生角色，因此，教師信息化教育理念的更新、教學(xué)媒體和信息技術(shù)應(yīng)用能力的培訓(xùn)迫在眉睫。

（二）建設(shè)職業(yè)教育數(shù)字化教學(xué)資源庫

數(shù)字資源是職業(yè)教育信息化建設(shè)的重點(diǎn)，面對越來越豐富的數(shù)字化資源，職校教師要有開發(fā)、整合、管理、應(yīng)用的能力，要求建構(gòu)起區(qū)域內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)教研平臺和數(shù)字資源庫的共享中心，搭建多樣化的教師專業(yè)發(fā)展平臺，從而最大效益地發(fā)揮聯(lián)動學(xué)校的各自優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)數(shù)字資源共建共享。

（三）改革信息化環(huán)境下的人才培養(yǎng)模式

隨著數(shù)字化學(xué)校數(shù)量的不斷增加，提供數(shù)字化社會公共服務(wù)，開放學(xué)校的教育資源，提供數(shù)字課外學(xué)習(xí)支持服務(wù)，為家長提供家庭教育指導(dǎo)是中等職業(yè)學(xué)校信息化建設(shè)、應(yīng)用和發(fā)展的必然趨勢。因此構(gòu)建信息化環(huán)境下符合中等職業(yè)學(xué)校特色的技術(shù)技能型人才培養(yǎng)模式成為當(dāng)前教師專業(yè)研究的努力方向。

綜上所述，職業(yè)教育信息化背景下的教師專業(yè)發(fā)展將重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到以提高教師的信息素養(yǎng)與數(shù)字資源庫建設(shè)為主的層面，校企合作和校本研修教師專業(yè)發(fā)展模式正在突破以往關(guān)于教育理論和教育實(shí)踐的認(rèn)識，它不僅促進(jìn)中等職業(yè)學(xué)校教師的教學(xué)手段、教學(xué)方式、教學(xué)理念的創(chuàng)新，而且也有利于職業(yè)學(xué)校將教育服務(wù)融入社會，進(jìn)一步促進(jìn)教師專業(yè)發(fā)展模式的創(chuàng)新。

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篇10

關(guān)鍵詞：交通規(guī)劃；教學(xué)內(nèi)容；模式創(chuàng)新

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）50-0030-02

一、交通規(guī)劃課程改革的必要性

交通規(guī)劃是交通工程專業(yè)核心課程之一，它解決的是交通規(guī)劃的理念、原則、思路、程序、步驟與模型方法等問題。通過這門課程的學(xué)習(xí)，應(yīng)使學(xué)生能夠充分掌握交通規(guī)劃的步驟及重要的規(guī)劃理論模型，并具備一定的交通建模學(xué)術(shù)視野和理性分析技能，該課程對于學(xué)生專業(yè)素質(zhì)培養(yǎng)和從業(yè)能力提高都具有舉足輕重的地位。20世紀(jì)80年代交通規(guī)劃進(jìn)入我國，在我國交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)優(yōu)化決策方面交通規(guī)劃學(xué)科提供了重要的基礎(chǔ)技術(shù)支撐。然而，新形勢下特大、大城市交通基礎(chǔ)設(shè)施經(jīng)過大規(guī)模建設(shè)之后已逐漸趨于緩和，交通規(guī)劃工作已由建設(shè)之初注重建設(shè)規(guī)劃轉(zhuǎn)向了建設(shè)與管理并重，即由粗放型轉(zhuǎn)向了精細(xì)型，更加注重用科學(xué)的理論和方法來解決現(xiàn)代交通問題。目前交通規(guī)劃課程的教學(xué)內(nèi)容和模式顯然與現(xiàn)代交通科學(xué)的發(fā)展尚不相適應(yīng)。現(xiàn)代交通科學(xué)的本質(zhì)在于采用自然科學(xué)的方法來理解交通行為，用數(shù)學(xué)模型刻畫交通現(xiàn)象，用計算機(jī)模擬方法提供計算實(shí)驗(yàn)，從而揭示交通流的演變規(guī)律和交通擁堵的形成機(jī)理，解決出現(xiàn)的交通問題。因此，為滿足新形勢下創(chuàng)新型交通規(guī)劃人才培養(yǎng)的需要，在《交通規(guī)劃》課程教學(xué)中必須貫徹科學(xué)研究對于新形勢下交通規(guī)劃的要求，必須注重傳統(tǒng)規(guī)劃理論與方法的更新，必須給學(xué)生提供一個能夠運(yùn)用新的手段去親身實(shí)踐的創(chuàng)新平臺。

針對交通規(guī)劃課程教學(xué)中存在的不足，以“模型—計算實(shí)驗(yàn)—應(yīng)用”為教學(xué)改革主線，對交通規(guī)劃課程教學(xué)內(nèi)容和模式進(jìn)行創(chuàng)新研究。

二、交通規(guī)劃課程教學(xué)內(nèi)容改革

1.交通工程專業(yè)培養(yǎng)計劃的梳理和調(diào)整。本專業(yè)方向以培養(yǎng)具有道路系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計、城市及區(qū)域交通規(guī)劃、交通工程項(xiàng)目設(shè)計，能在國家與省、市的發(fā)展計劃部門、交通規(guī)劃與設(shè)計部門、交通管理部門等從事交通運(yùn)輸規(guī)劃、交通工程設(shè)計、交通控制系統(tǒng)開發(fā)等方面工作的高級工程技術(shù)人才為目標(biāo)。引進(jìn)和借鑒國內(nèi)外交通工程專業(yè)課程設(shè)置、實(shí)驗(yàn)實(shí)踐實(shí)習(xí)等研究成果，梳理了前修課程，包括數(shù)學(xué)建模、運(yùn)籌學(xué)、系統(tǒng)工程、計算機(jī)編程、交通工程學(xué)、交通調(diào)查與分析等課程的教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)時間，營造了相互銜接的交通規(guī)劃課程教學(xué)環(huán)境。為避免課程內(nèi)容重復(fù)，同時保證課程之間相互銜接，對部分課程進(jìn)行了調(diào)整，如交通調(diào)查與分析是交通工程學(xué)中一個章節(jié)，則不單獨(dú)開設(shè)此課，將該部分內(nèi)容放入交通工程學(xué)中，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)課詳細(xì)講授；將系統(tǒng)工程與交通工程學(xué)教學(xué)時間進(jìn)行了調(diào)整。另外加強(qiáng)了計算機(jī)技術(shù)內(nèi)容，在原有計算機(jī)基礎(chǔ)、C語言等基礎(chǔ)課程基礎(chǔ)上，增設(shè)了專業(yè)方向（規(guī)劃與管理）交通仿真技術(shù)課程，加強(qiáng)本科生實(shí)際應(yīng)用能力培養(yǎng)。

2.基礎(chǔ)理論教學(xué)內(nèi)容改革。所謂交通規(guī)劃，是指根據(jù)特定交通系統(tǒng)的現(xiàn)狀與特征，用科學(xué)的方法預(yù)測交通系統(tǒng)交通需求的發(fā)展趨勢及交通需求發(fā)展對交通系統(tǒng)交通供給的要求，確定特定時期交通供給的建設(shè)任務(wù)、建設(shè)規(guī)模及交通系統(tǒng)的管理模式、控制方法，以達(dá)到交通系統(tǒng)交通需求與交通供給之間的平衡，實(shí)現(xiàn)交通系統(tǒng)的安全、暢通與節(jié)能、環(huán)保的目的[2]。本次教學(xué)內(nèi)容改革中引入交通網(wǎng)絡(luò)建模、空間區(qū)位理論，增加城市物流規(guī)劃內(nèi)容，改變以往描述性的交通規(guī)劃教學(xué)內(nèi)容，加強(qiáng)了基礎(chǔ)理論教學(xué)，形成以交通建模為核心的教學(xué)內(nèi)容。

三、交通規(guī)劃課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容改革

《交通規(guī)劃》課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容重點(diǎn)在培養(yǎng)學(xué)生軟件應(yīng)用能力。它的重要性體現(xiàn)在它能將基礎(chǔ)理論知識與實(shí)踐應(yīng)用相結(jié)合，即需要知識的積累，也需要知識的實(shí)際應(yīng)用。軟件的許多應(yīng)用模塊全部是基于交通規(guī)劃的基本理論生成的，如在進(jìn)行交通生成預(yù)測時，軟件提供了交叉分類法、回歸法、離散選擇法等基本方法，只要具備了原始數(shù)據(jù)、設(shè)置好各項(xiàng)參數(shù)，就可以得到預(yù)測結(jié)果。構(gòu)建實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺，包括交通仿真軟件、數(shù)值計算軟件、地理信息系統(tǒng)軟件，注重培養(yǎng)學(xué)生對交通流和交通網(wǎng)絡(luò)流的分析模擬計算能力，實(shí)現(xiàn)學(xué)生能夠運(yùn)用規(guī)劃軟件進(jìn)行實(shí)際項(xiàng)目操作的目標(biāo)。2012年我院利用中央與地方共建高校項(xiàng)目購置了供實(shí)驗(yàn)教學(xué)使用的交通信息采集系統(tǒng)，如雷達(dá)測距儀、視頻采集儀、微波交通調(diào)查儀，同時利用實(shí)際交通科研項(xiàng)目將采集到的現(xiàn)場觀測數(shù)據(jù)接入到實(shí)驗(yàn)室，同時利用數(shù)據(jù)庫、信息融合等基礎(chǔ)理論技術(shù)，建立了交通信息采集與處理評價系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺。這給學(xué)生提供了一個利用在真實(shí)環(huán)境下進(jìn)行交通方案改善及修正理想條件下的研究成果的平臺。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容主要由兩部分組成：一是專項(xiàng)規(guī)劃案例教學(xué)。結(jié)合各種規(guī)劃案例，包括公路網(wǎng)規(guī)劃案例、城市道路網(wǎng)規(guī)劃案例、公共交通規(guī)劃案例、城市軌道交通規(guī)劃案例、交通項(xiàng)目評價影響案例及停車場規(guī)劃案例等等，使學(xué)生熟悉各專項(xiàng)規(guī)劃的基本流程及規(guī)劃原理；二是重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生交通建模能力和交通規(guī)劃操作能力，加強(qiáng)學(xué)生進(jìn)行交通軟件操作學(xué)習(xí)，包括交通仿真軟件TransCAD、VISSUM、EMME-3、CUBE等，交通制圖軟件AutoCAD，地理信息系統(tǒng)軟件MapInfor、ArcGis，數(shù)理統(tǒng)計分析軟件SPSS以及EXCEL等。兩部分內(nèi)容相輔相成，缺一不可，案例教學(xué)采用課堂講授與學(xué)生討論的形式，而軟件學(xué)習(xí)則是實(shí)驗(yàn)室指導(dǎo)與學(xué)生自學(xué)相結(jié)合的形式。

四、《交通規(guī)劃》課程實(shí)踐教學(xué)改革

交通規(guī)劃是一門應(yīng)用性很強(qiáng)的課程，實(shí)踐教學(xué)作為理論聯(lián)系實(shí)際的重要環(huán)節(jié)，對大學(xué)生創(chuàng)新思維、動手能力和分析問題及解決問題能力的培養(yǎng)至關(guān)重要，而這也是工程應(yīng)用型人才所必須具備的能力。交通規(guī)劃課程的實(shí)踐教學(xué)包括交通調(diào)查實(shí)習(xí)、軟件應(yīng)用實(shí)習(xí)和課程設(shè)計等。實(shí)踐教學(xué)改革采用案例調(diào)研和分析式的實(shí)踐教學(xué)方式，并和理論教學(xué)相互穿插，建立從表象認(rèn)知到提高交通現(xiàn)象洞察能力的實(shí)踐環(huán)節(jié)框架。

1.交通調(diào)查實(shí)習(xí)改革。交通調(diào)查是進(jìn)行交通規(guī)劃的前提和基礎(chǔ)，關(guān)系到整個規(guī)劃的成敗，因此具有十分重要的地位。傳統(tǒng)做法是教師扶著學(xué)生開展實(shí)踐活動，學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高。近年來，交通運(yùn)輸工程系與基層有關(guān)部門開展了廣泛的交流與合作，結(jié)合學(xué)生實(shí)習(xí)，在當(dāng)?shù)亻_展了《交通規(guī)劃課程設(shè)計》教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)，把學(xué)校教學(xué)與為基層解決實(shí)際問題緊密結(jié)合。尤其是交通大調(diào)查前期調(diào)查方案設(shè)計工作中，將案例調(diào)研和分析式的實(shí)踐教學(xué)方式融合在一起，教師給予學(xué)生充分的自由，這是教師真正站到指導(dǎo)實(shí)踐位置上的新型實(shí)踐教學(xué)模式，放手讓他們進(jìn)行方案設(shè)計、人員組織及協(xié)調(diào)工作，并進(jìn)行及時指導(dǎo)。實(shí)現(xiàn)實(shí)踐教學(xué)與課堂教學(xué)的有機(jī)融合，以此培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立工作的能力，充分發(fā)揮其主觀能動性。

2.課程設(shè)計。課程設(shè)計是對所學(xué)交通規(guī)劃理論和方法的總結(jié)和深化，其目的是鞏固學(xué)生所學(xué)基本知識、基本理論、基本方法；熟悉并掌握交通規(guī)劃的各種方法、內(nèi)容、步驟、注意事項(xiàng)；培養(yǎng)學(xué)生收集有關(guān)交通調(diào)查數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理與分析的基本技能；訓(xùn)練學(xué)生綜合運(yùn)用本課程及相關(guān)專業(yè)知識，解決交通規(guī)劃實(shí)際問題的能力；通過理論和實(shí)踐的緊密結(jié)合，重點(diǎn)提高學(xué)生分析問題、解決問題的實(shí)踐動手能力，為培養(yǎng)工程應(yīng)用型人才打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。課程設(shè)計學(xué)時一般為兩周，題目選擇一個簡化的交通規(guī)劃課題，可以以4～5個交通小區(qū)的區(qū)域展開，指導(dǎo)教師給出規(guī)劃要求、規(guī)劃年限、路網(wǎng)結(jié)構(gòu)以及社會經(jīng)濟(jì)指標(biāo)數(shù)據(jù)等原始數(shù)據(jù)，學(xué)生根據(jù)給定的條件，利用交通規(guī)劃理論知識，借助計算機(jī)軟件，完成原始數(shù)據(jù)的分析與處理、交通需求與社會經(jīng)濟(jì)指標(biāo)相關(guān)性分析、交通需求預(yù)測，給出規(guī)劃方案并對其進(jìn)行評價。在此過程中，學(xué)生通過方案設(shè)計、軟件應(yīng)用、編程計算等能夠全面提高自己。

3.軟件應(yīng)用實(shí)習(xí)。作為工程應(yīng)用型人才，掌握一定的本行業(yè)專業(yè)軟件是必備的基本技能之一。交通規(guī)劃由于要處理海量的數(shù)據(jù)更是需要計算機(jī)輔助完成。學(xué)生通過軟件實(shí)習(xí)，不但能夠進(jìn)一步了解交通規(guī)劃的基本原理，加強(qiáng)對專業(yè)基礎(chǔ)知識的認(rèn)識和了解，而且通過實(shí)際操作，交通規(guī)劃理論的實(shí)際應(yīng)用能力也得到提高，有利于糾正學(xué)生認(rèn)為學(xué)完交通規(guī)劃課程以后沒有用處的錯誤觀點(diǎn)。利用交通規(guī)劃軟件提供的眾多模型和方法，結(jié)合教學(xué)案例完成交通分配、路徑選擇、物流規(guī)劃、公交規(guī)劃等實(shí)際應(yīng)用過程教學(xué)訓(xùn)練，讓學(xué)生掌握利用軟件進(jìn)行交通規(guī)劃基本方法。

軟件應(yīng)用實(shí)習(xí)采用案例教學(xué)啟發(fā)式教學(xué)方法，充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。比如在規(guī)劃軟件實(shí)習(xí)課上可向?qū)W生展示各大中城市綜合交通規(guī)劃圖、交通組織圖，調(diào)動學(xué)習(xí)積極性。案例選擇得當(dāng)，可以使學(xué)生更快掌握操作方法，達(dá)到事半功倍的效果。案例有虛擬案例和實(shí)際項(xiàng)目案例，各有優(yōu)缺點(diǎn)。通常在教學(xué)案例中，根據(jù)需要，將兩種案例形式結(jié)合使用。先通過虛擬案例，從簡單開始，再從實(shí)際項(xiàng)目中抽取復(fù)雜一點(diǎn)的案例，進(jìn)行實(shí)踐性訓(xùn)練。由簡入繁，循序漸進(jìn)地展開教學(xué)。

五、教學(xué)組織形式和考核方式改革

采用學(xué)習(xí)團(tuán)隊(duì)式的分組教學(xué)組織形式，組內(nèi)成員合理分工，共同完成課程作業(yè)和案例調(diào)研，組織各團(tuán)隊(duì)的成果交流；改變側(cè)重個人考試成績的考評方式，在學(xué)生個人理論考核成績、小組調(diào)研報告成績的基礎(chǔ)上進(jìn)行綜合評定。

六、結(jié)束語

在新的交通形勢下，傳統(tǒng)交通規(guī)劃理論和方法與現(xiàn)代交通科學(xué)的發(fā)展尚不相適應(yīng)，不利于創(chuàng)新型人才培養(yǎng)。提出“模型-計算實(shí)驗(yàn)-應(yīng)用”視角的交通規(guī)劃課程教學(xué)內(nèi)容改革以及模式創(chuàng)新，通過對專業(yè)人才培養(yǎng)方案的梳理和調(diào)整，實(shí)踐、實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)以及考核方式等方面進(jìn)行改革，以此培養(yǎng)學(xué)生綜合能力。

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