應(yīng)用型軟件在自動(dòng)化專業(yè)實(shí)踐教學(xué)中的運(yùn)用

賀廉云

（德州學(xué)院 機(jī)電工程系，山東 德州 253023）

應(yīng)用型軟件在自動(dòng)化專業(yè)實(shí)踐教學(xué)中的運(yùn)用

賀廉云

（德州學(xué)院 機(jī)電工程系，山東 德州 253023）

培養(yǎng)實(shí)踐創(chuàng)新能力是所有工科專業(yè)的核心任務(wù)，自動(dòng)化專業(yè)作為工科的靈魂專業(yè)，對(duì)實(shí)踐創(chuàng)新能力的要求更高，學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)方法需要進(jìn)一步研究.仿真軟件可以幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)從理論到實(shí)踐的平滑過渡，提供給學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新的空間，啟發(fā)學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新的思維，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新的能力.

應(yīng)用型軟件；實(shí)踐教學(xué)；仿真

1 引言

工科是面向?qū)嵺`的學(xué)科，工科學(xué)生最重要的就是動(dòng)手實(shí)踐能力.實(shí)踐既是理論知識(shí)的來源，也是理論知識(shí)的最終歸宿，而且目前中國(guó)的工業(yè)領(lǐng)域最缺乏的就是大量的高級(jí)專業(yè)技術(shù)人員，所以，培養(yǎng)實(shí)踐創(chuàng)新能力是所有工科專業(yè)的核心任務(wù).自動(dòng)化專業(yè)作為工科的靈魂專業(yè)，對(duì)實(shí)踐創(chuàng)新能力的要求更高，而目前自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生的弱項(xiàng)恰恰在此，學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)方法需要進(jìn)一步研究.

關(guān)于培養(yǎng)自動(dòng)化專業(yè)應(yīng)用性人才的方法，國(guó)內(nèi)專家學(xué)者也做了大量探索，編寫了相應(yīng)的理論教材和實(shí)驗(yàn)教材，也研發(fā)了各種各樣的實(shí)驗(yàn)箱以用于教學(xué)實(shí)驗(yàn)，這確實(shí)在一定程度上提高了學(xué)生的實(shí)踐能力，但是當(dāng)自動(dòng)化專業(yè)大學(xué)生畢業(yè)時(shí)，大部分的同學(xué)對(duì)知識(shí)的見解還停留在理論階段，只有少部分同學(xué)擁有實(shí)踐創(chuàng)新能力.這種現(xiàn)象不僅僅是因?yàn)閷?shí)驗(yàn)設(shè)備不齊全的問題，更說明在理論與實(shí)踐創(chuàng)新之間客觀地存在著不小的距離，對(duì)于大部分的學(xué)生靠現(xiàn)有的培養(yǎng)辦法和條件是較難跨越的.目前的教學(xué)辦法是課程教學(xué)+實(shí)驗(yàn)箱操作，主要是驗(yàn)證理論的正確性.由于實(shí)驗(yàn)設(shè)備、教學(xué)經(jīng)費(fèi)等客觀條件的原因，一定程度上限制了學(xué)生的創(chuàng)新性思維及創(chuàng)新性實(shí)踐，因此如何探索有效的教學(xué)方法使學(xué)生在理論學(xué)習(xí)中逐步培養(yǎng)實(shí)踐創(chuàng)新的意識(shí)和能力，具有重要的意義.

2 應(yīng)用型軟件在自動(dòng)化專業(yè)實(shí)踐教學(xué)中的作用

自動(dòng)化專業(yè)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo)是以控制科學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)為基礎(chǔ)，使學(xué)生掌握較寬廣的自動(dòng)化和計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)，具有一定的工程技術(shù)基礎(chǔ)，能從事自動(dòng)化裝置和系統(tǒng)的分析設(shè)計(jì)和科研開發(fā)與應(yīng)用的工程應(yīng)用型人才.隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)方法已經(jīng)開始逐漸進(jìn)駐各領(lǐng)域，自動(dòng)化專業(yè)選用的高等教育出版社出版的最新教材中都增加了對(duì)仿真軟件的介紹，并作為教材內(nèi)容以供學(xué)習(xí)參考.仿真軟件可以幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)從理論到實(shí)踐的平滑過渡，改變以前直接由理論學(xué)習(xí)跳到實(shí)驗(yàn)箱操作的突變式教學(xué)方法，提供給學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新的空間，啟發(fā)學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新的思維，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新的能力，使學(xué)生通過硬件模擬和聯(lián)合仿真調(diào)試?yán)斫庵R(shí)和應(yīng)用知識(shí)，從硬件仿真調(diào)試過渡到實(shí)際設(shè)計(jì)和操作.把硬件仿真作為理論和實(shí)踐之間的過渡過程，引進(jìn)外國(guó)先進(jìn)軟件來輔助教學(xué)和擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)，可以給學(xué)生更廣闊的進(jìn)行實(shí)踐創(chuàng)新設(shè)計(jì)的平臺(tái).

自動(dòng)化專業(yè)實(shí)踐教學(xué)中利用Proteus、MATLAB等軟件的強(qiáng)大功能，結(jié)合各專業(yè)課的教學(xué)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)科技應(yīng)用軟件與教學(xué)內(nèi)容的有機(jī)結(jié)合，使學(xué)生通過接觸新型的工程應(yīng)用軟件，拉近與實(shí)際應(yīng)用的距離，為學(xué)生將來走向工作崗位、適應(yīng)工作環(huán)境打下良好的基礎(chǔ)，更好的滿足應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標(biāo).

3 應(yīng)用型軟件在自動(dòng)化專業(yè)實(shí)踐教學(xué)中的具體應(yīng)用

3.1 與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的結(jié)合

實(shí)驗(yàn)課是學(xué)生實(shí)踐的主要環(huán)節(jié)，開好實(shí)驗(yàn)課對(duì)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際、加深對(duì)理論的感性認(rèn)識(shí)是很重要的.實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為一種必不可少的教學(xué)手段不僅是驗(yàn)證知識(shí)和探索新技術(shù)的一種方法，還是培養(yǎng)學(xué)生多種實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識(shí)的主要手段.合理設(shè)置實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，采用先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)手段，可充分發(fā)揮學(xué)生的想象力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，提高學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力.

借助計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，可以彌補(bǔ)實(shí)驗(yàn)器材缺乏的不足，減少實(shí)驗(yàn)耗材，完成現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)設(shè)備難以實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜實(shí)驗(yàn)，縮短實(shí)驗(yàn)時(shí)間，更加完整地分析實(shí)驗(yàn)對(duì)象的系統(tǒng)性能指標(biāo)，優(yōu)化電路設(shè)計(jì)，具有高效、快速、直觀、完整的優(yōu)勢(shì).開展仿真實(shí)驗(yàn)可充分利用現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)室條件，發(fā)揮計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，即提高了現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)設(shè)備的利用率又提高了學(xué)生對(duì)新型軟件的應(yīng)用能力和科研創(chuàng)新能力.因此，仿真實(shí)驗(yàn)越來越顯露出它的重要性.

為了提高自動(dòng)化專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的教學(xué)水平，培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)思維和創(chuàng)造思維的能力，最大限度的提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)積極性，建立了以Proteus、MATLAB等軟件為實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式，提高了實(shí)驗(yàn)質(zhì)量與實(shí)驗(yàn)效率，電類課程的實(shí)驗(yàn)以Proteus為應(yīng)用和仿真軟件，控制類課程以matlab為應(yīng)用和仿真軟件，增加綜合型和創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，能最大限度的提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)積極性.

Proteus是英國(guó)Labcenter公司開發(fā)的電路及單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真軟件.Proteus可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字電路、模擬電路及微控制器系統(tǒng)與外設(shè)的混合電路系統(tǒng)的電路仿真、軟件仿真、系統(tǒng)協(xié)同仿真和PCB設(shè)計(jì)等功能.Proteus是目前唯一能對(duì)各種處理器進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真、調(diào)試與測(cè)試的EDA工具，真正實(shí)現(xiàn)了在沒有目標(biāo)原形時(shí)就可對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試、測(cè)試和驗(yàn)證.Proteus軟件大大提高了企業(yè)的產(chǎn)品開發(fā)效率，降低了開發(fā)風(fēng)險(xiǎn).由于Proteus軟件逼真、真實(shí)的協(xié)同仿真功能，它也特別適合于作為配合單片機(jī)課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)工具.Proteus軟件提供了三十多個(gè)元器件庫(kù)、7000余種元器件.元器件涉及電阻、電容、二極管、三級(jí)管、變壓器、繼電器、各種放大器、各種激勵(lì)源、各種微控制器、各種門電路和各種終端等.Proteus軟件中還提供有交直流電壓表、邏輯分析儀、示波器、定時(shí)/計(jì)數(shù)器和信號(hào)發(fā)生器等測(cè)試信號(hào)工具用于電路測(cè)試.

以Proteus為應(yīng)用和仿真軟件的課程實(shí)驗(yàn)安排：

MATLAB是美國(guó)Mathworks公司推出的集通用科學(xué)計(jì)算、圖形交互、系統(tǒng)控制和程序語言設(shè)計(jì)為一體的軟件,它除了具有傳統(tǒng)的交互式編程之外,還提供了豐富的矩陣運(yùn)算、圖形繪制、數(shù)據(jù)處理、圖像處理、圖形界面設(shè)計(jì)等，其矩陣運(yùn)算和數(shù)據(jù)處理功能很適合控制系統(tǒng)的仿真，能夠方便地進(jìn)行連續(xù)系統(tǒng)和離散系統(tǒng)的各種數(shù)學(xué)模型的建立、求取,各種分析設(shè)計(jì)方法的仿真分析和仿真設(shè)計(jì)等.此外,MATLAB仿真工具箱（Simulink box）為實(shí)現(xiàn)課程的計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)提供了一個(gè)理想的工具.Simulink是MATLAB的重要組成部分,它是對(duì)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行建模、仿真和分析的一個(gè)軟件包，Simulink提供了友好的圖形用戶界面,其系統(tǒng)構(gòu)成模塊為進(jìn)行課程教學(xué)建模、仿真和分析提供了強(qiáng)有力的工具和極大的方便.

以matlab為應(yīng)用和仿真軟件的控制類課程的實(shí)驗(yàn)安排：

3.2 與課程設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)的結(jié)合

自動(dòng)化專業(yè)課程設(shè)計(jì)安排

課程設(shè)計(jì)擺脫以往的紙上談兵，數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)、電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)和單片機(jī)原理及應(yīng)用課程設(shè)計(jì)可用Proteus軟件先仿真調(diào)試，以驗(yàn)證設(shè)計(jì)的可行性，再做出實(shí)物.

畢業(yè)設(shè)計(jì)是高校教學(xué)過程的重要環(huán)節(jié)之一，是教學(xué)過程的最后階段采用的一種總結(jié)性的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié).通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，能使學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)的各種理論知識(shí)和技能，進(jìn)行全面、系統(tǒng)、嚴(yán)格的技術(shù)及基本能力的練習(xí).對(duì)學(xué)生的知識(shí)面，掌握知識(shí)的深度，運(yùn)用理論結(jié)合實(shí)際去處理問題的能力，實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，外語水平，計(jì)算機(jī)運(yùn)用水平，書面及口頭表達(dá)能力進(jìn)行考核.在完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，畫電路、分析設(shè)計(jì)的結(jié)果等都會(huì)用到Proteus、matlab等仿真軟件，為學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)提供了輔助.

4 總結(jié)

要使培養(yǎng)的應(yīng)用型人才適應(yīng)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求，成為高素質(zhì)應(yīng)用性人才，就要加強(qiáng)與社會(huì)、企業(yè)的聯(lián)系，調(diào)查用人部門對(duì)應(yīng)用型人才知識(shí)、能力、素質(zhì)的要求，在先進(jìn)的教學(xué)理念指導(dǎo)下進(jìn)一步改革實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容和實(shí)踐教學(xué)體系，注重工程技術(shù)能力的培養(yǎng)，增加工程技術(shù)教育的針對(duì)性.借助計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，可以彌補(bǔ)實(shí)驗(yàn)器材的不足，完成現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)設(shè)備難以實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜實(shí)驗(yàn)，更加完整地分析實(shí)驗(yàn)對(duì)象的系統(tǒng)性能指標(biāo)，優(yōu)化電路設(shè)計(jì)，具有高效、快速、直觀、完整的優(yōu)勢(shì)，增強(qiáng)了學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng).

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