数控专业硬件建设（精选十篇）
数控专业硬件建设 篇1
计算机科学与技术专业是我国工科院校中常见的本科专业, 在过去的几十年中, 培养了大量的人才, 为我国的现代化建设做出了巨大贡献。到目前为止, 该专业仍然是在校学生人数众多的本科专业之一。
虽然计算机的应用已渗透到各行各业, 可是就业形势却不太好, 从麦可思研究院 (MyCOS Institute) 《2011年中国大学生就业报告》得知, 计算机科学与技术专业是2011年本科就业红牌警告的10个专业之一。有些美国同行预测, 也许计算机专业将来会消失, 到时计算机课程可能变成服务性、工具性的课程。现在美国已经开始出现这个苗头, 我国出现同样现象只是时间问题[1]。
为什么昔日的热门专业如今却风光不再, 虽然有该专业在过去数年培养的毕业生人数众多、供过于求之嫌, 但主要原因恐怕还是与计算机科学与技术专业的专业特色不明确, 无法满足社会需求所致。麦可思的报告也指出:部分红牌专业如计算机类是人才培养质量达不到产业的要求造成的, 一方面应届毕业生找不到专业岗位, 一方面企业招不到合适人才[2]。
二、突出专业特色的出路
从计算机科学与技术专业的培养目标来看, 是要培养具有良好的科学素养, 系统地、较好地掌握计算机科学与技术包括计算机硬件、软件与应用的基本理论、基本知识和基本技能与方法, 能在科研部门、教育单位、企业、事业、技术和行政管理部门等单位从事计算机教学、科学研究和应用的计算机科学与技术学科的高级专门科学技术人才。这看起来适应面很宽, 但实际上却没有竞争优势, 究其原因主要有两个方面:其一是各类非计算机专业中计算机类课程的不断增加和完善, 使得这些非计算机专业学生对以计算机为工具的应用能力大大加强, 已经能胜任本行业对计算机的应用需求, 不再对除了计算机本身以外、对其他专业知识一无所知、或知之甚少的计算机专业毕业生有太多的需求;其二是与计算机相关的其它专业, 比如软件工程、网络工程、电子信息工程、通信工程等专业对计算机专业已形成了合围之势, 使计算机专业无论是在硬件或软件、无论是网络或通信方面, 都可谓无一例外地缺乏竞争优势。总之一句话, 计算机科学与技术专业的就业形势可谓“危机四伏”。
虽然通用计算机市场增速变缓, 有趋于饱和的苗头, 但是, 嵌入式计算机技术, 却正在迅速发展, 嵌入式计算机系统已经形成一个规模庞大的产业, 其产品已遍及海洋、陆地和天空, 已广泛应用到信息家电、通信设备、医疗仪器、军事装备等众多领域, 它将作为后PC时代的核心, 成为一种新的计算平台。据估计未来十年中95%的微处理器和65%的软件被应用于各种嵌入式系统中[3]。市场对各类嵌入式产品提出了巨大的需求, 一方面促进了嵌入式技术的进一步发展, 另一方面也导致需求和供给之间的矛盾, 体现为嵌入式系统研发人才的巨大缺口。
综上所述, 本人认为, 作为计算机科学与技术专业, 突出专业特色的出路理应在嵌入式计算机系统方面多下功夫。
三、嵌入式系统的研发要求
嵌入式系统类型很多, 有以8位至32位微控制器 (MCU) 实现的, 也有以16位或32位数字信号处理器 (DSP) 实现的, 还有以复杂可编程逻辑器件 (CPLD) 或现场可编程门阵列 (FPGA) 实现的, 但无论是那一类型的嵌入式系统, 其组成一定是一个软件和硬件的综合系统, 就其开发而言, 硬件开发和软件开发缺一不可。
嵌入式系统的硬件和软件一定是密切相关的, 尤其是针对底层的软件开发更是必须能做到“软硬兼施”, 因此, 既熟悉硬件又熟悉软件、具备系统性的分析设计能力的人才非常抢手。如果硬件系统方面知识薄弱, 将会直接导致与硬件紧密相关的系统软件 (如操作系统、板级支持包 (BSP) 及设备驱动程序) 的开发成为一件相对困难的事情, 导致很多人认为嵌入式系统开发的门槛高、难度大, 从而使部分想从事嵌入式系统开发的人有望而生畏的感觉。
随着时代的进步, 技术的发展, 对嵌入式系统功能的要求越来越复杂, 传统的以MCS-51系列单片机为代表的嵌入式系统硬件平台, 以及传统的嵌入式系统设计方法已不能满足快速、高效地设计复杂嵌入式系统的要求。就单片机方面, 取而代之的是高性能的RISC型微控制器, 如Atmel公司8位的ATmega系列;TI公司16位的MSP430系列;还有PHILIPS等多家公司购买ARM公司知识产权而生产的各类32位ARM系列。在DSP方面, 有TI公司的C2000、C5000和C6000系列, 还有ADI公司的ADSP-21XX系列等。在EDA方面, 有Altera公司的MAX II系列CPLD器件, 以及Cyclone系列的FPGA器件, 还有Xilinx公司的XC9500系列CPLD和Virtex-4系列FPGA器件等。实际上, 为了适应不同类型的嵌入式系统的需求, 集成有多种类型芯片的产品也已上市, 比如, DSP+ARM的双处理器集成芯片以及DSP+ARM+FPGA的多处理器架构也已经大量应用于一些复杂的嵌入式系统中。
可以想象, 如果我们的大学培养计划和课程体系仍然保持在过去的模式, 跟不上时代发展的步伐, 培养出来的学生当然得不到用人单位的青睐, 其结果必然是出现毕业生找不到工作, 而企业又招不到所需要人才这种局面。因此, 根据形势发展需要, 认真设计培养规划, 对传统的教学模式和课程体系进行系统的建设和改革是十分必要的。
四、硬件课程体系的建设与改革
计算机专业的硬件类课程主要包括:数字逻辑、计算机组成原理、微机原理与接口技术、单片机技术、EDA技术、嵌入式系统等。下面就根据本人的体会, 对主要硬件课程其及体系的建设与改革做深入讨论。
a) 数字逻辑与EDA技术的结合
数字逻辑是现代计算机科学与技术的重要基础, 是计算机硬件系统中基础构件的逻辑实现, 也是学生理解计算机结构和工作原理的基础。通过这门课程的学习, 为学生深入学习计算机系统奠定硬件的设计和分析基础[4]。
随着微电子技术的发展, 用于数字逻辑电路的器件已从SSI、MSI、LSI到VLSI、ULSI, 集成度不断提高, 应用形式也由通用器件发展到专用集成电路 (ASIC, Application Specific Integrated Circuits) 和可编程逻辑器件, 从而使研发的产品与采用通用集成电路设计而成的产品相比具有体积更小, 功耗更低、可靠性提高、性能提高、保密性增强、成本降低等优点。
适当增加数字逻辑课程学时, 在教学过程中引入可编程逻辑器件和硬件描述语言 (HDL) , 就可以使学生尽早地把数字逻辑与数字系统的设计联系起来, 通过EDA开发工具 (如Quartus II) , 在CPLD或FPGA芯片上设计出自己所需的专用集成电路。这在实际教学过程中已得到证实, 从2008和2009级的培养方案落实过程可见, 通过采用与EDA的结合方式, 使学生在学习数字逻辑课程之后, 既可以掌握传统的设计方法, 也可以掌握一门硬件描述语言, 并且能比较熟练地运用到常用数字系统设计过程中。
b) 计算机组成原理与EDA技术的结合
计算机组成原理课程是从程序运行对硬件的基本要求出发, 讲解Von Neumann结构计算机系统的组成、部件的工作原理及其协同运行机制, 分析计算机组成对系统性能的影响, 讲授计算机系统的基本设计方法, 帮助学生建立计算机整机系统的概念[4]。
通过实际调查中发现, 学生中对这门课程的理论教学, 总是觉得很枯燥, 甚至认为没有什么实际应用。由于现在通用计算机系统中, 单核的CPU已经很少见, 有了多核和多段流水线的CPU, 使得一个指令周期包含若干个机器周期, 每个机器周期又包含若干个时钟周期的概念已不再适用, 取而代之的是在一个时钟周期就有一条甚至多条指令完成完毕。因此, 需要组织新的教学内容, 引入双核和多核CPU的工作机制和相关理论, 与实际应用的CPU工作机制接轨。
组成原理的实验教学往往是用实验箱来做, 学生按照实验指导书, 连接少量线路, 按规定动作设置相应的开关和按钮, 记录有关数据, 然后写出实验报告, 有的学生在做完实验后仍然不知道为什么这样做, 对结果也缺乏相应的分析和研究, 可以说是只知其然而不知其所以然。
有了数字逻辑课程的EDA基础, 在学习计算机组成原理过程中, 可以充分利用EDA技术知识, 把传统的实验方案都变成基于EDA的实验, 从运算器、存储器、控制器、数据通路到整机, 每个实验都由学生通过原理图或HDL在FPGA上完成, 这样导致的结果是每一个环节都需要学生仔细研究, 每一根线都需要自己连接, 从而使学生深入实验过程的每一步, 对实验过程和实验结果均有了细致而深入的理解。
在本校近两年的组成原理课程设计中, 通过将过去基于微程序控制器的CPU设计方法已更改成基于硬布线的CPU设计方法。利用EDA开发工具和硬件描述语言 (如Verilog HDL) , 学生已可以自己设计出具有自主知识产权的CPU以及相应的模型计算机。
c) 单片机与接口技术的结合
单片机技术是计算机专业的一门比较实用的专业课程, 长期以来, 一直以MCS-51单片机为主来讲授, 而51系列单片机由于诞生的年代久远, 其片内资源及运行速度都不如新型的单片机。
如果仍以8位机为主, 最好是改为Atmel公司的ATmega系列RISC单片机, 其主要原因是该系列的单片机品种齐全, 性能稳定, 片内资源丰富, 同等时钟频率的运行速度比51单片机快近十倍。
ATmega系列单片机的片内资源通常可满足绝大多数用户系统的需求, 即使需要外部扩展, 也能方便地与很多接口芯片连接, 因此, 可以将传统的微机原理与接口技术改为单片机原理与接口技术, 这样更便于实际应用。
由于同属于RISC型, ATmega系列单片机很多片内资源的编程方法与16位的MSP430和32位的ARM型微控制器非常类似, 所以掌握了ATmega系列单片机的开发技术也为今后对其它类型微控制器的应用打下了良好的基础。
d) 嵌入式系统课程的规划
嵌入式系统是计算机专业核心课, 课程从不同应用对嵌入式系统设计的不同需求出发, 讲解嵌入式系统软硬件设计的一般规律和不同设计方案各自具有的特点, 介绍软硬件协同设计、实时性等嵌入式系统的特征, 讲授嵌入式系统开发调试技术的基本原理, 并通过多个实验帮助学生加强实践训练, 提高综合运用各种软硬件基础知识的能力[4]。
目前的嵌入式系统大多以ARM系列芯片的应用为主, 就其开发而言可分四个层面:硬件层、驱动层、操作系统层、应用层。
硬件层是嵌入式系统的根基, 需要设计者掌握硬件电路设计技术, 包括数字电路和模拟电路及微控制器的应用, 还要熟悉原理图和PCB设计工具 (如Altium Designer或Protel等) , 并具有利用这些工具设计原理图和PCB的能力。驱动层首先要能看懂原理图, 并且熟悉微控制器的片内资源, 熟练掌握汇编语言和C语言编程, 还需了解操作系统内核架构及实时调度等。操作系统层主要是要能够掌握Linux或WinCE的基本原理, 并可根据实际系统需要对操作系统进行相应的移植。应用层首先需要掌握相应的编程语言, 大多是以C语言或C++为主, 也会用到少量汇编语言, 还需要掌握相应的算法设计及数据库和网络编程方法。
e) 其它课程的补充
程序设计是最根本的基础, 至于程序设计语言, 包括C或C++, 也包括汇编语言。虽然嵌入系统大多以C语言编程为主, 但是作为计算机专业的学生, 熟练掌握一种汇编语言也是必须的, 因为在一些特殊场合, 汇编语言可能是无法被取代的。
DSP技术在数字信号处理过程中的应用越来越广, 特别是在语音和图像等多媒体处理技术方面应用很广, 因此, 在培养计划中应该包含对数字信号处理方面的训练, 以便学生取得DSP方面的入门知识, 至少不至于对此类需求感到陌生。
五、实践环节的加强, 仿真实验与实际开发的互补
硬件类课程的一个共同特点是都必须有相应的实践环节配合, 只有通过实践才能进一步加深对理论知识的理解, 然而, 由于硬件实验是需要大量元器件、仪器仪表和实验设备支持的, 而目前高校的实际情况是支持各类硬件实验的资源非常有限, 即使是对计算机专业本科在校大学生, 也只能是在规定时间, 到规定地点, 对规定对象的学生做规定内容的实验, 所以效果总是不够理想。
要想突破硬件实验“四个规定”的限制, 引入虚拟实验平台作为辅助手段是十分必要的, 通过本学院近两年来的实践证明, Proteus VSM对硬件类课程的实验有很大的帮助, 可以解决数字逻辑、单片机技术、计算机组成原理和嵌入式系统的大多数实验问题。以课程设计为例, 由于不可能在短时间内完成, 而采用实验箱做又无法使多个学生交叉使用, 所以过去很多课程设计都面临因资源不足而无法实施的问题, 而基于Proteus VSM的设计是以文件形式存放在计算机硬盘中, 所以可以在不影响其它同学的情况下, 每个学生独立完成自己的设计, 而且可以通过仿真看到运行效果, 从而大大提高学生的积极性, 教学效果明显提高。
六、结束语
完善课程体系是培养优质学生的前提, 丰富的教学内容和教学手段是提高教学质量的保证, 形象生动的仿真可以提高学生的学习兴趣, 扎实的实践训练是使学生理论与实际相结合、为满足未来用人单位需求而必须采取有效措施。只有通过综合性的课程建设与改革, 才能有助于计算机专业的学生练就过硬的本领, 从而为将来的就业开辟道路, 为社会培养出合格的人才。
参考文献
[1]徐志伟, 涂丹丹.计算机学科的变革[C].大学计算机课程报告论坛文集, 2010, 5.
[2]麦可思研究院 (MyCOS Institute) .2011年中国大学生就业报告[M].社会科学文献出版社, 2011, 6, 9.
[3]陈丽蓉, 等.嵌入式微处理器系统及应用[M].北京:清华大学出版社, 2010, 5.
数控专业建设设想 篇2
一、师资建设：
1、提高教师的教学业务水平
①先学习先进的教学方法②科组中选一个教师试验，集体评课、学习③再推广
2、提高教师的实操技能，鼓励教师考取更高的职业证书。
①鼓励教师利用休息时间进行零件的加工
②选派老师进修、下企业实践学习。
3、加强科组老师参与课题研究
①要求每一学期积极写论文。
②分担一些重要任务让其参与完成。
二、课堂教学：
1、加强教材的处理。
①以够用、实用为度②以考证为准
③以企业需求为最终目的④加强校本教材编写、修改完善。
2、加强教学方法的研究
①经常开展以某科为主的教学方法的教研
②鼓励教师自已探索适合不同班级、不同学生有效的教学方法。
3、加强课后学生的辅导
三、建议：
1、加强“定单式”模式的研究，让它成为我校的一个特色，一个亮点。
①现在只有定单，但没有真正的与企业联系，按照企业的需求来开设置课程。
2、加强对企业的调查，因为我校学生以就业为主的，原来我校有一个好的经验是“三调查，三调整”，我认为现在还是有用的，因为你不知道企业的需求，自已凭想象来设置课程，肯定是不会达到企业要求的。
数控专业硬件建设 篇3
关键词：农业电气化专业 电子硬件课程群 研究
【分类号】S24-4；G642
课程群指具有相同内容或者内容具有承接的课程的有机结合或是几门能够互相促进的课程构成的有机群体。结构紧凑、内容合理的课程群能够为专业提供更科学、更高效的教学平台，亦能够为专业的发展提供整合的教学资源，同时能够减轻学生的学业负担，提高学生的学习兴趣，优化学生的知识结构，进而提高学生对专业知识、专业技能的掌握。国内很多高校在开展特色课程群构建方法研究方面进行了有益的探索[1-3]。
农业电气化是将传统的农业工作方式与电气、控制、信息等信息化手段相结合的专业，其本身具有交叉学科特点，这就决定了专业的发展既要涉及相关的电子信息知识，又不能像电子信息专业那样过于专注信息类的专业内容，专业中电子信息类知识广度更为重要[4-6]。农业电气化专业课程中的电子硬件类课程，对于专业发展至关重要，电子硬件类课程融合，构建适合农业电气化专业的电子硬件课程群，能够最大程度的满足专业的需求，在知识的广度上对学生进行拓展，同时整合课程资源能够帮助学生构建完整的知识体系。融会贯通的掌握相关的知识和技能。本文以农业电气化的三门核心电子硬件课程：电子线路计算机辅助设计、单片机原理及应用、嵌入式系统为例，着重论述了电子硬件课程群的构建方法与教学方法的改革思路。
一、核心电子硬件课程群建设可能性与必要性分析
线路计算机辅助设计、单片机原理及应用、嵌入式系统。三门课均以了解电子硬件的构成，掌握硬件基本设计原理，理解硬件设计原则，学习硬件设计方法为目的。课程中均涉及到了处理器、寄存器，寻址方式，数据处理等电子设计的基础知识，且具有前后承接的特点，三门课具有构建统一课程群的可能性。授课内容方面有雷同的部分，学生学习起来感受相近，甚至影响学生的学习兴趣和积极性，因此对三门重要课程进行融合构建电子硬件课程群对提升学生的学习兴趣，提高学习效果具有积极的意义。
二、电子硬件课程群建设思路与方法
构建电子硬件课程群以培养学生电子硬件综合设计能力为目标，着力打造完整的学生的完整的电子硬件知识体系，利用统一课程群的知识进行农业电气化系统中电子控制硬件的设计、开发、及基本原理的教学。电子硬件课程群的融合构建思路以实际设计中的流程为导向，对三门电子硬件课程进行有机重构。
电子线路计算机辅助设计课程主要针对电子线路的选型、设计、分析、绘制、检测等方面对学生进行培养，从实际硬件开发设计的流程来看，应作为课程群的第一部分。只有掌握了电子线路的计算机辅助设计才能对后续课程中的单片机、嵌入式系统课程中的硬件仿真部分进行正确的原理图设计，而在设计电子线路时要掌握芯片的硬件I/O接口信息，硬件寄存器的基本连接方式，故将后续课程中的硬件方面的接口内容，放在这一部分进行讲解，使学生能够掌握不同硬件的电子线路设计方法。
单片机原理及应用课程主要针对51级别单片机的设计进行讲解，应作为课程群的第二组成部分。为保证与后续内容稳固衔接，程序设计时应全部使用C/C++复杂语言讲解，将面向对象的硬件程序设计思想渗透到教学中，摒弃传统的汇编语言和C语言，重点强化包括“.h/.c”编程模式、typedef、ifndef与define等面向对象的编程习惯，使学生掌握此类编程方法，为嵌入式系统程序设计打基础，强化I/O口、LED、LCD、键盘等硬件基础部分模/数电路层面知识的讲解，为后续课程打下坚实的基础。
嵌入式系统是课程群的第三组成部分，该部分承接前面的电子线路计算机辅助设计、单片机原理及应用课程的内容，着重在嵌入式系统独有内容的讲解。由于嵌入式系统设计体系复杂，设计层面方面包括bootloader设计，硬件线路设计，软件开发设计等多方面，在有限的本科课程教学体系中，应将嵌入式系统视为“高阶”单片机系统进行讲解，这样既能承接前序的课程内容，又不至于使学生在学习中无所适从，将嵌入式系统与单片机系统进行对照学习，重点在嵌入式系统的原理部分，嵌入式系统的三重抽象程度的编程、嵌入式系统的晶振的工作方式等方面进行有针对性的讲解；软件部分则完全使用面向对象的编程思想讲解编程过程。由于有前面知识点的基础，学生能够很快的进入嵌入式编程的学习状态，达到良好的学习效果。
实验课开设方面，打通原来的课程实验，从电子线路设计，接口设计，程序编写到硬件调试全过程进行实验，使学生对课程群中的全部内容进行系统的复习和知识的融合串联，形成完整的知识和技能体系。
三、农业电气化电子硬件课程群构建效果展望
通过对农业电气化专业电子硬件类的三门课程的融合，构建电子硬件课程群，以统一的授课模式，对电子硬件课程群进行1-2个学期的连续讲授，按照统一的教学规划对课程内容进行重新的教学规划，打破培养方案、实验教学方案之间的限制，能够为学生构建具有整体知识体系结构和技能提供保障。此类课程群的教学模式能够最大限度满足農业电气化类的交叉学科培养要求，能够培养出知识面广、知识体系完整的高素质人才。随着农业电气化专业课程群建设模式的成熟，根据学科的特点还可以考虑构建知识结构的横向融合课程群，将不同学科门类的课程进行融合，培养出知识复合层次更加丰富的农业电气化人才。
参考文献
[1] 郭必裕.对高校课程群建设中课程内容融合与分解的探讨[J]，现代教育科学，2005（2）：66-68
[2] 王炯琦，周海银，吴翊. 加强信息融合课程的数学理论教学[J]，湖南工业大学学报，2010，24（2）：43-46
数控专业硬件建设 篇4
随着科学技术的发晨, 交叉性学科日益增多, 医学信息学 (Medical Informatics) 就是其中之一。医学信息学是一门以医药领域信息为主要研究对象, 以医药学信息的运动规律及应用方法为主要研究内容, 以现代计算机和信息技术为主要工具, 以解决医药工作人员在处理医学信息过程中的各种问题为主要研究目标的一门新兴学科, 是一门介于医学与信息学之间的交叉学科[1]。国际医学信息学权威专家J.H.Van Bemmel指出:“医学信息学由信息处理和通信理论及应用两个方面组成, 而这两个方面的处理对象是医疗卫生过程中获得的知识和经验”[2]。随着信息技术的深人应用, 国内外医学院校包括西医和中医类相继开设了医学信息工程类的相关专业。计算机技术是医学信息的一个主要的组成部分, 涉及到了网络通信技术、数据库技术、无线传感技术、人工智能等计算机科学的多个领域[3], 课程设置过程中可以分为软件课程群和硬件课程群。以下章节将对医学信息工程专业的硬件课程中存在的问题以及针对这些问题所采取的有效措施作深入的探讨。
2 目前存在的突出问题
我校的医学信息工程专业计算机硬件课程包括电子技术、汇编语言、计算机组成与结构、微机接口技术、操作系统、嵌入式系统。目前由于各方面原因, 该专业的硬件课程群主要存在以下几个问题:
(1) 认识方面的偏离:目前计算机教育存在着重软轻硬的倾向。很多学生尤其是医学信息工程的学生, 由于缺乏感性认识, 对硬件课程的了解甚少, 认识不到硬件技术在医学应用方面的重要性, 学生缺乏学习的积极性。
(2) 各硬件课程的分工和衔接不够规范:课程之间既有很多重复内容, 又缺失很多知识点, 各课程很少考虑相互关联的问题, 学生常常由于孤立知识点的学习而难以驾驭整个计算机硬件知识体系。
(3) 理论教学和实验教学较为分离:实验往往按课程分类, 学生只是对特定部分知识或技能的理解和应用, 各门课程教师以及实验教师之间没有充分的交流、综合, 很难形成学生的计算机硬件综合性系统开发和创新能力。
(4) 教学内容跟不上业界技术发展:计算机硬件发展太快, 真正能反映当今世界微机领域新技术的微机原理教材太少, 相应的实验设备和条件有所欠缺。
3 建设方案以及改革措施
针对医学信息工程专业硬件课程群目前所存在的问题, 面对医药行业目前对医学信息工程专业人才的素质要求, 必须采取相应的措施, 加强计算机硬件知识教学, 以提高所培养人才的整体素质。
3.1 加强专业认识, 调动学生学习的主动性
目前, 有不少学生对硬件类的课程不太重视, 认为硬件类课程与他们将来的就业联系不太紧密, 可有可无。在一些工科类院校中“重软件、轻硬件”的现象比较普遍, 在医学信息工程类专业中尤为明显。作为该类课程的授课教师, 在上课的整个过程中就应该告诉学生硬件课程群的重要性:硬件知识与软件知识如同计算机学科知识的两条手, 缺一不可, 任何一样学不好, 对将来的发展都会有影响。对于医学信息工程类专业的学生, 可以联系医学背景多举一些例子:比如作为一个医学信息类专业的学生, 将来除了要和医院信息系统HIS打交道外, 可能还要接触一些医疗设备。而现在医院的很多检查设备如CT、B超实际上都是计算机, 只不过与日常的PC机相比, 就是输入设备换了一下[4];在整个中药饮片的种植生产过程中, 可以建立一个“从田头到口头”质量回溯系统, 便于消费者查询相关信息, 完善原药的种植到消费者全过程的控制管理, 而建立这样一个系统平台在感知层通过RFID射频标签、无线传感器节点、智能移动终端来采集、获取和查询与中药饮片相关的各种信息;在网络层通过现代通信网络来传递信息;在应用层用传感器技术对中药饮片的种植和生产环节等, 进行监测, 记录各种环境数据, 硬件技术贯穿始末;再如远程诊疗系统等等。
这样以联系专业背景的举例说明硬件的作用, 可以使学生对硬件课程群的作用有强烈的感性认识, 加强学生重视硬件课程群, 充分调动学生的学习主动性、积极性。
3.2 建立一个以计算机组成与结构为主线的硬件课程体系
计算机组成与结构是计算机专业的核心专业课程, 是计算机硬件课程的主干课程, 在整个计算机硬件课程群中起着承上启下的作用。由于硬件课程之间的内容有很多交叉重合, 可以依照各门硬件课程的内容, 并且加进业界新技术和新理念, 明确各门硬件课程教学的目标, 对各门课程教学的知识点进行划分, 做好计算机组成原理与其他各门课程的衔接与关联, 以计算机组成与结构为主线, 建立一个逻辑性强, 衔接合理的具有层次的系统的课程体系, 课程体系框架如图1所示。
对于内容交叉的地方, 要合理处理, 比如计算机组成与结构中有指令系统相关的内容, 而这部分内容汇编语言中也有, 那么计算机组成与结构可以从设计指令的角度去谈论这个问题。
在建立以计算机组成与结构为主线的硬件课程体系框架的基础之上, 构建并实施与理论教学体系密切配合的具有连续性的实践教学体系。具体实践是以计算机组成与结构的各大部件为主线, 整合各门课程的实验内容, 互相渗透, 合理安排每个实验项目和环节, 充分体现“知识———综合———设计———应用”多层次设计理念, 使学生在学校能够尽量受到工程化训练, 具有工程素质。实验体系的框架如图2所示。
系统开发环节紧跟计算机硬件技术的发展, 使得学校教学和现实技术紧密相联, 在教学和实验的教学设置中加进最新技术, 如:计算机双核技术、超大规模集成电路、新型接口芯片、vista操作系统等。
3.3 多元化教学形式
多媒体技术应用于教学方法的改革, 激励学生思维活动:硬件课程中很多内容比较抽象、难以理解, 如果采用单纯的板书讲述, 教学难度很大。为此可充分的利用多媒体课件, 将所讲述的内容通过动画并辅以文字解释的形式展现出来, 以便学生的理解。如在讲解计算机组成与结构“指令的执行过程”时, 首先将控制器各部分的组成及功能以图解的形式分步显示, 然后再以分步动画的形式展示五条典型指令的执行过程, 使学生对此内容有更加感性的认识, 增强了学习效果。
采用互动式教学方法, 激发学生的学习兴趣:教师的教学设计不仅仅考虑教学目标分析, 还要考虑有利于学生学习情境的创作, 强调以学生为中心, 把学生的角色进行转变, 由传统的知识被动接受者转变为信息加工过程中的主体, 也就是知识的主动建构者, 而在教学的过程中教师起组织、指导、帮助和促进作用, 用情境设计, 互相协作、交流等方式调动学生的主动性和积极性, 以培养学生的实践能力、创新意识和应用能力。
课程的实践环节可以让学生参与到教师的科研项目中来, 将教师项目中的硬件控制模块分配给学生来完成, 这就是所谓的项目教学法, 项目教学法则是依托实际项目, 融教学知识点于具体项目, 学生在完成项目的过程中, 学习教学大纲中设置的知识点, 由于项目完成需要小组人员的通力合作, 利于增强学生的团队意识, 提高其自主创新能力。具体实现可以使学生基于实际的计算机控制系统, 由学生根据教师的项目的硬件控制模块的具体要求, 自主地完成某一控制系统的设计, 深化学生理解计算机专业硬件课程的重要性, 激发学生对计算机硬件专业课程学习兴趣, 增强学生的动手实践能力。
4 总结
针对医学信息工程专业目前计算机课程教学中存在的突出问题, 必须对课程内容进行整合, 对实践项目进行合理安排, 打破传统的教学模式, 采用多元化的教学方法, 充分调动学生的学习主动性和积极性, 重视学生实践能力的培养, 鼓励学生多参加工程性、实践性项目的设计和研究, 通过一系列措施提高医学信息工程专业学生的硬件设计能力, 提高对社会的适应力。
摘要：本文针对我校医学信息工程专业发展现状, 剖析了计算机硬件课程教学中存在的一些突出问题, 就这些所存在的问题, 联系医学信息工程专业特色, 提出了计算机硬件课程群课程设置以及实践教学的一些建设方案和改革措施。
关键词：医学信息工程专业,计算机硬件课程,建设方案,改革措施
参考文献
[1]丁宝芬, 施诚, 陈亦江, 等.实用医学信息学.南京:东南大学出版社, 2003:8.
[2]J.H.Van Bemmel, M.A.Musen.2002.医学信息学.包含飞, 译.上海:上海科学技术出版社.
[3]施诚, 王海舜, 叶辉, 等.医院信息系统教程.北京:中国中医药出版社, 2007:8.
数控技术专业特色班级建设方案 篇5
葛冬云
近年来我校的各项工作都有了很大的发展，特别是去年更是取得了骄人的业绩——在校生突破了万人大关。与此同时，我校的教学和专业建设问题也突显出来。我校一直以汽车类专业建设为重点，目前汽车类专业已成为我校的品牌专业并在省内外具有很大的影响力，同时它也是我校吸引生源的第一专业。但随着国内、省内机械制造类产业的不断发展，机械制造类人才的需求会越来越大。而在整个机械制造类人才中数控技术人才又是需求量很大的一类人才。我校自1999年开设数控专业以来，已培养了数千名毕业生。在学校领导的高度重视下该专业也取得了较大的发展，特别是实训条件的改善，但与其它兄弟学校相比还有一定的差距。目前我校该专业学生数较多，招生与就业情况良好，近年来，我校已着力于数控专业师资的培养与引入，并在机电专业开展了数控教学，已有较好的数控方面师资基础。今年我校计划招收08秋初数控有8个班级，高中数控有2个班级，加上08春招2个班，将有约700余名学生。为更加提升我校数控专业的教学质量，打造我校的又一品牌专业。机电教研室拟重点打造数控技术专业的建设，通过该专业建设，打造出一批在省内、国内较具影响力的名师；培养出一大批高素质的“双师型”教学队伍。但考虑到我校的实际情况，为集中精力建设，机电教研室拟在08—09学年第一学期先组建一个数控特色班级，通过该班级的建设带动我校数控技术专业和其它专业教学质量的全面提升。特色班级组建初步方案如下：
一、特色班级组建目的和具体方案 1．专业建设的社会背景与人才需求预测
我国正在成为世界制造工厂，制造业体现着一个国家的综合国力，我国要真正成为“世界加工制造中心”,必须要有先进的制造技术与一大批掌握先进制造技术的人才作为支撑。数控技术的广泛应用和高速发展对人才的知识、能力、素质结构提出了新的要求。中等职业教育数控专业的培养目标是培养既具有一定专业理论知识，又有较强专业操作技能的复合型、应用型的数控技术人才。
中等职业教育培养的主要是“蓝领型”数控技术人才，这类人才是指在生产岗位上承担数控机床的具体操作及日常简单维护工作的技术工人，在企业数控技术岗位中约占70%，是目前需求量最大的数控技术人才。
2．班级组建
以08—09学年第二学期期末考试成绩为主要依据从08秋初中数控8个班级中选拔60名学生，由各班级总成绩前15名综合表现良好的学生（共约120人）报名参加综合基础知识测试，最终录取成绩前60名的学生组成一个班级。对该班在师资、实训等方面进行倾斜。无特殊情况，该班级学生必须在校完成两年的学习时间方可实习就业。
3．师资遴选
由教务处和教研室共同通过综合考查，选择各科目优秀教师担任该班级的任课教师。
二、特色班级建设的目的和基本思路 1．班级建设的目标
对该班级学生加强理论教学，加大实训量，使该班所有学生都具备一定实际操作能力，通过参加省级、国家级的专业比赛，从而提升我校在该专业的影响力。通过特色班级建设，经过3～5年的努力把我校数控技术应用专业建设成师资力量强、教学设施齐全、教学方法好、教学手段先进、具有较大办学规模、在全省中职教育中具有示范和带头作用的专业，并争取成为我省先进制造业技能型人才培养培训示范基地。为企业输送技能过硬、数量较多的中、高级技术工人。2．特色班级建设的基本思路
基础理论根据学生基础，采用分段制教学；专业理论教学，注重与专业技能的有机结合；实践教学，实行模块式教学，实施多证制，强化技能训练，使学生一毕业即具备生产岗位所需的各项技术和操作能力，实现专业培养目标。
深化教学计划、课程设置、教学内容、教学方法、教学手段等方面的改革；强化专业建设和专业教学管理，提高教学质量，把该班级建设成我校的特色班级。
三、专业人才培养目标及知识、能力、素质结构 1．专业人才培养目标
本专业是培养德、智、体、美、劳等方面全面发展，具有综合职业能力，具有较强数控设备操作与管理能力，并兼顾学生继续学习和深造的需要，具有较高素质的操作型人才。本专业毕业生主要从事数控设备及自动生产线的操作、调试、维护和保养工作，也可从事生产现场工艺实施、数控软件使用、数控编程、数控改造、设备管理、质量检测和产品销售等工作。2．知识能力素质结构
1）具备必需的文化基础知识。
2）掌握机械和电气技术的基本知识，具备初级钳工、机加工、电工基本技能。
3）掌握数控设备工作原理和结构的基本知识，具备数控设备的中级以上操作技能，具备调试、维护、保养数控设备和对设备实施数控改造的初步能力。
4）掌握现代制造技术的基本知识，具备使用CAD／CAM一种软件、实施工艺、数控编程、设备管理、质量检测和产品销售的基本能力。
5）具备数控机床操作与维护技术方面的基础知识，主要包括《数控机床概述》、CNC车、铣床操作技术训练、CNC线切割技术训练等。
6）具备较好的数控车削、数控铣削加工与编程知识，主要包括《数控车削、铣削加工编程常识》数控车削（铣削）编程技术训练、数控车削（铣削）加工技术强化训练等。
7）具备CAD／CAM软件应用基础知识，主要包括《CAD／CAM应用技术常识》、CAD维建模训练、CAM操作技术训练等。
8）综合实习：通过实习，学生一方面提高综合职业技能，另一方面根据选定的专门化方向，选修提高数控造型、数控设备维修、数控操作等专项技能等。
四、对理论和实训课程体系进行改革
1．在理论教学中坚持以“必须、够用”为度，简化原理阐述，删除繁冗的知识，突出与操作技能相关的必备专业知识。
2．部分课程或教学单元采用理论实践一体化教学法，即打破理论课、实验课和实训课的界限，将课程中的相关教学环节相对集中，在实验室或实训车间进行教学，做到理实一体化。
3．注重学生的知识结构，注重传统加工工艺的教学和传统工种的技能训练，做好传统加工工艺和数控工艺的有机结合。4．在课程中围绕相关技术在数控机床中的应用而设置课程内容，如电气控制教学内容以电机控制与调速为主，其它控制技术以元器件识别和正确使用为主等等。这样删除了理论验证与繁冗的计算，精简了内容，避免了重复教学，削减理论课时，为技能训练留下充足的时间。
机电教研室 2008年7月3日
特色班级建设方案
班级目标
机械分院12数控设备应用与维护班 班级特色：数控车削加工与编程 2.建设目标：提高同学们的学习兴趣以及学习热情,同时也让同学们更加全面的认识数控技术,更重要的是让大家在学习的过程中，培养团队协作能力，互相帮助，互相借鉴学习的能力。通过对项目的实施，大家能紧紧的配合协作起来。最重要的是让大家的学习热情上涨，对专业更多的去接触和了解，也有了良好的学习氛围。应用计算机技术水平提高了，能利用ppt进行展示。大家集体和团队协作能力得到提高。对机床结构有了初步的了解。对未来职业有了初步的规划，认识到自己的专业前景。
二、建设方案
1.方案大体：我们先将全班36名同学分为了11组，并在学习一段时间理论课之后定下小组的预计完成目标，每个小组选出组长，我们的辅导员老师会定期给大家讲解专业知识，并布置课后练习，每个组组长则负责小组成员的学习效果和课后练习的质量。我们预计实行方案如下：前期3月到4月：主要是学习理论知识。先把全班同学分成小组。由相应的老师来对各个小组的组长进行培训，然后每个小组的组长又利用课余时间对小组成员进行培训。直到每个成员都能1,熟悉并掌握机械制图,会画一些简单中等的机械构件及零件的绘图。2.掌握基础的数控编程技术3.掌握学会公差与配合学科。设置考核。由小组长进行组织学习和管理。各小组完成的学习内容用ppt的形式，进行班级展示，由同学大家进行点评和学习。
中期5月：利用实训的机会，上机床实践操作，掌握机床的操作方法，了解机床的结构。并绘制出数控车床的结构简图。各小组用ppt进行班级展示。后期6月：将前期的理论知识和中期数控车床操作的技术结合起来。自己绘制回旋体零件的图样，和尺寸，编写出相应的程序，最终在数控车床上将零件加工出来。
2.日常活动：每周2、周3由我们的班主任给我们补习专业知识，在4月时有一个3星期的普车实训机会，我们可实际操作机床，了解机床，在5月还有两个星期的数控机床的实训机会，在那时我们会开始实现我们最开始小组定下的预计目标，3.特色活动：我们会组织大家经行一些班级小组间的竞技比赛，比如cad，机械制图比赛，数控机床模拟软件编程加工等各种特色活动，让大家更能清楚的了解我们专业，也更锻炼班级同学之间，团队成员之间的配合度。
三、验收要求
团队的学习过程材料最后我们将让各个小组的组长用ppt的方式为大家介绍他们的项目成果。各小组的项目完成情况。产品设计的合理性和可行性。产品质量。
四、预期效果
中职数控专业课程建设研究与实践 篇6
关键词：数控专业；课程建设；课堂教学
中图分类号：G712文献标识码：A文章编号：1005-1422（2016）05-0033-02
随着现代制造业技术不断革新，数控加工普及率的增加，制造业新工艺、新技术层出不穷，对数控行业灰领、蓝领人才的素质与技能也相应地要求越来越高，特别是工艺编制与CNC程序编写还需要有创新技能。传统的学科课程体系培养模式已不能适应现代企业的用工标准及要求，因此，数控专业建设与课程体系重构显得急迫而重要。
一、数控专业建设与课程体系现状分析
（一）专业定位模糊
目前，数控专业基本上按“既懂机床加工，又会计算机辅助设计”来定位，但加工工艺和计算机辅助设计两个学科涉及面非常广，让一名中职生在短短的两年时间里系统地掌握两大学科的理论知识和技能，是不现实的，也没有这个必要。前述的理想化定位，往往造成“加工不太精、电脑也不太通”的尴尬局面，失去了该专业应有的特色，达不到培养目标的要求。
（二）“双师型”教师队伍力量薄弱
由于种种原因，目前数控专业“双师型”教师比例仍很低，专业理论教师不能指导实训教学，实训教师基础理论薄弱，不能讲授专业理论课的现象还较普遍。
（三）适应新技术发展的课程体系有待构建
现行的数控专业课程体系明显偏重于加工实训方面，学生对加工操作只是停留于依葫芦画瓢的水平。因此，在课程体系构建时应突出培养学生的加工工艺分析能力，不仅仅是学会操作。
（四）体现当代工业发展水平的专业教材有待突破
一些教材没有充分体现出现代数控加工在行业的发展水平，内容陈旧、落后，且各门课程之间相互独立，相关知识未能有机地渗透和融合在一起，也未能充分考虑与高职教材的很好衔接。
二、专业建设改革措施与做法
（一）以市场为导向准确定位人才培养目标
职业教育培养的人才必须以市场的需求作为指挥棒，培养出的学生要以企业的认可和欢迎度作为办学的宗旨。
当前，企业将数控人才分为“蓝领、灰领、金领”三个层次，其中蓝领数控技术人才是指在一线生产岗位承担数控机床的操作和维护的技术工人，是目前需求量最大的数控技术人才。在企业中蓝领数控技术工人所需的知识结构与能力结构包括：掌握数控机床的基本知识，数控机械加工与数控加工的工艺知识，具有各数控机床操作、维护和手工编程能力，并了解数控加工的自动编程。这也是职校人才培养的定位标准。
（二）打造双师型教学团队
1.专业带头人培养和骨干教师队伍建设
加大专业带头人和骨干教师队伍的引进和培养力度，同时聘请一批具有行业知名度和影响力的专家作为专业带头人；学习国外先进职业教育经验，提高教育教学能力；结合本专业师资实际情况，挑选具有良好业务水平的骨干教师进行重点培养。通过国内（外）考察、高职师资培训基地培训、境内外专业进修、专业交流活动、参加课程建设和课题研究、参与生产第一线实践活动等进行骨干教师的培养，拓宽教师视野，更新教育理念，提高教师的专业实践能力。根据数控建设实际需求，以激发骨干教师积极参与教育教学改革为出发点，制定骨干教师培养、认定和考核办法，形成系统的骨干教师培养、认定机制，形成科学、合理的骨干教师梯队结构。
2.校企合作打造双师型教学团队
依托校企合作平台，建立 “双向培养”制度，派专任教师到企业顶岗实践，把企业的一线操作能手、技术专家聘为兼职教师，企业兼职教师接受学校职业教育教学能力培训，共同培育人才。建设一支以骨干教师与企业一线操作能手、技术专家为核心的“双师结构”的专业教学团队。努力培养一支高素质的“双师型”教师队伍，使双师型教师占总数的80%以上。聘请企业技术和管理骨干为兼职教师，改善“双师”结构。在大中型机械装备制造企业聘请有一定理论水平又有丰富实践经验的工程技术人员或管理骨干担任兼职教师，主要担任校内实践教学和校外顶岗实习指导，提高他们参与专业建设和课程建设的广度和深度。
（三）构建模块化项目式专业课程体系
中职数控课程体系的构建，以培养学生专业技能为核心，突出职业性。以此为基准，对现行课程学科体系作彻底改革，以适应市场的需求，及时在学科内容上做调整，突破口是通过工学结合的途径与职业实践紧密结合，利于学生以最短时间获得最新的知识与技能。专业课程体系模块可分为两大部分：
中职数控专业课程建设研究与实践
1.综合化系列课程
机械制图：包含原机械制图内容，增加计算机辅助绘图（AutoCAD）内容，融入公差与配合部分，使学生将制图、尺寸标注和公差标注融为一体。
机械基础：机械原理和机械零件、金属材料与热处理等内容。本课程主要是为了培养机械工程方面的初步知识和能力。
机械制造基础：包含金属切削机床、切削原理与刀具、机械制造工艺和机床夹具等内容，将加工工艺和工艺装备知识有机地组合在一起。本课程完成机械制造工艺与设备初步知识和基本能力培养。
计算机辅助设计：主要造型与编程的计算机软件应用，以完成计算机应用方面的初步知识和能力培养。
2.职业技能专门化模块课程
职业技能模块课程是专业能力培养的核心课程，根据职业市场的需求，对应的职业技能是钳工技术、普通车、铣削加工技术、数控车、电加工技术、数控设备安装与维护技术、机械零件检测技术。该模块的主要任务是有针对性地完成就业上岗前的培训，为就业上岗做好充分准备，突出实践性与综合性。
要根据设立的职业技能专门化方向，条件具备的院校在校内完成该模块教学。操作时可把学生分成若干个专门化合作组，由学生自愿选择参与哪个合作组。每个合作组完成一个子课题，各子课题可以是同一大课题下的子课题，也可以是独立设置的子课题，合作组之间可以是互相协作的关系，也可以相对独立。子课题按性质不同分以下两类：制造加工型和设计制造综合型。制造加工型主要是根据已有的设计，完成零件的机加工、装配和调整工作；设计制造综合型则完成一个简单产品或其中一部分设计与制作的全过程。为使学生较全面地掌握知识和技能，应以设计较简单的制造综合型为主。
该模块要求指导教师具有较高的专业水平和综合能力。课程开发充分结合合作组的内容，以实例、设计制作指导书的方式进行。如梁球锯中学要求学生独立编程并在数控铣床上自行操作，最终完成一件精美的产品。由于强化了专门化方向，学生拥有社会急需的其他学校毕业生所没有的一技之长，深受企业欢迎。
师资、设备等条件尚不具备的院校可与企业合作，把专门化模块放到企业中实施，教师与企业技术人员根据企业情况一起完成模块课程开发与教学工作，这样可同时解决部分学生的就业问题。
（四）开发理实一体的项目化教材
开发的实训项目教材，将教学与生产实践相结合，教学加工任务源于企业的真实产品的生产任务，并注重知识的逻辑结构，符合学生的认知规律，突出项目内容的实用性、前沿性。通过项目任务的实施，教学组织与劳动生产组织对接，产品质量检验与企业质检管理规范相符，让学生体验完整工作过程，逐渐适应岗位工作的角色转变。
以此为基础进行项目学习教学是一种比较适合目前数控机加工教学的方法，在教学中以学生为中心，围绕一个专题项目，让学生以小组形式进行讨论与交流学习，教师将相关专业技术知识整合到课堂学习中，整个项目学习过程中教师只起引导、组织作用；教师通过各种管理表格（如项目组织、项目沟通、时间管理、合作管理、资源管理等）、实施计划清单规范学生的项目学习，在项目组织中，学生以小组形式收集项目学习资料、制订项目学习时间、完成项目实施计划，在项目学习完成后开展项目学习反思总结活动，为下次项目学习改进提供有效的参考。教师对整个项目教学起一个组织管理和评价指导、解答疑难的作用，具体做的两项工作如下：
1.组织学生分好学习研究小组
根据学生不同的性格和能力差异，课堂和实习教学中进行分组教学，分组时，每个小组控制在六到八人为好，在教学过程中可以将一些教学问题用抢答、抽签回答、小组竞赛等多种形式来激发学生思考，教师还可以对积极回答问题的学生或小组进行抽牌奖励（给小组或个人奖励积分），充分调动课堂气氛。
2.积极引导学生，变单一的理论知识教学为多种多样的课堂教学
教师平时上网或通过多种方式积累和教学相关的知识的视频，尽量避免在教学中进行“满堂灌”，给学生营造一个轻松、愉快的课堂氛围，利用视频教学、数控加工仿真软件操作教学、其它多媒体教学等方式，与学生多进行互动。
总之，课程体系改革围绕学生的个性特点进行，为学生在职业学习中具备一技多能多创造条件，拓宽思维，如此，我们的教育教学才会取得突破，不断前进。
参考文献：
[1]江献华.构建中职数控专业工学结合的模块化项目工式课程体系研究[J].科技视界，2012（06）.
[2]石伟，刘莹昕.职校数控专业人才培养模式探讨[J].中国科技创新导刊，2008（04）.
数控应用技术专业改革与建设 篇7
数控应用技术专业一体化改革应从以下几个方面着手进行改革:
一、数控专业一体化教学改革的基本内容
1. 建立完善一体化教室
建立理论与实践一体化教学的专业教室, 融编程、仿真、实训等于一体, 将教学环境设计为教学工厂模式。教师在专业教室上课可以边讲边练, 学生在学习过程中, 既可以对照学习编程理论, 又可以进行实践动手训练。教学方法直观、灵活, 教学形式生动、活泼。具体的操作可以在将要建成的的数控编程实训室建成具有黑板、计算机及配备模拟机的一体化教室。在计算机中安装有数控中常用的仿真软件和数控自动编程软件。教师在讲解的过程中可以应用黑板及开发的课件进行理论基础教学;仿真软件对所讲解的编程指令通过网络与学生进行互动式教学使学生对编程有一个直观的认识;模拟机和计算机通过网络连接, 使学生在数控自动编程软件编制的软件可以直接与机床相连, 直接对后台生成的程序进行加工和校验。
2. 逐步实现理论和实践一体化
数控实训基地不仅仅具有实训一个独立的功能, 他同样也是教学中不可分开的组成部分。教学为主体, 实训为辅助是专业发展的共同模式。真正实现理论和实践一体化教学就必须从根本上改变理论教学与实践教学相分离或一门课程、一个实践环节单独操练的做法, 强调的是教学内容与教学方法的应用性和综合性。让学生在生产环境中进行综合性的技术训练, 在生产实践中发现问题、思考问题和解决问题, 充分体现教学过程中教师主导、学生主体的作用。具体的操作办法是讲课堂“搬”到实训基地。再将要建设的数控基地内建立一个独立的教学空间, 在讲解时刻在此教学, 之后到机床上直接对课堂讲解的内容进行加工练习, 使得本堂课的知识当堂消化。但一个零件不可能在一堂课就能完成, 所以要求在对数控编程等课程在排课时安排在一天内统一安排。
二、数控专业一体化实训改革的基本内容
现代制造技术是在传统的制造技术理论上发展起来的, 传统的制造技术仍然是现代制造技术的基础, 掌握好传统金工操作技能是培养数控技术人才的关键之一。与普通机械加工设备相比, 使用数控机床能加工出精度更高、外形更复杂的零件, 同时可降低工人的劳动强度, 提高生产效率 (特别是在批量生产中) 。实际上, 普通车床经过改造, 加上数控系统和必要的电路、液压、气路等, 便可成为数控机床, 但其本质仍属于机械加工的范畴。因此可将数控加工技术实训教学划分为三个阶段:基础 (即机工) 实训阶段、模拟实训阶段、专项 (实际) 操作实训阶段。
1. 基础 (即机工) 实训阶段
现代制造技术是在传统的制造技术理论上发展起来的, 传统的制造技术仍然是现代制造技术的基础。传统的车、铣、刨、磨、钻的金工实习的教学也同样要加强。
(1) 钳工及测量实习
在基本的钳工加工技能、刀具 (车刀、铣刀等) 的刃磨和钻床上进行孔加工和手工攻丝及机械攻丝的基本操作方法, 主要包括钻床的操作、钻头装夹、工件安装等。根据图纸要求, 选择合理的工艺过程及测量方法, 完成钻孔、扩孔、绞孔及攻丝, 选择合理的工艺过程以及测量方法, 刀具 (车刀、铣刀等) 的刃磨。
(2) 普通车工实训实习
该实习的教学目标是让学生掌握一部分车工的中级技能, 主要包括车床工件定位与装夹、熟悉安全文明生产规章制度、阶梯轴的加工、滚花、简单成型面的加工、外三角螺纹的车削、蜗杆和偏心轮的车削、在四爪卡盘或花盘上工件的找正和加工中心架的使用等中等复杂程度的轴类零件综合加工等。
(3) 普通铣工实训
该实习的教学目标是让学生掌握一部分铣工的初中级技能, 主要包括铣床的使用与维护、铣刀的种类与作用、工件定位与装夹、平面和连接面的铣削、阶台和直角沟槽的铣削、铣工实习中分度头和回转工作台的使用、螺旋槽的铣削、挂轮架的使用等等。
通过以上的实习使数控技术人员全面了解产品的加工工艺, 制定出合理的加工流程, 然后正确地选择加工刀具、机床转速、刀具的进给速度和切削用量。工艺参数的选择并非数控编程人员凭空想象的, 它来源于数控编程人员对普通机械加工设备的操作经验和牢固的专业知识基础。因此, 基础 (即机工) 实训阶段是数控专业发展的必要前提。
2. 进行CAD/CAM技术在数控专业学生生产实习上的应用
CAD/CAM和数控自动编程软件的学习是数控专业实习教学的一个重点, 计算机及加工软件的不断发展极大地促进了数控技术的发展, 几乎任何一种数控加工设备都可以找到一个或几个与之匹配的数控自动编程软件, 数控自动编程软件的不断升级, 使数控编程的效果不断提高。
手工编程只能对简单零件的二维平面投影视图进行编程, 而对部分零件特别是复杂三维曲面的加工程序, 单靠手工编程是无法实现的。而CAD/CAM是从三维实体设计开始, 然后由计算机自动生成刀具轨迹, 再传送到数控机床上控制零件的加工。所以, 对于数控专业的的学生而言, 掌握CAD/CAM和自动编程软件是很重要的一个环节。
3. 专项 (实际) 操作实训
(1) 数控车床实训
该实训是所有实训的重点, 它的教学目标是使学生全部达到数控车床操作工中级技能水平, 使部分优秀学生达到高级工技能水平。主要包括数控车床的结构、操作界面及程序编制, 能根据所给零件图熟练地进行程序编制、输入调试、零件装夹、刀具选择及装夹, 直至加工出合格的零件。
(2) 数控铣床实训
该实训的教学目标是使学生全部达到数控铣床操作工初中级技能水平, 使部分优秀学生达到高级工技能水平。主要包括数控铣床的结构、操作界面及程序编制, 能根据所给零件图熟练地进行程序编制、输入调试、零件装夹、刀具选择及装夹, 直至加工出合格的零件。
(3) 加工中心实训
该实训的教学目标是使学生全部达到加工中心操作工初中级技能水平, 使部分优秀学生达到高级工技能水平。具体内容包括操作面板的学习、工作坐标系的建立、孔加工、平面轮廓加工训练、型腔件的加工、配合件的加工与测量、计算机自动编程、简单曲面加工等。
基于上述分析, 我们以为目前中等学校在专业结构调整和专业建设过程中, 可以考虑按如下思路进行, 即把社会需求放在重要位置, 与学科建设统一起来, 合理配置现有教育资源, 坚持从学校实际出发, 走改造内涵以适应变化, 扩大外延以适应发展的道路。
数控开关稳压电源的硬件设计 篇8
1、系统硬件总体结构
开关稳压电源系统方框图如图1所示, 它主要由AT89S52单片机、整流滤波电路、DC—DC电路、MOSFET管驱动电路、LED显示、3×8键盘、A/D转换电路等组成。
220V的市电, 经过220V/18V变压器, 输出18V交流电压, 经桥式整流、电容滤波后输出大约24V直流电压, 经DC-DC变换得到一个幅度30V—36V可调的稳定直流电压。
2、DC/DC主电路原理
当功率晶体管导通时, 高频变压器原边电压等于输入电源电压减去晶体管的饱和管压降, 若忽略晶体管的饱和管压降, 其值可近似认为等于输入电压。其极性为上正下负。与之对应的高频变压器副边电压为上负下正。此时整流二极管VD1承受的是反向偏置电压, 故不导通。负载RL上的电流靠输出电容C的放电电流来提供。电路原理图见图2。
3、高频变压器的选择
反激式开关稳压电源高频变压器的设计是一大难题, 又是其设计的核心, 高频变压器的设计直接影响着电路的性能和高频变压器的外形。
3.1 计算流过变压器原边绕组的峰值电流
在反激型开关电源中, 高频变压器的原边绕组是和功率晶体管相串联的, 所以流过变压器原边绕组和峰值电流和流过功率晶体管的峰值电流相等。加在变压器原边绕组上的电压U1min可表示为
输出功率等于变压器储存的磁能除以周期T, 即
由以上两式相除可得流过变压器原边绕组峰值电流的公式为
设开关电源的占空比最大值qmax=0.45, 已知交流电压的最小值Uac=160V, 所以U1min=160×1.2=192V。故得峰值电流为
3.2 求最小占空比qmin
在反激型开关电源中, 输出电压的稳定是通过改变占空比q来实现的。如果输入电压在U1min到U1max范围内变化, 则
整理得:
式中:K=U1max/U1min=260×1.2/160×1.2=1.625.带入数值, 则:
4、过电流保护电路的设计
当负载电流达到1A时, 电流反馈值被A/D转换器送入单片机, 单片机控制数字电位器阻值降到最低, 单片机P2.7和P2.8口均输出高电平, 三极管Q3、Q4导通, 发出声光报警, 同时继电器控制端带电, 继电器常闭触电打开, 由于电阻R10的存在, 负载电压为20V。排除故障后, 电源恢复为正常状态。
5、结语
浅析中等职业学校数控维修专业建设 篇9
数控机床维修行业发展现状
随着数控加工技术的发展, 数控机床在金属切削行业中的应用也越来越广。“十五”、“十一五”期间, 我国的数控机床行业得到了迅速的发展, 已成为数控车床生产大国。可长期以来, 国产的数控机床始终处于低档发展迅速、中档进展缓慢、高档数控机床依靠进口的局面。其主要原因有二:一是在技术上与先进国家存在较大的差距;二是国产数控机床的平均故障间隔时间 (MTBF) 比进口机床差一倍之多。虽然进口机床的可靠性比国产数控机床高, 但机床一旦出现故障, 维修困难, 费用昂贵, 真可谓“买得起, 修不起”。国产数控机床的维修比进口机床容易, 但机床售后维修服务不到位, 主要原因是技术人员无法完成故障维修, 不能体现国产数控机床的优势, 从而使强项变成了弱项。
目前, 各职业院校几乎都设有数控专业, 而企业需要的是数控设备维修与维护人员。目前, 数控专业所开设的课程普遍偏重于理论学习和数控机床操作, 而对数控机床的维护与维修几乎不涉及或是一带而过。这就造成了所培养的学生对于数控设备只会操作, 而对于数控设备的维护与维修知之甚少。这样就不能保证数控设备的利用率与完好率, 最终导致了数控设备的开工率不足。从表1不难看出, 影响数控设备利用率与完好率的主要因素是维修力量不足和维修费用过高。要改变这种现状, 首先应保证有足够的维修技术人员。
数控维修人才概况
随着数控加工技术的发展, 数控岗位上的人员需求也不尽相同, 不少岗位要求从业人员掌握数控机床调试、维护与维修技能, 对技术含量高的数控维修人员需求越来越多。
现在, 一些单位对于数控机床的维护与维修并无专业人员, 即便有也主要来源于普通机床维修人员, 而这部分人员存在的主要问题有:一是年龄偏大, 接受新知识、新事物的能力较差;二是知识结构老化, 他们主要了解普通机床的机械结构与电气, 而对于机电一体化的数控设备仅凭这些知识就力不从心了;三是综合知识差, 对于数控机床中模拟电路、数字电路、集成电路、微机原理、接口及计算机弱电部分感到陌生, 维修高度机电一体化的数控机床显然是不行的。
从表2可知, 当前数控技术人才主要来源于职业院校。企业对数控维修与维护人员的需求日益增大, 应届毕业生的就业却变得越来越困难。面对数控设备的维修与维护人员日渐短缺, 学生就业难的现象, 目前各职业院校纷纷开设了数控维修专业, 由于各学校的师资、实训设备等力量不足, 所开设的数控维修专业可以说是良莠不齐, 所开设的课程也存在着严重的雷同现象。现在, 各职业院校所开设的数控维修专业普遍注重理论知识的讲解, 只不过有的偏重于电类知识的讲解, 有的偏重于机械结构知识的讲解而已。然而, 不管是偏重于哪一方面知识的讲解, 对于高度机电一体的数控设备而言, 都是不足的。开设数控维修专业的职业院校存在知识结构不合理、实训资源不充足、师资质量不高等问题。
注:表1、表2均来源于机械工业教育发展中心和华中科技大学国家数控系统工程技术研究中心“关于数控人才需求与数控教育改革”的调研报告
对数控维修专业建设的建议
数控维修不仅是一门理论知识综合性很强的学科, 也是一门实践性很强的学科。对于数控维修专业的课程设置, 既不能单独强调理论知识的学习, 也不能一味强调实践学习。而目前大多数学校的数控维修专业建设, 大部分偏重于理论教学。
(一) 进一步加强“校企合作”的办学思路, 提高学生分析问题与解决问题的能力
学校应根据人才市场和企业相应岗位要求, 通过“校企合作”, 不断调整专业发展方向、课程设置和教学内容, 不断加强工学结合人才培养模式, 学校建立由企业、行业专家组成的数控维修专业建设指导委员会, 在人才规格、知识技能结构、教学内容、课程设置、基地建设等方面发挥企业、行业专家的指导作用。进一步完善以国家职业标准为依据、以工作任务为导向、以综合职业能力培养为核心的“教、学、做”一体的课程体系, 实现理论教学与技能训练融合、能力培养与工作岗位对接、实习实训与岗位需求相适应。积极探索教学手段、教学内容、教学模式的改革, 加快教学资源信息化建设, 运用现代化教学手段, 推进多媒体教学、网络教学、仿真模拟教学。突出职业能力, 结合数控维修技术人才培养的特点, 在专业建设指导小组的指导下, 完善以专业理论课程、技能训练课程、综合技能强化课程和德育模块等相互支撑的课程体系。通过围绕专业领域核心技术能力的培养, 优化课程结构, 精选课程内容。在顶岗实习阶段, 可以将数控维修专业学生送至数控机床设备的故障诊断维修和维修售后服务处, 让学生在数控设备故障诊断维修部门完成实习任务。学生在跟着维修人员进行数控机床故障诊断与维修的过程中, 通过实践提高理论联系实际能力、分析问题与解决问题能力。
(二) 课程设置
在课程设置方面, 学校根据企业的需要和学生实际情况, 依据教学以应用为目的, 理论以“必需、够用”为度, 突出技能训练的针对性和实用性原则, 按“教为主导、学为主体、练为主线”的要求, 建设和完善以专业理论课程、技能课程、德育课程三个系统相互支撑的课程体系。开展“模块化”教学, 在教学过程中采用项目教学法和“一体化”的教学模式, 将理论课程融入实践课题当中。
理论课程 依据通用职业岗位能力要求, 确定专业核心能力体系, 并将与之相匹配的专业知识课程设定为专业主干课程。拟建设的主干课程如表3所示。
实训课程 根据职业教育的本质和高素质技能应用型人才培养规律, 按照实践教学体系建设要求和教学过程的实践性、开放性和职业性原则, 引导课程设置、教学内容和教学方法改革, 将专业课、工艺课等理论教学内容融入实践环节, 实践课程在总课时中的比重达到60%以上。
通过实训教学与理论教学相互结合, 达到“学以致用, 以用促学, 全面发展”的教学理念要求, 教学过程由实训教室向车间延伸, 使学生成为新型技能人才。实现实训教学与现实生产有机结合, 更能培养适应社会要求、符合企业需要、综合能力较强的复合型人才。
这样, 学校在与企业合作同时完成对学生的“订单式”培养, 不仅可以解决实训设备问题, 为学校节约开支, 同时也为学生实践提供充足的资源。培养的学生对于企业而言更加实用, 无需再进行岗前培训。这样, 不仅满足了企业对人才的需求, 也解决了学生就业难的问题。
(三) 提高教师的业务及专业能力
由于数控机床维修是一门综合学科, 故对教师的要求相对较高。目前, 大部分教师来源于学校, 实践经验相对匮乏, 教师的业务及专业能力制约着数控维修专业的发展。针对这种现象, 可以有针对性地对教师进行培训。一是让教师进企业实践, 增加实践经验;二是聘请专业技术能力较强、经验丰富的企业人员, 让他们走进课堂, 以解决师资不足的问题。
结语
数控机床是集机、电、液、气等为一体的数控设备, 对于数控设备维修人才的培养也应该是综合性的, 而不应是单一的某一方向专业知识或实践能力的培养。所以, 数控维修专业的设置既不能只注重理论学习, 也不能过于偏重于实践学习, 对于理论的学习也不能偏重于某一方面, 否则, 数控维修专业的发展就会受到制约。
参考文献
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数控专业硬件建设 篇10
采用先进制造技术是制造企业提高市场竞争力、迎接知识经济时代挑战的重要选择。随着计算机集成制造技术、敏捷制造等新的概念和方法的研究与发展,作为各种先进制造环境中网络制造的基本单元,开放式数控系统网络功能的研究与应用显得尤为重要。开放式网络数控系统功能将为网络制造、远程制造、远程诊断与维护及机床与网络资源的相互共享等提供最基本的支持。
2 数控系统网络基本结构设计
开放式网络化数控系统平台由系统硬件和系统软件组成。系统软件包括实时操作系统、通讯系统、设备驱动程序以及其他可供选择的系统程序,通过标准的应用程序接口(即API)向应用软件提供服务;系统硬件包括组成系统的各种物理实体,其对外部的表象和接口可以是一致的,也可以通过设备驱动程序使之与操作系统分隔。按照上述设计思想,并对网络设计方案进行分析和筛选,设计网络数控系统的基本结构如图1所示。
系统硬件各部分通过信息管理网络和开放设备级网络互连,传递命令和数据信息,并行完成数控任务。
3 数控系统硬件平台设计
在详尽分析国内外有关开放式数控系统体系结构规范的基础上,根据国内已有的数控系统开发设计和产业化的经验,结合当前数控行业的现状和市场需求调查,设计了基于PC体系结构的硬件平台,如图2所示。系统内部采用数字量标准接口或现场产品线连接各功能部件。系统与外部采用网络化的连接方式,可与CAD/CAM、FMC/FMS和企业Intranet集成,实现数控系统的网络化。
平台中的工业PC机采用高性能PC104产品线,其微处理器采用586(奔腾级),主板上则集成硬盘接口、软驱接口、双向并行口、RS232串行口、键盘、鼠标口、VGA接口、内存条插槽,并集成网络接口;配备硬盘和软盘,可装载和存储大量加工程序,具有巨量程序加工能力;利用以太网、RS232等接口,为机床联网功能的实现提供了硬件基础。
采用双FPGA[1]设计,主要为了利用FPGA芯片所具有的较好的灵活性,在不改变硬件电路的情况下,可改变FPGA芯片的固件,并对两个FPGA芯片灵活搭配,以最大限度降低成本,并提高数控系统的性能。图2中,一个FPGA芯片负责控制形状量接口电路、MCP/MDI键盘接口电路、主轴接口电路和脉冲量伺服驱动装置接口电路;另一个FPGA芯片则负责控制脉冲量伺服驱动装置或步进电机驱动装置接口电路,以及模拟伺服驱动装置接口电路。
4 数控系统网络硬件体系设计
根据系统硬件平台提供的条件,网络硬件体系的设计目标是通过局域网和通用计算机相连,以通用计算机作为主服务站点,通过广域网和其他远程终端相连接[2]。网络硬件体系结构设计如图3所示。其中的数控部分和通用微机部分的数据处理模块对接收到的数据按一定的网络系统规范进行处理,然后将接收到的数据或请求信号分发到各个子功能模块。该体系能通过广域网络传送和共享零件加工程序,包括:G代码程序的上传和下载;由CAD/CAM软件生成的数据程序可通过网络服务器传送到任何一台联网数控机床的控制系统中;一台机床G代码程序的多台共享;还可实现远程操作、控制、监控以及故障诊断。利用仿真操作面板,可对联网的机床进行远程操作和控制;通过现场摄像装置,监控机床运行状态,并将加工中的故障信息返回网络服务器,技术人员实现远程分析、判断故障原因,减少维护的盲目性,提高设备完好率。
5 结语
本文探讨了基于PC的网络化数控系统硬件体系的设计,对具有网络功能的数控系统的基本网络结构、硬件平台和网络硬件体系提出了相应的设计方案。目的是根据当前的数控应用现状和未来发展需要,设计出符合市场需求的数控系统网络功能,也为数控加工集成制造提供切实可行的硬件设备解决方案。
摘要：探讨了网络数控系统硬件体系设计与实现的问题,对网络数控系统的基本网络结构、硬件平台和网络硬件体系提出了相应的设计方案。
关键词：网络,数控系统,硬件体系
参考文献
[1]秦兴,王文,李为建,等.基于FPGA的硬件可重构数控系统的研制[J].仪器仪表学报,2002(6):407.