基于ARM的電氣專業(yè)一體化輔助教學(xué)裝置研究

摘 要：電氣專業(yè)一體化輔助教學(xué)裝置是一套便攜性能高，可實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)和單機(jī)運(yùn)行的電力拖動(dòng)控制線路一體化教學(xué)輔助裝置，具有電力拖動(dòng)控制線路相關(guān)理論教學(xué)功能、操作訓(xùn)練功能、考核功能，既可實(shí)現(xiàn)教師機(jī)與學(xué)生機(jī)之間的實(shí)時(shí)通信，將“訓(xùn)練現(xiàn)場”搬到課堂，真正實(shí)現(xiàn)“教、學(xué)、做”一體化教學(xué)，也可單機(jī)運(yùn)行，滿足學(xué)生自主學(xué)習(xí)訓(xùn)練的功能。同時(shí)本裝置具有模塊化、層次化、標(biāo)準(zhǔn)化的特點(diǎn)，可以很好的移植到相近課程的教學(xué)中。

關(guān)鍵詞：輔助教學(xué) 便攜性 嵌入式結(jié)構(gòu)

中圖分類號(hào)：TP368.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2013）05（b）-0002-01

目前，電力拖動(dòng)控制線路教學(xué)在一部分方面能夠?qū)崿F(xiàn)“教、學(xué)、做”一體化，但由于受到場地和設(shè)備的限制，理論授課與技能訓(xùn)練仍然在不同的地點(diǎn)。同時(shí)，教學(xué)的環(huán)節(jié)仍局限在教師“設(shè)置情境—布置任務(wù)—知識(shí)講解—完成任務(wù)”的一體化教學(xué)初級(jí)階段，并未全實(shí)現(xiàn)真正意義上的教學(xué)做一體化。而真正的“教、學(xué)、做”一體化教學(xué)需要“設(shè)置情境，布置任務(wù)，學(xué)生自主學(xué)習(xí)，尋找解決方案，教師歸納提煉”，但要實(shí)現(xiàn)自主學(xué)習(xí)，僅僅依靠教材上的知識(shí)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，學(xué)生又不可能同時(shí)吃透多本教材和相關(guān)參考資料。另外，要達(dá)到規(guī)范的操作水平就必須經(jīng)過反復(fù)訓(xùn)練。但是，不同教師的授課模式不盡相同，教師授課精力有限，學(xué)生很難能夠達(dá)到良好的訓(xùn)練水平。

1 電氣專業(yè)輔助教學(xué)裝置結(jié)構(gòu)組成

（1）基于S3C2410最小系統(tǒng)架構(gòu)搭建硬件平臺(tái)?，F(xiàn)在ARM系統(tǒng)技術(shù)相對(duì)比較成熟，對(duì)其功能進(jìn)行裁剪，進(jìn)行電源模塊電路設(shè)計(jì)、復(fù)位及復(fù)位芯片配置、JTAG調(diào)試接口設(shè)計(jì)、時(shí)鐘模塊電路、SDRAM硬件設(shè)計(jì)、Nand Flash電路設(shè)計(jì)、UART串口設(shè)計(jì)、外圍驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)，以及聯(lián)網(wǎng)通信進(jìn)行設(shè)計(jì)。硬件框圖見圖1。

（2）操作系統(tǒng)移植。以ADS作為開發(fā)環(huán)境對(duì)Bootloader程序進(jìn)行開發(fā)并移植嵌入式操作系統(tǒng)?；贔LASH、3DMAX、JAVA等軟件作為平臺(tái)，應(yīng)用專家系統(tǒng)、多媒體信息處理、數(shù)據(jù)庫管理以及電子出版等技術(shù)，將技能訓(xùn)練指導(dǎo)、維修過程指導(dǎo)、技術(shù)圖紙等信息精煉，構(gòu)成高度交互能力的智能化技術(shù)手冊。教師機(jī)可以與學(xué)生機(jī)進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)教師在線進(jìn)行理論和技能的教學(xué)、考核和管理，也可教師離線，由學(xué)生單獨(dú)操作學(xué)生機(jī)進(jìn)行自主學(xué)習(xí)、技能操作、信息檢索、測試考核等。系統(tǒng)軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2。

2 電氣專業(yè)輔助教學(xué)裝置功能

2.1 理論教學(xué)功能

該系統(tǒng)通過仿真動(dòng)畫、視頻講解、指導(dǎo)手冊等多媒體技術(shù)手段對(duì)電力拖動(dòng)控制線路的構(gòu)成、工作原理、分析方法及其安裝、調(diào)試與維修進(jìn)行系統(tǒng)學(xué)習(xí)。具有聯(lián)網(wǎng)實(shí)時(shí)通信功能，實(shí)現(xiàn)上位機(jī)操作下位機(jī)，現(xiàn)實(shí)教學(xué)內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)教與學(xué)的同步，將課堂移到訓(xùn)練場?？蓡螜C(jī)獨(dú)立運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)學(xué)生自主探究式學(xué)習(xí).

2.2 操作訓(xùn)練功能

該系統(tǒng)利用系統(tǒng)軟件進(jìn)行模擬，使受訓(xùn)人員可以按照操作規(guī)范進(jìn)行電力拖動(dòng)控制線路的技能訓(xùn)練；學(xué)生可以在教師機(jī)的指令下展開操作，也可以獨(dú)立操作學(xué)生機(jī)，對(duì)電力拖動(dòng)線路技能訓(xùn)練內(nèi)容進(jìn)行熟悉；同時(shí)在訓(xùn)練過程中系統(tǒng)對(duì)訓(xùn)練的每一步操作目的、操作規(guī)范和關(guān)聯(lián)關(guān)系，并對(duì)操作錯(cuò)誤進(jìn)行提示，以幫助學(xué)生理解，反復(fù)訓(xùn)練直至掌握正確的操作步驟。

2.3 考核功能

利用本系統(tǒng)可進(jìn)行理論考核和實(shí)作考核[3]。理論考核時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)生成試卷，考核學(xué)生對(duì)結(jié)構(gòu)原理等知識(shí)的掌握情況。實(shí)踐考核學(xué)生通過學(xué)生機(jī)對(duì)技能訓(xùn)練的操作步驟、方法進(jìn)行，并與教師機(jī)進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)教師機(jī)對(duì)學(xué)生機(jī)過程監(jiān)控，并有教師機(jī)給出成績，實(shí)現(xiàn)無紙化考核。

3 結(jié)語

該裝置在實(shí)踐過程中，學(xué)員可以在無教師講授的條件下，通過自主查詢的方式，完成電力拖動(dòng)控制線路的安裝調(diào)試與故障排除訓(xùn)練，大大節(jié)省了教師的講授時(shí)間，提高了訓(xùn)練效果。在功能完備性，可靠性方面得到了良好的驗(yàn)證，該裝置體積小，便于攜帶，同時(shí)采用的是開放式技術(shù)，可以將本技術(shù)向相關(guān)課程進(jìn)行延伸和移植。

參考文獻(xiàn)

[1] 徐昊.基于S3C2410的嵌入式音視頻播放系統(tǒng)研究及應(yīng)用[D].貴州大學(xué)碩士論文，2006.

[2] 田澤.ARM9嵌入式Linux開發(fā)試驗(yàn)與實(shí)踐[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2006.

[3] 陳明.軟件工程實(shí)用教程[M].北京：電子工業(yè)出版社，2004.