計(jì)算機(jī)專業(yè)工程實(shí)習(xí)平臺(tái)建設(shè)的探討

文章編號(hào)：1672-5913(2008)08-0029-03

摘要：本文對(duì)我系計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的工程實(shí)習(xí)教學(xué)模式改革進(jìn)行了探討，提出了外部工程實(shí)習(xí)基地和校內(nèi)工程實(shí)習(xí)平臺(tái)相結(jié)合的模式，并重點(diǎn)介紹了校內(nèi)工程實(shí)習(xí)平臺(tái)建設(shè)的模型。

關(guān)鍵詞：工程實(shí)習(xí)；教學(xué)環(huán)節(jié)；平臺(tái)建設(shè)

中圖分類號(hào)：G642

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

上海水產(chǎn)大學(xué)信息學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系在注重基礎(chǔ)理論課程建設(shè)的同時(shí)，加強(qiáng)實(shí)踐性環(huán)節(jié)的教學(xué)，在教學(xué)計(jì)劃中設(shè)置了專業(yè)實(shí)踐和綜合實(shí)踐課程，包括電路與電子技術(shù)設(shè)計(jì)、匯編語言程序設(shè)計(jì)實(shí)踐、數(shù)字邏輯課程設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)踐、基于C#的Windows程序設(shè)計(jì)實(shí)踐、基于.net的Web程序設(shè)計(jì)實(shí)踐、數(shù)據(jù)庫程序設(shè)計(jì)、軟件工程實(shí)訓(xùn)、需求分析與解決方案設(shè)計(jì)等。但是單門課程的設(shè)計(jì)難以幫助學(xué)生建立起完整的系統(tǒng)設(shè)計(jì)理念和掌握開發(fā)技術(shù)，因此工程實(shí)習(xí)作為計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的一個(gè)重要教學(xué)環(huán)節(jié)是不可偏廢的。由于外部環(huán)境的變化與自身?xiàng)l件，學(xué)校此專業(yè)的外部實(shí)習(xí)基地條件不足，因而工程實(shí)習(xí)教學(xué)環(huán)節(jié)未達(dá)到應(yīng)有的效果，現(xiàn)實(shí)情況要求我們尋求一種新模式。

1工程實(shí)習(xí)的安排

我們?cè)诖笕谀┖痛笏纳蠈W(xué)期安排學(xué)生專門完成工程實(shí)習(xí)的教學(xué)任務(wù)。將全體學(xué)生分成若干大組，每個(gè)大組配備專業(yè)指導(dǎo)教師。整個(gè)工程實(shí)習(xí)為三周時(shí)間，實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)分成兩個(gè)階段。第一階段，校外實(shí)習(xí)時(shí)間為一周。在該階段學(xué)生在專業(yè)教師指導(dǎo)和組織下到計(jì)算機(jī)專業(yè)相關(guān)生產(chǎn)、開發(fā)企業(yè)參觀、學(xué)習(xí)，接觸社會(huì)，了解行業(yè)動(dòng)態(tài)和需求。在實(shí)習(xí)的基礎(chǔ)上，每位學(xué)生要寫出實(shí)習(xí)調(diào)研報(bào)告。本階段的目的就是讓學(xué)生直觀地、感性地認(rèn)識(shí)IT行業(yè)，初步接受IT職業(yè)訓(xùn)練。第二階段，校內(nèi)實(shí)習(xí)時(shí)間為二周。該階段把學(xué)生分成若干小組，每組4~5人。在校內(nèi)的工程實(shí)習(xí)平臺(tái)上，每組根據(jù)一個(gè)實(shí)際的需求，其成員共同完成系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)、功能模塊劃分、代碼設(shè)計(jì)及調(diào)試、系統(tǒng)聯(lián)調(diào)等階段工作，最終開發(fā)出符合需求的計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。本階段的目的不僅僅是鍛煉學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力，而且更重要的是培養(yǎng)學(xué)生協(xié)同工作精神。在這一階段，指導(dǎo)教師應(yīng)事先了解學(xué)生的情況，進(jìn)行合理的分組，盡力做到組內(nèi)學(xué)生能力均衡，要求各組內(nèi)部的成員既要分工，又要協(xié)作。為防止在單門課程設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的每組僅由個(gè)別同學(xué)來完成整個(gè)系統(tǒng)開發(fā)工作，而其他同學(xué)袖手旁觀的現(xiàn)象。在校內(nèi)的工程實(shí)習(xí)中采用全面的成績(jī)?cè)u(píng)定規(guī)則，即在本階段的后期，指導(dǎo)老師要對(duì)每組的開發(fā)工作進(jìn)行驗(yàn)收。在大組的范圍內(nèi)由小組主要成員演示他們所開發(fā)的系統(tǒng)功能，小組中的每位同學(xué)都要進(jìn)行簡(jiǎn)單答辯。

2校內(nèi)工程實(shí)習(xí)平臺(tái)的建設(shè)

結(jié)合學(xué)生前三年課程學(xué)習(xí)的實(shí)際，平臺(tái)被建設(shè)成以SQL Server數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)為核心，采用C／S結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)模型。整個(gè)工程實(shí)習(xí)平臺(tái)分成如下8個(gè)子項(xiàng)目建設(shè)：校園“一卡通”管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)；連鎖酒店網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)；學(xué)生上機(jī)管理及考勤系統(tǒng)設(shè)計(jì)；超市冷凍機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)；冷藏車多溫區(qū)溫度記錄與控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)；基于ARM7的實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；RPG游戲軟件設(shè)計(jì)；多媒體系統(tǒng)設(shè)計(jì)。每個(gè)子項(xiàng)目均模擬一個(gè)實(shí)際應(yīng)用問題，但進(jìn)行了必要的簡(jiǎn)化處理，以適合4~5個(gè)學(xué)生的開發(fā)小組在二周時(shí)間內(nèi)完成。生產(chǎn)實(shí)習(xí)平臺(tái)為每個(gè)子項(xiàng)目提供所需的硬件設(shè)備，包括4~5臺(tái)連成局域網(wǎng)的計(jì)算機(jī)和IC卡讀寫器、RS232-RS485轉(zhuǎn)換模塊、調(diào)制解調(diào)器等及軟件學(xué)習(xí)模板，使學(xué)生具有開展工作的必要條件和環(huán)境。

在工程實(shí)習(xí)平臺(tái)的硬件建設(shè)中，我們盡量利用現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)設(shè)備。利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)機(jī)房的計(jì)算機(jī)，每4~5臺(tái)為一組，相互之間用以太網(wǎng)連接，其中一臺(tái)用作數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，其他的用作客戶機(jī)。如果所開發(fā)的應(yīng)用系統(tǒng)中需要通信前置機(jī)，則利用其中一臺(tái)計(jì)算機(jī)來承擔(dān)通信前置機(jī)的任務(wù)。對(duì)應(yīng)用系統(tǒng)中需要的一些外圍設(shè)備，如IC卡讀寫器、溫度傳感器、RS232-RS485轉(zhuǎn)換模塊等，采用自制或購買。而對(duì)于有些不能自制或購買的外圍設(shè)備，如PH值參數(shù)采集器等，分別用一臺(tái)計(jì)算機(jī)來模擬，通過程序模擬這些設(shè)備參數(shù)的產(chǎn)生及設(shè)備動(dòng)作。

在工程實(shí)習(xí)平臺(tái)軟件建設(shè)中，為每個(gè)子項(xiàng)目開發(fā)了一套軟件學(xué)習(xí)模板。軟件學(xué)習(xí)模板將提供關(guān)鍵單元軟件和子項(xiàng)目系統(tǒng)軟件。關(guān)鍵單元軟件是指學(xué)生以前沒有接觸過的設(shè)備接口軟件，如傳感器的讀寫程序、串口通信程序等；子項(xiàng)目系統(tǒng)軟件是指按照系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求，設(shè)計(jì)的系統(tǒng)軟件架構(gòu)及按此架構(gòu)設(shè)計(jì)的所有功能程序。學(xué)生通過對(duì)軟件模板的學(xué)習(xí)和借鑒，可縮短開發(fā)周期，在二周時(shí)間內(nèi)完成該階段工程實(shí)習(xí)任務(wù)，達(dá)到學(xué)習(xí)和鍛煉的目的。

3工程實(shí)習(xí)具體實(shí)例

本小節(jié)以工程實(shí)習(xí)平臺(tái)中的“基于ARM7的實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)”子項(xiàng)目為例，來說明工程實(shí)習(xí)平臺(tái)的建設(shè)內(nèi)容。子項(xiàng)目的需求為系統(tǒng)必須具備以下3個(gè)功能模塊。

(1) 檢測(cè)模塊。本模塊包括三部分，分別是溫度檢測(cè)、PH值檢測(cè)、光照值檢測(cè)。

j 溫度檢測(cè)中采用的是單線制溫度傳感器18B20，檢測(cè)精度可以控制在±0.5℃。該溫度傳感器有如下特性：

●獨(dú)特的單線接口僅需一個(gè)端口引腳進(jìn)行通訊

●簡(jiǎn)單的多點(diǎn)分布應(yīng)用

●無需外部器件

●可通過數(shù)據(jù)線供電

●零待機(jī)功耗

●測(cè)溫范圍為-55~+125℃

●溫度以9位數(shù)字量讀出

●溫度數(shù)字量轉(zhuǎn)換時(shí)間為200ms(典型值)

溫度傳感器18B20會(huì)將溫度轉(zhuǎn)換為電流，溫度每增加1℃，它會(huì)增加1μA輸出電流。在溫度測(cè)量中，傳感器存在熱慣性，在動(dòng)態(tài)測(cè)量中表現(xiàn)為測(cè)量值落后于真實(shí)值而跟隨介質(zhì)溫度的變化，為此必須改善傳感器本身的動(dòng)態(tài)特性。采集的數(shù)據(jù)送入微處理器。

k PH值檢測(cè)選用PHJ-206作為PH值傳感器，為其設(shè)計(jì)了放大、濾波電路，采集的值經(jīng)放大處理后送入微處理器。

l 光照值檢測(cè)采用的是一種職能光電轉(zhuǎn)換傳感器TSL230B，它可直接對(duì)可見光進(jìn)行頻率轉(zhuǎn)換；其靈敏度、分頻輸出可由程序控制，反饋采集的數(shù)據(jù)可以直接傳入微處理器。

(2) 控制模塊。本模塊也包括三部分：溫度自動(dòng)控制、PH值自動(dòng)控制和光照自動(dòng)控制。

j 溫度自動(dòng)控制。溫度自動(dòng)控制是通過接受STR730發(fā)出的溫度信號(hào)來判別溫度是否正常，是偏高或是偏低，以便采取相應(yīng)的措施。結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 溫度控制結(jié)構(gòu)圖

如圖1所示，傳感器將數(shù)值傳人處理器后由處理器通過算法來計(jì)算溫度是否在范圍內(nèi)，如果高出預(yù)設(shè)的范圍，則打開制冷裝置；如果低于預(yù)設(shè)范圍，則打開加熱處理，直到溫度在正常范圍內(nèi)。

k PH值自動(dòng)控制。程序每分鐘檢測(cè)控制一次加液裝置，當(dāng)檢測(cè)到PH值超出PH值范圍時(shí)，啟動(dòng)加液裝置，啟動(dòng)15ms后關(guān)閉；如下一分鐘PH值仍超出范圍，繼續(xù)開加液裝置，15ms后關(guān)閉；如此循環(huán)，直到PH值在正常設(shè)定范圍內(nèi)。結(jié)構(gòu)圖如2所示。

如圖2所示，經(jīng)由PH值傳感器將所采集的PH值傳入處理器進(jìn)行溢出計(jì)算，判斷PH值是否在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，如高于預(yù)設(shè)范圍，則打開加液裝置；如果低于預(yù)設(shè)范圍，則打開減液裝置，直至PH值在正常范圍內(nèi)。

l 光照強(qiáng)度自動(dòng)控制。程序每隔一定的時(shí)間對(duì)光照強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)，所采集的數(shù)據(jù)通過I/O中斷記數(shù)傳入處理器，通過對(duì)該數(shù)據(jù)的溢出計(jì)算來判斷是否在正常范圍內(nèi)，如高于預(yù)設(shè)值則打開光源；如低于預(yù)設(shè)則關(guān)閉光源，直至光照強(qiáng)度在正常范圍內(nèi)。

圖2 PH控制結(jié)構(gòu)圖

(3) 顯示模塊。顯示模塊是面向用戶的模塊，它提供給用戶一個(gè)可視的界面，用戶則可以通過此界面來對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行按鍵操作，以達(dá)到用戶的需求。顯示模塊的主要配件為L(zhǎng)CD液晶屏，不同型號(hào)的LCD所擁有的功能是不一樣的。顯示模塊還必須能將檢測(cè)裝置所采集到的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)的顯示在LCD上，再進(jìn)行是否溢出的判斷。

硬件平臺(tái)構(gòu)建好了，還需提供必要的軟件模板，以供學(xué)生學(xué)習(xí)、借鑒。子項(xiàng)目系統(tǒng)軟件是符合概要設(shè)計(jì)需求的、具有比較完善功能的系統(tǒng)程序，包含參數(shù)采集、參數(shù)管理統(tǒng)計(jì)、異常情況提示、基本信息管理等模塊。子項(xiàng)目系統(tǒng)軟件只作為學(xué)生學(xué)習(xí)參考的模板，學(xué)生開發(fā)的系統(tǒng)不能照搬模板程序。

4成績(jī)?cè)u(píng)定規(guī)則

成績(jī)?cè)u(píng)定的指導(dǎo)方針是激勵(lì)學(xué)生互相合作、自主創(chuàng)新。學(xué)生成績(jī)的評(píng)定并不是由指導(dǎo)教師一人評(píng)定，而是在大組范圍內(nèi)學(xué)生演示的基礎(chǔ)上由學(xué)生參與打分。具體成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)規(guī)則如下：

(1) 工程實(shí)習(xí)以小組為單位，考核整個(gè)小組開發(fā)任務(wù)完成的情況。小組成績(jī)分為4個(gè)等級(jí)：優(yōu)、良、及格和不及格。

·小組成績(jī)?yōu)閮?yōu)的指標(biāo)：小組所有成員均積極工作，合作精神好，整體功能及用戶界面完成佳，有創(chuàng)新點(diǎn)，并且有較規(guī)范的設(shè)計(jì)文檔資料；

·小組成績(jī)?yōu)榱嫉闹笜?biāo)：小組大部分成員均積極工作，合作精神好，設(shè)計(jì)任務(wù)書中的功能需求均能自主實(shí)現(xiàn)，人機(jī)界面友好，并且有較規(guī)范的設(shè)計(jì)文檔資料；

·小組成績(jī)?yōu)榧案竦闹笜?biāo)：合作精神較好，仿照模板軟件能完成整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，系統(tǒng)整體功能聯(lián)調(diào)運(yùn)行通過，能提交設(shè)計(jì)文檔；

·開發(fā)小組出現(xiàn)下面情況之一，小組成績(jī)?yōu)椴患案瘢?/p>

① 子項(xiàng)目的所有功能僅由某一個(gè)同學(xué)獨(dú)自完成，小組其他同學(xué)沒有參與工作。

② 系統(tǒng)整體不能運(yùn)行。

③ 所開發(fā)的系統(tǒng)未能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)任務(wù)書中所需求的基本功能。

(2) 學(xué)生的個(gè)人成績(jī)分成5個(gè)等級(jí)：優(yōu)、良、中、及格和不及格。每個(gè)學(xué)生的成績(jī)與小組成績(jī)掛鉤。

·成績(jī)?yōu)閮?yōu)的小組，其主要完成者(1～2人)成績(jī)?yōu)閮?yōu)，其他同學(xué)成績(jī)?yōu)榱迹?/p>

·成績(jī)?yōu)榱嫉男〗M，其主要完成者(1人)成績(jī)?yōu)閮?yōu)，其他同學(xué)成績(jī)?yōu)榱蓟蛑?視承擔(dān)任務(wù)的情況而定)；

·成績(jī)?yōu)榧案竦男〗M，其主要完成者(1～2人)成績(jī)?yōu)榱迹渌瑢W(xué)成績(jī)?yōu)橹谢蚣案?視承擔(dān)任務(wù)的情況而定)；

·成績(jī)?yōu)椴患案竦男〗M，其主要完成者成績(jī)?yōu)橹校渌瑢W(xué)成績(jī)?yōu)椴患案瘛?/p>

參考文獻(xiàn)

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