基于ARM的電氣專業一體化輔助教學裝置研究

摘 要：電氣專業一體化輔助教學裝置是一套便攜性能高，可實現聯網和單機運行的電力拖動控制線路一體化教學輔助裝置，具有電力拖動控制線路相關理論教學功能、操作訓練功能、考核功能，既可實現教師機與學生機之間的實時通信，將“訓練現場”搬到課堂，真正實現“教、學、做”一體化教學，也可單機運行，滿足學生自主學習訓練的功能。同時本裝置具有模塊化、層次化、標準化的特點，可以很好的移植到相近課程的教學中。

關鍵詞：輔助教學 便攜性 嵌入式結構

中圖分類號：TP368.1文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）05（b）-0002-01

目前，電力拖動控制線路教學在一部分方面能夠實現“教、學、做”一體化，但由于受到場地和設備的限制，理論授課與技能訓練仍然在不同的地點。同時，教學的環節仍局限在教師“設置情境—布置任務—知識講解—完成任務”的一體化教學初級階段，并未全實現真正意義上的教學做一體化。而真正的“教、學、做”一體化教學需要“設置情境，布置任務，學生自主學習，尋找解決方案，教師歸納提煉”，但要實現自主學習，僅僅依靠教材上的知識遠遠不夠，學生又不可能同時吃透多本教材和相關參考資料。另外，要達到規范的操作水平就必須經過反復訓練。但是，不同教師的授課模式不盡相同，教師授課精力有限，學生很難能夠達到良好的訓練水平。

1 電氣專業輔助教學裝置結構組成

（1）基于S3C2410最小系統架構搭建硬件平臺。現在ARM系統技術相對比較成熟，對其功能進行裁剪，進行電源模塊電路設計、復位及復位芯片配置、JTAG調試接口設計、時鐘模塊電路、SDRAM硬件設計、Nand Flash電路設計、UART串口設計、外圍驅動電路設計，以及聯網通信進行設計。硬件框圖見圖1。

（2）操作系統移植。以ADS作為開發環境對Bootloader程序進行開發并移植嵌入式操作系統。基于FLASH、3DMAX、JAVA等軟件作為平臺，應用專家系統、多媒體信息處理、數據庫管理以及電子出版等技術，將技能訓練指導、維修過程指導、技術圖紙等信息精煉，構成高度交互能力的智能化技術手冊。教師機可以與學生機進行通信，實現教師在線進行理論和技能的教學、考核和管理，也可教師離線，由學生單獨操作學生機進行自主學習、技能操作、信息檢索、測試考核等。系統軟件系統結構如圖2。

2 電氣專業輔助教學裝置功能

2.1 理論教學功能

該系統通過仿真動畫、視頻講解、指導手冊等多媒體技術手段對電力拖動控制線路的構成、工作原理、分析方法及其安裝、調試與維修進行系統學習。具有聯網實時通信功能，實現上位機操作下位機，現實教學內容，實現教與學的同步，將課堂移到訓練場。可單機獨立運行，實現學生自主探究式學習.

2.2 操作訓練功能

該系統利用系統軟件進行模擬，使受訓人員可以按照操作規范進行電力拖動控制線路的技能訓練；學生可以在教師機的指令下展開操作，也可以獨立操作學生機，對電力拖動線路技能訓練內容進行熟悉；同時在訓練過程中系統對訓練的每一步操作目的、操作規范和關聯關系，并對操作錯誤進行提示，以幫助學生理解，反復訓練直至掌握正確的操作步驟。

2.3 考核功能

利用本系統可進行理論考核和實作考核[3]。理論考核時，系統自動生成試卷，考核學生對結構原理等知識的掌握情況。實踐考核學生通過學生機對技能訓練的操作步驟、方法進行，并與教師機進行通信，實現教師機對學生機過程監控，并有教師機給出成績，實現無紙化考核。

3 結語

該裝置在實踐過程中，學員可以在無教師講授的條件下，通過自主查詢的方式，完成電力拖動控制線路的安裝調試與故障排除訓練，大大節省了教師的講授時間，提高了訓練效果。在功能完備性，可靠性方面得到了良好的驗證，該裝置體積小，便于攜帶，同時采用的是開放式技術，可以將本技術向相關課程進行延伸和移植。

參考文獻

[1] 徐昊.基于S3C2410的嵌入式音視頻播放系統研究及應用[D].貴州大學碩士論文，2006.

[2] 田澤.ARM9嵌入式Linux開發試驗與實踐[M].北京：北京航空航天大學出版社，2006.

[3] 陳明.軟件工程實用教程[M].北京：電子工業出版社，2004.