軟件設(shè)計模式論文精選(九篇)

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第1篇：軟件設(shè)計模式論文范文

1計算機軟件開發(fā)類畢業(yè)設(shè)計存在的問題

自21世紀高等教育改革以來，全國各高校招生規(guī)模不斷擴大，導(dǎo)致畢業(yè)生數(shù)量也相應(yīng)大規(guī)模增加，給高校學(xué)生的求職擇業(yè)帶來了嚴峻的考驗。為了可以跟上時代的步伐，為求職帶來一些實際項目經(jīng)驗，計算機專業(yè)越來越多學(xué)生選取了軟件開發(fā)作為畢業(yè)設(shè)計課題。然而，在各高校實際當(dāng)中，本科畢業(yè)設(shè)計質(zhì)量已經(jīng)下降，軟件開發(fā)類論文與實際完全脫節(jié)，歸根結(jié)底是沒有一個可以從頭到尾指導(dǎo)學(xué)生進行軟件開發(fā)的學(xué)習(xí)模式，主要存在下面幾個不足之處。

1.1學(xué)生問題

學(xué)生設(shè)計能力低，編程水平差，無項目實際經(jīng)驗，既不知道軟件開發(fā)的基本理論與方法，也不知道程序語言代碼編寫和開發(fā)工具界面操作，甚至不知道從何處開始下手準備畢業(yè)論文，成為目前軟件開發(fā)類畢業(yè)論文質(zhì)量差的根本原因；學(xué)生思想上存在誤區(qū)，不重視畢業(yè)設(shè)計的重要性與必要性，認為畢業(yè)設(shè)計與普通課程一樣，對畢業(yè)設(shè)計敷衍了事，不愿意花時間和精力認真努力開發(fā)軟件，總是被動、消極地接受學(xué)習(xí)，成為軟件開發(fā)類畢業(yè)論文質(zhì)量差的直接原因。

1.2學(xué)校問題

學(xué)生在大一至大三期間，一般只是簡單地開設(shè)各科課程，并沒有將所有軟件開發(fā)類課程結(jié)合起來，直接導(dǎo)致出現(xiàn)學(xué)生軟件設(shè)計能力低與開發(fā)水平差的現(xiàn)象；從論文開題、中期檢查到論文答辯等過程中，并沒有嚴格按照各種材料上交的日期進行，普遍是最后答辯時上交補交所有材料，甚至包括論文開題報告，直接導(dǎo)致學(xué)生消極怠慢的態(tài)度；最后的畢業(yè)論文考核是最關(guān)鍵的問題，也是目前畢業(yè)論文相關(guān)制度中管理最混亂的一部分。既沒有一套規(guī)范畢業(yè)論文考核標準，也沒有對畢業(yè)論文的中間過程進行監(jiān)控，就連最后的論文答辯也只是流于形式。

1.3教師問題

大部分教師沒有項目開發(fā)實際經(jīng)驗，只知道軟件設(shè)計理論基礎(chǔ)，不能全方位地指導(dǎo)學(xué)生，更加無法讓學(xué)生能夠主動積極地學(xué)習(xí)，成為畢業(yè)論文水平不高的原因之一。

2CDIO教育模式

CDIO教育模式繼承和發(fā)展歐美20多年以來的工程教育改革理念，將“做中學(xué)”和“基于項目教育和學(xué)習(xí)”的集中概括和抽象表達，是2004年由麻省理工學(xué)院和瑞典皇家工學(xué)院等四所大學(xué)研究創(chuàng)立，CDIO分別代表了構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計（Design）、實現(xiàn)（Implement）和運作（Operate）等四個學(xué)習(xí)過程，它以產(chǎn)品研發(fā)到產(chǎn)品運行的生命周期為載體，讓學(xué)生以主動的、實踐的、課程之間有機聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)[3]。CDIO培養(yǎng)大綱將工程畢業(yè)生的能力分為工程基礎(chǔ)知識、個人能力、人際團隊能力和工程系統(tǒng)能力四個層面，大綱要求以綜合的培養(yǎng)方式使學(xué)生在這四個層面達到預(yù)定目標[4]。本文將CDIO模式的構(gòu)思、設(shè)計、實現(xiàn)和運作等四個學(xué)習(xí)過程引入到計算機軟件開發(fā)類畢業(yè)設(shè)計中，要求嚴格按照構(gòu)思、設(shè)計、實現(xiàn)和運作這四個階段進行，并將每一個階段的成果都作為畢業(yè)論文考核的依據(jù)，以此調(diào)動學(xué)生的積極性與主動性，既能讓指導(dǎo)老師清楚整個設(shè)計流程，并根據(jù)階段安排加以指導(dǎo)和督促，也能讓學(xué)生愿意付出時間和精力努力投入到畢業(yè)設(shè)計當(dāng)中。在彌補學(xué)生軟件開發(fā)水平不足的同時，提高學(xué)生思考問題、綜合設(shè)計的能力，最后達到提高畢業(yè)論文質(zhì)量的目的。

3基于CDIO模式的計算機軟件開發(fā)類畢業(yè)設(shè)計

3.1構(gòu)思階段

畢業(yè)論文是從學(xué)生的選題開始，一般是由老師提供一系列題目，再由學(xué)生根據(jù)自己的具體情況選擇，這種方式遏制了學(xué)生的主動性。應(yīng)該由學(xué)生根據(jù)自己的愛好、專長和對將來的職業(yè)規(guī)劃等情況，利用各種參考資料主動搜索與查找適合自己的題材范圍，再在老師的指導(dǎo)下確定畢業(yè)論文題目。不僅能夠調(diào)動學(xué)生的設(shè)計積極性，為后面的畢業(yè)論文工作提供有利條件，而且還可以培養(yǎng)學(xué)生查閱資料和思考問題的能力。之后，指導(dǎo)老師提供軟件開發(fā)類參考資料，并在中國知網(wǎng)等學(xué)術(shù)平臺搜索課題相關(guān)文獻，確定論文的基本要求，給學(xué)生下達論文任務(wù)書。學(xué)生根據(jù)接收到的任務(wù)書，利用軟件工程專業(yè)書籍、中國知網(wǎng)等學(xué)術(shù)平臺、論文相關(guān)的Web網(wǎng)站，查閱大量的資料，了解論文的背景、研究現(xiàn)狀和開發(fā)意義，確定論文的研究內(nèi)容和開發(fā)中的關(guān)鍵問題，撰寫論文開題報告，完成軟件開發(fā)的構(gòu)思階段。

3.2設(shè)計階段

設(shè)計階段主要包括需求分析和總體設(shè)計，正式開始畢業(yè)論文的設(shè)計工作。根據(jù)資料查閱、市場調(diào)查和企業(yè)要求等形式分析軟件產(chǎn)品操作流程、功能列表，完成系統(tǒng)需求分析，并在需求分析的基礎(chǔ)上重點進行功能設(shè)計、模塊劃分、模塊接口規(guī)范、數(shù)據(jù)庫概念設(shè)計及數(shù)據(jù)庫邏輯設(shè)計，在老師的指導(dǎo)下反復(fù)修改不斷完善，最終確定系統(tǒng)的總體設(shè)計。然而，在軟件開發(fā)設(shè)計階段，學(xué)生論文還沒有開始寫，軟件程序也沒有完成，指導(dǎo)老師無中期檢查依據(jù)，不能有效地督促學(xué)生開發(fā)設(shè)計。因此，在設(shè)計階段完成之后，應(yīng)該形成需求分析、數(shù)據(jù)庫設(shè)計、概要設(shè)計等相關(guān)說明書，作為畢業(yè)論文中期檢查的材料，納入論文考核的范圍。

3.3實現(xiàn)階段

實現(xiàn)階段是學(xué)生畢業(yè)論文工作的重點，也是畢業(yè)論文設(shè)計工作量最大、所需時間最長的一個階段，直接決定最終畢業(yè)論文的質(zhì)量水平。學(xué)生需要掌握軟件開發(fā)工具、程序設(shè)計語言等基本理論與方法，根據(jù)系統(tǒng)總體設(shè)計的功能模塊、接口規(guī)范等進行數(shù)據(jù)庫的實現(xiàn)、程序代碼的編寫，并反復(fù)運行與測試。此階段生成詳細設(shè)計說明書、編程規(guī)范、測試等文檔，作為畢業(yè)論文第二次中期檢查材料。在這個階段有了指導(dǎo)老師的督促，能夠完全確定系統(tǒng)功能，不至于在后期階段又需要反復(fù)修改。

3.4運作階段

根據(jù)前期產(chǎn)生的開題報告、需求分析、數(shù)據(jù)庫設(shè)計、概要設(shè)計、詳細設(shè)計、編程規(guī)范、測試等文檔和開發(fā)好的軟件系統(tǒng)撰寫畢業(yè)論文，并參與論文答辯，是學(xué)生畢業(yè)論文的總結(jié)階段，不僅著重體現(xiàn)學(xué)生的寫作水平，更能了解學(xué)生對軟件的學(xué)習(xí)情況，是分值比重最大的一部分。最后，將所有文檔和論文、答辯情況一起評分，獲得畢業(yè)論文成績。

4結(jié)語

第2篇：軟件設(shè)計模式論文范文

論文關(guān)鍵詞：Proteus，LPC2124，精確計數(shù)

 

1 引言

LPC2124是基于一個支持實時仿真和跟蹤的16/32位ARM7TDMI-S CPU的微處理器，并帶有256KB嵌入的高速Flash存儲器和16KB的RAM。LPC2124具有教小的64腳封裝，極低的功耗，多個32位定時器，4路10位ADC，PWM輸出，46個GPIO以及多達9個外部中斷，并且內(nèi)置了多種串行通信接口物理論文，支持JTAG、ISP、IAP等多種編程方式，使得LPC2124能夠適用于工業(yè)控制、訪問控制、醫(yī)療系統(tǒng)以及其他各種類型的應(yīng)用[1，2]。

Proteus軟件是由英國Labcenter Electronics公司開發(fā)的EDA工具軟件，是一款新型的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計、分析與仿真軟件。Proteus軟件不僅能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字電路和模擬電路的設(shè)計與分析，而且還能夠?qū)崿F(xiàn)微處理器與外設(shè)的混合電路設(shè)計，可以直接在原理圖的基礎(chǔ)上進行微處理器的軟件協(xié)同仿真和功能驗證。Proteus軟件只帶匯編編譯器(不支持C語言)，但可以將其與Keil集成開發(fā)環(huán)境進行聯(lián)調(diào)，達到很好的仿真效果[3，4]。

本文設(shè)計的精確計數(shù)系統(tǒng)功能為：當(dāng)按下按鈕時，數(shù)碼管的計數(shù)加1，當(dāng)放開按鈕時，數(shù)碼管的計數(shù)保持不變；開始時數(shù)碼管的計數(shù)為0，當(dāng)數(shù)碼管的計數(shù)達到15(即16進制的F)時又重新從0開始計數(shù)。系統(tǒng)軟件的設(shè)計采用Keil軟件完成，編譯連接之后得到可執(zhí)行的hex文件；系統(tǒng)硬件的設(shè)計采用Proteus軟件完成；軟硬件的協(xié)同仿真是在Proteus中加載hex文件進行精確計數(shù)的測試。

2 硬件系統(tǒng)的設(shè)計

精確計數(shù)系統(tǒng)采用LPC2124微處理器作為核心器件，并為其提供了兩組電源分別為3.3V和1.8V。硬件系統(tǒng)主要由以下四部分電路組成：XTAL1和XTAL2兩個端口連接晶體振蕩器組成時鐘電路，RST端口連接一個按鈕組成復(fù)位電路物理論文，P0.0-P0.6端口連接一個共陰極的7段數(shù)碼管組成輸出電路，P0.7端口連接一個按鈕組成輸入電路論文格式。在精確計數(shù)系統(tǒng)中，P0.0-P0.7共8個端口的功能都是GPIO，P0.0-P0.6共7個端口的方向都為輸出模式，P0.7端口的方向為輸入模式[5]。采用Proteus軟件設(shè)計的硬件系統(tǒng)原理圖，如圖1所示。

圖1 硬件系統(tǒng)原理圖

3 軟件系統(tǒng)的設(shè)計

精確計數(shù)系統(tǒng)軟件的設(shè)計主要在于對LPC2124微處理器相關(guān)寄存器的設(shè)置，從而控制數(shù)碼管計數(shù)的顯示。軟件系統(tǒng)的設(shè)計采用Keil軟件完成，并最終得到可執(zhí)行的hex文件。軟件系統(tǒng)的設(shè)計主要通過以下幾個步驟來實現(xiàn)，程序流程圖，如圖2所示。

圖2 軟件系統(tǒng)流程圖

1.初始化系統(tǒng)時鐘并設(shè)置相應(yīng)的寄存器。晶體振蕩器的頻率為10MHz，LPC2124微處理器的時鐘頻率為60MHz，設(shè)置相應(yīng)的寄存器程序如下：

PLLCON=1; //使能PLL

PLLCFG=(60/10-1)|(1<<5); //M=5+1，P=1

2.初始化相應(yīng)端口的功能為GPIO，設(shè)置相應(yīng)的寄存器程序如下：

PINSEL0=PINSEL0|0xFFFF; //P0.0-P0.7共8個端口功能為GPIO

3.初始化相應(yīng)端口的方向為輸入或輸出模式，設(shè)置相應(yīng)的寄存器程序如下：

IO0DIR=0x7F; //P0.0-P0.6共7個端口為輸出，P0.7端口為輸入

4.開始計數(shù)數(shù)碼管顯示0物理論文，設(shè)置相應(yīng)的寄存器程序如下：

IO0SET=0x3F; //P0.0-P0.5共6個端口輸出高電平，P0.6端口輸出低電平

5.循環(huán)檢測按鈕是否被按下，并進行相應(yīng)的處理，程序模塊如下：

void button_test( )

{

int i=0,key;

unsigned charledcode[]={0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,

0x6F,0x77,0x7C,0x39,0x5E,0x79,0x71}; //顯示0-9,A-F的筆段代碼表

while(1)

{

key=IO0PIN&(1<<7); //獲取P0.7端口的電平，即檢測按鈕是否被按下

if(key==0) //按鈕被按下

{

i++;

if(i==16) //計數(shù)器加到16

{

i=0;

IO0CLR=ledcode[15]; //清除數(shù)碼管上次計數(shù)的顯示

}

else

IO0CLR=ledcode[i-1]; //清除數(shù)碼管上次計數(shù)的顯示

IO0SET=ledcode[i]; //數(shù)碼管顯示新的計數(shù)

while(1)

{

key=IO0PIN&(1<<7);

if(key!=0) //按鈕被放開

break;

}

}

}

}

4 仿真與結(jié)論

精確計數(shù)系統(tǒng)軟硬件的協(xié)同仿真是在Proteus中加載hex文件進行計數(shù)的測試。經(jīng)仿真測試結(jié)果表明：本精確計數(shù)系統(tǒng)能夠根據(jù)按鈕的按下與否準確進行0到15(即16進制的F)的計數(shù)，并通過數(shù)碼管進行準確顯示，達到了設(shè)計的目標要求。同時，在此基礎(chǔ)之上，可以對系統(tǒng)的軟硬件功能進行擴充，以適用于其他方面的應(yīng)用。

參考文獻：

[1]韋文祥，朱志杰，車琳娜，郭寶泉.基于LPC2124的一個遠程系統(tǒng)軟件升級方案[J].單片機與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用,2006,5:46-49

[2]晏五一，朱志杰.基于LPC2124的遠程配電變壓器監(jiān)測終端設(shè)計[J].電力系統(tǒng)，2007, 26(7):31-34

[3]楊校輝.Proteus在ARM系統(tǒng)設(shè)計中的應(yīng)用[J].單片機與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用,2009,8:77-79

[4]張勇.基于Proteus平臺的32位單片機LPC2114虛擬串口通訊仿真[J]. 集成電路通訊，2008，26(1):8-12

[5]周立功.ARM嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)教程(第2版)[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社，2008:353-360

第3篇：軟件設(shè)計模式論文范文

關(guān)鍵詞：Zigbee；組網(wǎng)結(jié)構(gòu)；物聯(lián)網(wǎng)

中圖分類號：TN915.65 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2012）04-0213-02

通信技術(shù)、嵌入式技術(shù)、信息家電的飛速發(fā)展，使智能家居網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建成為可能。ZigBee是一種短距離、低速率的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，而與物聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合更加突出了ZigBee的技術(shù)。ZigBee一般采用IEEE802.15.4收發(fā)器與ZigBee協(xié)議棧的組合，在數(shù)千個微小的節(jié)點之間相互協(xié)調(diào)實現(xiàn)通信。這些節(jié)點只需要很少的能量，以接力的方式通過無線電波將數(shù)據(jù)從一個傳感器傳到另一個節(jié)點，所以它們的通信效率非常高。因此，ZigBee在傳感器網(wǎng)絡(luò)、智能家居、工業(yè)自動化等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。在這樣的背景之下，很多公司都開始了ZigBee產(chǎn)業(yè)化的道路。智能家居是未來家居的發(fā)展方向，它利用先進的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將家居生活有關(guān)的各種子系統(tǒng)有機地結(jié)合在一起，通過統(tǒng)籌管理，為人們提供智能、舒適的居住環(huán)境。ZigBee技術(shù)是一種家電智能控制無線系統(tǒng)，是近幾年發(fā)展起來的一種短距離的無線通信技術(shù)，具有短距離、低功耗、低數(shù)據(jù)率、低成本、安全可靠等優(yōu)點，而物聯(lián)網(wǎng)使用的無線技術(shù)，實現(xiàn)物物相連，給人們的生活帶來重大改變。家庭內(nèi)部地理范圍小，非常適合ZigBee技術(shù)對其進行聯(lián)網(wǎng)，而ZigBee的最初切入點也正是家庭自動化。采用ZigBee技術(shù)組建智能家居內(nèi)部通信網(wǎng)，其網(wǎng)絡(luò)采用網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)簡單，并且具備自組網(wǎng)功能，新傳感器節(jié)點入網(wǎng)無需人工配置，考慮了系統(tǒng)異常的情況。每一個Zigbee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點（FFD）還可在自己信號覆蓋的范圍內(nèi)，和多個不承擔(dān)網(wǎng)絡(luò)信息中轉(zhuǎn)任務(wù)的孤立的子節(jié)點（RFD）無線連接。ZigBee技術(shù)會因室內(nèi)環(huán)境影響做出相應(yīng)的改善，采用了多工作模式（如休眠模式）降低了傳感器節(jié)點的功耗，延長了節(jié)點的使用壽命。智能家電控制系統(tǒng)實現(xiàn)了傳感器的通用接入，組建了基于ZigBee技術(shù)的自組織網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)安裝方便，擴展性好，具有很好的實用價值?？傊?，智能家電控制系統(tǒng)已把人們從日?，嵤轮薪夥帕顺鰜恚瑢崿F(xiàn)了智能化家居。

一、Zigbee無線組網(wǎng)技術(shù)及其協(xié)議

家電智能控制無線自組網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)采用ZigBee技術(shù)，對于一種近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本的雙向無線通信技術(shù)，它符合IEEE802.15.4協(xié)議。在網(wǎng)絡(luò)組建上，它選用的是“星狀組網(wǎng)”方案，因為星形結(jié)構(gòu)適合于實時性要求高，數(shù)據(jù)量比較大的場合。以下是家庭網(wǎng)絡(luò)的總體結(jié)構(gòu)。

IEEE 802.15.4標準是針對于低速無線個人區(qū)域網(wǎng)，把低能量消耗、低速率傳輸、低成本作為重點目標，旨在為個人或者家庭范圍內(nèi)不同設(shè)備之間低速互連提供統(tǒng)一的標準?；赯igBee的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有備成本低、傳輸速率低、設(shè)備體積小、省電、網(wǎng)絡(luò)自愈等特點，ZigBee可以廣泛應(yīng)用在家庭自動化。

二、Zigbee技術(shù)家電智能硬件設(shè)計

在硬件設(shè)計上，家電智能控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計，主要有射頻數(shù)據(jù)模塊、微控制器和設(shè)備組成。微處理器選用Freescale公司推出的超低功耗MC9S08GT60，無線收發(fā)器選用Freescale公司推出的一種短距離、低功耗，工作在2.4Ghz的MC13192。

三、Zigbee技術(shù)家電智能軟件設(shè)計

在軟件設(shè)計上，家電智能系統(tǒng)的軟件設(shè)計分為三層：系統(tǒng)平臺層、協(xié)議層和應(yīng)用層。系統(tǒng)平臺層通過API應(yīng)用程序接口來給協(xié)議層提供服務(wù)；協(xié)議層則實現(xiàn)了基于802.15.4的物理層和鏈路層以及基于ZigBee的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議；應(yīng)用層通過API來調(diào)用協(xié)議層提供的服務(wù)，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的管理和數(shù)據(jù)傳輸?shù)热蝿?wù)。

Zigbee技術(shù)的協(xié)議層結(jié)構(gòu)簡單，不同于藍牙和其他網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，這些網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)通常為7層，而Zigbee技術(shù)僅為3層。在Zigbee技術(shù)中，PHY層和MAC層采用lEEE802.15.4協(xié)議標準，其中，PHY提供了兩種類型的服務(wù)：通過物理層管理實體接口（PLME）對PHY層數(shù)據(jù)和PHY層管理提供服務(wù)。

四、結(jié)束語

通過項目組全體成員和指導(dǎo)老師的努力，經(jīng)過了一年左右的時間，我們終于完成了本次項目的論文。從開始申請這個項目時的茫然到這個項目論文文章的完成，每一個階段對于我們來說都是一次新的嘗試和挑戰(zhàn)。在這段時間里，我們學(xué)到了很多知識也感受了很多，因為這不是一個人獨立完成的而是以小組形式，分工合作來完成的。明確目標很重要，小組成員之間的相互協(xié)調(diào)更是不可或缺，這些都體現(xiàn)出了團隊合作的重要性。雖然本次項目不是很完善，還有很多不足之處，但是小組全體成員和指導(dǎo)老師的努力大家是有目共睹的，這些對于我們來說就是莫大的欣慰和成就感，我們相信其中的酸甜苦辣終究會化成美味的甘泉。這次論文的經(jīng)歷讓我們受益匪淺，從中我們知道論文是要用心去寫，是真正學(xué)習(xí)和研究的過程，沒有學(xué)習(xí)就不可能有研究能力，沒有研究就不會有所突破。希望這次的經(jīng)歷能讓我們大家在以后的學(xué)習(xí)和工作中更加努力，激勵著我們繼續(xù)進步。

參考文獻：

[1]李文仲.CC1110/CC2510無線單片機和無線自組織網(wǎng)絡(luò)入門與世界[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2008.

[2]

第4篇：軟件設(shè)計模式論文范文

引言

不論社會經(jīng)濟如何飛速，對于電機的控制在人們正常生活和生產(chǎn)中起著重要的作用。一旦缺少了電機的控制，輕則給人民生活帶來極大的不便，重則可能造成嚴重的生產(chǎn)事故及損失，從而對電機控制系統(tǒng)提出了更高的要求，需要滿足及時、準確、安全等特性。如果仍然使用人工方式，勞動強度大，工作效率低，安全性難以保障，由此必須進行自動化控制系統(tǒng)的改造。

目前的單片機廣泛的應(yīng)用在很多的場合，在以下的民用電子產(chǎn)品、計算機系統(tǒng)、智能儀表、工業(yè)控制、網(wǎng)絡(luò)與通信的智能接口、軍工領(lǐng)域、辦公自動化等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。本次的電機控制系統(tǒng)設(shè)計使用單片機控制電路實現(xiàn)對電機的控制。

本文采用AT89C51單片機作為硬件核心實現(xiàn)對電機進行控制，通過采集電路采集電機的速度信息，并與設(shè)定的速度進行比較，產(chǎn)生偏差信號，偏差信號通過PID調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速，保證電機的恒轉(zhuǎn)速運行。

AT89C51單片機溫度測控儀采用Atmel公司的AT89C51單片機，采用雙列直插封裝（DIP），有40個引腳。該單片機采用Atmel公司的高密度非易失性存儲技術(shù)制造，與美國Intel公司生產(chǎn)的MCS—51系列單片機的指令和引腳設(shè)置兼容。其主要特征如下：8位CPU；內(nèi)置4K字節(jié)可重復(fù)編程Flash，可重復(fù)擦寫1000次；完全靜態(tài)操作：0Hz～24Hz，可輸出時鐘信號；三級加密程序存儲器；128B×8的片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器（RAM）；32根可編程I/O線；2個16位定時/計數(shù)器；中斷系統(tǒng)有6個中斷源，可編為兩個優(yōu)先級；一個全雙工可編程串行通道；可編程串行UART通道；具有兩種節(jié)能模式：閑置模式和掉電模式。

1電機控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計

對于電機的整流電路在實際的應(yīng)用過程中已經(jīng)非常成熟，因此可以參考相關(guān)的電機設(shè)計資料，在本論文中就不做相應(yīng)的贅述。

1.1功率驅(qū)動模塊

功率驅(qū)動模塊是電機控制系統(tǒng)的一個重要組成部分，在本文的電機控制系統(tǒng)中，采用的是IR公司的IRAMS10UP60A，這款集成電路具有硬件電路簡單，并且穩(wěn)定性和安全性、可靠性高等特點。在這款電路中具有自舉電路和過溫過流保護，這樣能夠保證閉環(huán)速度控制系統(tǒng)的功能。

1.2檢測電路

在本篇論文中采用的是無刷直流電機自帶的霍爾元件式的位置傳感器，霍爾元件是一種基于霍爾效應(yīng)的磁傳感器。用它們可以檢測磁場及其變化，可在各種與磁場有關(guān)的場合中使用?；魻栐哂性S多優(yōu)點，它們的結(jié)構(gòu)牢固，體積小，重量輕，壽命長，安裝方便，功耗小，頻率高（可達1MHZ），耐震動，不怕灰塵、油污、水汽及鹽霧等的污染或腐蝕?；魻柧€性器件的精度高、線性度好；霍爾開關(guān)器件無觸點、無磨損、輸出波形清晰、無抖動、無回跳、位置重復(fù)精度高（可達μm級）。采用了各種補償和保護措施的霍爾器件的工作溫度范圍寬，可達-55℃～150℃。

通過遮光盤的齒部的遮擋與不遮擋，使霍爾元件產(chǎn)生高、低電平信號，從而提供了電動機的轉(zhuǎn)子位置信息。當(dāng)電機轉(zhuǎn)軸逆時針轉(zhuǎn)動時，遮光盤的齒部進入霍爾傳感器定子內(nèi)，此時由于永磁塊的磁力線被齒部所短路，磁力線不穿越霍爾元件，霍爾元件輸出為“1”（高電平）；當(dāng)齒部離開時，磁力線穿越霍爾元件，霍爾元件輸出為“0”（低電平），這樣，根據(jù)這三個霍爾元件的輸出狀態(tài)，就可以準確地確定轉(zhuǎn)子的磁極位置。

1.3電流采樣設(shè)計

2電機控制系統(tǒng)軟件設(shè)計

3結(jié)論

隨著性能高的微處理器的出現(xiàn)，采用高性能的處理器可以簡化系統(tǒng)的設(shè)計，同時還能夠提高系統(tǒng)的安全性、可靠性。根據(jù)這種方法設(shè)計的電機控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)的電機控制系統(tǒng)相比較在成本上具有很大的優(yōu)勢。本文利用ATMEL公司的AT89C51的單片機，設(shè)計出了相應(yīng)的硬件和軟件系統(tǒng)，在系統(tǒng)的軟件設(shè)計中，采用了模塊化的設(shè)計思想，并給出了相應(yīng)的設(shè)計流程，這種芯片式的電機控制系統(tǒng)設(shè)計，簡化了設(shè)計的時間，降低了開發(fā)成本，能夠很好的實現(xiàn)系統(tǒng)的功能。

參考文獻：

[1]白雷石，楊華.基于DSP的無刷直流電動機控制系統(tǒng)[J].電氣傳動自動化，2012（2）.

第5篇：軟件設(shè)計模式論文范文

關(guān)鍵詞 計算機輔助外語教學(xué);軟件設(shè)計;設(shè)計步驟

中圖分類號:TP319 文獻標識碼:A 文章編號:1671-489X(2010)18-0003-04

CALL Software Design: Operable Steps//Ma Junbo

Abstract One of the hurdles confronting Computer Assisted Language Learning is the lack of both quantity and quality of software, which necessitates participation of foreign language teachers in software design, to produce more software and overcome the inherent weakness of commercial CALL software. However, information on CALL software design, especially manageable step, is wanting. Based on existing CALL software design theories, this paper aims to contribute to the solution of the problem by extracting the author’s first-hand experience from designing 15 CALL CD-ROMs into three phases, each of which is elaborated in concrete steps.

Key words CALL; software design; design steps

Author’s address AFLS of Shenzhen Polytechnic, Shenzhen, Guangdong, China 518055

1 引言

國內(nèi)計算機輔助外語教學(xué)所面臨的困難之一,是軟件數(shù)量的匱乏和質(zhì)量的欠缺。筆者在2003年所做的一項調(diào)查表明,高校英語教師人均只有2套計算機輔助外語教學(xué)(CALL)軟件[1]。7年之后的今天,情況雖有很大改善,但問題似還沒有根本解決。在世界范圍內(nèi),應(yīng)用多媒體軟件來教授外語技能的需求,毫無疑問也是巨大的。然而,從市場上可購買到的、能滿足實際教學(xué)需求的交互式多媒體語言教學(xué)軟件卻非常少。盡管需求巨大,外語教師可以找到的、基于課程的高質(zhì)量多媒體課件顯然還很缺乏[2]119-120。此外,對已有CALL材料的批評也不絕于耳[3]。許多軟件雖被冠以第二語言習(xí)得的名字,卻缺少基本語言學(xué)習(xí)原理的支持。這些軟件往往不是源于使用者(教師),而是源于軟件公司,而公司最大的興趣在于獲取利潤[4]31,34。因此,要解決目前CALL軟件的主要問題,需要廣大語言教師積極參與到其設(shè)計過程中去。

盡管許多CALL項目和學(xué)習(xí)環(huán)境已經(jīng)建立,CALL軟件設(shè)計所積累的信息卻很少?，F(xiàn)有CALL項目的理論與實際程序設(shè)計之間也往往有很大的距離[5]100。計算機輔助外語教學(xué)在語言學(xué)習(xí)材料的文獻中很少涉及,學(xué)習(xí)材料編寫的一般原則也很少在計算機輔助外語教學(xué)的文獻中找到[6]109。在中國,到目前為止,在CALL軟件方面的研究還非常少,更不用說設(shè)計的原則了。即使在計算機輔助外語教學(xué)發(fā)源地的西方,關(guān)于CALL軟件設(shè)計的研究也是重點關(guān)注為軟件開發(fā)者提供原理或指導(dǎo)方針[5]83,這些原理該如何實現(xiàn)則鮮有論及。正如Ohlsson所做的比喻:為飛機設(shè)計師提供了物理學(xué)原理,但對機翼和發(fā)動機卻絲毫不涉及[5]95。對計算機輔助外語教學(xué)感興趣的人,在設(shè)計軟件時仍然不知所措,仍然需要一路跌跌撞撞地去摸索。

筆者在近10年的計算機輔助外語教學(xué)的實踐中,先后開發(fā)了《希望英語》教學(xué)輔導(dǎo)光盤(外語教學(xué)與研究出版社)、《新世紀高職高專英語》教學(xué)輔導(dǎo)光盤(上海外語教育出版社),以及《計算機英語》、《管理英語》網(wǎng)絡(luò)課件(高等教育出版社),積累了一定的CALL軟件設(shè)計經(jīng)驗。筆者把相關(guān)經(jīng)驗總結(jié)出來,希望提供一些切實的步驟供CALL軟件設(shè)計新手參考。這些步驟的介紹,建立在過去半個世紀所積累的CALL軟件開發(fā)的理論基礎(chǔ)之上,對熟練的設(shè)計人員也會有一定的參考價值。為了行文方便,本文借用Keith & Lafford設(shè)計前階段、設(shè)計階段和設(shè)計后階段的概念[7]126。

2 設(shè)計前階段

在本階段,設(shè)計者熟悉相關(guān)理論,了解使用環(huán)境和已開發(fā)出的同類軟件,從而為設(shè)計做好充分準備。

步驟1:熟悉相關(guān)理論

計算機輔助外語教學(xué)是一門交叉學(xué)科,跟許多學(xué)科有著千絲萬縷的聯(lián)系[6]47。就CALL軟件設(shè)計而言,與語言學(xué)理論、語言學(xué)習(xí)理論和語言教學(xué)理論關(guān)系最為密切,把CALL軟件和其他類型的教學(xué)軟件(比如物理學(xué)習(xí)軟件)區(qū)別開來的,正是這些軟件的語言特征。設(shè)計者首先要確定認同什么樣的語言觀和學(xué)習(xí)觀,這些觀念會影響教師選取語言的哪些方面讓學(xué)生注意和學(xué)習(xí)。之后,設(shè)計者必須考慮教學(xué)法[8]2。軟件設(shè)計者對語言教與學(xué)所采取的觀念注定會影響他如何界定CALL[6]8。遺憾的是,語言學(xué)和語言學(xué)習(xí)理論目前都沒有一個最終的結(jié)論,鑒于這些領(lǐng)域的復(fù)雜性,近期也可能不會有定論。但是,對這三個領(lǐng)域的發(fā)展狀況有一個基本的了解則是非常必要的?？紤]到已有的理論都不能完全解決語言學(xué)習(xí)的復(fù)雜問題,國內(nèi)外目前都傾向采取折中主義的態(tài)度,合理使用各種有益的元素[6]122-123[8]1[9]。

步驟2:明確使用對象

明確使用對象是影響CALL軟件設(shè)計的三大要素之一[5]84,91:設(shè)計者需要盡一切努力知道可能的使用者和他們所處的學(xué)習(xí)環(huán)境。設(shè)計者必須對學(xué)習(xí)者個人特征以及學(xué)習(xí)環(huán)境相關(guān)的因素高度敏感,應(yīng)該明白學(xué)習(xí)者的年齡、動機、目標、計算機使用經(jīng)歷、學(xué)習(xí)策略、已有的知識與技能等。其他重要的因素還包括硬件情況、班級大小、學(xué)習(xí)時間、目標群體的教育背景等。語言教師也是整個學(xué)習(xí)環(huán)境中的一個重要因素,他們對語言及語言學(xué)習(xí)所采取的態(tài)度以及他們將采納的具體教學(xué)方法,將極大地影響CALL軟件的使用方式以及CALL軟件能否與課程有機融合。在軟件設(shè)計開始前,應(yīng)對使用對象(包括學(xué)生和教師)做需求分析,充分考慮他們的具體需求。設(shè)計應(yīng)適應(yīng)不同的環(huán)境,對學(xué)習(xí)環(huán)境的現(xiàn)狀做描述性分析也有必要。

步驟3:了解已開發(fā)軟件

一方面,軟件開發(fā)一直貫穿20世紀70年代末開始的計算機輔助外語教學(xué)的歷史,其間開發(fā)了大量CALL軟件,關(guān)于CALL軟件的研究也有一些。另一方面,CALL是門高速發(fā)展的學(xué)科,CALL領(lǐng)域中技術(shù)的發(fā)展速度經(jīng)常超出語言教師的預(yù)期。因此,全面回顧CALL軟件的開發(fā)歷史、現(xiàn)有的技術(shù)以及相關(guān)的文獻,可有效避免可能出現(xiàn)的問題,并繼承前人的優(yōu)點。CALL軟件應(yīng)能提供一個獨特的視角,或?qū)σ延械漠a(chǎn)品提供有意義的補充。如果所開發(fā)的軟件僅僅是模仿別人,那么所付出的努力將會浪費[2]145。上述回顧可從現(xiàn)有軟件開始。設(shè)計者需要盡可能廣泛地調(diào)查現(xiàn)有教育軟件,檢驗不同軟件的優(yōu)缺點。此外,找到這些已開發(fā)軟件的文章和書籍,了解這些軟件的理論基礎(chǔ)、所采用的技術(shù)等。仔細研究已有的軟件和閱讀這些軟件的評論文章,可使設(shè)計者更好地設(shè)計使用者喜歡、教學(xué)上合理的軟件[7]128。最后,應(yīng)密切關(guān)注軟件業(yè)的主流動向:當(dāng)前最流行的編程語言是什么,這些編程語言的優(yōu)勢和局限是什么。一般語言教師在技術(shù)方面有天生的缺陷,可咨詢IT領(lǐng)域的專家以彌補不足。在此過程中可能會發(fā)現(xiàn):過去的標準編程語言如Basic可能已被Java、html等取代。

3 設(shè)計階段

在此階段,設(shè)計者決定開發(fā)起點,規(guī)劃內(nèi)容與結(jié)構(gòu),根據(jù)目標確定功能,選擇開發(fā)模式,勾畫產(chǎn)品并付諸開發(fā)。

步驟 4:決定開發(fā)起點

CALL軟件設(shè)計者在設(shè)計起始階段,對從何處開始往往犯難,更不用說有一個清晰的概念。頭腦中所有的僅是一些模糊的想法,用語言描述似乎都很困難。因此,為了能具體化這些想法,必須弄明白設(shè)計中的有關(guān)參數(shù)。在這方面,設(shè)計CALL軟件的一些大致原則已經(jīng)確立[5]85-86,89[6]2,85。這些原則可幫助設(shè)計者清晰軟件設(shè)計以及項目的目的和目標,最重要的是可以清晰開發(fā)的起點。

第一個起點涉及“自上而下(top-down)”還是“自下而上(bottom-up)”的問題。自上而下的起點以語言理論、學(xué)習(xí)理論或課程為中心。軟件設(shè)計還可采取自下而上的模式,即用計算機解決具體的語言學(xué)習(xí)問題。

第二個起點涉及“整體的(holistic)”還是“分離的(discrete)”的問題。整體設(shè)計把學(xué)習(xí)環(huán)境的有關(guān)元素及過程看成一個整體,分離設(shè)計則針對某一技術(shù)或語言的某一方面、某一技能。把語言分解成不同的部分可能還存在爭議,但可使教學(xué)的操作性更強。

第三個起點涉及“導(dǎo)師(tutor)”還是“工具(tool)”的問題。導(dǎo)師型CALL通過電腦對學(xué)習(xí)者的輸入進行評估,工具型CALL則不能。因此,如果設(shè)計者希望他所設(shè)計的軟件能以某種方式評估學(xué)生的輸入,他可從計算機的導(dǎo)師功能出發(fā),否則可從計算機的工具功能出發(fā)。

最后一個起點涉及理論檢驗還是實際教學(xué)的問題。前者可能會關(guān)注語言習(xí)得某一方面的變量,后者則會更加關(guān)注實際學(xué)習(xí)環(huán)境中的因素。

步驟5:內(nèi)容與結(jié)構(gòu)

有時會先有內(nèi)容,然后再考慮怎么開始,比如為已有的教材開發(fā)光盤;有時非常清晰該如何開始,并開始考慮設(shè)計時應(yīng)該包含的內(nèi)容,比如設(shè)計一強化學(xué)生聽力的軟件。在前一種情況中,需要根據(jù)技術(shù)的可行性弄清楚原有學(xué)習(xí)材料各要素之間的關(guān)系;后一種情況中,需根據(jù)一定的理論尋找能最佳運用這些理論的材料,然后尋找特定的技術(shù)或特定技術(shù)的某些功能來展示這些材料。Mike Levy認為[8]1-18,對語言學(xué)習(xí)而言,CALL技術(shù)有其強項也有其局限性,因此決定是否采納某項技術(shù)絕不是一蹴而就的事,需要在一系列技術(shù)、教學(xué)因素和學(xué)習(xí)者因素之間進行仔細的權(quán)衡。CALL軟件和學(xué)習(xí)內(nèi)容本身并不保證會對學(xué)生有用,能促進學(xué)習(xí)的是把這些材料展示給學(xué)生的方式。最后,需要以樹狀圖的形式畫出軟件的總體結(jié)構(gòu),并按邏輯順序確定所有內(nèi)容[10]。

步驟6:根據(jù)目標確定功能

在內(nèi)容和技術(shù)之間很少存在一對一的關(guān)系。根據(jù)Jacobson的“理論到設(shè)計框架(theory-to-design framework)”,在理論元素和具體設(shè)計特征之間應(yīng)該有直接的聯(lián)系[5]94。許多設(shè)計可以建立在一個理論之上,單一設(shè)計也可從許多理論中得到支持。選擇一恰當(dāng)理論,然后直接轉(zhuǎn)化成設(shè)計并進行開發(fā),往往是不可能的。在明確內(nèi)容、結(jié)構(gòu)和教學(xué)目的后,可從設(shè)計前階段所分析的各種理論中選擇一種來實現(xiàn)教學(xué)目標,然后再選擇某一特定功能來實現(xiàn)所選擇的理論。以《希望英語》教學(xué)輔導(dǎo)光盤為例,該光盤的閱讀部分就是直接借鑒從上至下、從下至上以及圖式理論的閱讀理論[11]。超鏈接的功能可以非常容易地從詞跳轉(zhuǎn)到段落再到篇章,反之亦然,從而可以使學(xué)習(xí)者選擇任何一種適合他的閱讀模式,還可以讓學(xué)習(xí)者掌握一些背景知識以及篇章結(jié)構(gòu)的信息,也就是說計算機可以為學(xué)習(xí)者準備內(nèi)容和形式圖式,從而幫助其理解。

步驟7:決定開發(fā)模式

CALL軟件的開發(fā)需要3個領(lǐng)域的知識:目標課程知識、教學(xué)法知識以及計算機知識。在語言教學(xué)領(lǐng)域,很難有人一開始就精通3個方面。業(yè)界曾出現(xiàn)過多種解決方案[4]35[7]127[12][13]3,其中至今還有現(xiàn)實意義的當(dāng)是Ahmad等提出的4個開發(fā)模式[14]。模式一是計算機專家和語言專家合作,優(yōu)勢在于雙方都可以展示出高水平的專業(yè)知識,缺陷在于任何一方都必須理解對方的要點和問題;模式二是語言教師掌握程序語言,但是語言教師要達到運用自如的編程水平需要花費很多時間;模式三是語言教師學(xué)習(xí)著作語言(authoring language);模式四是語言教師掌握著作系統(tǒng)(authoring package)。著作系統(tǒng)對教師的計算機水平要求不高,比較容易上手,但功能比較有限,可能會限制設(shè)計思想的實現(xiàn)。Gimeno-Sanz和Davis指出[10]:“設(shè)計和制作多媒體CALL軟件是一項要求非常高的工作,需要許多技能和對細節(jié)的高度關(guān)注。如今的計算機程序是如此復(fù)雜,以至于個人幾乎不可能具備單獨開發(fā)CALL軟件項目的所有技能。因此,團隊合作就顯得非常必要?！笨傊?設(shè)計者可以選擇任何適合他的開發(fā)模式,但應(yīng)優(yōu)先考慮團隊合作的形式。

步驟8:功能描述和效果圖

正如在“步驟7”所討論的,語言教師通常不具備軟件開發(fā)所需要的所有知識。鑒于大學(xué)英語教師的計算機水平目前還比較低,應(yīng)優(yōu)先考慮語言教師和計算機人員的合作。即使有教師已經(jīng)具備較高的計算機水平,這種合作模式的效果也往往會更好,因為語言教師的編程能力再高也不能和專業(yè)的程序員相比。因此,語言教師設(shè)計,然后交由技術(shù)員開發(fā),從而充分發(fā)揮雙方的優(yōu)勢,可能是最有效的辦法。在這種情況下,語言教師希望軟件具備什么樣的功能,必須讓程序員十分明白。語言教師精通教學(xué)內(nèi)容,讓他們犯難的往往是用計算機的什么功能來展示學(xué)習(xí)材料,從而最充分地實現(xiàn)所期望的教學(xué)目標。技術(shù)人員一般都是語言學(xué)和語言教學(xué)的門外漢,而所設(shè)計的軟件功能必須表述得非常清楚。設(shè)計者所期望的效果可能會被開發(fā)者誤解,因此功能描述的基本原則是盡可能的清楚和詳細。設(shè)計完成后,即使是自己開發(fā),功能描述也可使原有的想法更清晰。功能、展示方式和界面經(jīng)常會交織在一起,需要把最終產(chǎn)品的效果直觀地勾畫出來。學(xué)習(xí)材料及展示這些材料的特定功能確定后,設(shè)計者對自己的設(shè)計已有清晰認識,但對最終產(chǎn)品的效果可能還會比較模糊。此時,需要對大腦中的想法進一步細化,以至于畫出最終產(chǎn)品頁面布局的草圖。有了功能描述和效果圖后,程序員通常能比較滿意地實現(xiàn)設(shè)計者所期望的效果。至此,設(shè)計的主要工作已經(jīng)完成。

4 設(shè)計后階段

本階段對上一階段所做的設(shè)計進行評估,設(shè)計者在開發(fā)過程中與程序員保持溝通,最好能參與產(chǎn)品的測試和文檔的準備,并做相關(guān)的研究工作。

步驟9:設(shè)計評估

設(shè)計藍圖完成后,在程序開發(fā)前應(yīng)進行評估,有幾對關(guān)系可供參照。第一對關(guān)系涉及形成性評估和終結(jié)性評估的問題[15][2]137。前者在系統(tǒng)開發(fā)的過程中進行,后者在開發(fā)結(jié)束時進行。后者要簡單和容易,但可能帶來的問題是:開發(fā)好的軟件證明設(shè)計有問題或不是設(shè)計者所期望的。在這種情況下,為了安全起見,通常會優(yōu)先考慮形成性評估。第二對關(guān)系實際上跟廣義軟件開發(fā)的整個過程有關(guān),對CALL軟件開發(fā)也起重要參考作用。早期軟件開發(fā)的流程被稱作“瀑布模式(waterfall model)”,以線形方式從一個階段再到另一個階段,比如從分析直至維護。這種開發(fā)方式的缺點在于:必須整個系統(tǒng)開發(fā)完后才能進行測試和評估。最新的開發(fā)標準是統(tǒng)一過程(unified process)模式,這種開發(fā)模式把設(shè)計分成不同模塊,每一模塊自成體系,包含軟件開發(fā)流程的所有要素。模塊化意味著更新或替換某一特定功能對系統(tǒng)所產(chǎn)生的影響將降到最低[16]273-275,284。評估后,若有問題,需修改設(shè)計;若無問題,則交給程序員開發(fā)。

步驟10:與開發(fā)人員的溝通

正如在“步驟7”所討論的,語言教師通常和技術(shù)員一起合作開發(fā)CALL軟件。這并不意味著語言教師完成設(shè)計后就可以高枕無憂,靜等程序員按要求開發(fā)出軟件。要開發(fā)效果好、滿足教學(xué)需要的課件,就不能把設(shè)計丟給技術(shù)員后不管,畢竟他們對語言教育知之甚少[4]34。在軟件開發(fā)的整個過程中,語言教師和技術(shù)員之間應(yīng)建立緊密的工作關(guān)系,雙方有時還需要適當(dāng)?shù)耐讌f(xié)。語言教師需要從教學(xué)的角度考慮某一功能特征的重要性――對教學(xué)效果是至關(guān)重要還是無關(guān)緊要?如果教學(xué)目標能從根本上得以保留,技術(shù)員為了技術(shù)上的便利,采用其他的功能或形式是完全可行的?？傊?語言教師和技術(shù)員必須共同對開發(fā)過程中出現(xiàn)的重大問題及后果進行討論和分析[10][4]42-43。設(shè)計者和開發(fā)者之間的對話對軟件的成功至關(guān)重要,持續(xù)的對話可保證設(shè)計者始終了解軟件開發(fā)的進展和狀況,不僅可預(yù)防誤解,對將來該軟件設(shè)計新的版本也大有裨益[13]16。

步驟11:實地檢測,文檔準備和研究

John Higgins認為[6]104,軟件開發(fā)可分為4個階段,即分析、設(shè)計、編程和檢測,語言教師負責(zé)第一階段工作,語言教師和計算機人員合作負責(zé)第二階段,計算機人員則獨自負責(zé)第三和第四階段。筆者則認為,語言教師和計算機人員的合作應(yīng)該從始至終。語言教師在分析、設(shè)計和開發(fā)中的角色在前文已經(jīng)討論。編程任務(wù)完成后,在常規(guī)檢測階段,語言教師也扮演著不可或缺的角色,包括實地檢測、文檔準備和研究。軟件成形后,軟件開發(fā)人員當(dāng)然需要實地檢測,包括在不同操作系統(tǒng)、不同配置機型上運行,以檢測可能出現(xiàn)的技術(shù)問題。語言教師所需要做的,則是自己和安排學(xué)生試用,以確定是否有教學(xué)方面的問題。對于文檔的編制,除了技術(shù)有關(guān)的內(nèi)容外,語言教師所寫的“幫助”文件和“使用指導(dǎo)”文件一般會更容易被使用者接受和掌握。經(jīng)常忽略的一點是,CALL軟件設(shè)計者應(yīng)該通過實驗或內(nèi)省的方式做一些軟件相關(guān)的研究[17]。設(shè)計者還可進行問卷調(diào)查,從學(xué)生和教師處收集反饋,也可僅僅請使用者記錄使用中不滿意的地方。所有這一切都將會為新版本和下一次的設(shè)計不斷積累經(jīng)驗。

5 結(jié)語

上述11個步驟并不一定要刻板地遵守,有些步驟可以省略,另外一些步驟則可能增加。根據(jù)15張光盤的一手開發(fā)經(jīng)驗,筆者認為這些步驟可作為CALL軟件設(shè)計新手的一個起點,對有經(jīng)驗的老手來說也可作為參考清單。這些步驟的介紹主要針對開發(fā)大型、課程相關(guān)軟件的設(shè)計者,對開發(fā)針對某一課堂、某一技能或某一群體學(xué)生的設(shè)計者來說,也應(yīng)有重要參考價值,因為這兩類軟件設(shè)計的區(qū)別在規(guī)模和復(fù)雜程度上,基本的過程是相通的。對于中型和大型的軟件開發(fā)項目,除了上述11個步驟外,還需一定的項目管理技巧,這已在20世紀末英國70個課件項目中得以證實[18]。項目管理的知識已超出CALL軟件設(shè)計和筆者的能力范圍,此處不再贅述,感興趣和有需要的設(shè)計者可從其他地方了解。

這些步驟不可能窮盡CALL軟件設(shè)計的全過程,所形成的設(shè)計路線也當(dāng)然不是唯一或最好的。正如Fred Riley多年前所警告的一樣[13]15:“開發(fā)好的課件沒有捷徑,也沒有所謂的‘正確’路線去開發(fā)完美的產(chǎn)品。即使沒有‘正確’的路線,有些路線會少些荊棘和彎曲。”上述步驟的意義在于,這些步驟是根據(jù)過去半個世紀所沉淀的CALL設(shè)計理論和筆者的一手經(jīng)驗提煉而成,最顯著的特點是可操作性――即使是新手也可以照樣跟做,然后再逐漸積累提高?？紤]到單機版的CALL軟件都可以分為多種類型[19][6]142-143,而網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的盛行又已增加一個新的維度,本文若能拋磚引玉,引起更多的外語教師關(guān)心、研究CALL軟件的設(shè)計,逐漸形成中國特色CALL軟件開發(fā)的基本理論,則是筆者所深切期望的!

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第6篇：軟件設(shè)計模式論文范文

[論文關(guān)鍵詞]任務(wù)驅(qū)動　項目導(dǎo)向　案例教學(xué)　多元整合

一、引言

軟件工程課程是高職軟件專業(yè)類學(xué)生的專業(yè)核心課，是理論和實踐緊密結(jié)合的典型課程，主要培養(yǎng)學(xué)生軟件開發(fā)能力和項目管理能力。但在實際教學(xué)過程中，因為缺乏明確工作任務(wù)并涵蓋課程理論知識的綜合項目，學(xué)生對軟件工程理論感到十分抽象，對實踐操作也只是囫圇吞棗，根本體會不到軟件工程在企業(yè)項目開發(fā)中的寶貴作用。

針對軟件工程課程，國內(nèi)職業(yè)教育課程在借鑒外來職業(yè)教育課程開發(fā)理論的基礎(chǔ)上，也有自己的創(chuàng)新。有一部分學(xué)校已經(jīng)在這方面進行了改革和探索，但大多是單一的、松散地進行，這一狀況的形成，一部分是因為現(xiàn)實客觀條件的制約，另一部分還在于職業(yè)教育課程理論研究的不全面、不深入所致，因此重視和加強高等職業(yè)教育課程多元整合是提高高職職教課程開發(fā)質(zhì)量的一個中心環(huán)節(jié)。

本文將以高職軟件工程課程為例，將“任務(wù)驅(qū)動、項目導(dǎo)向、案例教學(xué)”多元整合的創(chuàng)新教學(xué)理念引領(lǐng)教學(xué)過程，強調(diào)動手能力，將工作過程的職業(yè)環(huán)境融入學(xué)習(xí)過程中，將學(xué)生對知識、職業(yè)能力的掌握程度提高到了實踐這一層面，使得學(xué)生能真正進入到“在學(xué)中做，在做中學(xué)”的理想學(xué)習(xí)環(huán)境中。

二、多元整合創(chuàng)新教學(xué)理念

軟件工程課程涉及軟件項目計劃、軟件需求分析、軟件設(shè)計、軟件測試、軟件配置管理、軟件項目管理等軟件開發(fā)過程中的各種問題。浙江商業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院(以下簡稱“我院”)所在浙江省高新中小企業(yè)眾多，發(fā)展主要依靠技術(shù)進步以及科技來推動，對人才的需求也明顯高移。經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，目前浙江省軟件行業(yè)在軟件設(shè)計、軟件測試和軟件維護方面的人才缺口大，供不應(yīng)求。因此，我們將教學(xué)重點放在了軟件設(shè)計、軟件測試和軟件維護方面。以一個典型、完整、實用的項目“學(xué)生選課管理系統(tǒng)”為載體，將軟件工程項目開發(fā)中用到的各項工作技能按照工作過程分布階段任務(wù)，將項目分解成一個個案例，以任務(wù)驅(qū)動的方式完成技能的案例教學(xué)，同時也體現(xiàn)了工作過程的完整性，將“任務(wù)驅(qū)動、項目導(dǎo)向、案例教學(xué)”多元整合的創(chuàng)新教學(xué)理念貫穿于教學(xué)過程。

(一)明確工作崗位，分析工作任務(wù)，任務(wù)驅(qū)動學(xué)習(xí)

任務(wù)驅(qū)動學(xué)習(xí)是讓學(xué)生完成教師精心設(shè)計的培養(yǎng)職業(yè)能力的工作任務(wù)，構(gòu)建真正屬于自己的知識和技能，提高分析和解決問題的能力。如何確定軟件工程課程的工作崗位和工作任務(wù)是進行任務(wù)驅(qū)動學(xué)習(xí)首先要解決的課題。

為此，我們邀請軟件行業(yè)專家、專業(yè)教師參照國家相關(guān)職業(yè)標準一起分析、論證軟件工程工作崗位的工作過程和技能要求。在進行分析論證過程中，根據(jù)我院所在浙江省高新中小企業(yè)發(fā)展實際，結(jié)合高職學(xué)生學(xué)習(xí)特點，將軟件工程課程培養(yǎng)的人才方向定位在軟件設(shè)計、軟件測試和軟件維護三個崗位。我們明確了這三個崗位的典型工作過程，并詳細分析了典型工作過程中的典型工作任務(wù)。

1　軟件設(shè)計崗位的典型工作過程主要包括軟件項目計劃、軟件需求分析、軟件設(shè)計階段。這些工作過程的典型工作任務(wù)有：(1)軟件項目計劃包括：軟件項目計劃內(nèi)容的描述；度量項目的成本、規(guī)模、工作量和開發(fā)周期；確定項目開發(fā)過程模型；制訂軟件項目計劃；(2)軟件需求分析包括：定義需求工程過程模型；采用UML獲取項目需求；采用UML分析項目需求；編寫項目需求規(guī)格說明書；(3)軟件設(shè)計階段包括：策劃項目的設(shè)計階段；應(yīng)用設(shè)計模式，執(zhí)行系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計。

2　軟件測試崗位的典型工作過程主要是軟件測試階段。其典型工作任務(wù)包括：軟件項目單元測試用例設(shè)計；執(zhí)行軟件項目單元測試；軟件項目功能測試用例設(shè)計；執(zhí)行軟件項目功能測試；軟件項目性能測試用例設(shè)計；執(zhí)行軟件項目性能測試；軟件項目壓力測試用例設(shè)計；執(zhí)行軟件項目壓力測試。

3　軟件維護崗位的典型工作過程主要包括軟件配置階段和軟件項目管理階段。這些工作過程的典型工作任務(wù)有：(1)軟件配置階段包括：創(chuàng)建軟件項目配置管理計劃；對軟件項目實施版本控制；(2)軟件項目管理階段包括：對軟件項目進行項目估算；對軟件項目進行風(fēng)險管理；對軟件項目進行質(zhì)量管理。

(二)設(shè)計教學(xué)項目，培養(yǎng)職業(yè)能力，項目導(dǎo)向教學(xué)

項目導(dǎo)向教學(xué)是指通過一項完整的項目工作而進行教學(xué)活動的教學(xué)方法，它以項目導(dǎo)向、任務(wù)驅(qū)動，引領(lǐng)教學(xué)過程，強調(diào)實訓(xùn)環(huán)節(jié)，將工作過程的職業(yè)環(huán)境融入學(xué)習(xí)過程中，將學(xué)生對知識的掌握程度提高到了實踐這一層面，使得學(xué)生能真正進入到“在學(xué)中做，在做中學(xué)”的理想學(xué)習(xí)環(huán)境中，使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中培養(yǎng)工作崗位職業(yè)能力。

我院軟件工程課程定位的軟件設(shè)計、軟件測試和軟件維護三個崗位有不同的職業(yè)能力要求，通過與專家分析論證，我們明確了三個崗位要培養(yǎng)的職業(yè)能力：

1　軟件設(shè)計崗位。要求要培養(yǎng)的職業(yè)能力有：理解、實施軟件項目計劃的能力，編寫、制定軟件項目計劃文檔的能力；獲取、分析軟件項目需求的能力，編寫軟件項目需求分析文檔的能力：理解項目數(shù)據(jù)模型、項目的架構(gòu)設(shè)計的能力；編寫軟件項目設(shè)計規(guī)格說明書的能力。

2　軟件測試崗位。要求要培養(yǎng)的職業(yè)能力有：設(shè)計和實施單元測試用例、功能測試用例、性能測試用例、壓力測試用例的能力；撰寫測試計劃、報告的能力。

3　軟件維護崗位。要求要培養(yǎng)的職業(yè)能力有：實施軟件項目配置計劃、管理的能力；實施軟件版本控制的能力；估算項目成本、規(guī)模、進度的能力；預(yù)測、監(jiān)控、計劃、管理軟件風(fēng)險，實施軟件質(zhì)量保證計劃的能力。

為了與崗位工作過程相適應(yīng)，能夠在項目教學(xué)過程中培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)能力，在設(shè)計教學(xué)項目的選擇上我們從以下幾個方面進行了探索：第一，項目必須包含上述崗位的基本工作過程，能夠培養(yǎng)學(xué)生職業(yè)技能；第二，項目難度適中，符合高職學(xué)生的知識、技能結(jié)構(gòu)特點；第三，項目開發(fā)周期相對較短，能夠在教學(xué)時間內(nèi)完成；第四，項目內(nèi)容容易理解，貼近學(xué)生經(jīng)驗，以便學(xué)生集中精力完成軟件工程工作過程的學(xué)習(xí)。

為此，我們精心設(shè)計了“學(xué)生選課管理系統(tǒng)”來進行項目教學(xué)，引入企業(yè)真實項目“網(wǎng)上書城”系統(tǒng)來進行模擬訓(xùn)練。這兩個項目背景高職學(xué)生易理解、掌握和操作，并且包含了上述三個工作崗位職業(yè)能力。通過幾個學(xué)年的教學(xué)實踐發(fā)現(xiàn)，學(xué)生基本能掌握三個工作崗位的職業(yè)能力，并根據(jù)自己的興趣有所側(cè)重，完全達到了我們項目導(dǎo)向教學(xué)的目的。

(三)分解教學(xué)項目，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，典型案例教學(xué)

案例教學(xué)實際上是一種“做中學(xué)”的形式，在經(jīng)驗和活動中獲取知識和技能，增進才干。軟件工程案例教學(xué)的實踐反映出，案例選擇是否合適、案例運用是否科學(xué)將直接影響到案例教學(xué)作用的發(fā)揮。

對于軟件工程這樣一門理論和實踐都比較注重的課程來說，案例教學(xué)就顯得特別重要。我們在案例教學(xué)中進行了以下探索和實踐：第一，案例貼近學(xué)生生活，刪繁就簡，能適應(yīng)課程教學(xué)時限要求；第二，案例有代表性和針對性，能基本涵蓋基本的工作任務(wù)；第三，案例能讓學(xué)生參與并易于模仿實踐。如講解軟件項目計劃時，針對學(xué)生選課管理系統(tǒng)這個項目，由老師描述項目計劃應(yīng)該要確定的內(nèi)容，并引導(dǎo)學(xué)生分組討論確定項目中角色一人員責(zé)任矩陣，利用甘特圖等工具制訂初步軟件項目計劃。這樣學(xué)生不僅僅是去強記那些固定的原理、規(guī)則。學(xué)生通過案例更深刻地理解了工作過程中需要掌握的技能。

三、多元整合教學(xué)的探索與實踐

任務(wù)驅(qū)動、項目導(dǎo)向、案例教學(xué)的教學(xué)方法各有特色，如何將這些教學(xué)方法整合在一個具體的教學(xué)項目中并讓各種教學(xué)方法發(fā)揮其優(yōu)點是我們要重點解決的問題。按照軟件工程項目開發(fā)中典型的工作過程，我們將“學(xué)生選課管理系統(tǒng)”項目分解成一個個的小項目，每一個小項目對應(yīng)著一個具體工作過程。對每一個小項目我們分成六個步驟進行項目教學(xué)：

第一步，確定每一個小項目的工作任務(wù)。不同的小項目對應(yīng)的工作任務(wù)不同，有的工作任務(wù)比較獨立、花費時間少，可以在—個教學(xué)單元中完成，我們稱之為小任務(wù)；有的工作任務(wù)需要多個教學(xué)單元的綜合實踐才能完成，我們稱之為大任務(wù)；在教學(xué)過程中，對大任務(wù)我們又將其分為若干小任務(wù)，并在各個小任務(wù)完成后進行分析總結(jié)，以便學(xué)生系統(tǒng)全面地掌握相應(yīng)的職業(yè)能力。

第二步，教師進行案例場景描述，并通過典型案例演示項目中的具體任務(wù)。教師先對案例進行場景描述，讓學(xué)生明白真實工作過程中這個小項目要做什么。然后通過典型案例的演示讓學(xué)生體會到這個小項目要怎么做。

第三步，學(xué)生分組討論，明確項目分工。軟件的開發(fā)過程是一個團隊合作的過程，將學(xué)生從成績、性格、表達能力等方面進行分組，讓不同的學(xué)生組合成一個團隊進行項目的開發(fā)，既培養(yǎng)學(xué)生團隊合作的精神，又讓學(xué)生能發(fā)揮各自特長，調(diào)動學(xué)生積極性。在此步驟中，教師可以根據(jù)實際教學(xué)班組從整體上對團隊的組合進行優(yōu)化調(diào)整，對于一些比較難分工的項目，教師可以對團隊進行指導(dǎo)，幫助團隊進行分工。

第四步，學(xué)生根據(jù)不同分工完成典型案例的工作任務(wù)。通過項目分工，團隊中每個學(xué)生有了明確的任務(wù)，可以根據(jù)教師典型案例的演示進行工作任務(wù)的模擬練習(xí)。通過這一步，讓學(xué)生對工作過程和工作任務(wù)有真正的感性認識，有利于培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)能力。

第7篇：軟件設(shè)計模式論文范文

關(guān)鍵詞：面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計；教學(xué)模式；實踐教學(xué)

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 論文編號：1674-2117（2016）09-0096-03

引言

“面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計”是高校計算機專業(yè)中一門重要的專業(yè)課程，其教學(xué)目標是讓學(xué)生熟練掌握面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計思想，培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用面向?qū)ο蟮乃枷虢鉀Q和處理實際問題的能力。課程設(shè)置的目的符合應(yīng)用型本科院校計算機專業(yè)“培養(yǎng)復(fù)合型應(yīng)用軟件人才及產(chǎn)業(yè)急需的軟件工程高級管理人才”的培養(yǎng)目標[1]，其在整個專業(yè)教學(xué)體系中占據(jù)非常重要的地位。

傳統(tǒng)的“面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計”課程教學(xué)模式以教師講授、學(xué)生被動接受為主，不但割裂了面向?qū)ο蠛诵闹R單元之間的內(nèi)在聯(lián)系，而且重理論、輕實踐，使得學(xué)生在遇到具體問題時，往往不能分析、設(shè)計出符合面向?qū)ο缶幊趟枷氲慕鉀Q方案，在應(yīng)聘時無法達到用人單位的要求。因此，基于就業(yè)導(dǎo)向和追求實用的心理，教師必須將面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計的理論教學(xué)與實際應(yīng)用相結(jié)合，以激發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)興趣，從而提高教學(xué)質(zhì)量。[2]本文從就業(yè)角度重新定位該課程，研究了以能力培養(yǎng)為導(dǎo)向、以實踐為核心的任務(wù)驅(qū)動教學(xué)模式，旨在激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，不斷提高課程的教學(xué)質(zhì)量。

從就業(yè)需求出發(fā)進行課程的定位

計算機行業(yè)的快速發(fā)展不僅加快了社會信息技術(shù)、經(jīng)濟等方面的發(fā)展速度，而且提高了就業(yè)市場對求職人員的專業(yè)水平和綜合素質(zhì)的要求。在提升學(xué)生就業(yè)率以及培養(yǎng)應(yīng)用型計算機人才的背景下，計算機專業(yè)的教學(xué)應(yīng)從就業(yè)需求出發(fā)，在要求學(xué)生掌握必要的理論知識的基礎(chǔ)上，加強實踐教學(xué)環(huán)節(jié)，從而達到提高學(xué)生實踐能力和就業(yè)競爭力的目的。[3]為此，教師要認清當(dāng)前軟件人才的培養(yǎng)與企業(yè)用人需求之間的差距，從就業(yè)需求的角度重新審視“面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計”的課程定位，合理組織、安排和優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，以保證教授給學(xué)生的知識能滿足企業(yè)的要求。

目前，很多高校為了提高學(xué)生的就業(yè)競爭力，不僅開展了校內(nèi)實踐、操作比賽，還積極與企業(yè)聯(lián)合，設(shè)置校外實習(xí)基地，作為專業(yè)課的教師也要從教學(xué)上積極配合，對課程重新定位，盡量在教學(xué)中引入實際工作環(huán)境下的現(xiàn)實問題，更好地培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力。大量實踐研究表明，以就業(yè)為導(dǎo)向進行課程定位，不僅能有效調(diào)動起學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣，而且也有助于他們樹立正確的學(xué)習(xí)觀，形成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，使其終身受益。

引入軟件設(shè)計模式，從行業(yè)需求組織教學(xué)內(nèi)容

找到解決問題的算法并用計算機實現(xiàn)是計算機解決實際問題的主要過程，它離不開軟件設(shè)計模式這一重要概念，隨著面向?qū)ο蠹夹g(shù)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用，軟件設(shè)計模式已成為軟件開發(fā)人員必須掌握的設(shè)計思想和開發(fā)技能。軟件設(shè)計模式是一套經(jīng)過分類編目后被反復(fù)使用的面向?qū)ο蟮拇a設(shè)計經(jīng)驗的總結(jié)[4]，它反映了軟件設(shè)計過程中以“重用”為重點的面向?qū)ο蟮脑O(shè)計思想，能夠構(gòu)造出結(jié)構(gòu)良好的程序，有效提高代碼的可重用性和可維護性。

“面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計”課程核心內(nèi)容――封裝性、繼承性和多態(tài)性本身就蘊含著設(shè)計模式的思想，同時也是設(shè)計模式的靈活應(yīng)用和體現(xiàn)。因此，在組織教學(xué)內(nèi)容時，從設(shè)計模式的角度分析封裝性、繼承性和多態(tài)性這些基本的面向?qū)ο蠛诵牡母拍?，讓學(xué)生不只從單個知識點的層面理解這些概念，還要明白這些面向?qū)ο蟮闹匾匦允侨绾误w現(xiàn)先進的設(shè)計模式特色的，這樣不僅有利于學(xué)生對面向?qū)ο蟮乃枷胗幸粋€全面、整體的把握，而且也有利于培養(yǎng)他們在實踐過程中對專業(yè)知識的綜合應(yīng)用能力，提高其專業(yè)素質(zhì)。

初學(xué)面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計時，學(xué)生為解決具體問題而設(shè)計出的程序多由簡單的變量和功能堆砌而成，體現(xiàn)不了面向?qū)ο蟮脑O(shè)計思想。教師可分別用基本的面向?qū)ο蠓椒ㄅc引入設(shè)計模式后的程序進行對比講解，詳細分析后讓學(xué)生明白：未融入設(shè)計模式的程序設(shè)計方法雖然也能解決問題，但程序的可復(fù)用程度低、缺乏靈活性，后續(xù)的變更和功能擴展比較困難；而引入設(shè)計模式，代碼的復(fù)用性和擴展性就很好。因此，教師在分析、講解實例程序時，不僅要從設(shè)計語言的語法和邏輯上進行分析，而且要挖掘?qū)嵗澈箅[含的設(shè)計模式和思想。

以實踐教學(xué)模式提高學(xué)生的就業(yè)競爭力

1.構(gòu)建“層次化、模塊化、漸進式”的實踐教學(xué)體系

對計算機專業(yè)人才培養(yǎng)實踐課程體系的不斷整合，以專業(yè)素質(zhì)和創(chuàng)新能力培養(yǎng)為主線，實施“以項目實踐為核心、學(xué)生為主體、學(xué)用合一”的實踐教學(xué)模式，實踐內(nèi)容由低到高依次分為基礎(chǔ)訓(xùn)練、綜合應(yīng)用訓(xùn)練、研究創(chuàng)新訓(xùn)練三個層次，實現(xiàn)了不同階段理論和實踐的有機的結(jié)合，這樣不僅滿足“實踐―認識―再實踐―再認識”的認識論規(guī)律，也符合應(yīng)用型人才的培養(yǎng)目標和要求。

2.改革教學(xué)模式、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法

在學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生常會感覺面向?qū)ο蟮膬?nèi)容抽象，難以理解，因此，教師要向?qū)W生明確面向?qū)ο蟮乃枷氲慕⒁驖u進，教師要注意教學(xué)方法，對于基本的理論知識應(yīng)結(jié)合實際應(yīng)用問題來講授，以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)主動性，具體可從以下幾方面著手。

①采用案例教學(xué)，將知識與生活中具體的內(nèi)容聯(lián)系起來。案例教學(xué)法是在計算機課程教學(xué)中非常有用的一種教學(xué)方法。對課程中的某些內(nèi)容，精選一些合適、有趣的實例，注意將例題與實際生活聯(lián)系起來，先讓學(xué)生對所學(xué)知識有一個感性的認識，再講解抽象的概念，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

②通過分析開源軟件領(lǐng)悟面向?qū)ο笤O(shè)計思想。許多開源軟件本身就是面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計的經(jīng)典范例，學(xué)生在教師的引導(dǎo)和輔助下，積極主動思考，從開源軟件中獲得啟示，領(lǐng)悟面向?qū)ο笤O(shè)計思想的真諦。教師從知識傳授者變?yōu)閱l(fā)者和引導(dǎo)者，學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主體，充分調(diào)動了學(xué)生的主觀能動性。例如，Java工具包包含了附有源代碼的豐富實例，在教學(xué)中可以讓學(xué)生自己分析。對于面向?qū)ο笤O(shè)計能力掌握得較好的學(xué)生，教師可以鼓勵其根據(jù)自己的興趣向開源軟件社區(qū)中貢獻代碼，與高手交流、協(xié)作。

③注重抽象思維和技術(shù)的鍛煉。抽象思維和技術(shù)是人類理解和解決復(fù)雜問題最重要的工具之一，從抽象角度分析和理解面向?qū)ο笤O(shè)計技術(shù)的主要特性，也是面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計中廣泛應(yīng)用的原則之一。利用抽象技術(shù)，通過層次分類方法自上而下地對復(fù)雜問題逐步求精和模塊化，可以適當(dāng)引入統(tǒng)一建模語言（UML）的符號與圖形表示方法，以簡潔、直觀的方式表達面向?qū)ο笏枷搿?/p>

④以任務(wù)驅(qū)動教學(xué)方法實現(xiàn)實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。任務(wù)驅(qū)動教學(xué)可以引導(dǎo)學(xué)生把學(xué)習(xí)的面向?qū)ο笾R和思想靈活融入具體的實踐項目中去，體會基于面向?qū)ο笏枷氲拇a設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計對軟件穩(wěn)定性、擴展性和可維護性的影響。在教學(xué)過程中，針對課堂教學(xué)內(nèi)容設(shè)置具有真實背景的項目由學(xué)生分組協(xié)作完成。教師要充分調(diào)動學(xué)生自主學(xué)習(xí)、積極探索的積極性，同時通過小組協(xié)作，從合作伙伴的反饋信息中形成對問題的再認識也有助于構(gòu)建相互學(xué)習(xí)、共同提高的機制。

此外，積極鼓勵學(xué)生使用多種開發(fā)工具完成實驗，這樣不僅有利于加強學(xué)生對各種程序設(shè)計語言的理解，而且理論知識與編程實踐的結(jié)合能夠提高學(xué)生利用所學(xué)的程序設(shè)計語言、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法分析等專業(yè)知識解決實際問題的能力[5]，使其更好地適應(yīng)就業(yè)市場的需求。

3.發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)教學(xué)優(yōu)勢，建立課程教學(xué)網(wǎng)站

互聯(lián)網(wǎng)上有豐富的面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計學(xué)習(xí)資源值得我們借鑒和學(xué)習(xí)，尤其是一些專門針對就業(yè)培訓(xùn)的免費資源。為了有效整合這些資源，筆者通過開發(fā)“面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計”課程學(xué)習(xí)網(wǎng)站延伸課堂教學(xué)內(nèi)容，以彌補課堂教學(xué)與就業(yè)實踐的差距，把課堂上的教學(xué)難點、重點和未講授的面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計應(yīng)用實例通過網(wǎng)絡(luò)平臺展現(xiàn)給學(xué)生。借助學(xué)習(xí)網(wǎng)站，學(xué)生不僅可以便捷地獲取網(wǎng)絡(luò)上的各種學(xué)習(xí)資源和職業(yè)培訓(xùn)資料，還可以與教師互動交流，解除疑惑，這些專業(yè)知識拓展信息對學(xué)生設(shè)計、完成相應(yīng)的實踐項目和提高從業(yè)素質(zhì)有很大的幫助，并且讓教學(xué)形式更加多元化，激發(fā)學(xué)生積極主動地鍛煉自身的能力以適應(yīng)未來行業(yè)的專業(yè)需求。

結(jié)束語

“面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計”是培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用面向?qū)ο蟮乃枷虢鉀Q和處理實際問題能力的核心專業(yè)課程?，F(xiàn)階段，傳統(tǒng)的課堂教學(xué)已經(jīng)不能滿足應(yīng)用型本科院校計算機專業(yè)人才的要求，計算機專業(yè)課程的教學(xué)模式需要不斷改進，才能滿足培養(yǎng)企業(yè)、行業(yè)、社會發(fā)展的需求。以就業(yè)為導(dǎo)向，將“面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計”課程的教學(xué)定位于學(xué)生的實踐操作與應(yīng)用能力的培養(yǎng)，不但能讓學(xué)生以實踐的方式更好地理解和應(yīng)用所學(xué)的理論知識，而且可以幫助他們達到就業(yè)市場對應(yīng)用型人才的實踐應(yīng)用能力的要求。因此，我們充分利用互聯(lián)網(wǎng)時代先進的教學(xué)方法和手段，給學(xué)生創(chuàng)造多樣化、彈性化的學(xué)習(xí)機會，注重程序設(shè)計實踐與抽象的面向?qū)ο罄碚摰挠行ЫY(jié)合，強化課程知識的使用性，突出教學(xué)的針對性，從而調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，促進教學(xué)質(zhì)量的提高。

參考文獻：

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第8篇：軟件設(shè)計模式論文范文

隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在教育中的應(yīng)用日益廣泛和深入，特別是Internet與校園網(wǎng)的接軌，為中小學(xué)教育提供了豐富的資源，使網(wǎng)絡(luò)教學(xué)真正成為現(xiàn)實，同時也為中小學(xué)教育開辟了廣闊的前景。陳至立部長在全國中小學(xué)信息技術(shù)教育工作會議上指出：“全國實施中小學(xué)’校校通’工程，努力實現(xiàn)基礎(chǔ)教育的跨越式發(fā)展。”“‘校校通’工程的目標是用5年到2019年時間，加強信息基礎(chǔ)設(shè)施和信息資源建設(shè)，使全國90%左右獨立建制的中小學(xué)校能夠上網(wǎng)，使中小學(xué)師生都能共享網(wǎng)上資源，提高中小學(xué)的教育教學(xué)質(zhì)量。”“校校通”工程的啟動和發(fā)展，給中小學(xué)教學(xué)帶來革新的機會，為學(xué)科教學(xué)信息化奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。如何有效地利用網(wǎng)上的資源，建構(gòu)基于網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)代教學(xué)模式是1個迫切研究的問題，而開展網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模式研究的重要理論基礎(chǔ)之1就是網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的設(shè)計與評價。因此，開展網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的設(shè)計與評價的探索與實踐研究有著10分重要的意義。

1、課題研究背景

(1)國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀

1、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的設(shè)計理論與方法的研究缺乏系統(tǒng)性

通過對國內(nèi)外有關(guān)的學(xué)術(shù)刊物(如《電化教育研究》、《中國電化教育》、《Educational Technology》等)、教育網(wǎng)站和國際國內(nèi)有關(guān)學(xué)術(shù)會議(GCCCE、ICCE、CBE等)的論文集進行分析，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的設(shè)計研究主要是關(guān)于建構(gòu)主義學(xué)習(xí)環(huán)境的設(shè)計和協(xié)作學(xué)習(xí)的設(shè)計等方面，缺乏系統(tǒng)的研究?？梢哉f，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的設(shè)計理論的研究還處于初級階段，還有很多問題需要去研究和探索。例如，在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下如何利用網(wǎng)絡(luò)資源進行主動學(xué)習(xí)、利用虛擬情境進行探究學(xué)習(xí)、利用通訊工具進行協(xié)商學(xué)習(xí)、利用工具進行創(chuàng)造學(xué)習(xí)的設(shè)計以及教師指導(dǎo)性活動的設(shè)計等方面，都值得我們?nèi)パ芯俊?/p>

2、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的評價研究才剛剛起步

隨著 Internet應(yīng)用的普及，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)已成為1種重要的教學(xué)手段和教學(xué)場所。然而，與傳統(tǒng)教學(xué)相比，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的質(zhì)量保證體系卻顯得不夠完善、健全。如何保證網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的質(zhì)量，建立1個行之有效的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)評價模型，已成為網(wǎng)絡(luò)教學(xué)研究的1個重要課題。時至2019年，教育部批準全國31所高校建立網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院，但卻沒有制定出如何保證網(wǎng)絡(luò)教育質(zhì)量的相關(guān)政策。美國國家教育政策研究所(The Institute For Higher Education Policy)于2019年4月也發(fā)表了1份名為"在線教育質(zhì)量：遠程互聯(lián)網(wǎng)教育成功應(yīng)用的標準"的報告，然而，這些文章(報告)也僅僅是描述性的定義網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的評價指標，而對如何組織評價、如何獲取定量數(shù)據(jù)、評價數(shù)據(jù)如何促進教學(xué)等方面則很少涉及。目前，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的支撐平臺中的學(xué)習(xí)評價模塊往往只含有測試部分，而缺乏相應(yīng)的分析與反饋。

(2)課題研究的意義

1、促進網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的發(fā)展，提高網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的質(zhì)量

由于網(wǎng)絡(luò)教學(xué)可以實現(xiàn)信息資源共享，在網(wǎng)上組織最優(yōu)秀的教材和教法，使學(xué)習(xí)者在網(wǎng)上可以學(xué)到最新的知識，因此是教學(xué)改革發(fā)展的方向。通過本項目的研究與實踐，使網(wǎng)絡(luò)教學(xué)更能為學(xué)習(xí)者提供1個建構(gòu)主義的學(xué)習(xí)環(huán)境，充分體現(xiàn)學(xué)生的首創(chuàng)精神，學(xué)生有更多的機會在不同情境下去運用他們所學(xué)的知識，而且學(xué)生可以根據(jù)自身的行動的反饋來形成對客觀事物的認識和解決實際問題的方案，從而提供網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的質(zhì)量。

2、尋找利用計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實現(xiàn)學(xué)生遠程交互自主學(xué)習(xí)的教學(xué)設(shè)計的技術(shù)解決方案

3、完善和發(fā)展教學(xué)設(shè)計理論

網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)，不僅是教學(xué)環(huán)境的不同，在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段、教學(xué)傳播形式上都有本質(zhì)的區(qū)別。通過本項目的研究，能夠解決網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，教學(xué)如何進行教學(xué)設(shè)計，如何調(diào)控教學(xué)過程，如何有效實施教學(xué)活動以達成教學(xué)目標，是對教學(xué)設(shè)計理論的完善和發(fā)展。

2、課題研究內(nèi)容

(1)研究的主要內(nèi)容

1、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)設(shè)計理論體系的研究

包括教學(xué)目標的設(shè)計、建構(gòu)性學(xué)習(xí)環(huán)境的設(shè)計、學(xué)習(xí)情境的設(shè)計、學(xué)習(xí)資源的設(shè)計、學(xué)生自主學(xué)習(xí)活動的設(shè)計、學(xué)生協(xié)作學(xué)習(xí)活動的設(shè)計、教師指導(dǎo)性活動的設(shè)計、學(xué)習(xí)評價工具的設(shè)計等。

2、基于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的教學(xué)策略與教學(xué)模式的研究

(1)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)策略的研究，如網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的教學(xué)內(nèi)容組織策略、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的教學(xué)情景營造策略、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的教學(xué)對話組織策略、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的的課堂管理策略等

(2)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模式的研究，如項目化學(xué)習(xí)模式、探索性學(xué)習(xí)模式、研究性學(xué)習(xí)模式等

3、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)評價的內(nèi)容體系、方法、步驟與模型的研究

4、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)設(shè)計系統(tǒng)軟件的開發(fā)與應(yīng)用

5、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)評價系統(tǒng)軟件的開發(fā)與應(yīng)用

根據(jù)上述研究內(nèi)容，總課題下設(shè)如下子課題：

1、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)設(shè)計與教學(xué)評價的理論研究(謝幼如、李克東)

2、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源的開發(fā)(鄧文新)

3、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)設(shè)計與教學(xué)評價系統(tǒng)的開發(fā)(柯清超)

4、Web課程的教學(xué)過程設(shè)計及支持系統(tǒng)的研究(陳品德)

5、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)設(shè)計與教學(xué)評價理論的應(yīng)用研究(余紅)

(2)課題的研究目標

本項目的研究目標是：運用現(xiàn)代教學(xué)理論與建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論，通過教學(xué)改革與實驗，探索網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的設(shè)計與評價的理論和方法，開發(fā)相配套的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的設(shè)計和評價系統(tǒng)軟件，探索普通中小學(xué)利用網(wǎng)絡(luò)資源進行網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的途徑與方法。

(3)預(yù)期成果形式

1、論文與專著

發(fā)表有關(guān)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的設(shè)計與評價的1系列學(xué)術(shù)論文，出版專著《網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的設(shè)計與評價》。

2、電腦軟件

開發(fā)《網(wǎng)絡(luò)教學(xué)設(shè)計系統(tǒng)軟件》和《網(wǎng)絡(luò)教學(xué)評價系統(tǒng)軟件》，制作《網(wǎng)絡(luò)教學(xué)設(shè)計》專題教學(xué)(學(xué)習(xí))網(wǎng)站，建立《教學(xué)設(shè)計》多媒體資源庫。

3、研究方法與技術(shù)路線

(1)研究方法與步驟

本項目的研究主要采用行動研究、實驗研究、評價研究等方法。

對于較大規(guī)模的教學(xué)設(shè)計與教學(xué)模式的試驗研究，將采用行動研究方法。

對于個別帶有創(chuàng)新性的，能提出重要見解的小范圍的教學(xué)研究，則通過建立科學(xué)的假設(shè)，采用實驗研究的方法。

關(guān)于教學(xué)模式的評價和有關(guān)教學(xué)效果的分析，則采用評價研究方法。

研究步驟如下：

2019年5月-2019年8月，收集資料，建立模型

2019年9月-2019年1月，開發(fā)軟件

2019年2月-2019年8月，教學(xué)試驗，評價修改

2019年9月-2019年12月，擴大試驗，歸納總結(jié)

(2)關(guān)鍵技術(shù)

1、基于網(wǎng)絡(luò)的協(xié)作化設(shè)計思維工具的通訊模型的構(gòu)建;

2、教學(xué)設(shè)計系統(tǒng)中師生教學(xué)活動的可視化表示與分析;

3、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的教學(xué)評價模型的構(gòu)建;

4、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)過程中學(xué)習(xí)反應(yīng)信息的自動采集與處理。

4、課題研究價值

(1)創(chuàng)新點

1、建立網(wǎng)絡(luò)教學(xué)設(shè)計的理論體系與方法。

2、建立基于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的各類教學(xué)評價指標體系。

3、開發(fā)出操作性強、具有實際應(yīng)用價值的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的設(shè)計工具和評價系統(tǒng)軟件。

(2)理論意義

傳統(tǒng)的教學(xué)設(shè)計是應(yīng)用系統(tǒng)方法分析和研究教學(xué)的問題和需求，確立解決他們的方法與步驟，并對教學(xué)結(jié)果作出評價的1種計劃過程與操作程序?，F(xiàn)代教學(xué)設(shè)計理論已經(jīng)不拘泥于系統(tǒng)論的理論基礎(chǔ)，不強調(diào)對教學(xué)活動的絕對控制，逐漸放棄呆板的設(shè)計模式，開始強調(diào)教學(xué)設(shè)計的關(guān)系性、靈活性和實時性，從而更加有利于學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力。本課題的理論成果將完善和發(fā)展傳統(tǒng)的教學(xué)設(shè)計理論與方法。

(3)應(yīng)用價值

1、通過課題的研究與實踐，總結(jié)并形成基于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下學(xué)科教學(xué)設(shè)計的理論與方法，優(yōu)化中小學(xué)課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)。

2、通過課題的研究與實踐，探索并總結(jié)信息化時代如何改革傳統(tǒng)的思想和模式，使學(xué)生學(xué)會利用網(wǎng)絡(luò)資源進行學(xué)習(xí)的方法和經(jīng)驗。

3、通過課題的研究與實踐，探索普通中小學(xué)利用網(wǎng)絡(luò)資源的途徑與方法，形成1批優(yōu)秀的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)課例。

4、通過課題的研究與實踐，開發(fā)出具有應(yīng)用推廣價值的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的設(shè)計工具和評價系統(tǒng)軟件。

5、研究基礎(chǔ)

(1)已有相關(guān)成果

1、曾于93年、97年兩度獲得國家級優(yōu)秀教學(xué)成果獎，其中《多媒體組合教學(xué)設(shè)計的理論與實踐》項目的成果在全國的大中小學(xué)廣泛應(yīng)用，《多媒體組合教學(xué)設(shè)計》(李克東、謝幼如編著，科學(xué)出版社)多次再版發(fā)行。

2、出版的《多媒體教學(xué)軟件設(shè)計》(含教材與光碟)(謝幼如等編著，電子工業(yè)出版社，1999年)、《多媒體教學(xué)軟件設(shè)計與制作》(含教材與光碟)(李克東、謝幼如、柯清超編著，中央廣播電視大學(xué)出版社，2019年)和《信息技術(shù)與學(xué)科教學(xué)整合》(李克東、謝幼如、柯清超等，萬方數(shù)據(jù)電子出版社，2019年)在全國廣泛應(yīng)用。

3、97年《多媒體技術(shù)在基礎(chǔ)教育改革中的應(yīng)用實驗研究》和《小學(xué)語文"4結(jié)合"教學(xué)改革試驗研究》獲國家教委全國師范院校面向基礎(chǔ)教育改革科學(xué)研究優(yōu)秀成果2等獎。

4、承擔(dān)國家"95"重點科技攻關(guān)項目《計算機輔助教學(xué)軟件研制開發(fā)與應(yīng)用》(簡稱96-750)《小學(xué)語文科學(xué)小品文》、《小學(xué)語文古詩欣賞》、《小學(xué)語文擴展閱讀》、《初中語文新詩賞析》4個子課題的研制與開發(fā)，4個項目6張光盤全部通過教育部組織的專家組鑒定，被評為優(yōu)秀軟件，并由北京師范大學(xué)出版社和電子工業(yè)出版社出版，在國內(nèi)及東南亞地區(qū)發(fā)行。

5、2019年所完成的《學(xué)習(xí)反應(yīng)信息分析系統(tǒng)》獲廣東省高等學(xué)校優(yōu)秀多媒體教學(xué)軟件1等獎，并出版專著《學(xué)習(xí)反應(yīng)信息的處理方法與應(yīng)用》(謝幼如、李克東著，暨南大學(xué)出版社，1999年)。

(2)研究條件

華南師范大學(xué)教育技術(shù)學(xué)科是國家級重點學(xué)科，華南師范大學(xué)教育信息技術(shù)學(xué)院是"211工程"重點建設(shè)學(xué)科單位，我國的教育技術(shù)學(xué)博士點之1。華南師范大學(xué)教育技術(shù)研究所擁有從事計算機教育應(yīng)用研究的人員近30名，其中包括教授2名、副教授5名、講師8名、博士研究生4名和碩士研究生近15名。他們在長期的研究工作中，對各種多媒體教學(xué)軟件、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)應(yīng)用軟件、學(xué)科教學(xué)工具、資源庫管理應(yīng)用系統(tǒng)進行了深入的研究與探索，并已取得了實質(zhì)性的進展和成果。本研究所擁有先進的計算機軟件開發(fā)實驗室兩個、國家級的多媒體教學(xué)軟件制作基地1個，在國內(nèi)教育技術(shù)領(lǐng)域方面處于領(lǐng)先地位。

(3)參考文獻

1、《多媒體組合教學(xué)設(shè)計》，李克東、謝幼如編著，科學(xué)出版社，1992年第1版、1994年第2版

2、《多媒體教學(xué)軟件設(shè)計》謝幼如等編著，電子工業(yè)出版社，1999年

3、《信息技術(shù)與學(xué)科教學(xué)整合》，李克東、謝幼如主編，萬方數(shù)據(jù)電子出版社，2019年

4、《學(xué)習(xí)反應(yīng)信息的處理方法與應(yīng)用》，謝幼如、李克東著，暨南大學(xué)出版社，1999年

5、《Global Education On the Net》，高等教育出版社、Springer 出版社，1999年

6、《教學(xué)設(shè)計原理》，R。M。加涅、L。J。布里格斯、W。W。韋杰著，華東師范大學(xué)出版社，1999年

7、《新型教學(xué)模式的探索》，謝幼如編著，北京師范大學(xué)出版社，1998年

8、全球華人計算機教育應(yīng)用大會(GCCCE)第1屆至第5屆論文集，1997年(廣州)、1998年(香港)、1999年(澳門)、2019年(新加坡)、2019年(臺北)

9、《改善學(xué)習(xí)--2019中小學(xué)信息技術(shù)教育國際研討會論文選編》，吉林教育出版社，2019年

10、《認知過程的評估》，J。P。戴斯、J。A。納格利爾里、J。R?？聽柋戎?，華東師范大學(xué)出版社，1999年

11、《教育技術(shù)學(xué)研究方法》，李克東編著，北京師范大學(xué)出版社，2019年

第9篇：軟件設(shè)計模式論文范文

【關(guān)鍵詞】隧道；通風(fēng)監(jiān)控；組態(tài)軟件；PLC

隧道是一個相對封閉的區(qū)域，自然風(fēng)和交通風(fēng)無法完成隧道內(nèi)空氣的轉(zhuǎn)換。當(dāng)CO濃度很大時，會危及人的身體；煙霧粉塵則會給駕駛員的視野造成障礙，增大了交通事故的發(fā)生概率。所以必須采取機械通風(fēng)方式，有效及時地排出隧道內(nèi)的有害物質(zhì)，降低空氣的污染程度。尤其在隧道內(nèi)發(fā)生交通事故或者火災(zāi)的特殊情況下，機械通風(fēng)就越發(fā)顯得重要。因此在隧道中建立通風(fēng)監(jiān)控系統(tǒng)意義十分重大。

1.通風(fēng)監(jiān)控系統(tǒng)的組成

隧道通風(fēng)監(jiān)控系統(tǒng)主要由監(jiān)控中心計算機、CO/VI檢測器、風(fēng)向風(fēng)速檢測器、風(fēng)機和區(qū)域控制器等組成。

1.1 監(jiān)控中心上位機

此隧道監(jiān)控系統(tǒng)軟件的上位機系統(tǒng)是利用北京三維力控公司的Forcecontrol 6.1組態(tài)軟件進行設(shè)計。上位機可以發(fā)出指令給區(qū)域控制器，以便來控制隧道內(nèi)的機電設(shè)備，也可以接受區(qū)域控制器的數(shù)據(jù)來分析和處理。

1.2 CO/VI檢測器

CO/VI檢測器由一氧化碳/能見度檢測探頭、評價控制單元、安裝支架、連接電纜等部分組成。一氧化碳檢測采用的是非擴散檢測紅外波段中的一定波長對非對稱分子吸收能力的變化值（即δ值），再變換成電流的變量，把這一變量又用數(shù)字信號傳至隧道監(jiān)控室中心計算機并顯示出來[1]。能見度測量是通過另一分離通道，由發(fā)射/接收單元發(fā)射光波，通過10米測量通道到達反射單元，反射光再經(jīng)原來的10米測量路徑反射到發(fā)射/接受單元，光束經(jīng)過衰減，得到的信號經(jīng)過評價控制單元處理為測量值，就是能見度檢測值。

1.3 風(fēng)速風(fēng)向檢測器

風(fēng)速風(fēng)向檢測器采用超聲波的原理測量隧道的環(huán)境溫度和風(fēng)速風(fēng)向，由二個超聲波發(fā)射/接受單元、數(shù)據(jù)處理評價單元、安裝支架、連接電纜等部分組成，具有現(xiàn)場顯示功能。

1.4 區(qū)域控制器

此次設(shè)計下位機的區(qū)域控制器采用honeywell高性能可編程控制器（PLC），負責(zé)管理和控制相關(guān)區(qū)域的現(xiàn)場設(shè)備。區(qū)域控制器由機架、CPU、電源模塊、I/O模塊、通訊模塊等組成。主要設(shè)備清單如表1所示。

2.隧道通風(fēng)的方式

目前隧道機械通風(fēng)方式可分為縱向式通風(fēng)、半橫向通風(fēng)和橫向式通風(fēng)三種方式?？v向式通風(fēng)是從一個洞口直接引進新鮮空氣，由另一洞口排出污染空氣的方式。這種通風(fēng)方式一般適用于單向行車的隧道；半橫向式通風(fēng)是將新鮮空氣經(jīng)送風(fēng)道直接吹向汽車的排氣孔高度附近，直接稀釋排氣，污染空氣在隧道上部擴散，經(jīng)過兩端洞門排出洞外。使用這種方式的隧道僅需設(shè)置排風(fēng)道，比較經(jīng)濟；橫向式通風(fēng)的特點是風(fēng)在隧道的橫斷面方向流動，一般不發(fā)生縱向流動，因此有害氣體的濃度在隧道軸線方向的分布均勻。該通風(fēng)方式有利于防止火災(zāi)蔓延和處理煙霧。但需設(shè)置送風(fēng)道和排風(fēng)道，增加建設(shè)費用和運營費用[4]。在本系統(tǒng)中采取縱向式通風(fēng)方式。

3.隧道通風(fēng)監(jiān)控系統(tǒng)的功能

3.1 數(shù)據(jù)的采集及顯示功能

該通風(fēng)監(jiān)控系統(tǒng)能檢測出隧道內(nèi)CO濃度、能見度、風(fēng)速和風(fēng)向，并顯示在上位機監(jiān)控界面上。

CO濃度（單位：PPM）和能見度（單位：1/km）都由CO/VI檢測儀檢測所得。風(fēng)速主要采集的是縱向風(fēng)速（單位：m/s），風(fēng)向指隧道內(nèi)的縱向風(fēng)向，分為正向和反向，用箭頭表示，數(shù)據(jù)由風(fēng)速風(fēng)向檢測儀檢測所得，輸出形式為一個繼電器輸出。

檢測到的CO/VI值和風(fēng)速為模擬信號，在4-20MA之間。數(shù)據(jù)采集后要把模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量之后才能顯示在界面上。

3.2 風(fēng)機狀態(tài)的監(jiān)控功能

通風(fēng)監(jiān)控系統(tǒng)可以返回每一臺射流風(fēng)機的運行狀態(tài)，包括風(fēng)機的正/反轉(zhuǎn)、停止、故障等狀態(tài)信號，然后將這些狀態(tài)清晰、明了的顯示在監(jiān)控系統(tǒng)界面上。該系統(tǒng)把處在一個斷面上的兩臺風(fēng)機作為一組來進行控制?？刂品绞椒譃檫h程自動、遠程手動和本地控制三種。遠程自動控制就是監(jiān)控中心上位機將采集到的信息處理后，當(dāng)達到一定的限值時實時地發(fā)出指令；遠程手動控制就是操作員根據(jù)現(xiàn)場實際情況人工發(fā)出指令來控制風(fēng)機運行；本地控制就是操作人員在現(xiàn)場低壓柜按下風(fēng)機的啟停按鈕。

3.3 輔助功能

1）報警功能：能夠?qū)Σ杉臄?shù)據(jù)進行分析和判斷，如果數(shù)據(jù)超過規(guī)定的報警限值或低于規(guī)定的報警限值，實時報警窗口就會自動彈出，報警數(shù)據(jù)、設(shè)備和區(qū)域就會在報警窗口顯示出來。用戶也可以設(shè)計報警聲音，以便更好的對操作員進行提示。

2）趨勢曲線：現(xiàn)場采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)過處理后依照實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)進行儲存，通過趨勢曲線可以更好的對數(shù)據(jù)進行分析顯示。

3）報表：能夠?qū)Σ杉臄?shù)據(jù)進行顯示、存儲和打印等功能。

4）事件記錄：記錄操作人員的操作過程，并可記錄系統(tǒng)上位機相關(guān)程序的啟動、退出及異常的詳情。用戶可以通過記錄來對系統(tǒng)進行維護。

5）安全管理：安全管理主要包括用戶級別管理、安全區(qū)管理、系統(tǒng)安全管理及工程加密管理。

4.隧道通風(fēng)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

4.1 上位機軟件設(shè)計

（1）I/O設(shè)備建立

力控組態(tài)軟件實時數(shù)據(jù)庫通過I/O驅(qū)動程序?qū)/O設(shè)備進行數(shù)據(jù)采集與下置，實時數(shù)據(jù)庫與I/O驅(qū)動程序之間為客戶/服務(wù)器運行模式，一臺運行實時數(shù)據(jù)庫的計算機可通過多個I/O驅(qū)動程序完成與多臺I/O設(shè)備之間的通信。本監(jiān)控系統(tǒng)中，首先對Honeywell PLC進行設(shè)備設(shè)置，通過標準MODBUS（TCP）協(xié)議建立相應(yīng)的I/O設(shè)備，并輸入IP地址，以便和下位機建立通訊。I/O設(shè)備建立如圖1所示。

（2）數(shù)據(jù)庫組態(tài)點建立

點是實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)保存和處理信息的基本單位。在創(chuàng)建一個新點時首先要選擇點類型和所在區(qū)域。點類型分為數(shù)字I/O點和模擬I/O點兩種，本系統(tǒng)中CO值、VI值和風(fēng)速值為模擬點，風(fēng)向、風(fēng)機運行狀態(tài)的反饋及控制點均為數(shù)字點。每個點都需要對基本參數(shù)、報警參數(shù)、數(shù)據(jù)連接和歷史參數(shù)進行設(shè)置。

（3）界面建立及動畫連接

根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)的要求，設(shè)計了監(jiān)控主界面、手動控制界面、報警界面、趨勢曲線界面和報表界面等。畫面建立完成后，將畫面中圖像對象與變量或表達式建立連接，這樣就可以對系統(tǒng)中的各種設(shè)備進行監(jiān)控。在監(jiān)控主界面上可以清楚的顯示各檢測數(shù)據(jù)、風(fēng)機在隧道中所處的位置以及風(fēng)機的運行狀況。在監(jiān)控界面上點擊風(fēng)機控制按鈕，進入風(fēng)機手動控制界面，操作員根據(jù)不同情況點擊正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)/停止狀態(tài)按鈕進行操作。隧道通風(fēng)監(jiān)控系統(tǒng)主界面如圖2所示。

（4）腳本程序

在隧道通風(fēng)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計中除了監(jiān)控界面的建立，編寫腳本程序也是一項重要任務(wù)。

在本系統(tǒng)中需要編寫的腳本程序有如下幾項：

1）每臺風(fēng)機啟動時需要短暫的延時，上一臺風(fēng)機達到額定轉(zhuǎn)速后，再啟動下一臺風(fēng)機，以減少對變電站供電的沖擊。

2）風(fēng)機控制時如果在左轉(zhuǎn)，此時右轉(zhuǎn)按鈕灰掉（即被屏蔽了），必須先按停止后，才能再按右轉(zhuǎn)按鈕啟動風(fēng)機。

3）通風(fēng)系統(tǒng)遠程自動控制。

在正常行車條件下，若隧道內(nèi)測點CO濃度或能見度值時，正常交通狀況下交通活塞作用所產(chǎn)生的風(fēng)速足夠完成隧道通風(fēng)，則射流風(fēng)機組無需啟動；若隧道內(nèi)CO濃度或能見度并持續(xù)10分鐘時，每一組開啟一臺風(fēng)機；若測點CO濃度或煙霧濃度并持續(xù)10分鐘，射流風(fēng)機全部啟動。此時風(fēng)機轉(zhuǎn)向應(yīng)同風(fēng)向是一致的；若隧道發(fā)生火災(zāi)，則開啟隧道內(nèi)的全部風(fēng)機。此時風(fēng)機的轉(zhuǎn)向應(yīng)向距離火災(zāi)點較近的洞口吹去。

4.2 下位機軟件設(shè)計

本系統(tǒng)區(qū)域控制器應(yīng)用的是Honeywe-ll MasterLogic-200系列PLC，采用SoftMaster-200作為編程軟件。用戶可以進行系統(tǒng)配置和程序的編寫、調(diào)試、仿真、在線診斷PLC硬件配置狀態(tài)、控制PLC的運行狀態(tài)和I/O通道的狀態(tài)等。

（1））首先通過CPU的USB接口連接PC機，在SoftMaster-200軟件中對PLC進行配置網(wǎng)絡(luò)地址并寫入，建立PC機與PLC之間的通信。

（2）配置I/O設(shè)備信息，明確上位機軟件數(shù)據(jù)庫組態(tài)點與PLC輸入點的對應(yīng)關(guān)系，各輸出點與各輸出執(zhí)行單元的對應(yīng)關(guān)系，創(chuàng)建全局變量和本地變量。調(diào)用全局變量的步驟如圖3所示。

（3）按照控制要求編寫梯形圖程序。

在編寫梯形圖時要注意變量與上位機組態(tài)軟件數(shù)據(jù)庫組態(tài)中變量的對應(yīng)關(guān)系；風(fēng)機的延時啟動；風(fēng)機的單點控制及自動控制；上位機監(jiān)控界面中按鈕之間的互鎖等。梯形圖編寫界面如圖4所示。

（4）程序編程完成后，選擇“聯(lián)機[Online]”-“寫入數(shù)據(jù)[Write]”，然后選擇要傳輸?shù)絇LC的數(shù)據(jù)，然后點擊“確定[OK]”，將選定的數(shù)據(jù)傳輸?shù)絇LC。

（5）進行聯(lián)機調(diào)試。

5.結(jié)論

本設(shè)計對通風(fēng)監(jiān)控系統(tǒng)進行了詳細的工程設(shè)計，包括系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計，功能設(shè)計和模塊劃分和上下位軟件設(shè)計。應(yīng)用力控Forcecontrol 6.1組態(tài)軟件設(shè)計了通風(fēng)監(jiān)控系統(tǒng)的主界面、風(fēng)機顯示界面、風(fēng)機控制界面和風(fēng)機預(yù)案管理等。應(yīng)用honeywell PLC進行區(qū)域控制器設(shè)計，并編寫了后臺控制程序，實現(xiàn)了通風(fēng)監(jiān)控系統(tǒng)的各項監(jiān)控功能。

本系統(tǒng)有效地保證駕駛員、隧道養(yǎng)護人員免受有害氣體的危害，提高了車輛運行安全系數(shù)。整套系統(tǒng)已投入運行，經(jīng)過多次現(xiàn)場驗證，取得了良好的效果。在本文中我們所做的研究工作還僅僅是初步的，今后仍有大量的工作值得深入探討。

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