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邊城教案范文第1篇

    一、制訂課堂教學目標的出發點由“大綱”向“學生”轉變

    傳統教學方式下編寫教案、制訂教學目標的出發點是根據大綱要求,完成教材知識傳授目標。教學目標是針對教師“教”制訂的,是惟一而不能改變的。因此,在這種情況下,教師備課就是為了熟悉大綱,吃透教材,是為了更好地完成教材知識傳授目標。一份優質課教案適用于多個班級的課堂。而實行課程改革后編寫教案、制訂教學目標的出發點是根據培養學生成長的要求,傳授教材知識目標。課程標準是針對學生的學習而制訂的。教學目標根據學生具體情況,提出不同層次要求,具有彈性。因此,教師備課是為了了解學生,熟悉課程標準,吃透教材,以便更好地適應學生發展需要。任何優秀的教案都不可能包打天下。

    在備課中,教材、學生都很重要,但把什么放在第一位卻體現不同的教育觀念。把學生放在第—位,是以“人”為本;把教材放在第一位,是以“本”為本。

    二、課堂教學目標的內容由“重知識”向“重能力”轉變

    傳統教學方式下編寫教案、教學目標只注重知識目標。盡管不少教案也強調能力目標,也提到思想教育,但是這種“能力”只是解決知識問題的解題能力,這種“思想教育”是從社會的角度進行僵化的、空洞的說教。而實行課程改革后編寫教案、知識目標只是教學目標之—,解題能力只是知識目標的組成部分,讓學生學會學習和提高學生的學習能力才是最重要的教學目標。情感態度價值觀和人生觀是取代以前“思想教育”的又—個教學目標。它是從學生個體的角度提出社會要求,尊重學生作為鮮活的人的情感體驗,尊重學生個性,培養學生健全的人格,高尚的審美情趣,科學的人生觀和價值觀。課程改革把培養學生綜合素質作為教學根本目標。

    三、課堂教學目標的方法由“教為中心”向“學為中心”轉變

    傳統教學方式下編寫教案,教學過程以“教”為中心。是否有利于教師傳授知識是編寫教案的主線,學生按老師的規定聽課、練習是“責無旁貸”的事。在課堂上,教師是“演員”,學生是“觀眾”,教師“演”得好就是課上得好。

    實行課程改革后編寫教案,教學過程以“學”為中心。是否有利于學生自主探究學習是編寫教案的主線。教師是學生學習活動的組織者、引導者、啟發者和示范者。在課堂上.教師是“導演”,學生是“學員”,學生“表演”是否到位是教學成功與否的關鍵。

    四、對學生的認知層面要求由“簡單描述”型向“多視角反思、挖掘”型轉變

    對于一些教學內容如地球的形狀問題,傳統教學主要停留在簡單的描述這一認知層面上。學生不能得到更高一級的思維訓練,這不僅是對課程資源的嚴重浪費,而且學生在這樣的學習過程中絲毫得不到探索的樂趣。而新的課程理念要求我們重視知識的產生過程以及在這一過程中體現出來的情感、態度和價值觀,因為情感、態度、價值觀以及人的各種綜合能力不是直接從結果中直接產生出來的,而是在過程中體驗和積累起來的,要體現這種新的理念,必須對教材和教學內容進行不同視角的反思和挖掘。若體現這種理念,必須要求教師在備課中必須增加學生反思的機會,創設不同的情景,比如在地球形狀的教學中,可以設計這樣一些問題:如果你有孫悟空那樣的本領,你會到達天邊嗎?假如你是一位3000年前的古人,你會如何思考和驗證腳下大地的形狀?等。

    五、檢測教學目標的評價標準由“重知識”型向“重方法、重情感”型轉變

    傳統教學的目標的評價標準注重的是“教”的結果,即學生是否達到教材知識目標。實行課程改革后,教學的目標的評價標準注重的內容是學生學習的過程,即不僅考察學生是否掌握知識,更要了解學生是否掌握了學習方法,是否有積極的情感態度。

    六、教育手段:由“單一型”向“多樣型”轉變

    傳統的教學在教案中只需寫好如何講解即可,教育手段非常單一;而未來是信息時代,教育手段應該是“多樣”的:實物展示、投影運用、多媒體音像引進、網上瀏覽、適應學生認知和身心發展需要而增大信息量、科技量,有利于提高質量;用簡單、新型、交互、愉悅的學習技巧將他們的才智與世界上最好的專家連接起來,實現網絡教育,則可以滿足其個體自我發展需要。

    七、師生關系由“師道尊嚴”向“師生平等”轉變

    傳統的師生關系是一種不平等的人格關系,教師不僅是教學過程的控制者、教學活動的組織者、教學內容的制定者和學生成績的評判者,而且是真理的化身和絕對的權威。 在教學中,教師是主動者,是支配者,而學生是被動者,是服從者。而新課程下的師生關系強調的首先是師生在人格上的平等,是正常的人與人的交往關系。這就是說他們的思想(意見)、情感(體驗)、意志(欲望)和行為方式應該得到同樣的尊重;學生應該得到足夠的表現自己、表達自己的思想和情感的機會。正是由于這種師生關系的轉變,要求教師在備課過程中必須考慮到學生能夠提出的問題,多方面思考課堂可能發生的情形,以便能夠在課堂上應對課堂。

邊城教案范文第2篇

【關鍵詞】電子教鞭;無線射頻;調制與解調;HID

引言

隨著教育電教化的普及，全國大多數學校都采用多媒體教學，其中PPT、Word、PDF文檔和圖片是最常使用多媒體講稿。講授進度通過鼠標或者鍵盤來控制，這帶來的缺點就是教師被束縛在電腦跟前，空間相比于整個講臺小了很多，行動上受到限制，肢體語言施展不開，課堂氣氛不活躍，教學質量大打折扣。

要把授課教師從電腦前面徹底解放出來！秉持這一初衷，本文提出一套低成本無線教鞭設計方案，讓教師不再受空間限制，真正實現“自由移動講課”，系統由無線發送設備和無線接收設備兩大部分組成。工作頻段為433MHz無線射頻，因此發射和接收不存在角度問題且符合工信部的《微功率（短距離）無線電設備管理暫行規定》。接收設備插上PC機USB接口，Windows98以上操作系統，為HID（人機接口設備）類設備提供了通用的驅動程序，符合即插即用的要求。

1.系統總體設計方案

系統中無線發送設備由編碼電路和發送電路組成，完成遙控信號的編碼以及ASK調制;接收設備由接收電路，解碼電路完成射頻信號解調解碼，還原出相應的遙控信號指示HID類USB設備電路實現“上翻”和“下翻”動作。在器件選型中不僅考慮了性能參數，同時成本也是考慮的重點，使得設備商品化時成本較低。圖1是系統的功能框圖。

圖1 系統級框圖

2.無線教鞭硬件電路設計

2.1 發送端硬件電路

編解碼電路的作用一是區分不同的遙控指示信號;二是為了防止多個收發設備同時工作時相互之間干擾。編碼解碼芯片選用Princeton的PT2260和PT2270。PT2260/2270最多可提供310地址碼和4位數據端，設定的地址碼和數據碼以及同步碼從15腳串行輸出，每次發射時至少發射4組字碼[1]。PT2270只有在連續兩次檢測到相同的地址碼才置位相應的數據引腳和VT端。外接電阻阻值越大振蕩頻率越慢，碼寬越大，發一組碼的時間越長。常用振蕩電阻選用PT2260/820KΩ和PT2270/1MΩ組合，適應的電壓范圍較寬[2]。由高頻管和聲表面波諧振器組成的433.92MHz高頻發射電路，器件少，成本低，電路工作非常穩定，發射頻率不會漂移[3]。圖2是發送端電路圖。

2.2 接收設備電路

接收電路將接收到的調制信號通過放大，混頻，中放，以及ASK解調，還原成編碼后的信號，輸出給解碼電路解碼，最后由HID類USB設備電路根據遙控信號完成“上翻”和“下翻”鍵值的上傳。PT4316是一款工作在甚高頻低功耗超外差式無線接收IC，它內部集成低噪聲放大器，混頻器，基于聲表面波的振蕩器，片上等值低通濾波器，中頻限幅放大器以及模擬基帶數據恢復電路，接收靈敏度可達-103dBm[4]。它的應用需要注意外接的聲表諧振器和天線設計。接收端電路圖如圖3所示。由于PT4316中頻鏈路的-3dB帶寬是從250KHz到3.1MHz，其中最適宜的值大約為1.2MHz，公式（1）是用來計算合適的振蕩器頻率的。例如發送端聲表諧振器的頻率為433.92MHz，則PT4316應用電路才用435.1MHz聲表諧振器比較合適。

（1）

圖2 發送端電路圖

若采用印制天線，確保沒有任何元器件在天線的背面，也不能有地線層。對于FR4材質PCB（=4.7），線寬為30mil，天線長度計算公式如（2）所示：

（2）

式中，L（cm）為天線長度，f（MHz）為工作頻率，c為光速，3*1010cm/s。

圖3 接收設備電路圖

HID類設備電路由Silicon公司的帶USB控制器的C8051F321單片機來完成，其集成的全速/低速USB功能控制器和收發器符合通用串行總線規范2.0版。相對于傳統的由單片機和USB接口芯片組成HID類設備電路，節約了很多PCB空間（C8051F321是MLP28封裝，只有5mm*5mm大小），成本也降低了一半。同時利用其集成內部可編程振蕩器，省去外部晶振，減小了時鐘頻率的倍頻對射頻接收電路的干擾，提高接收靈敏度。

3.系統軟件設計

3.1 HID類設備識別過程

HID類設備需要遵從USB啟動流程：設備插入總線復位設備枚舉數據接收/傳送。流程中的設備枚舉就是告知PC設備描述類型。當插入USB設備后，主機會向設備請求各種描述符來識別設備。為了把一個設備識別為HID類別，設備在定義描述符的時候必須遵守HID規范，因此除了USB標準定義的一些描述符外，HID設備還必須定義HID描述符。每個描述符都有固定的格式和含義，USB HID設備是通過報告來給傳送數據的，報告是一個數據包，里面包含的是所要傳送的數據，USB HOST可以分析出報告里面的數據所表示的意思，通過發送相應的描述符。主機通過識別描述符從而認識設備，認識設備數據通信格式，從而才能正常進行數據傳送和接收[6]。圖4是枚舉設備描述符調試中2種狀態截圖的合并圖。

圖4 調試過程2種狀態截圖

圖5 主程序流程圖

3.2 單片機本地端主程序

從圖3的硬件電路原理圖上可以看出，C8051F321單片機的P1口以及P2.0、P2.1是與PT2270的地址端連接在一起的，可以通過軟件來設置接收設備的地址碼，一改傳統硬件方式設置地址碼。P2.2和P2.3引腳信號來自發送端的遙控信號，用于指示單片機上傳相應的鍵值。單片機本地端主程序可參照圖5流程編寫代碼。單片機初始化包括IO端口初始化和時鐘振蕩器初始化，注意設置內部振蕩器的基頻12MHz為系統時鐘，USB工作在低速方式，時鐘必須為6MHz，因此將內部振蕩器二分頻即可得到。USB控制器初始化包括工作方式選擇（低速）和中斷寄存器使能等功能配置和控制操作。

USB中斷子程序包括公共中斷，端點0的IN/OUT/SETUP中斷以及端點1、2、3的IN/OUT中斷。在數據被成功發送或接收后處理器產生USB中斷，USB控制器中的串行接口引擎（SIE）執行所有低層USB協議。當接收數據時，SIE在接收完一個完整的數據包后中斷處理器，相應的握手信號由SIE自動產生。當發送數據時，SIE在發送完一個完整的數據包并且收到相應的握手信號后中斷處理器。當收到損壞/錯誤的數據包時，SIE不中斷處理器[5]。 中斷程序編寫需要參考C8051F321數據手冊和HID類設備用法列表。

HID類設備描述符枚舉成功后，PC機識別為USB人體輸入學設備。此時單片機根據圖3中所示的遙控指示信號PU（P2.3腳）和PD（P2.2腳）電平高低，通過端點1發送USB鍵盤相應的鍵值給PC機，PageUp或者PageDown鍵值需要放在第三個字節上。AT-101鍵盤上PageUp和PageDown兩個鍵的鍵值0x4B和0x4E[7]，例如：0x00，0x00，0x4B，0x00，0x00，0x00，0x00，0x00，這八個字節作為一組上傳。當按下某個鍵，同時也要及時釋放，即在中斷程序端點1上傳成功子程序里面上傳八個0，PC端就知道釋放該鍵。

4.結論

低成本無線電子教鞭方案從實際應用角度提出來的。經實驗和現場應用，設備性能穩定可靠，靈敏度高，手持端功耗極低，室內40m教師任意角度和方位使用，均能發揮自如。接收端即插即用，Windows98以上操作系統，提供了通用的驅動程序，極大程度上方便了教師使用。

參考文獻

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[4]Princeton.PT4316 Datasheet[EB/OL].2007，12：1-10.

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[6]涂曉強，周洪利.基于HID類的USB人機接口設計[J].單片機與嵌入式系統應用，2007（06）：62-64.

邊城教案范文第3篇

一、尋找合適教案

在尋找教案之前，必須對教師自身素質進行分析，揚長避短。如口語表達能力、表現能力強的可選擇上語言課，繪畫能力強的可上美術課，表現力較強、唱歌比較好的就選擇上音樂課或舞蹈課，而針對表現能力不是很強，但語言簡潔，邏輯思維強的就選擇上科學課。根據自身特點選擇優秀教案的領域范圍，有目的地尋找，不至于漫無目的，浪費時間與精力。

活動領域確定后，必須明確此領域的要求，如科學領域，《幼兒園教育指導綱要》明確指出：科學教育應密切聯系幼兒的實際生活，利用學生身邊的事物與現象作為科學探索的對象。《3～6歲兒童發展指南》強調：幼兒科學學習的核心是激發探究興趣，體驗探究過程，發展初步的探究能力。帶著這些新的教育理念去尋找相關優秀教案，我曾在《山東教育?幼教園地》上看到一則大班科學活動案例“巧頂紙板”，將幼兒生活中較常見的幾種材料：紙板、易拉罐、鉛筆、紙筒芯等作為教具，引導幼兒主動嘗試用不同材料巧妙頂起正方形、正三角形、圓形紙板，教師與幼兒一道津津有味地探索穩穩頂住紙板的秘密。幼兒通過親身體驗和實際操作進行科學學習，親歷了探究的全過程，從而有助于培養積極探究的態度，養成積極探究的習慣。

二、調整優秀教案

雖然現成的優秀教案上已標明施教對象，但不同地區的孩子會存在一定程度的地域差異，且許多教育方式更是因人而異，此時必須根據本園孩子的實際情況對優秀教案進行適度的調整。當我選中大班科學活動案例“巧頂紙板”后，先進行預操作：準備一些材料和鉛筆、易拉罐、紙筒芯、圓形紙板，不作任何提醒與練習，讓大班孩子試著用這些材料頂起圓形紙板，結果發現大多數孩子都能成功頂起圓形紙板。很顯然，在大班上這節課的活動設計沒有挑戰性。用同樣的方法在中班做試驗，40名幼兒中有14名幼兒輕易地把紙板頂起來了。于是根據預操作的結果，我決定將它由大班科學活動改成中班科學活動。在預操作的過程中發現，較薄的紙板容易變形，影響操作效果，在準備材料時要盡量選擇硬實、不易變形的紙板，排除所有不利于操作的干擾因素。預操作可以幫助我們確定教育對象、活動材料、活動目標等，以便活動能夠科學地順利地進行。

《山東教育?幼教園地》上一則大班科學活動案例“巧頂紙板”，教學過程是這樣設計的：

1.欣賞：激發幼兒頂紙板的興趣（播放獲獎雜技表演、幼兒用身體部位頂住紙板的游戲現場）。

2.嘗試：發現頂紙板的最佳位置（幼兒用紙筒芯自由嘗試頂紙板、發現成功的秘密、幼兒合作找并畫出中心點）。

3.探索：分析用不同材料頂起紙板的難易程度（猜想并記錄、嘗試并記錄、集體驗證操作結果）。

4.討論：找出有利于頂紙板的因素。

5.表演：分享頂紙板的快樂。

以上活動設計是適合大班幼兒的，程序比較復雜，而我的施教對象為中班幼兒，就不能照搬硬套，讓幼兒合作找中心點對大班幼兒來說并不難，而中班幼兒的合作能力、協調能力并不強。找、畫中心點有一定的難度，我就進行修改，幼兒操作結束后請兩個幼兒示范穩穩頂起圓形紙板，教師幫著畫中心點，然后請幼兒觀察教師做的記號，發現能穩穩頂住紙板的位置，通過觀察得出結論：只有頂住圓形紙板的中心點，才能穩穩地頂起紙板。于是我對活動過程進行適度調整：

1.欣賞：激發幼兒頂紙板的興趣

2.探索：用不同材料（鉛筆、紙筒芯、易拉罐）頂圓形紙板并討論：為什么有的材料容易頂起紙板（紙筒芯、易拉罐），而有的材料很難頂起紙板（鉛筆）？

3.二次探索：探索用鉛筆成功頂起紙板的秘密――頂住中心位置（幼兒嘗試頂紙板、請成功幼兒表演、老師畫出中心點、幼兒觀察中心點發現成功的秘密）。

4.表演：分享頂紙板的快樂。

三、打磨出優質課

優秀教案只是上好課的前提，還有諸多因素影響著一節活動課最終的效果，如教師的組織能力、教育技巧、孩子預知的經驗、教具的準備等。為了實現課堂教學的最優化，打磨出一堂優質課，還需在實際操作中不斷結合教學實際進行調整、優化。經過以上環節，我在上課的過程中發現了如下問題，并在教學過程中不斷進行調整、優化，取得了較好的教學效果，反響不錯。

（1）問題設計具有局限性。活動的導入部分，請幼兒用身體的不同部位頂紙板，孩子站在原地，只能想出幾種玩法：用頭、肩、背頂紙板，僅局限在身體的幾個部位，并不能充分調動幼兒參與活動的興趣，封閉了孩子的思維。于是我就重新設計：請小朋友想出多種辦法和紙板玩游戲。幼兒想出了許多種玩法：紙板變成了方向盤、飛鏢、滑板車、陀螺、紅綠燈，用一只手指、兩只手指、三只手指、頭、手臂、背等部位頂紙板。開放性的問題設計，使幼兒活動內容更豐富，激活了幼兒的思維，更激起幼兒活動的興趣。

邊城教案范文第4篇

關鍵詞　軌道交通　交流傳動　逆變器　調壓調頻分類號

1 　交流傳動系統與直流傳動系統的比較

隨著電力電子器件、控制理論和計算技術的發展，交流傳動已經逐步在取代直流傳動，并顯示了其在性能價格比和運行性能上的優勢. 自1970 年BBC 公司開發的第一臺交流傳動內燃機車DE2500 問世以來，到目前已有數千臺交流傳動機車和電動車組投入運營. 交流傳動機車的粘著系數比直流傳動機車高約10 % ， 且交流傳動機車的電機型式一般采用結構簡單、可靠性好、壽命長，幾乎免維護的鼠籠式異步電機。交流傳動機車與直流傳動機車的性能比較如表1 所示[ 1 ].

交流傳動機車較直流傳動有相當大的優越性，目前，歐洲和日本等工業化國家鐵路工業部門，已基本停止了直流傳動電力機車的生產[2 ]. 與斬波器─ 直流電機斬波調壓電氣傳動系統相比，調壓調頻(VVVF) 逆變器─ 交流電機的系統主電路變得十分簡單. 主要由高速斷路器、

表1 　交流傳動機車與直流傳動機車的性能比較

少了電阻發熱的危害. 現在，以斬波器為核心的直流傳動電動車組也逐步讓位于以VVVF 為核心的交流傳動電動車組，如日本的東京、韓國的漢城、德國的漢堡和法蘭克福、美國的波特蘭[3 ] 等.

2 　我國城市軌道交通傳動系統的現狀和發展趨勢

國內城市軌道交通(除香港外) 發展比較緩慢，除了地鐵以外，幾乎沒有城區和近郊的地面軌道交通. 而地鐵交通，目前也只有北京、天津、上海和廣州等城市開通運營.

2. 1 　供電制式

以北京和天津為代表的北方地區采用DC 750 V 供電電壓制式，允許電壓波動范圍為DC 500 V～DC 900 V ， 第三軌受流;以上海和廣州為代表的南方地區采用DC 1 500 V 供電電壓制式，允許電壓波動范圍為DC 1 000 V～DC 1 800 V ， 架空接觸網受電弓受流.

上述兩種供電電壓制式都是國際電工委員會推薦的，都能滿足城市軌道交通供電的要求. 但是，從減少城市軌道交通牽引供電系統的電能損失和電壓降，延長供電距離以降低牽引變電站的數量及投資，以及從降低受流接觸網的懸掛重量、降低結構復雜性及投資而言，采用DC 1 500 V 的牽引供電電壓制式比采用DC 750 V 的牽引供電電壓制式顯然要經濟得多. 高耐壓電力電子變流器件的不斷發展，如4 500 V 的GTO 、3 300 V 的IGBT 等，為采用DC 1 500 V 供電的城市軌道交通牽引傳動系統提供了可靠的技術保障. 因此，今后我國的城市軌道交通牽引傳動系統的供電電壓制式的發展趨勢應該是逐步采用統一的DC 1 500 V.

2. 2 　牽引傳動系統

北京的地鐵列車采用國產電動車組，牽引控制裝置為凸輪調阻和斬波調阻方式，牽引電機為直流電機. 正在新建的復八線(復興門─ 八王墳) 線長16. 7 km ， 預計1999 年10 月1 日通車，牽引控制裝置采用GTO 元件的VVVF 逆變器，牽引電機為鼠籠式交流電機，主機由日本東洋電機公司制造.

天津的地鐵列車采用國產電動車組，牽引控制裝置為凸輪調阻器方式，牽引電機為直流電機. 上海的地鐵列車采用德國進口的電動車組，牽引控制裝置為調壓斬波器，牽引電機為直流電機. 正在新建的新線，也將采用VVVF 逆變器的交流傳動裝置. 廣州地鐵列車于1997 年6 月投入試運行，全部采用進口電動車組，牽引控制裝置為GTO 元件的直交VVVF 逆變器，牽引電機為鼠籠式交流電機.

由上可見，我國今后城市軌道交通的牽引傳動系統的發展會普遍采用VVVF 逆變器和鼠籠式異步電機的交流傳動系統.

3 　基于北京地鐵的交流傳動系統逆變器國產化方案

國產化交流傳動系統采用由電壓源VVVF 逆變器控制三相交流牽引電機的方式. 該系統主要包括如下設備:主控制器、VVVF 逆變器系統(包括逆變器主電路和控制器) 、高速斷路器箱、L2C 濾波器、鼠籠式異步牽引電機、主隔離開關和主熔斷器、母線隔離開關和高速熔斷器、接地開關箱和接地裝置[4 ] 等. 以上這些設備除了VVVF 逆變器外，其它設備國產化比較容易實現，而且不少設備已經在北京地鐵列車上使用. 這里著重討論VVVF 逆變器的國產化方案.

3. 1 　VVVF 逆變器結構型式

筆者建議交流傳動系統VVVF 逆變器的開關器件選用已商品化的大功率快速開關器件IGBT 模塊(若市場有供貨，也可選用集成了驅動和保護電路的IGBT 模塊，即IPM 模塊). 已商品化的大功率IGBT 器件目前有:800 A/1 700 V 、1 200 A/1 700 V 、800 A/2 500 V 、1 200 A/2 500 V 、800 A/3 300 V 、1 200 A/ 3 300V 等. 本方案之所以選用IGBT ， 而不選用GTO ， 是因為IGBT 與GTO 相比有如下優點[5 ] : ① 開關頻率較高，提高逆變器輸出波形質量，使得噪聲水平和電機損耗較低，IGBT 的開關頻率為1 kHz 時，電磁噪聲能下降3～4 dB ; ② 門控簡單，觸發能耗較低，只有GTO 的1/ 20 ; ③ 吸收電路非常簡單，其能耗只有GTO 吸收電路的1/ 60 ; ④ 保護系統簡化，且短路時可自關斷保護; ⑤ 可靠性較高，備品可減少到原GTO 備品的1/ 10 ; ⑥ 相同容量裝置的重量和尺寸大大減少.

當然，無論選用IGBT ， 還是選用GTO ， 這種大容量的開關元器件國內廠家都不能生產，均需要從國外公司進口. 采用IGBT 后，由于元器件成本下降，逆變器系統要簡化得多，故國產化更易實現.

我國城市軌道交通的供電電壓是直流750 V(允許500～900 V 變化) 和直流1 500 V(允許1 000 V～1 800 V 變化)，故VVVF 逆變器主電路結構選用電壓型二電平三相逆變器結構即可. 對于直流750 V 供電的交流傳動VVVF 逆變器，IGBT 器件耐壓可選1 700 V 或2 500 V ; 對于直流1 500 V 供電的交流傳動VVVF 逆變器，IGBT 器件耐壓可選3 300 V.

3. 2 　控制方案

城市軌道交通牽引列車中，交流傳動系統常見的逆變器─ 電機控制方案有兩種:第一種是1 臺逆變器控制4 臺電機;第二種是1 臺逆變器控制2 臺電機. 針對北京復八線地鐵列車來說，1 臺電機的額定容量為180 kW ， 故第一種方案逆變器容量需要1 000 kVA 左右，第二種方案逆變器容量需要500 kVA 左右即可. 筆者建議采用第二種控制方案，即1 臺逆變器控制2 臺電機的方案. 理由如下: ① 城市軌道交通車輛一般都是四軸車，第二種方案是1 臺逆變器控制一個轉向架的2 臺電機，與第一種方案1 臺逆變器控制兩個轉向架上4 臺電機相比，第二種方案能更充分利用輪軌之間的粘著系數，更有利于列車牽引力的發揮; ② 采用第二種方案，每臺逆變器需要從散熱器上移走的熱量減少一半，這使得散熱的處理更加容易; ③ 對于現行的三動三拖六輛編組的列車來說，如果列車上1 臺逆變器發生故障，被切除運行，那么對于第一種方案列車的牽引動力將損失1/ 3 ， 而對于第二種方案列車的牽引動力只損失1/ 6. 由此可見， 采用第二種方案列車故障時的運行能力優于第一種方案; ④ 現有的IGBT 器件電流水平是1 200 A ， 采用第一種方案至少需要4 只IGBT 并聯，采用第二種方案只需兩只IGBT 并聯. IG2 B T 兩只并聯均流比4 只并聯均流更容易些.

3. 3 　VVVF 逆變器控制模式

北京地鐵列車的最高運行速度是80 km/ h ， 平均速度為35～40 km/ h. 其速度控制由逆變器來實現. 牽引電機的轉速、直流側電壓、逆變器三相輸出電壓等檢測信號送入逆變器的控制電路中，由逆變器控制器按照運行指令和電機牽引特性的要求計算出電壓和頻率指令，并轉化為PWM 開關信號來控制逆變器的開關器件，從而實現電機(電動車組) 的速度控制. 對于軌道交通牽引來說，逆變器─ 電機系統應該滿足下列要求[ 6～8 ] :平穩典型起動、抑制滑行和空轉、再生制動、調速范圍寬. 為此，電動車組從起動到停車的調速控制模式如下:

(1) 恒轉矩牽引控制階段. 該階段轉差頻率(f s) 一定、電壓/ 頻率( V/ f) 一定， 逆變器輸出頻率按速度要求逐漸增大， 對逆變器輸出電壓實行PWM 控制， 可以保持牽引力恒定， 電機電流基本不變. 該階段對電機零速到基速之間調速適用.

(2) 恒功率牽引控制階段. 逆變器輸出電壓達到最大值后保持不變， 使電機的轉差頻率隨逆變器頻率增加， 維持電機電流不變， 從而得到恒功率控制. 該階段電機牽引力隨逆變器輸出頻率的上升成反比減少， 相當于直流電機的弱磁控制. 該階段從電機基速一直持續到轉差頻率達到所給定的最大值.

(3) 自然特性牽引控制階段. 這一階段逆變器輸出電壓保持最大值不變， 轉差頻率也保持最大值不變， 逆變器輸出頻率隨速度要求逐漸增大， 電機電流與頻率成反比逐漸減少， 直到最高運行速度. 該階段電機牽引力與逆變器頻率的平方成反比減少， 相當于串激直流電機在最弱磁場下的自然特性.

(4) 再生制動自然特性控制階段. 這一階段與控制模式( 3) 的階段相同， 只是速度變化由高到低. 電機電流隨逆變器輸出頻率的減少成反比增大， 本應持續到下一個階段， 但由于逆變器容量的限制， 決定了電機電流的上限， 當電機電流達到最大值后將實行恒流控制. 這時制動力矩隨逆變器頻率的降低成反比例增加， 相當于直流復勵電機的電流限制區.

(5) 再生制動恒轉矩控制階段一. 逆變器電壓仍保持最大值， 控制時使轉差頻率的絕對值與逆變器頻率的平方成正比， 逆變器頻率隨著電機的速度逐漸下降. 該階段電機電流基本上與逆變器頻率成反比減少， 使得制動力矩保持恒定.

(6) 再生制動恒轉矩控制階段二. 這一階段與控制模式( 1) 的階段相同， 只是速度變化由高到低. 再生制動恒轉矩控制可以持續到速度降到5 km/ h ， 然后切除電制動， 轉換到空氣制動， 直到停車. 3. 4 　VVVF 逆變器系統主要技術指標

(1) 供電輸入電壓　額定電壓為DC 750 V ; 變化范圍為DC 500 V～DC 900 V ; 再生制動時為直流側電壓不高于1 000 V.

(2) 額定容量　2 ×500 kVA ; 最大輸出容量為2 ×600 kVA (牽引時).

(3) 元器件規格　開關器件IGB T ─1 700 V/1 200 A ， 內含續流二極管.

(4) 控制組合　1 臺逆變器控制2 臺180 kW 的鼠籠式電機.

(5) 逆變器控制器　采用16 位單片機與數字信號處理器(DSP) 相結合，DSP 實現高速運算，16 位單片機完成PWM 脈沖，達到對逆變器的高速高精度的控制.

(6) 輸出電壓　幅值為0～550 V 三相交流，頻率為1～150 Hz ， 三相不平衡度為基波電壓不超過5 %. (7) 效率　額定工況不低于95 %.

(8) 冷卻方式　熱管交換熱能，走行風自然冷卻.

3. 5 　牽引電機主要電參數與性能

型式為三相4 極鼠籠式異步電機， 輸出功率為180 kW(小時制)， 額定電壓為550 V ， 額定電流為240 A ， 額定頻率為77 Hz ， 額定效率> 92 % ， 額定功率因數> 0. 85 ， 耐壓強度:在高溫條件下加壓AC 3 700 V(50 Hz)1 min ， 無閃絡.

3. 6 　VVVF 逆變器系統保護功能

VVVF 逆變器內設監控裝置用于故障分析和維修. 逆變器系統具有各項保護功能，其中輕微故障引起的保護動作在系統恢復正常后或主控制器操作回零后自動復位.

(1) 控制電路欠電壓保護　控制電路的110 V 電源電壓低于72 V 時封鎖IGB T 脈沖，并切斷主電路電壓;電壓高于77 V 時恢復正常.

(2) 主電路欠電壓保護　電壓低于450 V ， 持續0. 2 s ， 切斷主電路，封鎖IGB T 脈沖;電壓低于325 V ， 切斷主電路，封鎖IGB T 脈沖;電壓高于500 V 時恢復正常.

(3) 主電路過電壓保護　電壓高于1 050 V ， 持續1 s ， 切斷主電路，封鎖IGB T 脈沖，開放放電電阻;電壓高于1 100 V ， 切斷主電路;電壓高于900 V 時恢復正常.

(4) 輸出過電流保護　當逆變器輸出電流超過設定值后封鎖IGB T 脈沖;過流消失0. 5 s 后，恢復正常. 若釋放脈沖后仍過流，則再次封鎖IGB T 脈沖，并切斷主電路.

(5) 輸出缺相保護　三相檢測電流整流后，電流波動大于設定值，則封鎖IGB T 脈沖，切斷主電路.

(6) 輪對空轉或滑行保護　減少電機輸出電流，依照預定曲線實行再粘著控制.

(7) 散熱器過熱保護　散熱器溫度超過80 ℃ 時，封鎖IGB T 脈沖，切斷主電路.

(8) IGB T 短路保護　一旦IGB T 短路，依照短路保護程序，封鎖IGB T 脈沖，不可恢復.

(9) 電流傳感器故障保護　三相電流之和的絕對值大于設定值時，封鎖IGB T 脈沖，切斷主電路.

4 　輔助電源系統

輔助電源是給客室照明、客室通風機、司機室空調機、蓄電池組浮充電電源及系統控制設備供電的電源，其容量為40 kW.

該輔助電源由IGB T 升降壓DC/ DC 變換器(即斬波器) 把直流500～900 V 的電網電壓變為直流750 V 的穩定電壓，再由IGB T 靜止逆變器把直流750 V 的電壓逆變為380 V 、50 Hz 的交流電壓，再由工頻變壓器變壓并整流以得到所需的電壓. 由于采用IGB T 作為開關器件， 故在DC/ DC 變換器結構上毋需二重化，交流輸出端也不需交流濾波器.

(1) 輸出電壓及容量　三相交流負載為電壓380 ×(1 ±0105) ，頻率(50 ±1) Hz ，24 kW ; 直流負載一為電壓110 ×(1 ±0101) ，15 kW ; 直流負載二為電壓24 ×(1 ±0101) 1

(2) 逆變器效率　> 90 %1

(3) 逆變器過載能力　150 % 過載，10 s 后自動停機; 200 % 過載，立即停機1

(4) 使用溫度　-20 ℃～ + 40 ℃1

(5) 保護功能　靜止逆變器與VVVF 逆變器相同. DC/ DC 變換器輸出電壓大于800 V 時，停機保護.

5 　交流傳動系統逆變器國產化的可能性

對于城市軌道交通列車所需的交流傳動VVVF 逆變器、輔助電源的DC/ DC 變換器(即斬波器) 和靜止逆變器的研制與產品化，從目前的技術水平看，我國完全能夠自力更生來實現. 我國鐵路系統于1996 年研制成功了AC 4000 型交流傳動電力機車原型車. 目前正在開展200 km/ h 交流傳動高速動車組研制.

筆者提出了基于北京地鐵的軌道交通交流傳動逆變器系統的國產化方案，認為采用1 700 V 電壓等級的IGB T 構成二電平VVVF 逆變器用于直流750 V 供電的交流傳動系統是合適的，也是可行的. 對于輔助電源，我國已有在8 K 電力機車上成功應用的經驗，可供軌道交通列車輔助電源設計的參考.

參考文獻

1 　柏華. 基于雙微機結構的異步牽引電機直接力矩控制系統的研制: [ 學位論文] . 北京:鐵道科學研究院機車車輛研究所， 1998.

2 　鐵道科學研究院機車車輛研究所. 城市軌道交通列車國產化論證報告. 北京:鐵道科學研究院機車車輛研究所，1998.

3 　西門子交通技術部. 牽引變流器發展戰略. 1997.

4 　奧地利政府交通部. 鐵路機車和動車用的牽引變流器. 中—奧鐵路技術研討會上的報告，1996.

5 　三菱電機株式會社. 交流電機傳動控制技術交流會資料. 1996.

6 　鄭樹選主編. 8 K 型電力機車. 北京:中國鐵道出版社，1994.

邊城教案范文第5篇

關鍵詞　高職教育　C語言　結構化編程　互聯網

如何提高高職計算機類專業學生非圖形模式下的結構化編程能力，是高職計算機教育中的一個普遍問題。作者通過三年的努力，對“C語言程序設計”課程在教學內容、教材建設、實訓設計、網站建設和考核方式等諸多方面，進行了大膽的改革和探索，將電子教材、電子教案、學習論壇、編程工具、學習資料等，整合成為學習網站，在教學過程中通過論壇程序不同版本，實施案例驅動，課后通過QQ群進行輔導答疑，通過論壇、電子郵件進行作業提交批改，建立了基于案例驅動的結構化編程教學模式。本文具體論述了基于案例驅動的高職C語言結構化編程教學的過程和方法。

1　教學內容

在課程設計上，針對高職計算機專業學制短，技能要求高的特點，提出了“一條線兩階段，三結構四循環”的教學模式。

“一條線”是指在一年級的編程教學課中，貫徹C語言一條線。曾經有一種觀點，認為高職計算機專業的編程語言教學，直接從面向對象語言開始學習，可以節約時間。但是，70％的企業依然要求學生具備面向過程的結構化編程能力。考慮到企業的需求，結合后續的課程安排，我們決定在一年級的課程安排上，貫徹C語言“一條線”，即在第一學期，開設“程序設計基礎”，第二學期，開設面向過程的“C語言程序設計”。

“兩階段’指課程安排分為“程序設計基礎”和“C語言程序設計”兩個階段。“程序設計基礎”解決程序的基本結構，重點在建立學生的結構化程序的基本框架和概念；以C語言為基本語言，使學生能有實際操作的平臺，但準確把握“把C語言作為偽語言”的原則，不讓學生陷入C語言多變的泥淖，而把注意力放在結構化程序的基本結構上。“C語言程序設計”放在解決C語言的使用上，把握“C語言”是編程工具而不是研究對象的原則，根據企業的編程規范，對“C語言”進行簡化，重點是如何使用C語言解決一般復雜程度的結構化編程問題。

“三結構”是指在一年的學習中，學生要學習三個成績管理軟件的編程，分別是基于一維數組、二維數組和動態結構數組。從企業實際應用來看，動態空間的使用，可以用動態數組解決。因此我們去掉了鏈表，重點是讓學生寫出有工程實際意義的結構化程序。

“四循環”是指編寫基于“三結構”的每一個成績管理軟件過程中，教師四個以上的程序版本，引導學生改寫、增加函數，讓學生直觀地看到軟件的功能是如何一步一步構建起來的。

結構化程序設計的教學中，如何讓學生建立起結構化程序的框架是很困難的。一個簡單的成績管理軟件，代碼就超過300行。對初學者來說，看懂超過100行的程序就需要很長時間，學生又如何能在短短的課堂時間里通過增加／改寫函數來增加功能呢?這也就是很多學生學完了C語言程序設計，依然不能編寫一個簡單的應用程序的主要原因。我們發現通過論壇程序版本，利用工具軟件BeyondCompare，比較不同的程序版本之間的差異，可以讓學生直觀地看到軟件的功能是如何一步一步構建起來的，如圖1所示。程序的第一個版本，就是一個主函數，不超過10行，只顯示程序的幾項功能菜單，學生很容易理解，然后通過第二個、第三個版本，每一個版本實現或改進一個菜單的功能，直到最后版本。

通過圖1，我們可以看到程序功能的增加是由哪些代碼實現的，而通過不斷反復的比較，學生就可以掌握結構化程序設計的過程和方法。

在教學過程中，通過比較版本，讓學生直觀地看到復雜的程序功能是如何由簡單的函數一個一個構成的。學生經過“程序設計基礎”的課程設計，基本掌握主函數與模塊函數的作用和相互關系，可以看懂超過100行的C語言源程序，理解基于一維數組的成績管理系統；在“C語言程序設計”的課程設計中，學生對主函數與模塊函數的理解更加深入，可以看懂超過300行的C語言源程序，理解基于動態結構數組的成績管理系統，掌握主函數的設計方法，并按照規范的格式寫出自己的函數。回想三年前，因為沒有采用這種方法，只要是超過20行的程序，學生就普遍反映看不懂。由此可見，采用新的方法后，學生編程能力的提高十分明顯。

2　教材建設

2004年9月清華大學出版社出版了作者主編的21世紀高職高專規劃教材《程序設計基礎》，教材主要在三個方面進行了改革。

(1)強調把生活中的問題轉化為程序的能力，使學生真正能夠編寫實用的程序

在教材編寫思想上，重點放在培養學生把生活中的問題轉變成為程序并進行處理的能力，強調轉變講授思路，推行引導學生首先想清楚“我要做什么?”，然后才教給學生“如何做”，最后上機進行驗證的三步教學法。

在教材的編寫風格上，對全書所有的例題進行了通盤的考慮，在循環、數組、函數和結構化設計等單元，所有的例子都有前后的聯系，強調內容的前后銜接，特別注意工程規范的引入，在變量的命名、程序格式方面，均按工程要求進行。在案例選擇上，全部采用工程實際和實際生活中的案例。

(2)提出了以“三大區域”為特色的c程序的基本框架

通過把一個基本的C程序從上到下分成預處理區、變量聲明區、執行語句區“三大區域”為特色的C程序的基本框架，讓學生樹立正確的程序格式與規范。“三大區域”概念的提出，明確規定了程序的基本框架，讓學生從一開始就按固定的格式進行編程，養成良好的編程習慣。

(3)提出了使用函數的“三大步九要素”的基本方法，建立使用函數的清晰框架

我們提出的使用函數的“三大步九要素”的基本方法，在教學中取得了很好的效果。

所謂“三大步”，是指我們在使用自定義的函數時，對函數進行聲明、定義和調用。三大步按順序進行。

所謂“九要素”，是分別指函數聲明、定義、調用各有三要素共九點：函數聲明的三要素：返回值的類型、函數的名字、形式參數。函數定義的三要素：形式參數、功能、返回值。函數調用的三要素：名字、實際參數、返回值。通過對“九要素”的理解掌握，學生能夠建立起使用函數的清晰框架。

3　實訓設計

對高職學小的技能培養，實訓是很重要的環節。我們采用了項目驅動的思想來設計實訓項目，每一單元的實訓，都是構成最終程序的不同版本，在“程序設計基礎”頭程序版本8個，“C語言程序設計”共程序版本10個，構成了實用的軟件框架，學生相當于參與了一個中等復雜程度的軟件開發，積累了經驗。在今后的實際工作中，完全可以以此為模板，進行結構化程序的開發。

4　網站建設

利用互聯網技術，建立基于互聯網的學習資源。2003年建立了“光華之窗”教學網站，在網站平臺上，將電子教材、電子教案、學習論壇，編程工具、學習資料等，整合成為學習網站，設計了“程序設計基礎”、“C語言程序設計”教學論壇，兩年來積累了完整的教學過程資料。可以說，網站的建設和運行，為課程的質量提供了保證，避免了“課隨老師走”的問題。

5　考核方式