時(shí)間:2022-06-12 14:50:53
開(kāi)篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創(chuàng)造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇電路與模擬電子技術(shù),希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過(guò)程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進(jìn)步。

學(xué)生在學(xué)習(xí)電路與模擬電子技術(shù)過(guò)程中,存在理論知識(shí)較為抽象,實(shí)驗(yàn)室中驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)不能貼切地和理論進(jìn)行結(jié)合的問(wèn)題,在實(shí)際教學(xué)中模擬電子技術(shù)成為專業(yè)基礎(chǔ)課中,學(xué)生學(xué)習(xí)起來(lái)困難較大,難以達(dá)到學(xué)以致用的一門課程,在這種教學(xué)形式下,本文對(duì)模擬電子技術(shù)理論知識(shí)部分和實(shí)驗(yàn)部分重新進(jìn)行整合,在教學(xué)過(guò)程中改變傳統(tǒng)教學(xué)模式,用項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)法進(jìn)行教學(xué),主要目的是調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性,進(jìn)而解決模擬電子技術(shù)教學(xué)中存在的問(wèn)題。
關(guān)鍵詞:
項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式;模擬電子技術(shù);教學(xué)設(shè)計(jì);虛擬實(shí)訓(xùn)系統(tǒng);
《電路與模擬電子技術(shù)》課程是高職高專院校中物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、通信技術(shù)等專業(yè)課程中的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程,是電子類相關(guān)專業(yè)后續(xù)課程的基礎(chǔ),具有很強(qiáng)的理論性和實(shí)踐性。然而,在傳統(tǒng)的模擬電子技術(shù)教學(xué)中,分立元件及內(nèi)部結(jié)構(gòu)的講解是學(xué)生難以理解,存在理論知識(shí)較為抽象,驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和理論學(xué)習(xí)脫節(jié),因此,在實(shí)際教學(xué)活動(dòng)中,模擬電子技術(shù)普遍成為專業(yè)課中學(xué)生最難學(xué)懂,更難達(dá)到學(xué)以致用效果的一門課程。
1電路與模擬電子技術(shù)課程特點(diǎn)及傳統(tǒng)教學(xué)弊端
電路與模擬電子技術(shù)課程的特點(diǎn):第一,具有很強(qiáng)的工程性與實(shí)踐性。通過(guò)驗(yàn)證性、設(shè)計(jì)性、綜合性的實(shí)驗(yàn),加強(qiáng)理論和實(shí)踐相結(jié)合;在實(shí)踐過(guò)程中要求掌握常用電子儀器的使用;掌握電子電路的實(shí)驗(yàn)研究方法;培養(yǎng)學(xué)生查閱電子元器件產(chǎn)品手冊(cè)的能力,培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。為學(xué)生后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下重要基礎(chǔ)。第二,電路與模擬電子技術(shù)課程涉及的概念多,理論抽象,實(shí)踐性強(qiáng)。第三,學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)感到困難,出現(xiàn)理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)相分離,學(xué)生學(xué)完課程后,知識(shí)不知如何應(yīng)用。電路與模擬電子技術(shù)傳統(tǒng)教學(xué)弊端:第一,注重理論分析,忽略工程性和實(shí)踐性;第二,傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容陳舊,滯后于新器件、新技術(shù)的發(fā)展。此外,模擬電子技術(shù)課程的特點(diǎn)是學(xué)時(shí)少,內(nèi)容覆蓋面廣,基本概念抽象,電路形式多樣且難懂等。學(xué)生在學(xué)完后,普遍反映入門難,知識(shí)得不到應(yīng)用,造成學(xué)習(xí)效果差、學(xué)習(xí)積極性不高等現(xiàn)象。為此,對(duì)模擬電子技術(shù)課程教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了改革,采用項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式教學(xué)方式進(jìn)行教學(xué)。
2電路與模擬電子技術(shù)課程項(xiàng)目教學(xué)法設(shè)計(jì)思想
用項(xiàng)目教學(xué)法進(jìn)行教學(xué),改變傳統(tǒng)教學(xué)法中概念—原理—原件—應(yīng)用的教學(xué)順序,重在強(qiáng)調(diào)器件外部特性,淡化器件內(nèi)部工作原理,注重教學(xué)內(nèi)容的實(shí)用性和工程性,從傳統(tǒng)的以教師為中心轉(zhuǎn)向以學(xué)生為中心,在講授知識(shí)點(diǎn)時(shí)實(shí)施項(xiàng)目為內(nèi)容的教學(xué)模式。在實(shí)踐環(huán)節(jié)中實(shí)施多層次、立體化教學(xué)模式;理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)有機(jī)結(jié)合,實(shí)現(xiàn)“教、學(xué)、做”一體化教學(xué)模式。基于項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式的模擬電子技術(shù)課程的教學(xué)設(shè)計(jì)要做到:
2.1教學(xué)設(shè)計(jì)思路、教學(xué)內(nèi)容必須以每一個(gè)教學(xué)項(xiàng)目為依托
項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式教學(xué)是圍繞教學(xué)任務(wù)或單元,設(shè)計(jì)相應(yīng)的一個(gè)個(gè)項(xiàng)目,在每一個(gè)知識(shí)點(diǎn)貫穿在整個(gè)項(xiàng)目中,以理論輔助實(shí)踐,實(shí)踐及時(shí)反饋理論學(xué)習(xí)效果的教學(xué)方式。以項(xiàng)目為載體的課程設(shè)計(jì)主要思想是:首先引入一個(gè)項(xiàng)目,介紹此項(xiàng)目的組成,圍繞此項(xiàng)目所用電子元件功能工作原理,不再講解元器件或集成電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和特性,而更加注重外部特性、功能及其實(shí)際應(yīng)用,學(xué)習(xí)利用外部電路分析電子器件,學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中可以抓住重點(diǎn),了解電路整體功能。以項(xiàng)目為載體的課程內(nèi)容的組織安排如下:通過(guò)項(xiàng)目式教學(xué),把難以理解的知識(shí)點(diǎn)串聯(lián)在一起,幫助學(xué)生掌握理論知識(shí),并且在項(xiàng)目教學(xué)中,對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行整合,教學(xué)項(xiàng)目往往是從典型的職業(yè)工作任務(wù)中開(kāi)發(fā)出來(lái)的,學(xué)生能夠通過(guò)一一個(gè)整體性的工作情景,掌握模擬電路的相關(guān)知識(shí)。
2.2在項(xiàng)目教學(xué)實(shí)施過(guò)程中必須以學(xué)生為主體
用項(xiàng)目教學(xué)驅(qū)動(dòng)法進(jìn)行教學(xué)的過(guò)程中,以項(xiàng)目作為載體,遵循學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律,按照由簡(jiǎn)單到復(fù)雜,由單一到綜合的思路,學(xué)生作為主體參與教學(xué)的每個(gè)環(huán)節(jié),把班上學(xué)生分成幾個(gè)學(xué)習(xí)小組,分工協(xié)作地完成一個(gè)項(xiàng)目中不同的任務(wù),在教學(xué)中堅(jiān)持以學(xué)生為中心,在教師的引導(dǎo)下,學(xué)生通過(guò)不斷探索和自主解決問(wèn)題,自然而然地進(jìn)行新知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí),進(jìn)行發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題能力的訓(xùn)練。項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)貴在通過(guò)教師的激發(fā)和引導(dǎo),貴在讓學(xué)生在“做”的過(guò)程中進(jìn)行“學(xué)”。在“做”的過(guò)程中主動(dòng)地發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并共同分析問(wèn)題,根據(jù)需要并帶著問(wèn)題主動(dòng)去“學(xué)”,最終有效地解決問(wèn)題同時(shí)獲得最有價(jià)值的知識(shí),在此過(guò)程中也培養(yǎng)了學(xué)生的責(zé)任感和協(xié)作精神,體驗(yàn)到個(gè)人與集體共同學(xué)習(xí)和收獲的成就感。基于項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式教學(xué)的模擬電子技術(shù)教學(xué)新模式,突出了學(xué)生在教學(xué)過(guò)程中主體地位,這種教學(xué)方式有益于學(xué)生發(fā)揮自己的主動(dòng)性和特長(zhǎng),肯定了學(xué)生對(duì)知識(shí)進(jìn)行探求的行為,能夠有效培養(yǎng)和提高學(xué)生的各項(xiàng)能力
2.3項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式教學(xué)中的教學(xué)方法要求多樣化的教學(xué)方式
(1)利用手機(jī)或平板電腦利用網(wǎng)絡(luò)資源對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行預(yù)習(xí)
在課前給學(xué)生相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)資源并且提出問(wèn)題,要求學(xué)生在自主學(xué)習(xí)過(guò)程中帶著問(wèn)題學(xué)習(xí),為課堂教學(xué)做好準(zhǔn)備。
(2)在智慧教室內(nèi)利用智慧教室資源進(jìn)行互動(dòng)教學(xué)
智慧教室具有:①個(gè)性化教學(xué)功能;②多功能教學(xué)功能;③即時(shí)互動(dòng)功能;④教育數(shù)據(jù)分析功能,用智慧教室更能調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和積極性。知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)應(yīng)該把握好理論教育的度,初期教學(xué)點(diǎn)到為止即可。在實(shí)踐應(yīng)用中,通過(guò)學(xué)生自身的動(dòng)手和動(dòng)腦逐漸深入對(duì)理論的認(rèn)知。這一過(guò)程有效地激發(fā)學(xué)生探索其未知的理論知識(shí)的興趣,有效地做到理論聯(lián)系實(shí)際。
(3)利用北郵模擬電路虛擬實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)進(jìn)行電路搭建及測(cè)試,幫助學(xué)生對(duì)電路的理解。
(4)利用面包板及電路元件搭建電路,利用測(cè)量設(shè)備進(jìn)行測(cè)量進(jìn)一步加深對(duì)電路的理解。
(5)最后在模擬電路實(shí)訓(xùn)室中對(duì)具體項(xiàng)目進(jìn)行設(shè)計(jì)、焊接和調(diào)試,完成產(chǎn)品制作。
3學(xué)生成績(jī)?cè)u(píng)價(jià)方式
基于項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式的模擬電子技術(shù)教學(xué)模式,學(xué)生成績(jī)考核依據(jù)是理論與實(shí)踐考核結(jié)合、實(shí)踐成果與過(guò)程并重的原則,考核包括平時(shí)過(guò)程性項(xiàng)目考核、實(shí)驗(yàn)動(dòng)手操作、專周實(shí)訓(xùn)與期末筆試相結(jié)合。本課程考核總成績(jī)各考核項(xiàng)目及其分配比例如下表:
4結(jié)束語(yǔ)
在模擬電子技術(shù)課程教學(xué)中采用項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教育模式,通過(guò)學(xué)生的主動(dòng)參與、合作探究,使學(xué)生在完成整個(gè)項(xiàng)目的同時(shí),完成全面的系統(tǒng)的知識(shí)的建構(gòu)激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)學(xué)生勤于思考的良好學(xué)習(xí)習(xí)慣,提高了學(xué)習(xí)效率。有利于培養(yǎng)學(xué)生個(gè)人專業(yè)能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力、團(tuán)隊(duì)精神和溝通能力,提升學(xué)生將來(lái)實(shí)習(xí)及工作中的競(jìng)爭(zhēng)力。
參考文獻(xiàn)
[1]華成英,童詩(shī)白.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)(第四版)[M].北京:高等教育出版社,2006.
[2]蔡曉艷,肜瑤,王照平.模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的研究與探索[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué),2013.16(3):51-53.
[3]劉明潔.模擬電路虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)的研究與應(yīng)用[D].北京:北京郵電大學(xué),2010.
摘 要 電路與模擬電子技術(shù)是高職電類課程教學(xué)體系中的兩門基礎(chǔ)課,將“電路”與“模擬電子技術(shù)”這兩門課的基本特征和內(nèi)在聯(lián)系相互貫通,改革教學(xué)方法,實(shí)現(xiàn)兩門課的貫通教學(xué)。從而加強(qiáng)兩門課的關(guān)聯(lián)性,降低學(xué)習(xí)難度,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提高教學(xué)效果。
關(guān)鍵詞 電路 模擬電子技術(shù) 貫通教學(xué) 關(guān)聯(lián)性 教學(xué)效果
中圖分類號(hào):G424 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A DOI:10.16400/ki.kjdkz.2015.08.043
Teaching of Vocational College "Circuit" and
"Analog Electronics" Two Courses
DENG Youlin, LIU Haimei
(Hu'nan Vocational Institute of Safety Technology, Changsha, Hu'nan 410151)
Abstract: Circuits and analog electronics is electrically Courses Higher Education System in two basic courses, the basic characteristics of "circuit" and "Analog Electronic Technology" course of two interconnected and internal relations, the reform of teaching methods to achieve two classes teaching. Thus enhancing the relevance of two classes, reducing the learning curve and improve students’ interest in learning, improve teaching effectiveness.
Keywords: circuit; analog electronics; teaching; relevance; teaching effectiveness
0 引言
“電路”是高職電類課程的第一門入門課,屬于專業(yè)基礎(chǔ)必修課,主要是引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)電路,掌握與電路有關(guān)的基本理論知識(shí)和基本分析方法、分析能力等,從而為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。“模擬電子技術(shù)”是“電路”的后續(xù)課程之一,是在掌握電路有關(guān)的基本知識(shí)和分析方法之后,學(xué)習(xí)電子技術(shù)的基本理論知識(shí)和技能,著重培養(yǎng)學(xué)生利用基礎(chǔ)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。這兩門課程的教學(xué)效果受到很多因素的影響,其中一個(gè)重要的因素是這兩門課之間的關(guān)聯(lián)程度和貫通教學(xué)。例如,“電路”中涉及到的疊加原理、兩大約束以及戴維南定理等內(nèi)容,都是“模擬電子技術(shù)”課程需要掌握和經(jīng)常用到的基礎(chǔ)理論和分析方法。
通過(guò)擔(dān)任這兩門課程的教學(xué)任務(wù),并對(duì)教學(xué)效果進(jìn)行對(duì)比的基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn),大多數(shù)學(xué)生學(xué)習(xí)“模擬電子技術(shù)”課程感覺(jué)到很吃力,主要原因是沒(méi)有把這兩門課很好地銜接起來(lái)、實(shí)現(xiàn)融會(huì)貫通。如果在“電路”的教學(xué)過(guò)程中能夠?qū)⒐こ虘?yīng)用題中的非線性電路進(jìn)行線性化這一思想提前傳授給同學(xué)們,那么,后續(xù)的“模擬電子技術(shù)”的學(xué)習(xí)就會(huì)輕松、容易很多,理解起來(lái)也就更簡(jiǎn)單。將兩門課程的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行銜接,在“電路”教學(xué)過(guò)程中,提前引入“模擬電子技術(shù)”中的電路模型,并引導(dǎo)同學(xué)們用“電路”中的基本原理和基本方法進(jìn)行求解,這樣對(duì)后續(xù)“模擬電子技術(shù)”的學(xué)習(xí)起到很好的鋪墊作用。而在“模擬電子技術(shù)”中復(fù)習(xí)和強(qiáng)調(diào)“電路”教學(xué)內(nèi)容中的基本知識(shí)和分析方法,實(shí)現(xiàn)這兩門課程的融會(huì)貫通和相互滲透、相互銜接。
2 優(yōu)化和改革兩門課程的傳統(tǒng)教學(xué)方法
2.1 貫通教學(xué),合理分配教學(xué)課時(shí)
課堂教學(xué)時(shí)間是有限的,如何讓學(xué)生在有限的時(shí)間內(nèi),理解和掌握一些相關(guān)的知識(shí)點(diǎn),就需要教師抓住所講內(nèi)容之間的聯(lián)系與銜接,相互滲透,采用鋪墊式和復(fù)習(xí)式的方法,對(duì)有關(guān)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行綜合的講解和運(yùn)用。“電路”和“模擬電子技術(shù)”中的許多知識(shí)點(diǎn)是有銜接關(guān)系的,“電路”的學(xué)習(xí)為“模擬電子技術(shù)”的學(xué)習(xí)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),“模擬電子技術(shù)”的非線性電路的學(xué)習(xí)則需要運(yùn)用到“電路”中的線性電路分析方法和基本原理。由于這兩門課之間的知識(shí)點(diǎn)聯(lián)系比較緊密,教師應(yīng)該從多角度對(duì)相關(guān)知識(shí)進(jìn)行綜合性的講解,以增加學(xué)生的理解能力和融會(huì)貫通能力。將這兩門課進(jìn)行比較學(xué)習(xí),增強(qiáng)學(xué)生對(duì)相互關(guān)聯(lián)知識(shí)點(diǎn)的印象,進(jìn)而掌握相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。
另外,由于“電路”與“模擬電子技術(shù)”是分別在一學(xué)期的上、下學(xué)期教學(xué)的,在課時(shí)分配方面,應(yīng)該根據(jù)知識(shí)點(diǎn)的難易程度合理分配課時(shí)。由于電路中的基本概念、定律和分析方法這些內(nèi)容在“大學(xué)物理”、“高等數(shù)學(xué)”等課程中有所涉及,屬于比較基礎(chǔ)的內(nèi)容,理解和學(xué)習(xí)起來(lái)并不是那么費(fèi)力。而“模擬電子技術(shù)”這門課的內(nèi)容涉及了微觀粒子的運(yùn)動(dòng)、特性曲線以及工程中的近似等效等,對(duì)大多數(shù)學(xué)生來(lái)說(shuō)知識(shí)點(diǎn)比較生疏,需要教師花費(fèi)更多的時(shí)間去講解,將抽象的內(nèi)容具體化,讓學(xué)生能夠充分地吸收消化。
因此,對(duì)于整體64學(xué)時(shí)的教學(xué)安排,這兩門課程比較合理的教學(xué)分配應(yīng)該是“電路”24課時(shí),“模擬電子技術(shù)”40課時(shí)。這樣,采取前緊后松的教學(xué)節(jié)奏,將容易理解和掌握的電路部分加快教學(xué)進(jìn)度,進(jìn)入到模擬電子技術(shù)部分就有更充足的時(shí)間進(jìn)行詳細(xì)的、全面的講解。從而,使這兩門課的整體學(xué)習(xí)效果達(dá)到最佳。
2.2 因材施教,突出把握教學(xué)重點(diǎn)
“電路”與“模擬電子技術(shù)”涉及的內(nèi)容較多,要求學(xué)生在有限的課堂時(shí)間中掌握好相關(guān)的知識(shí)點(diǎn),教師必須利用好每一節(jié)課的教學(xué)時(shí)間,提高教學(xué)質(zhì)量。因此,教師在授課過(guò)程中必須突出重點(diǎn)內(nèi)容。在每一章節(jié)開(kāi)始學(xué)習(xí)之前,都要梳理一下本章節(jié)的內(nèi)容,將其劃分為“了解”、“理解”和“掌握”三個(gè)層次,并提前告訴學(xué)生哪些是本章的重難點(diǎn)內(nèi)容,需要花費(fèi)更多的時(shí)間去學(xué)習(xí)和鉆研。這樣,在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中,對(duì)于只需了解的內(nèi)容要提醒同學(xué)們提前自學(xué),上課時(shí)無(wú)需花費(fèi)過(guò)多的時(shí)間,對(duì)于需要理解和掌握的內(nèi)容,則要重點(diǎn)講解。有了層次分明的學(xué)習(xí)計(jì)劃,學(xué)生學(xué)習(xí)起來(lái)也不會(huì)混亂,而是目的性強(qiáng),目標(biāo)清晰。例如,在講授放大電路分析時(shí),由于時(shí)間的限制,可以重點(diǎn)介紹三極管放大電路及其分析,而將場(chǎng)效放大電路的分析作為自學(xué)的內(nèi)容。這樣學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)就目標(biāo)明確,只需要掌握好三極管放大電路的理解和掌握上,將該部分內(nèi)容學(xué)好了,就可以運(yùn)用同樣的分析方法進(jìn)行場(chǎng)效放大電路的分析。
2.3 活躍氛圍,增加教學(xué)的趣味性
“電路”與“模擬電子技術(shù)”作為專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課,理論性較強(qiáng),定理定律、公式和概念較多,如果采用傳統(tǒng)的教學(xué)方法,對(duì)于圖形圖表、原理圖、結(jié)構(gòu)圖等理解起來(lái)有一定的難度,并且比較枯燥無(wú)味。這樣就會(huì)導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中感覺(jué)到很吃力,逐漸喪失學(xué)習(xí)的積極性,產(chǎn)生厭學(xué)和抵觸心理,這種教學(xué)方式下的教學(xué)效果必然很差。因此,要加強(qiáng)課堂的趣味性,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和積極性,可以采取鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)參與課堂教學(xué),提高學(xué)生的主體能動(dòng)性,也可以采用多媒體技術(shù)來(lái)豐富教學(xué)內(nèi)容,增加教學(xué)的趣味性。
首先是提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,變被動(dòng)為主動(dòng),從而提高教學(xué)質(zhì)量。例如,在講到動(dòng)態(tài)電路分析這一章時(shí),只需介紹電容原件的一階零輸入響應(yīng)、零狀態(tài)響應(yīng)以及全狀態(tài)響應(yīng)等的求解內(nèi)容和分析方法,對(duì)于電感元件的類似內(nèi)容就可以交給學(xué)生課下自學(xué),下次課時(shí)要求同學(xué)們根據(jù)自學(xué)的結(jié)果,將有關(guān)內(nèi)容講給大家聽(tīng),其他同學(xué)可以互相補(bǔ)充,自由發(fā)言。這樣,經(jīng)過(guò)討論和思維碰撞,一方面增強(qiáng)了學(xué)習(xí)氛圍,激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,另一方面也提高了教學(xué)質(zhì)量,發(fā)揮了學(xué)生的主體參與性。
其次,可以采取多媒體技術(shù)進(jìn)行課堂教學(xué)。通過(guò)生動(dòng)有趣的、豐富多彩的、新穎的畫面、圖像和音效來(lái)展現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容,將靜態(tài)的圖像轉(zhuǎn)化成物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的動(dòng)態(tài)過(guò)程,增加學(xué)生對(duì)該內(nèi)容的理解能力和學(xué)習(xí)興趣。從而展現(xiàn)出形象、生動(dòng)、充滿趣味性的教學(xué)內(nèi)容,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和學(xué)習(xí)欲望,同時(shí)也提高了教學(xué)效果。
2.4 學(xué)以致用,加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)
理論只有密切聯(lián)系實(shí)際才會(huì)產(chǎn)生實(shí)際的作用,學(xué)生學(xué)習(xí)的最終目的也是為了學(xué)以致用。而傳統(tǒng) “電路”和“模擬電子技術(shù)”的教學(xué)與實(shí)際生產(chǎn)實(shí)踐有一定的差距,他們更像是一門物理課,缺少實(shí)踐認(rèn)識(shí)。例如,傳統(tǒng)的電路課中學(xué)完電阻后,對(duì)他的認(rèn)識(shí)僅僅停留在電阻的矩形符號(hào)、歐姆定理及其計(jì)算方法,而對(duì)電阻的種類、容差及其與實(shí)際應(yīng)用相關(guān)的概念一無(wú)所知,但這些知識(shí)恰好是實(shí)際的生產(chǎn)生活中用得最多、最重要的知識(shí)。
因此,需要增加實(shí)驗(yàn)教學(xué)的比重,培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和實(shí)踐認(rèn)知,并將相關(guān)內(nèi)容的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比,培養(yǎng)綜合分析能力。同時(shí),實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容也要有重點(diǎn)、有層次,例如隨著電子技術(shù)的發(fā)展,大規(guī)模集成電路越來(lái)越受到重視,而這部分內(nèi)容,在課程教學(xué)中只講到其理論部分的學(xué)習(xí),而對(duì)解決實(shí)際器件的使用問(wèn)題等較少涉及。
綜上所述,為了在教學(xué)過(guò)程中增加實(shí)踐教學(xué)的比例,可以在授課時(shí)引入生產(chǎn)生活中與此內(nèi)容相關(guān)的知識(shí),豐富學(xué)生的實(shí)踐認(rèn)知和知識(shí)結(jié)構(gòu)。例如,在講授電阻知識(shí)時(shí),除了介紹歐姆定律和基爾霍夫定律之外,還可以擴(kuò)充一些有關(guān)電阻種類、容差等在實(shí)際應(yīng)用中經(jīng)常會(huì)碰到的問(wèn)題。并通過(guò)開(kāi)展實(shí)習(xí)實(shí)踐或者課程實(shí)驗(yàn)等方式,使學(xué)生能夠零距離地體會(huì)和掌握“電路”與“模擬電子技術(shù)”的理論基礎(chǔ)知識(shí)和實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題。
3 教學(xué)成效
在教學(xué)過(guò)程中,在傳統(tǒng)教學(xué)方法的基礎(chǔ)上引入多媒體教學(xué),增加教學(xué)的趣味性和豐富性,調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性,避免以往理論知識(shí)學(xué)習(xí)的枯燥性,也加深了學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)的理解和掌握程度。另外,充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性,改變以往教師為主體的教學(xué)方法,從而促進(jìn)師生之間的交流,增強(qiáng)教學(xué)效果。另一方面,將理論與實(shí)踐相結(jié)合,既加強(qiáng)了學(xué)生的動(dòng)手能力,也增加了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性,學(xué)習(xí)成績(jī)得到明顯的提升。在理論知識(shí)掌握牢固的基礎(chǔ)上,鼓勵(lì)學(xué)生參加電子設(shè)計(jì)大賽等,也能培養(yǎng)他們的動(dòng)手能力和解決實(shí)際問(wèn)題的綜合能力,為以后的工作積累經(jīng)驗(yàn)。
4 結(jié)語(yǔ)
“電路”和“模擬電子技術(shù)”作為電子信息類專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課,體現(xiàn)了其專業(yè)性和基礎(chǔ)性。因此,教師在教學(xué)過(guò)程中也要關(guān)注其專業(yè)性和基礎(chǔ)性,將知識(shí)體系與當(dāng)前的產(chǎn)業(yè)實(shí)踐整合在一起。通過(guò)在原有的理論知識(shí)基礎(chǔ)上引入實(shí)踐相關(guān)知識(shí),還要在原有理論思維方式基礎(chǔ)上引入實(shí)踐相關(guān)的基礎(chǔ)知識(shí),將這些知識(shí)點(diǎn)及其內(nèi)在聯(lián)系以特定的方式講解出來(lái),實(shí)現(xiàn)“電路”和“模擬電子技術(shù)”兩門課程的貫通教學(xué)。使學(xué)生在掌握電子元器件和電路工作原理的基礎(chǔ)上,培養(yǎng)工程思維模式,以適應(yīng)未來(lái)生產(chǎn)實(shí)踐的需要。
參考文獻(xiàn)
[1] 趙冬梅,周波.“電路”與“模擬電子技術(shù)”兩門課程的銜接關(guān)系[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào),2013(6).
[2] 楊曉敏.“電路與模擬電子技術(shù)”的課程改革研究與實(shí)踐[J].計(jì)算機(jī)時(shí)代,2013(9).
[3] 王玉菡,楊奕,徐勤,張杰.“電路與模擬電子技術(shù)”課程教學(xué)探討[J].中國(guó)電力教育,2012(12).
[4] 夏百戰(zhàn),石世光.電路與模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革與探索[J].電化教育研究,2010(4).
電子電路是計(jì)算機(jī)、通信與自動(dòng)化等系統(tǒng)的硬件基礎(chǔ),與工業(yè)生產(chǎn)和日常生活息息相關(guān)。隨著現(xiàn)代電子工程的發(fā)展,電路系統(tǒng)的復(fù)雜程度越來(lái)越高,系統(tǒng)規(guī)模越來(lái)越大,對(duì)電路系統(tǒng)的故障模擬技術(shù)與可靠性提出了更高要求。一旦電子電路發(fā)生故障,系統(tǒng)將無(wú)法正常工作。除了電路分析與電路設(shè)計(jì),電路故障模擬與診斷技術(shù)也是電子技術(shù)領(lǐng)域重要的教學(xué)與研究重點(diǎn)。電路故障模擬與診斷技術(shù)不但能夠進(jìn)行故障定位和故障排除,還能指導(dǎo)電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與生產(chǎn),幫助改進(jìn)電路系統(tǒng)生產(chǎn)工藝與設(shè)計(jì),從而全面保證電路系統(tǒng)的質(zhì)量和性能。電子電路系統(tǒng)往往是由模擬電路與數(shù)字電路共同組成的綜合系統(tǒng)。有資料表明,雖然模擬電路在所有電路系統(tǒng)中僅占15%左右,但是由模擬電路故障導(dǎo)致的電路系統(tǒng)故障高達(dá)80%,模擬電路故障率高發(fā)降低了電路系統(tǒng)的整體可靠性。例如電阻是電路系統(tǒng)的最常用元件,但是電阻在電路工作時(shí)會(huì)發(fā)熱,容易出現(xiàn)阻值變化或燒毀等故障。電容由于老化或電解質(zhì)泄漏而導(dǎo)致電容值下降或鼓包等故障。由于模擬電路在電路系統(tǒng)中具有不可替代性,模擬放大電路與模擬電源是所有電路系統(tǒng)必不可少的組成單元,模擬電路的安全性與穩(wěn)定性對(duì)電子電路系統(tǒng)可靠性起著至關(guān)重要的作用,對(duì)模擬電子技術(shù)故障模擬技術(shù)進(jìn)行深入研究很有必要。
一、模擬電路故障模擬實(shí)驗(yàn)箱的要求
北京交通大學(xué)自2007年開(kāi)始,遵循“興趣驅(qū)動(dòng)、自主實(shí)驗(yàn)、重在過(guò)程”的原則,培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、實(shí)踐能力和團(tuán)隊(duì)精神,調(diào)動(dòng)大學(xué)生學(xué)習(xí)的創(chuàng)造性和主動(dòng)性,進(jìn)行以解決問(wèn)題為核心、以科研課題為依托的大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃。“模擬電子技術(shù)故障模擬實(shí)驗(yàn)箱的開(kāi)發(fā)”作為一個(gè)北京交通大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃題目,依托指導(dǎo)教師的科學(xué)研究課題,開(kāi)展了模擬電路故障模擬與診斷技術(shù)的研究。本實(shí)驗(yàn)課題需要學(xué)生掌握電路設(shè)計(jì)、PCB、系統(tǒng)焊接與調(diào)試、機(jī)械制作等多領(lǐng)域知識(shí)。實(shí)驗(yàn)題目需要利用的資源包括計(jì)算機(jī)、PCB設(shè)計(jì)軟件、示波器、信號(hào)源、焊接工作臺(tái)、直流電源、鉆孔機(jī)、模擬電路實(shí)驗(yàn)箱等。“模擬電子技術(shù)故障模擬實(shí)驗(yàn)箱的開(kāi)發(fā)”題目要求如下:制作一個(gè)教學(xué)和科研均可使用的模擬電路故障模擬實(shí)驗(yàn)箱,實(shí)驗(yàn)箱附帶方便插拔的常見(jiàn)模擬電路板(例如共射放大電路、電阻網(wǎng)絡(luò)、文世橋振蕩器或二階濾波器等)。自制實(shí)驗(yàn)箱直流穩(wěn)壓電源(+12V、-12V、+5V)和波形發(fā)生器。模擬電路板插入實(shí)驗(yàn)箱后,借助實(shí)驗(yàn)箱的固定插槽和電路板的固定腳,自動(dòng)實(shí)現(xiàn)電路板的供電連接與信號(hào)輸入(若電路板需要特殊信號(hào),可以在電路板預(yù)留插口以方便外接信號(hào)源)。每個(gè)模擬電路板選取最容易發(fā)生故障的元件進(jìn)行故障模擬,使用者能夠自由選擇電路板和故障類型(可以通過(guò)撥碼開(kāi)關(guān)控制故障元件)。每個(gè)電路板預(yù)留幾個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)插口,以供外接示波器或其他測(cè)量?jī)x器觀察故障信息。要求實(shí)驗(yàn)箱實(shí)物外觀精致,具有較強(qiáng)的實(shí)用性,能夠達(dá)到教學(xué)、科研和展覽等要求。該實(shí)驗(yàn)計(jì)劃題目的創(chuàng)新特色在于:可以自由切換模擬電路板;自動(dòng)實(shí)現(xiàn)電路板的供電連接和信號(hào)輸入;可以自由選擇故障元件和故障類型。
二、模擬電路故障模擬實(shí)驗(yàn)箱的制作
模擬電路故障模擬實(shí)驗(yàn)箱的外殼選用中小型實(shí)驗(yàn)箱,然后自己進(jìn)行改裝,需要鉆孔、安裝其他部件、噴涂文字標(biāo)識(shí)等。實(shí)驗(yàn)箱附帶幾塊方便插拔的常見(jiàn)模擬電路板,實(shí)驗(yàn)板可以是模擬電路教學(xué)或研究中經(jīng)常使用的常見(jiàn)模擬電路。實(shí)驗(yàn)箱直流電源使用220V交流電,內(nèi)部直流電源將220V交流電變?yōu)?12V、-12V和+5V等直流電。直流電源的功率和穩(wěn)定性達(dá)到模擬電路板的使用要求。如果某模擬電路板需要使用正弦波或方波等波形作為輸入信號(hào),實(shí)驗(yàn)箱可以根據(jù)需求制作波形發(fā)生器。模擬電路故障模擬實(shí)驗(yàn)箱在四個(gè)角預(yù)留可以插入模擬電路板的插槽,需要精心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)箱的固定插孔和電路板的固定腳,從而實(shí)現(xiàn)模擬電路板的靈活插拔。實(shí)驗(yàn)箱部分固定孔已經(jīng)與直流電源連接,當(dāng)模擬電路板插入實(shí)驗(yàn)箱后,通過(guò)實(shí)驗(yàn)箱的固定插槽和電路板的固定腳,自動(dòng)實(shí)現(xiàn)電路板的供電連接或信號(hào)輸入。如果模擬電路比較特殊,也可以根據(jù)需要在模擬電路板上設(shè)計(jì)電源開(kāi)關(guān),通過(guò)開(kāi)關(guān)控制是否供電或輸入信號(hào)。部分電路板電路圖。為了避免故障太多導(dǎo)致無(wú)法正常模擬采集數(shù)據(jù),每個(gè)模擬電路板只選取幾個(gè)容易發(fā)生故障的元件進(jìn)行故障模擬,故障元件可以根據(jù)理論、仿真和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行選擇。每個(gè)故障元件可以模擬多種故障。例如電阻可能出現(xiàn)阻值下降、阻值上升、短路、斷路等不同程度的故障。使用者能夠自由選擇電路板和故障類型,并使用外接儀器測(cè)量模擬電路的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)(節(jié)點(diǎn)電壓、信號(hào)頻率和波形質(zhì)量等)。每個(gè)電路板預(yù)留幾個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)插口,以供外接示波器和其他儀器觀察故障信息。關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的選取需要經(jīng)過(guò)理論推導(dǎo)和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,保證這些節(jié)點(diǎn)的信息能夠直接反映模擬電路的工作狀態(tài)[8]。關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的數(shù)量需要不多不少,數(shù)量太多會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)量龐大,增加后來(lái)的故障診斷難度;關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)太少會(huì)導(dǎo)致無(wú)法為故障診斷提供足夠的信息。模擬電路板由PCB設(shè)計(jì)完成,然后改裝與實(shí)驗(yàn)箱匹配。
三、結(jié)束語(yǔ)
最終模擬電路故障模擬實(shí)驗(yàn)箱的制作完成了設(shè)計(jì)要求,實(shí)驗(yàn)箱實(shí)物外觀精美,內(nèi)部構(gòu)造完整,具有較強(qiáng)的實(shí)用性和工程性,能夠達(dá)到模擬電子技術(shù)理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的要求,達(dá)到了大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃項(xiàng)目的實(shí)施效果。創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新意識(shí),提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和動(dòng)手能力,在項(xiàng)目實(shí)踐過(guò)程中逐漸學(xué)會(huì)了思考問(wèn)題、解決問(wèn)題的方法,小組成員得到了科學(xué)研究與發(fā)明創(chuàng)造的基本訓(xùn)練。
作者:黃亮 侯建軍 馬慶龍 陳新 李趙紅 單位:北京交通大學(xué) 電子信息工程學(xué)院 國(guó)家電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心
對(duì)課程學(xué)時(shí)進(jìn)行大幅度削減,保留了電路和模擬電子技術(shù)中必要的基本理論、基本知識(shí)和基本技能,同時(shí)刪除了與后續(xù)計(jì)算機(jī)和軟件工程專業(yè)關(guān)系不大的知識(shí)內(nèi)容。例如,刪除了電路部分的網(wǎng)絡(luò)函數(shù)、二端口網(wǎng)絡(luò)及信號(hào)與系統(tǒng)的相關(guān)內(nèi)容等,為計(jì)算機(jī)及軟件專業(yè)學(xué)習(xí)后續(xù)課程以及從事與專業(yè)有關(guān)的工程技術(shù)工作打下基礎(chǔ)。計(jì)算機(jī)相關(guān)新技術(shù)日新月異,發(fā)展速度極快,這樣的改革不僅為計(jì)算機(jī)類相關(guān)專業(yè)后續(xù)的專業(yè)課程提供課時(shí)空間,更重要的是提供了學(xué)生在校期間學(xué)習(xí)最新技術(shù),培養(yǎng)創(chuàng)新能力的機(jī)會(huì)。
課程改革不能矯枉過(guò)正
經(jīng)過(guò)課程改革,《電路電子技術(shù)》課程在計(jì)算機(jī)軟件專業(yè)應(yīng)用了6年后,在2010—2011學(xué)年軟件專業(yè)從本身的專業(yè)方向考慮,取消了《電路電子技術(shù)》課程,而其后續(xù)課程《數(shù)字邏輯》予以保留,筆者對(duì)此表示質(zhì)疑。下面從幾個(gè)方面表述觀點(diǎn):
1軟件技術(shù)人才的局限
軟件工程是指開(kāi)發(fā)、操作和維護(hù)軟件系統(tǒng)的規(guī)范和可度量的方法,由于軟件工程專業(yè)重點(diǎn)是培養(yǎng)工程技術(shù)人才,不同學(xué)校的專業(yè)培養(yǎng)可以有不同的側(cè)重。因此,軟件工程專業(yè)的課程規(guī)劃應(yīng)強(qiáng)調(diào)工程性、實(shí)用性和系統(tǒng)性。培養(yǎng)目標(biāo)的不同,將導(dǎo)致各學(xué)院在基礎(chǔ)課程設(shè)置和實(shí)踐重點(diǎn)方面的側(cè)重點(diǎn)不同。《電路電子技術(shù)》課程強(qiáng)調(diào)的是電路與電子技術(shù)基礎(chǔ),注定其理論性強(qiáng),但它又是學(xué)生遇到的第一門介于科學(xué)類和工程類之間的課程,且有廣闊的工程應(yīng)用背景,是學(xué)生從理論學(xué)習(xí)到工程應(yīng)用的過(guò)渡,將為他們今后從事工程技術(shù)工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。軟件工程專業(yè)的課程規(guī)劃一方面應(yīng)強(qiáng)調(diào)工程性、技術(shù)性、系統(tǒng)性、實(shí)用性、復(fù)合型和綜合性,另一方面也要充分強(qiáng)化基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)。軟件工程學(xué)科發(fā)展迅速,從2011年起將其從計(jì)算機(jī)學(xué)科分離出來(lái),成為一個(gè)一級(jí)學(xué)科,無(wú)論其發(fā)展過(guò)程如何,對(duì)于涉“電”專業(yè)而言,《電路原理》和《模擬電子技術(shù)》的基本理論是必不可少的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課程。
2課程設(shè)置缺乏系統(tǒng)性
《電路電子技術(shù)》曾經(jīng)是計(jì)算機(jī)專業(yè)科學(xué)技術(shù)和軟件工程的共有理論基礎(chǔ)課,對(duì)計(jì)算機(jī)硬件的深入學(xué)習(xí)起著非常關(guān)鍵的作用,并且直接影響著后續(xù)課程的掌握,如《數(shù)字電子技術(shù)》、《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》等。特別是軟件專業(yè)后續(xù)課程,如《數(shù)字邏輯》。數(shù)字邏輯是數(shù)字電路邏輯設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)稱,其內(nèi)容是應(yīng)用數(shù)字電路進(jìn)行數(shù)字系統(tǒng)邏輯設(shè)計(jì)。電子數(shù)字計(jì)算機(jī)是由具有各種邏輯功能的邏輯部件組成,這些邏輯部件按其結(jié)構(gòu)可分為組合邏輯電路和時(shí)序邏輯電路。組合邏輯電路是由與門、或門和非門等門電路組合形成的邏輯電路;時(shí)序邏輯電路是由觸發(fā)器和門電路組成的具有記憶能力的邏輯電路。有了組合邏輯電路和時(shí)序邏輯電路,再進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)和安排,就可以表示和實(shí)現(xiàn)邏輯代數(shù)的基本運(yùn)算。而現(xiàn)代數(shù)字電路又是建立在晶體管基礎(chǔ)上的,所以《模擬電路》就成了《數(shù)字電路》的根基。模擬電子技術(shù)是一門研究對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行處理的模擬電路的學(xué)科,它以半導(dǎo)體二極管、半導(dǎo)體三極管和場(chǎng)效應(yīng)管為關(guān)鍵電子器件,包括功率放大電路、運(yùn)算放大電路、反饋放大電路、信號(hào)運(yùn)算與處理電路、信號(hào)產(chǎn)生電路、電源穩(wěn)壓電路等研究方向。《模擬電子技術(shù)》的基礎(chǔ)又是《電路原理》,《電路原理》是電子信息類專業(yè)的必修課,是以分析電路中的電磁現(xiàn)象,研究電路的基本規(guī)律及電路的分析方法為主要內(nèi)容。電路分析是在電路給定參數(shù)已知的條件下,通過(guò)求解電路中的電壓、電流而了解電網(wǎng)絡(luò)具有的特性。
在《數(shù)字邏輯》課程講解中,其內(nèi)容滲透著電路和模擬電子的知識(shí),例如,對(duì)數(shù)字邏輯中邏輯代數(shù)的講解,邏輯“0”和邏輯“1”的電路實(shí)現(xiàn),是有具體的電位定義的,由三極管搭接的非門電路是要通過(guò)電路計(jì)算才能確定電路參數(shù)及正確的工作狀態(tài)。因此,沒(méi)有《電路理論》的基礎(chǔ)根本不懂電位的概念,當(dāng)然更不會(huì)進(jìn)行相關(guān)的電路計(jì)算,沒(méi)有《模擬電子技術(shù)》的基礎(chǔ),就不懂三極管,當(dāng)然也不會(huì)懂三極管的開(kāi)關(guān)特性,沒(méi)有之前電路和電子知識(shí)的鋪墊,學(xué)生對(duì)該課程知識(shí)的理解和接受能力明顯受到影響。所以,《電路原理》和《模擬電子技術(shù)》對(duì)《數(shù)字邏輯》的重要性是不言而喻的,《電路原理》、《模擬電路》以及《數(shù)字電路》,應(yīng)該是一系列不可分離的、完整的知識(shí)體系。
對(duì)學(xué)生就業(yè)的影響
當(dāng)今社會(huì)科技發(fā)展迅猛,本科畢業(yè)生就業(yè)壓力加大,就業(yè)形勢(shì)不容樂(lè)觀。大眾化高等教育的結(jié)果之一就是畢業(yè)生劇增,就業(yè)分配會(huì)愈來(lái)愈難。學(xué)生必須全面提高自身的綜合素質(zhì),才能在社會(huì)激烈的競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地,這就要求我們堅(jiān)持和加強(qiáng)素質(zhì)教育。教學(xué)內(nèi)容的改革最終必須要體現(xiàn)在以社會(huì)需求為指導(dǎo)確定教學(xué)內(nèi)容,注重理論和實(shí)踐緊密結(jié)合,強(qiáng)調(diào)能力培養(yǎng),注重教材內(nèi)容的基礎(chǔ)性和科學(xué)性。對(duì)于應(yīng)用型本科院校,應(yīng)加強(qiáng)工程應(yīng)用教學(xué),軟件工程專業(yè)的教育目標(biāo)定位于面向軟件產(chǎn)業(yè)培養(yǎng)高素質(zhì)的工程型軟件實(shí)用人才。圍繞這一定位,軟件工程專業(yè)的高等教育應(yīng)該圍繞大型軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程中的工程方法、關(guān)鍵技術(shù)和相關(guān)工具展開(kāi)。在很多工程環(huán)境下,軟件工程畢業(yè)生,需要同時(shí)掌握必要的硬件基礎(chǔ)知識(shí),才能對(duì)整個(gè)工程放眼全局,而《電路原理》和《模擬電子技術(shù)》是所有硬件知識(shí)的基礎(chǔ)課。
關(guān)鍵詞:多媒體技術(shù);高職;模擬電子技術(shù);課程教學(xué)
隨著計(jì)算機(jī)信息處理技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、多媒體數(shù)字化技術(shù)的快速發(fā)展,傳統(tǒng)的教育觀念、教育思想、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式、教學(xué)環(huán)境、教學(xué)方法、教學(xué)手段和教學(xué)管理等正在發(fā)生深刻的變革,其中對(duì)現(xiàn)代信息化教學(xué)技術(shù)的應(yīng)用是諸多教育教學(xué)改革的重要組成部分。《模擬電子技術(shù)》作為高職院校電類專業(yè)的一門重要基礎(chǔ)課程,主要研究各種半導(dǎo)體器件的性能、電路及應(yīng)用,是后續(xù)電類課程的理論和實(shí)踐基礎(chǔ)。然而,《模擬電子技術(shù)》課程概念抽象、非線性特性多、電子器件參數(shù)分散性大、工程應(yīng)用性強(qiáng),在傳統(tǒng)教學(xué)中,往往是教師講得通學(xué)生卻聽(tīng)不懂,或?qū)W生聽(tīng)懂了卻想不通。將現(xiàn)代信息化教學(xué)技術(shù)——多媒體技術(shù)應(yīng)用到《模擬電子技術(shù)》課程教學(xué),具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。
高職《模擬電子技術(shù)》課程教學(xué)的特點(diǎn)
(一)概念抽象
該課程的概念和理論比較抽象,給教學(xué)帶來(lái)了較大困難。如pn結(jié)單向?qū)щ娦浴⒄也ㄕ袷庪娐菲鹫襁^(guò)程等,學(xué)生對(duì)這些概念和理論很難理解。為了使學(xué)生能夠較好地接受這些單調(diào)、枯燥的理論,課程教學(xué)中教師多采用啟發(fā)式、互動(dòng)式、引例式、演練式等教學(xué)方法來(lái)加深學(xué)生的理解,但教學(xué)效果并不顯著。
(二)非線性特性多
模擬電路是由半導(dǎo)體二極管、三極管為主要器件組成的。二極管、三極管均具有非線性特性,因此,線性電路理論對(duì)于分析和設(shè)計(jì)模擬電路不適用,必須采用非線性電路的分析方法。傳統(tǒng)教學(xué)在這方面收效甚微。
(三)電子器件特性分散性大
電子器件的參數(shù)是特性的定量描述,也是實(shí)際工作中根據(jù)要求選用器件的主要依據(jù)。然而電子器件參數(shù)分散性較大,相應(yīng)的特性分散性也較大,往往需要通過(guò)手冊(cè)查得,在實(shí)際電路中往往難以或是不需要精確計(jì)算輸出值。
要準(zhǔn)確選取具有分散性的電子元器件,除了需要扎實(shí)的理論,還需要豐富的經(jīng)驗(yàn)。
(四)工程應(yīng)用性強(qiáng)
在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的今天,模擬電子技術(shù)幾乎在所有的領(lǐng)域——科學(xué)研究、生產(chǎn)實(shí)踐、日常生活中無(wú)處不在。模擬電子技術(shù)工程應(yīng)用十分廣泛,設(shè)計(jì)、應(yīng)用一個(gè)模擬電路,即便是一個(gè)小型的應(yīng)用電路,也是一項(xiàng)系統(tǒng)工程。
多媒體技術(shù)在教學(xué)中的優(yōu)勢(shì)
(一)多媒體技術(shù)形象生動(dòng),容易激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣
多媒體教學(xué)手段以靈活多變的教學(xué)方式,給學(xué)生提供鮮明、生動(dòng)、清晰的感受,使學(xué)生感興趣。多媒體教學(xué)手段以大量視聽(tīng)信息和高科技手段來(lái)沖擊學(xué)生的思維興奮點(diǎn),可以極大地激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)《模擬電子技術(shù)》課程的興趣,從而調(diào)動(dòng)起學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。
(二)多媒體技術(shù)豐富課堂信息量,能大大提高教學(xué)效率
《模擬電子技術(shù)》課程的主要特點(diǎn)是合理利用視圖及表達(dá)方法表達(dá)各種元件及電路圖的結(jié)構(gòu)及有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。為了收到較好的教學(xué)效果,教師往往在課堂上手繪各種電路圖。這個(gè)過(guò)程要占用許多授課時(shí)間,如果刻意減少繪圖,勢(shì)必會(huì)影響教學(xué)效果。而將多媒體技術(shù)應(yīng)用到《模擬電子技術(shù)》課程教學(xué)中,制作電子教案、繪制電路、解答習(xí)題、做虛擬實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行仿真應(yīng)用,能極大地豐富課堂教學(xué)信息,從而提高課堂教學(xué)效率。
(三)多媒體技術(shù)便于理論聯(lián)系實(shí)際,有助于培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力
處于工作狀態(tài)的模擬電路看似平靜,實(shí)則正在發(fā)生量和質(zhì)的深刻變化。這樣的過(guò)程,傳統(tǒng)教學(xué)手段根本無(wú)法在學(xué)生面前展示,學(xué)生的興趣點(diǎn)往往只停留在電路的輸出結(jié)果上,而忽視電路的實(shí)際工作原理和工作過(guò)程,不利于學(xué)生動(dòng)手能力的培養(yǎng)。多媒體技術(shù)教學(xué)最大的優(yōu)勢(shì)是可以將復(fù)雜模擬電路的工作過(guò)程形象化,使理論聯(lián)系實(shí)際。這對(duì)于促進(jìn)學(xué)生實(shí)際操作、設(shè)計(jì)、應(yīng)用模擬電路具有十分重要的意義。
多媒體技術(shù)在高職《模擬電子技術(shù)》課程教學(xué)中的應(yīng)用
(一)使微觀世界和抽象概念直觀化
由于半導(dǎo)體內(nèi)部的載流子是微觀粒子,看不見(jiàn)、摸不著,因此,在傳統(tǒng)教學(xué)中,學(xué)生對(duì)pn結(jié)形成過(guò)程的理解全靠想象,學(xué)生感到太抽象、難以接受,在短時(shí)間內(nèi)很難透徹理解。
采用多媒體動(dòng)畫教學(xué),可將p型半導(dǎo)體與n型半導(dǎo)體內(nèi)部的空穴與電子用不同的標(biāo)識(shí)符形象地描繪出來(lái),生動(dòng)地演示pn結(jié)內(nèi)部微觀粒子的運(yùn)動(dòng)。這樣,將學(xué)生帶入微觀世界,就可以讓學(xué)生去觀察和發(fā)現(xiàn)“奧秘”:擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)內(nèi)建電場(chǎng)漂移運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散與漂移達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡,從而理解pn結(jié)的形成過(guò)程。
通過(guò)在pn結(jié)兩端加不同極性的電壓來(lái)破壞pn結(jié)原有的動(dòng)態(tài)平衡,會(huì)使它呈現(xiàn)單向?qū)щ娦浴?衫枚嗝襟w動(dòng)畫演示pn結(jié)加正向電壓處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí),外加電壓的方向與內(nèi)電場(chǎng)方向相反,使p區(qū)的多子空穴和n區(qū)的多子電子都推向空間電荷區(qū)pn結(jié)厚度變窄內(nèi)電場(chǎng)削弱pn結(jié)原有的平衡被打破擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)大于漂移運(yùn)動(dòng)在外電源作用下,p區(qū)空穴不斷擴(kuò)散到n區(qū),n區(qū)的自由電子不斷地?cái)U(kuò)散到p區(qū),從而形成了從p區(qū)流入n區(qū)的正向電流pn結(jié)正向?qū)ān結(jié)反偏時(shí)的動(dòng)態(tài)過(guò)程正好相反,少子漂移運(yùn)動(dòng)形成極小的反相飽和電流。這樣,就能使學(xué)生真切感受pn結(jié)的單向?qū)щ娦裕坝H眼見(jiàn)到”在微觀世界里pn結(jié)如何正偏導(dǎo)電與反偏截止。
三極管與場(chǎng)效應(yīng)管內(nèi)部載流子的運(yùn)動(dòng)都可以用多媒體動(dòng)畫形象生動(dòng)地演示,將肉眼看不見(jiàn)的微觀世界載流子傳輸過(guò)程非常形象和直觀地展現(xiàn)出來(lái),學(xué)生的學(xué)習(xí)效果會(huì)非常好。
(二)使非線性特性形象化
非線性電壓放大電路對(duì)低頻信號(hào)的放大作用是本課程的重點(diǎn),是學(xué)生學(xué)習(xí)后續(xù)各章節(jié)的基礎(chǔ),同時(shí)也是難點(diǎn)。許多學(xué)生很難在腦海中建立交直流共存的概念,尤其是對(duì)于非線性電路。為了使學(xué)生更好地理解交直流如何共存于一個(gè)非線性電路,最直觀的方法就是圖解法。
這種方法通過(guò)波形圖與非線性元器件的特性曲線來(lái)動(dòng)態(tài)展示電路的電壓放大特性。先畫出只有直流信號(hào)作用下的共射極放大電路的直流通路,帶領(lǐng)學(xué)生分析僅在直流信號(hào)作用下流過(guò)三極管的靜態(tài)基級(jí)電流與靜態(tài)集電極電流的波形圖。然后在直流通路的基礎(chǔ)上,輸入與輸出端加上耦合電容,由輸入耦合電容將低頻交流小信號(hào)加在放大電路的輸入端。最后利用動(dòng)畫效應(yīng)給出輸入端交流小信號(hào)隨著時(shí)間的推移電壓ui波形的動(dòng)態(tài)變動(dòng)情況。此時(shí),在交流信號(hào)的作用下,基級(jí)電流ib,集電極電流ic,集電極與發(fā)射極之間的電壓uce以及輸出電壓u0的波形,隨著ui的動(dòng)態(tài)變化就生動(dòng)形象地顯現(xiàn)在各支路與輸出端。動(dòng)畫演示可采用慢放方式,使學(xué)生在波形的緩慢變化中看到輸入與輸出信號(hào)之間的動(dòng)態(tài)關(guān)系與變動(dòng)過(guò)程,以及ube與ib和uce與ic的非線性關(guān)系,由此即可形象展示交直流的共存現(xiàn)象。動(dòng)畫展示時(shí),信號(hào)波形的變化快慢以及信號(hào)的周期可以根據(jù)具體情況調(diào)整,啟發(fā)學(xué)生從中觀察輸入信號(hào)頻率變化對(duì)輸出信號(hào)的影響。
分析溫度、電路參數(shù)對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響時(shí),利用多媒體課件,可逐步展示隨著溫度與各電路參數(shù)的變化,靜態(tài)工作點(diǎn)逐步上移或下移的過(guò)程,以及工作點(diǎn)位置不當(dāng)時(shí),輸出信號(hào)波形出現(xiàn)的非線性失真。靜態(tài)工作點(diǎn)過(guò)高使放大管進(jìn)入飽和區(qū)輸出波形出現(xiàn)飽和失真,過(guò)低使放大管進(jìn)入截止區(qū)輸出波形出現(xiàn)截止失真,以及波形上半周或下半周出現(xiàn)畸變的情況,都可以用動(dòng)態(tài)圖像形象地展示,進(jìn)而取代書本上的靜止圖像。這樣,就能馬上吸引學(xué)生的目光,促使學(xué)生去思考。恰當(dāng)?shù)剡\(yùn)用多媒體刺激學(xué)生的多種感官,不僅可以吸引學(xué)生的注意力,而且能有效地突出重點(diǎn),突破難點(diǎn)。
(三)使電子器件參數(shù)分散性帶來(lái)的不必要復(fù)雜計(jì)算簡(jiǎn)單化
電子器件的參數(shù)是特性的定量描述,也是實(shí)際工作中根據(jù)要求選用器件的主要依據(jù)。二極管參數(shù)分散性較大,在實(shí)際電路中難以精確計(jì)算輸出值。利用多媒體技術(shù)可以簡(jiǎn)化因電子器件參數(shù)分散性帶來(lái)的不必要的復(fù)雜計(jì)算(有時(shí)復(fù)雜精確的計(jì)算對(duì)于電路分析也沒(méi)必要,只需知道局部電路的輸出值即可反映電路設(shè)計(jì)的有效性),從而直觀演示模擬電路的工作過(guò)程。
教師在講授直流穩(wěn)壓電源內(nèi)容時(shí),傳統(tǒng)的教學(xué)方法是先介紹整流、濾波與穩(wěn)壓的理論,然后再通過(guò)復(fù)雜數(shù)學(xué)計(jì)算與理論推導(dǎo)來(lái)求解負(fù)載上的輸出電壓值以及電壓脈動(dòng)系數(shù),最后通過(guò)實(shí)驗(yàn)演示或?qū)嵤┓纸M實(shí)驗(yàn)教學(xué)來(lái)驗(yàn)證理論以提高教學(xué)效果。如果在這部分教學(xué)中輔以多媒體教學(xué),對(duì)半波整流電路與橋式整流電路的整流效果、電容濾波與電感濾波的區(qū)別,電容c以及負(fù)載rl對(duì)濾波效果的影響(如圖1所示),均可以通過(guò)視頻動(dòng)態(tài)鏡頭來(lái)展示。可通過(guò)慢放展現(xiàn)各種情況下的輸出電壓波形,引導(dǎo)學(xué)生對(duì)比波形的不同之處,讓學(xué)生根據(jù)過(guò)程演示推導(dǎo)出正確的結(jié)論,從而使學(xué)生自然而然地得出結(jié)論。這要比通過(guò)繁雜的數(shù)學(xué)理論推導(dǎo)得出結(jié)論更有說(shuō)服力,更容易使學(xué)生牢記結(jié)論。
尤其是在實(shí)驗(yàn)條件沒(méi)辦法滿足教學(xué)要求時(shí),通過(guò)多媒體技術(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)演示,可以使學(xué)生通過(guò)觀察實(shí)驗(yàn)過(guò)程和現(xiàn)象總結(jié)出規(guī)律或得出結(jié)論,有助于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,提高學(xué)生的動(dòng)手能力。不過(guò)要注意的是,多媒體課件所演示的實(shí)驗(yàn)難以替代學(xué)生親自動(dòng)手進(jìn)行的真實(shí)實(shí)驗(yàn),若完全代替真實(shí)實(shí)驗(yàn),有可能會(huì)扼制學(xué)生活躍的思維和豐富的想象力。
(四)虛擬化工程應(yīng)用實(shí)踐
對(duì)于振蕩電路的起振過(guò)程,傳統(tǒng)教學(xué)全靠學(xué)生想象,由于學(xué)生的知識(shí)水平和閱歷有限,對(duì)起振情景想象不出或想象不全,從而限制了他們對(duì)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的理解。多媒體技術(shù)在正弦波振蕩電路課堂教學(xué)中的應(yīng)用卻能很好地解決這一難題。利用電路仿真軟件ewb或protel先搭建振蕩電路,接通電源后由虛擬示波器來(lái)測(cè)試振蕩信號(hào)的波形(如圖2所示),來(lái)模擬實(shí)現(xiàn)振蕩電路的起振與振蕩過(guò)程,不僅可以使學(xué)生深刻體會(huì)和理解振蕩的抽象理論,而且還可以間接地教會(huì)學(xué)生如何利用虛擬仿真軟件進(jìn)行電路仿真,可謂一舉兩得。
正弦波振蕩電路的理論講授完成后,為了使學(xué)生能夠?qū)⑺鶎W(xué)理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)踐中,加深對(duì)專業(yè)理論知識(shí)的理解,應(yīng)帶領(lǐng)學(xué)生做一個(gè)信號(hào)發(fā)生器。但由于教學(xué)資源與教學(xué)條件受限,實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較困難。在這種情況下,可以考慮利用虛擬技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn),帶領(lǐng)學(xué)生運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)與多媒體技術(shù)做一個(gè)虛擬信號(hào)發(fā)生器。在制作虛擬信號(hào)發(fā)生器的過(guò)程中,加深學(xué)生對(duì)振蕩電路的理解,從而掌握振蕩頻率與諧振電路元器件及諧振頻率之間的關(guān)系。
將多媒體技術(shù)應(yīng)用于教學(xué)不僅可彌補(bǔ)有關(guān)理論教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的不足,而且可使仿真軟件與虛擬儀器的強(qiáng)大功能在教學(xué)領(lǐng)域獲得進(jìn)一步應(yīng)用。
多媒體輔助教學(xué)引入高職模擬電子技術(shù)課堂教學(xué)后,彌補(bǔ)了傳統(tǒng)教學(xué)的不足,優(yōu)化了教學(xué)效果,不僅使枯燥乏味的理論變得形象生動(dòng),提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)主觀能動(dòng)性,也使得學(xué)生不再懼怕實(shí)驗(yàn)與實(shí)訓(xùn),學(xué)會(huì)在實(shí)踐中去思考問(wèn)題,從而提高動(dòng)手能力。但多媒體技術(shù)的運(yùn)用要恰到好處,不能取代教師的主導(dǎo)地位與學(xué)生的主體地位。巧用與妙用多媒體技術(shù),才能使學(xué)生消除對(duì)本課程的畏難心理,真正激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)電類專業(yè)課的興趣。
參考文獻(xiàn):
[1]陳吉利,黃克斌,楊斌.多媒體技術(shù)在《模擬電子技術(shù)》課程教學(xué)中的應(yīng)用[j].軟件導(dǎo)刊(教育技術(shù)),2009,(5):32-33.
關(guān)鍵詞:計(jì)算機(jī)仿真技術(shù);電力電子電路;電力電子系統(tǒng)
中圖分類號(hào):TP391.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-7712 (2013) 20-0000-01
就現(xiàn)階段而言,計(jì)算機(jī)技術(shù)已經(jīng)滲入到各行業(yè)及領(lǐng)域當(dāng)中。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在電路與系統(tǒng)分析中的應(yīng)用對(duì)電力電子技術(shù)領(lǐng)域相關(guān)產(chǎn)品的生產(chǎn)及技術(shù)的開(kāi)發(fā)有著十分關(guān)鍵的作用,這是因?yàn)樵摷夹g(shù)的應(yīng)用能提高電力電子領(lǐng)域技術(shù)人員的專業(yè)知識(shí)、提高電路設(shè)計(jì)的完善性以及改進(jìn)相關(guān)產(chǎn)品的性能等。因此,文章將對(duì)計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的概念和應(yīng)用進(jìn)行介紹,并對(duì)該技術(shù)相關(guān)優(yōu)化提出建議。
一、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的簡(jiǎn)介
計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)是在現(xiàn)代信息技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一類綜合性技術(shù),該技術(shù)綜合了原理相近的不同專業(yè)領(lǐng)域的多項(xiàng)技術(shù),包括了信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、圖形及圖像處理技術(shù)、多媒體技術(shù)、軟件技術(shù)、數(shù)據(jù)分析處理技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)以及系統(tǒng)工程技術(shù)等,其目的是對(duì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案和運(yùn)行進(jìn)行了解。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)具有涵蓋量廣、應(yīng)用范圍大、自動(dòng)集成化高等特點(diǎn),目前常用的計(jì)算機(jī)仿真軟件有matlab、pspice、saber等[1]。
二、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在電力電子電路與系統(tǒng)分析中的應(yīng)用
(一)電力電子電路及系統(tǒng)的簡(jiǎn)介
電力電子電路系統(tǒng)主要由電力電子主線路、控制電路以及異步電動(dòng)機(jī)等幾部分組成。其中,主線路包括了理想供電電源、受控供電電源、電力電子部件、電阻、互感電感器以及電容,控制電路包括了信號(hào)源、代數(shù)運(yùn)算、快遞函數(shù)以及輸出等幾大模塊,異步電動(dòng)機(jī)主要包括直流電動(dòng)機(jī)及交流電動(dòng)機(jī)。
(二)計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)軟件的應(yīng)用
單相boost功率因數(shù)矯正電路是電力電子領(lǐng)域的典型電路工作原理圖,現(xiàn)就pspice及Power System Blocksets兩種計(jì)算機(jī)仿真軟件在該電路中的應(yīng)用做出闡述。
1.Pspice仿真軟件的應(yīng)用
根據(jù)電路原理圖在Pspice軟件中建立仿真電路圖,并采用開(kāi)放電壓環(huán)控制,對(duì)仿真電路波形進(jìn)行繪制并分析,并根據(jù)分析結(jié)果對(duì)電流與電壓的跟蹤輸入情況進(jìn)行判斷,最后對(duì)電路的功率因數(shù)進(jìn)行校對(duì)。
2.Power System Blocksets仿真軟件的應(yīng)用
在仿真軟件中建立電路系統(tǒng)模型,包括功率電路以及控制電路的模擬圖,使用雙閉環(huán)電路控制系統(tǒng)、內(nèi)外環(huán)電壓環(huán)對(duì)電路進(jìn)行調(diào)節(jié)與控制,得出仿真電路波形圖并繪制出來(lái)。根據(jù)所得出的仿真結(jié)果,對(duì)輸入電流量、輸入電壓量進(jìn)行跟蹤分析,從而對(duì)功率因數(shù)進(jìn)行矯正。
(三)幾種計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)軟件的對(duì)比
就現(xiàn)階段而言,在電力電子相關(guān)領(lǐng)域中應(yīng)用頻率較高、應(yīng)用范圍較廣的計(jì)算機(jī)仿真軟件之一是Pspice,該仿真軟件實(shí)現(xiàn)了仿真電路與原電路理論設(shè)計(jì)圖緊密連接,基本上實(shí)現(xiàn)了電力電子電路的動(dòng)態(tài)仿真和系統(tǒng)分析。由于該仿真軟件中的電路原件的建模特點(diǎn)與實(shí)際電路原件的特點(diǎn)相似程度較高,且該軟件的仿真電路波形與實(shí)際電路測(cè)量所得的結(jié)果誤差率較低,因此該仿真軟件在電力電子電路及系統(tǒng)分析中的應(yīng)用對(duì)于電路的設(shè)計(jì)起到了指導(dǎo)性的作用。另一方面,由于該軟件的數(shù)據(jù)處理規(guī)模大并復(fù)雜,因此在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中,該軟件的運(yùn)行速度不高,對(duì)系統(tǒng)分析的效率造成了影響,從而阻礙了該軟件的進(jìn)一步推廣。
除了Pspice之外,Power System Blocksets是一款在Matlab的Simulink圖形圖像處理基礎(chǔ)上建立起來(lái)的大規(guī)模計(jì)算機(jī)仿真軟件,該軟件使用方便,且基本上滿足了目前電力電子電路仿真的要求[2]。該軟件具有操作方便、數(shù)據(jù)分析效率高、處理精準(zhǔn)、兼容性高等特點(diǎn),現(xiàn)已經(jīng)在電子電力領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用,并逐漸代替Pspice軟件。
三、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在電力電子電路與系統(tǒng)分析中應(yīng)用的優(yōu)化建議
在使用計(jì)算機(jī)仿真軟件建立電力電子電路及系統(tǒng)模型時(shí),由于各類仿真軟件的智能性和自動(dòng)化程度高,因此在建模時(shí)只需要在建模窗口中加入所需要的板塊、調(diào)整好相關(guān)參數(shù)并接好線路即可。然而,在操作過(guò)程中應(yīng)當(dāng)注意以下幾方面問(wèn)題,以提高仿真的準(zhǔn)確程度。
首先,在電力電子線路連接過(guò)程中要注意線路連接的完整性。在線路連接完成后要注意各個(gè)連接部位箭頭的變化情況,當(dāng)單箭頭轉(zhuǎn)變?yōu)榧哟旨雍诘募^時(shí),即為連接完成。
第二,避免供電電源以及變壓器短路。在供電電源與變壓器之間設(shè)置隔離裝置,注意各個(gè)部分的公共連接部位,防止短路,必要時(shí)可以采用接地模塊或總線模塊。
第三,關(guān)閉后臺(tái)窗口。在建立電子電力系統(tǒng)模型的過(guò)程中,要注意仿真軟件中是否有暫不使用的后臺(tái)窗口,包括輸入端子以及輸出端子,此時(shí)需要采用接地模塊及終止模塊分別對(duì)其進(jìn)行關(guān)閉,以免仿真軟件發(fā)出警告提示或故障。
第四,對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)。由于電力電子系統(tǒng)的模型建立與實(shí)際電路存在的差距,因此在應(yīng)用仿真軟件進(jìn)行建模時(shí)要調(diào)節(jié)好相關(guān)參數(shù),包括仿真的初始時(shí)間、仿真結(jié)束時(shí)間、仿真計(jì)算方式、仿真過(guò)程中誤差范圍、步長(zhǎng)參數(shù)等。在對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行設(shè)定與調(diào)節(jié)時(shí),要根據(jù)所需創(chuàng)建的電力電子系統(tǒng)模型而改變,以提高仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性。
四、結(jié)束語(yǔ)
綜上所述,計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)是新時(shí)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物,將其應(yīng)用于電力電子技術(shù)領(lǐng)域中能顯著提高電力電子電路的運(yùn)行效率,并簡(jiǎn)化電力電子系統(tǒng)的分析過(guò)程。
參考文獻(xiàn):
[1]裴云慶,段雅莉,王兆安.電力電子系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)仿真及參數(shù)優(yōu)化算法[J].西安交通大學(xué)學(xué)報(bào),2009,11(20):221-223.
【關(guān)鍵詞】電子技術(shù) 課程設(shè)計(jì) 教學(xué)改革
電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)是繼“模擬電子技術(shù)”和“數(shù)字電子技術(shù)”課程之后的重要實(shí)踐性環(huán)節(jié),對(duì)培養(yǎng)電子信息類學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力有著重要的作用。該課程的基本任務(wù)之一是鞏固和加深學(xué)生對(duì)“電路原理”“模擬電子技術(shù)”“數(shù)字電子技術(shù)”和“電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課”中所掌握的實(shí)驗(yàn)技能,另一方面是培養(yǎng)和訓(xùn)練學(xué)生的科研作風(fēng)及在電子技術(shù)方面的實(shí)踐技能,提高學(xué)生綜合運(yùn)用電子技術(shù)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力和創(chuàng)新能力。
學(xué)生針對(duì)三位半數(shù)字萬(wàn)用表,通過(guò)熟悉查找資料、設(shè)計(jì)電路、計(jì)算機(jī)仿真、安裝調(diào)試、性能分析與改進(jìn)等環(huán)節(jié),初步掌握常用電子產(chǎn)品的一般設(shè)計(jì)方法和步驟,體會(huì)電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和調(diào)試過(guò)程,為以后的專業(yè)知識(shí)學(xué)習(xí)、綜合實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)、從事生產(chǎn)和科研工作打下一定的專業(yè)基礎(chǔ)。
一、課程設(shè)計(jì)改革的目的
電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)一般安排在大二下學(xué)期進(jìn)行,考慮到該階段的學(xué)生已經(jīng)具備一定的數(shù)字電路和模擬電路的基本知識(shí),因此該課程要求學(xué)生設(shè)計(jì)并制作一個(gè)具有實(shí)用價(jià)值的電路[3]。這個(gè)階段的學(xué)生對(duì)于電路設(shè)計(jì)一般只有一個(gè)模糊的認(rèn)識(shí),工程意識(shí)淡薄,對(duì)電子元器件的實(shí)際功能和電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)步驟沒(méi)有清晰的認(rèn)識(shí),工程實(shí)踐能力不強(qiáng),缺乏開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)的創(chuàng)新能力與意識(shí)。在前期的電子類相關(guān)課程實(shí)驗(yàn)中,大部分實(shí)驗(yàn)的電路功能單一,只能夠簡(jiǎn)單的、被動(dòng)重復(fù)教師講授或者書本上面的理論,電路功能和生活中使用的實(shí)際電子產(chǎn)品的電路有一定的距離,學(xué)生的興趣得不到足夠的激發(fā)。在電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)的教學(xué)過(guò)程中,我們通過(guò)引入實(shí)際實(shí)用電子產(chǎn)品三位半數(shù)字萬(wàn)用表的設(shè)計(jì)與制作,可使學(xué)生加深對(duì)基礎(chǔ)理論知識(shí)的理解,掌握技術(shù)的關(guān)鍵點(diǎn),培養(yǎng)動(dòng)手能力、設(shè)計(jì)思維能力和創(chuàng)新能力,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提高學(xué)生綜合素質(zhì),尤其是對(duì)于提高大學(xué)生的工程素養(yǎng)具有重要的作用。因此該課程的改革對(duì)提高電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)的教學(xué)質(zhì)量,充實(shí)電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)的教學(xué)實(shí)踐內(nèi)容具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。
二、課程設(shè)計(jì)改革的方法
在“電子線路課程設(shè)計(jì)”的具體實(shí)施過(guò)程中以實(shí)際實(shí)用電子產(chǎn)品三位半數(shù)字萬(wàn)用表為核心,通過(guò)三位半數(shù)字萬(wàn)用表各部分功能電路理論的講授,使學(xué)生對(duì)基于模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的三位半數(shù)字萬(wàn)用表的工作原理有一個(gè)清晰的認(rèn)識(shí),同時(shí),自主設(shè)計(jì)并制作一塊三位半數(shù)字萬(wàn)用表,進(jìn)而達(dá)到增強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐能力、培養(yǎng)學(xué)生工程素養(yǎng)、激發(fā)學(xué)生對(duì)數(shù)字模擬電路設(shè)計(jì)應(yīng)用的興趣。具體的教學(xué)改革方法包括以下四個(gè)方面:
1. 充實(shí)“電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)”的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容
近年來(lái),隨著各專業(yè)課程體系改革的推進(jìn),專業(yè)培養(yǎng)計(jì)劃以及相應(yīng)教學(xué)大綱的調(diào)整與修改,同時(shí)考慮到學(xué)生進(jìn)行電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)時(shí)的理論水平的局限性和后續(xù)單片機(jī)技術(shù)、DSP技術(shù)、EDA技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)等其他電子技術(shù)課程的教學(xué)安排,我們?cè)陔娮蛹夹g(shù)課程設(shè)計(jì)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計(jì)中,應(yīng)該改變以往單一功能電路的設(shè)計(jì),引入和現(xiàn)階段大學(xué)生水平相適應(yīng)的實(shí)際電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與制作,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手解決實(shí)際問(wèn)題的能力。
本實(shí)施過(guò)程中,我們通過(guò)引入實(shí)際實(shí)用電子產(chǎn)品三位半數(shù)字萬(wàn)用表作為課程設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容,并編寫相應(yīng)的配套“電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書”。主要內(nèi)容涉及電壓(交直流)、電流(交直流)、電阻、電容、三極管、二極管等的測(cè)量電路的原理,雙積分A/D轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用,線性運(yùn)放的應(yīng)用,正弦波的生成電路,自動(dòng)關(guān)機(jī)電路,LCD的驅(qū)動(dòng)等。充分考慮到學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu),讓他們通過(guò)該課程的學(xué)習(xí),加深數(shù)電、模電等基礎(chǔ)理論知識(shí)的理解與應(yīng)用。
2. 改革“電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)”的教學(xué)方法與教學(xué)手段,注重理論結(jié)合實(shí)際
在以往的課程設(shè)計(jì)中,部分學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高,存在混學(xué)分,完成任務(wù)的心態(tài),對(duì)于實(shí)踐過(guò)程中涉及的電路原理,存在知其然,不知其所以然的問(wèn)題。為了改變這種情況,在本次改革的實(shí)施中,我們制作了很多配套的多媒體教學(xué)課件,加強(qiáng)理論知識(shí)的講授,使學(xué)生在明白三位半數(shù)字萬(wàn)用表各部分電路原理的基礎(chǔ)上,對(duì)各部分電路進(jìn)行獨(dú)立焊接調(diào)試,并對(duì)調(diào)試好的電路進(jìn)行測(cè)試,注重電路重點(diǎn)部分的輸出,并教會(huì)學(xué)生調(diào)試數(shù)字、模擬電路的基本方法;同時(shí),通過(guò)改變部分電子元器件的參數(shù),觀察該參數(shù)對(duì)數(shù)字萬(wàn)用表精度的影響,進(jìn)而加深學(xué)生對(duì)電路原理的理解。另外,指導(dǎo)教師還應(yīng)該指導(dǎo)學(xué)生利用EDA電路設(shè)計(jì)仿真軟件,例如,Protel電路設(shè)計(jì)軟件,結(jié)合課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容,來(lái)拓展學(xué)生的知識(shí)面和電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)能力,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,增強(qiáng)教學(xué)的靈活性,使學(xué)生的工程素養(yǎng)得到提高。
3. 增加教學(xué)互動(dòng),引導(dǎo)并激發(fā)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的興趣與能力
在“電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)”的進(jìn)行中,學(xué)生不可避免地會(huì)遇到各種實(shí)際問(wèn)題,指導(dǎo)教師應(yīng)該針對(duì)問(wèn)題的難易程度,有針對(duì)性地指導(dǎo)學(xué)生課外去查閱相關(guān)資料,并積極地參與到學(xué)生解決問(wèn)題的過(guò)程中去,及時(shí)糾正學(xué)生錯(cuò)誤的解決問(wèn)題的思路與方法。嚴(yán)格要求學(xué)生認(rèn)真對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到的問(wèn)題進(jìn)行分析、反思和總結(jié),發(fā)現(xiàn)并反思自己設(shè)計(jì)過(guò)程中的不足,找出努力的方向。另外,指導(dǎo)教師還應(yīng)該組織對(duì)學(xué)生遇到的問(wèn)題定期的進(jìn)行總結(jié)與歸納,并整理成相應(yīng)的“Q&A”文檔,通過(guò)課程電子郵件或課程主頁(yè)在網(wǎng)上,供學(xué)生學(xué)習(xí)與參考。
4. 注重軟件仿真與實(shí)際電路調(diào)試相結(jié)合
由于計(jì)算機(jī)軟件和硬件技術(shù)的飛速發(fā)展,在電子應(yīng)用領(lǐng)域產(chǎn)生了很多成熟的開(kāi)發(fā)與仿真軟件,例如EWB、ORCAD、PSPIC、Muhisim等。在本課程的理論講解階段,引入電路仿真,讓學(xué)生對(duì)電路的輸入輸出,以及電路參數(shù)對(duì)整個(gè)電路結(jié)構(gòu)性能的影響有一個(gè)大體的了解,等學(xué)生焊接完成該部分電路后,實(shí)際測(cè)試電路的輸出,進(jìn)而比較軟件仿真的輸出和實(shí)際測(cè)量之間的差距,分析其原因,并通過(guò)多次改變電路的參數(shù)和輸入的方式進(jìn)行綜合分析,加深學(xué)生對(duì)電路的理解。尤其適當(dāng)仿真軟件輸出和實(shí)際測(cè)試輸出出現(xiàn)較大的差距時(shí),引導(dǎo)學(xué)生去查詢相關(guān)資料,分析該現(xiàn)象的原因,并形成相應(yīng)的文檔,共享給所有的學(xué)生。在本課程改革選用的三位半數(shù)字萬(wàn)用表的模擬電路部分尤其需要如此,特別是其中的電容測(cè)量電路,涉及正弦波的發(fā)送、放大、濾波等電路,這部分電路軟件仿真和實(shí)際輸出存在一定的差距,要著重引導(dǎo)學(xué)生去分析每一小塊電路出現(xiàn)誤差的原因,以及如何改進(jìn),還要讓學(xué)生學(xué)會(huì)判斷仿真輸出和實(shí)際輸出在什么樣的范圍內(nèi)是合理的。
仿真軟件在理論分析方面具有強(qiáng)大的功能,而實(shí)物連線除了讓學(xué)生更熟悉元器件及其性能之外,更加讓學(xué)生對(duì)元器件的誤差以及因此可能引起的誤差或錯(cuò)誤的原因產(chǎn)生更深的體會(huì),這些都是在課本以及“電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)”等課程中不能收獲的。
結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)實(shí)踐,我們發(fā)現(xiàn)這項(xiàng)教學(xué)改革效果十分明顯。教師們精心準(zhǔn)備的題目引起了學(xué)生的極大興趣,可以將學(xué)生前期學(xué)習(xí)到的理論知識(shí)進(jìn)行實(shí)踐,加深數(shù)字電路和模擬電路知識(shí)的理解,尤其是通過(guò)實(shí)際電子產(chǎn)品三位半數(shù)字萬(wàn)用表的設(shè)計(jì)與制作,可以激發(fā)學(xué)生對(duì)實(shí)際遇到的問(wèn)題的思考,提高學(xué)生的觀察能力和實(shí)際動(dòng)手能力,進(jìn)而增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣;通過(guò)理論結(jié)合實(shí)際,培養(yǎng)學(xué)生的開(kāi)拓性思維和創(chuàng)新意識(shí),提高學(xué)生的綜合素質(zhì)。
【參考文獻(xiàn)】
[1]粟田禾. 電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)的教學(xué)改革與實(shí)踐. 高職教育研究,2006(2).
[2]姚青梅等. 電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)的教學(xué)改革與實(shí)踐. 天津工程師范學(xué)院學(xué)報(bào),2006(4).
我認(rèn)為只有立足于以學(xué)習(xí)者為主體,根據(jù)學(xué)習(xí)者的興趣、能力,將所學(xué)的單一電路與生活中的電子小產(chǎn)品電路原理相結(jié)合,因地制宜、開(kāi)發(fā)出學(xué)習(xí)者感興趣的廉價(jià)易制的電子小制作項(xiàng)目,并完善相應(yīng)的電路原理知識(shí)資料。然后在具體的學(xué)習(xí)過(guò)程中,一邊學(xué)習(xí)電路原理知識(shí),一邊進(jìn)行自制電子小制作來(lái)練習(xí)綜合實(shí)踐技能,這樣通過(guò)制作不但驗(yàn)證了理論知識(shí)的科學(xué)性,還領(lǐng)會(huì)到了理論知識(shí)對(duì)實(shí)踐的指導(dǎo)性。隨著學(xué)習(xí)項(xiàng)目的逐步增多,將不斷制作的各種電子小制作合理的整合到一起,設(shè)計(jì)成一個(gè)學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)箱,并將相應(yīng)的模塊電路進(jìn)行延伸,能夠很好的激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)員對(duì)電子技術(shù)知識(shí)綜合應(yīng)用與自主開(kāi)發(fā)的能力。這樣一來(lái),學(xué)員在制作過(guò)程中不光學(xué)習(xí)了必要的電子技術(shù)理論知識(shí),還掌握了必要的操作技能,為學(xué)員的后續(xù)發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。
1.萬(wàn)用表的使用由于萬(wàn)用表是一種可以測(cè)量多種電量,具有多種量程的便攜式儀表,是電學(xué)研究的必備工具。所以在這一項(xiàng)目的學(xué)習(xí)過(guò)程中,要立足于強(qiáng)化實(shí)際操作能力的培養(yǎng),通過(guò)結(jié)合具體的實(shí)訓(xùn)操作,提高學(xué)習(xí)的效果。具體可分解成常見(jiàn)電阻器的識(shí)讀、用萬(wàn)用表測(cè)電阻、測(cè)交、直流電壓和直流電流、電橋的制作與測(cè)試等這幾項(xiàng)任務(wù),穿插學(xué)一些電學(xué)量的基本概念和電路的基本原理知識(shí)。逐步將實(shí)際操作技能有機(jī)的與理論知識(shí)相結(jié)合。最后通過(guò)制作電橋這一任務(wù),綜合性的將前面所學(xué)的測(cè)電阻、測(cè)電壓和測(cè)電流等相關(guān)理論和技能知識(shí)融合應(yīng)用,達(dá)到理論、技能、實(shí)踐和拓展等全面的提高,逐步對(duì)萬(wàn)用表的使用知識(shí)和相應(yīng)測(cè)試技能進(jìn)行綜合掌握。
2.電烙鐵的使用電子設(shè)備中使用大量的種類繁多的電子元器件,每個(gè)電子元器件都要牢固的焊接在電路板上,就必須保證每個(gè)焊點(diǎn)的質(zhì)量。故而手工焊接技能是電子裝配和電子維修必備的技能,練好手工焊接技術(shù)是保證電子制作成功的必要條件。這對(duì)于一個(gè)從事電子技術(shù)工作的人員來(lái)說(shuō),一定要必須認(rèn)真學(xué)習(xí)相關(guān)的焊接理論知識(shí),掌握焊接要領(lǐng),并能熟練地進(jìn)行焊接操作。
3.裝配可調(diào)穩(wěn)壓電源模塊(1)電路原理圖(2)所涵蓋的知識(shí)可以認(rèn)識(shí)電阻器、電容器、電位器、二極管、變壓器等電子元器件并進(jìn)行測(cè)試。可以接觸到交流電路、變壓器的工作原理、整流電路的工作原理、濾波電路的工作原理以及穩(wěn)壓電路的工作原理等。同時(shí)還認(rèn)識(shí)了集成穩(wěn)壓器的管腳功能,并根據(jù)電路進(jìn)行組裝,在調(diào)試過(guò)程中學(xué)習(xí)用萬(wàn)用表進(jìn)行檢測(cè)電路。(3)功能說(shuō)明電源部分是實(shí)驗(yàn)箱各模塊電路總功率的提供者,為了能夠滿足各模塊不同的電源電壓需求,所以該電源輸出是1.5V~12V連續(xù)可調(diào)的直流穩(wěn)壓電源;能夠保證專用數(shù)字電路5V直流穩(wěn)壓電源的實(shí)驗(yàn)要求,還能滿足差動(dòng)式功率放大器雙12V直流固定電源的需要,也能輸出交流雙12V電源。在制作過(guò)程中能進(jìn)一步綜合訓(xùn)練用萬(wàn)用表測(cè)電阻、測(cè)交、直流電壓、電流等技能,同時(shí)也能認(rèn)識(shí)安全用電了解安全電壓的規(guī)定,熟悉安全接地的方法等實(shí)用的安全用電操作規(guī)程知識(shí)。
4.裝配音頻單管放大器模塊(1)電路原理圖(2)所涵蓋的知識(shí)能夠接觸到電阻器、電容器、電容駐極體話筒、三極管等電子元器件,同時(shí)也可以接觸到共發(fā)射極基本放大電路及相關(guān)電路的工作原理。在裝配過(guò)程可以進(jìn)一步掌握電阻器、電容器、三極管等基本電子元器件的識(shí)別與測(cè)試,特別是掌握電容駐極體話筒的測(cè)試,體驗(yàn)單管放大電路放大作用。(3)功能說(shuō)明這一模塊通過(guò)電容駐極體話筒將聲音變化轉(zhuǎn)變成電信號(hào)的變化,在電路中體現(xiàn)出電位變化,從而可以感受到怎樣將我們最熟悉的聲音信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)樽兓碾娦盘?hào),也進(jìn)一步練習(xí)萬(wàn)用表檢測(cè)電路。而且這個(gè)電路可與后面的光控延時(shí)電路組成生活中常見(jiàn)的聲光控延時(shí)開(kāi)關(guān),也可與LM386基本放大電路組成有趣的耳聾助聽(tīng)器電路,還可與脈沖分配器電路組成聲控閃燈等多種電路,具有較大的拓展空間。
5.裝配模擬“知了”聲模塊(1)電路原理圖(2)所涵蓋的知識(shí)能涉及到電阻器、電容器、三極管、發(fā)光二極管、揚(yáng)聲器等電子元器件的相關(guān)知識(shí)。學(xué)習(xí)多諧振蕩器和自激振蕩器電路的工作原理,同時(shí)認(rèn)識(shí)三極管的截止、放大和飽和三種工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換,并感受振蕩器頻率變化與音調(diào)的關(guān)系。在裝配過(guò)程中可以進(jìn)一步掌握電阻器、電容器、三極管等基本電子器件的識(shí)別與測(cè)試,特別是掌握發(fā)光二極管和揚(yáng)聲器極性的測(cè)試。(3)功能說(shuō)明通過(guò)制作與調(diào)試能體會(huì)到多諧振蕩器的工作原理,感受音頻振蕩器的振蕩頻率與各工作點(diǎn)電平的關(guān)系,并練習(xí)用萬(wàn)用表測(cè)各點(diǎn)的電位,結(jié)合發(fā)光二級(jí)管的閃亮和萬(wàn)用表電壓檔指針的擺動(dòng)可以直觀的體會(huì)相關(guān)電量知識(shí)。這個(gè)模塊電路還可延伸到機(jī)動(dòng)車轉(zhuǎn)向閃光指示燈、變音警笛、會(huì)眨眼睛的小兔子等許多趣味制作領(lǐng)域,而且簡(jiǎn)單易制,很容易實(shí)現(xiàn)。
6.裝配助聽(tīng)器模塊(1)電路原理圖(2)所涵蓋的知識(shí)所涉及的電子元器件有:電阻器、電容器、電位器、集成功率放大電路、揚(yáng)聲器等。同時(shí)能夠了解到基本放大電路的組成以及非線性失真的產(chǎn)生,區(qū)分放大電路輸入、輸出電阻和多級(jí)放大的概念,體會(huì)音頻放大電路的頻率特性。在裝配過(guò)程中能初步訓(xùn)練電路分析的方法,對(duì)有潛能的學(xué)員還可訓(xùn)練PCB板的設(shè)計(jì)與制作,循序漸進(jìn)的上升到電子產(chǎn)品裝配與調(diào)試的綜合技能訓(xùn)練。(3)功能說(shuō)明裝配的這一模塊電路可與音頻單管放大器配合組成耳聾助聽(tīng)器電路,體會(huì)高倍數(shù)放大器電路的特性。靈活掌握后可在維修多級(jí)音頻放大電路時(shí),進(jìn)行檢測(cè)音頻信號(hào)的傳輸途徑,準(zhǔn)確判斷故障的部位。
7.裝配TDA2822小功放模塊(1)電路原理圖(2)所涵蓋的知識(shí)能夠涉及到電阻器、電容器、電位器、小功率放大集成塊、揚(yáng)聲器等電子元器件,同時(shí)進(jìn)一步理解音頻放大電路的原理,理解差動(dòng)式互補(bǔ)功率放大電路的組成,并理解反饋的概念,認(rèn)識(shí)負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的影響,從而知道幾種反饋電路的形式和作用。在裝配過(guò)程中掌握電路分析的方法,跟進(jìn)一步練習(xí)PCB板的設(shè)計(jì)與制作技能,也綜合練習(xí)電子產(chǎn)品的裝配技能。(3)功能說(shuō)明這個(gè)模塊制作主要是認(rèn)識(shí)比較流行的低電壓小功率音頻放大集成電路—TDA2822的使用、集成塊的安裝最好設(shè)計(jì)成插座式,這樣可方便的檢測(cè)TDA2822的好壞,積累音頻小功放的維修經(jīng)驗(yàn)。
8.裝配TDA2030雙聲道功率放大器模塊(1)電路原理圖(2)所涵蓋的知識(shí)同樣能夠涉及電阻器、電容器、電位器、集成功率放大電路、揚(yáng)聲器等常用電子元器件。更進(jìn)一步理解音頻功率放大器的組成,知道電路的類型,理解功率放大器的工作原理,了解常用集成功率放大器TDA2030的管腳排列和典型應(yīng)用。在裝配中練習(xí)正確連接功率放大電路,正確使用萬(wàn)用表測(cè)電路靜態(tài)工作點(diǎn),逐步上升到用示波器觀察輸入、輸出信號(hào)波形。(3)功能說(shuō)明可以綜合認(rèn)識(shí)音頻放大電路中輸入、輸出、高、中、低音調(diào)控制電路的原理,特別是掌握雙電源供電,差動(dòng)式輸出的電路結(jié)構(gòu)和檢測(cè)技能,了解當(dāng)今比較流行的高品質(zhì)桌面音箱的構(gòu)造和電路組成。
9.裝配555時(shí)基振蕩器模塊(1)電路原理圖塊(2)所涵蓋的知識(shí)除了涉及到電阻器、電容器、發(fā)光二極管等常用電子元器件外,還能接觸到應(yīng)用范圍很廣的555時(shí)基集成塊。從而掌握數(shù)字電路的基本概念,熟悉常用的555集成門電路,了解RC定時(shí)電路對(duì)振蕩頻率的影響。逐步培養(yǎng)分析常用數(shù)字電路的邏輯功能,利用數(shù)字器件制作簡(jiǎn)單電路的能力。(3)功能說(shuō)明通過(guò)該電路的制作,認(rèn)識(shí)數(shù)字電路中脈沖的產(chǎn)生,特別是555的廣泛應(yīng)用,可與脈沖分配器共同組成十路循環(huán)彩燈控制器電路。
10.裝配觸摸式警報(bào)器模塊(1)電路原理圖(2)所涵蓋的知識(shí)在前面基礎(chǔ)上又增加了CMOS音樂(lè)芯片的應(yīng)用,旨在進(jìn)一步掌握數(shù)字電路的基本原理,同時(shí)熟悉常用的555集成門電路,并學(xué)習(xí)CMOS音樂(lè)芯片的連接。在裝配中綜合練習(xí)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單邏輯電路及利用數(shù)字器件進(jìn)行電子小制作,并鞏固焊接與調(diào)試等方面的技能。(3)功能說(shuō)明將模擬電路與數(shù)字電路相結(jié)合,學(xué)習(xí)一些簡(jiǎn)單報(bào)警器的工作原理,這個(gè)電路也可改成觸摸式門鈴或感應(yīng)式開(kāi)關(guān)等電路。
11.裝配聲光控延時(shí)開(kāi)關(guān)模塊(1)電路原理圖(2)所涵蓋的知識(shí)這一模塊電路新接觸到了晶閘管、穩(wěn)壓管、光敏電阻、電容駐極體話筒等電子元器件,通過(guò)應(yīng)用來(lái)掌握這些器件的檢測(cè)技能。在電路原理的學(xué)習(xí)過(guò)程中綜合掌握“與、或、非”邏輯功能,熟悉其邏輯符號(hào)、真值表和表達(dá)式,并了解TTL門電路的結(jié)構(gòu)、的引腳排列及使用注意事項(xiàng)。(3)功能說(shuō)明這一模塊進(jìn)一步將模擬電路與數(shù)字電路結(jié)合起來(lái),認(rèn)識(shí)生活中常用的各類延時(shí)開(kāi)關(guān)電路的工作原理,裝配過(guò)程中通過(guò)改變定時(shí)元件體會(huì)延時(shí)時(shí)間與R、C器件數(shù)值的關(guān)系。這個(gè)電路還可延伸到觸摸延時(shí)電路、紅外感應(yīng)延時(shí)電路等多種場(chǎng)合。12.裝配脈沖分配器模塊(1)電路原理圖(2)所涵蓋的知識(shí)這一模塊主要是通過(guò)認(rèn)識(shí)CD4017十進(jìn)制脈沖計(jì)數(shù)集成塊的工作原理來(lái)體會(huì)時(shí)序邏輯電路,綜合學(xué)習(xí)各種常用集成門電路、組合邏輯電路、觸發(fā)器、時(shí)序邏輯電路、D/A與A/D轉(zhuǎn)換電路原理、符號(hào)、邏輯功能分析及其使用方法。(3)功能說(shuō)明這個(gè)模塊可與555時(shí)基振蕩器模塊相結(jié)合組成十進(jìn)制脈沖計(jì)數(shù)器,也可與音頻單管放大器組成聲控閃光燈電路。
【關(guān)鍵詞】實(shí)踐應(yīng)用 數(shù)字電子技術(shù) 發(fā)展
隨著社會(huì)的發(fā)展,電子技術(shù)的數(shù)字化可以說(shuō)是電子技術(shù)實(shí)踐應(yīng)用的未來(lái)。快速發(fā)展的科技以及巨大的市場(chǎng)需求使得數(shù)字電子技術(shù)得到了飛躍的發(fā)展,人們?cè)谏鐣?huì)的方方面面都可以看到它的身影,為數(shù)字化信息社會(huì)的建立做出了巨大的貢獻(xiàn)。通過(guò)研究數(shù)字電子技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用,從而可以完善數(shù)字電子技術(shù)的未來(lái)發(fā)展路徑。
1 數(shù)字電子技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用
1.1 數(shù)字電子技術(shù)在雷達(dá)接收機(jī)上的實(shí)踐應(yīng)用
雷達(dá)接收機(jī)作為一種電子設(shè)備在精度上要求非常的高,尤其是在抗干擾能力方面的要求非常的嚴(yán)格,而以前的電子技術(shù)在這方面無(wú)法滿足這一點(diǎn),使得這個(gè)問(wèn)題一直困擾著研究人員。而數(shù)字電子技術(shù)的出現(xiàn)和不斷完善很好地改變了這種現(xiàn)狀。目前大部分雷達(dá)接收機(jī)安裝的都是模擬接收機(jī),然而這種電子設(shè)備遲鈍的反應(yīng)能力在工作方面根本無(wú)法滿足要求,然而在雷達(dá)上安裝數(shù)字電子技術(shù)的數(shù)字接收機(jī),將會(huì)擴(kuò)大雷達(dá)的工作頻率,甚至可以將雷達(dá)的靈敏度提高。而且,雷達(dá)中的抑制混合電路以及低噪音放大器等技術(shù)也可以通過(guò)數(shù)字化電子技術(shù)開(kāi)發(fā)出來(lái),從而將雷達(dá)的功能做到進(jìn)一步的提升。
1.2 數(shù)字電子技術(shù)在USB總線微波功率計(jì)的實(shí)踐應(yīng)用
將數(shù)字電子技術(shù)與相關(guān)的軟件設(shè)計(jì)相結(jié)合就是USB總線微波功率計(jì),其作為一種光電傳感器既可以采集微波功率的信號(hào)也可以對(duì)微波功率的信號(hào)進(jìn)行傳輸。用了數(shù)字電子技術(shù)的USB總線微波功率計(jì)就是通過(guò)功率探測(cè)器對(duì)微波功率信號(hào)進(jìn)行采集以后,向微信號(hào)檢測(cè)電路芯片傳遞這些信號(hào),在此之前微信號(hào)檢測(cè)電路芯片已經(jīng)對(duì)程序進(jìn)行了抄寫,隨后由該芯片將噪音去掉、對(duì)差值進(jìn)行求取等等步驟,等到信號(hào)數(shù)據(jù)修改了固件以后將這些已經(jīng)處理好的數(shù)據(jù)信息向上位機(jī)傳送,這些信息的傳送需要鏈路進(jìn)行,最終通過(guò)上位機(jī)分析處理接收到的數(shù)據(jù)信息。USB總線微波功率計(jì)運(yùn)用了數(shù)字電子技術(shù)以后將會(huì)縮小其體積,而且還會(huì)提高測(cè)量的精度以及更加方便進(jìn)行系統(tǒng)的操作,甚至還可以與個(gè)人計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換和收發(fā),其優(yōu)勢(shì)特別的明顯。
1.3 數(shù)字電子技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)中的實(shí)踐應(yīng)用
網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)徹底改變了人們的生活方式,網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)徹底深入到人們生活的各個(gè)角落,而數(shù)字電子技術(shù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)這一催化劑得到了飛躍的發(fā)展。在網(wǎng)絡(luò)中數(shù)字電子技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用的未來(lái)非常令人向往。
在網(wǎng)絡(luò)中相比于別的信號(hào),數(shù)字信號(hào)的優(yōu)勢(shì)非常的突出,其能夠?qū)⒂?jì)算機(jī)設(shè)備的抗干擾能力進(jìn)行提升,將計(jì)算機(jī)設(shè)備的存儲(chǔ)能力進(jìn)行提升,甚至更加方便、快速、安全地進(jìn)行信號(hào)傳輸。數(shù)字電子技術(shù)已經(jīng)成為了設(shè)備集成化和綜合數(shù)字化的集合體,數(shù)字電子技術(shù)結(jié)合網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將會(huì)使得社會(huì)的方方面面連接在一起,這種結(jié)合也徹底地改變了人們的生活方式與生產(chǎn)方式,人們生活中對(duì)網(wǎng)絡(luò)信息運(yùn)用數(shù)字電子技術(shù)進(jìn)行處理已經(jīng)成為了一種習(xí)慣。比如:
(1)對(duì)網(wǎng)絡(luò)展開(kāi)信號(hào)處理機(jī)制,最有效的就是運(yùn)用數(shù)字電子技術(shù)處理網(wǎng)絡(luò)展開(kāi)的信號(hào),而且在這個(gè)過(guò)程中還能夠加密其中相關(guān)的重要信息,強(qiáng)化其抗干擾能力和存儲(chǔ)能力。同時(shí),數(shù)字信號(hào)中包含二進(jìn)制,其優(yōu)勢(shì)可以說(shuō)是非常的明顯。
(2)數(shù)字化處理信號(hào)。在數(shù)字化處理信號(hào)的過(guò)程中需要進(jìn)行抽樣、量化和編碼,這個(gè)過(guò)程必須進(jìn)行。在這個(gè)過(guò)程中抽樣就是將相關(guān)的模擬信號(hào)在實(shí)踐中進(jìn)行離散,而量化就是劃分信號(hào)的連續(xù)取值為離散取值,這個(gè)離散取值是有限的,這個(gè)過(guò)程需要在編碼數(shù)字或者對(duì)象以前提前對(duì)所用的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)。在衛(wèi)星通道和電纜電路上也可以傳輸通過(guò)這種方式得到的數(shù)字信號(hào)。
(3)處理網(wǎng)絡(luò)信息。在網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用數(shù)字電子技術(shù)處理信息將能夠?qū)π畔⒌奶幚硇蔬M(jìn)行提升,對(duì)傳輸能力進(jìn)行強(qiáng)化,而且還可以加快信號(hào)轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)的能力,從而實(shí)現(xiàn)高效率的網(wǎng)絡(luò)信息處理。
2 數(shù)字電子技術(shù)的未來(lái)發(fā)展
數(shù)字電子技術(shù)可分為數(shù)字電子技術(shù)和模擬電子技術(shù),是當(dāng)前社會(huì)發(fā)展最快的學(xué)科,在市場(chǎng)需求的影響下,數(shù)字電子技術(shù)發(fā)展越來(lái)越成熟,實(shí)現(xiàn)了信息產(chǎn)業(yè)化升級(jí),這是數(shù)字電子技術(shù)順應(yīng)市場(chǎng)需求、提升專業(yè)化發(fā)展的表現(xiàn)。近年來(lái),數(shù)字電子技術(shù)隨著信息化時(shí)代的快速發(fā)展被社會(huì)賦予了更高的要求,其在這種狀況下必須與時(shí)展同步,通過(guò)不斷地改進(jìn)與創(chuàng)新來(lái)與市場(chǎng)的發(fā)展需求相適應(yīng)。
電子技術(shù)領(lǐng)域的數(shù)字化就是科技發(fā)展的未來(lái),這也是電子技術(shù)跟上時(shí)代步伐唯一的出路。電子產(chǎn)品隨著科技的日新月異不停地在更新?lián)Q代,比如,目前深亞微米已經(jīng)成為了半導(dǎo)體工藝的最高水平,在這個(gè)過(guò)程中芯片的高度集成與數(shù)據(jù)傳輸位數(shù)也在增加。再如,數(shù)字電子技術(shù)的優(yōu)化發(fā)展在開(kāi)關(guān)電壓調(diào)節(jié)器、D類音頻功率放大器中被廣泛的應(yīng)用,這也是數(shù)字電子技術(shù)與模擬電子技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物。類似的,未來(lái)的信息時(shí)代蘊(yùn)含數(shù)字電子技術(shù)的科技產(chǎn)品也會(huì)也來(lái)越多,將進(jìn)一步促進(jìn)數(shù)字電子技術(shù)的未來(lái)發(fā)展。
3 結(jié)語(yǔ)
數(shù)字電子技術(shù)在信息技術(shù)的帶動(dòng)下影響著人們的日常生活。隨著社會(huì)的發(fā)展,電子技術(shù)的數(shù)字化可以說(shuō)是電子技術(shù)實(shí)踐與應(yīng)用的未來(lái)。快速發(fā)展的科技以及巨大的市場(chǎng)需求使得數(shù)字電子技術(shù)得到了飛躍的發(fā)展,以此為基礎(chǔ),數(shù)字電子技術(shù)需要緊跟時(shí)代的步伐,不斷地改進(jìn)和創(chuàng)新,才會(huì)在未來(lái)電子產(chǎn)品數(shù)字化發(fā)展進(jìn)程中做出更大的貢獻(xiàn)。
參考文獻(xiàn)
[1]蓋曉晶.淺談高等職業(yè)教育中“數(shù)字電子技術(shù)”課程建設(shè)[J].吉林省經(jīng)濟(jì)管理干部學(xué)院學(xué)報(bào),2013(04):83-85.
[2]王文新.數(shù)字電子技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用研究[J].信息安全與技術(shù),2013(07):81-83
[3]張杰,宋領(lǐng)S.淺談數(shù)字電子技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展[J].科技致富向?qū)В?012(35):71.
[4]吳霞,沈小麗,李敏,施閣.基于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的“電路與電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)”改革[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào),2010(S2):182-185.
電子信息技術(shù)的迅猛發(fā)展,使得從事電子工程方向的人員要掌握更多、更新的專業(yè)知識(shí)。為了適應(yīng)這種變化,高校如何在有限的總課時(shí)內(nèi)將最核心、最有用的知識(shí)傳授給學(xué)生,單純靠增加新的專業(yè)課程是不能夠解決問(wèn)題的。因此,本文依據(jù)海口經(jīng)濟(jì)學(xué)院電子信息工程專業(yè)的教學(xué)現(xiàn)狀,構(gòu)建相應(yīng)課程群體系,并進(jìn)行實(shí)踐探討。
1 課程群的專業(yè)內(nèi)涵
課程群是指內(nèi)容聯(lián)系緊密、內(nèi)在邏輯性強(qiáng)、屬于同一培養(yǎng)范疇的一類課程,課程群作為一種新的教學(xué)管理體系,打破了課程內(nèi)容的歸屬性,弱化課程的獨(dú)立性,強(qiáng)化課程之間的親和性,使它們?cè)谝粋€(gè)更高的層面上連貫起來(lái)[1]。
2 電子信息工程專業(yè)課程群建設(shè)目標(biāo)
從企業(yè)崗位需求的角度,結(jié)合民辦本科院校以培養(yǎng)應(yīng)用型、創(chuàng)新型人才為主的指導(dǎo)思想,研究海口經(jīng)濟(jì)學(xué)院電子信息工程專業(yè)的課程群建設(shè),提出相應(yīng)具體的改革措施。
課程群建設(shè)依據(jù)以下幾點(diǎn)原則:
1) 明確課程群建設(shè)目標(biāo),合理進(jìn)行課程內(nèi)容的實(shí)施與分配,注重實(shí)踐技能的培養(yǎng),強(qiáng)化內(nèi)容的融合、關(guān)聯(lián)和交叉;
2)加強(qiáng)實(shí)踐類課程群的建設(shè),注重培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐技能和綜合素質(zhì);
3)從企業(yè)需求的人才和專業(yè)發(fā)展出發(fā),設(shè)計(jì)更符合社會(huì)需要的課程群。
3 我校電子信息專業(yè)課程群建設(shè)
3.1 理論課程群的改革
通過(guò)將課程群里的課程內(nèi)容進(jìn)行分解和融合,在整體上進(jìn)行優(yōu)化,實(shí)現(xiàn)對(duì)教學(xué)資源的統(tǒng)一協(xié)調(diào)。因此學(xué)生培養(yǎng)計(jì)劃、教學(xué)大綱應(yīng)根據(jù)調(diào)整后的要求進(jìn)行重新編寫。
3.1.1 電子技術(shù)類課程群
電子技術(shù)類課程群的知識(shí)結(jié)構(gòu)是以電路分析為基礎(chǔ),要求學(xué)生掌握常用的電路元件,熟悉常見(jiàn)的電路模型,能夠熟練應(yīng)用電路分析的基本方法分析基本電路。對(duì)基本、實(shí)用的模擬電路與數(shù)字電路進(jìn)行分析和設(shè)計(jì),使學(xué)生掌握電子電路的基本工作原理和分析與設(shè)計(jì)方法 [2] 。我校把《電路分析》《模擬電子技術(shù)》《數(shù)字邏輯電路》三門課程合并成一門《電路與電子技術(shù)》,分成2個(gè)學(xué)期教授,在數(shù)字電子技術(shù)課程中引入 EDA 的內(nèi)容,將EDA和 數(shù)字電路有機(jī)地結(jié)合起來(lái)。課程中各門課程中的內(nèi)容進(jìn)行融合,精簡(jiǎn)課時(shí)。比如不再講授一階電路的沖擊響應(yīng)、拉普拉斯變換,加強(qiáng)講解一階電路時(shí)域和頻域特性,以及穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)特性。模擬部分不再講授數(shù)字部分 “門電路”和“A/D、D/A 變換”等內(nèi)容。
3.1.2 信號(hào)處理類課程群
信號(hào)處理類課程群中的各門課程在教學(xué)安排上時(shí)間前后連接,在內(nèi)容方面相承前啟后,逐步深入。《信號(hào)與系統(tǒng)》是信號(hào)處理、分析的基礎(chǔ),是《數(shù)字信號(hào)處理》重要的先導(dǎo)課程,內(nèi)容包括連續(xù)時(shí)間信號(hào)和離散時(shí)間信號(hào),以及線性時(shí)不變系統(tǒng)的基本理論和分析方法;《數(shù)字信號(hào)處理》 則是在《信號(hào)與系統(tǒng)》的基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)DFT(離散傅里葉變換)、FFT (快速傅里葉變換)、FIR和 IIR(數(shù)字濾波器)設(shè)計(jì)等數(shù)字信號(hào)處理的方法,是《DSP 原理與應(yīng)用》的先修課程[3]。《DSP 原理與應(yīng)用》可以編程實(shí)現(xiàn)《數(shù)字信號(hào)處理》的基本理論,主要涉及 DSP的軟硬件設(shè)計(jì)、應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)方法。
例如在《信號(hào)與系統(tǒng)》課程中包含離散時(shí)間信號(hào)的時(shí)域分析和變換,那么在數(shù)字信號(hào)處理課程中就可以適當(dāng)刪減。如果在《信號(hào)與系統(tǒng)》課程中講過(guò)了Z變換,那么在《數(shù)字信號(hào)處理》中可以簡(jiǎn)單復(fù)習(xí),而加強(qiáng)濾波器設(shè)計(jì)內(nèi)容的講解,同時(shí)在《數(shù)字信號(hào)處理》課程中對(duì)信號(hào)處理基本理論也是簡(jiǎn)單回顧,不再花課時(shí)講解。重點(diǎn)介紹在實(shí)際應(yīng)用中的使用,減少?gòu)?fù)雜公式的推導(dǎo),以理解概念、定性分析為主,突出MATLAB軟件仿真和DSP硬件的實(shí)現(xiàn)。
3.2 課程群實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的改革
實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容需要與理論教學(xué)內(nèi)容緊密結(jié)合,更需要盡可能地鍛煉學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的思維和能力。因此,在開(kāi)設(shè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,增加綜合設(shè)計(jì)環(huán)節(jié),對(duì)學(xué)生開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室,激發(fā)學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。在課程群課程體系和教學(xué)內(nèi)容改革的基礎(chǔ)上,構(gòu)建層次實(shí)踐教學(xué)新體系。
3.3 課程資源的網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)
“網(wǎng)絡(luò)化時(shí)代的到來(lái)必然會(huì)引起教學(xué)的變革,變革的趨勢(shì)是學(xué)生自主學(xué)習(xí)將加強(qiáng),學(xué)生對(duì)教師的依賴將降低” [4]。因此,課程群建設(shè)要為學(xué)生留有自主的學(xué)習(xí)空間,進(jìn)行教學(xué)資源網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)。每類課程群所涉及的課程教學(xué)大綱、進(jìn)度表、教案、課件、授課錄像等教學(xué)資源逐步實(shí)現(xiàn)上網(wǎng)。部分課程已經(jīng)建立網(wǎng)上試題庫(kù)、試卷庫(kù),進(jìn)行教考分離,建立網(wǎng)絡(luò)交互型高校電子信息類虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái),教師與學(xué)生能夠在網(wǎng)上互動(dòng)答疑。課程群建設(shè)最大限度地實(shí)現(xiàn)了教學(xué)資源的共享化。
3.4 課程群的教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)
課程群教師隊(duì)伍由“課程負(fù)責(zé)人 + 骨干教師 + 任課教師”組成,在課程群背景下,應(yīng)以科學(xué)發(fā)展觀作為教學(xué)指導(dǎo)來(lái)建立教學(xué)團(tuán)隊(duì)與教學(xué)骨干,我們的教學(xué)團(tuán)隊(duì)是以雙師型為主的“工程型”教學(xué)團(tuán)隊(duì),多人有企業(yè)工作的經(jīng)歷。通過(guò)教學(xué)骨干培養(yǎng)對(duì)教學(xué)資源進(jìn)行高效開(kāi)發(fā),并對(duì)教學(xué)內(nèi)容及方法進(jìn)行改革,以此促進(jìn)教學(xué)團(tuán)隊(duì)間的教學(xué)研討及經(jīng)驗(yàn)交流。
注重以老帶新,采用多種多樣的師資培養(yǎng)模式,形成老、中、青相結(jié)合的教學(xué)科研隊(duì)伍,比如選派青年教師到企業(yè)掛職鍛煉,學(xué)習(xí)新知識(shí)、掌握新技術(shù),掛職結(jié)束后進(jìn)行嚴(yán)格的答辯。教學(xué)骨干每年都有機(jī)會(huì)到國(guó)內(nèi)外做訪問(wèn)學(xué)者和到重點(diǎn)院校進(jìn)修。組織專業(yè)教師參加學(xué)術(shù)會(huì)議、專業(yè)技能培訓(xùn)等活動(dòng),以提高科研與學(xué)術(shù)水平。鼓勵(lì)教師參加國(guó)家、省、市級(jí)科研項(xiàng)目的申報(bào),以科研促進(jìn)教師教學(xué)水平的提高。
以教師在科學(xué)研究方面的相關(guān)科研成果作為確立教學(xué)團(tuán)隊(duì)中教學(xué)骨干的激勵(lì)機(jī)制,有海口經(jīng)濟(jì)學(xué)院科研資助與教學(xué)科研獎(jiǎng)勵(lì)辦法,比如針對(duì)省級(jí)期刊、核心期刊、檢索期刊的論文有不同程度的資金獎(jiǎng)勵(lì)。并進(jìn)行科研工作量按學(xué)時(shí)計(jì)量的方式對(duì)教師進(jìn)行獎(jiǎng)勵(lì)和督促。
關(guān)鍵詞:電工電子技術(shù) 課程教學(xué) 教學(xué)改革 教學(xué)效果
一、前言
隨著高校今年來(lái)人才培養(yǎng)模式的不斷創(chuàng)新和改革,高校的的教學(xué)過(guò)程也更偏重于對(duì)學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的培養(yǎng),都是旨在培養(yǎng)企業(yè)所需要的新復(fù)合型人才而努力。而創(chuàng)新型人才培養(yǎng)是要同時(shí)具有開(kāi)拓創(chuàng)新、團(tuán)結(jié)協(xié)作、獨(dú)立分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力,機(jī)械類專業(yè)《電工電子技術(shù)》課程是非電專業(yè)的一門技術(shù)基礎(chǔ)課,其中電路部分又是《電工電子技術(shù)》的入門課程。電路部分的內(nèi)容是以電路理論為基礎(chǔ),電路分析為重點(diǎn),電路應(yīng)用為目的。
二、《電工電子技術(shù)》課程的教學(xué)現(xiàn)狀
教學(xué)效果是整個(gè)教學(xué)過(guò)程的終端反映。目前,國(guó)內(nèi)許多高校的教學(xué)中重知識(shí)輕能力培養(yǎng)的觀念尚未根本改變,電工電子課程教學(xué)面臨著許多問(wèn)題:
1、學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度不端正
對(duì)于現(xiàn)在的90后大學(xué)生,那種傳統(tǒng)地“重理論輕實(shí)踐”教學(xué)思想已經(jīng)不再適應(yīng)他們了。這批年輕人的特點(diǎn)主要表現(xiàn)在:態(tài)度不端正、常有遲到、早退、逃課現(xiàn)象,作業(yè)全靠“代勞”,考試全靠“背考點(diǎn)”,實(shí)習(xí)則靠“他人幫忙”,這些都不利于學(xué)生對(duì)于專業(yè)課程的學(xué)習(xí)。
2、教學(xué)內(nèi)容難以跟上企業(yè)實(shí)際
電工電子技術(shù)是一門發(fā)展迅猛的科技,學(xué)校的教材都很難跟上企業(yè)的實(shí)際發(fā)展態(tài)勢(shì)。這就讓使得許多學(xué)生在畢業(yè)后都適應(yīng)不了企業(yè)的崗位,對(duì)學(xué)校的專業(yè)課程教學(xué)又起到了很大的阻滯作用。
3、考核方式相對(duì)落后
當(dāng)前許多高校仍然是按照紙質(zhì)試卷的方式,對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果進(jìn)行檢測(cè),這種單一驗(yàn)證式的教學(xué)方式就會(huì)造成死板的考核方式,即使添加了實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)的實(shí)踐報(bào)告,也易造成死記硬背和實(shí)驗(yàn)報(bào)告的抄襲,不能真正體現(xiàn)思考問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力,難以反映學(xué)生的真實(shí)成績(jī)。
三《電工電子技術(shù)》課程的教改思路與措施
1、教改思路
針對(duì)當(dāng)前該課程的教學(xué)現(xiàn)狀,本人認(rèn)為,教學(xué)改革可以從培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力的目標(biāo)出發(fā),雖然整個(gè)過(guò)程較為復(fù)雜,但依然要進(jìn)行。其教改思路和內(nèi)容大致包括:制訂適合校情的教學(xué)大綱和授課計(jì)劃、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容、利用多媒體教學(xué)手段、改革考核方式等幾個(gè)方面,下面從教改措施中進(jìn)行簡(jiǎn)述。
2、具體的教改措施
(一)制訂適合校情的教學(xué)大綱和教學(xué)計(jì)劃
本人在實(shí)際的教學(xué)過(guò)程中,盡量做到:同一個(gè)年級(jí)的不同專業(yè)班級(jí)教學(xué)計(jì)劃進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。根據(jù)純電類和機(jī)械類專業(yè)的不同特點(diǎn),避免了專業(yè)課教學(xué)的隨意性;主要目的是為了提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、認(rèn)識(shí)能力和實(shí)際操作能力,只有當(dāng)學(xué)生能聽(tīng)懂、能學(xué)會(huì),能將要求的實(shí)驗(yàn)做出來(lái),他們的學(xué)習(xí)就會(huì)感興趣了,這份教學(xué)大綱和教學(xué)計(jì)劃才是真正的適用。
(二)優(yōu)化具體的教學(xué)內(nèi)容
在平時(shí)的教學(xué)過(guò)程中,本人始終注意做到:第一,注意本門課程與后續(xù)課程的連續(xù)性,使學(xué)生經(jīng)過(guò)本課程的學(xué)習(xí)掌握電工電子技術(shù)的基本理論和技能,為其后續(xù)專業(yè)課、畢業(yè)設(shè)計(jì)及以后從事工程技術(shù)工作和科學(xué)研究打下堅(jiān)實(shí)的理論與實(shí)踐基礎(chǔ)。第二,注意物理和電工電子技術(shù)的分工,避免不必要的重復(fù)。將電路的基本物理量如歐姆定律、電路與磁路基本參數(shù)及節(jié)約用電與安全用電等內(nèi)容在物理學(xué)中已學(xué)過(guò)或自己完全能看懂的內(nèi)容,故將其定為學(xué)生自學(xué)內(nèi)容,并進(jìn)行課堂提問(wèn)以培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力;第三,電子技術(shù)部分對(duì)分立元件和交流放大器的內(nèi)容進(jìn)行部分精簡(jiǎn),增加中、大規(guī)模集成電路和數(shù)字電路的內(nèi)容,如可編程邏輯器件等,并列舉了相應(yīng)的模擬、數(shù)字和功率電子電路的綜合應(yīng)用實(shí)例,使學(xué)生對(duì)該方面的知識(shí)有更為系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)。
(三)創(chuàng)新教學(xué)手段
多媒體教學(xué),圖、文、聲、像并茂,具有傳統(tǒng)教學(xué)手段無(wú)法比擬的優(yōu)越性。應(yīng)用多媒體技術(shù)教學(xué)突破了“一支粉筆+一塊黑板”的傳統(tǒng)教學(xué)模式和信息貧乏、形式單一的框架,拓寬了時(shí)空的概念,以其鮮明的畫面、逼真的色彩、生動(dòng)的形象及聲音效果激發(fā)學(xué)生的主觀能動(dòng)性和積極性,活躍了課堂氣氛,充實(shí)和豐富了課堂內(nèi)容。如,在學(xué)習(xí)“電動(dòng)勢(shì)和閉合電路歐姆定律”這一內(nèi)容時(shí),學(xué)生普遍掌握不好。通過(guò)采用多媒體教學(xué),通過(guò)新穎、多樣、生動(dòng)有趣的畫面、圖像、聲響展現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容,增強(qiáng)了課堂教學(xué)的直觀性、形象性、生動(dòng)性和趣味性,激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和強(qiáng)烈的求知欲望。
(四)改革考核方式
電工電子技術(shù)課程是一門理論性實(shí)踐性較強(qiáng)、涉及面很廣的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課。在考核方面,可創(chuàng)新以“現(xiàn)場(chǎng)制作實(shí)物+實(shí)驗(yàn)說(shuō)明”模式進(jìn)行考核,教師擬出若干相同難度的試題,要求學(xué)生抽簽考試,保證考試的公正性和客觀性。改變一紙定終身的做法。把平時(shí)成績(jī)、作業(yè)、試驗(yàn)成績(jī)按一定比例加到期末考試成績(jī)中,作為該生的最終成績(jī),給學(xué)生一個(gè)全面客觀的評(píng)價(jià),以達(dá)到素質(zhì)教育的目的。
參考文獻(xiàn)
[1] 毛一之,黎霞等. 轉(zhuǎn)變教學(xué)理念,深化電工電子課程教學(xué)改革[J]. 電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào), 2010, (S2) .
[2] 蔣中,陳杰等. “電工電子技術(shù)”課程教學(xué)改革的研究與實(shí)踐[J]. 電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào), 2010, (S2) .
[3] 許彬. 對(duì)中職電工電子課實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系改革的認(rèn)識(shí)及思考[J]. 考試周刊, 2011, (50)
[關(guān)鍵詞]負(fù)反饋 辯證唯物主義思想 類比分析方法
[中圖分類號(hào)] G642.41 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437(2014)14-0169-02
在大學(xué)課程的教學(xué)過(guò)程中,放大電路中的負(fù)反饋非常重要,電路在引入負(fù)反饋后,會(huì)對(duì)其各種性能參數(shù)產(chǎn)生根本性的改善,故而得到非常廣泛的應(yīng)用。學(xué)生若能夠深刻理解“負(fù)反饋”的概念和作用將對(duì)其今后的學(xué)習(xí)和個(gè)人發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。文章在深刻理解負(fù)反饋概念的基礎(chǔ)上,結(jié)合辯證唯物主義思想創(chuàng)造性的借助哲學(xué)原理和理想電源模型原理闡述了負(fù)反饋對(duì)放大電路性能影響的分析方法。
一、電路中的反饋及其判斷
在電路中所謂“反饋”就是將電路輸出量(電壓或者電流)的部分或全部,通過(guò)特定的電路(反饋網(wǎng)絡(luò))在輸入端或輸入回路上疊加,從而使電路按預(yù)期功能正常穩(wěn)定地工作。
圖1是反饋放大電路的原理框圖,反饋放大電路由基本放大電路和反饋網(wǎng)絡(luò)兩部分組成。令基本放大電路增益為A,其主要功能是放大信號(hào);反饋網(wǎng)絡(luò)增益為F,其主要功能是傳輸反饋信號(hào)。輸入量與反饋量疊加的結(jié)果稱為凈輸入量,它才是真正加到基本放大電路上的輸入量。放大電路的輸出量的全部或部分經(jīng)過(guò)反饋網(wǎng)絡(luò)的作用后就是反饋量。
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圖1 反饋放大電路原理框圖
實(shí)際中,有諸多因素會(huì)對(duì)放大電路的輸出量產(chǎn)生不利影響,如晶體管等半導(dǎo)體器件參數(shù)的溫度漂移、電源雜波的影響、負(fù)載變化、電路及器件中雜散電容和雜散電感的存在等。[1] [2]人為引入反饋,將變化的輸出量通過(guò)一定方式引入輸入回路,在輸入量和反饋量的共同作用下,使輸出量保持一定。
關(guān)于反饋的判斷,具體包括:(1)反饋是否存在的判斷,主要是通過(guò)判斷電路中是否存在反饋網(wǎng)絡(luò)或反饋元件;(2)直流反饋和交流反饋的判斷,主要是判斷交流和直流通路的情況;(3)正、負(fù)反饋(反饋極性)的判斷,主要是采用瞬時(shí)極性法來(lái)判斷;(4)電壓反饋和電流反饋的判斷,其判斷方法是將放大電路輸出端對(duì)地短路,若反饋信號(hào)隨之消失則判斷為電壓反饋,若反饋信號(hào)依然存在則判斷為電流反饋;(5)串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋的判斷,若反饋信號(hào)與輸入信號(hào)是串聯(lián)連接關(guān)系則為串聯(lián)反饋,是并聯(lián)連接關(guān)系則為并聯(lián)反饋;(6)負(fù)反饋放大電路的四種基本組態(tài)的判斷,即電壓并聯(lián)負(fù)反饋、電壓串聯(lián)負(fù)反饋、電流并聯(lián)負(fù)反饋、電流串聯(lián)負(fù)反饋的判斷,只要掌握了上述項(xiàng)內(nèi)容的判斷,就可以很容易的對(duì)負(fù)反饋的四種組態(tài)做出判斷[1-3]。
二、負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的影響
放大電路中引入負(fù)反饋的主要目的是穩(wěn)定其性能。在引入負(fù)反饋后雖然犧牲了放大電路的增益,但在其它方面是有所得的,如提高增益的穩(wěn)定性,展寬通頻帶,減小非線性失真,改變輸入阻抗和輸出阻抗[1-3]。可見(jiàn),對(duì)于“得”與“失”這對(duì)矛盾體的辯證關(guān)系在“負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的影響”中得到了充分體現(xiàn)。
三、負(fù)反饋對(duì)放大電路性能影響的辯證類比分析方法
(一) 增益的穩(wěn)定性的提高
如圖1所示的引入了負(fù)反饋的閉環(huán)放大電路,用Af(Af=■)表示該引入了負(fù)反饋后的增益,對(duì)于引入深度負(fù)反饋來(lái)說(shuō)Af=■。采用增益的相對(duì)變化率表示電路的穩(wěn)定性。為了對(duì)放大電路引入負(fù)反饋后的穩(wěn)定程度加以量化表示,常用有、無(wú)反饋兩種情況下放大倍數(shù)的相對(duì)變化量的比值來(lái)衡定。在中頻段Af、A和均為實(shí)數(shù),Af的表達(dá)式可寫成
Af=■ (1)
對(duì)上式求微分得
dAf=■=■ (2)
(2)式的左右式分別處以(1)式的左右式,得
■=■?■ (3)
即■/■=■ (4)
(4)式表明,引入負(fù)反饋后的增益的相對(duì)變化率僅為原來(lái)沒(méi)有引入負(fù)反饋電路的相對(duì)變化率的■,也就是說(shuō)放大倍數(shù)的穩(wěn)定性提高了1+AF倍。可見(jiàn),引入負(fù)反饋后雖然損失了電路的增益,但卻換來(lái)了增益的穩(wěn)定性的提高。這充分體現(xiàn)了“得”與“失”的辯證關(guān)系[4]。
(二)展寬頻帶
在放大電路中,旁路電容、耦合電容和晶體管結(jié)電容是必然存在的,這使得放大電路的幅頻特性呈帶通特性。根據(jù)放大電路的“增益帶寬積”(GBWP)是常數(shù)的原理,引入負(fù)反饋后放大電路的增益被減小,但卻換來(lái)放大電路通頻帶的展寬。這也是一種“得”與“失”的辯證關(guān)系。
(三)減小非線性失真
由于組成放大電路的半導(dǎo)體器件(如晶體管、場(chǎng)效應(yīng)管和集成運(yùn)放等)都具有非線性特性,且放大電路中除有用信號(hào)外,也存在一些諧波成分疊加在有用信號(hào)上,這些因素都會(huì)造成輸入信號(hào)的非線性失真。放大電路在引入負(fù)反饋后,對(duì)有用信號(hào)的增益變?yōu)樵瓉?lái)的1/1+AF倍,這種變化同樣作用在諧波成分上,即加入負(fù)反饋后,非線性失真也減小為無(wú)負(fù)反饋時(shí)的1/1+AF倍。
(四)對(duì)輸入阻抗的影響
放大電路輸入阻抗是從電路輸入端看進(jìn)去的等效電阻。放大電路中引入負(fù)反饋,必然改變?cè)娐返慕Y(jié)構(gòu)和輸入阻抗,分析這種影響的前提是正確區(qū)分基本放大電路與反饋網(wǎng)絡(luò)在電路輸入端的連接方式,即必須辨明是并聯(lián)反饋還是串聯(lián)反饋。
引入負(fù)反饋對(duì)放大電路輸入阻抗的影響可借助理想電源模型進(jìn)行類比分析,如果反饋結(jié)構(gòu)屬于并聯(lián)反饋,則放大電路的輸入阻抗相當(dāng)于基本放大電路內(nèi)阻和反饋網(wǎng)絡(luò)內(nèi)阻的并聯(lián),應(yīng)該縮小為為原來(lái)的1/1+AF倍。如果屬于串聯(lián)反饋,則放大電路的輸入阻抗相當(dāng)于基本放大電路內(nèi)阻和反饋網(wǎng)絡(luò)內(nèi)阻的串聯(lián),應(yīng)該變大為原來(lái)的1/1+AF倍。
可見(jiàn),基本放大電路在引入負(fù)反饋時(shí),應(yīng)根據(jù)實(shí)際電路對(duì)輸入阻抗的需求,適當(dāng)?shù)倪x擇并聯(lián)反饋和串聯(lián)反饋,已達(dá)到調(diào)整優(yōu)化輸入阻抗的目的。
(五)對(duì)輸出阻抗的影響
輸出阻抗是從放大電路輸出端看進(jìn)去的等效內(nèi)阻。把電路的輸出信號(hào)的部分或全部作為反饋網(wǎng)絡(luò)的輸入,也會(huì)造成電路結(jié)構(gòu)的改變。因而,負(fù)反饋然對(duì)電路的輸出阻抗產(chǎn)生影響,這種影響決定于基本放大電路與反饋網(wǎng)絡(luò)在放大電路輸出端的連接方式。如果是電壓反饋,則電路的輸出電壓被穩(wěn)定,放大電路的輸出特性近似趨于理想電壓源的特性,輸出阻抗變?yōu)樵瓉?lái)的1/1+AF倍;如果是電流反饋,則電路的輸出電流被穩(wěn)定,放大電路的輸出特性近似趨于理想電流源的特性,輸出阻抗變?yōu)樵瓉?lái)的1+AF倍。
四、結(jié)束語(yǔ)
基本放大電路引入負(fù)反饋后對(duì)其性能產(chǎn)生了諸多的影響。電路增益降低,但通頻帶卻展寬了,增益穩(wěn)定性也提高了;輸入、輸出阻抗得到改善。文章通過(guò)辯證類比分析方法可以定性的得出放大電路特性參數(shù)的改變規(guī)律,若要定量的描述這種改變則需要再借助出一條原則,暫稱為“1+AF原則”,即若引入負(fù)反饋使原電路參數(shù)變大則必為原來(lái)的1+AF倍;若引入負(fù)反饋使原電路參數(shù)變小則必為原來(lái)的1/1+AF倍。
采用辯證類比分析方法,再結(jié)合“1+AF原則”,能使學(xué)生在學(xué)習(xí)“負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的影響”這個(gè)知識(shí)點(diǎn)上更容易理解。將《哲學(xué)原理》與《模擬電子技術(shù)》這兩門看似不相關(guān)的課程結(jié)合起來(lái),另辟蹊徑分析電子技術(shù)問(wèn)題,既能幫助同學(xué)掌握枯燥的模擬電子技術(shù)知識(shí)又能引導(dǎo)同學(xué)們解放思想,擴(kuò)展思路,找到針對(duì)同樣問(wèn)題不同的解決思路。
[ 參 考 文 獻(xiàn) ]
[1] 王遠(yuǎn),張玉平.模擬電子技術(shù)(第3版)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2007,6.
[2] 康華光,陳大欽,張林.電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分(第五版)[M].北京:高等教育出版社,2006:1.