电子电路设计的基础知识范文
时间:2023-10-12 17:18:43
导语:如何才能写好一篇电子电路设计的基础知识,这就需要搜集整理更多的资料和文献,欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文,供你借鉴。
篇1
模拟电路课程支撑的能力包括:阅读电子元器件技术文件和电原理图的能力、单元电路设计能力、电路综合设计能力、计算机辅助设计能力、编写设计文件的能力。依据能力目标的不同,可以划分不同的任务类型,并据此确定任务目标,设计任务结构。
关键词:模拟电路电路设计教学模式
以大规模集成工艺为依托的各种数字电路问世以来,由于其相对模拟电路的高可靠性和灵活性,逐渐取代了各种传统的模拟电路的应用领域。但是现实的物理世界毕竟是模拟的,因此,任何数字化系统都包含有模拟电路部分,模拟电路并没有因数字电路的兴起而被完全取代。模拟电路课程仍然是电子工程、电气工程、自动控制、通信等涉电类专业的核心课程之一。
模拟电路课程的重要性还在于无论从工程技术还是专业能力结构而言,模拟电子技术都处于较为底层的位置,通过该课程的学习获取的知识、经验、工程技术方法是顺利学习上述专业几乎所有其它专业课程的基础。
模拟电路是教学难度相对较大的课程。其学习的困难性在于,学生是第一次接触以半导体器件为核心的有源电路;模拟电路“数字化”、结构化程度低,表现出的物理现象和涉及的数学工具又较为复杂;模拟电路的工程技术方法很难实现程序化,常常需要依赖经验知识解决问题。
电路设计是电子技术人员的工作邻域和具有典型性的工作过程,模拟电路设计过程相当完整地体现了模拟电路技术应用能力的内容和要求。构建基于模拟电路设计的学习任务,依据设计工作过程组织教学活动,能够较好地实现培养模拟电子技术应用能力的教学目标。
1、工作过程、能力与任务类型
一个较完整的电子系统电路设计的工作过程,包括:技术指标分析,方案设计,单元电路设计与参数调整,电路综合联调与性能测试。通过对模拟电路设计工作内容和过程的分析,完成电路原理设计过程必须具备的、应由模拟电路课程支撑的能力包括:阅读电子元器件技术文件和电原理图的能力、单元电路设计能力、电路综合设计能力、计算机辅助设计能力、编写设计文件的能力。因此模拟电路课程的学习任务有4种类型:识读电原理图和技术资料、单元电路设计与电路综合、计算机仿真测试、编制设计文件。
单元电路设计与电路综合是基本任务,它引领其它类型任务和整个项目的实施完成。
不同类型的任务可以根据设计任务的需要和本身的复杂程度,作为单独的任务存在,与相关的设计任务共同组成学习项目,也可以作为完成设计的准备知识存在于设计任务之中。例如,反馈放大器设计可以作为一个学习项目,由识读反馈放大电路原理图、反馈放大电路性能分析、反馈放大电路设计3个关联的任务组成。
识读电原理图和阅读元器件技术文件是基本能力。电路设计,特别是在原理设计和电路结构设计时,极少原理性的创新,绝大多数是对已有电路的适用性改进和重新组合,这种改进和组合需要阅读已有的设计资料,借鉴他人的技术经验和成果;为提高电路性能,降低成本,提高工作效率,往往需要在电路中采用新出现的电子元器件,例如集成电路芯片,需要阅读生产方提供的产品规格书及典型应用电路。识读电原理图和技术文件对于形成和提高电路设计能力具有基础性的意义。
目前,电子电路计算机辅助设计(EDA)包括电子工程设计的全过程,例如系统结构模拟、电路特性分析、在系统可编程器件开发、绘制电路图和制作PCB。在电子工程设计中有着不可替代的重要作用,是电子工程技术人员必须具备的专业技术能力之一。在模拟电路课程的学习任务中,主要是指应用计算机完成电路图绘制、电路性能和参数的仿真测试与分析、编制设计文件等工作。
在电路设计的实际工作过程中,编写设计文件是重要的工作内容和不可缺少的环节。没有设计文件,无法进行初步设计完成以后的后继工作。对于学习任务而言,编写设计文件,是一个总结和提高的过程,有利于培养交流沟通能力和养成严谨的工作态度。设计文件也是判断和评价项目或任务完成情况的重要依据。
2、任务目标
(1)电路识读任务,是对针对设计任务收集技术资料(主要是可供设计参考的电路)并进行分析,属于电路设计的准备工作,任务的目的是为完成设计任务建立必要的知识储备。大致分为互相关联的3个层次:1)识别元器件符号、功能和主要技术指标。依据符号识别电路中的元器件是读图的基础,作为专业入门课程,对此应该给与一定程度的注意,要能够识别和了解符号的含义、主要器件功能和技术指标。根据电路中使用的核心器件,往往可以判断电路的功能。2)区分电路单元,判断电路功能。较复杂的电路系统都由单元电路构成,功能单一的单元电路也可以进一步分解为部分电路,例如放大器可分为输入级、中间级和输出级;稳压器可分为整流和稳压部分。对部分电路功能的分析,得出对整个系统功能的判断,并作为下一步工程估算的基础。3)指出电路的结构特点,估算分析电路技术指标。分析电路形式与结构,可以得出电路大致的技术性能指标,定性判断元器件参数对电路性能的影响。例如对放大器输入级、输出级电路形式和结构的分析,可以大致得出放大器的输入、输出特性;对中间级的分析,可以大致判断放大能力;依据级间耦合方式,可以判断放大器频率响应范围;甚至电源电压也可以据以分析放大器输出信号幅值。
(2)设计任务目标包括典型单元电路设计与电子线路综合设计,在定性分析的基础上实现定量估算,自顶向下完成初步的设计。依据设计工作过程,可以分解为以下阶段目标。1)正确理解任务要求,分析各项技术指标的含义。仔细研究任务的工程背景和要求,正确分析和理解各项技术指标的含义,分析实现任务要求的技术途径,这是完成设计的前提条件。2)设计总体框图,分配技术指标。参考与任务相同或相近的电路方案,选用能够满足技术指标要求的核心器件,完成方案论证。对于同一个任务,实现的方案可以有多个,应具备将不同方案加以分析、比较的能力,从中确定一种相对较优的方案。
依据选定的方案按照功能划分成若干个互相联系的模块,将技术指标和功能分配给各个模块。3)单元电路设计。依据模块的功能和技术指标要求,参考典型电路,确定电路结构,计算元器件参数完成单元电路的初步设计。4)仿真测试。模拟电路,比如放大器、滤波器等的参数比较繁琐,需要进行多次调整才能达到技术指标要求。要能够在计算机上对单元电路仿真测试,修改电路参数,观测性能指标,直至满足技术指标要求。5)电路联调,测试技术指标。在单元电路完成逐步设计的基础上,通常依据信号流向,逐级完成级联和调试直至全部电路调试完成,系统技术指标达到设计要求。这个过程是电路综合的过程,也可以在计算机上模拟仿真实现。
(3)仿真测试调整任务的目标是在电子电路设计过程中实现较为精确的量化分析。其作用主要表现在3个方面。[3]1)验证电路方案设计的正确性。当要求的系统功能确定之后,首先采用系统仿真或结构模拟的方法验证系统方案的可行性,进而对构成系统的各单元电路结构进行模拟分析,以判断电路结构设计的正确性及性能指标的可实现性。2)电路特性的优化设计。分析恶劣温度条件下的电路特性,计算分析器件容差对电路的影响量,用于确定最佳元器件参数、电路结构以及适当的系统稳定裕度,实现电路的优化设计。3)实现电路的模拟测试。电子电路的设计过程中大量的工作是元器件参数计算、各种数据测试及特性分析。在工程估算的基础上,通过仿真测试与分析加以调整,能有效提高设计工作的效率。4)技术文件编写要求在完成电路设计的同时编写尽可能详细的符合工程标准的技术文件,包括方案设计说明、原理框图、电原理图、原理与技术说明、元器件参数计算、技术指标与特性测试数据、元器件清单等。
3、任务结构及实施
一个典型的电路设计任务由工程背景描述、任务要求、基础知识学习、设计方法与步骤、电路设计等学习单元组成。
3.1工程背景描述
工程背景描述的内容主要包括电路功能、工程应用背景、技术发展背景介绍。工程背景描述的实质是“提出问题”,工程背景描述尽可能选择具有典型性的电子工程问题为实例,解决关于学习目标的问题。
3.2 任务要求
设计任务必须具备明确的工程应用背景,必须提出具体的设计要求(技术指标)。例如交流放大器设计任务,应明确提出工作频率、信号源、输出特性、输入特性、工作稳定性等要求等技术指标。提出任务要求,应依据由浅入深循序渐进的原则,从体现基本功能的一两个技术指标开始,逐步增加技术指标数量,提高设计难度。
3.3基础知识学习
基础知识学习包括任务分析、相关理论知识学习、参考方案与参考电路分析及相应的基础练习等。基础知识的学习包括理论知识、技术知识、经验知识和经验技能的学习。理论知识是重要的,因为它是能力的组成部分,同时对于学生的发展能力起到更为持续和关键的作用。在工程实践中学习和使用的理论知识才能被真正掌握并形成能力,因此应该以实现电路设计任务为依据,确定理论知识的学习内容和学习深度,力求将理论与实践、数学方法与物理概念更紧密地结合起来。
提供设计参考的电路必须是工程电路,但学习是一个循序渐进的过程,基础知识的学习会使用原理电路为学习对象,原理电路不能仅有电路结构和元器件标号,也要标注元器件主要参数,使学生在定性分析阶段就能对电路参数有直观的影像,逐步建立数量观念,这对于初次接触模拟电路的学生是十分重要的。
3.4设计方法与步骤
不同功能和结构的电路,具体的设计内容、方法与步骤各不相同。甚至同样功能的电路,技术要求不同,设计时考虑的重点、设计依据、电路结构等均有区别,但工程估算是贯穿整个设计过程始终的基本方法。
以反馈放大器为例,设计步骤如下:
选择反馈组态,选择反馈深度,选择反馈级数,确定放大级数,确定输入级、中间级、输出级的电路结构,计算电路参数,仿真测试和参数调整。容易理解,上述步骤都必定建立在必要的工程估算的基础之上。
3.5 电路设计
这是学生在相对独立的情况下,完成电路设计的过程。尽量采用与前面4个学习单元及撰写设计文件交叉进行的方式实施。
不同类型的学习任务,其结构不尽相同。但区别主要是在(4)、(5)两部分。
不同类型的学习任务以“定性分析、工程估算与仿真测试调整相结合”的方法实现。
4、结语
电路设计在知识的运用上不同于单纯的电路分析与计算,依据模拟电路原理设计过程构建学习任务,组织和实施教学过程,不仅能够有效控制理论知识学习深度,促使学生较为自主地获取经验知识,并在获取知识的同时实现知识转换为技术应用能力,更有利于实现培养学生模拟电路技术应用能力的教学目标。
参考文献
[1] Sergio Franco.基于运算放大器和模拟集成电路的电路设计[M].西安交通大学出版社,2009.
[2] 谢自美 等.电子线路综合设计[M].华中科技大学出版社,2006.
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[4] M.Herpy.模拟集成电路[M].高等教育出版社,1984.
篇2
关键词: 《高频电子电路》 教学改革 教学模式
1.引言
《高频电子电路》是面向电子信息工程、通信工程等专业开设的一门重要的专业基础课,其主要教学目的是为后续专业课程奠定理论和实践基础,在专业课程体系中具有承上启下的作用。学生在学习该课程的时候常常感到困难,究其原因是概念多,电路复杂,采用非线性分析方法,内容抽象,不易理解,并且要求学生掌握的基础知识多。这对学生理解和掌握其电路原理带来了很大困难。《高频电子电路》教学一般分为两大部分同时进行,一部分是理论教学,另一部分是实践教学。在传统的教学模式中,理论教学所占学时远多于实践教学学时。随着电子技术的飞速发展,这种过于侧重理论教学的模式越来越不利于培养学生的创新意识和创新能力。传统的教学方法是教师在前面讲,学生在座位上听,被动地接受知识,基本上是“一言堂”很少有互动,这种教学方法,难以提高学生主动参与、积极探索的兴趣,不利于学生基础知识及基本技能的掌握。鉴于以上考虑,作为教学一线的教师,我积极响应学校的政策,致力于教学改革,探索新的教学模式,初步取得了一些成效。我结合自身多年从事高频电子电路课程教学的实践经验与体会,形成了新的教学模式:理论教学+课程实验+课程设计+技能训练。
2.新教学模式的具体内容
2.1理论教学
2.1.1更新教学理念。随着高校招生规模的逐年扩大,我国的高等教育已从精英教育转型为大众化教育,教育目标也从培养“高、精、专”型人才变为培养“宽、厚、广”型创新实践人才。为此,我及时更新调整教学理念,注重学生的兴趣培养,尽一切可能树立学生探索创新的意识,引导学生自主学习。例如,在考核模式上,原来学生总评成绩中平时成绩占20%,期末考试成绩占80%。这样的考核方法导致一个很大的弊端,就是学生往往在考试前临阵磨枪,完全是为了应付考试,不能牢固掌握基础知识,给后续学习埋下隐患。为此,我将平时成绩所占份额提高到30%甚至40%,加大实践环节所占分数,从学习态度、实验、出勤、作业等多方面考核,注重整个学习过程,培养良好的学习习惯。
2.1.2调整课程内容。随着高校教育教学改革的大力推行,《高频电子电路》课程的学时也不断被压缩。但由于新的技术、器件的不断涌现,教材内容不断更新、丰富。原来的教学大纲立足于分立元件为基本知识单元,注重半导体器件内部工作原理,对所有电路力求讲透彻每一元器件及单元电路的工作原理。这已经不能适应集成电路时代学生学量电子新技术、新理论的要求。因此,我研究了国内外相关课程的课程设置和教学大纲,进行了仔细比较,详细研究,扬长避短,制定出新的理论和实践教学大纲。在原有的课程体系上,尽量增加实践教学环节,压缩了理论教学部分所占学时。实践教学环节中既包含与理论教学相关的环节,也包含一系列自成体系的独立环节,实践教学环节在设计上不但与理论教学环节相配套,而且具有一定的独立性,形成实践教学体系。
2.1.3适当地增删教材内容。目前电子技术发展迅速,集成电路普及使用。高频电子电路教材的内容在这些方面有些落伍。根据多年的教学实践经验,我认为需要对教材内容作适当的增删。在精选教材的基础上精选内容,对课程内容及时整合。课程内容安排上尽量压缩分立元件电路中过时的内容和分析方法,增加集成电路应用的内容。在学习高频电子电路过程中,应及时对模拟电子技术课的内容及时复习,使学生所学知识能更好地衔接,达到融会贯通的目的,并且课程讲解时应当着重突出基本概念、基本电路的工作原理和基本分析方法,以分立元件为基础、集成电路为主导,将两者有机结合。
2.1.4精心设计教学过程,在教学过程中大胆尝试采用各种教学方法。讲授高频电子电路第一次课时,我以无线广播系统为例,以信号流动为主线,介绍广播通信系统的组成框图,讲清将要学习的单元电路在通信系统中的作用,使学生对所学单元电路与广播通信系统的联系有个清晰的轮廓。根据信号从发送到接收流动的顺序,依次学习高频小信号放大器、高频功率放大器、正弦波振荡器、调制与解调电路、检波电路、反馈控制电路等。这样学生对所学单元电路的应用也一目了然,提高了学习的主动性。
为提高学习兴趣,我开展了讨论式教学,让学生先预习,鼓励学生大胆提出自己的看法,然后围绕问题展开课堂讨论,形成师生间互动关系。最后我根据学生的讨论情况进行归纳整理,并对重点、难点内容详细讲授。讨论式教学可以激发学生的学习兴趣,有助于学生对知识的理解和掌握,同时也有助于对学生分析问题能力的培养。对于一些实际应用电路的讲授,可采取实物教学及现场教学,教师在现场可将理论知识与实际应用联系起来,以激发学生的好奇心,并加深理解、记忆,从而培养学生的观察、分析能力。还可采用设疑法教学,在授课过程中巧妙设置一些疑问,促使学生积极思考,提高运用所学知识解决实际问题的能力。多倾听学生建议,加强与学生的沟通,及时为学生解疑释惑。让学生重视知识总结和现象分析。
2.1.5与低频电子电路类比归纳教学。我的教学任务不仅是把“高频电子电路”的知识传授给学生,而且要在教学实践中将自己长期积累的经验传授给学生,教会学生如何学习,帮助学生在原有知识的基础上尽快掌握新知识。学生在学习高频电子电路之前,已经学习了模拟电子技术这门课程。这两门课有千丝万缕的联系,但又存在着本质的区别。我们要找出二者的相关之处,用对比教学的方法找出它们的异同点,让学生尽可能利用已经学过的知识,去学习理解“高频电子电路”的内容。现以高频小信号放大器与低频小信号放大器类比为例。相同点:小信号、都是把非线性电路转换为线性电路;不同点:高频小信号放大器采用Y参数等效电路,采用LC并联谐振回路作为集电极负载;而低频小信号放大器采用h参数等效电路,采用纯电阻R作为集电极负载。
2.1.6课堂引入仿真技术,使教学方法多样化。在教学中如何使学生更好更快地学习这门课程及其对复杂调制解调方法进行验证,是一个比较繁琐的问题。利用Labview、Multisim等软件进行仿真是十分有效的方法。这样能使抽象复杂的问题变得直观简单化。在高频电子电路中需要产生大量的连续性周期震荡信号,例如发射机中的正弦载波信号,接收机中的本震信号等,在现实中都需要依靠震荡电路来完成,而在教学中采用仿真软件,在图形化的编程环境下来实现,能得到事半功倍的效果。
2.1.7充分利用现代化教学手段。为了进一步搞好理论教学,充分利用现代教学手段实现立体化教学,提高教学效率和教学效果。我利用丰富的网络资源,建设《高频电子电路》课程学习网站,实现网上答疑辅导。网站中包括课程的基本信息和各种资源,学生可以浏览、下载各种资源。教师应熟练运用多媒体教学,激发学生学习的积极性。如将“调制”、“解调”等制作成动画,变抽象为形象,配以生动的讲解,最大限度地吸引学生的注意力,提高学生的学习兴趣。运用多种教学方法和教学手段,激发学生探索的兴趣和潜能,有助于对学生分析问题和解决问题、创新意识和创新能力及实践能力的培养。同时,多媒体教学节省了板书时间,提高了课堂效率,增加了信息量。
2.2课程实验
理论教学和实践教学是密不可分、相辅相成的,教学中做到二者的融合才能最大限度地提高教育教学质量,取得最佳的教学效果,这种教学模式代表了当今高校教学模式的主流。
“兴趣是最好的老师”,我在做高频实验前,将一个调试好的小型发射和接受系统给学生演示,并让学生参与亲身体验通信系统发射和接受的过程,这样极大地调动了学习积极性。高频电路的实验教学内容是将发射与接收这两个系统进行单元电路分解,分别得到高频小信号调谐放大器,高频功率放大与发射,幅度调制与解调,变容二极管调频与鉴频,晶体三极管混频,自动增益控制,发射与接收完整系统的调试等实验。
我校现有的实验条件,已初步形成了多层次、多结构、多功能实验教学系统。为了提高学生高频电子电路实验的积极主动性,我作了如下改革探索:(1)在实验教学中进行设问。教师设问,全班学生回答;学生设问,教师或全班同学回答。对能正确回答教师提出的问题的学生给予表扬,并在实验考核成绩上有所体现。对那些积极思考并能提出有意义有代表性问题的学生也给予表扬和适当加分。(2)规范实验报告写法,突出实验分析和心得体会部分。以前学生写实验报告普遍照抄实验指导书,实验报告质量不高。现在要求学生重点突出实验分析和心得体会部分,把实验课中所学的知识条理化,就实验现象结果和存在的问题,深入分析,查找资料寻求合理的理论解释,实现理论联系实际。(3)倾听学生建议,加强与学生的双边互动。把握学生的实验操作情况,困难所在,针对学习有困难的学生进行个别辅导。
进行完理论学习和做完大纲规定的必做的实验项目后,教师可在开放实验室里,根据课表与教师预约实验时间,安排一些内容稍难的选做实验,满足学有余力学生的要求。如高频电路开发实验,在模块实验的基础上培养学生设计和开发单个电路的能力,通过动手搭电路,掌握调试和排除故障的方法。创新实验室还可组织学生利用实验室的仪器、设备搞一些小设计、小发明等,给学生创造培养和发挥个性特长的条件。这样在教师的指导下,学生自己动手做实验、自己动手操作,不断提高自身的实践创新能力,达到理论教学和实践教学的完美融合。
2.3课程设计
“高频电子电路课程设计”是在进行完理论学习之后集中时间安排学生进行的较综合的训练环节。该环节是教师提出系统的设计目标,学生利用所学知识,使用相关的实验装置或软件进行设计,加深对所学专业知识的理解,使专业知识由浅入深的综合运用的实践过程。其目的是使学生较系统地掌握电子系统设计过程的选题、立项、方案论证、电路设计、电路实现、总结报告、文档整理等全过程。通过课程设计,学生可以理论联系实际,将理论课所讲述的内容及时有效地应用于实践,能提高利用本专业知识解决实际问题的能力,促进理论与实践的相互融合。
课程设计题目一般由指导老师给出,也可学生自己选题,但要做到题目难易适中,与高频电子电路课程内容联系紧密,保证一定的工作量。课程设计题目可以一人一题,也可每小组(2―3人)一个题目。设计时间一般为两周,要求学生按时完成硬件电路设计、软件电路设计、设计报告、答辩等环节,有余力的学生可以到创新实验室去完成电路焊接和调试等。我尤其重视撰写总结心得部分,因为这个部分是对两周设计内容的归纳总结的过程,是使知识条例化系统化的过程,最能体现出每个学生在课设过程中的收获。因此总结心得部分是对学生考核的重点。课程设计答辩也是必须的步骤。通过答辩能看出每名学生掌握情况、理解程度、概括能力、表达能力等,答辩情况是学生课设情况的客观反映,据此给学生一个最合理的考核结果。
2.4技能训练
本环节要求学生能联系实际进行系统的搭建,其具体过程是,首先教师将训练题目给学生,然后通过组成框图分析原理图,仿真分析设计、参数计算,最后组装硬件电路并调试。
我以学校的电工电子实验中心为基地,让学生进行为期2至3周的技能训练,培养学生的实际操作能力,增加电工电子实训常识。根据理论课程的授课计划,我先后安排了电子专业认识实习(让学生熟悉电子元器件及生产流程、工艺方法)、电子技能训练一(让学生结合计算机设计安装简单的电子电路)、电子技能训练二(让学生掌握复杂电子电路的安装、调试和故障检修)、电子系统训练等训练类实践教学课程。例如:学习完高频电子电路课程,就进行相应的工艺训练,学生在教师指导下独立完成一台收音机的原理分析、焊接、组装、调试等全过程。
在本环节训练中,为提高学生的实践操作能力,我特别重视培养学生排除故障的能力。如果组装硬件电路一次性就达到了指标要求,学生往往异常高兴,沉浸在成功的喜悦中,不再深入分析,收获甚小。当电路出现故障或者没有达到预期目标要求时候,就要让学生反复分析调试来排除故障,自行排除故障的过程最能学到知识。因此,教师介绍常见故障的排除方法后,应鼓励引导学生自行排除故障。采取这种做法后,学生自行排除故障的能力大大提高,同时也克服了依赖老师的习惯。
教师可通过遥控门铃、收音机(插件和贴片的两种)、电视机等电子产品的组装和调试,对学生进行必要的职业技能训练,电子系统创新设计,按电子大赛参赛要求进行训练。鼓励学生参加国家职业技能鉴定和考试,获取国家职业技术等级证书。我校加大了实验设备的投入,购置了先进的实验仪器设备,改善了实践教学条件,兴建了教学电子设计自动化实验室,让学生走近创新实验室参与电子电路设计,能学习到、接触到学科的前沿知识,充分满足学生的求知探索需求,极大地激发了学生的学习兴趣,系统地培养了学生的实践创新能力。
3.结语
几年的教学实践证明,学生对《高频电子电路》的兴趣与日俱增,对理论知识的理解进一步深入,实践动手能力和分析问题、解决问题的能力进一步提高。我校学生在全国电子设计大赛中多次获奖。为了适应电子技术的飞速发展,为了进一步提高我校教学水平,我会再接再厉,不断地在实践中探索,为促进我校的教学质量工程建设贡献力量。
参考文献:
[1]张松华.基于LabVIEW的通信电子线路实验仿真[J].仪表技术,2009,(4).
[2]黄成玉.高等教育中实践教学体系的建立及其保障机制[J].华北科技学院学报,2007,(3).
篇3
【关键词】开放教育;数字电子电路;教学辅导
根据开放教育人才培养目标的要求,《数字电子电路》这门课程在教学实施中,不仅要求学生掌握一定的基础理论和基础知识,更要求把这些基础理论和基础知识应用到实际工作中去,要培养学生具有实际分析问题、解决问题的能力。开放教育的学习又不同于其它普通大学的学习,它有自己独有的特色,是以学生自主学习为主,教师教学辅导为辅,运用各种多媒体教材进行自主学习的过程。根据开放教育学生的这种学习特点,如何让学生把这门课程扎扎实实的学好,这是非常重要的。教师怎么利用有限的面授辅导和课下的助学来指导学生学好这门课是非常关键的,也是学生学好这门课程的前提。根据自己这几年的教学经验,总结出一些适合本课程的教学辅导方法,供大家参考。
1 准确把握本课程的课程特点和学习目标
数字电子电路这门课程的理论性和实践性都很强,开放教育学生都是来自于实际工作岗位,所学的理论知识都要应用到实际工作当中去,所以在教学过程中,辅导教师就必须准确的把握本课程的特点,这样才能有的放矢的进行教学辅导,理论与实践有机的结合起来。该门课程主要有几个方面的特点:
一是理论知识系统性比较强:要学好这门课程需要有一定的基础理论和基础知识作铺垫,先要学习“电路分析基础”、 “模拟电子电路”等课程,只有这些课程做基础,才能很好的掌握本课程的知识内容;二是电子信息技术的基础理论比较成熟:当前电子技术发展的相当快,新器件、新电路日新月异,电子产品的更新换代速度之快,也是让人瞠目。但它的基本理论却已经形成相对稳定的体系。所以,我们在课程学习中,重点是理解和掌握基本概念和一些术语,掌握基本分析和设计方法,为实际操作提供理论依据。三是实践应用综合性较强:数字电子电路是一门实践性很强的技术基础课,讨论的许多电子电路都是实用型的电路,都可以做成实际应用的装置,所以加强实践环节和动手能力的培养就尤为重要。
基于以上几个特点,这也就决定了我们本课程的学习目标:通过学习数字电子电路这门课程,使学生掌握数字电子电路的基本工作原理、分析方法和基本技能,并为学习后续课程和从事有关电子技术方面的实际工作打下基础;这门课程还将仿真软件应用于数字电路中,使学生掌握用计算机仿真软件对数字电路进行仿真、分析和简单设计的技能,以解决工作中的实际问题。
2 注重一体化教学方案的设计与实施
一体化教学设计不仅是教师做好教学辅导的前提,也是学生学好本门课程的重要依据。根据开放教育学生的学习特点和本课程的课程特点,合理安排教学内容,采用恰当的教学方法和手段,完整、合理地设计教学过程,这是学生学好本课程的关键。
在进行一体化教学方案设计过程中,要考虑到一下两个方面:一方面,要全面、深入地了解和分析每个学期学生的特点,包括学生的工作单位、学生的学习需求、学习基础、学习能力、学习条件等,因地制宜的定制出教学目标和教学方法。另一方面,要根据课程内容和要求掌握的程度,根据各个知识点或是难易程度,有针对性地侧重面授教学或网上教学。
本课程的一体化教学方案就包括五方面的内容:一是课程基本情况介绍。这个部分包括本课程的性质、所占本专业课程的学分、课程的地位以及教学目的等;二是课程的内容体系及教学要求。这部分包括课程的基本内容、各个部分之间的关系、主要知识点在教学上的要求等;三是课程教学媒体资源。这部分包括教学媒体的数量、内容以及教学中的作用、媒体在教学辅导以及学生自学中的分工、如何使用等;四是教学过程的组织、监督与管理。这部分包括教学的组织形式,方式方法的运用、主要教学环节质量控制等;五是教学安排建议。这部分包括面授辅导的内容、次数、时间及形式,实验安排,课程讨论及作业和期末复习等。
一体化教学方案在实施过程中,要注重检查、监督和评价过程,通过对学生作业的完成质量和形考成绩来分析该一体化教学方案可行性,并且不断地进行完善和改进。
3 面授辅导课突出重难点和关键
开放教育的面授辅导课主要是帮助学生解释疑惑,帮助学生理清整个课程的知识结构和脉络,重点讲解本课程学生不容易掌握的知识点,这样才能为学生学好本课程扫清障碍。这门课程的重点难点很多,比如说组合逻辑电路这章,这部分内容包括组合逻辑电路的特点、常用组合逻辑电路的功能及其应用和组合逻辑电路的分析方法与设计方法三个方面,重点是用MSI最小项译码器和数据选择器组成的组合逻辑电路的分析和设计,所以要给学生指出,学好这部分内容的关键要掌握好用函数式对照比较的方法,这样学生就可以有的放矢的加强这部分知识的学习。
再例如门电路组成的组合逻辑电路的一般分析方法,实际上是根据给定逻辑电路列出真值表或写出逻辑表式,继而分析电路的逻辑功能。而一般设计方法就是,是根据真值表(功能要求)画出逻辑图,所以,熟练掌握逻辑函数各种表示方法之间的相互转换是进行分析和设计的基础。
4 实践课突出实际应用
数字电子电路课程实践性很强,许多电子电路都是实用型电路,都可以做成实际的装置,这部分知识的掌握,必须通过实验来完成。加强实践环节和动手能力的培养,在这门课程的学习中占用很重要的地位。所以,实验是本课程必不可少的重要教学环节。
本课程的实验要求有几个方面,一是要求学生初步具备查阅电子器件手册的能力;二是根据技术要求,要具备初步选用合适的元器件,组成实验电路,并且要有调试的能力;三是要求学生具有初步分析、寻找和排除电子电路中常见故障的能力;四是要初步具备应用EDA软件工具分析和设计简单数字电路的能力;五是初步具备自行拟定实验步骤,分析和综合实验结果以及撰写实验报告的能力。
根据本课的教学要求,结合我们自己的实际条件,我们共安排实验6次,其中,综合性实验安排两次,主要是检验学生设计、分析和创新能力。我们在安排学生综合性设计实验时,要求学生在实验前,要有详细的设计方案,包括设计的实验内容,单元电路设计、参数计算和器件的选择,要画出完整的电路图,并说明电路的工作原理等。通过单项实验和综合性设计实验,既提高了学生对理论知识的理解,也提高了学生实际动手能力。
总之,在教学过程中一定要结合以往教学辅导效果和学生实际,随时完善教学辅导内容,改进教学辅导方案,因地制宜的做好本课程的教学辅导。
【参考文献】
[1]肖永刚,李明华,等.高职《数字电子电路》课程教学之我见[J].济南职业学院学报,2010,12(6).
篇4
关键词:电子技能 竞赛 辅导
为进一步深化职业教育教学改革,近几年中等职业学校每年都举办技能大赛,并形成定期举办的长效机制,这标志着“普教有高考,职教有大赛”的制度设计基本形成。各个中职学校对专业学科的技能竞赛都很重视,一方面能够提高学校办学知名度,体现出学校的教学质量,检验教师教学效果;另一方面有利于提高学生专业技能水平,展示学生能力和风采,增强学生的社会竞争力,促使学生更好的就业。对中职电子类学生专业技能竞赛而言,“电子产品装配与调试”技能竞赛是最基本、最广泛、最重要的一项技能竞赛。本文就笔者近几年在学校“电子产品装配与调试”技能竞赛辅导的探索与实践作一浅析,以求能抛砖引玉。
1、了解“电子产品装配与调试”技能竞赛的特点
电子类专业通过此项目竞赛,检验学生对电子产品在规定设计方案(规定原理图与结构要求)下的工艺实现能力,包括对电子元器件的检测方法和常用电子产品制作工具的应用、电子产品加工方法和工艺的操作、在Protel DXP 2004软件环境中绘制电路图及PCB板图电路制图能力、电子仪器仪表的使用、现场问题的分析与处理、应用能力和创新能力等,引导中职学校重视电子行业职业工人基本职业能力的培养,指导和推动电子类专业开展教学改革,加快电子产品设计与制造的实用技能型人才培养。
2、掌握“电子产品装配与调试”技能竞赛内容
要求学生明白在规定的时间内,根据竞赛时提供的电子产品原理图、元器件及相关的仪器设备,完成以下工作任务:
2.1 元件选择
识别、筛选、检测给定电子产品所需要的电子元器件及功能部件,并记录测量数据。一般所给元器件数量为实际用件数量的120%~200%。
2.2 原理图与PCB板图的设计
根据题目要求,在Protel DXP 2004软件环境中自行绘制原理图和PCB板图,然后用打印机打印PCB板图。
2.3 电子产品装配
根据竞赛现场绘制并打印好的PCB板图,按等同比例在万能板上进行电路及元器件的装配。(也可直接用转印设备转印到电路板上)。
2.4 万能板焊接
将竞赛电路中各元器件及功能部件装配焊接在赛场提供的万能板上。
2.5 电路功能实现
通过安装、粗调能实现竞赛电路中各单元电路的功能并达到赛题的功能要求。
2.6 电子产品检测与调试
根据赛题中电路功能及技术指标要求,对各工作点的参数及各部分电路的功能进行测试和调整并记录结果。
3、明确“电子产品装配与调试”技能竞赛评判规则
由于“电子产品装配与调试”技能竞赛是电子技能、产品装配、电路设计和计算机制图技术的综合结果,因此要让学生明白评判作品的规则应至少包括以下几方面:
3.1 电子元器件选择
要求学生根据工作任务书设定的电子产品,熟练使用万用表等仪器或非仪器从赛场提供的电子元器件及功能部件中选择、检测,判断、识别其质量、性能及数值。
3.2 电子产品装配及检测
要求学生按电子装配工艺要求进行装配,保证焊点光滑、大小均匀适中;没有漏焊、假焊、虚焊、毛刺;剪脚长度适中;芯线完好、捻头镀锡;线路板清洁干净,电路连接正确,能正常工作;并正确使用万用表、示波器等相关的仪器设备,量度相关的测试点数据并记录,并按任务书要求完成电路检测。
3.3 测绘实体电路原理图和PCB板图
(1)要求学生能在Protel DXP 2004软件环境中能准确地根据实体电路的实物绘制电子电路原理图,用电路符号表示元器件,画出它的电路原理图,并在电路原理图中的元器件上标明它的标号和标称值。电路符号必须标准规定的图形符号,若Protel DXP 2004系统提供的图形符号与标准不一致时,选手应自行设计符合要求的图形符号。
(2)要求学生能根据自己绘制的电路原理图在Protel DXP 2004软件环境中绘制排版合理、美观有创意、规范严谨的PCB板图。强调必须把正确设计印刷线路板元件布局的结构和正确选择布线方向及整体仪器的工艺结构三方面联合起来考虑。1)合理的工艺结构,既可消除因布线不当而产生的噪声干扰,走线短,交叉少,同时便于生产中的安装、调试与检修等。2)美观的元器件的排版效果、构思上和图形上的创意可以让产品耳目一新。3)各元件排列、分布要合理和均匀,力求整齐、规范、结构严谨的工艺要求。
4、开展“电子产品装配与调试”技能竞赛辅导
在辅导学生参加“电子产品装配与调试”技能竞赛的各环节中,关键是培养学生电子专业知识应用能力和动手实践的能力结合,经过这几年参加竞赛获奖选手的亲身实践,教师指导重点应放在以下几个方面:
4.1 狠抓电子理论基础知识教学
狠抓《模拟电子电路》、《数字电子电路》、《电子产品整机装配工艺》、《Protel DXP 2004 SP2原理图与PCB设计》等基础知识教学。特别是加强以下元器件的原理、识别和检测方法,包括电阻(含光敏电阻、热敏电阻、电位器等)、电容、二极管(含整流管、稳压管、发光管等)、三极管、数码管、光电耦合器、晶振、常用各种集成电路、传感器、变压器、继电器、三端稳压器等。
这里需要说明的是,学校教务部门要根据技能竞赛的要求合理调整和增设一些竞赛必须而中职电子类教学大纲没有要求的课程,如《Protel DXP 2004 SP2原理图与PCB设计》等等。
4.2 加强学生专业技能训练的辅导
(1)充分利用《电子技能与实训》的实训课,严格按照“电子产品装配与调试”技能竞赛的要求,反复训练电子焊接与装配,特别要加强贴片元件焊接训练。
(2)充分发挥第二课堂作用,教师利用课余时间开展技能竞赛训练的辅导,尽量让选拔参加竞赛的学生课余时间都能泡在实训室里。
(3)强化训练学生正确、灵活使用各种工具,如电烙铁、吸锡器、螺丝刀、剥线钳、斜口钳、镊子等。
(4)加强对各种仪器、仪表的灵活使用、准确测量、正确读数的训练,如稳压电源、指针式和数字式的万用表、模拟和数字示波器、毫伏计、频率计等。
(5)借助计算机房、各种视频资料、教师一对一的辅导,加强Protel DXP 2004原理图与PCB板的设计训练。
(6)通过拆装各种废旧的电子产品,既训练拆装方法,又深入了解电子产品的原理和装配方法。
4.3 提升学生多元获取专业知识的能力
让学生多借阅电子专业课外书,通过网络查找各种专业疑难问题,学会在专业课外书和因特网上获取信息的方法。开始可以有针对性地布置一些问题,要求学生在指定课外专业书籍或网络中去学习知识,寻找解决问题的途径,待学生掌握了一定的方法后,可进一步要求学生自己去寻找解决问题的材料,培养自主解决问题的方法。
4.4 注重学生创新思维的培养
“电子产品装配与调试”技能竞赛中电路设计要求学生要有创新意识,才能开发出新的电路设计,同时也为具有创新能力的学生提供了一个展示才能的舞台。教师在辅导中应结合实际鼓励学生进行多个电路设计,特别是对具有创新思维的电路设计应引起足够的重视。教师和学生共同分析讨论,比较其优缺点,对有明显优势的电路进行分析讲解,在此基础上完成整个电路的设计制作。
4.5 培养学生应用知识的能力和综合处理问题的能力
要求学生要突出联系实际的应用,注重灵活运用知识,通过练习以求掌握知识,提高能力,灵活综合运用所学的知识系统地完成目标任务,谁运用得好,谁就能做出好的电子产品来。
4.6 注重历届电子技能竞赛的试题分析辅导
历年竞赛的试题是竞赛辅导方向的指引,竞赛辅导教师和学生应分析试题并有针对性地进行训练,同时,历年优秀作品亦是学生学习的好素材。
通过几年的技能竞赛,实践表明我们采取的“电子产品装配与调试”技能竞赛辅导方法收到很好的成效,学生的电子专业技能实践能力和创新意识都得到了较大的提高。
参考文献
[1] 2007-2011年《全国职业院校技能竞赛规程》.
篇5
【关键词】 Multisim 仿真 教学应用
1 问题的提出
在以往单一的教学中,教师只是把书本上的知识总结归纳地讲给学生,从学生的角度分析,技校的学生思想比较活跃,但基础知识相对比较差,再加上电路分析本身就是一个很抽象的学科,这就使学生在学习电路分析的时候感到有一定的困难,从而对学习没有兴趣,成绩自然就不好。那么,如何尽快地培养出满足市场需要的电工电子技能型人才成为教学工作者必须研究的问题。
由于在电子电工实验和实习操作中,我们需要很多相关的实验仪器,其中有些仪表仪器价钱比较昂贵,操作起来也比较复杂,若在实验和实习中完全依赖这些昂贵的仪器进行实做训练,投入大,消耗的成本比较高。因此,电路模拟软件就是我们所需要的一种教学新方法。
运用Multisim仿真系统教学是解决这一问题的重要途径。它既能解决学生实习时不熟悉仪表操作的问题,又可以大大提高学生的学习兴趣,还能提高学生的电子电路设计的能力,使课堂的实验演示更加灵活方便。
2 电子设计软件教学模式的确定
职业技术教育的电子电工技术应用专业的职业培训是使学生获得电子电工应用专业职业技能,既能适应现有的社会传统的电工电子专业的需要,也可以参与新项目的研究和开发。为此,我们需要建立一整套适应教学和市场需要的培养体系,使技校的学生除了动手能力、实践能力很强以外,参与新技术研究的能力也得到提高。
电工电子软件的应用技术教学模式应当是将传统的教学模式与新的多媒体教学模式相结合,使学生在掌握书本上的科学知识和专业知识的同时与实践相结合,更能从学生直观地角度来阐述难懂得知识。从另一个方面来说,给一些学习较好的同学一个电子设计的平台,从而能得到更好地锻炼。
3 Multisim仿真系统在教学中的应用
3.1 Multisim仿真系统的选用。我们选用了Multisim2001,它是一个用于电路设计和仿真的EDA工具软件。Multisim2001与EWB相比在功能上有了较大的改进,提供了标准的实际元(器)件库、RF库、功能强大品种齐全的仿真仪器和能满足各种需求的分析方法。Multisim2001的开放式元件库和仿真结果的输出,可与多种EDA软件匹配。其本身也是一个完整的系统设计工具,结合Spice、VHDL、Verilog可对模拟、数字和RF电路进行仿真。Multisim2001也被广泛的用作“电路分析”、“模拟电子线路”、“数字电路”和“通信电子线路”等课程的仿真设计平台。使电工、电子技术理论课的教学更加生动活泼,课堂实验演示更加灵活方便。
3.2 Multisim仿真系统在电工电子教学中的应用。
3.2.1 在电路分析中的应用。在电路分析中,戴维南定理一个非常重要的内容,但是,它对于技校的学生来说又是一个十分难理解的解题方法。在理论知识掌握了一定程度以后,我们用Multisim仿真系统软件来验证,会让学生更好理解定理、方法的应用,在Multisim中用万用表分别测量电路的端口电压和端口短路电流,就可以轻松地求出线性电路的戴维南等效电路,使计算简单化。
如图1-1所示电路为例:利用戴维南定理求解戴维南等效电路,同时,熟悉在Multisim中选取元件、连接电路、表头测量的基本操作过程。
图1-1 戴维南定理应用电路
基本操作:①从元器件库中选取电压源和电阻,创建图1-1所示电路。②启动Place菜单中的Place Junction命令,再启动Place中的Place Text命令,在需要添加端点的位置上点击鼠标,输入文字A、B。从右边仪表库中选出数字万用表(Multimeter),并接至端点A、B:表头“+”与A连接,“-”与B连接,如图1-2所示。双击XMM1,在面板上选择“V”和“DC”。启动仿真开关,万用表读数为8.0V,如图1-3所示,此为A、B两端的开路电压。
图1-2 测量开路电压和短路电流
图1-3 图1-4
③仍将万用表接至A、B两端,在面板上选择“A”和“DC”,启动仿真开关,万用表读数为2mA,如图1-4所示。此为A、B两端短路电流。④根据戴维南定理,等效电阻等于电路的端口开路电压和端口短路电流的比值,故该电路的戴维南等效电阻R=8/2=4。⑤根据测量的数据,可画出戴维南等效电路,如图1-5所示。
从这个例子我们可以看出,在解决较复杂的电路问题的时候,可以应用Multisim系统软件将这一解题方法直观的展现在学生面前,使学生能有兴趣接受和掌握这一定理的应用,丰富了课堂教学。
3.2.2 Multisim在电子线路中的应用。在模拟电子线路分析与设计过程中,经常需要选择合适元器件。如果在设计过程中,每换一个元件就进行一次测量,则工作量非常大。利用Multisim提供的大量的仿真分析法,可以为电路设计提供许多有效的方法。
例如:单级共射放大电路是放大电路的基本形式,为获得不失真的放大输出,需要设置合适的静态工作点,静态工作点过高或过低,都会影起信号的失真。通过改变放大电路的偏置电压,可以获得合适的静态工作点。
单级共射放大电路是一个低频、小信号放大电路。当输入信号的幅度过大时,即便有了合适的静态工作点,同样会出现失真。改变输入信号的幅值即可测量出最大不失真输出电压。放大电路的输入、输出电阻是衡量放大器性能的重要参数。那么,我们通过Multisim仿真系统软件,为放大电路选择合适的静态工作点,以及如何利用系统软件测量放大电路的性能参数。
3.2.3 静态工作点的设置。创建如图2-1所示电路,运行仿真开关,可看到如图2-2所示的输出波形。然后我们更改一下元件的参数,看看它对放大电路有什么影响。
双击电阻R3,将其数变为R3=27kohm,可以看到输出波形如图2-3所示。很显然,由于R3增大,三极管基极偏置电压增大,致使基极电流、集电极电流增大,工作点上移,输出波形出现了饱和失真。
图2-1 单级共射放大电路
图2-2 共射放大电路输出 图2-3 共射放大电路输出
由理论分析可知,工作点偏高,易引起饱和失真,消除的方法是:增大基极电阻,以减小基极电流,使工作点下移。如果工作点偏低,会引起截止失真,消除的方法是:减小基极电阻,以增大基极电流,使工作点上移。
在电路窗口单击鼠标右键,在弹出的快捷菜单中点击show命令,选择show node names。启动Simulate菜单中Analysis下的DC Operating Point命令,在弹出的对话框中的Output variables页将节点2、3、4作为仿真分析点,点击Simulate按钮,可获得仿真结果如图2-4所示。
图2-4 仿真分析点
3.2.4 输入信号的变化对方法电路输出的影响。现在我们相应的改变输入信号V1,将输入信号幅值变为5mV时,测得的波形如图2-5所示。再分别改变为15mV、20mV时,都有相应的失真,输出波形上宽下窄,当输入信号幅值改为21mV时,波形严重失真,如图2-6所示。因此说明,由于三极管的非线性,图2-1所示的放大电路仅适合小信号放大,当输入信号太大时,会出现非线性失真。
图2-5改变输入时的输出波形
图2-6改变输入时的输出波形
3.2.5 测量放大电路的放大倍数、输入电阻和输出电阻。放大电路的放大倍数、输入电阻和输出电阻是放大电路的重要性参数。我们利用数字万用表对它们进行测量。
3.2.5.1 测量放大倍数。利用图2-1所示电路,双击示波器图标,就可以从示波器上观测到输入、输出电压值,计算放大倍数Av=V0/Vi。
3.2.5.2 测量输入电阻。如图2-7所示,将万用表接入电路中。运行仿真开关,可从电压表XMM2和电流表XMM1上读取数据,则Rif=Ui/Ii,测得频率为1kHz时的输入电阻。
图2-7 输入电阻测试电路
3.2.5.3 测量输出电阻。根据输出电阻计算方法,将负载开路,信号源短路,在输出回路中接入电压表和电流表,如图2-8所示。设置为交流AC,从电压表XMM2和电流表XMM1上读取数据,则ROf=UO/IO,测得频率为1kHz时的输入电阻。
图2-8 输出电阻测试电路
4 Multisim仿真系统的应用效果、存在的问题及解决的方法
通过以上举例分析,Multisim仿真系统软件无论在教师教学中还是在学生的学习过程中都很方便,在引入仿真教学之前,教师只是仅限于书本上的知识,而学生对这些枯燥的知识没有学习兴趣,既影响了教师的教学效果,也影响学生的学习效果。引入Multisim仿真系统之后,学生可以直观的分析电路,使学生的学习主动性与积极性大为提高。另外,在技能训练中,可以激发学生的动手、动脑能力,大大节约了实习训练成本。
当然,软件的应用也会存在一些问题,比如仿真出来的一些曲线可能和以往见到的不太一样,学生存在对比,以至于混淆;软件对学生英文水平也是一个大的挑战,等等。这就要求教师要正确的引导和指导学生,弥补软件教学的不足。
总之,Multisim加工仿真软件在教学中的应用尚在起步与研究探索阶段,只要积极思考在应用中产生的问题,主动采取应对措施,正确发挥其在教学中的作用,就一定能收到事半功倍的效果。
参考文献
1 蒋卓勤等.Multisim2001及其在电子设计中的应用.西安电子科技大学出版社
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实验教学是学生进行科学实验训练、强化理解理论知识、提高实践操作技能和科技创新能力的重要环节,对于提高学生的综合素质和培养学生的创新精神具有特殊意义。“电工电子技术”实验内容涉及面广,理论性和实践性较强,同时科学技术的迅猛发展促使实验教学内容进一步扩充,使得教学内容和授课学时的矛盾日益突显,在一定程度上阻碍了实验教学质量的提升,影响了学生综合素质能力的提高。只有重视“电工电子技术”课程的实验教学环节,注重更新实验教学内容,开设出一批新的设计性、综合性、创新性实验,才能激发学生学习兴趣,促进学生将理论知识转化为实践能力,有效提高实验教学质量和效果,有助于大学生向社会所需的应用型、创新型人才转变,为奔赴高新技术人才领域夯实专业基础。(1)多元化的培养教育模式。巩固基础理论知识,培养电工电子电路分析设计能力,训练实践操作能力,激发创新意识和培养创新能力,经过反复讨论研究确定实验教学实施方案。实验课程体系的教学内容体现多层次、模块化教学,合理利用课时资源,理论与实践紧密结合,强化工程实际应用以满足学生的个性发展需要。“电工电子技术”课程实验部分十个设计实例和两个综合设计项目,与理论教学同步进行,以此强化理论知识的学习,为工程实际运用打下良好基础。学生根据实验项目来完成实验任务,使学生熟悉了解科学研究的基本过程和方式方法,在进行实验设计时就能抓住重要步骤,有助于发挥学生自我导向性研究学习和自由互协作学习,激发学生的学习热情,增强学生的创新实践能力和综合素质能力。基础知识实验以教师分析讲解指导为主,便于学生理解理论教学内容,熟悉了解电工电子仪器的使用方法和注意事项。实验技能基础实训包括元器件检测、合理布局,电路的安装、调试等,该模块帮助学生巩固基础理论知识,掌握基本实验技能,培养学生科学的逻辑思维方式,逐步掌握科学的实验设计思想。综合设计性实验以学生实际动手操作为主,拟定设计型实验项目,提出设计要求,审查实验设计方案,利用Multisim仿真软件构造虚拟环境仿真,由学生自由选择实验器材实施实际硬件实验操作,教师从侧面进行必要的指导。这部分综合设计性实验实训项目涉及多学科理论知识,项目选题应与工程实际相结合,具有知识性、灵活性、综合性与创新性,难易程度应符合大多数学生的知识水平,并融入现代科学技术成果。在这一层次教学过程中,教师应特别注意启发式教学、情景式教学和任务驱动式教学方法的运用,引导学生充分发挥主观能动性和创造性,鼓励学生发挥个性自由组队、自主选题或自定题目、自定性能指标和设计方案、自行搭建电路测试实现,对学生自主提出的具有一定水平的和前瞻性的题目要给予大力支持,着重培养学生的知识综合应用能力、信息获取能力和实践创新能力。(2)建立开放式多媒体实验教学平台,进行协作学习。规划制作开放式的“电工电子技术”多媒体实验教学平台,它由理论课件教学、交流辅导中心、虚拟实验室等系统构成。在“电工电子技术”实验教学中利用计算机多媒体教学设备将实验教学内容以文字、图像等多种模式展现给学生,从基础理论、实验内容、实训操作、教书育人等方面给予充分的考量,把教学中的实验原理、实验方法等形象地表现出来,帮助学生获得示范性实验技能教学培训。建议和指导学生查阅电子制作、电子设计竞赛、最新电子产品、日常生活电器维修、最新芯片的应用等资料,结合本门课程的学习内容,掌握先进的专业技术和实验技能。校园网内学生可随时进入理论课件教学子系统学习多媒体课件,在交流辅导中心查阅任课教师的各类教学信息。如:所留作业、习题解答、仿真软件介绍、考试通知等,或与教师在BBS上以在线或者留言方式进行交流讨论,还可以进入虚拟实验室系统进行实验课程的预习和复习巩固。总之,建立开放式多媒体教学平台,进行协作学习极大的激发了学生的学习兴趣,转变传统教学观念,培养学生的自主学习习惯,通过多种途径使他们的各种智能得到尽可能大的发挥,提升学习能力。
二、教学培养模式多样化
随着电子技术和计算机技术的迅猛发展,教学设施与软件设计平台日益完善,学生获取的知识是多样化的,而不再仅局限于课堂上。把先进的现代教育技术引入“电工电子技术”课程体系建设中,培养学生科学的设计理念,将理论、仿真和实践有机结合,从根本上转变传统的电工电子电路分析设计教学方法。当然,在实际的教学过程中不可重此轻彼,要做到理论与实践有机结合起来,引导学生更多地主动思考、主动探索、主动发现,加深对理论知识的认识,充分调动学生学习的积极性,有效提高学生的工程实践能力和创新能力。
1.计算机仿真与传统硬件实践相结合通过计算机仿真平台,由过去的简单验证实验现象、观察实验波形,转向深入分析电路设计思想,强调实验的真实性,尝试解决基本原理与工程实际相结合的难题,让学生在一个与实际工作相似的模拟环境下进行学习,培养学生科学思维、实验技能、设计能力和创新能力,增强他们走向社会的适应能力。Multisim仿真软件是ElectronicsWorkbench(简称EWB)的升级版本,它是加拿大的InteractiveImageTechnologies(IIT)公司于20世纪80年代推出的从电路仿真设计到版图生成全过程的电子设计虚拟电子工作平台,特别适合于电子电路的设计工作。[9]Multisim仿真软件最重要的特点是:(1)Multisim仿真软件中虚拟电子仪器可以对模拟、数字电路进行仿真,具有较强的电路仿真分析能力,元器件和仪器仪表与实际情况非常接近,采用内部提供的理想模型库构建电子电路,利用清晰明确的仿真过程使学生加深对基本理论知识的理解。[10](2)Multisim仿真软件提供的电路模型可以帮助学生了解电工电子技术中典型电路的实验原理和测试仪器仪表的使用,尤其是在电路仿真分析时不必担心元器件和电子仪器的损坏。学生在设计电路过程中,可以修改电路及其参数,随时观察结果进行仿真调试,同时与理论结果进行对照,还可以对电路进行故障设置,以观察故障条件下电路的各种现象,这是真实实验环境中是难以做到的。
2.教学资源信息化和网络化的建设及应用现代教育信息技术的全方位应用,如:注重网络教学资源建设,建立课程教学网站和网络实验教学平台。学生可在任何时间、地点,通过校园网络进行自主学习和交流讨论,在课程教学网站中开辟教学讨论区,开展师生之间、同学之间交流讨论并为学生答疑解惑。教师可通过网络交互平台,实时课程教学信息、教学计划、考核要求,开展网络答疑、专题讨论和教学情况调查等教学辅助工作。建立网络实验教学平台,集成了实验教材、多媒体网络实验课件、电子教案、元器件数据手册、实验教学案例等立体化教学资源。创建一个多角度学习、多方位交流的平台,为学生提供丰富的网络信息资源,满足“电工电子技术”课程教学改革的需要,也为实行开放式实验教学模式奠定基础。
三、综合能力量化考核方式
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关键词:本科教育;微电子;课程体系;结构优化
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)04-0033-03
一、引言
微电子技术是随着集成电路,尤其是超大型规模集成电路而发展起来的一门新的技术。微电子技术包括系统电路设计、器件物理、工艺技术、材料制备、自动测试以及封装、组装等一系列专门的技术,是高科技和信息产业的核心技术。微电子产业是基础性产业,对国民经济有着巨大贡献,并渗透到其他很多学科,是发展现代高新技术和国民经济现代化的重要基础。作为电子通信类高校,南京邮电大学建校近50年来,正朝着信息科技类大学进军。随着电子、通信和信息等产业的飞速发展,国内外都需要大量的微电子学人才,我校成立微电子学专业,旨在为我国的ASIC设计方面,培养急需的人才[1-6]。我国“十五”计划纲要明确提出大力发展半导体集成电路产业,为了满足社会的发展和需求,我校微电子专业成立于2001年,并于2007年招收第一批本科生。在学校各级领导的重视和关心下,专业建设取得了飞速发展。本科人才培养方案是各专业人才培养目标、培养规格以及培养过程和方式的总体设计,是学校组织本科教学、规范教学环节、实现人才培养目标的纲领性文件,对人才培养质量具有决定性的影响。当今的高校教育不仅需要培养大量理论基础较扎实、具有开拓创新精神的专业型人才,也更需要培养大量工程应用型人才。所谓“应用型人才”主要是指德、智、体、美等方面全面发展的,能够将专业知识和技能应用于所从事的专业社会实践的高级专门人才。“应用型人才培养模式是以能力为中心,以培养技术应用型专门人才为目标的”。它更加注重的是实践性、应用性和技术性。即基础知识比高职高专学生深厚、实践能力比传统本科生强,是本科应用型人才最本质的特征。本科应用型人才培养模式是根据社会、经济和科技发展的需要,在一定的教育思想指导下,人才培养目标、制度、过程等要素特定的多样化组合方式。
二、深化完善本科教学体系改革的措施探讨
人才培养方案制(修)订工作对于学校实现人才培养目标、进一步深化完善本科教学体系改革具有重要意义,人才培养方案制(修)订需要全面贯彻国家中长期教育改革和发展规划纲要,认真落实教育部关于全面提高高等教育质量的若干意见等文件要求,不断适应国家和社会发展需要,进一步深化教育教学改革,优化人才培养过程,提高人才培养质量,促进学生全面发展。具体的改革措施探讨如下。
1.进一步明确本专业的特点和优势。培养方案是高等学校实现人才培养目标、开展人才培养工作的总体设计和实施方案,为全面贯彻教育部关于全面提高高等教育质量的若干意见,以执行最新颁布的普通高等学校本科专业设置管理规定为契机,推动我校新一轮专业建设和教学改革,以不断适应知识经济、科技、社会发展对各类高素质创新人才的需要,根据我校教育教学改革的实际,及时总结人才培养经验,以“本科教学工程”建设工作为抓手,积极参与教育部“卓越工程师教育培养计划”及“工程教育专业认证”,进一步更新教育观念,深化教育教学改革,提高本科教育质量,构建和完善适合我校办学指导思想、具有我校办学特色的本科创新人才培养体系,根据新《目录》规定的各专业培养目标、培养要求、主干学科、核心课程、主要实践性教学环节、主要专业实验,紧密结合近年“本科教学工程”改革实践,开展本科专业培养方案的修订。本专业培养适应社会发展需要,道德文化素养高,社会责任感强,身心健康,掌握扎实的自然科学基础知识和必备的专业知识,具有良好的学习能力、实践能力、专业能力和创新意识,能在微电子器件、工艺和集成电路设计及相关的电子信息科学领域从事科学研究、产品研发、工程设计、技术管理等工作的专门技术人才。主要专业方向为微电子器件、工艺和集成电路设计。注重集成电路设计、集成电路版图设计、微电子器件设计和MEMS设计。
2.课程设置进一步优化。课程的设置是否合理对人才的培养起到了至关重要的作用,尤其是现今提出的对专业人才的更高要求,需要进一步优化课程体系,合理安排课程内容。首先,在课程设置方面,当前,南邮本科微电子专业经过几年的发展,取得了不少成绩。但世界范围内微电子产业飞速发展的特点决定了高校微电子学科的教学必须紧紧跟随产业发展的步伐。我们在看到以前所取得的成绩的同时也必须看到其中所存在的一些问题,并积极进行改革创新。我校的微电子专业在设立初期,经过各方专家的反复讨论和论证,建立了一套统一的专业课程和教学大纲。这套课程满足该专业最基本的专业要求。但由于微电子专业设立时间不长,仍属于起步阶段,由于硬件条件和师资力量的缺乏和不到位,无法设立多样的课程体系和科目,所以目前的教学仍然是基本上按统一的教学大纲和教学要求组织。随着学校办学规模的扩大,通达微电子学院的设立,选修微电子专业课程的学生人数不断增加,原有的教学课程体系和科目还需要进一步细化、深化、推广。为此,在课程设置上,我们必须对已经投入使用的培养方案进行分析和总结、不断地进行修订和完善,将整个学科的课程结构体系、到具体到每一门课程的知识体系,都进行优化设计,以期在最短的学时内使学生掌握牢固的知识。最终使学生获得以下几方面的能力:掌握扎实的数学、物理等方面的基本理论和基本知识;系统掌握量子与固体物理、半导体物理与器件物理、半导体集成电路设计和制造的基本知识,具有独立进行微电子器件、工艺和集成电路设计的基本能力;了解电子信息类专业的一般原理和知识,受到科学实验与科学思维的训练,具有本学科与跨学科的科学研究与技术开发的基本能力;在综合类实践、实验中具有较强的独立设计、分析和调试系统的能力,能够完成综合性和探索性工作的能力;养成良好的学习习惯,对终身学习有正确认识,具有不断学习和适应发展的能力;其次,对于理论课程的内容,针对南京邮电大学的学科特点和电子科学与工程学院的实际情况,以及本专业的特色建设,主要专业方向为微电子器件、工艺和集成电路设计。注重集成电路设计、集成电路版图设计、微电子器件设计和MEMS设计。以能力培养为基础来设计,并考虑学生毕业后从事的职业,根据工作的要求对教学中的课程进行专项的能力和综合能力培养。在通识教育类课程中设置了高等数学、大学物理、物理实验、程序设计等。专业教育类课程中设置了信号与系统、数字电路与逻辑设计、模拟电子技术及电工电子实验等。这些是所有涉及到电类专业的学生都必须学习的课程。在微电子专业的专业课中安排了固体物理、半导体物理、半导体集成电路工艺、半导体器件物理、通信原理,这些课程都是基础理论课程,是为微电子专业的学生打下基本的专业基础。考虑到工程认证的需要,在集成电路与CAD的课程设置上,专门增加了16小时的实验,加强学生的实验和操作技能。在集成电路分析与设计的课程设置中,专门将模拟和数字分开,设置了各48小时的模拟集成电路分析与设计、数字集成电路分析与设计,这不同于其他院校的课程设置,应该也算是我专业的一个特色和优势。使学生掌握初步的集成电路设计知识,加强了学生的集成电路分析和设计的能力。除了已经设置的32小时的VLSI设计实验课和32小时的微电子专业实验,还增加了32小时的工艺实验,这也大大加强了实验和上机比例。具体来讲,已经在建设的ASIC设计实验室的基础上开展了ASIC设计实验课程的教学,并筹备建立了微电子专业实验室,拥有了一批工作站、计算机等硬件资源和ISE、MAXPlus II、Synopsys Cadence等软件资源、学会一到两种EDA工具的使用方法。建设微电子器件和半导体物理专业实验课程,在广泛调研的基础上购置了必要的仪器设备、编写了实验教程、开展了半导体材料实验和晶体管测试实验;基于以上措施,建立一整套完备的、覆盖微电子产业前端和后端工序的微电子实验课程体系。开展了器件和工艺设计实验。掌握一定微电子实验能力是微电子专业本科生应当具备的基本素质。在微电子专业的专业选修课中设置了VLSI版图设计基础、片上系统设计、微电子器件设计、MEMS与微系统设计、新型微电子器件、通信集成电路等多门课程,涵盖了微电子方向的器件设计、电路设计、工艺设计等各个方面。更好地体现了应用型人才的培养方向和目标。再者,实践课程的内容上,由于微电子专业是一个实践性较强、实践内容多的专业,从集成电路的生成流程来看,其实践内容包括系统和电路设计、器件设计、工艺设计、版图设计、实际流片和测试。实践课程的设置对培养学生解决问题能力、判断能力和创新能力极为关键;需要工程认证的专业的实验实践课程必须要达到30%以上。因此,还拟通过建立微电子专业实验室,开设微电子和半导体测试实验课,在培养学生理论知识的同时,加强实践能力的培养,培养既有较深理论基础,又有一定动手能力的全面发展的学生。在实践型环节的课程设置中,通识基础课和学科基础课中安排了电类学科所必须的程序设计、电装实习、电子电路课程设计等。在专业基础课和专业课中,设置了软件设计、微电子课程设计等,尤其是微电子课程设计,将进行较大的改革,要求改革后设计内容都是与本专业紧密相关,全面运用到所学的专业知识。
3.师资队伍的建设。本专业现在拥有专业教师14名,完全满足本科的专业教学需要,但从事集成电路设计方向的老师比较缺乏。还有,学生的个性不同,使学生在学习的兴趣、主动性等方面差异很大;随着社会竞争的日益激烈和社会需求的不断变化,又使学生的未来发展面临很大挑战,学生的需求随之呈现多样化。因此,多元化的培养规格应当成为共识。将学生的具体情况和社会需求相结合,这就要求我们必须打破现有的统一模式,根据学生的实际和社会需求建立多样化的课程体系,实施分类教学,在保证打好扎实的专业基础的前提下,设立尽可能多的适应当今社会发展的方向性课程。建立既具有深厚扎实的理论知识功底,又具有精通实践、有很强的动手操作能力和解决生产实际问题能力的教师队伍迫在眉睫。近几年,我学院在引进高水平的师资力量方面进行了不懈的努力,微电子专业教师的队伍在不断扩大,教师的专业方向也在不断丰富,能够胜任并有选择性地担任各主要方向的专业课教学。但仍然缺乏学科带头人,缺乏一个凝聚人心的事业平台,学术梯队。这就要加速建设学科带头人、重点骨干教师和优秀青年教师4个层次的学术梯队。通过培养和引进,形成一批整体素质高、学术实力强、结构合理、具有团结协作精神的学术梯队,使其在学科建设中发挥突出作用。鼓励教师积极申报各类项目,积累一定的设计、实验和操作经验。鼓励教师与公司、研究所合作,鼓励教师到国内外高校去做访问学者,积极参加国内外举办的国际会议,从而了解专业的最新发展、前沿问题,开阔眼界。
三、小结
总的来说,微电子学是发展现代高新技术和国民经济现代化的重要基础。培养方案是高等学校实现人才培养目标、根据我校教育教学改革的实际,及时总结人才培养经验,以“本科教学工程”建设工作为抓手,积极参与教育部“卓越工程师教育培养计划”及“工程教育专业认证”,进一步更新教育观念,深化教育教学改革,提高本科教育质量,迫在眉睫。其中需明确我校的特点和优势,以通信集成电路设计为主要方向,同时兼顾工艺设计与器件设计。相信通过培养方案、课程设置、师资等各方面的建设,一定会培养出高质量的微电子学领域人才,为我国的微电子工业做出贡献。
参考文献:
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关键词 模拟电子技术;教学改革;系统教学法
中图分类号:G642.0 文献标识码:B 文章编号:1671-489X(2013)12-0084-02
模拟电子技术课程(简称模电)是基础理论和工程应用紧密结合的重要的专业基础课,学生对此课程的学习比较重视,由于该课程应用性较强,同时内容多,课时少,学生掌握的效果并不理想。在该课程教学过程中,学生在学习上存在一定的困难,为了探索适应新形势发展要求的教学方法,近几年结合模电教学进行了一些改革尝试。
1 明确课型
在模电教学中,教师必须熟悉该课程的一些基本课型,才能很好地组织教学活动,顺利地完成教学任务。根据模电学科的特点和教学的特点,把其课程的课型分为3种,即理论教学课、实验教学课和习题教学课,三者相辅相成,是一个有机的整体。
1.1 理论教学课
在模电理论教学中最重要的内容是4个“基本”,即:基本概念、基本电路的工作原理、基本分析方法、基本技术指标。这是贯穿教学过程的主线。那么,如何使学生掌握“四基”,并使学生的认识能力在掌握“四基”的过程中得到充分发展,是模电课程理论教学的重要任务。为了完成这一任务,从基本概念和基本分析方法入手进行教学,要经过3个环节。
1)引入电子技术概念。这一环节的核心是创设学习电子技术的环境,提供感性认识。教师必须在一开始就给学生提供丰富的感性认识。常用的方法有:运用实验来展示有关的电子技术理论、利用直观教具、利用学生已有的生活经验以及利用学生已有的基础知识等。
2)建立电子电路的模型。电子电路模型是人脑对实际电子电路进行科学抽象的产物。只有建立起电路模型,才能运用电子电路理论来解决实际问题。例如,讲到功率放大电路时,结合实际的收音机中扬声器、平时常用的低音炮及电动机的控制电路等实际电路的驱动电路来进行抽象,在比较的过程中有意识地引导学生突出本质,摒弃非本质,使其能够顺利建立功率放大电路电子电路模型[1]。
3)运用电子技术。学习电子技术知识的目的在于运用。在这一环节中,一方面要用典型的问题,通过教师的示范和师生共同讨论,深化活化对所学的概念和规律的理解,逐步领会分析、处理和解决电子技术问题的思路和方法;另一方面,组织学生进行运用知识的练习。针对这一环节,利用课余时间组织学生进行一些电子电路小设计、小制作,以使学生更加深刻理解电子电路理论并运用到实际中。
1.2 实验教学课
实验教学是理论教学不可缺少的一部分,通过实验可以帮助学生理解和巩固所学的理论知识,培养学生的分析设计和工程实践能力。为此,根据课程特点把模电实验教学分为3种:演示实验、学生实验和课外实验。
演示实验是教师在讲授知识的过程中为配合教学内容而演示给学生看的实验,主要是使学生获得感性认识,培养观察能力和思维能力,引起学习兴趣。
学生实验是模拟电子技术实验教学的一种重要形式,是使学生受到模电实验操作训练的主要措施。进行学生实验教学要做到:实验能力的培养要明确要求、严格训练,逐步做到由学生独立设计实验方案,进行实验操作并完成实验报告。
课外实验是为了更好地加强学生对理论知识的理解,针对不同的学生在实验教学环节的表现情况,教师安排的一些有针对性的课外实验。
1.3 习题教学课
习题教学,也是模电课程教学的一种重要形式。在讲述若干重要概念和规律后安排的以解题指导为中心的习题课,及时而有重点地进行复习和解题训练。
2 提倡系统教学法
笔者对模电教学中的3种课型进行了分析,为全面提高模电课程的教学质量,在此倡导一种新的课堂教学模式——系统教学法,其根本目的就是让学生轻松愉快而卓有成效地学习。
2.1 系统教学法的基本特点
1)注重知识的系统性。学生学完模电的课程后,感觉各章节是独立的知识,没有互相联系,这表明学生没有真正地掌握这门课程。教师在讲授这门课程时要强调各章节的联系,突出课程知识点的主线,如先讲器件和模型,然后讲解单级放大器,虽然单级放大器可提供较高的增益,可是不够稳定,为了抑制共模电平、温度等参数对增益的影响,引入差分式对称电路,可是β的波动、温度的变化及噪声等还是影响增益的稳定,于是引入反馈技术来实现恒定的增益,同时还可增大带宽等[2],这样学生对该门课有一个整体的认识,使所学的知识系统化。
2)突出学生主体。在教学中突出学生主体能动作用,这种能动作用表现为两个“飞跃”,即从感性认识到理性认识的“飞跃”,由理性认识到实践的“飞跃”。这就要求教师在教学中做到:①强调学生的重要作用,要使学生在电子技术环境中学习电子技术,要通过各种直观形式向学生展现生动具体的电子元件、电子电路;②按学生的认识规律办事,从基本元件、基本电路入手,以感性认识为基础,从而形成一定的理论,与以往学过的知识相联系。
2.2 系统教学法的课堂设计
根据系统教学法的特点,设计出系统教学法的具体教学模式——课内外“三环三习三追忆”。其中,“三环”是指自学探究、串联精讲、整理吸收;“三习”是指学生在课外要做到复习、练习和预习;“三追忆”是指对新课题的即时追忆、复习前追忆和复习后追忆。
1)自学探究——知觉选择阶段。每次课结束,教师布置自学提纲,提供下次课要达到的目标和要求,学生根据提纲要求查找资料。这一阶段是知觉选择的过程,学生有意识有选择地定向摄取知识,获得感性认识。
2)串联精讲——理解领会阶段。针对学生自学探究的情况,教师进行重点讲解,澄清模糊观念,加深对概念和规律的理解。特别要注意对教学内容进行串联精讲,纵向串讲教材的重点、难点和关键,使所学知识系统化;横向串讲知识之间的区别和联系,讲清易错易混处,使学生对所学知识的理解更加深刻。
3)整理吸收——记忆贮存阶段。教师帮助学生回顾本节课的主要内容,指出学生运用这些概念和规律时经常出现的错误并分析其原因。
3 结束语
以上针对模拟电子技术教学中几种常见课型进行具体的分析,从而提出所倡导的系统教学法,最后提出系统教学法的具体课堂设计。几年的教学实践表明,该方法注重学生能力的培养,能充分调动学生学习的积极性,可以实现知识、能力、素质三者的有机结合,使学生在掌握专业知识的同时提高了综合应用能力。
参考文献
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关键词:人才培养模式;课程体系;实践教学体系;双师素质
教育部在《关于全面提高高等职业教育教学质量的若干意见》(教高2006f16号])中指出:高职教育“要全面贯彻党的教育方针,以服务为宗旨、以就业为导向,走产学结合发展道路,为社会主义现代化建设培养千百万高素质技能型专门人才”。明确了高职的培养目标是为社会主义现代化建设培养高素质技能型专门人才。
一、高素质技能型专门人才培养目标的确立和人才培养规格的设计
高职专业培养目标是分析社会需求的归宿。是制定培养计划的依据。根据目前的研究成果,一般将高职院校的培养目标定位于:培养与我国社会主义现代化建设要求相适应的,掌握本专业必备的基础理论和专门知识,具有从事本专业实际工作的全面素质和综合职业能力,在生产、建设、管理、服务第一线工作的高级技术应用型人才。同样,要构建高职应用电子技术专业的人才培养模式,首先就要确立与社会需求相适应的人才培养目标。比如,广州华商职业学院将应用电子技术专业的培养目标定位为:培养拥护党的基本路线,热爱社会主义祖国,德、智、体、美全面发展,适应我国现代化需要,系统掌握应用电子技术领域的基础理论、基本技能和相关专业知识,具有电子线路设计与剖析、电子产品组装与检测、电子测量与仪器使用及维护、家电维修及电工操作等技能,能在电子产品、电子设备和系统的设计、生产、装配、调试、检验、维修、经营管理等第一线从事技术工作的高素质技能型专门人才。
要达到高职院校高素质技能型专门人才培养目标,需要为学生设计合理的培养规格,构建新的知识结构、能力结构和素质结构。高职学生应具有基本理论知识和专业知识和技能。基本理论知识是一个学生应对就业后社会环境多变、高新技术层出不穷、日新月异的基础,专业知识是学生就业时从事某一工作岗位所要求的知识结构和技能。因此,知识结构的设计,既要重基础,也要重专业,二者不可偏废。不能仅强调专业课程、实践而忽视基础课程的学习。能力结构是指保证一个人顺利从事职业活动的稳固的心理特征和知识技能的综合,主要由获取知识的能力、运用知识的能力和创新能力构成。素质结构除了具有综合文化素质外,还应培养学生的职业素质。
二、优化课程结构。构建培养高素质技能型专门人才课程体系
课程设置应把握文化基础知识以“必需、够用”为原则,专业知识强调针对性和实用性。比如。电子技术专业课程的设置应以毕业生应具备的技术应用能力为主线,围绕学生的就业方向。整合教学内容。设置若干专业核心课程。以理论教学与实践、实训相配合的方式。使学生通过核心课程的学习和训练,掌握专业知识和职业技能。首先。思想政治课是硬性规定的必修课。其次,必须把与本专业最基本的若干基础课和专业基础课例如电路原理、数字电子电路、模拟电子电路、高频电子电路作为学生的必修课。再次。应有毕业生应具备的技术应用能力为主线的课程。以培养学生的实践能力和创新能力。例如单片机原理及应用、Protel辅助电路设计、EDA技术、PLC原理及应用技术、电子测量与仪器、传感器技术等课程。为了使学生在学完上述课程以后建立起整机的概念,还应学习音响技术、彩色电视原理等课程。这是基础知识和专业知识的具体应用,是理论联系实际的典型范例。当然。以上课程的开设需以所学知识“够用”为原则,不宜涉及过深的理论。要求在实施教学的过程中选择合适的高职高专教材。为了有效地训练学生的技能,使学生毕业后能很快地适应电子企业第一线的工作,还应开设实践性很强的课程,例如电子工艺实训、电工安全技术实训、维修电工实训、电子系统综合设计实训等课程。
三、营造工程环境。构建科学合理的实践教学体系
为培养学生的实验能力、实际动手能力、独立分析能力和解决问题的能力、创新思维的能力和理论联系实际的能力,有必要对实验课程体系进行改革和创新。学生的实验不能只局限于原来的验证性实验,应该在此基础上发展为基础性验证性实验、要求学生独立思考的设计性实验、由学生自行选题设计的综合性实验和培养学生实际操作能力的工艺操作性实验4个层次的实验。验证性实验主要与几门专业基础课的理论教学同步进行。约占实验课时的25%。设计性实验主要与设计性课程如单片机原理及应用、Protel辅助电路设计、EDA技术等课程同时进行,但不受章节教学内容的局限,可以是一个相对独立的应用电路。约占实验课时的35%。综合性实验和工艺操作性实验可以在开设整机课如音响技术、彩色电视原理等课程时进行,也可以在电子系统综合设计实训课或毕业设计时进行,这类实验约占40%。
开展双证教育是加强实践教学的一个主要途径。双证教育是指将国家职业资格证的培训和考核纳入教学总体目标,在教学计划、课程内容中充分体现国家职业资格标准的要求。学生在校期间完成有关课程的学习任务后,参加有关国家职业资格证书的考试。使学生在完成三年学习后既获得专科学历证书又持有一至几种国家职业资格证书。双证教育将专业理论、基本知识的教学和职业岗位、职业技能的要求紧密联系。既加强了课堂教学与生产实践的联系。增强了学生动手能力,也为学生顺利就业、毕业就能顶岗提供了方便,实现学生就业和社会职业岗位要求的无缝对接。
校外实训基地是实践教学的重要场所。为了建设适应职业技能培养的校外实训基地,学校要积极搞好校企合作。选择一批与专业对口、企业规模较大、生产管理规范、技术先进的企业作为学校的校外实训基地。虽然高职院校有自己的校内实训基地,但功能和校外实训基地完全不同。前者着重于专业基本技能训练。后者侧重于专业综合技能训练,二者互为补充,以保证高质量提高学生的实践能力。如果学生实训大部分在校内完成。会导致与实际工作环境脱节:但如果学生没有足够的校内实训就进行校外实训。难以胜任独立顶岗操作的重任。学生通过到企业的实践,可以贴近生产一线,真正学到新技术、新工艺、新知识,并能够学到企业文化,培养团队意识、诚信意识、协作精神和敬业精神,提高职业素质。
四、优化双师结构。创建一支结构合理、高水平的“双师素质”教学队伍
教育部在《关于全面提高高等职业教育教学质量的若干意见》中提出。高职教师队伍建设要适应人才培养模式改革的需要。注重教师的“双师结构”。改革人事分配和管理制度。加强专兼结合的专业团队建设。
“双师素质”教师要具有集教学和实践技能于一体,既能从事专业理论教学。又能指导学生的技能训练。“双师素质”教师是指具有讲师(或以上职称)又具备4项条
件之一的专任教师。一是教师既具有讲师以上的职称,同时又具有本专业中级及以上技术职称;二是具有讲师以上职称的教师近五年中有两年以上在企业第一线本专业实际工作经历;三是近五年主持应用技术研究,成果已被企业应用:四是主持两项校内实践教学设施建设或提升技术水平的设计安装工作,使用效果好,在省内同类院校中居先进水平等。
要培养高素质技能型专门人才。提升高职院校的人才培养水平,“双师素质”教学队伍建设十分重要。为此必须建立激励机制,促进“双师结构”教学队伍的建设。广州华商职业学院的激励机制为:
1,组织教师参加国家组织的各类执业资格、技能等级和职称资格的培训考试。
2,充分利用学院已有资源进行双师素质人才培养,通过科研、技术服务和开发、产学结合等方式组织教师参与生产工程实践和科技开发活动,积累近五年中两年以上在企业第一线本专业的实际工作经历。
3,拓宽人才引进渠道,改变单纯从高校毕业生中引进教师的做法,增加从企事业单位引进的比重。
4,实施“访问工程师”进修制度。教师每2年为一个周期,通过挂职、合作研发、中短期专业培训等多种形式,深入到专业对应的行业企业一线,系统掌握技术业务流程,强化操作技能,提高“双师”素质。
5,建立双师素质教师预备制度。对尚未具备中级职称的年轻教师。鼓励他们积极提高自身双师素质,考取一个及以上本职业国家二级职业技能等级资格,在其获取讲师职称后,直接认定其为双师素质教师。
此外,对年轻教师实施“访问工程师”期间的待遇和津贴给予优惠,对“双师素质”教师优先培养。在教材编写、科研等方面优先安排,并提高工资待遇等,以激励更多的老师加入“双师素质”教师行列。
尽管在现行体制下,“双师结构”教学队伍的建设会有一定的困难,会遇到一些问题。但是只要勇于探索。勇于实践,一定能寻找到适合“双师素质”教学队伍建设的最佳途径,逐年提高“双师素质”教师在专业教师中的比重。
参考文献:
[1]教育部,关于全面提高高等职业教育教学质量的若干意见[z],2006,(11).
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一是“备”学生和教师。先讨论“备”学生。开展一系列的学院技能节,主要针对大一的学生,比赛题目由相关专业的任课教师统一讨论确定,然后下发给学生,学生根据选题任务进行选题,或者根据自己的兴趣爱好自拟题目,报给教师备案,每组学生配有1~2名指导教师,比赛时间为2~3个月。在这段时间内,教师指导学生完成作品设计与制作。比赛结束后,聘请相关专业的教师、专家对作品进行验收。选拔出一批初步具备电路设计能力、编程能力的学生,为后续的比赛提供保障。接着,对这部分学生进行强化训练,并明确各自的分工。接下来讨论“备”教师。比赛是一件又累又苦的差事,选出甘为比赛奉献的教师很重要,这样才能保证比赛的顺利进行。可针对往年的赛题,借鉴他人的经验,有批判地采用成熟设计,从自动控制、智能仪器、数据采集、通信装置、常用典型电子线路五个方向有针对性地选拔教师,明确分工,制订预案。二是“备”仪器设备和元器件。仪器设备和元器件的准备是否充分关系到比赛能否成功。在比赛前,根据往年的比赛购置一部分仪器和元器件,在平时就加强对这些仪器和元器件的使用。尤其在比赛前几天,根据组委会在网上公布的所需仪器、电子元件清单和参考的选题,准备好相关材料,对公布的仪器设备进行操作和培训、使用;查找相关资料熟悉所需元器件技术参数、引脚、结构、使用注意事项等。参赛队员应知道元器件库中已有的元器件。这一部分应“早”字当头,力争主动。在前期准备工作中,早研究、早动手。三是“备”场地和后勤。学校应将参赛学生相对集中在一个或者几个实验室内进行竞赛,便于组织人员巡查。此外,还要保证竞赛场地有足够的测试空间。竞赛期间需保证水电的供应,注意防暑降温的条件,同时要求在竞赛场地附近有临时休息的场所等。同时,还需要拨相应的比赛经费,用于比赛过程中的开支。
(二)赛前“四培”
根据电子设计大赛的内容和特点,需要对学生进行强化训练。在训练过程中,可实施“四培”培训方案,即培训基础知识、培训模块、培训综合设计、培训心理素质和应变能力。一是培训基础知识。竞赛对学生最基础的知识要求包括:电路、模拟电子技术、数字电子技术、微机原理与接口技术、C语言编程(面向硬件)。基础知识训练的目标是达到基本知识牢固,会看电路原理图,会设计PCB板,会焊接安装,会测试,会查找资料,会撰写文档。加强和巩固竞赛涉及的一些课程如模拟电子技术、数字电路、单片机、可编程逻辑器件、传感器与检测技术等,尤其是模拟电子技术,同时注意与应用密切相关的基础知识,如各种放大器的工作原理及计算、应用,运放工作原理及计算、比较器的原理及应用,各种振荡器的应用,电源等;此外,还有基本组合逻辑电路、时序逻辑电路的设计思想和应用。此外,还应加强对学生进行焊接水平的培训,加强学生对常见的各测量仪器的使用,培养学生使用互联网查阅资料的能力,以及培训学生对技术报告的撰写等。技术报告是竞赛作品不可缺少的部分,其撰写的水平直接反映参赛学生的能力,也关系作品成功与否,同时,更体现参赛学生的设计思想、实现手段以及测试结果等方面。这一部分主要培养学生的13项技能,主要包括:资料收集整理和英语资料阅读的能力;自学能力;文档组织与撰写能力;PCB制版能力;焊接与装配能力;电子仪器的使用能力;系统调试与故障排除能力;基本模拟单元电路的设计能力;电子系统设计与集成能力;处理器设计与应用能力(51单片机、TI的DSP、ARM);E-DA开发与应用能力(FPGA、CPLD、PAC、SOPC);编程能力(C语言、VHDL、汇编);新器件学习与使用能力。二是培训模块。培训模块是赛前训练的主要内容,也是为比赛所做的直接物质准备。在训练中要求学生分组设计接口规范、功能独立、资源共享、易于组合的模块。硬件模块主要有:单片机最小系统、可编程逻辑器件最小系统、A/D与D/A电路、信号放大电路、信号发生和处理电路、声音报警电路、压力、光电等传感器应用电路、功率驱动电路、显示电路、键盘电路以及多路电源。
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