电工电子技术基础总范文
时间:2023-11-27 17:54:35
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篇1
电工电子技术在工程领域的应用极其广泛,在我国普通高等教育中的理、工科类本、专科专业教育的《人才培养方案》,无不将电工学、数字电子技术、模拟电子技术等电工电子技术类课程作为其课程体系中必修的且占相当学时比重的专业基础课程。另外,电工电子技术实践性极强,学校必须构建实践教学体系,强化实践教学环节,做到理论教学与实践应用相结合,才能更好地激发学生的学习兴趣,促使学生主动学习。如何做好电工电子技术类课程教学,如何提高教学质量,如何提高教学效率,如何做到学以致用,如何将理论教学与实践应用相结合等诸多问题一直以来都是高校师生关注,并在教学研究中长期探索的问题。
1实践的重要性
电工电子技术课程的教学是工程技术知识和技能的获得,而知识和技能的获得必须经历“实践—理论—实践”这一认识过程,这是被人们普遍认可的符合认识论的正确的认识方法。实践不仅是认识的环节,还是人才培养,促进学生能力提升和创新精神培育的关键环节和重要途径。英国著名科学家培根曾说过,任何科学都是实验的科学。尤其在工程技术领域,任意一个项目的建设或研究成果取得,都离不开实践,在高校无论是为促进科学技术发展,还是为在培养高素质应用型专门技术人才,实践均具有极为重要的作用。因此,高校专业技术人才的培养,应遵循“以教师为主导,以学生为主体”的理念,强化实践,开足并上好实验、实习和实训课程,激发学生学习兴趣,提高学生专业技术水平,提升学生的实践能力,培育学生创新精神。
2实践教学对电工电子技术人才培养的作用
电工电子技术实践性强、技术性强,工程性、应用性与实践性是其主要特征。开展电工电子技术教育的目的是培养具有一定创新意识和创造能力的电工电子应用型工程技术人才。学校应通过实践教学,学生打牢基础,提高能力。其中实践教学包括实验、实习、实训,实验又可分为验证性实验、综合性实验、设计性实验,实习又分为行业认知实习、课程实习,综合实习、毕业实习等,根据地点来分,实训分为校内实训和校外实,根据实训设备或条件又可分为实际实训和虚拟仿真实训。这里仅以实验为例,对各类实验进行说明如下。首先,实验具备验证基本理论的功能,即验证性实验,这部分实验一般以章节为基本内容,通过这部分实验,可使学生对电工电子技术理论得到更进一步的巩固和提高。其次,是综合性实验,这部分实验是在验证性实验的基础,要求学生对综合应用一章或多章内容知识,对教学内容进行归纳总结。最后,是设计性实验,这应发实验的目的是让学生在熟练掌握基本理论知识并综合运用的基础上,设计具有一定创意的较高水平的小制作、小创意、小发明等,其目的是培养学生创新能力和创造意识。
2.1实践有利于增进知识的理解和吸收
实践是认识的基础,实践教学通过实物或现场教学,使学生提高感性认识,为掌握知识创造前提和基础,符合认识的普遍规律,符合青少年阶段学生的具体形象思维更具优势的心理特征。通过实践教学能激发学生学习电工电子技术课程的兴趣。教师从实验入手导入课程教学内容,能更好地吸引学生注意,唤起学生思考,激发学生的求知欲。例如:整流电路实验,学生能直观地感受到半波整流、全波整流、桥式整流电路结构的组成不同,通过观察输出电路的电压波形图,就能明白为什么整流可分为半波整流、全波整流和桥式整流。通过绘制交比较整流电路在无滤波电容和接有滤波电容时的特性曲线,就能更好地理解整流和概念和功能。如果教师讲解整流电路时,一味地传授理论知识,不与实践相结合,学生只会越听越乏味,甚至难以掌握基本概念,更不用说消化吸收学科知识、增强实践能力了。总之,教师应从实践教学入手,展开对基本理论知识的传授,方能达到事半功倍的效果,也能更好地体现人才培养以实践能力提高为本的教学理念。
2.2理论与实践相结合,学以致用
我国高度重视技术的应用,除了高等职业教育外,地方本科院校的人才培养目标主要为培养应用型人才。从电工电子技术理论转化为实际应用还有很大一段距离的,这段距离必须以实践作为衔接的桥梁。就像掌握了游泳的要领,如果不下水,永远也学不会游泳一样,只懂理论而不通过实验、实习和实训加以训练,是不可能掌握理论要旨的应用的,理论学得再好,也只是纸上谈兵罢了[1]。“理论与实践相结合,学以致用”符合应用型人才培养的目的,也遵循了教育基本规律,将理论知识的教学,更好地与实际生产、生活相对接,强化实践教学,能引导学生提高分析问题和解决实际问题的能力,能防止理论教学脱离实际应用的倾向,提高学生的专业应用能力。例如在讲解功率因数时,在交流电路的电感器上通过并联电容器,使电路的总电流、线路损耗、总功率比原来都减少,而负载功率却保持不变,即电源的利用率提高了。如果教师将此案例与实际的电力生产和生活用电相联系,阐明提高功率因数的经济意义和具体方法。不仅能促使学生能理深刻理解功率因数,还有利于提高学生动手能力,让学生明白所学知识使用价值,提高理论教学目的性和极积性[2-3]。
2.3提高积极性,激发学习潜能
兴趣是最好的老师。兴趣是一种意识倾向,人是动机产生的非常重要的主观因素,浓度的兴趣是知识学习不揭的动力和源泉。很多电电气学科专业的学生由于基础薄弱,在电工电子课程学习过程中,感觉越学越困难,因而产生失落感、自卑感,最后发展成为混日子的状态。再就是,不少学生在上大学前,在学习上多次受教师批评,体验到失败,在老师和同学心目中是“差生”。上大学后接触具有一定深度和难度的电工电子技术类课程,就会产生厌学情绪[4]。如果在电工电子技术课程教学过程中只注重数理推理和计算,那么学生便会重蹈以前学习过程中产生的负面的学习体验的覆辙,感觉抽象、枯燥、繁琐和无味,更不用说具有学习该类课程的积极性、主动性和创造性了。教育研究发现,学生成绩好坏与学习兴趣有很大关系,如果在电工电子技术类课程教学中有针对性地,利用实验(多媒体演示实验)进行教学,就可以大幅度简化分析过程,让大部分学生听懂和接受,如果让学生亲自动手实验或实训,便会让学生产生好奇心,激发学生的学习潜能。如何将现代教育技术手段融入电工电子技术实践教学过程,结合学科专业的特点,运用适当的教学方法,提高学习积极性,激发学习潜能,是值得积极研究和探索的问题。比如,在电器控制技术实训过程中,根据生产应用实际,可应用两个流接触器,通过相应电路设计,实现三异步电机的正反转控制,也可通过全倒顺开关实现三异步电机的正反转控制;又如在实训教学过程中,教师应用仿真软件濱示三异步电机的点动控制、自锁控制、联锁控制、互锁控制,比较电路原理和安装接线电路图,可以很好地加深学生对这些看似非常抽像的概念和知识点的印象,帮助学生理解吸收。另外,在实训时由于操作方法或接线工艺的不规范均可能导至线路的虚接、假接或错接,在进行通电试验时都不可能成功。为了通电试验成功,学生会细心操作,潜心研究故障原因,想办法修正电路,激发学生的学习兴趣和求知欲望,使学生对相应的理论学习也更有兴趣。
篇2
【关键词】电子技术基础;电子技术实验;电子工程技术人才
《电子技术基础》是中等职业学校电子电器类专业最重要的技术基础课之一,是一门实践性很强的课程。英国科学家培根曾经指出:任何科学都是实验科学。尤其是在应用科学领域,任何一项研究成果都离不开科学实验。
一、能够培养具有创新意识和创造能力的电子工程技术人才
电子技术基础是一门实践性、技术性很强的专业基础课,它强调其工程性、应用性与实践性。其目的应是培养具有创新意识和创造能力的电子工程技术人才。所以,培养学生的动手能力及创新能力是中等职业教育电子电器类各专业的重要目标,学校应在电工电子实验中打牢基础,逐步提高这种能力。首先,电工电子实验具备验证基本理论知识的功能,即验证性实验,这部分实验一般以各章节为基本内容,使理论知识得到进一步的巩固;其次是综合性实验,这部分实验的目标是在验证性实验的基础上增强学生对一章或多章,甚至是结合其他科目内容的归纳总结;最后是设计性实验,其目标是在掌握理论知识并能综合运用的基础上设计出具有创意的较高水平的小设计类实验,培养其创新思维能力。
二、理论实际紧密结合,体现学以致用的新理念
理论联系实际的教学,能够正确地贯彻党和国家的教育方针,符合教育的基本规律和我们的教育目的,学生学习这些理论课程的目的,是更好将书本知识应用于生产、生活实际中去,加强实验或实物教学能够帮助学生分析和解决实际问题,能够防止教学脱离实际的倾向,提高学生专业应用能力。例如教师讲到交流电路时,在电感器上并联一个电容器,其总电流、线路损耗、总功率比原来都减少,而负载功率不变,即电源提高了利用率,教师可以边讲边演示,然后让学生亲自动手做实验,学生通过在两种情况下各个电流表、功率表的读数进行比较、计算、判断,最后教师将例子引入到生产、生活中。
三、降低难度,促进理解和巩固
实验教学要通过实物教具和现代化教学手段,丰富学生的感性知识,为学生掌握知识创造条件,符合人的认识过程规律,从直观到抽象反映了青少年阶段具体形象思维占优势的心理。能直接激发学生学习电子技术基础这门课的浓厚兴趣。尤其是中等职业学校《电子技术基础》课程涉及到的都是枯燥乏味的概念与严密地计算分析,这对于部分数理基础差的学生而言,是“雪上加霜”。如果教师从实验引入课程内容,更能引起学生的注意,唤起学生的思考和学生的求知欲。例如:讲单相桥式整流电路这一节时,学生的学习目的是:1.了解桥式整流作用,滤波器的滤波作用,并观察负载两端的电压波形。2.测绘整流电路在无滤波器和接入滤波器时的外特性曲线。而单相桥式整流电路是利用二极管的单向导电性,由四个二极管接成一个电桥的形式,把交流电变为脉动直流电的电路。再通过滤波电路,尽可能把直流脉动电压中的交流成分去掉,就可使输出电压波形变得平直。教师在讲单相桥式整流电路时,在实验室用做实验加讲解相结合的教学方法,能够降低新知识的难度,达到事半功倍的教学效果,更能体现培养以实践能力为本的教学模式。
四、激发学习兴趣,保证目标的实现
篇3
关键词:EWB仿真软件;电子电工教学;应用案例
作者简介:任立红(1966-),女,内蒙古赤峰人,东华大学信息科学与技术学院,副教授;钱怡(1992-),女,山东威海人,东华大学纺织学院卓越纺织品设计班本科生。(上海 201620)
基金项目:本文系上海市教委重点课程项目、东华大学卓越工程师课程项目的研究成果。
中图分类号:G642.0?????文献标识码:A?????文章编号:1007-0079(2012)33-0037-02
电工学在电类专业中占有重要地位,具有综合性、实践性强的特点,但对于非电类专业的学生来说,在课时少的情况下掌握电路、电子众多知识点难度不小。[1]EWB软件设计功能完善,操作界面友好形象,非常易于掌握,能构建直观的电路图,仿真分析结果直观显示,非常适合于电子课程的辅助教学,有助于学生对理论知识的理解。为此我们在教学中引入EWB软件,利用它提供的虚拟仪器以比实验室中更灵活的方式进行电路实验,还可以直接从屏幕上看到各种电路的输出波形。[2,3]
在课堂教学中通过EWB软件设计电路,模拟各种电路的功能,能将难以说明的原理用生动的画面来解释,帮助学生克服障碍来理解抽象的概念,增强对电路的感性认识,掌握各种仪器的基本使用及电路参数的测试方法。根据需要随时控制电路,使电路功能可以分层次地逐步展现,使教学效果形象生动,成为课堂教学的有力补充,有效地激发了学生对该课程的学习兴趣,极大地增强了学生学习的积极性和主动性。
本文通过列举EWB在直流电路、模拟电子技术和数字电子技术中的应用实例,来探讨应用EWB软件开展电类课程辅助教学的优点和局限,从而为将EWB模拟、实际教学实验及课堂理论知识的有机结合提供借鉴。
一、EWB在电工电子技术教学中的应用案例
1.EWB在电路基础教学中的应用
电路是研究电路基本规律及分析方法的一门基础课,是学习电工电子技术知识必备的理论基础,其内容概念多、原理抽象,对非电类专业的学生而言较难理解,如基本电量的正方向、电路等效、戴维南定理、叠加原理、交流电路谐振等。若单从理论上讲解,总感到抽象枯燥乏味。但因为有了EWB,在进行理论讲解的同时,通过构建电路与仿真分析,理论与实际相结合,不仅大大扩充了教学信息,增加了课程的趣味和吸引力,而且使课堂更生动、具体、形象。下面以叠加原理为例加以说明。
叠加原理:N个电源共同作用的线性网络,其支路电流或电压等于各个电源单独作用时引起的响应之和。通过构建双电源作用叠加原理的仿真实验电路,得到了相应的实验数据记录如表1所示,由表1中数据进行分析,叠加原理的实验结果和理论计算结果非常吻合。
表1 叠加原理的实验结果和理论计算结果比较
项目 I1/
mA I2/
mA I3/
mA UAB/mA UCD/mA UAD/mA UDE/mA UAF/mA
E1=12V
单独作用 40.40 14.26 26.14 2.851 -1.069 3.921 4.040 4.040
E2=9V
单独作用 -10.69 -24.95 14.26 -4.990 1.871 2.139 -1.069 -1.069
E1、E2
同时作用 29.70 -10.69 40.40 -2.139 0.8020 6.059 2.970 2.970
理论计算值 29.71 -10.69 40.40 -2.139 0.8020 6.060 2.971 2.971
误差 -0.01 0 0 0 0 -0.001 -0.001 -0.001
2.EWB在模拟电子技术教学中的应用
模拟电子技术是研究半导体器件的性能、电路及其应用的学科。在讲解这部分知识点时,涉及了很多电路图,如PN节形成原理图、晶体管输入输出特性曲线图、放大电路直流通路图、交流微变等效电路图等,而这些图都是学生以往根本没有接触过的,学起来很吃力。教师通过EWB虚拟实验,在课堂上就可以直观形象地展示电路的工作特点。特别是对于单管放大电路,通过传统板书讲解和仿真实验的有机结合,晶体管放大电路的静态、动态工作情况及非线性失真情况一目了然。
图1是共发射极单管分压式偏置交流放大电路的实验图。本实验采用分压式偏置的单管交流放大电路,通过调节RW改变基极静态电流,以合理设置静态工作点。集电极电阻RC大小影响UCE和交流电压放大倍数Au。通过观察RW、RC变化对放大器性能的影响,了解交流放大电路的工作特点。可以设置不同参数测得实验数据,并得到这些工作情况下的输出波形。通过分析实验数据可知,负载增大,输出电压增大,电压放大倍数增大,增强放大效果;增大Rc可使输出电压增大,电压放大倍数增大,增强放大效果。
当调节RW使静态工作点不适当时,将容易引起交流输出信号失真。通过EWB可以生动形象地体现出RW变化对电路输出波形的影响,会产生饱和失真或截止失真,如图2所示。这些结论都可以通过理论分析得以验证,使得学生可以在课堂上比较具体形象地掌握抽象的放大原理,取得了良好的教学效果。
3.EWB在数字电子技术教学中的应用
数字电子技术主要研究各种逻辑门电路、集成器件的功能及其应用,组合逻辑门电路和时序电路的分析和设计。有了EWB,我们可以随心所欲地设计数字电路,实现设计目标。以下是二输入译码显示电路的设计过程。
二输入译码显示器是通过改变两个输入A、B的逻辑状态,从而实现四种输出并用数码管显示,相应的功能为:(1)A=0,B=0,则显示“U”;(2)A=0,B=1,则显示“P”;(3)A=1,B=0,则显示“2”;(4)A=1,B=1,则显示“5”。
根据逻辑要求列出逻辑真值表,进而写出逻辑式并用两输入与非门表示,最后用芯片74LS00实现,译码显示器仿真图(A=B=0时,显示U)如图3所示。
二、EWB的实验体会与评价
1.优点
(1)应用EWB方便实验室进课堂,能快速完整地构建实验原理图,并能够呈现完美的仿真实验过程,提高学习效率,使学生能够有兴趣和信心投入到学习中;在课堂中有些问题没有及时解决,课后能亲自动手连接设计电路、设置参数,用EWB仿真出来。仿真实验中,边连线、边测试、边修改、边分析,并与理论计算结果进行对照,分析各元件参数对电路的作用及影响,将理论与实际有机结合,将难以说明的原理用生动的画面显示出来,加深对理论知识的透彻理解和掌握。
(2)作为学习知识和应用知识解决问题的训练工具,EWB模仿实验的工作台,提供的仿真仪器的面板外形和操作方式都与实物相似,创设真实情境,灵活解决问题。
(3)虚拟实验平台因其安全方便,能够引发学生想象,大胆探索奥秘,敢于尝试,从而增强了学生的主动性和创造性。
(4)很多验证性试验完全可以通过虚拟实验平台得以实现,降低实验成本。
2.局限
EWB也有其局限性,模拟毕竟不能代替实际操作。如单管交流放大实验,模拟的过程很顺利,数据波形都很漂亮。但在实验课上,却由于各种因素的影响,造成了较大的实验误差,导致实验结果并不完美。硬件实验过程中出现的问题可以暴露出学习过程中的问题,而这些细节问题是EWB所不能反映的。具体有:一是排线问题。必须了解有关元器件,熟悉其性能参数,才能使试验得以顺利进行。二是有些仿真过程的真实性难表现。很多实际实验中不可避免的干扰、接触不良等因素都不能表现出来,就使得在解决实际问题的能力培养上缺失锻炼。三是在一些复杂的电路中,会出现计算速度过慢的现象,使得仿真过程不流畅。
三、结语
本文分别列举了EWB在直流电路、模拟电子技术和数字电子技术中的应用实例。可以看到,应用EWB软件开展电类课程的辅助教学,克服了传统教学过于枯燥和抽象的问题,可以使教学过程更加生动、形象、直观、有趣,也可以发挥学生主动性与创造性去仿真所设计的任何实验,模拟仿真实验简单省时,有助于我们分析理解复杂的电路,还可以在验证理论知识的同时将实践有机地结合,达到事半功倍的效果。这大大增加了学生的学习兴趣,为自主学习提供了一个更广阔的空间,打破了课堂教学时空,有利于综合能力提升、课后扩展学习,有利于设计出更合理的硬件设计方案,从而提高实验水平。
但EWB软件只是一种帮助我们学习的工具,模拟的是一种理想化环境,具体操作中有很多因素会影响实验结果,不能完全代替实际的实验。所以,在学习中应将EWB模拟、实际教学实验及课堂理论知识有机地结合起来,这样才能取得最好的教学效果,提高学生分析问题、解决问题的能力,为培养符合现代社会需要的人才打下更坚实的基础。
参考文献:
[1]任立红,李晓丽,刘浩.卓越工程师计划下“电工电子技术”课程创新教学初探[J].中国电力教育,2012,(4):66-67,69.
篇4
【关键词】汽车电子;电工基础;学习兴趣;教学方法
汽车作为部队处置突发事件的重要装备,在反恐形式日益严峻的今天,为实现武警部队快速机动作战,保证遂行任务的圆满完成其地位和作用日益突出。随着汽车结构、材料的不断更新,汽车常规的维修和检测技术也成为部队汽车兵必备的看家本领。培养“能懂会看会检修的合格士官”成为了我们教学的终极目标。
这对目前的汽车维修电工电子学课程提出了更新、更高的要求。电工电子技术是汽修类、机电类专业必修的基础课程、必备课程,再教学过程中应做到知识和能力兼顾,与学历教育的重理论轻实践区分开。具体说来,笔者认为在加强实习教学环节中,应注意以下几个方面:汽车电工电子学课程理论抽象且实践性较强,对后续专业课特别是汽车电气、电控方面的课程有着开电机和开路先锋之功,武警士官学校的战士学员文化底子较薄,普遍缺乏初高中物理电磁学等方面的知识,没有一个鲜明和完整的知识体系。因此只有在教学方法上不懈探索、推陈出新、勇于实践,师生才能真正降服“电老虎”。
现代汽车是集机械、电子、通讯和液压传动为一体的高科技产品,因此现代汽车维修涉及面广,学科跨度大,特别是与通讯和电子、计算机、互联网技术结合日趋紧密。为了切合当前武警部队职业教育院校培养应用型人才的需要,有必要改进汽车电工电子基础的教学方法,以学好基本理论为基础,以技能教学为重点,提高学员的实践操作能力,加强兴趣教学。在教学过程中注意优化教学活动的策略,把握好活动过程中的操作环节,逐步提高学员的学习兴趣与积极性,从而提高汽车电工电子技术的教学质量,适应当前的职业技术教学工作。
一、积极引导,树立信心、培养情感
战士生入校之初,对专业基础理论的框架结构和必备知识几乎一无所知,此时部分学生由于已有的生活和工作经验会对专业知识充满好奇心,而部分学生却会因对专业的陌生而产生畏惧心理。如何让克服恐惧,迎难而上,良好的教学开端起着不可替代的作用。一次我们要重视“电工与电子的绪论”课教学。所谓的‘绪论’就是开头。“良好的开端是成功的一半”。在教学中也一样,在上电工电子基础课前必须充分调动学生的积极性,使他们对电子电工的学习产生浓厚的兴趣,吸引学生的目光,营造良好的课堂气氛。设置联系实际,有意思的的提问使学员对学习电工基础产生兴趣,并产生强烈的求知欲,从而进一步调动学员学习的积极性和自觉性。
例如,在讲运算放大电路时,这样引入课题:“国庆60周年阅兵式的无人驾驶飞机是如何控制的”、“遥控汽车模型分那几种控制?是比例遥控还是开关控制”等短短的几个问题使学生的注意力一下就被吸引过来了。随后就引入运算放大电路的线性比例控制,课堂气氛立即活跃起来。情感是滋生兴趣的催化剂,积极的情感体验会使人将一种行为进行下去,使学生在学习过程中不断调节自己的情感,而不是抱着消极的或应付的态度去学习,努力在学习中获得真正的乐趣和满足。还可以让学生寻找课本中一些对自己成长有帮助和好处的知识,这些都有利于学习兴趣的提高。
二、利用课下时间,培养学习兴趣
首先在完成教学任务的前提之下,引导学生阅读一些相关专业的报刊、杂志,也可鼓励学生去网上搜集相关资料,以此多了解维修电工行业发展状况及专业发展方向,拓宽其知识面,培养学生的创新思维能力。其次成立电工制作和维修兴趣小组,利用课下时间制作简单的电路(如门铃、声控灯、防盗报警器和双联灯等),意在激发自信培养学生的兴趣。制作内容从简单实用入手。
制作时,对于出现的线路故障,教员要和学员一起分析,找出故障产生的原因,提高学员的维修技巧。完成的作品可以拿到学员队、系部进行展示,对学员产生激励效应。再次在教学过程中教员应起好示范作用,多参加一些有益的维修活动,提高自己的专业水平,向学员阐述自己的心得体会,与学员交流汽车驾驶中常见的故障现象和原因,增强实际学员学习的兴趣和信心。
三、充分发挥直观教具的作用
电子电工基础是研究电磁现象及规律在工程技术领域中应用的一门技术基础课程。在电工基础教学中要加强直观教学,采用实物、模型等教学手段,充分发挥学生的视觉、听觉、触觉等各种器官的互相协调作用。如学习变压器的构造及工作原理时,通过实物以及学生自述其所知的变压器用途,引导学生了解变压器的结构、“变”什么和“变”的原理,积极思维,掌握要领和理解原理,从而产生学习兴趣。
四、利用多媒体课件教学,提高学员学习兴趣
电子电工基础是一门抽象的学科。在教学中,往往有许多情况难以被学生想象,实验又无法进行,这对学员的理解就比较困难了。同时有些实验虽然可以演示,但其过程无法看到,变化小,学员不理解,也不是很相信。利用计算机制作逼真的多媒体模拟课件,可以帮助学员摆脱这些认识障碍。例如:二极管具有单向导电性能,也就是说:对PN结加正向电压是会导通的,那么它的电阻就比较小;反之加反向电压时,不导通,反向电阻就比较大的。用FLASH制作动画效果,将整个实验过程通过模拟方法予以完成,这样不仅将抽象的东西形象化了,学员也易于接受,让学员在学习理论知识的同时也能够亲自动手实践,在实践中领会、验证理论知识。激发了学员的学习兴趣和积极性,从而明显增强学员的学习效果。多媒体教学在理论实践结合教学中的作用关键就在于对理论知识直观展现,在实践操作之前必须通过多媒体讲解,促进理论与实践的过渡衔接,不仅使学员轻松、直观理解本节课的相关理论原理,而且克服了随后实践中的盲从性,提高了学生学习的自主性、探究性,更增多了学生学习、实践中的成功因素。
在职业汽修专业基础课程的教学过程中开展多媒体教学一般常采用以下几种方法:
直观演示法、视频展示现场法:随着计算机技术的飞速发展,多媒体直观演示法包括利用现代制作的各类多媒体课件、影视资料。多媒体直观演示法,是教员以多媒体展示各种实物或者实验,使学员获得关于事物现象的感性认识的方法。学员们看的尽心,听得尽情,兴趣盎然。
多媒体教学在理论实践结合教学中的作用关键在于对理论知识直观展现,在实践操作之前必须通过多媒体讲解,促进理论与实践的过渡衔接,不仅使学员轻松、直观理解本节课的相关理论原理,而且克服了随后实践中的盲从性,提高了学生实践的自主性、探究性,更增多了学员实践中的成功因素。
五、掌握够用、实用、管用,结合实际工作需要的原则;辨析概念,夯实基础,储备专业基础知识
任何知识的掌握都离不开基础知识。电学部分的基础知识多、散、要辨析清楚、固记脑中。笔者认为关于此点要详细阐述一下。
(一)关于电路
电路部分要记住电路的形式、状态、及组成部分。
1.串联、并联
初中物理中就曾要求学生掌握最基本的两种连接方式:串联、并联。能否正确分析辨别他们对汽车维修电工电子基础课程的学习至关重要。识别电路的类型,可以从以下几个方面入手:
(1)根据定义:“逐个顺次连接”为串联,各元件“首首相接、尾尾相接”并列地连在电路的两点间,(“首”为电流流入用电器的哪一端,“尾”指电流流出用电器的那一端)此电路为并联电路;
(2)根据电路路径法,此法为识别两种电路最常用的方法。让电流从正极出发经过用电器回到电源负极,途中不分流始终为一条路径,则连接方式为串联,若电流在某处分流,且每条路上只有一个用电器,电流在电路中有分有合,则连接方式为并联;
(3)拆除法,拆除其中的一个用电器,若其余用电器都不工作,则用电器为串联连接。(因为串联电路中各用电器工作之间相互影响),若其余用电器照样工作,则用电器为并联连接;
(4)开关作用法,并联有干路、支路之分,且开关的位置不同,其控制作用各异,而串联电路中开关的位置的变化不影响控制的作用,所以控制作用相同时容易串联,控制作用不同则为并联;
(5)节点法,在识别电路时,不论导线有多长,只要其间无用电器、电源等,导线两端均可看成同一个点,从而找出各用电器的共同点,认清电路。
2.通路、开路、短路
电路中出现的这三种状态,其中通路为处处相通的电路,开路为电路中有处断开的电路,这两种状态易于接受,便于分清。但是学员对于短路的分辨显得力不从心,不知道何处短路,为什么短路。其实只要注意分析的要点即可辨出何处短路。电流具有走捷径的特点,捷径是指这条路径中电阻很小,小到可以忽略不计、即为空导线,当一根空导线,或开关、或电流表(电阻小到可以认为没有)与某个用电器并联时,电流只走空导线,开关或电流表而不走用电器,使该用电器被短路,从而不能工作。
(二)三个重要的物理量―电流、电压、电阻
电学部分学习成绩的好坏在很大程度上取决于对这三大物理量中涉及到的概念、单位、工具使用等知识的辨析程度。
1.概念辨析
电荷的定向移动形成电流,这是电流的形成定义,简单便于理解;电压是形成电流的原因,没有电压就没有电流;电阻是指导体对电流的阻碍作用,即阻碍作用越大,电流越小。
2.表示符号
物理量的表示符号要与其他单位的符号区分开来。电流、电压、电阻三物理量分别用I、U、R表示,而单位表示字母分别为A(安培)、V(伏特)、Ω(欧姆)。
3.工具的使用
(1)电流表
电流表是测量电流的工具,使用时必须与被测电路串联,电流必须从正接线柱流入,而从负接线柱流出,禁止不经过用电器直接连线电源两极上。选择合适的量程。
(2)电压表
电压表是测量电路两端电压的工具,使用时必须与待测电路并联,电流也从正接线柱流入从负接线柱流出,注意选择合适的量程。
(3)滑动变阻器
调节电路中的电流和用电器两端的电压。由于滑动变阻器上有四个接线拄使用起来就要注意了,接线柱选择一上一下连入电路,串联在电路中,鉴于滑动变阻器所起的作用,在使用前,滑片调至阻值最大处。
(三)电功(W)、电功率(P)
物理学中电功没有确切的定义,只是描述性的,当电能转为其它形式能时,就说做了电功。即电功就表示有多少电能转化为其它形式的能,如果知道了电功的多少,就知道了消耗多少电能。
而用电器单位时间内消耗的电能叫做电功率。电功率的大小不仅取决于消耗电能的多少,也取决于所用的时间的长短。
(四)快速识别电路图,正确连接实物图
电路图的识别在前面已经说明了方法,但是当电路中加入电流表、电压表、滑动变阻器等器材后,电路的识别就变得困难起来。但我们知道电流表、滑动变阻器使用时必须串联、电压表与用电器并联,串联易辩并联难分。因此在分析次类电路时要想方设法排除这些相关干扰因素,即可把电压表暂时隐蔽起来,辩清电路后再加回原处。概括去表法中去的就是电压表,注意去后分析清楚电路连接方式后还要一个个的加上去,看它们分别测哪个用电器两端的电压。
根据电路图连接实物对于学员来说困难也较大,这里要注意原则:一一对应。若题中没有电路图,只给相关的要求,最好做前要先按要求画简单的电路图,再由电路图去连实物;也可以按要求先连好实物,再由实物图画出要求的电路图。
六、理解规律,把握关键
由于电学知识点散、乱不成体系,没有规律,所以学员学习较为困难。只要熟记规律,加深理解,形成一个完整的知识体系,那解起题目来方可得心应手。
(一)三个物理量在串、并联电路中的特点
在串联电路中:电流处处相等;电路两端的总电压等于部分电路两端电压之和;总电阻等于各导体的电阻之和。
在并联电路中:干路电流等于各支路电流之和;各支路两端的电压相等;并联电路总电阻的倒数等于各并联导体的电阻倒数之和。
(二)欧姆定律
经验告诉学生:由于电压是形成电流的原因,因此电压越高,电流越大;而电阻是导体对电流的阻碍作用,即电阻越大,电流越小。
通过实验的具体探索得到了欧姆定律的内容:一段导体的电流,跟这段导体两端的电压成正比,跟这段导体的电阻成反比。此定律非常重要,一定要加强理解,熟悉其使用的条件及注意事项。
(三)电功定律
某段电路上的电功,跟这段电路两端的电压、电路中的电流以及通电的时间成正比。物理学中用电路两端的电压U,电路中的电流I,通过的时间t,三者的乘积来计算电功。
(四)焦耳定律
导体中有电流通过时,导体就要发热,此现象称为电流的热效应。英国物理学家焦耳经过多年的研究,做了大量的实验,精确地确定了电流产生的热量与电流、电阻和时间的关系:电流流过某段导体时产生的热量跟通过这段导体的电流的平方成正比,跟这段导体的电阻成正比,跟通电的时间成正比。
七、疏通关系,构建框架
在掌握了上述理论知识的基础上,还要想法疏通各个物理量之间的关系,熟悉各物理量的单位及换算关系,能够快速选择相应的计算公式,列式解答。
(一)重要的计算公式
1.三个物理量的关系公式
串联时:I=I1=I2、U=U1=U2、R=R1=R2(若有几个等阻值为R0的电阻串联则R=nR0)
并联时:I=I1=I2、U=U1=U2、1/R=1/R+1/R(若有几个阻值为R0的电阻并联则总电阻R=RO/n)
2.欧姆定律:I=U/R
此公式中只有电流、电压、电阻三个物理量,但它的作用非常重要。在使用公式时要注意:
①三个物理量都要针对同一段导体,或同一个电路而言;
②三个物理量的单位都要使用国际单位,即分别为A、V、Ω;
③已知其中的任意两个量都可以求出第三个量。
3.电功公式:W=UIt
电功率公式:P=UI
电功、电功率这两个物理量的计算由于欧姆定律及其变形公式的影响,使计算电功率公式特别多,在选择使用时难以选择,所以要注意选取的技巧,要求的问题所在电路为串联时:电功选用公式:W=IRt,电功率选用P=IR;而当要求所在的电路为并联时,则分别选用W=U/R.t,P=U/R,这样选择都想利用所在电路的特点(电流相等或电压相等)加快解题。
4.焦耳定律:Q=I?Rt
焦耳定律的公式与电功公式的形式基本一样,使用时同样要注意公式的选择问题,当所求问题的电路为纯电阻(除了电能转化为内能外,别无其他形式的能产生)电路时,几个公式可以任意选取;若不是纯电阻电路只可使用公式Q=I?Rt不然的话计算有误。
(二)单位的换算
只要牵扯到计算的地方就少不了遇到单位换算,这部分内容完成的正确与否,直接确定最终计算的是否有效,因此一定要注意单位及换算。
单位换算的前提有两个:一是记住每个物理量的单位及表示符号;二要牢记各单位间的换算进率。
其中电流、电压、电阻这三个物理量的单位较多,注意每个物理量的任何两个相邻的单位间的换算进率都为1000,记住何时乘以进率1000,什么时候除以进率1000。
还要注意一点,由于欧姆定律及其变形公式的影响,电功、电功率、焦耳定律的公式较多,产生的单位同样很多,使用时各物理量均使用国际单位。
八、加强训练,巩固知识
理科知识的学习,离不开大量练习去巩固所学的知识。同样电学知识的巩固理解,熟练运用都要加大训练的力度,同时也要注意训练的题型,做题的策略培养。并要善于总结和归纳要领。
九、加强非专业知识能力培养
学员在结束学习回到岗位工作后,工作得好坏更多地取决于自我表现。比如:自我管理能力、自主学习的能力、沟通能力、创新能力、踏实认真的工作态度和团队精神等。所以,在基础教育,特别是在专业基础教育中,应注重培养学员养成良好的个人习惯,培养有知识、有技能、会学习、会做人的高适应性的中等技术应用型人才。
总之,部队教学应在依托地方职业教育的基础之上在教学过程中紧密结合武警部队遂行任务特点,本着突出职教特色、基于电工电子技术特点,紧密结合汽车电气、电控技术,不断创新教学模式方法;多给学员创造观察、实践、分析、猜想、归纳的机会,培养出具有创新意识、知识全面、训练有素的适应社会需求的高技能人才。
参考文献
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篇5
关键词 电气工程及其自动化专业;工程应用型本科;教学模式
中图分类号:G642 文献标识码:B
文章编号:1671-489X(2013)27-0081-03
1 引言
电气专业是一个应用范围很广的工程应用专业,它的培养目标要求学生除了掌握一定的专业基础知识外,还要注重实践能力和创新能力的培养。因此,石河子大学电气工程及其自动化专业在教学过程中积极探索适合于工程应用型本科专业人才培养的“双体系两结合”教学模式,制订专业人才培养计划,开展各项教学工作,使学生的综合素质和工程实践能力明显得到提高。
2 构建“厚基础、宽口径”的理论教学体系
“双体系两结合”的教学模式指理论教学与实践教学并举,两者相互影响,促进学生对所学专业理论知识与实际工程的结合。本专业的培养目标是基础扎实,知识面较宽,具有学习新知识、运用知识创造和开拓事业的能力,能够从事与电气工程有关的系统运行、电气设计、自动控制、信息处理、生产管理等工作的应用型高级工程技术人才。为此,在专业的理论教学体系构建中,按照“厚基础、宽口径”构建知识体系。“厚基础”包括人文社科、公共、学科基础三大模块课程,“宽口径”体现在专业课打通并设置在学科基础课中。
1)人文社科、公共、学科基础由公共基础、相关知识、专业拓展等系列课程构成,使学生在基础理论、基本知识和相关领域等方面,全面提高其综合素质和多角度的科学思维方法,培养学生的适应能力和发展潜力。
2)学科基础主要由电路、模拟电子技术、数字电子技术、电气测量等系列课程构成,使学生获得电气工程基本知识,并充分考虑了将来专业口径的拓宽,为专业学习打下扎实的基础。
3)专业基础主要由自动控制原理、电机学、微机原理与接口技术、电力电子技术、单片机原理及应用等专业课、限选课、任选课等组成。教授学生掌握专业系统知识,着重培养学生分析解决实际问题的能力。
4)在专业课中设置了两个专业方向课程群——电力系统及其自动化和电力电子与电气传动,学生可以根据专业方向选择相应的课程。
5)开设网络学习课程和综合教育课程。网络学习课程借助因特网开设学科前沿类课程,综合教育类课程则鼓励学生开展各类学科竞赛、科研训练、科技创作、创业训练、社会实践及相关文化素质教育活动。
3 构建推进式的实践教学体系
实践教学对于培养创新人才、提高学生实践能力有着特别重要的作用。实验中心建立了与理论教学有机结合,以能力培养为核心,涵盖基本性实验、综合设计型实验、设计性实验,满足不同层次人才培养需要的教学体系。此教学体系分为两大部分。
3.1 课程实验环节
这部分实验为理论课程同步实验,主要目的是配合课程的学习,加深对理论的理解。
1)验证性实验,是与理论教学密切相关、协调配合的实验教学,由“电路理论实验”“模拟电子技术实验”“数字电路实验”“电机学”和“自动控制原理”实验构成。同时,对于电机学和自动控制原理课程,既可以采用试验台做实验,也可以采用计算机仿真软件进行实验,将计算机仿真技术与理论、实验有机地结合起来。
2)综合性实验。在验证性实验的基础上,将多个实验综合,使学生具备初步的综合应用能力。
3)设计性实验。此类实验的目的在于培养学生的创新能力。在给出设计目标后,学生自行利用实验设备设计出满足设计要求的实验方案,由电子线路设计、电子线路仿真、应用电子系统开发等设计项目构成,并向校内学生开放,为学生的创新实验提供了很好的环境和条件。
3.2 集中实践性教学环节
1)技能训练。
①机械制造实习。第二学期在机电学院实习工厂进行,时间为2周,学生分组进行车、铣、刨、磨、钳、焊等工种操作,使学生对工厂的情况有一个感性的认识,初步掌握冷加工方法与操作过程,了解机床设备等。
②电工实训。第五学期在机电学院电气工程实验中心进行,时间为2周,每人必须独立完成实际操作练习。通过各种工艺的讲解和实际操作练习,使学生掌握常用电工工具和工艺知识,培养学生的动手能力,为今后从事电气工程技术工作打下初步的基础。通过电工实训使学生达到“维修电工中级”职业技能水平。
③EDA实践。第五学期在机电学院电气工程实验室中心完成,时间为2周。通过对电路设计软件、绘图软件的学习,完成电子电路仿真设计、原理图绘制和印制电路板设计、制作、调试等。
2)专业实验。第七学期在机电学院电气工程实验中心完成,时间为1周,目的是使学生建立电力系统及自动控制系统的整体概念,从而培养学生综合运用知识和分析问题的能力。专业综合实验分为电力系统综合实验和电气自动化综合实验,学生可任选其中一个,实验完成后,提交实验报告。
3)课程设计。
①电子技术课程设计。第五学期在机电学院电气工程实验室中心完成,时间为2周,每人一题,完成电子电路的设计、调试、仿真。该环节着重提高学生在电子技术方面的实践技能,培养学生综合运用理论知识解决实际问题的能力,使学生初步掌握工程设计方法和实践的基本技能。完成后提交设计说明书。
②综合课程设计。第七学期在校内完成,时间为2周,每人一题,目的是使学生综合运用所学的理论与实践知识,按要求完成设计内容,有实验条件的完成实验验证。该课程设计分为电力系统综合课程设计和电气自动化综合课程设计,前者主要完成发电厂、变电所的初步设计,后者主要完成控制系统的设计、调试。学生可任选一个,完成后提交设计说明书。
4)专业实习。
①认识实习。实习地点为天富电力股份有限公司、天业化工、银河纺织有限公司、昌吉特变、农副产品加工厂等企业,于第三学期进行,时间为1周,实习方式为现场参观。通过认识实习激发学生热爱所学专业和奋发学习的热情;通过参观火力发电厂、水电站、变电站,初步认识电力的生产、变换和输送过程,认识电气设备在实际工作中的应用情况,为后续课程的学习打下基础。完成后提交实习报告。
②毕业实习。实习地点为天富电力股份有限公司等实习基地,于第七学期完成,时间为4周,学生分组进行,采用工程技术人员专题讲座与现场实习相结合的方式。通过实习,深入了解发电厂生产各个环节以及计算机在发电厂中的应用情况,为毕业设计搜集资料等。完成后提交实习报告。
5)毕业设计。毕业设计于第八学期在校内进行,时间为16周,采用导师制,双向选择,每生一题,也可与签约单位联合完成实际课题。设计期间要求学生调查研究,收集资料,综合运用4年所学的知识,完成方案比较、分析、论证,理论研究、设计计算、设计说明书的编写等,培养学生分析问题和解决问题的综合能力。
这样,在教学安排上加强了实践教学环节,增加了大型综合实验周、课程设计、毕业设计时间。目前专业集中实践周由原来的28周增加到32周,占教学总周数的比例达到20%。同时,在理论课程教学中,开设实验比重增加,专业主干课程实验课时占总课时达20%,实践环节课时比例大大提高,课内实验课时达210课时,实验开出率达到100%。
4 改革教学方法和手段,改善教学效果
4.1 实行实验室全天开放
在电气工程及其自动化专业的实践教学中,学科基础课程实验实行全开放实验教学方式,如电路实验、电子技术实验、微机原理实验、单片机原理实验和电力电子技术实验;实行全开放实验室,学生在完成全部必做实验项目、选做实验项目后,可根据自己的学习兴趣和能力,自拟实验项目,自主安排实验时间,自主进行实验操作,完成相应实验。通过实施“全开放”实验教学方式,大大增强了学生的实验动手能力、分析与解决实际问题的能力,调动了学生的学习积极性,学生变被动学习为主动学习。
4.2 积极开展第二课堂活动
有计划引导学生参加各种有益学生身心健康、扩展知识面、开拓视野、培养能力的活动,开展自主实验、自主设计、自主实习等以学生为主体的自主性实践教学活动,以提高学生的综合能力和全面素质;组织学生参加各种学术交流活动,以扩大视野、启发科学思维,创造条件把学生引导到各种科学研究活动中去,他们可以参加大学生创新设计与制造大赛、全国大学生电子设计大赛“挑战杯”、大学生课外学术科技竞赛等,参加教师的科学研究工作。通过第二课堂活动,培养学生工程设计思想、敢于创新的精神、分析解决工程实际问题的能力。
5 结束语
本文围绕工程应用型本科电气工程及其自动化人才的培养目标,结合石河子大学电气工程及其自动化专业建设发展情况和专业特色,介绍构建“双体系两结合”教学模式的探索思路与实施过程。按照“双体系两结合”的教学模式制订专业人才培养计划,构建“厚基础、宽口径”的理论教学体系与递进式的实践教学体系,突出工程素质培养,理论教学与实践教学并重,改革教学方法和手段,改善教学效果,开展各项教学工作,学生的综合素质和工程实践能力明显提升,得到用人单位的认可。
参考文献
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文献标志码:A
文章编号:1002-0845(2012)03-0044-02
收稿日期:2011-10-24
作者简介:李锡(1966-),女,哈尔滨人,工程师,从事电工与电子技术的教学与研究;林连山(1963-),男,黑龙江齐齐哈尔人,副教授,硕士,从事电工与电子技术的教学与研究;樊薇薇(1980-),女,哈尔滨人,讲师,博士,从事电工与电子技术的教学与研究;王永玲(1981-),女,山东潍坊人,讲师,博士,从事电工与电子技术的教学与研究。 探究式与研究式教学是近年来最具代表性的新的教学模式。探究式教学注重的是在教师指导下的“再发现”,而研究式教学强调的则是教师应引导学生用类似科学研究的方式来学习。研究式教学是对探究式教学的深化与拓展,它要求教师要引导学生自主地进入专业领域,要综合前两个阶段所积累的认识,然后将其升华为一般性的理论,然后再结合实际进行理论的演绎[1]。在电工学教学中使用探究式和研究式教学方式,将使电工学的教学展现出一种新的面貌。
一、变传统的教学理念为现代教学理念,为探究式与研究式教学模式的运用提供思路 以往我们只重视培养学生的“双基”,现代教学理念强调要以学生为本。以学生为本意味着教师在教学过程中应该给予学生以较大较多的自或自由发挥的空间。这样,教师的一项重要职责,就是要给学生营造一种宽松的学习氛围,要给学生提供探索知识和培养能力的良好环境。现在能够真正体现以学生为本的教学理念的教学方式还不多,目前较为成熟、较有效的方式有三种,即问题式教学、对话教学和案例教学[2]。引入这三种教学方式,将为电工学教学方式的改革提供新的思路。
问题式教学中最重要的环节应是先由学生查找资料以获取相关知识或信息,然后以问题解决为目标展开讨论。在这个过程中,教师可以以大作业的方式将学生分成若干个学习小组,然后要求学生利用已知的基本原理或基本概念来独立设计电路,独立选择所需器件,独立对电路进行合理布线和检查、对实验数据进行误差分析并排除故障。这样做,不仅能使学生将自己学到的知识应用到复杂的对问题进行解决的过程之中,而且也可以锻炼学生的协作能力。
对话教学是师生以教材内容为“话题”来进行讨论从而达到教学目的一种教学方式。在对话教学中,教师应把学习的主动权交给学生。例如,在讲授交流电路时,由于学生刚刚学过直流电路,其思维还未转过来,还不明白交流电路中的许多概念、符号、公式等及其应用,所以教师就可在列出一系列的表达式之后与学生共同讨论,共同判断其中的对错并加以改正,同时说明其理由。通过这样的讨论,可以引导学生努力去思考,从而可使学生在不知不觉之中对其中的一些基本问题有了透彻的理解。
案例教学中最为关键的是对案例的选择。在通常情况下,案例应是包含有问题或者包含有疑难情境在内的真实而典型的事例,一个案例就是对一个实际发生过的真实事例的描述。在某个案例所反映的某种特定的情境中,通常都会包含有一个或多个疑难问题,同时也包含有解决这些问题的方法。如讲授正弦交流电路一章,教师在介绍了有功功率、无功功率、视在功率及功率因数的概念之后,即可拿出一个有关功率因数的案例,然后以“功率因数的提高”为题引导学生进行案例分析。在分析的过程中,教师应教给学生掌握功率因数的概念和提高功率因数的意义,并使学生对常见的提高功率因数的方法有所了解[3]。
二、引入实物教学方式,为探究式与研究式教学模式的运用提供实现的基础 实施探究式与研究式教学的一个重要方面,就是要让学生真正参与到课程教学的各个环节中去。为此,教师在教学过程中应引入实物,应对学生进行现场演示,以此激发学生的学习兴趣,调动学生学习的积极性与主动性。
在讲解一些基本元件或较为复杂的器件时,教师视情况还可以作现场拆装,向学生展示其内部结构,让学生了解其性能、主要参数、使用环境、注意事项及其与其他同类产品的异同。对其中的电容、电感、继电器、三极管及放大器等,一定要让学生观察实物,要让学生对之有一个最基本的了解,然后再作讲解。只有这样,才能使学生有可能真正参与到教学过程的各个环节中去。
对于一些不宜或不易进行现场演示的电路,教师可以利用数码相机和多媒体技术将其做成图片;对于一些不宜或难以拆装的器件,教师可以利用计算机绘图软件画出其中的内部结构,然后利用多媒体技术对之作现场演示。例如,在讲解电动机的转动原理及对之进行正反转控制时,教师就可以利用由3dsmax、Flash制作的课件来进行演示。如此演示,形象直观,学生因而对之也易于理解[4]。
三、使用虚拟仪器,为探究式与研究式教学模式的运用提供广阔的仿真空间 目前,国内大多数实验室的状况是:参与实验的学生人数多,实验所用测量仪器老旧,实验中所用的元器件不全,实验经费不足。在这种情况下,验证性的实验居多,设计性与综合性的实验则少之又少。基于此,教师可以在实验中使用虚拟仪器,可以建立虚拟技术实验室。
所谓虚拟仪器,就是利用计算机,配上相应的硬件,如数据采集卡、输入/输出卡、GPI卡等和专用软件,使之形成既有普通仪器的基本功能、又有一般仪器所没有的特殊功能的高性能低成本的新型仪器。如此,在同一个系统中,使用软件就可以组建起一种任意形式的虚拟仪器系统,如电压表、电流表、示波器、扫频仪和函数信号发生器等。在这个系统中,若改变所用软件,就可以改变仪器的功能;若用同一套硬件系统,则可以使之具有多种传统仪器的功能。虚拟仪器中还可能有庞大的元器件库。
有了上述条件之后,学生就可以根据实验要求自行设计各种形式的电路,或定义相关仪器的功能,就可以按照自己的思路来设计实验。这不仅可以极大地调动起学生学习的积极性,而且也能激发学生的想象力和创造力。如此之后,当所需数据能满足实验要求时,就可以把仿真电路转到实际线路之中去。仿真实验是在无干扰的环境下完成的,所用元器件理想,测量所获数据也准确。但是,在现实环境中,实验所获数据有可能会有误差,线路及元器件在使用中也有可能会发生故障。在这种情况下,学生就要分析误差产生的原因,或是排除已出现的故障。最后是书写实验报告。实验报告应完全按照科学研究中专题报告的形式来书写。书写实验报告可以进一步增强学生探索的精神和探索的能力。在这个过程中,如果情况允许,教师还可以告诉学生,在一些元器件上标明其产地、工艺、价位、性能及其应用环境等,以便学生对同类元器件进行对比,从而更深一步地对之有所了解,进而对本学科有更进一步的了解[5]。
四、健全课程考核与评估体系,为探究式与研究式教学模式的运用提供检验标准 只有制定出一种新的考核与评估体系,才能对探究式与研究式教学作出恰当而合理的评估。这种评估应该是综合性的,综合性的评估应包括三个方面:基础理论评估、实验操作评估和综合能力评估。[6]
基础理论掌握程度评估主要应考查学生对电路基本原理和基本概念的理解及对之进行分析的方法和计算方法的掌握。研究性教学强调的是形成性的评价,但这并不是说对研究性教学的评价就只重过程而不重结果。考试是学生学习的指挥棒,对考试的运用是否恰当,对学生的知识的学习和能力的培养都会产生很大的影响。必须改革考试的方法。应建立总结报告制度,即应要求学生在学习完每一个章节之后均应写出一个关于该章节的知识结构的报告。对写这种报告,教师要对学生提出要求,要有适当的限制。之所以这样做,一是为了引导学生逐步掌握正确的概括、归纳和总结的方法,提高他们独立思考、独立分析和独立解决问题的能力;二是为了防止少数学生钻空子、走捷径。限制的办法之一是,要求要用手写,不能用复印件和打印件等[7]。
实验操作评估主要是考查学生对所用仪器的熟悉程度、对实现电路功能的自行设计能力、对电路做连接的动手能力、对数据的提取和分析能力、对误差的分析和线路故障的排除能力以及在实验中的创新能力。进行这种评估,应注意以下两点:1)平时要注意培养学生按实验程序和要求进行实验的习惯。首先要考查学生的预习,因为充分的预习是保证自主实验能得以进行的前提。其次要考查学生在实验中是否能注意人身和设备的安全,是否能按操作规则进行实验。这方面的考核和评估均应以平时成绩的形式记入学生的实验成绩中去[8]。2)实验操作与实验报告并重。对每个实验结果的评定均应既看学生使用仪器的熟练程度,也考查学生在数据处理和误差分析等方面的合理性,同时也应强调理论对实验的指导作用。此外,对实验操作进行的评估中还应该包括一份完整的实验报告,报告应模仿科研项目中的小专题的形式来书写。
综合能力评估应在基础理论掌握程度评估和实验操作能力评估的基础上进行。在此基础上,应进一步考查学生对知识掌握的全面性、对各种元器件的综合指标的了解、对测量仪器使用的熟练程度以及学生的分析问题与解决问题的能力等。应将学生的上述三个方面的成绩进行汇总,然后给出一个综合评估的得分。该得分可以基本反映学生的综合能力。
五、结束语
电工电子技术的发展日新月异,新理论、新技术、新工艺不断涌现,所以单纯的以传授已有知识为主的填鸭式的教学已经不能满足培养综合型和创新型人才的需要。培养学生掌握新知识、新技术的能力,使之将这种能力运用于新产品的开发与新技术的应用之中,目前已是企业和社会对高校教学改革提出的迫切要求。本文以电工学课程的教学为例,较详细地阐述了探究式与研究式教学模式在该课中的应用,意在为高校相关课程教学的改革作一点探索。
篇7
【关键词】信息化;IT;专业设置;培养目标
应用电子技术是科技含量高、应用面广、新技术、新工艺、新产品层出不穷的学科。由于它广泛渗入社会各个领域,现已成为各工科院校的主干专业。随着微电子技术和计算机技术的飞速发展和应用,电子产品的制造工艺、技术手段、设备的运行和维护、生产技术管理等都发生了深刻的变化,而且高新技术更新周期越来越短,这样社会对电子信息类人才的规格提出了新的要求。因此了解职业岗位的人才需求情况,明确应用电子技术类专业的定位和发展方向,深化专业内涵,才能培养出符合社会需求的电子类人才。为此我们利用暑假进行了一次调查,现就调查情况及对应用电子技术专业的设置谈一些设想。
一、职业岗位
我们调查了苏南、苏北等多家单位,其中包含三资企业、国营企业、民营企业,就电子类专业的专业内涵、能力培养、课程改革、成长途径、生产一线的电子类技术人才的素质、规格及现状进行了调研。由调查可见,应用电子技术专业毕业生从业岗位主要有:
1.从事生产一线工艺实施(含设备操作、简单维护)。
2.从事设备、仪器仪表维护修理及仪表校验。
3.从事产品质量检验的。
4.从事营销及售后技术服务的。
5.从事产品开发、技术革新、辅助技术开发。
6.其他(含行政管理工作、非电类专业的个体经营、服务性行业的从业人员等)。
二、高职电子信息类专业的培养目标
1.岗位分析
根据调查材料的汇总与分析,高职电气类人才的岗位(群)有:
电子设备的运行、安装、调试、维修
电子产品生产现场的工艺实施、仪器仪表的配置、检测、调试与维修
电子类产品的营销与售后服务
电子设备的技术改造、技术管理、产品辅助开发
2.培养目标
根据职业岗位对人才要求,本专业的培养目标是培养电子设备生产的工艺实施、设备运行和维护、技术改造、电子产品营销第一线的高级实用型电子技术人才,突出以能力为主线是本专业的特点。
3.能力分析
具有电气电子技术专业所必需的文化基础和较深厚的专业理论基础
具有使用计算机进行计算、辅助设计、管理及控制方面的能力
具有阅读和翻译本专业方面的英文资料的能力(大学三级)
具有电气电子产品生产一线的工艺实施和技术管理能力
具有操作、维修、安装、调试及改造电子设备的能力
具有电子产品的部件开发、设计,成熟技术的应用、推广的能力
具有一定的电子产品的营销能力
三、调查分析
1.用人单位共识
通过与毕业生座谈和与用人单位负责人的交流,他们对专业的发展方向、能力的培养、课程的开设、自学能力的提高以及实现培养目标的措施等方面提出许多建设性意见,达成了一些共识。
(1)提高综合素质,培养自学能力,加强基础理论。调查中有些学生说是:“我们现在最缺的是创造性、自信心,思维不够开阔、社交能力较差,以及可持续发展应具备的基础理论知识及能力,一句话就是缺少综合能力”。电子知识更新很快,要跟上时代,自学能力尤为重要。被调查的毕业生中有近80%正在或已通过一轮自学考试,获得了高一级甚至高两级的文凭。也有一部分人为了提高技术,参加一些技术培训。从一些学生的成长过程来看,几乎都是通过自学来更新知识提高技术水平的。有人说“学电的人很辛苦,永远是学生,只有不断的学习才能跟上时代”,这可以说说中了要害。要继续学习就需要有较扎实的基础理论知识,特别是专业基础知识,调查中几乎100%的学生认为,电路基础、电子技术、计算机技术是所学的众多课程中最有用的,是进一步学习专业知识的基础,有待进一步加强。社会的进步,科技发展,呼唤一批高素质的专门人才,素质教育应放在首位。
(2)扩大专业内涵,明确专业方向,拓宽就业渠道。以前的电专业毕业生主要是瞄准电子设备的运行与维护,由于近年来不断引进国外先进设备、先进技术,其设备逐渐向智能化方向发展,技术含量越来越高。要求操作、维护人员,生产、销售人员的素质、技术要求越来越高,就业岗位也逐年增加。这些岗位对电子技术、计算机控制技术、通信技术的应用能力要求进一步提高。这样在新的形势下,在实施教学突出以能力为主线,这就是专业的方向,使毕业生有较强的上岗或转岗的适应性,提高专业覆盖面,拓宽就业渠道。
(3)提高专业的技术含量,办出特色。现在的电气电子产品的功能不断完善,技术含量不断增加,从使用的角度要求操作方便、简单、可靠。所以在明确专业方向的同时,提高专业的技术含量,加强成熟新技术、新工艺的应用、产品的二次开发,办出专业特色。
(4)加强实践性教学环节,提高动手能力。技术应用型人才不是靠一支粉笔、一块黑板能培养不出来的,必须经过反复的从理论到实践,再理论再实践的过程才能有所复合。同样实践动手能力的提高必须经过反复的操作训练,在理论指导下既动手又动脑地反复实践,才能有所提高,增加真刀真枪的训练,才能缩短生产岗位的磨合期。同时我们应注重对学生综合能力的培养,增加一些参观,校际、校企之间的交流,多方面开展课外活动,积极开展有组织的社会实践(如假期打工、社会调查等)。在实施教学的过程中,要建立教学过程能力控制点,如电子整机装配、电子技术应用、计算机应用等,真正体现以能力培养为主的职业教育。
2.实现培养目标的措施
根据电专业的培养目标,课程的开设和设备的投入应以能力为主线,计算机、外语为工具,电路、电子技术、射频技术为基础,较强的动手能力为支撑,以专业教材建设为突破口,是专业的发展方向。
实训设施建设:加强基础实训:电工电子;建设专业实训。
教材建设:加快适应高职教材的改革,基本点是重应用、重实训。
师资队伍建设:专业的特色主要是教师的特色。在提高课堂教学水平的同时,提高新技术新工艺的应用能力和产品的二次开发能力,创造条件让专业教师,积极主动地参与到企业的产品开发和技术改造中去,从而使教学内容更加结合生产实际,使我们的教师走出校门,融入社会。
参考文献
[1]王建惠.探究高校研究性教学模式存在问题的影响因素及对策[J].中国地质教育,2009(3).
[2]商杰;无锡电信IPTV产品研发项目管理研究[D].南京理工大学,2008.
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[4]Hobson,S.M.,& Talbot,D.M.Understanding Student Evaluations-What all faculty should know[J].College Teaching,2002,49(1):26-31.
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篇8
一、采用模块化课堂教学,优化教学质量
现在大多数院校推广2+1的课堂教学模式,基础课和专业基础课的授课课时已经被相应压缩或者是与其它科目合并,针对纺织系列院校,电工电子技术这门课程的授课课时更是已被大幅缩减了,有个别班级课时已经缩短为只有32节,有个别班级仍保留为68节,班级授课课时相差较大,甚至个别专业课程的名称也作了适当的调整。为了适应这种教学模式的转变和专业课程设置而引起授课课时不同的教学。目前,我们采用模块式教学法,按64节的总体课时分别设置有:直流电路分析、正弦交流电的应用、变压器与电动机、电机控制电路分析、模拟信号放大电路、交流电与直流电的转换、数字信号放大电路、电工实习共模块,各教学班级可以根据开课课时和专业设置不同选取不同的模块进行教学,课时少的侧重强电方面的知识,课时多的添加与相关专业匹配的电气控制方面的内容,弥补理工科非电类专业没有开设电气控制课程的缺陷,充分体现与所学专业的紧密联系。
二、向重实践、轻理论的教学模式倾斜
在理论知识传授方面侧重基础知识的引入,对于一些使用率不高、对高职类学生偏难的概念应尽量省去。在教学过程中,尽量取消验证性的实验教学,用目的性和实用性较强的实训教学取而代之,我们的实训教学开设有万能表的使用、直流电压表和直流电流表的使用、三相负载的连接与测试、电机控制电路的连接与测试、常用电子仪表的使用、交流电和直流电转换的测试、模拟信号放大电路的测试、基本门电路的认识与测试等共内容,个别条件允许的班级还开设电工实习。在实训教学中,重点培养学生掌握常用仪表的使用,并通过仪表的使用让学生对实际应用电路有更深刻的认识和了解,万能表是一种常用电工仪表,看似很简单,其实真正掌握并非易事,档位多、量程多、功能多,对于非电专业的学生需花一定的心思才能弄懂。如在使用万能表测量元件电压和电流时,可要求学生自己设计电路,并通过计算电路参数来正确选择档位和量程,学生在正确使用万能表的同时也就基本掌握电流、电压、电阻的基本概念了,并且对其较难理解的方向性也有更明确的认识。每个实训内容都应重视学生操作过程,而不是实训结果。很多院校已采用边理论教学边实操的现场教学法,这种教学方法让学生有更多接触实践的机会,能激活课堂教学气氛,充分调动学生上课的积极性。教学不是教会学生所有的问题,而是传授一种实践的技巧和方法,引导学生如何学才是关键所在。
三、采用分组讨论法,激活学习积极性
认真观摩各种教学方法,我们发现分组讨论法很适合现代高职高专教学,这种教学方法灵活性和趣味性强,学生参与的积极性和主动性高,分组讨论法可以营造一种轻松的教学环境,相对老师讲原理,学生做练习的那种单调教学模式,学生可以在无拘无束的氛围中学习感到很兴奋。分组讨论法可让学生按志愿进行分组,以每四人为一个小组,然后确定一名小组长,上课时可适当要求学生按组就坐,以便课堂讨论时能够互相研究、互相讨论、实现结对帮扶、共同进步的目标。分组讨论法把问题带回到小组中,小组成员共同寻找答案,然后由小组推举同学回答,其他同学可自由补充,成绩共享,这样他们都会积极主动思考问题,从而互相感染,学习的积极性自然就提高了。要想获得如期的效果,当然,适当的加分奖励是必要的。虽然是大学生,通过游戏娱乐也能把大家的注意力吸引到课堂教学上,要求各小组成员利用简单的电子元件制作小游戏拿来共享,这样不但能活跃课堂气氛,教学难度也会在开心愉悦的学习氛围中得到降低。
四、采取潜移渐进式教学,实现步步为营的目标
我们总想把自己的知识都传授给学生,生怕学生学不到东面,又怕学生怀疑自己没有水平,所以在教学中总喜欢钻牛角尖,教学生进行一大堆的理论推导,其实这样往往会把学生吓跑,特别是对高职院校的学生来说,还有不少是文理兼收的,部分中学的教学条件也较差,所以需从简单入手,进行潜移渐进式的教学方法,然后根据学生的实际学习水平展开课堂教学,实现步步为营的课堂教学目标。学生对电方面的知识是很感兴趣的,教学中,可以从日常接触的安全用电方面入手,如电流的大小、频率对人体的健康有何影响,生产的安全事故主要发生在什么地方,如何用万用表判别电路中的断路点等,让学生讨论后再回答,看似简单的问题学生也不能完全正确回答,这就是实践经验问题,学生没有把理论问题融入到具体实践中,如果让学生自己拿电表进行测试,在测试前让他先回答,大部分学生却能正确回答。又如当介绍到如何选用保险丝的额定容量时,让学生说说自己家里的用电器有多少,然后计算一下总功率,再计算需要多大容量的保险丝,通过这些简单的运算,学生不但能学到知识,还知道它跟自己的生活是息息相关的。更换一支日光灯本来是很简单的问题,但如果没有自己亲身经历学生也会觉得很复杂,这就是动手能力问题,因此我们要想办法提高学生的动手能力,让学生有亲自动手操作的机会,一切从简单做起,主要他们入门了,什么问题都能迎刃而解。
五、充分利用网络资源,拓宽学生视野
网络上的现代信息资源,充分展示了电的魅力,引导学生通过网络搜寻所需要的、感兴趣的信息资源,能拓宽在校学生的视野。电工电子技术通过精品课程的建设,把所有教学资料悬挂网上,学生可以很轻松从网络上搜索到教学内容,课外练习、作业、实训资料、PPT等教学课件。在课程教学中,适当布置一些课外大作业,如在实训万能表的使用之前,要求学生利用网络资源的视频播放器在线观看万能表的使用,学生事先有了万能表的感性认识,实训过程就会更顺利。灯是我们日常生活中必不可少的工具,灯的种类有那些?世博环保的LED灯是什么灯,为什么比普通的白炽灯和日光灯节能?如何用二联、三联开关控制同一盏灯,这些内容都可以要求学生利用网络资源查阅。电机控制技术中往往用到变频器、伺服驱动器、单片机、可编程控制器、触摸屏等先进设备,由于课时限制,基础课程不可能详细介绍这些内容,引导学生通过网络资源查阅,了解它们的作用和性能,增加对这些设备的一些感性认识,让先进的科学技术率先走在前沿,学生就能在激烈竞争的今天,提升自身的创新能力和创造能力。
六、调整考核方式方法,提高学生综合能力
篇9
关键词:共发射极放大电路;实验测试
1 引 言
由于电子器件性能的分散性比较大,因此在设计和制作晶体管放大电路时,离不开测量和调试技术。在设计前应测量所用元器件的参数,为电路设计提供必要的依据,在完成设计和装配以后,还必须测量和调试放大器的静态工作点和各项性能指标。一个优质放大器,必定是理论设计与实验调整相结合的产物。因此,除了学习放大器的理论知识和设计方法外,还必须掌握必要的测量和调试技术。
2 电路结构及理论分析
图1为分压式共发射极单管放大电路结构图。它的偏置电路采用RB1和RB2组成的分压电路,并在发射极中接有电阻RE,以稳定放大器的静态工作点。当在放大器的输入端加入输入信号ui后,在放大器的输出端便可得到一个与ui相位相反,幅值被放大了的输出信号u0,从而实现了电压放大。
图1 共发射极单管放大器实验电路
(a) 饱和失真 (b)截止失真
图2 静态工作点对uO波形失真的影响
当流过偏置电阻RB1和RB2 的电流远大于晶体管T 的基极电流IB时(一般5~10倍),则它的静态工作点可用下面公式(1)至(3)估算:
(1)
(2)
UCE=UCC-IC(RC+RE) (3)
3静态工作点的调试
放大器静态工作点的调试是指对管子集电极电流IC(或UCE)的调整与测试。静态工作点是否合适,对放大器的性能和输出波形都有很大影响。如工作点偏高,放大器在加入交流信号以后易产生饱和失真,此时uO的负半周将被削底,如图2(a)所示;如工作点偏低则易产生截止失真,即uO的正半周被缩顶(一般截止失真不如饱和失真明显),如图2(b)所示。这些情况都不符合不失真放大的要求。所以在选定工作点以后还必须进行动态调试,即在放大器的输入端加入一定的输入电压ui,检查输出电压uO的大小和波形是否满足要求。如不满足,则应调节静态工作点的位置。
改变电路参数UCC、RC、RB(RB1、RB2)都会引起静态工作点的变化。但通常多采用调节偏置电阻RB2的方法来改变静态工作点,如减小RB2,则可使静态工作点提高等。当RB2=64.200kΩ时,静态工作点是合适的。
4 放大器静态工作点的测量
各电子仪器可按实验电路要求方式连接,为防止干扰,各仪器的公共端必须连在一起,同时信号源、交流毫伏表和示波器的引线应采用专用电缆线或屏蔽线,如使用屏蔽线,则屏蔽线的外包金属网应接在公共接地端上。
测量放大器的静态工作点,应在输入信号ui=0的情况下进行, 即将放大器输入端与地端短接,然后选用量程合适的直流毫安表和直流电压表,分别测量晶体管的集电极电流IC以及各电极对地的电位UB、UC和UE。一般实验中,为了避免断开集电极,所以采用测量电压UE或UC,然后算出IC的方法,例如,只要测出UE,即可用公式(5)算出IC,同时也能算出UBE=UB-UE,UCE=UC-UE。为了减小误差,提高测量精度,应选用内阻较高的直流电压表。在RB2=64.200kΩ时,测出放大电路的静态工作点如表1所示。
(5)
表1 测量值及静态工作点
5总 结
本文对分压式共发射极单管放大电路的原理及静态工作点的重要性进行了详细分析,并对静态工作的实验调试和测试过程进行阐述,同时测出了合适的静态工作点。为放大电路的进一步分析和设计打下基础。
参考文献
[1] 徐秀妮,解贵锋.基于Protel DXP的模拟电路的仿真分析[J],科技信息,2010.
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[3] 肖志红.电工电子技术[M],主编 ,机械工业出版社,2013.
[4] 秦曾煌.电工学[M],高等教育出版社,2010.
篇10
关键词:RLC并联电路;相量图;并联谐振电路;谐振条件;谐振频率
【中图分类号】G642.4
实际电路中多是感性电路,为了提高电源利用率,可以采用并联电容的方法,构成RLC并联电路,减小了电压电流相位角,提高功率因数。在电感和电容并联的电路中,如果电路中的端电压与总电流同相位,相位角减小到零,电路发生谐振,称并联谐振。并联谐振在电工电子技术中有着广泛的应用,同时也是相关专业后续课的重要内容。电工基础教材里,提高功率因数、并联谐振只给了结论,同学简单的硬性记忆,不知所以然。许多书利用复数阻抗理论推导,对中职学生来说,理解不了。利用画相量图,结合基本的高中数学知识分析,同学很容易理解功率因数怎么提高的以及并联谐振的知识。简单、直观,学生容易听懂。
一、相量图
相量图就是用带箭头的线段,表示正弦交流电的电流电压等同频率正弦量的数量及相位关系画出几何图形。相量图将抽象的题意转化为形象的几何图形,与简单的几何运算联系起来,大大简化了解题难度。
二、RLC并联电路及电路电压相位关系
1. RLC并联电路
2.RLC并联电路中各电流电压的相位关系
从图2相量图中可以看出,并联电容后电流、电压之间的相位角从φRL减小到φ ,功率因数提高了。选择合适的电容,就可把感性电路的功率因数提高到95%以上。提高电源利用率,节约能源。
三、并联谐振电路
如果电感线圈与电容器并联,线圈总有一定电阻,它和电容并联,构成RLC并联电路。如RLC并联电路符合某条件,电压、电流之间的相位角减小到零,即电压电流同相位。此时电路发生谐振,简称并联谐振。
1 并联谐振
电路发生谐振,即电流电压同相
电流电压同相,从式子③可以看出IC=IRLsinφRL即(sinφRL-IC)2相为0
从相量图2可以看出,相位角φ为零
则谐振时的相量图为
图3
φ=0即总电流与电压同相,简称并联谐振,并联谐振时,电容支路电流完全抵消了RL串联支路的电流的无功分量,电路的总电流为RL串联支路的电流的有功分量。
2 并联谐振条件
谐振时 IRLsinφRL=IC
由IRL= ·sinφRL=
IC=U/XC
即 · =U/XC
一般电感线圈的电阻总是很小,RL支路中R
则
所以XL≈XC
谐振条件:当XL≈XC时,RLC并联电路发生谐振。
3 谐振频率
当XL=XC时,电路发生谐振即 2πfl=
近似f=
4 等效电阻
电路谐振时,电源端电压总电流同相位,电路成阻性,整个电路等效为一个电阻|R0
R0=|Z|=U/I
由相量图3 I=IRL·cosφ
cosφ=
IRL=
得:I= ·
得:R= 式4
一般电感线圈的电阻总是很小的,所以,从式4可以看出,当电阻看成接近0时,z趋近于无穷大,电路相当于开路。并联谐振时电路呈现一个高阻状态。这样,我们就能在高内阻电源情况下,用并联谐振达到选择信号的目的。
5 电流
从相量图3可以看出,并联谐振时电容完全抵消了RL串联支路的电流的无功分量,电路的总电流为RL 支路电流的有功分量。因此,当电源电压和电路参数一定时,电路总电流的数值最小。
相量图3 可以看出 各支路电流与总电流的关系为
IRL= ·I= ·I 式5
IC= ·I 式6
当XLR时,RL串联支路的电流 和电容支路的电流将远大于总电流。因此并联谐振也称电流谐振,无线电工程中往往用来选择信号和消除干扰。
四、结束语
教学过程中,由于中职院校突出技能训练,理论课课时被压缩,短时间内把理论给学生讲明白。加上中职学生的特点,对电工基础的基本概念、定理、定律掌握有一定难度。所以在单相、三相交流电的教学过程中,相量图的定性分析,在提高学生理解问题能力上,就显得尤为重要。通过实践,我们教会学生正确的相量图的图解分析法,大大提高了学生的分析问题接军问题的能力。求解问题更方便、快捷、直观,避免繁琐的计算,很大程度上降低了解题计算的复杂程度。能帮助学生深刻理解交流电路内部的各种关系和定律。
参考文献
[1] 徐玉恒 《电工原理》 中国铁道出版社 1983
[2]李翰芤 《电路分析基础》 高等教育出版社 1993