直流稳压电源设计报告范文

时间:2023-12-07 17:47:45

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直流稳压电源设计报告

篇1

关键词:直流稳压电源;生产过程;项目;任务

中图分类号:TM44-4 文献标识码:A DOI:10.3969/j.issn.1003-6970.2013.03.056

1 教材分析

通过本课程的学习,使学生掌握电子技术公共的基础知识和基本技能,培养和提高学生运用所学专业基础与技能分析问题、解决问题的能力,以及继续学习专业课程的能力,为学生职业生涯的发展奠定基础。

教学内容选自第一章和第四章的整流器、滤波器和稳压器三部分内容。它们是模拟电路的基本电路,也是模拟电路应用的基础,因此在电子技术中占有非常重要的地位。

教材上的对三部分内容上的设计是独立分离的,对理论知识依然偏重。为了体现体现“三以一化”课程理念,本人对教材进行项目课例开发,打破传统的教学模式,开发了基于生产过程的《直流稳压电源电路的设计与制作》项目,融合了多门学科(电子CAD课程、仿真软件课程和电子技能课程),由单一能力培养转变为综合职业能力的提升。

2 教学目标及重点

2.1 知识与技能目标

①理解整流、滤波和稳压电路的原理;②熟悉桥式整流电路、电容滤波电路和稳压器的作用并能正确应用;③掌握直流稳压电源电路的设计与制作并能实现+5V、+15V、-15V、+18V和-18V稳压电源功能;④掌握检测元器件、使用常用仪器仪表、装配和调试直流稳压电源电路的能力;⑤会用Multsim仿真软件验证直流稳压电源电路功能;⑥会用Protel2004软件设计直流稳压电源电路板;⑦掌握资料检索、信息收集、制定方案及撰写报告的能力。

2.2 方法和过程目标

①学会自主探究、尝试性学习的方法;②学会小组分工合作、团队协作学习的方法;③学会在相互讨论、评价中提高能力;④通过对任务要求的解读,提高分析问题和解决问题的能力。

2.3 情感和态度价值观目标

①培养学生自信、勤奋、乐于动脑、严谨治学的学习态度和精神;②培养学生利用网络学习环境主动获取信息的意识;③通过探索、自主学习,体验成功的喜悦和实现自我价值;④培养学生良好的职业道德、团队精神、组织协调能力及创新意识。

根据课程标准和职业学校人才培养要求,确立本项目的教学重点为:①桥式整流电路、电容滤波电路和三端集成稳压器的工作原理;②直流稳压电源电路的设计和制作方法和过程。

3 教学过程设计

篇2

【关键词】实践操作兴趣成功快乐自信心

当前中职生最突出的现象主要表现在惰性强、不自信、不求上进等方面。产生这些现象的原因有以下几方面:首先是许多中职生都是单亲或留守家庭的孩子,父母对孩子的教育管得太少或管得方法不对导致孩子自小成绩较差、缺乏自信。其次是中职生年龄普遍较小,有的初中还没毕业就来中职校学习了;有的还处在青春年少叛逆期,不能全面分析面对的问题和疑惑;有的对自己认识不足,没有形成健康正确的自我意识;很多学生无法具备较强的自信心。再次是他们大多数都是独生子女,娇气任性、自私冷漠、耐挫力差。一旦遭遇挫折或批评,便变得灰心丧气,萎靡不正。第四是中职生基础教育底子弱或自身努力不够,甚至自暴自弃,导致老师和社会评价不高,加剧了他们自信心的缺乏。第五是当前教育体制或教育方法不当。有些孩子仅仅因为智力发育慢了半拍或学习的兴趣有些差异,就被当作另类看待,结果导致成绩越来越差,学习兴趣越来越低,形成恶性循环。

现代社会,学习是终生任务,不可能一次完成,在学校几年的学习,也没办法决定一个人终生的发展和成就。走出校门,只要坚持终生学习,相信他们就业后,从基层做起,就会更直接了解社会、接触下层、熟悉国情,也将更有益个人的成长和成功,更利于未来的发展。所以,中职生一定要自信。“所谓自信,就是要在认识自我的基础上充分相信自己:相信自己可以在面对困难与挑战的时候,将自己最大的潜能释放出来,相信自己可以在理想和兴趣的引导下坚定不移地走向成功。”自信是潜能的放大镜,自信是成功的推进器,自信是快乐的催化剂。下面就我在直流稳压电源小制作实训课中,对学生学习自信心的培养谈点几认识和看法。

一、在新课导入明确课程的重要性,激发学生学习兴趣

教师提出问题:现今学生每人都有一部手机,手机在使用当中如果没电了,手机还能用吗?多数学生不用思考就能快速回答:“不能用。但是手机电池一充电就可以用了”。聪明、表现好的学生教师要及时鼓励他们、表扬他们,并告诉他们直流稳压电源的应用及其重要性。

直流稳压电源在电源技术中占有十分重要的地位,是为各种电子电路提供直流工作电压,是电路的心脏。当今社会人们极大的享受着电子设备带来的便利,但是任何电子设备都有一个共同的电路――电源电路。可以说电源电路是一切电子设备的基础,没有电源电路就不会有如此种类繁多的电子设备。电子设备对电源电路的要求就是当电网电压波动或者负载改变时,能保持输出直流电压基本不变的电源电路。提供这种稳定的直流电能的电源就是直流稳压电源。其次在职业教育的电子技能训练课程中,学生首先遇到的就是要解决电源问题,否则电路无法工作、电子制作无法进行,学习就无从谈起。

“兴趣是人对认识和活动需要的情绪表现,是积极探究事物的认识倾向”。学生一旦对学习发生了兴趣,各种感官包括大脑都会处于一种活跃的状态,从而为参与学习活动提供最佳的心理准备。

二、设计合理的教学案例,让学生成为课堂的主人

对机电技术应用专业的中职学生,要根据学生的实际情况、学校培养学生的目标而设计的一套行之有效的教学案例,引导学生成为课堂的主人。一节课45分钟,教师占用的时间一般不超过十五分钟,其余的三十分钟完全交给学生活动。叶圣陶先生曾说:“上课,在学生是报告和讨论,不是一味地听讲;在老师是指导和纠正,不是一味的讲解”。学生的知识不是靠老师“灌”出来的,而是靠学生在课堂主动思考,主动参与,动手实践,课后查找资料,课堂热烈讨论的过程中,自己“挣”来的。老师在这个过程中更重要的是做好“导演”,设计好课堂教学过程,设计好案例、项目、问题、任务,激发学生参与的热情。学生在学习电阻的读数及其组成的简单的串、并、混联电路;有关的焊接知识;万用表的应用、信号发生器、示波器等仪器仪表之后,结合已有的知识,对课本的内容进行删除、调节、设置。具体实训步骤如下:

(一)按照电路原理图一进行安装。在安装中,学生遇到新图形符号时会

及时提问,此时老师就要教会学生认识元件、检测元件,极性的判别等,如图中的变压器、二极管、电容、LM317、电阻、电位器等。引导学生按元件顺序逐一安装上电路板(因是用万能板),当中遇到大的、重的元件可以在电路板上预留些地方最后装上。把课堂的话语权还给学生,让学生轻松地自主学习,并成为课堂的主角。教师是教学过程的策划者、组织者、合作者,而学生是整个学习过程的主角,主要发挥掌控课堂,提示重难点,引导和适时纠错的作用。

(二)用仪器仪表测量电路中的关键点。

(三)引导学生绘画出稳压电源的整体方框图

通过把课堂交给学生,激发学生学习热情,能有效提高学习效率。成功制作直流电源,让学生获得了成功和快乐,让学生自信起来,让学生认识自我、充满自信、充满激情和热情。创造自我、超越自我,是这个年龄段和这个学历层次的学生们前行的方向。同时通过实训课保证了理论知识的层次性、系统性、具有很好实践培训特点,突出培养和训练学习者的学习能力、操作能力、应用设计能力、岗位工作能力、对学生走上工作岗位并适应岗位有很大帮助作用,从而改变了传统教学中课堂上教者滔滔不绝,学者昏昏欲睡,效果不理想的现象。通过实训课让学生体会亲力亲为做实验时,要将每个步骤,每个细节弄清楚;实验后加强复习,思考,增强学习印象。同时做实验时,老师可以根据自己的亲身体会,将一些课本上没有的知识教给学生,拓宽了学生的眼界,使学生认识到这门课程在生活中重要性。

三、引导学生通过各种渠道获取学习资源,拓展知识面

在新课标指导下改革教学方法,将计算机技术,网络技术,影视技术,多媒体课件引入教学中,使教学图文并茂,声乐并存,对学生理解抽象概念、熟悉实际电子线路、增加对电子技术的兴趣、培养实际能力等诸方面应有很大的帮助。让学生由“被动”学习变为“主动”学习。一节课教学的时间和空间是有限制的,教师在有限的教学时间内,发挥好课堂教学向课外辐射的作用,引导学生通过各种渠道获取学习资源,使有限的时间、空间获得无限的延伸,使课内外学习相结合,做到“取法于课内,得益于课外”。在具体操作中教师要充分地分析教材,鼓励学生通过各种渠道收集与课堂教学有关的资料。教师要亲自弄清楚从何处可以收集到这些信息,并且给不同层次的学生推荐不同的途径去获取信息,同时还要引导学生对查获的资料进行归纳、提炼。

课堂生活是要让学生成为课堂的主人,使他们的想象力飞起来,思维动起来,语言活起来。这就要求教师要在不断的实践中反思,不断地提高,与新课标一同成长!

篇3

行为导向教学法电子产品学习情境工作任务一、学习领域定位

《电子产品工艺与检验》课程是应用电子技术专业的专业核心课程之一。是一门实践要求很高的专业核心课程,也是学生获取电子产品装接工资格证的必修课程。本课程对人才培养的定位是:让学生全面实践了对电子产品装接与检验岗位所需的相关知识和技能,学以致用,强化了自主意识和创新意识,提升了学生的自信心和成就感,培养了学生的竞争意识与团队合作精神,通过本学习领域的学习,学生能获得一定的社会能力、方法能力和专业能力,为学生的可持续发展奠定了基础。

二、学习目标

通过本课程的教学,要求学生学会编制生产工艺文件,能够在工艺文件的指导下,完成识别及检测常用电子元器件,使用常用工具装配、焊接电子产品,按照工艺标准和要求完成电子产品整机调试工作;树立在生产过程中组织、协调、控制、监督电子产品的生产管理意识和责任安全、严格质量标准的生产意识。培养严谨务实的分析问题与解决问题能力。

1.专业能力

能识别常见元器件的种类,能用万用表对元器件进行正确测量,并评价其质量。能识读电路原理图和印制板图;能按要求将元器件引线加工成所需形状;能使用电烙铁手工焊接,并对焊接质量进行分析判断。

能编写产品总装的工艺流程、装配工艺文件和产品使用说明书;会进行总装的质量检查;能够进行整机调试。

2.方法能力

具有能借助网络、文件资料等学习方法获取新知识和技能的能力;具备自主学习能力和独立决策能力;具有规划与组织活动的能力;具有综合运用知识与技能分析、解决实际问题的能力。

3.社会能力

培养学生团队协作能力、沟通、联络、竞争和语言表达能力;培养良好的职业素质;具有一定的吃苦耐劳的精神和耐心细致、认真负责的工作作风。培养学生的创新意识、成本意识;主动参与和自我调整能力;自我评价和评价他人的能力。

三、学习内容

以能力培养为中心,以就业为导向,打破以知识传授为主要特征的传统学科课程模式,转变为将《电子产品工艺与检测》知识点以真正工作任务及其工作过程为依据整合到学习情境中,使学生在实际情境下学习,以完成典型工作任务全过程为目标,使学生掌握相关知识,教学做结合,理论与实践一体化,激发学习兴趣,培养职业能力。

学习情境的选取依据是以电子技术专业所对应的职业岗位群进行任务和职业能力分析,同时遵循中职学生的认知规律,充分考虑工作任务的实用性、典型性以及可操作性等因素。因此,将本学习领域分解为可调直流稳压电源、电子助听器、超外差式调幅收音机等三个由易至难、由简单到复杂的学习子领域, 每个学习情境内选取典型的工作任务,在教师指导下采用资讯——决策——计划——实施——检查——评价六步法组织教学,建立工作任务与知识、技能的联系,把教师的教学过程与学生的学习过程和企业的工作过程联系起来,使教学内容充分体现企业实际需要,让学生在任务实施中训练操作技能、团队合作和沟通技能、工作能力和方法能力,体验企业工作过程和氛围,构建知识。在教学过程中,教师起指导、咨询作用,让学生有充分的机会自行处理任务实施中出现的各种问题。

1.典型工作任务(职业行动领域)描述

《电子产品工艺与检测》是面向电子行业培养具有良好的职业道德、敬业精神和创新意识,具有较强的电子产品的装配、调试和检测能力。能从事电子产品的整机装配、调试;能编写简单的电子产品工艺文件。

2.工作与学习内容

(1)工作对象:可调直流稳压电源、电子助听器、超外差式调幅收音机。

(2)工具:项目任务书、项目计划书等资料、手工焊接用工具、常用电子仪器设备、各类电子产品组装套件等。

(3)工作方法:

按五个步骤来组织教学活动:

①资讯与调查。根据工作任务要求,制作出任务书。

②计划制定。确定具体的实施步骤;方案决策,制定出详细的实施方案。

③项目实施。根据具体任务进行元器件的筛选、整形,电子产品的装配、调试与检验。

④检查测试。提交工作过程中的各类文档和产品。

⑤项目评价,对实施过程中的各个环节进行评价和指导。

(4)工作要求

①能熟练进行元器件的筛选。

②能对元器件引线加工成形并插装。

③能对电子产品整机进行装配,并能熟练对整机进行调试。

④能编制简单的电子产品工艺文件。

⑤自觉保持安全作业及7S的工作要求。

四、学习情境设计说明

1.学习情境一:电子元器件的整形与插装

情境描述:以可调直流稳压电源为载体,学习电子元器件的筛选、整形和插装。

2.学习情境二:印制电路板的装配与焊接

情境描述:以电子助听器为载体,学习手工焊接和拆焊工艺,电子产品的装配工艺,电子产品工艺文件的编制。

3.学习情境三:电子产品总装和调试

情境描述:以超外差式调幅收音机为载体,学习电子产品的总装工艺以及电子产品整机调试、检验。

每个学习情境以实际项目为载体,按照电子产品装配与调试的实际工作过程来组织教学,最终达到使学生了解电子产品的装配和调试过程,能熟练进行电子产品的装配与调试,并能满足电子产品装配员、调试员和检验员职业标准的要求。

五、课程考核建议

为全面考核学生的学习情况,课程考核采用形成性考核方式,即课程的成绩侧重平时各个学习情境的过程成绩。课程集成组成部分及各项分数比例如下表所示。

篇4

【关键词】基于工作过程 电子电路分析与应用 教学设计

【中图分类号】G【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889(2013)08C-0068-03

电子电路分析与应用无论是对于教师的教学来说,还是对于学生的研习来讲,都是难度较大的一门课程。基于工作过程的教学方式是学生在老师的引导之下,通过完成一个个工作任务而开展的教学实践活动方式,这种教学方式以工作任务为教学主线,教学主体则回归学生,教师在整个教学活动过程中仅仅起到主导的作用,依据工作任务需求、岗位与学生发展的需求、相应专业课程改革的需求选取教学的内容。基于工作过程来进行教学是一种可以有效提升学生综合素质和技能的新型教学方法,它的目标在于让学生可以把握其专业所需的基础知识技能,具备探索和分析实际问题的能力,为后面学习专业其他课程做好准备。

一、高职电子电路分析与应用课程的特点分析

高职院校教育的最终目的是培育与经济社会发展相适应的,掌握相关专业理论与实践操作技术知识,具备从事相关岗位的全方位的素质与综合就业技能,适应一线技术岗位的高级技术型人才。高职教育与一般大学本科教育,或者是大多数中等职业技术教育不同,大学本科教育更关注专业理论性知识,中等职业技术教育则更关注培养学生的操作技能。而高职教育中所教的专业理论知识要求没有本科教育要求高,仅要求掌握基础性的理论知识就可以,但对实践操作技能却比中职教育要求更高,高职教育不仅要避免流于本科化,同时还要防止被中职教育同化。针对电子电路分析与应用这门课程来说,由于它在理论方面比较抽象,在实际教学的时候需要去繁化简地进行理论教学,原则就在于满足学生工作岗位实际需要就可,同时还要重点加强与实践操作结合紧密的理论部分的讲解。教师需要关注学生掌握相关理论知识之后的实际应用技能的培养,淡化那些繁杂理论知识的推理教学,注重培养学生的实际动手技能。

二、基于工作过程的电子电路分析与应用教学设计

(一)设计思路

培养具有一线岗位(如电子产品开发、装配、检测、维护等工作岗位)职业技能的人才作为目标,结合实践操作的工作任务,并将某些具有代表性的电子商品作为教学载体,开展以工作过程为基础的体系化的课程教学设计。在学生学习策略中突出工作过程的实践操作方面,选择基于工作过程的教学方式,将教学与操作紧密联系在一起,使学生可以在教学过程中学习操作动手,在具体操作的过程中学习到知识,经过实践性的探究、设计、调试并尝试自己制作典型电子电路,确保他们可以熟练掌握相关知识技能,从而适应就业市场对于求职者的需求。

在进行课程教学设计的过程中,需要坚持下面五点原则:一是在确定电子电路分析与应用这门课程的教学目标的时候,需要以相关专业的最终培养方向作为其根据;二是经过解析该课程的教学目标之后,才可以得到确定的能力目标评估表;三是确定电子电路分析与应用这门课程的具体教学内容时,则需要根据岗位技能的实际需求;四是在进行教学活动设计的时候需要以典型电子产品为载体;五是依照电子生产行业的实际操作技术规范进行教学考核方案的制定。

(二)设计理念

教学内容制定、教学模式的选择、教学实施方案、教学评价标准的设计等方面是电子电路分析与应用这门课教学设计的关键所在。在进行实际操作的时候需要根据电子行业、电子相关企业的发展,并结合当地电子产业结构与电子相关就业市场的实际需要,结合电子电路分析与应用这门课程的特点与教学目标,从相关专业的具体规划设计、课程设计等步骤开始,全阶段都要加强与校外合作企业的联系,做好这些步骤才可以完成科学合理的电子电路分析与应用课程的教学设计。

(三)“工作过程”分析

基于工作过程的电子电路分析与应用教学方式的基础就在于“工作任务”,这种教学方式强调每个学生都可以参与进来,也就是在实际教学的过程中,让学生真切地参与工作任务设计、执行与管理,在完成一个个工作任务的时候完成实际教学内容。这种教学方式往往是采取小组合作的策略,教师与学生一起设计工作任务,学生一起又或者是分小组完成整个工作任务。

如前所述,电子电路分析与应用这门课程在理论与实际操作技能方面有较高的要求,是相关专业的关键课程之一。学生学习这门专业课程,在生活中有什么用途,怎样才可以将在这门课程所学到的知识运用在实际生活中,这是整个学习阶段需要解决的关键问题。那么在进行教学设计的时候怎么才能将这个关键体现出来呢,答案就在于突出高职院校学生的具体特点与高职院校教学的特色,加强培养高职学生实际操作能力。基于工作过程的电子电路分析与应用教学设计分为以下环节:

1.依据教学内容及学生学习的实际情况,提出科学、合理的“工作任务”。

2.资讯:首先由老师在课堂上进行必要的实验教学演示,让学生理解基础的理论知识,然后将班级分成几个小组进行工作任务的布置,小组的人数一般为3至5人较为合适,学生针对自身的工作任务研讨、搜寻相关资料。

3.计划、决策:在这个环节首先由学生设计出具体的工作计划,并将其设计理念与实施策略以书面的形式写出来,然后将方框图画出来,并将原理图也设计出来,选取合适的电子元件,如果有需要还可以进行仿真实验,在此时教师可以进行适度指导,并开展小组间的交流活动,最后将工作任务实施方案确定下来。

4.实施:学生自行确定小组中成员的分工情况与成员之间以什么样的方式进行合作,院校给予相关器材的支持,让学生可以正式开展工作任务的实施。

5.检查、评估:工作任务的评价工作可以结合自我评价、各个小组间相互评价与教师评价这三种方式,并且起主导作用的应该是学生自己,小组间互评只是作为一种辅助方式,而教师在整个评估环节中只是起到一种指导调控的作用。首先要求学生以多媒体等形式充分演示工作任务设计得到什么样的成果与在完成工作任务的过程中有什么样的学习心得,然后采用5个级别评分制度进行自评,其余小组依据其演示情况与工作任务完成成果,进行充分讨论,然后从成果、沟通表达能力、小组合作等方面给予评分,教师依据实际情况适时进行点评。

(四)基于工作过程的情境化教学设计

我院在实施基于工作过程的电子电路分析与应用这门课程的教学改革中,通过对本课程传统教学模式所构建内容的深入分析,结合了大多数电子企业典型电子产品设计、制作过程,本着学生“够用、能分析、会操作”的原则,将原有教学体系下的基本内容(半导体元件、基本放大电路、负反馈放大电路、集成运算放大器、振荡器、直流稳压电源、逻辑代数基础、基本门电路、组合逻辑电路、时序逻辑电路、脉冲产生电路、模数转换及数模转换等)设计成了三个基本教学情境:OCL音频功率放大电路,直流稳压电源电路,限时抢答器电路。三个学习情境都各自有自己的典型工作任务和学习载体,通过完成这些工作任务,学生就可以掌握电子分析和制作所需要的基本知识和技能,并把它们有机地融合在一起。

例如在OCL音频功率放大器这个主教学情境中,设计了电子元件的认识及检测、前置放大器、音响音调控制电路、音频功率放大器的制作这四个既相对独立,又互相融合的环节作为子教学情境,让学生在完成这些“工作任务”中,能循序渐进地完成掌握基本操作技能的目标。在直流稳压电源电路环节中设计了整流滤波电路、直流稳压电源等子学习情境。而在限时抢答器环节中则设置了第一鉴别电路、数码显示电路、计时单元电路、报警电路四个子学习情境。三个主教学情境与十个子学习情境相辅相承,构成了“基于工作过程”的电子电路分析与应用的教学体系,如图1所示。

在具体教学实践过程中,教师需要特别注重对每个学习情境中知识与实践的有机结合,并以学生为主体,让学生通过独立资讯―互助讨论―独立分析来完成工作任务,保证学习过程的完整性和有效性。

下面以“音频功率放大器的制作”为例,说明基于工作过程的教学设计思路:

了解认知阶段(对应企业“电子产品组装与检测”工作中的识读电路原理和印刷电路板装配图工作过程):教师下发项目任务书,并讲解任务性质。在这个阶段主要是学生在教师的辅导下,了解相关知识。

资讯阶段(对应产品生产流程安排):教师进行任务演示,并指导学生制定工作计划。学生根据任务中的要求,在教师的引导和帮助下,收集、翻阅如元器件、放大电路特点与分析方法等方面的资料,并制定出完成制作、调试电路工作任务的具体步骤。

计划决策阶段(对应产品生产材料的采购):在教师的审核指导下,学生按方案实施工作任务,对于一些关键环节进行分组讨论。例如需要什么样的电子仪器,如何绘制电路装配图,如何分析与调试电路,在制作中可能会出现什么问题,解决问题的方法等。

实施阶段(对应产品的装配、检测调试和性能分析阶段):教师在这个阶段需要进行及时的技术指导,而学生则需要集中精力,进行电子元器件的检测、焊接、调试、电路性能分析、排除故障等工作,并做好每一步骤的记录,进行相关参数计算和分析。此阶段是整个学习过程的关键环节,也是学生最容易出问题和需要老师细心指导的环节,教师一定要认真把好这一关。

检查阶段(对应产品开发制作的总结阶段):学生在教师指导下撰写制作、测试报告,教师验收学生的作品。

评价阶段(对应产品合格检查阶段):学生互相检查、交流工作学习心得,各小组派代表发言;教师最后进行总结,主要是对学生工作中的关键点和容易出现的问题进行讲解和总评等。

实践证明,高职基于工作过程的课程教学改革符合高职院校的办学方向,给高职教育实施职业特色化教育带来了新的思路探讨方向。广西机电职业技术学院应用电子专业在进行骨干高职院校建设过程中,通过实施基于工作过程的教学改革,学生普遍反映能真正学到了有用的知识,同时对学习也更感兴趣。基于工作过程的课程教学设计,不是简单地改变教学模式,而是要在课程中大胆引入实际的工作环节,让学生接触实际,接触工作,有针对性地进行学习和训练。加强校企合作是这种教学改革得以持续发展和进一步深化的有力保证。

【参考文献】

[1]童乃诚.高职课程教学内容建设探讨[J].中国职业技术教育,2010(14)

[2]钟新跃.基于工作过程导向的课程改革实践[J].中国校外教育,2010(1)

[3]李仲秋.电子电路分析与实践课程内容的选择与序化[J].机械职业教育,2010(5)

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关键词:zigbee技术;无线智能插座前言

家用电器的广泛使用,提高了人们的生活水平,但是,不良的用电习惯时常给人民的生命和财产安全造成巨大的损失。据公安部门和消防部门相关资料显示,我国每天平均发生火灾350多起,其中因超负荷、短路等原因引起的电器火灾占到了30%以上,美国奥柏林大学的研究人员通过实验发现对能耗实施监控机制,能够使整个学校的学生宿舍在两周内减少32%的电能损耗。英国牛津大学环境学院在2006年的一份调查报告中阐述了对家用电器用电状态进行实时监控的意义和必要性。

与此同时,物联网技术的提出被视为信息通信技术发展的重要里程碑,它利用通信技术,将家用电子设备进行集中的控制和管理,从而创造出高效、舒适、安全、居住环境。如何将物联网技术和家电的用电状态监控结合起来将成为安全用电、节能减排的一个新的切入点。在此基础上,本文提出了一款基于无线ZIGBEE技术的智能插座设计方案,该设备除了具有传统插座的功能外,还具有无线通信、电压电流采集、电能计量、过压过流保护、自动开关、报警、休眠、信息显示以及组网等功能,是一款功能齐全的智能插座。

1.智能插座的系统构架

基于zigbee技术的无线智能插座硬件系统主要由电源模块、无线微控制器模块、电量采集单元、时钟模块、继电器控制单元、报警单元、键盘输入单元、显示单元等组成。系统框图如图1所示。

图1智能插座系统框图

电源模块将交流市电转换为直流电,为其余模块供电;电量采集模块包括电压采集和电流采集两部分,用于采集用电设备的能耗信息,本文利用电能计量芯片ADE7755实现。电压互感器和电流互感器用于对电压和电流信号进行采样, 并经由流/压变换电路转换为ADE7755能够接收的信号,进而通过电能计量芯片的内部电路计算出电参数。微控制器采用带有ZIGBEE无线通信功能的CC2430芯片,既负责控制本节点的工作, 又负责和网络上的其他节点进行无线通信。CC2430通过IO接口与ADE7755芯片相连,读取测量的各种数据并进行运算处理,通过显示模块进行显示,同时还能通过内部的无线通信模块和其他节点之间进行数据的交换。

2.主要模块硬件电路设计

2.1 无线微控制器模块

CC2430单片机是德州仪器(TI)公司生产的一款片上系统解决方案,它基于IEEE 802.15.4和Zigbee通信协议。片内外设非常丰富:在单个芯片上集成了CPU、存储器、常用片内外设和RF射频单元。它具有1个8位CPU(8051),具有最大128KB可编程FLASH和8KB的SRAM,,主要包括1个5通道8位至14位可编程ADC转换器、4个定时器、2个USART,1个DMA控制器、1个看门狗定时器、1个内部稳压器、21个可编程I/O引脚。CC2430内部已集成了正常工作所必须的电路,因此用户仅需搭建少量的电路就能实现信号的发送和接收。

2.2 电量采集模块

ADE7755是一种精度非常高的电量计量芯片,它通过内部电路对电压和电流直接相乘得到瞬时有功功率,再由瞬时有功功率计算出平均有功功率。如图2所示,电压和电流信号分别经过两路A/D转换器,转换成的数字信号分别送入电流通道V1N、V1P以及电压通道V2N、V2P。经过滤波后的电压信号和电流信号经过乘法器进行相乘运算,所得到的信号再经过一个低通滤波器滤掉交流分量,输出的直流分量即为瞬时有功功率。这一信号经过数频转换器转换成和平均有功功率成正比的低频信号,经过F1和F2端口输出,同时,从高频口CF输出与瞬时有功功率成正比的脉冲信号。ADE7755电量采集电路如图2所示。

图2ADE7755电量采集电路

2.3 电源模块

稳定的电源是系统正常工作的保障。该智能插座系统用到的工作电压有5 V 和3.3 V两种,其中前者为电量采集模块、时钟模块、显示模块提供电源,后者为无线通信模块提供电源。电源电路如图3所示。

图3直流稳压电源电路

2.4 时钟模块

由于单片机内部定时器误差较大,因此本方案选用Dallas 公司生产时钟芯片DS1302,该芯片精度高、功耗低、运行可靠。DS1302 采用三总线与单片机进行通信,外接的晶振频率为32.768 kHz,可以对年、月、日、时、分、秒、星期进行计数。

3、软件设计

本方案在软件设计上采用模块化结构,包括主控制器模块、信号采集和处理模块、键盘管理模块、LCD 信息显示模块、时钟模块和开关动作控制模块。插座上电后,系统进行初始化,之后进行状态检测,即、电流、电压检测,功率计算、并将采集的结果显示在液晶屏上。当单片机得到电流信号或电压信号超过了正常工作的限定值时,控制器会立即通过蜂鸣器和LCD 报警,并控制继电器切断负载所在的回路。当DS1302 内部相关寄存器的值和用户的设定值相同时,,单片机对继电器进行相应的控制插座将按照用户的设定值进行定时通断。报警控制单元的流程图如图4所示。

图4报警控制单元流程图

4.结束语

本文提出了基于zigbee无线通信技术的智能插座硬件设计方案和软件解决方案。该智能插座具有电量采集、智能监控、组网通信等功能,能够满足现代社会安全用电和节能降耗的需求,同时将满足智能家居和物联网的发展需求。随着智能家居的迅速发展,智能插座将在人们的日常生活中发挥越来越广泛的作用。(作者单位:石家庄职业技术学院电气与电子工程系)

河北省科技厅科技支撑课题 课题号:12210423

参考文献

[1]马红麟.新型遥控插座的设计与研究[J].机电工程,2003,(5):51- 52.

[2]姚文轩,滕召胜. 多功能智能插座设计[J]. 企业技术开发,2010,(6):28- 30.

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一、电子实习教学的改革措施

1.建立经典教学案例库,充实实习教学内容。电子实习的基本教学内容包括:电子元器件的基本知识;电烙铁的使用与焊接;直流稳压电路的焊接、调试与参数测量;示波器和万用表的使用;电子产品的焊接、安装及调试等。改革前,电子实习的教学内容,虽然能达到操作训练和动手实践的教学要求,但整体而言,是基本而简单的,缺乏综合性、设计性的教学内容,无法满足我校内涵建设和卓越工程师教育培养计划对人才培养的要求。因此,我们每学期向一线的实习指导老师征集教学案例,组织专家和同行比较和讨论,评选出适合我校教学实际的优秀教学案例,不断积累,建立电子实习经典教学案例库。这样不仅丰富和充实了实习教学内容,而且提升了实习教师的教学水平。目前在电子实习中,陆续采用并运用于实践教学,获得良好教学效果的经典教学案例有:可调式串联型直流稳压电源的原理、焊接与调试;简单收音机电路的原理、焊接与调试;自动水龙头控制电路的原理、焊接与调试;声光控节电开关电路的原理、焊接与调试;多功能数字液晶显示万用表的原理、焊接与调试;基于PT2262和PT2272数字编译码芯片的遥控发射接收电路的原理、焊接与调试等。

2.采用学生“学练试创”,老师引导启发的教学模式。根据学生综合能力的培养过程,我们大致将整个实习过程分为学、练、试、创四个不同阶段。针对这四个阶段的特点,实习教师相应调整教学重心和方式。学,主要是知识的学习与积累。这个阶段教师侧重于激发学生的兴趣和爱好,增强学生自主学习的能力。练,主要是知识的消化和吸收,培养学生观察、分析和解决问题的能力。这个阶段教师注意重点引导学生掌握电路模块的调试和故障诊断。试,主要是知识的运用和发现,在这个阶段教师要引导学生掌握和理解关键电路模块的基本原理、调试和排除故障。创,是实习的最后一个阶段,相比于前三个阶段,这个阶段对能力培养的要求更高。通过项目设计和团队协作培养学生的创新设计、交流沟通和团队协作能力。这个阶段,实习老师注重和强调学生在团队中的表现,增强学生的创造、开发潜能,并通过最后的答辩环节评定和考核项目实施中团队成员的表现。

3.利用网络平台和多媒体技术,改进教学手段和方法。常用电子仪器仪表的使用、电子元器件辨识与检测等内容主要依靠实习指导教师在实训室里通过黑板教学讲解和实物操作演示,而焊接工具与焊接练习、电子产品的电路原理及焊接调试等实习教学内容则通过面对面、手把手的指导,让学生进行学习和操作。随着现代教育技术的发展,借助网络优势,在教学改革中,我们制作了实习教学多媒体课件和网络课程包,努力建设电子实习精品课程,实现教学资料网络共享,提高学生学习的自主性。运用图像、文字和视频相结合的多媒体手段,以丰富生动的教学形式激发学生的兴趣;通过网络资源共享和网上师生互动环节,帮助学生有效便捷地预习,拓宽教师和学生交流互动的渠道,从而提高教学质量,强化教学效果。

4.基础与提高并重,个人与团队兼顾,综合考核学生。为了更好地评价学生的综合能力,需建立较为科学全面的评价标准对学生电子实习表现进行考核。根据实习内容的教学安排,我们把整个电子实习内容的安排划分为四部分:基础、提高、设计和答辩。学生的成绩评定综合了以下四部分:(1)基础部分(占30%),主要是培养学生个人的基础知识学习和基本技能训练。包括了解和掌握常用元器件的分类、规格、型号、辨识方法及选用原则等;掌握常用电子仪器仪表的工作原理、性能指标和使用方法;构思并在万用板上焊接一个具有独特个性的LOGO,作为自己电子作品的标志;直流稳压电路的焊接、调试及测量等。(2)提高部分(占30%),安排一些较为复杂电路模块的原理、焊接、调试等作为实习的提高内容,主要培养学生独立观察问题、分析问题和解决问题的能力,为后续的设计阶段打下基础,包括双晶体管振荡电路、小型继电器控制电路、遥控发射接收测试电路的焊接与调试等内容。(3)设计部分(占30%),在这个阶段,学生4或5人一组,自由组成团队,自主选择实习的设计项目,分工协作,共同努力,自主设计,独立调试,提交作品及设计报告,以团队的形式完成项目。(4)答辩部分(占10%),最后团队推选一名成员,进行项目完成情况的陈述答辩。

二、改革后的教学效果

1.自主学习的能力得到锻炼。在项目设计阶段,学生必须查阅技术资料和技术手册,提出电路设计方案,然后比较、讨论和分析,最终确定较为合理的方案。在这个过程中,所有团队成员普遍感觉自己的学习主动性得到了提升,获取信息和运用知识的能力得到了很好的锻炼。

2.电路分析与诊断能力得到提高。学生普遍反映,电路调试是实习中的“硬骨头”,最磨人。一不小心,就引发故障,此时需要冷静分析,反复检测,耐心调试,细心排查,不断发现和解决问题,提高分析与诊断电路的能力。

3.团队协作和交流沟通能力得到提高。电子实习后期布置的设计项目,是以团队形式完成的,单打独斗是无法完成的。因此,成员之间必须加强交流沟通,取长补短,相互协调,同舟共济,否则会拖延项目的进展。最后的项目答辩必须思路清晰,简洁客观地进行陈述答辩,才能完美地展现项目的成果,这些无形中锻炼了学生的协作精神和交流沟通能力。

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        (二)集中技能培训集中技能培训是针对具体问题,学生通过器件选择、产品制作、安装调试等训练,熟悉电工、电子产品的制造工艺以及器件和电路的安装、测试和调试方法。在内容选择上,与现代电工电子技术实际应用并将国家职业技能考核标准融入教学内容中;在训练方法上,让学生身临实践现场“真刀真枪”地训练。

        (三)创新实践活动创新实践活动安排在课外进行,针对各专业常见的实际问题以及电子设计竞赛、电工数学建模竞赛和电工技能鉴定等活动,开展综合训练、创新设计或自主实验,对学生电工电子技术的应用能力进行再提高。同时,结合各专业学生的生产实习和毕业实习,有针对性地进行相关设备的电工电子技术方面的实践。在学生进行生产实习和毕业实习的时候,根据现场电工电子技术应用的实际,给学生布置电工电子技术方面的实习内容,学生在专业实习的同时,得到电工电子技能与能力的培养。

教学方法和教学手段的改革

学生利用课外时间,通过查阅文献、咨询等多种渠道开展自学活动,构建各自独到的见解。组织讨论。教师在课堂组织学生开展讨论。在讨论中,教师要注重启发引导,并根据实际情况设疑、质疑,充分调动学生的思维,主动思考,踊跃发言。对于错误的、模糊的观点,教师要及时予以纠正。效果评价。评价采用学生自我评价、同学之间评价和教师评价相结合的方式进行。通过同学评价加深知识的理解和掌握,促进共同进步;通过教师的评价,指出存在的问题,并为学生布置课后思考题,进一步实现知识的升华。PBL教学法的灵活运用,不仅提高了学生对电工电子基本知识和基本理论的掌握和理解,而且培养了学生自学能力、探究问题、分析问题、解决问题、归纳整合和交流表达、团队合作等实际工作能力。集中实践教学采用任务驱动教学模式在电工工艺实习和电子工艺实习等集中实践教学中,采用任务驱动教学模式组织教学活动,培养学生的综合应用能力。

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目前我们所教授的高职学生都是90年以后出生的,普遍存在入学成绩偏低,不爱学习、甚至厌学。学习和生活缺乏兴趣,什么都不太在意,周围环境对他们影响大,迷恋网络、手机等电子技术和产品。如果想要培养学生有出路,就不能再走传统的教学路子,要教改首先是课改。必须以课程设计为重点,可以采用项目化教学模式,提高学生的学习积极性和动手能力、提高学生的学习效率、活跃课堂气氛,充分发挥出学生的自主性和创造性,力争实现职业意识与职业技能综合培养的教学目标。

二、学习模拟电子技术的目标要求

首先是能力目标:学生能够使用仪表对电子元件进行识别与检测;能够电路识图、按图进行电路焊接;能对典型电路安装、调试、检测、维护;能模仿设计简单电子产品。其次是知识目标:学生熟悉二极管、三极管性能特点及其应用常识;掌握共射极放大器、共集电极放大器、差分放大器等分析和计算;掌握集成运放的线性和非线性的应用与分析;掌握直流稳压电源的分析与设计。再次是素质目标:学生能够运用现代信息技术,寻找、搜索素材并做相应的修改;在项目训练过程中会出现各种差错,能够耐心处理,并能按照要求完成任务;项目业务操作过程中锻炼善于交流、善于沟通的能力;项目实施中能够执行安全的操作步骤。

三、模拟电子技术课程整体设计过程

(一)课程项目来源调研

通过模拟电子技术课程的学习,使学生掌握电子产品生产技工所需的理论知识和产品安装、调试技能,培养良好的安全操作习惯和合作交流能力,为学生就业及持续发展打下扎实的基础。因而课程项目的设计就是课程整体设计的重点与难点。课程项目设计需要先易后难,先简后繁,循序渐进。

(二)项目设计

学习项目设计的基本依据是模拟电子技术课程涉及的工作领域和工作任务范围,在具体设计过程中,以学生身边常见的电子产品为载体,使工作任务具体化,产生了具体的学习项目。其编排依据是该职业所特有的工作任务逻辑关系,而不是知识关系。课程组最终以真实的项目为基础,按照典型产品制作及典型电路的工作过程设计了LED闪光器、电子助听器、呼吸灯三个个项目(如图),共15个子项目,每个子项目完成是由若干任务所组成,针对每一个工作过程环节来实现相关课程内容的学习。每个项目的设置不宜过大,以免支撑的理论知识太多,导致教学组织比较困难,每个项目应该有其能力培养的侧重点。

(三)项目实施

项目教学设计真正实现了以学生为主体,教师起指导作用,教学组织形式设计要有利于“教学做一体化”教学的实施。根据项目能力训练的实施要求,设计学生学习训练的组织形式,体现师生、生生互动合作,渗透式培养学生的职业素养。不仅要设计学生的学习组织形式,还要设计教师的教学指导组织形式。教师主要按照“行动引导教学法”的理念组织教学,不是主要按照“知识逻辑推导法”的思路组织教学。

(四)考核方案设计

一直以来“模拟电子技术”课程考试成绩依照“期末+平时”按一定比例确定,并且期末考试成绩占最大比重,与突出技能的要求相背离。而在该课程改革实践中突出技能考核,重新确定考试成绩比例,逐渐加大平时过程性考核的分值,期末争取实现完全技能考核。项目的选取是学习的关键,创设学习资源和协作学习环境是教师最主要的工作,最终要以学生完成项目情况来评价学生的学习效果,但我们更要关注过程。课程考核评价的基本原则是:把能力评价与职业素养的评价相结合;多种评价方式的有机结合;评价主体多元化。课程考核时首先要从课程设置的目标出发,采取过程性考核和自主学习加分制相结合的动态管理方式,每次上课随时公布成绩,最后一次课总成绩即刻产生。过程性考核占总成绩90%,包括出勤、课堂表现、课堂报告、学生评价、知识点测试、项目制作等内容;学生除了要培养技能,还应该培养其持续性学习的能力和一定的相关理论知识,这部分采用自主学习,教师辅导测试,自主加分占总成绩10%。

四、结语

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“模拟电子技术”课程是电子信息、电气工程、通信工程、自动化等专业本科生的一门重要的专业基础课,也是学生知识体系结构的重要组成部分。该课程通过介绍二极管、三极管、场效应管、运算放大器等常用半导体器件的一般物理机制和外特性,研究由这些电子器件构成的各种模拟电路的基本原理和分析与设计方法。学好该课程对熟悉和掌握电路与系统、通信系统、信号处理方面的基本概念和技术,以及学好信号与系统、自动控制原理、高频电路、电力电子技术等后续课程有着十分重要的作用。

但是,这门课程知识点多,理论部分抽象,尤对学生来说这是第一门接触工程实际的课程,其工程思维方法难以被学生们适应和掌握,因此学生们普遍感觉这门课学习难度大,甚至被很多学生称为“魔电”。

传统的模电课程讲授是以书本理论知识讲授为主并进行习题训练的教学模式,学生被动接受教师课堂讲授的内容,这在客观上弱化了该课程的实践性和趣味性,学生接触电路符号和数学公式多,接触实际少。传统教学方式容易使学生感到课程枯燥乏味,甚至产生厌学情绪。

教师的价值首先在于使学生对学习产生兴趣,兴趣是最好的老师,没有兴趣就难以将一件事情做好。笔者尝试将基于专题作业和课程设计的实践性教学环节引入模电课程的教学中,经过几年的实践性教学探索,发现实践性教学环节可以提高学生学习的兴趣,使抽象枯燥的知识更容易被接受,同时也培养了学生的团队协作精神,收到了良好的教学效果。

一、实践性教学可以激发学生的学习兴趣

西方发达国家从中小学教育开始就注重培养学生们的学习兴趣和动手能力。在美国,家庭常备有用做实验室的房间,父母从小就注重培养孩子的实践能力和兴趣爱好,在这方面有投资预算,给孩子们一个认识自我、发现自己兴趣所在的平台。在英国,课堂的教学内容经常延伸到教室外,比如上植物学课程就带领学生们去观察各种植物;上历史课,就几个学生组成一个组演绎历史剧情,每次课的内容是充满实践的,学生们也并不感到疲惫,教师在必要的讲解后主要是学生在完成实验或者项目,让学生用所学知识解决实际问题,在用中学习。这些先进的教学理念值得中国教育工作者们借鉴。

二、基于专题作业和课程设计的实践性教学

在模电课程中,除了布置与理论教学同步的习题作业外,根据教学进度拟定若干专题作业和课程设计题目,专题作业和课程设计与理论教学同步,并注意这两方面在教学进度上的配合。本文以2013学年模电课程的实践教学环节设计为例,介绍该实践教学方法的基本内容和教学体会。

1.电路仿真专题作业

模电课程的第一次课用1学时左右介绍电子电路仿真软件的使用。目前很多电路仿真软件提供了大量虚拟仪器,有一般实验室配备的电压表、电流表、万用表、双通道示波器、信号源等,此外还提供一些虚拟仪器,如波特仪等,学生在使用该软件的同时也对电子测量仪器有了全面的了解,扩展了知识面。教师可以现场演示,完成一个简单电路的原理图绘制、仿真和结果输出。模电课程有较多结论可由仿真实验验证,如放大电路静态工作点、输入电阻、输出电阻、电压增益等。在课程前期,讲解了二极管应用电路之后,布置一个电路仿真专题作业,将书内的内容用软件进行验证。要求学生上交电路原理图,以及电路仿真输出和结果分析。经过这个专题作业的训练,学生们基本掌握了仿真软件的使用,并可以用于之后的课程学习中。

2.单元电路分析与设计

在期中阶段,学生已经掌握了多级放大电路、功率放大电路等理论知识,但书本知识限于篇幅,主要讲解直流分析、交流分析及各种参数,以分析为主,这时布置一个单元电路分析与设计的课程设计题目,如设计一个多级电压放大器,满足电压增益、输入阻抗、最大输出电压、截止频率等指标,要求学生提交设计报告。学生们先进行电脑仿真设计,然后在模电实验箱上搭建电路,确定无误后选择电子元器件和万用电路板,然后进行调试和修改,撰写设计报告。这个课程设计可由几名学生组成小组合作完成,在相互交流中得到知识理解和动手能力的提升。

3.功能电路设计及制作

在模电课程的后半期,布置一个综合性的功能电路设计与制作题目,包含模电课程的重要知识点(放大器、滤波器、信号发生和处理电路、稳压电源),给出一些题目供学生选择,如变调门铃、直流稳压电源、函数发生器、数字万用电表、音乐彩灯控制器,要求学生组成项目团队,将该设计与制作作为一个项目进行。该项目完成后,安排时间让各位同学以小组为单位上台展示自己的设计和实物作品,总结在设计制作过程中遇到的问题以及解决办法,鼓励同学对演讲的同学进行提问,教师负责掌控课堂秩序和提出问题,把学生解决问题的思路和方法进行归纳总结,把叙述不充分的部分从理论的高度进行阐述完整。在这个课程设计中,学生完成了电路仿真设计、制作、撰写报告、答辩等一系列内容。

三、需要注意的问题

1.学时安排问题

在总学时不变的情况下,增加实践性教学内容必然会占用理论教学学时,如果处理不好会顾此失彼。在理论教学中,应以理论够用为度。对于一门课程,总是可以分出主干部分和细枝末节部分。对主干部分应详细讲解,对枝节部分则引导学生自学,在实践中巩固理论,用理论指导实践,使学生掌握理论知识的同时,提高实践能力和创新能力。

2.传统教学手段与多媒体设备的合理运用

对于理论难度大而需要详细讲解的部分,应采用传统的板书方式,教师和学生一起努力,完成数学公式的推导、难点的理解,使学生听后印象深刻,思维节奏也容易跟上老师的节奏;而对于难度较小的内容,可以充分利用多媒体课件讲授,使用课件可以使讲课内容形象生动,并且可以提高授课的效率。传统教学手段与多媒体课件各有所长,二者合理搭配可以解决教学信息量大、课时有限的矛盾,并可以收到良好的教学效果。

3.专题作业和课程设计的选题

由于教学时间有限,在专题作业和课程设计的选题方面应紧贴理论教学内容,注意控制题目的难度。由于学生处于大二阶段,学生的专业知识较少,选题除了要紧密结合理论教学内容外,还要注意趣味性,难度以学生们适当扩展知识就可以实现为度。否则不仅难以调动学生的学习兴趣和积极性,反而会起到相反的作用。

四、总结

基于专题作业和课程设计的实践教学摆脱了传统的模电课程教学模式,在授课的过程中加入电路仿真软件、电子测量仪器、电路基本制作工艺等结合实际的讲解,扩展了课程内容。

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关键词:高职;模拟电子技术;课程改革

中图分类号:G712 文献标识码:A 文章编号:1672-5727(2013)08-0048-03

《模拟电子技术》是高职电子电气等电类专业的一门重要的专业基础课,其教学任务是使学生获得电子技术方面的基本理论知识和基本技能,学生对其掌握的程度将直接影响后续专业课程的学习。因此,《模拟电子技术》在整个课程设置中起承上启下的作用,学好这门课程有着极其重要的意义。

当前的高职院校由于生源多样化,导致学生的学习基础参差不齐,若还用以前的常规教学方法——黑板+粉笔,很难树立和发挥学生的主动意识和学习积极性,而且还会出现考试通过率较以前有所下降的现象。为此,我们对高职《模拟电子技术》课程进行了初步的教学改革探索,确定了适合我院学生的《模拟电子技术》课程的教学目标。

教学目标

高职课程中的理论教学内容是为实践教学内容服务的。课程教学内容不能以课本内容为依据,应以该课程的教学大纲为依据,而教学大纲是围绕教学目标制定的。

对于电子电气专业,《模拟电子技术》课程的目标是:(1)通过理论教学,使学生掌握基本概念、基本分析方法等基础知识,初步具备简单模拟电子电路设计的理论知识和应用能力;(2)通过实验训练,使学生具备常用电子仪器仪表使用、常用电路的连接和参数测试等实验操作能力,能查阅电子元器件手册并能合理选用元件,初步具备电路故障的查找和排除能力,会设计简单的电子产品;(3)培养遵守纪律、与人协作、认真、有责任感等素质。

围绕上述目标,结合我院学生的特点,我们提出了基础理论知识适度,注意采用多种教学方法,强化实验操作教学,改进考核方式,调动学生学习积极性的观点。

理论知识

理论知识应以“必需、够用”为度,既要尊重知识的系统性,又要追求知识体系的完美性,应掌握科学技术必要的基础知识,剔除繁琐深奥的理论推导,这样既能体现高职教育科学文化素质的层次,又能突出应用的特点。模拟电子技术的主要内容包括半导体器件、基本放大电路、多级放大电路和差动放大电路、集成运算放大器、负反馈放大电路、信号发生电路、功率放大电路和直流稳压电源等。布鲁纳结构主义教学论的相关理论主张不论我们教什么课程,务必使学生理解课程的基本结构。懂得基本结构可使课程更容易理解,有利于识记,特别有利于意义识记。因此,我们将《模拟电子技术》课程的内容进行整合后概括为以下四部分:一是元器件篇,主要介绍二极管、晶体管等基本特性和伏安特性,要求会使用仪器测量其主要参数;二是放大篇,重点介绍共射放大电路、共集放大电路和功率放大电路;三是集成运放篇,是该课程的重点篇,主要介绍集成运算放大器、负反馈放大电路和多级放大电路等;四是应用篇,主要介绍直流稳压电源、函数信号发生器和正弦波振荡电路等。由于我院招收的学生多数来自高考专科第二批考生,还有一部分是中职毕业生,教学中发现生源基础较以前更加薄弱,所以教师在教学过程中不再引导学生过多地探究“为什么”,而是重点让学生懂得“是什么”、“怎么做”,将教学中心转移到重视器件外特性上,而淡化器件内部原理分析,这样可大大避免理论分析和数学推导给学生学习带来的困难。

教学方法

教学方法在整个教学中起到至关重要的作用,它将直接影响教学质量,进而影响人才培养的质量。我院模拟电子技术专业教师积极采用多种教学方法和手段,激发学生的学习积极性,提高学生的学习主动性,让学生从“要我学”逐渐转变为“我要学”,学习效果逐步改善。

在课堂讲授中,结合多种教学手段,如多媒体动画,让学生在听课的过程中时不时地有点兴奋,以使学生不至于感觉到乏味而打瞌睡、玩手机等。适时地通过师生互动让不太专心的学生回答问题或到黑板做题,迫使部分学生提高学习积极性,同时也可通过这些环节发现学生在学习过程中存在的问题并及时解决,避免给部分学生带来学习上的困惑。

教师在课堂上讲授的知识量要根据学生的状态加以调整,不仅要注重教师的“教”,还要注重学生的“学”。因为课堂上教师讲授效果的优劣,不在于教师讲了多少,而在于学生听懂吸收了多少。教师和学生是课堂教学两个最重要的因素,两方面必须同步配合,课堂教学才能生效。因此,我们强调教师应运用生动形象的语言,结合日常生活中的范例,吸引学生的注意力,提高学生的学习兴趣,加强学生对教学内容的理解,让学生知道我们所讲授的知识是有用的,而不是盲目的。此外,教师还可以适当地开展讨论式教学,先抛出几个问题,让学生课后预习,上课时围绕提出的问题展开课题讨论,教师适时启发,让学生不断思考,提高对知识的认识,形成师生互动,再由教师根据讨论的情况归纳整理,对重点进行讲解。在此过程中,教师主导着讨论的进程,起到主导作用,而学生则是学习的主体,体现了以学生为中心的教学模式。

笔者认为,大学生在大学里非常重要的一件事就是学会如何学习,因为人的一生都是在不断学习中成长的,所以,教给学生学习的方法比传授给学生知识更为重要。我们在教学过程中要经常采用启发式教学,这样可使学生在教师启发下通过自己主动思考获得知识,获得学习的乐趣,能很好地调动学生的学习热情与兴趣,促进学生个性的发展。

实验操作

培养高素质技能型人才,要注重培养学生的动手能力。《模拟电子技术》是一门实践性很强的课程,实验课和实训课的开设是必不可少的。学生通过实验课可以更好地理解和掌握基本理论和方法,获得一定的分析和解决问题的能力,更为重要的是在此过程中学生的实际动手能力可得到锻炼。因此,学生除了要掌握必需的理论知识外,还必须通过实验实践教学培养自身的职业能力。围绕该课程的主要内容,我们精选了10个基本实验和综合实验让学生进行动手操作。基本实验用于训练基本操作技能,形成基本实践能力,如示波器、交流毫伏表、信号发生器等仪器的使用和元器件的识别等;综合实验用于训练一定的专业技能,提高学生的电子技术应用能力。

实验操作应紧密联系理论知识,在相应理论知识学完后马上进行实验操作,这样可使学生学到的理论知识得到巩固和提升。为了本次《模拟电子技术》课程改革,学院在实验室新增了多媒体,每次学生动手实验操作前,教师将此次实验用到的基本知识给学生复习一下,让学生明确实验任务,然后由学生自行实验,在遇到问题时可以求助教师。此过程充分体现了以学生为主体、以教师为主导的教学理念。我们发现,大多数学生通过自己动手动脑实验收获了学习的乐趣,但也有少数学生在做实验时缺乏动力,表现出做不做实验都无所谓的样子。为此,我们改革了考核的内容,对实验操作也开始进行考核,以实验考核为驱动,迫使这部分不重视基本技能练习的学生加强操作技能练习,慢慢让这部分学生感受到自己动手操作的乐趣,提高他们的学习主动性。慢慢地,这些学生实验报告的书写不再像以前那样随便抄袭其他同学的了,因为他们自己已经测量出了实验数据。

为进一步提高学生的动手能力,培养综合实践能力,我们还在该课程结束后安排了为期1周的课程设计实训。

课程设计

课程设计作为教学中的一个综合环节,是对已完成理论和实验教学的一个很好的补充、综合和提高。课程设计的题目可以由教师拟定,也可以由学生自定,但题目所涉及的知识要有一定的综合性,即要能够将学生所学的知识贯穿起来。课程设计不仅要制作一个功能完善的电子产品,还需要提交一份课程设计报告。为提高学生的独立实践能力,整个制作过程由学生自己制定方案、焊接调试、撰写课程设计报告。在此过程中,学生是主体,教师只起辅助指导作用。为拓展学生的知识面,在课程设计结束后,可将学生作品进行展览,让学生进行交流,从而进一步提高学生的综合实践能力。

考核方式

作为“教”与“学”的指挥棒,“考”似乎更是责任重大。课程考核是整个教学活动中必不可少的环节,是检验教师教学质量、评定学生学业水平的一个重要指标。在这次改革前,我们的期末成绩是按照3∶2∶5的比例分配的,平时成绩占30%,实验表现及实验报告情况占20%,但并不进行考试,期末理论闭卷笔试成绩占50%。这种考核方式主要考查了学生对理论知识的掌握情况,但忽视了实践教学也是模拟电子技术教学的重要组成部分,导致的后果是学生更多注重理论学习而对实验教学不够重视,这样就失去了实践教学的意义。

“考什么”是“教什么”、“学什么”的导向,“怎么考”是“怎么教”、“怎么学”的前提。是考知识还是考能力?是理论性考试还是操作性考试?这些问题对于高职教育尤为重要。因此,我们对考核内容和考核方式都进行了较大的改革,具体做法如下。

首先,平时成绩占30%,主要依据学生的学习态度、出勤情况、笔记情况、平时作业、随堂考查、实验操作情况、实验报告的完成情况给出成绩;期末成绩占70%,但考核的内容和方式发生了很大的改变。此项改革值得一提的是实验操作也纳入考核范围,理论试题和实验操作题目在同一张卷子上,比例为6∶4,而且考试地点不再是在普通教室,而是将考场全部搬到实验室,学生在完成理论试题后,可直接进行实验操作的考核,监考人员(实验员和专业教师)对学生的接线进行现场打分,对测量数据及处理情况在评卷时给出成绩。

理论试题主要考核基本概念、基本理论、电路的定性和定量分析、电路的设计等,重点考核对电路的分析能力、计算能力、应用能力和综合能力。实验操作主要考核电路的识别、电路的连接、电路参数的测量、测量数据的处理和测量结果的分析等,重点考核对电路的操作能力、测量能力、数据的处理与分析能力。此外,考核方式从以前的闭卷笔试改为半开卷笔试+实验操作。半开卷笔试时只能带笔记和作业这些手写的资料,不可以带教材和复印的资料。此项改革主要是迫使学生上课记笔记,注意听讲,重视过程学习,避免学生平时不努力、上课玩手机、考前“临时抱佛脚”的现象,同时也可减轻学生期末复习的压力,学生学了会用,会查阅相关资料解决相关问题即可。为了应对部分学生期末考试前大面积抄笔记的问题,我们对笔记的检查与作业一样,也是每周上交一次,虽然教师的工作量加大了,但是看到部分学习主动性差的学生也能上课听讲,教师的付出也就得到了回报。

《模拟电子技术》课程的改革,尤其是期末考核的改革,极大地提高了学生对实验课学习的积极性和主动性,迟到、早退的现象几乎没有了,学生开始在很大程度上重视实践操作,不再像以前那样多数学生只重视期末理论知识考核的过关,而忽略了其他环节也是《模拟电子技术》课程学习的重要组成部分。

笔者认为,评价体系的改变较以前更能反映学生学习一门课程的收获。由于生源的多元化,不同的学生有着不同的基础、不同的学习方法和不同的兴趣,必然也会在一门课程的学习中有不同的收获。有的学生获得的理论知识较多,有的学生较好地提高了操作技能,有的学生两者均有较大收获。过去只考核一门课程的理论知识,无法正确地评价学生的真实收获。改革考试方法,全面考核理论知识和实验操作,比较真实地反映出了学生学习的实际情况,受到了教师和学生的普遍欢迎,学生的期末考试成绩比以前有了较大的提高。

我校对《模拟电子技术》课程进行的这次教学改革,采用了比较适合学生状况的“理论+实践”的教学方法和考核方法,有利于学生对本门课程的理解和掌握,学生的学习积极性和主动性有了很大程度的提高,考试及格率也比以前有所提高,实际操作技能也增强了。在后续课程的教学中,教师发现学生学习基础知识的积极性较以前有所改善,因为学生在《模拟电子技术》课程中真正学到了自己能够理解的知识,也就为后面课程的学习打下了良好的基础。这些都客观反映出我们对《模拟电子技术》课程的教学改革收到了较好的效果。

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