直流稳压电源设计总结范文

时间:2023-12-20 17:33:25

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直流稳压电源设计总结

篇1

关键词:直流稳压电源;电路设计;工作原理

1 电路设计背景和目的

通过多年的教学经验和对中职院校的学生进行的调研情况来看,中职院校的学生普遍文化基础薄弱,对文化课、理论课不感兴趣,但是大部分中职学生对实训课程感兴趣,喜欢动手操作,能够尝试动手去做一些实验,有的甚至能独立完成一些电子产品的安装与调试。例如,简单的门铃电路,流水灯电路等。因此,针对中职院校学生的实际情况,结合我学院电气工程系的学生学习情况,今年,我系领导决定对学生的课程安排进行了大胆改革,去掉纯粹的理论课,所有专业课程都变为一体化课程,让学生通过动手操作掌握理论知识,真正做到在做中学,在学中做,在这样的背景下,我尝试了将所担任学科《电子技术基础》这门理论课程融入到《电子电路的安装与调试》这门实训课程中去,变理论课实训课程为一体化课程。依托这样的改革前提,我尝试对直流稳压电源的电路进行了以下设计,目的就是为了更好的适应电气工程系的改革实践,同时也能够使学生在实际动手操作过程中深刻理解相应的电子专业理论知识,能够培养学生掌握理论知识的能力,激发学生热爱电子专业的热情,提高了学生学习的积极性,最重要的是让学生学会了技能,一技在手,更好地走上工作岗位,尽快地适应社会。

2 电路设计实验设备及器件

所谓巧妇难为无米之炊,电路设计同样需要必要的实验设施和工具,而实验条件的好坏和选择工具的正确与否是设计的关键和前提。下面我来具体阐释我的设计思路中所需要的实验条件、实验工具和必要的原材料:

2.1 电路所需实验设施和工具

本次设计的完成需要在专业的电子试验台上进行,需要的工具如下:示波器、万用表、变压器(12v)、电烙铁、钳子和镊子等,另外需要必要的焊锡和连接线。

2.2 电路所需元器件清单

元器件清单如下:

1A二极管IN4007,V1、V2、V3、V4,4只;发光二极管V5,1只;熔断丝FU 参数为1A1只;100uF 50 V电容C1,1只;10uF25V电容C2,1只;500uF 16V电容C3,1只;2200uF电容C4,1只;开关SW,1只;2.7KΩ电阻R1,1只;190Ω电阻R2,1只;280Ω电阻R3,1只;1KΩ电位器R4,1只;三端集成稳器CW7812 U(可调范围1.25V~12V),一只;可调电阻RW,1只。

3 电路设计思路

直流稳压电源又称为直流稳压器,其作用就是将交流电转化成相应用电器所需要的稳定电压的直流电。其关键是输出直流电压的稳定性,所以我们设计电路的着眼点就是电路转化的稳定性。

3.1 直流稳压电源的工作原理

直流稳压电源一般由电源变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路组成,其组成框图如图1:

直流稳压电源各部分的作用

(1)电源变压器:主要是降压器,用于把220V的交流电转换成整流电路所需要的交流电压Ui。(2)整流电路:利用整流二极管单向导电性,把交流电U2转变为脉动的直流电。(3)滤波电路:利用滤波电容将脉动直流电中的交流电压成分过滤掉,滤波电路主要有桥式整流电容滤波电路和全波整流滤波电感滤波电路。(4)稳压电路:利用稳压管两端的电压稍有变化,会引起其电流有较大变化这一特点,通过调节与稳压管串联的限流电阻上的压降来达到稳定输出电压的目的,用于将不稳定的直流电压转换成较稳定的直流电压。

3.2 直流稳压电源的设计方法

直流稳压电源的设计,是根据其输出电压UO、输出电流IO等性能指标的要求,确定出变压器、集成稳压器、整流二极管和滤波电路中所用元器件的相关性能参数,选择出这些元器件。

具体设计方法分为三个步骤:第一步:根据直流稳压电源的输出电压UO、最大输出电流IOMAX,确定出稳压器的型号及电路形式。第二步:根据稳压器的输入电压Ui,确定出电源变压器二次侧电压U2;根据稳压电源的最大输出电流IOMAX,确定出流过电源变压器二次线圈的电流I2和电源变压器二次线圈的功率P2;再根据P2,确定出电源变压器一次线圈的功率P1。然后根据所确定的参数,选择合适的电源变压器,一般为12v。第三步:确定整流二极管的正向平均电流ID、整流二极管的最大反向电压URM和滤波电容的容量值以及耐压值。根据所确定的参数,选择合适的整流二极管和滤波电容。

4 电路设计步骤

电路设计思路想出后,考虑实际电路具体设计步骤,完整的设计步骤是整个电路的核心部分,因此在设计过程中实际设计步骤显得尤为重要,具体步骤为以下几步:

4.1 电路图设计方法

电路图设计使用PCB制图软件制作

4.2 电路原理图的设计

电路原理设计使用Protel2000制图软件设计电路原理图如图2。

4.3 直流稳压电源实物设计

如图3所示安装直流稳压电源电路的前半部分整流滤波电路,然后从稳压器的输入端加入直流电压UI?燮12V,调节RW,如果输出电压也跟着发生变化,说明稳压电路工作正常。用万用表测量整流二极管的正、反向电阻,正确判断出二极管的极性后,先在变压器的二次测线圈接上额定电流为1A的保险丝,然后安装整流滤波电路。安装时要注意,二极管和电解电容的极性不能接反。经检查无误后,才将电源变压器与整流滤波电路连接,通电后,用示波器或万用表检查整流后输出电压UI的极性,若UI的极性为正,则说明整流电路连接正确,然后断开电源,将整流滤波电路与稳压电路连接起来。然后接通电源,调节RW的值,如果输出电压满足设计指标,说明稳压电源中各级电路都能正常工作。

5 电路设计总结

通过论述直流稳压电源电路的设计过程,强化了本人所教学科《电子技术基础》中模拟电路部分知识和《电子电路的安装与调试》实验部分知识。所设计的直流稳压电源电路,广泛运用于生活中,例如手机的充电电源、冰箱的稳压电源等。同时,也通过查阅参考书,网上资料等拓宽了自己专业方面的知识面。论述过程中,通过边教学边调研边实践的方式使本人对直流稳压电源电路设计过程有了一些新的认识,特别是强化了自己的教学能力,增强了所教专业学生掌握理论知识的能力,提高了其动手操作的能力。通过一段时间的教学效果来看,我所教授专业的学生对学院的此种教学改革适应快,容易接受,对教师所设计的教学模块感兴趣,并且激发了继续探究这一教学模块的动力,这也充分证明了学院提出的此种教学改革是可行的。

参考文献

[1]郭S.电子技术基础(第四版)[M].北京:中国劳动社会保障出版社.

[2]王建.维修电工技能训练(第四版)[M].北京:中国劳动社会保障出版社.

篇2

【关键词】基于工作过程;六步法;模拟电子技术;教学模式改革

一、《模拟电子技术》课程改革的必要性

我国经济的快速发展需要大批的高技能高素质的劳动人才,特别是电子行业产业的发展技术推陈出新,变化更是日新月异,高技能人才紧缺,高职院校成了培养高技能人才的主力军。近几年来,我院对电类专业的毕业生跟踪调查发现:毕业生就业率较高,但进入职业角色的适应期较长,且岗位技能水平不高,企业对毕业生的职业能力评价也不高。经过深层的调查和分析,出现以上问题的主要原因在于学生在校学习期间理论与实际操作之间没有很好地对接,实践技能没有得到很好的培养和提高。因此,电类学生的教学模式改革势在必行。《模拟电子技术》课程作为电类专业的一门专业核心基础课程,在教学改革浪潮中必须走在前面。下面我们以《模拟电子技术》课程为例,探讨新的教学模式的实施。

二、基于工作过程的六步教学法

近年来,德国基于工作过程导向的高等职业教育理论以及在此基础上提出的“学习领域”课程建设方案迅速成为我国各大院校特别是职业院校专业建设、课程开发、课程建设及其教学模式实施的理论指南。基于工作过程的教学模式将相关内容的理论教学和实训教学整合成工作过程的项目任务内容,打破理论课与实践课的界线,将理论和实践教学巧妙地融合在一起。而六步教学法就是根据学生的心理特征和认知规律,将一节课在程序上和时间上科学地加以规划,融教法和学法于其中并辅以现代教学手段,达到大面积提高教学质量的一种新型教学方法。它包括:信息、计划、决策、实施、检查、评估六个工作步骤。我们将“六步法”与“基于工作过程导向”的项目教学模式相结合,模拟企业真实的工作环境,让学生亲身参与到工作过程之中,学习和掌握与工作过程相关的知识和技能,学会从工作过程的全局出发分析问题和解决问题,从而获得与工作岗位更贴近的职业能力。

三、基于工作过程六步教学法的具体实施过程

根据“六步法”的六个环节可将《模拟电子技术》的项目实施过程划分为项目引入及信息收集、项目计划、确定方案、实施方案、电路检测及调试、演示讲解及总结评价。各阶段的教学时间安排可根据教学内容和学生情况确定。下面以直流稳压电源的设计与制作为例,探索六步法的实施过程。

教师首先将学生分成5、6组,每组8-10人为宜,分组的方式由教师自己决定,由各小组成员选出各组小组长。然后在学生当中选出一个项目负责人,该负责人最好是技术能力强、较有威信的班干。

1.项目引入及信息搜集

教师结合学生前面所学的专业知识以及职业岗位能力的要求,设定合适的项目任务,学生则以小组成员合作的形式完成项目。为了激发学生的兴趣,教师可将自己事先做好的项目成品展示给学生看,演示项目成品的功能,让学生对项目有一个初步的认识。任务要求不必太多,可放宽范围给予学生设计空间。根据引入的项目任务,学生应通过互联网或参考书等搜集项目需要的专业知识。教师向学生讲解项目中应用到的新知识点。

项目任务:用分立元件设计并制作一个输出可调直流稳压电源,要求输入交流电压220V,f=50HZ,输出可调直流电压。用万能板或自制PCB板焊接电路。

信息搜集:直流稳压电源的工作原理,三端可调集成稳压器的基本资料,电容、二极管、集成稳压器的测量方法,万能板布线方法或印制板图设计及制作(Protell 99设计及制作)、焊接技术等。

2.项目计划

各小组根据搜集的资料,分析可调直流稳压电源的工作原理及设计需求,设计与规划完成项目的步骤与方法,形成一个初步可行的方案。例如:根据搜集的资料和项目要求选择元器件,并列出所需元器件清单,画出可调直流稳压电源的电路图,撰写计划书,制定任务分配表及进度表等。

3.确定方案

各小组通过分析所设计的电路中各元件的作用来确定电路的可行性,为了确保电路的可行性以及确定电路各元器件的参数,可用仿真软件Multisim对设计好的原理图进行测试。通过小组讨论和组员提意见的方式完善小组的方案,最后确定最佳方案。在这一过程中教师对方案的决策可提出意见但不能过分干涉,要知道学生可能会有错误的决策,但错误也是一种学习的过程,甚至通过修正错误的方案达成既定目标,可以让学生获得更大的提升空间。

4.实施方案

各小组实施确定的方案,包括购买元器件、画印制板图或装配图、组装电路等。小组成员根据任务分配表中分配的任务执行。组装电路可在自制的PCB板上焊接(如果学生已学或正在学Protell99制图软件),也可用万能板设计电路的走线和元件的排列布置。

5.电路检测及调试

对焊接完成的可调直流稳压电源进行检查,检查电路是否连接正确,焊接是否合格,用万用表检查有无短路和断路现象。若安装的电路有故障存在,工作小组应根据故障现象对照电路原理图进行讨论分析,利用仪器及仪表具体排查可疑故障点,找到确切的故障点并进行相应的修改。经确认无故障后进行调试,用示波器观察整流、滤波、稳压后的波形,用直流电压表测量整流、滤波、稳压各输出点的直流电压。电路调试及故障排除的整个过程要在老师的监护下由学生独立操作完成。

6.演示讲解及总结评价

各小组轮流上讲台将自己的作品进行展示和讲解,包括分析设计思路、电路原理、制作过程中遇到的问题及解决方案、故障排除的过程、调试的结果等。每个学生要围绕可调直流稳压电源的设计与制作撰写实训报告,实训报告应包括查阅的资料、电路原理图和印制板图或装配图、电路原理分析、制作电路注意事项、电路的调试和故障的排除、感想收获等。根据各小组的讲解、展示的作品和实训报告进行评价。评价的方式包括学生互评和教师评价:

(1)学生互评包括组内评和组间评。组内评是由工作小组组长组织组员点评在完成工作任务中各小组成员的表现及完成任务的情况,并确定等级;组间评是由项目负责人组织各小组组长点评完成本项目过程中的优点及缺点,并确定各工作小组等级。综合组内评和组间评得出学生互评的结果。

(2)教师集中所有学生点评项目完成的质量,检验其是否合格。教师点评态度要中肯,以肯定优点为主。教师结合项目的完成情况对学生进行评价,评价要点包括工作分配是否合理、成员间的合作意识、提交资料的质量、作品的美观、功能的实现、在完成项目中存在的亮点及不足。

在六步教学法实施过程当中,实施的主体应该是学生,教师在其中的作用是主持和引导。理论上《模拟电子技术》的教学最好能按照以上六步进行,但在实际教学过程中教师很难保证每一次教学过程都能完成这六步。老师在设计教学时要有这六步的思想,尽量地呈现一个完整的教学过程。

但在实际的教实施过程中,基于工作过程的六步法教学也存在一定的问题:

(1)因六部教学法的实施主体是学生,学生在行动上拥有较大的自由空间,但许多学生自觉自律性、主动性较差,不能很好地参与到学习过程之中。一个组往往只靠一两个学生执行项目任务,其他学生等着坐收成果,所以学生的行动需要加强巡视和规范。

(2)学生解决问题的能力有待提高。面对众多的资料,学生往往不知道如何取舍,面对问题,不能够通过知识迁移和协作探究解决问题,表现为对教师和对能力强的学生依赖性强。

(3)该六步教学法对教师的要求非常高,时间比较难掌握,因为每一步的任务不一样,学生的水平不一样,关注的点也不一样,有时候会出现一些不可预见的意外而影响实施的进程。由此可见在运用这六步教学法的时候,老师需要做很多功课。如每个组的项目方案不一样,因此老师要掌握该项目不同方案的知识,才能指导学生完成自己的项目。

(4)教学法在我国高校中运用不多,方法还不成熟,教师需要进一步的探索和学习,而学生对此也要有一个适应的过程。在这种情况下,我们可以把它进行分解,比如只运用六步法中的两三步,进行一个小型的设计,让学生们逐渐熟悉和接受,老师也可以在此过程中运用和揣摩这种方法,等有了一定经验之后,再进行整个六步法的教学。

随着基于工作过程的六步法的推广,它的弊端也日益显现出来,这需要我们的教学工作者在以后的教学实践中不断认识、探索和研究,寻求出解决方案,更好地实践基于工作过程的六步教学法。

参考文献

[1]黄建民.项目教学“六步法”的设计与实施初探[J].新校园,2011(6).

篇3

一、精―─精选教学内容,精设实训项目

1.精选教学内容

即指从学生的需求、够用角度出发,对教材进行处理,精选理论知识,降低理论难度,在讲清概念的基础上,尽量删除繁琐的理论推导及部分过时及用处不大的理论知识,辅以必要的定量计算。例如:数字电路中各种触发器电路的内部结构及原理,也可考虑删除。因为在生产实践中,各类触发器已有相应的集成电路,我们只需熟悉各类触发器的逻辑功能触发条件及集成电路外引脚的使用即可应用。因此,教学内容的选择应以必需、够用为尺度。

2.精设实训项目

教学内容确定后,如何有效地将这些内容让学生易理解、爱学,做与教学内容对应的实操项目是一条不可缺少的途径。实训项目要具有代表性和典型性,必须根据教学内容,结合学生的爱好、兴趣、能力等情况,有目的性地设置或选择要实训的项目,充分考虑实训项目的趣味性和实用性,如带闪光的、有声响的、有动作的等等。如第一章二极管部分:针对“晶体二极管的基础知识”这个知识点,我设置了《发光二极管指示灯电路》实训项目,如图1所示,(a)图设计的意图是通过制作调试突出发光二极管的特性。这不仅有视觉刺激,而且制作简单易调试,并且可在该制作的基础上改装成图1(b),从而进一步学习普通二极管的特性、正向压降等;针对整流、滤波和稳压电路知识点,通过选做《稳压二极管并联型直流稳压电源》和《三端集成直流稳压电源》实训项目来突出重点,化解难点。

二、活―─教学策略灵活,事例贴近生活,教学手段灵活

1.教学策略灵活

在教学模式上采用“教、学、做”的一体化教学,通过做实训项目来促进师生的教和学,更是有机地将理论融合进实操,教师在实训时应灵活地运用教学策略,哪样更易于学生学习、掌握,就是最好的方法。如:在制作《稳压二极管并联型直流稳压电源》和《三端集成直流稳压电源》来学习整流、滤波和稳压知识时,我有计划性地让学生按先后顺序安装整流电路滤波电路稳压电路,并依次进行调试和测量,这样虽然违背了电子设备整机装配的顺序,并且有时还得在前一个电路的基础上改装成下一个电路,但是通过这样的分解制作和调试,学生对电路的结构、所测信号的数据变化更清晰,在这基础上更能理解整个电路的工作原理。再如,在做三极管《两级助听器》实训项目时,我把项目先后分解为:先制作第一级直流通路并调试、测量,判别其中的三极管的状态制作第一级的交流通路部分,并加信号调试、测量制作第二级直流通路并调试、测量,判别该三极管的状态补齐第二级的交流通路部分,再调试、测量。学生通过这样的训练后,对三极管放大电路的结构及三极管的工作状态判别理解得更加深刻。

2.事例贴近生活

多列举贴近生活的例子,学生看得见,摸得着,易于接受,会对讲解的现象及需解决的问题产生浓厚的兴趣,从而同时培养学生的思维能力,活跃课堂气氛。如在讲解振荡电路时,以现象及问题引入,笔者现场将话筒接近扬声器发出啸叫声,并发问“为什么这样我们会听到很大的啸叫声?怎么解决?”然后再以实物图的形式讲解电路结构和原理;在讲解组合电路时,可以讲解与生活相关的电路,譬如“少数服从多数的投票表决器”、“一致判别器”等,并现场进行相关作品的展示。把生活中的现象例子带进课堂,提高了学生的学习兴趣,同时使学生看到问题的不同侧面,看到知识的丰富联系,在各种变化的情景中应用知识,解决问题,这样才能使学生形成丰富的、真正的、灵活的知识。

3.教学手段灵活

灵活的教学手段,能让枯燥死板的理论“活”起来,“动”起来,化解难点,突出重点,激发学生的学习兴趣。在教学过程中,针对不同章节的特点,应灵活采取相应形式的教学手段,对于重要图表特别多的章节,如编码器、译码器等章节,以多媒体课件为主;对于实训中的重点或难点操作,可课拍成“微课”教学;对难演示的实验过程,尽量使用电子电路的仿真软件M?u?l?t?i?s?i?m、proteus进行模拟仿真实验,使学生在课堂中全面而系统地了解实验过程,弥补实验与理论分隔的不足,在耳濡目染中增强专业理论与工程实践相结合的意识。

三、简―─教师表达简明

教师在上课时简明扼要地表达,不仅可以提高工作效率,还能使教学内容清楚明白,更容易让学生理解、记忆。语言大师莎士比亚“简洁是智慧的灵魂,冗长是肤浅的藻饰”。这句话告诉我们,简洁具有举足轻重的作用。我们常见这样的教师:他们的专业知识造诣很深,但因不善于口头表达,或废话过多,常常使听者大失所望。那么,怎样才能使教师表达简要明白呢?教师则应做到:

其一,表达思路要清晰,讲述内容有逻辑性。

其二,语言要简洁、明了,不拖泥带水,不含糊不清,不讲与中心无关的话,不随意重复已说过的话。

篇4

职业中专电子专业中《电子技术基础与技能》是一门集知识和技能于一体、实践性很强的课程,要求学生既要学好理论知识,又要掌握实际操作技能。其主要是培养具有一定的理论基础知识和很强的实践操作能力的技术人才。为此,《电子技术基础与技能》教学对实现中职培养目标具有非常重要的作用。在《电子技术基础与技能》教学中,如何采用有效的教学方法来提高学生的实践能力和创新能力,以适应将来的工作需要?这将是所有电子专业教师值得深思的问题。众所周知,传统教学理念显然不能适应当前《电子技术基础与技能》教学的要求,往往导致一些自我学习和控制能力较差的学生从起初的对电子专业感兴趣,很快变成厌学、惧怕,使电子专业教学达不到应有的效果。这就要求我们突破传统的教学模式,积极探索,寻找一些有效的教学方法。

“任务驱动”教学法是一种建立在建构主义教学理论基础上的教学方法,它将以传授知识为主的教学理念转变为解决问题、完成任务为主的多维互动的教学理念,将再现式教学转变为探究式教学。任务驱动教学法的实施包括六个环节:提出任务、分析任务、自主学习、完成任务、过程评价。“任务驱动”教学法强调学生的学习活动必须与“任务”或问题相结合,学生在处理“任务”的驱动下展开教学活动,以探索问题的方式来引导和维持学生的学习兴趣和动机;教师引导学生由简到繁、由易到难,循序渐进地完成一系列“任务”,在完成“任务”的过程中,培养分析问题、解决问题的能力。在这个过程中,学生带着真实的任务学习,拥有学习的主动权,会不断地获得成就感,可以更好地激发他们的求知欲望,从而培养独立探索和创新的能力。在电子技术基础教学中充分体现出以任务为主线、教师为主导、学生为主体的特点,并在情景创设、任务确定、自主学习、效果评价等环节上精心构思,积极探索,从而获得较好的教学效果。

一、《电子技术基础与技能》教学中实施任务驱动教学法的必要性

新的形式对职业教育提出新的要求,培养高技能、搞素质的新型复合人才是职业学校的重要课题。因此,必须更新教学理念,积极推荐可能改革,采用新的教学模式和方法,为社会培养更多的合格职业人。而《电子技术基础与技能》是一门实践性很强的课程,该课程内容主要包括:直流电路、交流电路、模拟电路、数字电路、直流稳压电源等,知识点多、散、碎,教师在教学时,若采用任务驱动教学法,在教学过程中将重要内容设计成包含若干知识点的综合任务,学生在完成任务的过程中,就会在具有明确目标的任务驱动下,自发地学习各个知识点,将零散的知识点有机地串联起来,形成一个系统的理论,其分析问题、解决问题的能力也会得到提高。对培养学生的职业能力具有重要的作用,采用“任务驱动”教学方法能有效提高教学效果。

二、任务驱动教学法的实施过程

(一)注重思想、培养兴趣

众所周知,进入职业中专的学生大部分都属于初中学校的“双差生”,其表现在学习成绩差、行为规范差、对自我要求不严格、对待自己没有明确目标等等。所以这部分学生进校以后对专业的选择基本上都是模糊的。为此,正确的定位学生、调整学生的心态、帮助学生正确认识专业、培养学生对专业的兴趣是非常重要的。

(1)调整学生心态,让学生认清专业学习目标

首先,给学生全方位的介绍电子专业,给学生脑海里对电子专业有一个初步的认识,让学生在专业方面对自己有一个目标。 其次,借助目前的行业形势,制定适当的教学方法。目前,社会需要大量的熟练的操作人员和检验、设计人才。但是目前职校生整体素质不是很高,学生的自我学习和自我调控能力都停留在比较低的层次上,这就要求专业教师针对职校生的就业特点,对电子专业理论知识进行分析、重组,把课程目标定位于能够熟悉基本的电子技术理论,了解相关的电子产品的设计、安装、检测和维护方法,重点掌握电子技术的实践操作能力,为企业的生产和管理服务。

(2)激发和培养学生的学习兴趣

采用“任务驱动”教学,可以变抽象为具体,变枯燥为有趣,让学生乐于去操作、掌握。当学生完成了某一任务后,内心就会产生一种成就感,一种喜悦感,一种冲击力。这种力量不仅增强了学生的自信心,还提高了学生学习知识和技能的兴趣。 同时,教师要分层次地给学生下达任务。教师下达给学生的任务过于容易,学生会认为没有挑战性,从而失去兴趣;教师下达给学生的任务太难,学生又会产生自卑畏难心理,从而失去学习的信心。因而教师应在实际的课堂教学中,根据学生的实际情况,分配不同层次的任务,让不同学情的学生都尝到成功的喜悦。

(二)注重过程、增强能力

中职学生的教学都应该“以学生的能力为本位”。因此在教师教学过程中不管采用何种手段和方式都得以提高学生的能力为目的,鉴于此要求本人认为只有在教学过程中采用有利于学生学习、能够激发学生潜能的教学方法才能够让学生的综合能力得到提升。 尊重学生的认知差异,因材施教,为不同的学生提出不同的任务。最基本的任务是面向全体学生的,要求人人都能完成。其他任务则让学生思考、设计、创新。开放性任务的设计,激发了学生的灵感,使走在前面的学生发挥自己的潜能,掌握得更多。

首先教师应对提出的任务进行深入的研究,准备好该任务讨论可能涉及到的有关知识。然后以比较艺术性的方式介绍项目任务的内容,充分调动学生的积极性,吸引学生的注意力。通过学生讨论,按照实际工作的完整程序,共同制定计划,共同完成整个项目。在这个任务的实施过程中,教师必须起到指导作用,用所学的知识点,面向全体学生,做好示范。关注学生对该任务计划实施过程,创设良好的学习环境,引导学生自主学习,激励学生进行思考。该部分主要要求学生掌握电路设计、布线的工艺、元器件的选择、焊接组装技能以及整体调试检测等程序,强调知识的系统性和完整性,将所学的理论知识和操作技能进行有机结合,在此一般以五六人为一组,分工实施,以增加互相协调和综合处理能力。

(三)善于评价、促进发展

从事职业教育的人都了解,我们教育的对象大部分是初中阶段已经边缘化的学生,为此他(她)们几乎很少受到老师真正的赞许。但是这些学生从心里面还是希望得到老师的认可。任务完成后的总结评价是必不可少的重要环节。科学的评价学生有利于自己的教育教学,更加有利于学生的发展。让学生表达、分享自己都学会了什么,总结任务驱动教学活动对他们的意义。老师可以从理论设计、动手操作、工作态度、创新能力等方面给学生进行评价。通过总结,使学生找到自己理论及操作技巧上的不足,以及在任务实施过程的最大收获与体会。其次,教师对学生完成任务情况作出检测和评价,既有利于掌握学生学习情况,通过提出改进意见,又有助于学生学习得以提高。教师可根据学生具体完成情况,灵活决定是否要对某些环节重新作出讲解和示范。

三、任务驱动教学法在《电子技术基础与技能》教学中的应用实例

以教材项目一中的任务一《制作可调直流稳压电源》为例,浅析任务驱动教学的应用模式,本任务包含交流电源、整流电路、滤波电路、稳压保护电路等内容。

(一)提出任务。任务的提出要以教学的内容为依据,既要与书本知识紧密结合,又要有一定的想象空间,让学生既能掌握所学的知识,又可以自主创新。任务的难易程度要针对学生的实际水平来确定,要几乎让每个学生在老师的指导下,都能完成规定的任务。

①、能分析可调直流稳压电源原理;

②、能正确区分元件,识读电路图、接线图和装配图;

③、能够根据装配图在万能板上放置并焊接好相应的元件;

④、接通电源,用示波器调试电路,测试稳压性能。

(二)分析任务。分析任务可在教师指导下进行,采用讨论或问答等方式调动学生的主动性,可视具体情况把总任务分解成一些“阶段任务”,“阶段任务”又可以分解成更小的“分任务”,逐步细化。通过细化任务,可使学生明确具体的小任务,培养学生解决问题的思路,从而明确学习的方向和目标。

总任务:制作可调直流稳压电源

分任务:教师指导学生进行任务细分

阶段任务一:工作原理部分

分任务1:了解电源稳压电路中需要使用到的电阻、电容、二极管等元件的特点、型号及主要技术参数;

分任务2:理解整流电路、滤波电路、稳压保护电路的特点;

阶段任务二:安装电路部分

分任务1:掌握需要使用的元件的安装检测方法;

分任务2:掌握通孔元件的焊接技巧;

阶段任务三:调试与检测部分

分任务1:接通电源,看可调直流稳压电源电路能不能正常工作;

分任务2:若电路不能正常工作,查找原因并排除故障。

(三)自主学习。细化任务之后,要求学生阅读教材具体内容或查找相关课外资料,确定解决“分任务”的方法。这一过程是培养学生自主学习的重要步骤,要充分调动学生的积极性和主动性,鼓励同学之间交流讨论,找到比较好的解决方案。教师要做好此过程对学生的评价考核,主要包括学生学习的积极性与资料的检索能力,能否遵守纪律及是否具备团队合作精神等。学生根据分任务要求自主学习,教师要求学生通过阅读教材具体内容或查找相关课外资料,确定解决“分任务”的方法。

(四)完成任务。完成任务阶段可以是一个由完成“分任务”到“阶段任务”再到“总任务”的过程,由于此阶段是一个由理论付诸于实践的过程,学生会遇到很多意想不到的困难,教师要及时恰当地对学生进行指导,解决学生遇到的难题,督促学生按时完成任务内容,并进行阶段性检查评估,尤其要经常进行安全教育,培养学生的安全意识,切忌违规操作,以保证学生能顺利地完成任务内容,达到教学目的,学生课内不能完成的实践操作,在教师的指导下可以延伸到课后进行。

一种新的教学方法的出现将会大大地提高电子专业教学的效果,它是凝聚了许多有经验的老教师及同行专业教学人员的智慧与心血,本人在电子专业课程运用该教学方法得到了前所未有的帮助。

1.任务驱动教学法的实施效果。在使用任务驱动法教学中除了考虑任务设计问题还要考虑课堂管理、评价等问题,在课堂管理方面,教师要处理好“动”和“静”的问题,建立和谐的师生关系和课堂气氛,从学生的实际情况入手,查漏补缺,其重点和难点根据学生完成的效果进行调整,课堂上教师要充分地了解学生,在学生学习遇到困难时,教师可以强调学生为主体、教师为主导的教学思想,符合目前的教学理念。教师为学生支起支架;在学生学习不够主动时,给学生提出问题,引导学生去探究;在学生完成基本任务后,调动学生的创作欲望,进一步地完善任务创作。由于每个学生都有自己的任务,成为一个人人参与的创造实践活动,注重任务实施的过程,不仅能提高学生的动手实践能力,而且能够将理论知识和实践经验进行互换。使学生有一个很高的学习积极性,体验求知的艰辛和乐趣,培养分析和解决问题的能力。课程教学中以小组为单位完成项目任务,学生学习气氛浓烈,通过讨论交流促进知识的积累,显著提高学生的参与意识,树立团队合作精神。这种自主学习方式,使学生的个性化得到充分发展,加强了自我学习能力和自我调控能力的进步,促进创新能力的培养。

2.任务驱动教学法的实施注意事项。在应用任务驱动法时,要仔细推敲每个知识点、统筹兼顾,为学生设计、构造出一系列典型的操作性“任务”,让学生在完成“任务”中掌握知识、技能和方法。真正体现教学中学生的主体地位和教师的主导地位,充分发挥学生的主观能动性,训练他们的各种创造性思维,全面提高他们的综合素质。教师只有认真考虑任务驱动教学法的每个教学环节才不至于走进任务驱动教学法使用的误区,任务驱动教学法还有很多需要去研究的地方,还需要广大教育工作者在实践中不断去完善它,一切以学生为中心,培养能够自主探究及创新的国家信息化人才。

综上所述,任务驱动教学法在培养学生的实践能力和创新能力、充分发挥学生的主观能动性和创新精神方面起到了突出的作用。但是任务驱动教学法并不是普遍的使用于电子专业课程的教学。比如,低年级的学生对有关的基本概念和基本操作尚没有任何相关的知识和经验,要完成给定的任务会比较困难。在我从事电子专业课教学过程中,充分感受到了任务驱动教学法的重要性,并取得了很好的教学效果。所以我认为只要合理的将任务驱动教学法运用于电子专业课教学中,一定会起到事半功倍的效果。

参考文献

[1]郭绍青.任务驱动教学法的内涵[m].中国电化教学,2006.7总234期:57-59.

[2]姜振安.“任务驱动”教学法与学生实践能力培养[j].职教通讯,2003.7.

[3]何克抗,李文光.教学技术学[m].北京师范大学出版社:30-60.

[4](美)j.布罗菲.激发学习动机[m].华东师范大学出版社:15-45.

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[关键词]单片机应用系统 工业环境下抗干扰技术 硬件抗干扰技术

中图分类号:TP368.1 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)15-0026-01

1 引言

单片机在工业自动化、生产过程控制等工业领域的应用日趋广泛,它的应用大大提高了产品的质量,有效的提高了生产效率。但是,由于现实工业环境的恶劣,意想不到的干扰源会产生出各种各样的干扰,对系统的可靠性与安全性构成了极大的威胁。单片机系统必须长期稳定、可靠运行,如若没有可靠的抗干扰措施,轻则会使控制误差增大,影响产品质量,严重时会使系统失灵、崩溃,造成重大损失。本文着重分析工业环境下各种干扰对单片机应用系统的影响,并从硬件方面给出一些抗干扰对策和切实可行的解决方法。

2 干扰现象的分析

在工业环境下影响单片机应用系统可靠、安全运行的主要因素有多种。其干扰现象主要有:

1)在工业环境中当一些大型设备或用电量巨大的设备启动和停机时都会使局部电网的电压和电流产生较大的波动甚至造成电压瞬时跌落,从而造成附近的单片机应用系统直流稳压电源供电电压的骤升骤降,造成干扰,影响系统的稳定性。

2)大型用电设备的启停、工作与高压状态和高频状态的设备以及电磁开关工作时产生的电磁辐射干扰;雷电、电弧、广播电台等辐射的高频信号产生的电磁辐射干扰都有可能从信号采集系统、输入设备等输入通道或强电、伺服系统等输出通道进入单片机。另外形成寄生在电网上的各种高频干扰信号,也有可能通过供电系统进入对单片机,造成干扰。

3)由于任何电源及辅电线都存在内阻、分布电容和电感等,正是这些因素引发了电源的噪声干扰。此外在工业环境中由于电源系统的共用,多台设备之间通过电源、地线也会产生相互干扰。

4)在工业电网电源中50HZ 的工频干扰也会对单片机应用系统的输入通道造成干扰,影响测量精度、破坏单片机的可靠运行和正常控制。

5)另外大功率晶闸管在导通时产生的高次谐波大电流,也可能向空间辐射或通过传导耦合形成对单片机系统的干扰。

6)静电和电磁感应干扰。这些因素对单片机系统造成的干扰主要表现为:侵入单片机系统输入通道,使得数据采集误差加大,甚至淹没测量信号。破坏单片机片内RAM、外部扩展RAM、E2PROM中的数据,影响程序的正常运行。

3 硬件抗干扰对策和解决方法

硬件抗干扰技术是系统设计时首选的抗干扰措施,它能有效抑制干扰源,阻断干扰传输通道,保障单片机应用系统的安全。以下从四方面就单片机应用系统的硬件抗干扰技术展开讨论:

3.1 电源系统的抗干扰措施

对于单片机应用系统来说,最严重的干扰来源于电源。一般解决的方法是:

1)为防止大型设备启停时造成局部电网电压波动,影响到单片机系统直流供电电压的骤然升降,在单片机直流稳压电源前添加一台交流净化稳压电源以保证供电系统的稳定性,防止电源的过电压和欠电压;此外还应增大直流稳压电源的功率储备。

2)为防止电压的瞬时跌落,添加后备电源供电保护系统。

3)为抵抗电网上的各种高频干扰信号通过直流电源进入单片机,应采用隔离变压器,并使其一次侧、二次侧之间均采用屏蔽层隔离,以减少其分布电容,提高抗共模干扰能力。即在电源变压器初级绕组与次级绕组之间以及次级绕组之外包裹一层屏蔽层,同时将屏蔽层接入导通良好的地线;并将整个直流电源系统用金属外壳屏蔽起来接地。实践证明,接地技术是抑制噪音的重要手段。良好的接地可以在很大程度上提高系统的抗干扰能力。

4)利用低通滤波器滤除高次谐波,改善电源波形。

5)采用分散独立功能块供电,以减少公共阻抗的相互耦合以及公共电源的相互耦合。

3.2 输入、输出通道的抗干扰措施

输入输出通道是单片机与外设、被控对象进行信息交换的渠道。由输入输出通道引起的干扰主要是受到静电干扰噪声干扰和电磁波干扰,以及由公共地线引发的干扰。常用的方法有:

1)干扰和电磁感应干扰也有强的抑制作用。传输线采用屏蔽线。开关信号检测线和模拟信号检测线使用屏蔽双胶线可以很好的抵御静电和电磁感应干扰。

2)在实际工作中,用屏蔽双绞线作长线传输线能有效地抑制共模噪声及电磁场干扰,并应对传输线进行阻抗匹配,以免产生反射,使信号失真。对于模拟信号采样系统抵御干扰,可以采用具有差动输入的测量放大器,并采用屏蔽双胶线传输测量信号。变送器传递的信号应尽量采用电流型传输方式,因电流型比电压型抗干扰能力要高。

3)采用信号隔离措施将模拟电路通过隔离放大器隔离,数字电路通过光电耦合器隔离。模拟接地和数字接地严格分开,隔离器输入回路和输出回路的电源分别供电。同时考虑传输线的屏蔽技术,如采用屏蔽线、双胶线等。

4)为消除电源系统的50HZ 工频干扰,采用阻容滤波等技术,除在输入通道的模数A/D 转换电路中加入RC 滤波电路或50HZ陷波器外,也可在转换器件上动脑子,例如采用采样时间是50Hz 的工频周期整数倍的双积分式A/D转换器。

5)选择合适的接地点可以有效抑制地线噪声,在一个存在有数字地和模拟地的单片机系统中,数字信号的地线和模拟信号的地线绝不能够接错。在线路设计中,必须将所有器件的数字地和模拟地分别相连,但数字地与模拟地仅在一点上相连。

6)应当很好的处理单片机应用系统强、弱电系统的隔离,是保证系统工作稳定。现在常用的隔离方式是光电隔离,如在功率驱动电路中可以采用带双向可控硅驱动的光电隔离器件。需要注意的是:在光电耦合器的输入部分和输出部分必须分别采用独立的电源,若两端共用一个电源,则光电耦合器的隔离作用将失去意义。

3.3 印制电路板及电路的抗干扰措施

印制电路板是系统中器件、信号线、电源线的高密度集合体,印制电路板设计的好坏对抗干扰能力影响很大。故印制电路板的设计决不单是器件、线路的简单布局安排,因此在PCB电路布线中除应遵循PCB设计的基本原则外,还必须符合抗干扰的设计原则。通常有下述抗干扰措施:

1)将强、弱电电路严格分开,尽量不要把它们设计在一块印制电路扳上。易产生噪声的器件、大电流电路等应尽量远离逻辑电路。

2)电源线的走向应尽量与数据传输方向一致。电源的地线应尽量加粗。

3)为抑制噪声干扰应尽可能在大规模集成电路的电源引脚和接地引脚之间焊接20PF左右的高频滤波吸收电容,在各个供电接点上还应加足够容量的退耦电容。

4)器件布置方面应把相互有关的器件尽量安置在一起,这样可以获得较好的抗噪声效果。如时钟发生器、晶振和CPU 的时钟输入端都易产生噪声,要相互靠近些;CPU复位电路、硬件看门狗电路也应尽量靠近CPU 相应引脚。

本文根据实际应用经验总结了单片机应用系统在工业环境下硬件抗干扰技术一些常见的对策和解决方法。此外如若在硬件抗干扰措施的基础上,再采取软件抗干扰技术加以补充,作为硬件措施的辅助手段,则会大大加强单片机应用系统在工业环境下的抗干扰能力。

参考文献

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任务驱动法的教学思想理念就是将学习融入到实践的过程中,在实践的过程中学习,也即是创建以学习为目的的任务让学生或是师生来共同完成,在激发学生去完成任务的过程中,也是学生学习的过程,最终以任务的完成情况来衡量教学效果。这种教学方法不同于传统的教学方法,它不再仅仅只是强调理论知识的讲授和积累,而是在解决实践问题过程中学习知识,以完成任务为主的互动式教学方式。在电子技术教学中应用任务驱动教学,将学生置于真实的情景中去探索、去协作、讨论完成任务的方法,重在培养学生的创新能力、分析问题能力和解决问题的能力。

二、电子技术教学中应用任务驱动法的理论前提

任务驱动教学理念在电子技术教学中提出之后,关键还在于教学流程的设计。教学流程设计关系到教学理念能否实现教学的目标。电子技术教学中应用任务驱动教学,需要根据学习的内容和学生自身的知识和能力而定。其中包括:课前准备、创设任务情境、设计任务目标、布置任务、明确目标,学生分组、制定计划,学生自主学习、讨论、发现问题、解决问题,任务的实施,最后是任务完成、评价。其特征表现为以情景任务为明线,以帮助学生掌握知识和技能为暗线,以老师为主导、学生为主体。首先是情景任务,任务是电子技术教学知识和技能的载体,对学生需要学习的知识和技能融入到任务中,任务的设计要以教学内容和目标为导向。其次是帮助学生获取电子技术教学的知识和掌握技能,这是任务驱动教学法的目标,即是要求学生通过在完成任务的过程中要达到什么样的目的,掌握到哪些知识和技能。最后,是老师主导、学生为主体。在任务驱动教学活动中,发挥主体作用的是学生,老师在这个过程主要起引导的作用。学生在完成任务过程中自主学习、自主探索、与其他学生协作配合,老师对一些疑难杂症提供顾问帮助,但不提供直接参与完成任务的帮助,并评价学生任务最终完成的效果。

三、电子技术教学中应用任务驱动法的实践思路

基于任务驱动法在电子技术教学中的应用理论前提,在教学实践当中,考虑到电子技术的知识点具有多且零散的特点,采用任务驱动教学法可以将若干知识点融入到设计的任务中,让学生在任务目标的驱动下主动去学习相关的知识点,并将零散的知识有机串联起来。具体的实践举措可归纳为以下几点:

第一,创设具有情境的任务。通过创设现实生活中的实际情境,一来可以增加趣味性,吸引学生参与的兴趣,二来可以让学生更直观形象的理解情境的内容,从而有利于激发学生的联想能力,促使学生去搜索自己原有认知结构中的知识。也就是说,在采用任务驱动教学法进行电子技术教学的时候,所创设的情境要跟学习的知识、主题具有相关性,用生活中学生经历过的真实情境来引导进入学习情景。案例分析:在现实生活中,其实有很多情境都包含着电子技术知识,比如在学习“半导体二极管及其应用电路”、“稳压电源”知识时,可以创设这样的任务情境:充电宝蓄电池充电电路、电动车充电器电路等,然后布置给学生任务:装接一个集成直流稳压电源任务。综合上面的分析结果,可看出在采用任务驱动法进行教学时,任务的设计是相当重要的,所以要根据不同的学习目的来设计不同类型的任务,确保教学内容和教学目标的紧密结合。任务类型根据大小可以分为系统任务和独立任务。笔者认为系统任务是对整个学习阶段内所要掌握的知识和技能来进行设计的,他需要通过多个课节的实现才能完成,也即是可以分解为多级子任务来完成。

第二,分析驱动教学任务的目标。分析任务需要在老师指引下,调动起学生的积极主动性,共同讨论、分析任务,然后把任务再进一步细分成“阶段任务”,通过这种任务细分的过程,培养学生思考问题、解决问题的思路,在总任务目标的指引下,将任务切分成多个小目标来分阶段完成。案例分析,承接上述的装接集成直流稳压电源的任务,可将其再次划分为三个阶段性任务:首先,半导体二极管的识别及极性检测;其次,半导体二极管应用电路的测试与分析;再次。稳压电路的测试与分析。通过三个阶段性任务,可以让学生来达到熟悉二极管外形和特性、掌握整流电路基本组成、工作原理、简单工程计算、掌握电容滤波基本形式、掌握集成稳压器使用常识等学习目标。在此值得一提的是:独立任务是在每个课时内完成的任务。其中开放性任务一般都是小的任务,一般在学量的新知识和新技能,而学生这方面的背景知识又不够时所使用的任务类型,这类任务一般先由老师设计完成,学生在老师的指导下以小组合作或个人独立完成的任务,这种任务的特点就是学生自主性比较低。

第三,分组讨论和自主学习。任务驱动教学方法还需要让学生养成协作、配合的能力。期间要求对学生进行分组,分组要考虑到实践器材的分配情况、以及学生能力强弱相互交叉配合的实际情况。案例分析:根据以上的驱动教学任务,可将学生配成一组5~8人,让能力较强者作为组长,由组长协调分派任务并对任务的完成过程实施监督。分组后,组长分派任务要保证人人有份,比如有些负责查阅教材、有些负责翻阅课外资料、有些负责实验操作、有些负责记录、整理、有人负责发言解说等等。通过这样的任务分配,可以让学生积极主动发挥自身的能动性,培养他们的集体荣誉感和使命感,以及在协作配合中自主学习的习惯。分组讨论和自主学习,是在学生具有一定技能和知识的情况进行,老师用案例展示、限定主题和条件的方式,由学生根据主题规划任务,这种任务类型有利于培养学生的创造能力。

第四,确定方案和实施任务。确定方案和实施任务,是在学生知识和技能都比较丰富的情况下进行,此时学生掌握了电子技术教学相关知识和技能,但还没形成系统认知,所以教师可以设定较少限制条件,给学生更广的发挥空间。案例分析:根据以上假设的装接一个集成直流稳压电源的任务,不同的组,其画出来的电路图肯定是五花八门、不尽一致的,有的画对了,有的也会画错,但错与对,暂时不关紧要,重要的是要先让学生们各自来陈述自己所设计的电路图的原理,以了解他们的设计思路,从而掌握他们对知识的掌握情况。然后在老师的综合评价下,引导学生重新讨论并修改设计方案。最后各分组根据自己设计的方案进入到实施任务阶段,来进行电路的焊接、检测及技术指标的测试。任务实施是任务驱动教学方法的核心环节,在这个过程中,教师要发挥引导和技术顾问作用,引导学生正确使用知识、发现新知识、综合应用知识。

第五,评价任务完成效果。任务完成后,并不意味着学习就完成了,最后的评价、总结也是非常重要的。评价,就是评价各分组对任务的完成结果的情况、完成过程中的情况,在这个过程中可以总结和反思做的不足的地方,同时还要分享做的比较好的地方,最大化的把任务完成效果反馈出来。就以上的驱动任务教学,采用学生自评、学生间互评以及教师评价相结合的方式,力求评价结果的客观、公正。评价结果显示:学生参与驱动任务教学过程中,学生的学习态度良好,具备团结的团队协作精神,基本能够分析问题和解决问题,并获取相应的知识。另外学生的学习方向和目的明确,学习动力得以有效发挥,不断完善自身知识结构,提高自身综合素质能力。

四、电子技术教学中应用任务驱动法的经验总结

电子技术教学应用任务驱动教学方法,以上实践教学中,笔者归纳出若干点经验。第一,任务要联系知识点,能够将大部分的教学内容的知识点融入到任务中来,而且还要求这些知识点在任务中形成一个有机整体,可以让学生通过完成任务来获取到系统的知识和技能。第二,任务设计的素材要源自实际的生活,才能让学生深刻认识到知识源自于生活,又要回归到解决生活中的问题去,从而认识到学习知识的意义。第三,任务的设计要难易适中,太难会打击学生学习的兴趣,太容易又不能充分激发学生创造性和主观能动性的发挥。因此任务设计要有具备可实现性和可操作性。

五、结束语

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关键词:模拟电子技术;实验系统;设计;信号源

模拟电子技术实验系统的主要组成部分包括:辅助电源、简易信号源、直流电压电流表、二极管、三极管伏安特性测定单元以及单管共射共基放大电路多级放大电路负反馈放大电路模块、分立元件和集成功率放大器模块、差动放大集成运放线性非线性应用模块、整流滤波和直流稳压电源模块、测量单元以及功能扩展区。

一、简易信号源的设计方案

简易信号源主要包括CPLD、键盘、单片机控制模块、LED显示、D/A转换模块和键盘这几个组成部分,借助DDFS技术,即直接数字频率合成技术来产生递减谐波、递增谐波、三角波、方波、正弦波、阶梯波信号,这一系统频率具有步进小、范围宽以及幅度、频度精度高的特点。

1.直接数字频率合成方案的确定

在DDS中由RAM来对输出波形的完整周期与幅度值进行有序的存放,在RAM地址发生变化的情况下DAC会把该波形数据转化成频率和RAM地址变化速率成正比的电压波形。DDFS的发生器在对波形在RAM中的地址进行控制时采用了相位累加技术,在产生RAM顺序地址的过程当中利用加法器代替了计数器,存在于相位递增寄存器(PIR)当中的常数在每一个时钟周期都被加到相位累加器的结果当中,并以其输出的最大有效位数来对波形在RAM中的具体地址做出确定。每个周期当中的点数会随着PIR常数的改变而发生变化,从而使整个波形的频率发生改变。在寄存器存入新的PIR常数的情况下波形的输出频率会随着下一个时钟周期发生相位的改变,给相位累加器改变RAM地址提供重要的依据。当PIR数值过小或较大时,相位累加器会分别以一步步经过每个RAM地址、跳跃某些RAM地址的方式来进行RAM地址的改变。DDFS弥补了传统方法的不足,其频率分辨率在相位累加器具备足够大的位数N的情况下能够获得相应的分辨精度。不需要相位反馈控制使得DDFS的频率建立、切换效率高,同时和频谱纯度、频率分辨率之间互相独立、互不干扰。由于DDFS主要依据时钟相位特性来判断相位误差,使得其相位误差相对较小,且连续变化的相位能够形成具有良好频谱的信号。由此可以确定DDFS方案是实现简易信号源设计要求的最佳方案。

2.简易信号源的设计内容

首先要在波形频率范围为20Hz-20kHz且步进为10Hz的条件下根据相关公式计算出相位累加器的时钟频率和频率步进,从而确定D/A转换器在转换时间为1us且输出频率为1MHz的情况下能够输出64个样点,并利用单片机对控制信号、数据进行输出,以CPLD为系统实现。D/A转换是保证幅度可调节与任意输出的必要条件,从而对信号发生器的输出电压进行控制,在本系统当中采用的是8位D/A来控制幅度,其幅度分辨率是0.1V。在D/A输出后可选用高速宽带运放TL084和1MHz的截止频率、20KHz以内的幅度平坦来确保信号的平滑,同时可选用波形失真小、频率特性好、电流驱动能力强大的OCL功放电路来实现稳幅输出。

二、直流电压电流表的设计方案

积分式直流数字电压表借助积分器将被测电压转换为相应的时间,而后再由时间转化为相应的数字量来计数,设计包括脉冲计数电路、模拟电压双积分电路、数据处理和显示电路这三个模块。在系统设计中采用以双积分作为核心的电路实现,由控制电路将前置放大与整形后的待测电压信号自动转换为2V与200mV量程,而后使用定时处理电路、双积分电路等组合成完整的数字电压表,为了使系统精度、显示分辨率进一步提高,处理采用了数字滤波与软件补偿,并利用单片机软件设计来实现各种算法以及逻辑控制。

1.电路的基本工作原理

双斜积分电路所构成的直流数字电压表主要包括基准电压、积分器、模拟开关、逻辑控制电路、时钟脉冲发生器、电子计数器等组成部分,工作过程包括准备、采样与比较阶段。在准备阶段当中由逻辑控制电路输出相关指令,在积分器输入电压为零的情况下计数器复零,使得整个电路进入休止状态。在采用阶段由抽样启动器将时间指令输出到逻辑控制电路来使主门开启,同时使时钟脉冲发生器起振并输出相应频率的时钟脉冲,而后借助主门加到电子计数器中来进行计数。比较阶段也是电压值的积分阶段,双斜积分式直流电压测量电路有两个积分周期,分别对被测电压定时积分、对基准电压定值积分,并通过二者之间的比较来获得测量结果。

2.电路和程序的设计

(1)电路的设计。在模拟电路模块采用仪器运放INA2128、单运放芯片UA741和各类精密电阻,为满足输入高阻抗的要求设计了电压跟随器,并采用积分电路来处理电压信号,电压量程转换对2V、200mV的电压挡转换进行自动控制。在数据处理模块将脉冲作为单片机的外部中断信号并利用集成计数芯片74LS393来实现分频与记数。在自动校零模块专门设计了自动校零电路,采集无输入、输入小于1mV时的偏移量来对数据进行校正,并在系统检测到无电压时借助单片机控制来实现每次清零。

(2)程序的设计。软件使用了16位单片机80C196KB,主要包括软件定时并完成电容的定时、放电来给被测电压进行充电、对计数器闸门进行开启和模拟开关的转换,以确保基准电压在放电至零电压后翻转过零比较器,出现中断信号并使中断处理程序在锁存计数脉冲后进行读数,根据相应的比例来对电压值进行计算。在显示电压与真实值存在误差的情况下采取线性插值法来做出软件补偿,从而使其达到相关精度指标的要求。

三、系统实验内容的设计

1.二极管的伏安特性。二极管的阴极电位低于阳极电位时称之为二极管正向偏置,即正偏;反之,当二极管的阴极电位高于阳极电位时被称为反向偏置,即反偏。二极管的反偏截止与正偏导通特性是单向导电性。二极管的伏安特性方程是:I=IS(eu/UT-1)(其中Is表示反向饱和电流,在室温下是常数;u表示二极管两端的电压;UT表示温度的电压当量,在室温27℃下为26mV),根据公式所计算出来的伏安特性越小,就说明二极管的反向性能越好。

2.三极管的设计。作为一种电流控制器件,三极管的电流放大作用即基极电流的微小变化对集电极电流的较大变化进行了控制。三极管中各电极电流、电压间的关系曲线被称为伏安特性曲线或者特性曲线,最常用到的包括输入、输出特性曲线。特性曲线随着三极管在电路中的连接方式的不同而各有差异。

3.分立元件放大电路。在分立元件放大电路的交流通路当中信号由基极输入并由发射极输出,集电极是输入与输出回路的公共端,因此被称为共集电极电路。共集电路具有电压跟随特性好、输入电阻低和输出电阻高的特点,可用作高输入电阻的输入级、低输出电阻的输出级和多级放大电路的中间级。

4.负反馈放大电路。负反馈可以用来对放大器的性能进行改善、减少非线性失真现象、扩展通频带、改变输入与输出电阻。电流、电压的负反馈分别能够确保输出电流、输出电压的稳定。

5.集成运算放大器。在运放低频小信号时可视为理想化的集成运放,理想集成运放线性应用具有虚短、虚断的特性。通常线性集成运放在负反馈的电路组态下可被应用在放大、运算等线性应用电路当中,非线性集成运放在正反馈、开环的电路组态下可应用于信号转换与比较、产生、自动和测试系统当中。

6.功率放大电路。按照信号频率可将功率放大电路分为低频功放和高频功放,低频功放电路的输出功率是输出电压和输出电流的有效值的乘积,在参数确定时电路负载上可获得的最大交流功率便是低频功放的最大输出功率,其负载上所得到的有用信号功率和电源供给的直流功率之比便是其效率。

7.整流滤波与稳压电路。滤波电路能够在保留整流后输出电压直流成分的基础上滤掉脉动成分,从而使输出电压趋于平滑并接近理想直流电压,常用的滤波电路有电感滤波、电容滤波电路等。在稳压电路当中,可以借助差动放大器来作为比较放大器对零点漂移进行抑制,从而使稳压电源的温度稳定性得到提升,可利用辅助电源构成基准电压源电路来对电源的稳压系数进行提升,为避免调整管电流过大、电压过高而损坏稳压电源,可以采取限流保护电路的措施。

四、总结

模拟电子技术实验教学主要为了让学生了解电子技术实验相关知识,掌握实验的基本技能,使学生在对模拟电路理论做出深刻了解的基础上提高自身的观察能力、动手能力、分析能力以及解决问题的能力,通过与课程体系紧密关联的实验系统的建立实现了对实验教学内容的系统化组合,是实验教学内容信息化、现代化与综合化的重要体现。本文对模拟电子技术实验系统进行了研究与设计,通过对市场上现有的实验设备设计的借鉴来设计出更加适合大中专院校学生学习的实验系统,对于高级技术应用型人才的培养、学生专业素养和综合能力的提升、高校教学质量的提高都具有十分重要的意义。

参考文献:

[1]何振磊.基于虚实结合网络实验室的模拟电子技术实验[D].浙江大学,2013.

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关键词:项目教学法;电子技术基础;教学理念;关键能力

中图分类号:G712 文献标识码:A 文章编号:1672-5727(2012)03-0096-02

随着职业教育不断深入改革,传统教学对人才培养的目标已无法适应新的经济体系对人力资源的需求。学生只有把传统教学法与现代教育理念有机地结合起来,开拓创新、勇于实践,全面提高学生的社会能力、个性能力和综合素质,才能适应当今社会需求。笔者在《电子技术基础》课程教学中,采用了项目教学法,尽管所带学生的基础知识不是很扎实,但通过使用项目教学法后,学生掌握技能的能力远不比以往的学生差,而且有了很大程度的提高。现就运用项目教学法教授《电子技术基础》课程为例,谈一些认识。

改变传统教育模式在教学上的创新

传统的职业教育教学目标是向学生传授文化专业基础知识,“一支粉笔、一块黑板、一本教案”,教师教什么,学生学什么。学生的潜在创造力难以发挥,难以培养其创新精神,自然也就跟不上各方面飞速发展的需要了。因此,探求一个新的、有效的教学方法和模式是近年来讨论的最多话题之一。

项目教学法是从德国引进的现代职业教育新模式,其目标层次是培养人的行为能力,方法层次是人的行为活动。其显著的特点是“以引导为主线、教师为主导、学生为主体”,改变了以往“教师讲,学生听”的被动教学模式,且通过运用项目教学法,教师不再是单纯的“传道、授业、解惑”,而是更好地培养学生的关键能力(专业能力、方法能力、社会能力、个性能力),以达到职业教育所要求的“职业教育就是就业教育”的教学目标。学生将所学知识转化为实际的工作能力,创造了学生主动参与、自主协作、探索创新的新型教学模式,更能提高学生的实际工作水平。因此,学习目的是十分明确的,即现在的学习是为今后的职业服务。在实施项目教学法时,要注意体现以下几点:(1)它是一种开放的教学方法,该方法具有针对性强、效率高的特点;(2)它是一个完整的“行为活动”,以学生活动为主,以学生为中心;(3)教师的角色也发生了根本性的转换,即由传统的教学活动的主导者转变为课堂活动的引导者、指导者,成为学生学习的促进者;(4)它具有跨学科的教学特点,有利于培养学生综合知识的能力和发散性思维的能力;(5)学生在学习过程中培养了团队精神,增强了凝聚力;(6)它强调学生的学习是先行后知、在做中学,极大地提高了学生的综合职业能力。

项目教学法在《电子技术基础》中的实际应用

《电子技术基础》课程是电子专业入门性质的课程,是一门理论与实践很强的基础课。其主要任务是使学生获得电子专业方面的基本知识和技能,培养学生分析问题和解决问题的能力。

由于种种原因,中职的生源质量不高,学生普遍感到《电子技术基础》课程的理论知识比较抽象、难懂。如果仍用传统的课堂教学方法,用陈旧的统一尺度去考核学生已无法达到现代教育的目的,更谈不上培养高素质的技工人才。教学必须适应社会发展的需要,转变理念,改革教学模式,从学生实际出发,从兴趣着手,创新专业课课堂教学组织形式,充分体现以全面素质为基础,职业能力为本位,实践能力为导向的专业教学理念。通过调查研究并结合我校和学生实际,选择了德国的符合技校教学特点和技校学生学习特征的项目教学方法,尽量少讲理论,多实践,多给学生提供动手机会。因势利导,扬长避短,精心设计教学内容,加强学生实践技能、社会能力以及其他关键能力的培养。下面,结合我校实际,以我校2009机电高技(1)班《电子技术基础》课程教学为例,具体做法如下:

确定项目任务 选择项目很重要,一方面要紧密结合教材知识,另一方面也要充分发挥学生的想象力。通常教师提出一个或几个项目任务,然后各小组根据项目任务查资料,坐在一起讨论、设计,最终确定项目的目标和任务。如设计直流稳压电源,用串联型还是并联型,各有什么优缺点,输出电压的调节范围和电流的大小是多少等。项目确定下来后,整个教学过程也就确定下来了。所以项目的选择是项目教学法的重中之重。笔者也深入到各小组中帮助答疑、引导,促使学生在学习中运用新知识、技能,解决过去从未遇过的实际问题。

开展项目教学计划 分组教学是项目教学法常用的模式,在分组时,先让学生自由组合,然后再根据实际情况进行调整,使每组好、中、差的学生搭配合理,一般每组不超过6人,大家围起来坐,运用课本所学到的知识设计稳压电源电路,画出电路图。通过分析、计算、讨论、元器件选择和制作等,学生成为学习的主体。学生之间取长补短,相互协作,共同完成学习目标。

根据项目要求组织实施计划 每个学生根据项目要求介绍自己设计直流稳压电源的方案,分析它的工作原理。然后笔者把设计方法的思路介绍了一下,学生开始互相讨论,互相帮助来修改自己的电路设计,小组进行交流后,讨论得出哪个方案最合理。学生在整个学习过程中,脑、心、口、手并用,互帮互学,课堂气氛活跃,极大地增强了学生的表现欲,课堂教学效果非常好。学生不但学到了知识,而且使其语言表达能力和社交能力也得到了很大的提高。更重要的是培养了他们的职业能力、团队精神及合作能力等,体验到了创新的艰辛与乐趣。

项目教学评估 在项目完成后,教师要求学生按评价表(见表1)进行评价。评价时要对项目的全过程进行评价。学生是课堂的主体,因此要重视学生的自主性评价。评价的内容是,学生取得了哪些进步,哪些学生稳压电源调试不成功,还存在哪些问题,最后总结成功的经验和失败的原因。通过对比评价结果,找出造成结果差异的原因。

实施“项目教学法”的教学效果与体会

通过《电子技术基础》项目课程的教学,达到了预定的教学目标,成绩好的学生的组织能力得到了锻炼,成绩较差的学生在成绩较好学生的帮助下,积极努力,也达到了预期目标。现将传统教学模式与项目教学法模式的学习效果进行了比较(见表2),发现采用项目教学法后有明显的变化。

项目教学法突破了传统的教学模式,让学生成为学习的主人。通过协作学习的方式开展学习,充分调动了学生的学习兴趣,挖掘了学生的学习潜力,调动了全班的学习气氛,学生能积极主动参与教学过程,解决了实际问题。形成了教师乐教,学生乐学的好局面。教师角色也由过去的主讲转变为疏导协调,答疑辅导。可以说,项目教学法培养出来的人才更能适应社会的需求。

实施项目教学法,推动了教学改革,它把理论与实践有机地结合起来,不仅提高了理论水平和实际操作能力,而且又在教师有目的的引导下,培养了合作、解决问题等综合职业能力。同时,充分调动起了学生学习的兴趣,为学生终身学习及创业奠定了基础。因此,项目教学法有其独特的优势,应更进一步总结提高。

参考文献:

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[7]陈东明.将“项目教学法”用于电子专业课教学中[J].中学教学参考,2009,(21).

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[关键词]模拟;电子;组装;调试;网络课程

1前言

冶金职业院校模拟电子技术课程在传统教学形式下,老师在教室里授课,一块黑板一支粉笔,课件无动画、教具陈旧老化,不能直观展现抽象的模拟电子知识中的微观现象,学生难以掌握电子知识与技能。通过教学改革,在教学过程中实施“工学结合、教学做一体化”教学方法,以任务驱动的方式展开教学,在授课过程中运用多媒体课件、电子虚拟软件、电子产品组装与调试训练和网络课程等教学手段,使模拟电子技术课程生动直观,实践性强,激发了学生的学习兴趣和学习动机,学生通过学习使得模拟电子课程知识、技能和职业能力均获得很大提高,100%学生获得职业资格技能证书,学生就业率高,就业质量好。在课程建设中,首先确定模拟电子课程的知识点和技能点,确定教学目标,以任务驱动方式实施教学,在教学过程中按照资讯计划决策实施检查评价教学反馈等七个环节进行,激发学生的学习动机,促使学生积极参与,培养学生综合职业能力。由于科学的制定教学目标,使教学目标充分发挥其导向、激励和评价的功能,培养出懂知识、会操作、职业素质高的技能型人才。

2确定课程的知识点和技能点

2.1知识点

电子元件识别与检测、电子元件作用原理、单管放大、带有负反馈放大电路、两级放大、射极输出器、功率放大器、振荡电路、直流稳压电源等。

2.2技能点

电子元件识别与检测方法、单管放大安装与调2017年第5期试、带有负反馈放大电路安装与调试、两级放大电路安装与调试、射极输出器安装与调试、功率放大器安装与调试、振荡电路安装与调试、直流稳压电源安装与调试。根据课程的知识点与技能点的要求,选择典型的电子产品———调幅收音机,其电子电路涵盖于知识点与技能点的要求。课程任务确定为:电子电路的组装与调试,通过电子产品的组装与调试使学生掌握模拟电子课程中的知识与技能。

3确定学习目标

(1)通过对超外差式调幅收音机的安装,掌握电子元件识别与检测、电子元件作用原理、单管放大、带有负反馈放大电路、两级放大、射极输出器、功率放大器、振荡电路、直流稳压电源等工作过程。更加熟练掌握电子产品整机安装的工艺。(2)通过收音机的调试,掌握单管放大电路调试、带有负反馈放大电路的调试、两级放大电路的调试、射极输出器的调试、功率放大器的调试、振荡电路安装与调试、直流稳压电源的调试。深刻理解电子产品调试的目的与要求。(3)通过对超外差式调幅收音机的安装、调试,提高对电子产品故障判别与检修的能力。为今后从事电子专业方面的工作奠定基础。(4)以超外差式调幅收音机的组装与调试为任务驱动,能够使读者学会超外差式调幅收音机的组装调试技术,掌握在超外差式调幅收音机调试过程中中频调试、频率范围调试、统调、收音机质量检测及故障检查与排除的技能点,通过对超外差式调幅收音机的组装调试巩固仪器仪表的使用、PCB板元件组装步骤、整机安装等的技能点。(5)培养学生团队合作、爱护工具仪器仪表、爱岗敬业、一丝不苟的工作态度。

4以任务驱动式教学方法

指导学生从基本放大电路入手分别学习电子元件作用———单管放大———带有负反馈放大电路———两级放大———射极输出器———功率放大器,引导学生由浅入深、由易到难渐进式学习,完成每个教学内容。以任务驱动的方式,采用“教学做一体化”教学方法,工学结合,提高学生学习兴趣。下达任务单:调幅收音机电子电路分析,以试听收音机节目台数、音质开始,把学生带入学习的情境中。收音机电路图如图1所示,其中的VT4就是低频放大器,VT5、VT6两个三极管组成了共集电极放大电路,又称射极输出器。这两个射极输出器对称连接,形成互补对称功率放大器。电路中元件作用是:由T1及C'1a组成的调谐电路感应出广播电台的调幅信号,通过选频F1信号输入到VT1三极管的基极。本振信号选频F2进入VT1三极管发射极,由VT1三极管进行变频,在VT1集电极输出回路通过T3选取465KHz中频信号(就是F2与F1的差频信号)。中频信号分别经VT2第一级中频放大器和VT3第二级中频放大器中频放大后,进入检波器(由C5、R6、Rp、C11的元件组成)检波后经过VT4低频放大器放大,再由VT5、VT6两只三极管与变压器耦合,组成功率放大器进行功率放大,最后推动扬声器输出悦耳动听的声音。T3、T4为中周(中频变压器),既是放大器的交流负载又是中频选频器,该机的灵敏度、选择性等指标靠中频放大器保证。T5、T6为音频变压器,起交流负载及阻抗匹配的作用。通过为学生进行实物分析,提高他们的学习兴趣。

5能力培养分析

5.1教学实施过程共分六个环节

5.1.1资讯环节教师要分析学生是否掌握了超外差式收音机的基本工作原理及实际应用。教师要通过展示、操作已安装好的实际电子产品,介绍超外差式收音机的安装与实际应用,说明本学习情境的学习任务。以案例教学法把学生带入情境之中。教师组织学生分组,布置学习任务并讲解任务要求。5.1.2计划环节根据对工作任务的分析及领会,制定工作计划,确定小组成员分工,明确阶段成果及检查的项目。在完成“任务相关资讯”部分学习后,在自己现有的知识与技能的基础上,根据学习情境的要求,制定组装一台调幅收音机需要在元器件选择元器件检测PCB板组装整机安装调试故障检查与排除工作任务完成时限工作所需工具设备等方面开展工作的计划并填写“计划单”进行工作任务分配。在制定计划过程中可以制定数个计划。学生在教师指导下制定工作计划。学生可以集思广益,各抒己见制定多种工作计划5.1.3决策环节学生在教师指导下,在多个计划安排中,分析讨论出实施可操作性、工作条件的安全性强的方案,确定为实施方案。在确定实施方案后,按照PCB板安装、产品整机安装、产品调试、质量检测等工序填写工作“决策单”。5.1.4实施环节教师用案例教学法对已安装好的收音机进行讲解,分析电路原理、安装与调试方法,电路元器件的选择与检测;按实验演示法授课,介绍收音机的组装工艺,学生进行收音机的组装训练,教师以教学做一体化教学模式介绍收音机的调试方法,学生进行收音机的调试训练。学生在教师指导下完成元器件、材料、工具等清单填写,进行收音机的组装训练,最后进行收音机调试训练。5.1.5检查环节电子产品组装完毕,要对成果先进行小组自查,然后小组之间互查,最后教师检查,提出整改意见。通过检查环节检查学生自主学习能力,从而培养学生严肃认真的工作态度和责任感。5.1.6评价环节对成果的评价以小组自评、小组之间互评、教师点评的方式进行,并给出本学习情境的学习成绩,从中培养学生的判断能力、检查能力、评价能力。学生先进行分组汇报,小组互评,最后教师来总结评价结果。5.1.7反馈环节学生专业能力、方法能力、社会能力是否得到提高,在教学反馈中能够得到验证。例如在教学反馈中让学生针对以下问题进行反馈:比较任务驱动式教学方法与传统教学哪种更适合你;通过学习常用电子元器件的识别、检测与代换训练,你是否掌握本学习情境的知技点;是否学会收音机的组装、收音机的调试训练效果等,从而了解学生学习情况。通过教学反馈,使教师了解学生对本学习情境工作任务的掌握情况,为教师提高教学水平,进行教学改革提供依据。

5.2职业能力培养分析

5.2.1在常用电子元件识别与检测训练中培养职业能力教学过程中要进行电阻、电容、电感、变压器、二极管、三极管检测。重点培养常用电子元器件识别能力,万用表使用能力,二极管、三极管工作原理分析能力,电容、电感、变压器工作原理与检测能力。5.2.2在电路板安装训练过程中培养职业能力要进行电容器的整形、安装与焊接,三极管的整形、安装与焊接,电阻器、二极管的整形、安装与焊接,振荡线圈与中周的安装与焊接。重点培养学生的电子元件整形能力、对元器件引线或引脚进行镀锡处理能力、元件焊接能力。元器件安装质量及顺序会直接影响整机的质量与功率,合理的焊接安装需要认真思考和具备实践经验。5.2.3在电子产品调试与检查训练中培养职业能力要防止变压器原边与副边之间短路,测量变压器原边与副边之间的电阻。检查输出、输入变压器原、副级,检查VT5,VT6的电流放大倍数(放大系数)相差应不大于20%,检查印制板的铜箔线条是否完好,有无断线及短路,调试电路是否正常运行,从而培养学生严肃认真的工作态度、看图接线能力、按照操作规程工作的能力、电子产品检测、调试与排故维修能力以及电子产品评价能力。

6建设网络课程

(1)提供“教、学、做”一体化的网络课程资源。如:教案、演示课件、技能训练指导、重点难点指导、习题、参考资料、案例库/专题讲座库/素材资源库、演示/虚拟/仿真实际操作训练、授课录像及其他辅助学习的资源,表现形式多样化。(2)学习过程体现师生交互、人机交互的特点,在课程网站中,学生能在线完成练习、作业和综合测验,客观题能实现自动批改;仪器操作训练、考核能实现人机交互及时给予成绩并有统计显示交互内容。(3)网站中有专门的疑难解答板块、交流论坛、文字聊天室、在线答疑、能使更多的学生、电子爱好者、工程技术人员参与,学生的提问能得到及时的回答,网络更新频率高。

7应用多媒体教学课件、仿真软件等技术手段

制作各种教学课件,利用动画、视频、照片等描述电子运动微观现象,使抽象知识形象化,利于学生对知识的理解。利用EWB、proteus等仿真软件展现电路运行过程,使学生直观看到电路动作结果,节省大量教学资源,事半功倍,教学效果非常好。此外,带领学生在企业进行实践教学,如在学习SMT表面安装技术时,老师先利用多媒体动画模拟讲授,以真实的工作内容与虚拟工作内容相结合,实现先虚拟后真实,提高学生职业能力。在教学内容呈现方式中体现了数字化、媒体化,传输方式网络化。在教案中有配音、有动画,有虚拟操作训练,充分体现了信息化教学特点。在网络课程中图、文、音、视、动画等多媒体形式灵活运用,有利于促进学生自主学习和主动学习,提高学习兴趣,使学生在快乐中学习。

8创新与实用

在模拟电子课程中引入电子产品组装与调试,让学生在学习中工作,并在工作中学习,让学生学以致用,增强学生的学习兴趣,提高学生的动手能力,培养学生的分析问题、解决问题的能力和创新能力。本课程是教学做一体化教学,在网络中真正实现人机交互动手操作,以鼠标代替学习者的手,进行仪器仪表使用、焊接技术训练、电子产品组装、电子产品调试等项目的实施,立意新颖,构思独特,设计巧妙。适用于实际教学,有推广性。

9教学效果

通过教学改革,在模拟电子课程中引用“工学结合、教学做一体化”教学和方法,以任务驱动的教学方式,以电子产品为载体,让学生在设定的学习情境中“做中学、学中做”激发了学生学习兴趣,教学成绩得到提高。我校应用电子技术专业的学生在劳动部举办的无线电调试工职业技能鉴定考核中获得优异成绩证明教学效果得到有效提升。经过本课程学习的学生不仅参加职业技能考核100%顺利通过,而且还有15名学生在参加各级电子技能大赛时获奖。学生在学习过程中专业能力、方法能力、社会能力等职业能力得到提高。

10结论

在冶金职业院校模拟电子课程中引用“工学结合、教学做一体化”教学和方法,以真实的工作内容与虚拟工作内容相结合,在网络中真正实现人机交互动手操作,学生的工作态度、动手能力、分析问题和解决问题的能力得到明显提高,教学效果得到有效提升。

参考文献

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论文关键词:课程改革;工作任务;课程项目;技术情境;教学导航

随着我国科技和经济的迅猛发展,社会对人才的需求正在发生着深刻的变化,教育行业受到各方面的重视。在教育部和财政部实施的国家示范性院校建设政策鼓舞下,高等职业技术学院以服务为宗旨,以就业为导向,以培养高级应用型、技艺型人才为目标。这类人才主要是在不同行业、企业的工作和生产过程中负责管理、监督、检测、分析、技术服务等几项工作。因此,高等职业技术学院正进行较大规模的专业建设和课程改革,要求高职专业的学生除了具备必要的基础理论、专业技术知识外,还必须具有解决工作生产中实际问题的能力,以适应今后的工作。

“电子技术”分为模拟电子和数字电子两大部分,在教学中从职业岗位工作任务分析着手以掌握知识和技能为根本、以工作方向为培养目标、以工作过程为导向,强调把完整的工作过程及其操作要求作为课程内容。当工作过程导向课程运用项目载体设计学习情境时,这一工作过程实际上就成了完成具体项目的自始至终的步骤。通过课程分析和知识、能力、素质分析,打破传统的教学模式,构建了“以工作任务为中心、以课程项目为主体的教学方法”。在教学中掌握课程技术原理及应用方面知识体系的完整性是非常重要的,使学生在完整的工作过程中培养应对复杂技术情境的能力。在教学中以典型电子电路制作的工作任务为中心,以多模块应用为切入点,引入对学生创新能力的培养,让学生在具体应用电路的制作过程中开发创新思维,完成相应工作任务,并构建相关的理论知识,发展职业能力。

一、模拟电子技术教学导航

模拟电子技术是研究对仿真信号进行处理的模拟电路的学科。它以半导体二极管、半导体三极管和场效应管为关键电子器件,包括功率放大电路、运算放大电路、反馈放大电路、信号运算与处理电路、信号产生电路、电源稳压电路等研究方向。

理论知识:基本半导体知识、放大电路、集成运算放大电路、直流稳压电源。

技能训练:常用元件的识别与测量、放大电路性能分析、集成运算放大电路基本应用。

1.模块1:半导体器件

(1)知识重点:半导体基础知识;半导体二极管外部特性;晶体三极管外部特性。(2)知识难点:半导体PN结。(3)教学方式:从半导体PN结入手,简单介绍半导体的基本结构与工作原理。结合实践教学,重点掌握半导体的外部特性。(4)技能要求:二极管与三极管的简易测试。

2.模块2:放大电路

(1)知识重点:放大电路的基本组成;放大电路的分析;多级放大电路的极间耦合;负反馈对放大电路的性能的影响。(2)知识难点:放大电路的分析;放大电路的负反馈。(3)教学方式:从基本放大电路入手,介绍放大电路的静态与动态分析、多级放大、电路反馈;结合实践教学,重点掌握放大器的外部特性。(4)技能要求:放大电路静态工作点的调整与动态参数测试。

3.模块3:集成运算放大器

(1)知识重点:集成运放的结构和特点;基本运算电路;集成运放的线性应用电路。(2)知识难点:集成运放的线性应用电路。(3)教学方式:从理论集成运放条件入手,掌握各基本运算电路和电压比较器的功能;结合实践教学,重点掌握集成运放的外部特性。(4)技能要求:电路的调整与测试。

4.模块4:直流稳压电源

(1)知识重点:整流与滤波电路;稳压电路;开关电源。(2)知识难点:开关电源。(3)教学方式:从二极管整流特性、电容器充放电入手,讲解整流、滤波电路;稳压电源重点讲授集成稳压电路和开关电源。(4)技能要求:电路的调整与测试。

二、数字电子技术教学导航

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,逻辑门电路组合和时序电路的分析和设计、集成芯片各脚功能。随着计算机科学与技术突飞猛进地发展,用数字电路进行信号处理的优势也更加突出。为了充分发挥和利用数字电路在信号处理上的强大功能,可以先将模拟信号按比例转换成数字信号,然后送到数字电路进行处理,最后再将处理结果根据需要转换为相应的模拟信号输出。

理论知识:集成门电路与组合逻辑电路、时序逻辑电路、波形产生与整形电路、中规模集成电路应用。

技能训练:组合逻辑电路应用、时序逻辑电路应用、逻辑电路限定符号识图。

1.模块1:数字电路基础

(1)知识重点:数字脉冲信号;二进制与8421BCD码;基本函数与逻辑运算;逻辑函数的化简和变换。(2)知识难点:逻辑函数的化简和变换。(3)教学方式:从二进制与逻辑函数基本规则入手,学习逻辑运算规则、逻辑函数化简与变换。(4)技能要求:逻辑函数的化简和变换。

2.模块2:组合逻辑电路

(1)知识重点:基本逻辑符号及意义;门电路的逻辑功能和基本特性;组合逻辑电路的分析常用组合逻辑电路的逻辑功能。(2)知识难点:基本逻辑符号及意义;组合逻辑电路。(3)教学方式:从基本原理与逻辑符号读解入手,重点介绍电路的逻辑功能与外部特性。(4)技能要求:基本逻辑符号读图;门电路和组合逻辑电路。

3.模块3:触发器

(1)知识重点:各类触发器的逻辑功能;触发器限定符号及其意义。(2)知识难点:触发器之间的转换关系。(3)教学方式:借助限定符号意义读解,帮助理解各种触发器的逻辑功能与控制方式;结合实践教学,重点掌握电路的外特性。(4)技能要求:触发器的逻辑功能测试。

4.模块4:时序逻辑电路

(1)知识重点:时序逻辑电路的特点;时序逻辑电路的限定符号及其意义;寄存器;集成计数器应用。(2)知识难点:集成计数器应用;限定符号及其意义。(3)教学方式:从触发器入手,由D触发器构成寄存器;由T和Tˊ触发器分别构成同步和异步二进制计数器。借助限定符号的意义来理解时序逻辑电路的逻辑功能。结合实践教学,重点掌握电路的外特性。(4)技能要求:常用的相关集成电路的应用。

5.模块5:波形产生与整形电路

(1)知识重点:555定时器;多谐振荡器与单稳态电路;施密特触发器;石英晶体振荡器。(2)知识难点:555定时器;多谐振荡器。(3)教学方式:以555定时器为重点,介绍多谐振荡器、单稳态电路和施密特触发器的功能。重点掌握电路的外特性。石英晶体振荡器从阻抗频率特性入手。(4)技能要求:常用的相关电路的应用入手。

三、电路组装、测量与调试教学导航

电子电路组装、测量与调试在电子工程技术中占有重要的地位,任何一个电子产品都是由设计焊接组装调试形成的,焊接是保证电子产品质量和可靠性最基本环节,调试是保证电子产品正常工作的最关键环节。

理论知识:常用电子仪表、电路的装配、调试与测量知识。

技能训练:常用电子测量仪表的使用、常用电路元件与数字集成电路测量、电路的装配与调试。

1.模块1:常用电子仪器知识重点

(1)知识重点:双踪示波器;半导体管特性图示仪;毫伏表;信号发生器;集成电路测试仪。(2)知识难点:双踪示波器;半导体管特性图示仪。(3)教学方式:重点讲授电子仪器的操作和使用方法。(4)技能要求:仪器的基本操作方法;半导体特性测量。

2.模块2:电子元器件的识别与简易测量

(1)知识重点:电子无源元器件;电子有源元器件;表面安装元器件。(2)知识难点:表面安装元器件。(3)教学方式:重点讲授各种电子元器件的识别与选用方法。(4)技能要求:元器件的识别与选用方法、常用数字集成电路测试。

3.模块3:电路的装配、调试与测量

(1)知识重点:装配、焊接工艺;电路测试与测量。(2)知识难点:电路测试。(3)教学方式:介绍电路装配工艺,分析电路测试与测量基本方法,结合实训进行教学。(4)技能要求:电路装配、测试与测量。

四、电子电路仿真教学导航

电路仿真技术是近十年来在电子技术研究领域的一场革命。设计人员利用计算机及其软件的强大功能,在电路模型上进行电路的性能分析和模拟实验,从而得到准确的结果,然后再付诸生产,极大地减少了实验周期和试制成本,提高了生产效率和经济效益,受到了电子生产厂家的一致欢迎。现在,电子仿真技术已成为电子工业领域不可缺少的先进技术,因此为了确保电路设计的成功,消除代价昂贵并且存在潜在危险的设计缺陷,就必须在设计流程的每个阶段进行周密地计划与评价。电路仿真给出了一个成本低、效率高的方法,能够在进入更为昂贵费时的原型开发阶段之前,找出问题所在。

理论知识:EWB与Multisim平台基本知识,Multisim在电子仿真实验中的应用。

技能训练:模拟电路电子仿真和数字电路电子仿真。

模块:电子电路仿真。

(1)知识重点:Multisim平台的使用;Multisim在电子仿真实验中的应用。(2)知识难点:Multisim软件的使用。(3)教学方式:从电子实验实例入手,学习Multisim软件的使用,在学会使用的基础上,结合电子知识,完成电子实验的仿真。(4)技能要求:用Multisim进行电子仿真的方法。

五、综合实训项目——有源多媒体音箱的设计与制作

1.知识要求

掌握模拟电子技术和数字电子技术的综合应用思路;掌握电子产品综合设计的基本思路。

2.技能要求

能进行电子电路的综合制作调试;能有条理地撰写设计说明书;能对设计项目进行总结展示。

3.教学任务

通过有源多媒体音箱的设计、制作及测试,掌握电子产品的设计流程及注意事项,学会元器件的特性测试和电路组装、测试,熟悉电子产品组装的工艺要求及生产过程。

4.教学活动设计

(1)通过让学生利用图书馆、上网等手段查阅相关资料,在教师指导下对有源多媒体音箱进行设计,掌握电子产品的设计流程及注意事项。

(2)在校内生产线的工作岗位上,根据所设计电路选择元器件,进行元器件的性能、参数测试。规划电路板,进行元器件的布局和印制电路板的制作。完成各部分电路的焊接、组装,对已经组装的电子产品进行参数测试及调试,使其达到设计要求。

(3)要求学生撰写实践报告及产品说明书。

5.相关知识

(1)理论知识。元器件的识别、测试方法;印制电路板的制作,元器件的布局;焊接工艺、电路调试方法;产品说明书的撰写。