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關鍵詞:電工基礎?電子電路?教學心得?教學方法?能力培養
電工基礎與電子電路基礎課程是電子類專業的基礎課程,其理論內容深、范圍廣、實踐性強,如何用最佳的教學手段讓學生學好這兩門課,是每一位老師急需解決的問題。在教學過程中,筆者發現技校的學生普遍基礎薄弱、學習積極性不高,尤其對于工科專業課而言,他們往往會因為聽不懂而喪失學習的動力,有些甚至產生放棄心理。為了提高學生的興趣,讓學生最大程度地理解知識、吸收知識,筆者做了一些嘗試并總結了自己的教學心得,現闡述如下。
一、明確電工基礎與電子電路課程是相互聯系、相互交叉,并不是毫不相干的
電工基礎與電子電路這兩門課雖說是作為兩門獨立的電子專業基礎課程開設的,但它們二者在某些知識運用上是互有關聯的。有的時候在處理電子電路課程中遇到的一些問題時,如果采用電工基礎課程中學到的相關知識,不但會起到事半功倍的效果,而且不易出錯。更重要的是,通過老師在課堂上巧妙地將兩門課的知識相結合、相運用在一起,學生會恍然大悟,體會到原來學到的知識并不是無用的、用不上的,而是會幫助他們能更快、更好地學習理解新知識,這在一定程度上激發了學生學習的興趣和動力。例如在講解電子電路課程中有關晶體二極管知識時,有種題型是求解含有晶體二極管的電路中的某段電壓值,若采用電工基礎課程中的基爾霍夫第二定律,即列KVL方程,則會提高解題的正確率,其電路如圖1所示。
該題的解題思想為:先假設二極管V斷開,求該二極管兩端的電壓,根據二極管單向導電性原則(正向電壓導通,反向電壓截止,若兩端電壓大于零,則導通;若兩端電壓小于零則截止)判斷出二極管在該電路中的狀態后,再去求。在這步過程中利用列KVL方程就會比較方便,不易出錯。(;KVL:;則)由此可以看出,只要掌握該題思想,無論怎么變化,都不會有任何問題。再如,在講解電子電路課程中有關調諧放大器時,在解釋調諧選頻性能時,教師就可以結合電工基礎課程中有關諧振電路的知識,通過分析LC并聯諧振電路的電壓諧振曲線圖,說明調諧選頻原理,從而將這兩門課的相關知識很好地聯系起來。
二、采用循序漸進的啟發式教學手段,培養學生思考、動腦能力,提高積極性
所謂循序漸進是指按照一定的順序、要求或步驟逐步深入或提高。學習要有一定的過程,依照一定的難度由淺入深,由簡入繁,學生才會有一定的時間去適應知識,逐步吸收知識。為了提高課堂效率,筆者在講授新知識時,大多會采用此方法,而且效果較好。在電子電路這門課中,由于該課程涉及大量的復雜電路,分析起來也比較繁瑣,因此比較適合采用該方法:先根據要求分析最簡單的電路,而后在分析該電路的基礎上找出問題所在,啟發學生提出改進措施,最后修改電路、難化電路,在使電路逐步趨于完善的過程中,完成全部課程的講授。例如,電子電路課程中最重要、最典型的一個知識點――三極管組成的放大電路,最適用、最重要的應屬分壓式穩定靜態工作點偏置電路。但如果直接講述該電路,絕大多數學生會被復雜的電路圖給“嚇倒”,從而沒有信心去學,最終導致學習的積極性下降。因此,筆者會從最簡單的阻容耦合式共射基本放大器講起,分析該電路各元器件的作用及原理,而后針對該電路的不足和缺陷――靜態工作點不穩定,會影響輸出信號的失真,從而啟發學生提出改進措施(圖2)。在這個過程中,我們可以適當地引用行為引導學中的“大腦風暴”法,集思廣益,激發學生的思考、動腦活動,進而改進、完善電路,即采用分壓式穩定工作點偏置電路,具體分析該電路的原理。在電工基礎這門課中,如在學習基爾霍夫定律知識時,可以采用循序漸進的教學方法來完成。先分析最簡單、最熟悉的電路,運用以前學過的歐姆定律、分流公式及分壓公式就可以很快并無障礙地解出所求的各個量,然后逐漸改變該電路的結構,如變換電阻的連接方式、個數,雖然電路變復雜了,但仍可以用以前學過的知識解決,最后變換電源,增加電源的個數、變換電源之間的極性。這時,學生就會提出疑問:為什么用以前的知識解決不了呢?學生便很快對此感到好奇,急于想知道該如何解決,這在一定程度上激發了學生的興趣,也活躍了課堂的氣氛。通過老師前面有目的的引導和鋪墊,基爾霍夫定律就會較深刻地留在學生的腦海里,也容易被學生接受和掌握。
三、抓住學科特點,突出教學重點,用言簡意賅的概括性語句來教學
電子電路及電工基礎這兩門專業理論課,理解性較強、復雜性較大,學起來也有一定的難度。而對于技工院校的學生而言,由于學生本身基礎薄弱,因此,如果一字一句地詳細講解,他們會覺得厭煩,也會因為一大堆的分析弄得大腦“混亂”,反而達不到效果。針對這種現狀,筆者在教學過程中,盡量拋開不必要的細節,直接抓住核心內容,突出重點,用最簡潔、最易懂的語言把關鍵內容概括出來,讓學生能一目了然。例如在電子電路課程中,在講授正弦波振蕩器的自激振蕩條件時,要求振蕩器必須同時滿足相位平衡條件及振幅平衡條件,即,AF=1,學生一看這兩個公式就不能理解具體意思。因此,筆者在講解該知識點時,直接突出兩點,即相位平衡條件就是要求振蕩器中必須引入正反饋;而振幅平衡條件就是要求振蕩器中的放大電路中的三極管工作在放大狀態,這樣學生就能較好地理解了。又如在電工基礎課程中,分析RLC串、并聯正弦交流電路會比較復雜,這時,只要把前面講過的關于純電阻、純電容及純電感正弦交流電路中的相關結論引用到RLC串、并聯正弦交流電路中,只要抓住相關的概括性結論就可以了,不必大費周章地進行分析討論。再如,在講述電磁感應定律時,只要抓住兩大點就可以了:一是法拉第電磁感應定律,確定感應電動勢的大小;二是楞次定律,確定感應電動勢的方向。這樣,學生大腦就會比較清晰,容易記住。
四、通過實驗,鞏固知識點,鍛煉操作技能,培養學生發現、分析、解決問題的能力
電子電工課程中的電路部分內容較枯燥,學生不易理解。同時,我們也知道這是一門與實踐聯系較緊密的課程。而技工院校培養的目標主要是技術操作人才。因此,通過實驗,一方面能鍛煉學生的動手能力,提高知識的吸收度;另一方面可以培養學生在操作過程中形成一種自我思考、自我分析及自我解決的能力。電子電路及電工基礎這兩門課程中涉及大量的實驗電路,筆者在教學計劃中會安排相應的課時給學生實驗鍛煉機會。電子電路中的單管低頻小信號放大器是一個比較重要的內容。通過理論講解,學生雖然知道該電路的功能是輸入信號的電壓放大,也知道該電路的靜態工作點的設置是為了產生不失真放大作前提的,但是只單純講解,學生會覺得枯燥無味,也不能很好地掌握。通過自己搭接電路、調試儀器、觀察波形、計算數據,學生可以很直觀、很感性地從實驗數據中得出結論,從而掌握要點。最重要的是,在實驗過程中,學生會不斷地發現問題:為什么我搭的電路不出波形?為什么我的輸出波形會比輸入波形幅值大、相位相反?為什么我的波形會失真?從而根據出現的問題自己去分析:會不會是電路接錯了?會不會是某個元器件損壞了?會不會是示波器的設置出問題了?最后通過排查和老師的指點,自己解決了問題:原來是線路接錯了,原來是示波器沒調好,原來該電路是共射級放大器,輸出和輸入信號相位是反相的,原來是……這樣無形中鍛煉了學生的動手能力,鍛煉了學生的思維能力,同時也讓學生認識了相關的元器件、學會了使用相應的儀器設備。電工基礎課程中學習疊加原理時,為了使學生更好地理解和掌握該內容,筆者采用了先實驗后教學的方法。在做實驗前,給學生提出兩個問題:一是電源在電路中起什么作用?二是在復雜電路中,多個電源是起何作用的?啟發學生帶著問題去做實驗。結果兩節課下來,學生都較好地完成了學習任務。
五、改革實踐性教學,適當地運用行為引導型教學,培養學生的創新意識和創新能力
“行為引導型”教學是一種以能力為本的教學法。它強調的是一種新的教學指導思想,即以培養學生活動能力、方法能力、個人和社會交往能力為中心的教學方法。教學的結果是讓學生具備學習的能力,有利于提高學生的職業行為能力、培養學生相互合作的團隊精神、調動學生的學習積極性。在該教學過程中還可以培養學生一定的創新意識和創新能力,同時也有利于促進教師的業務水平的提高,從而真正體現了“以學生為主體”的教學理念。例如,在實驗教學過程中,一方面通過布置相關固定的實驗要求,讓學生自己去摸索;另一方面對實驗內容做一些修改,增加一些設計性的步驟。這樣,既充分調動了學生的積極性、主動性,也加強了學生自學能力、思維能力及創新能力的培養。
關鍵詞: 電子電工課程 學生興趣 培養
電子電工專業課程是職業教育中一門較傳統且熱門的專業課程,這門專業課程是以培養一定的電子技術和電氣工程的相關技術,能夠從事電子設備的制造、應用和維護工作的專業型技術人才的基礎課程,也是學生學習汽修、數控、機械等專業的基礎。從學習內容看,這門課程涉及的理科內容較多,學生需要學習的內容較多,知識繁雜,學生學習起來有一定的難度。
從實際教學效果的落實看,電子電工課程在教學中存在一定的問題,那就是學生學習吃力,到了后來部分學生學習積極性下降,不僅影響學生專業課程的學習,在實踐課程中因為理論知識的不過關,實踐課程也存在較大的問題。這樣不僅影響到教師的課堂教學效率,對學生未來發展特別是走向社會就業方面也是非常不利的。這一問題的出現不僅僅與學生初中階段基礎薄弱、學習能力差有關,還與我們的課堂缺乏對于學生的吸引力有關。興趣是最好的老師,從興趣著手改進教學,提高課堂教學效率勢在必行。那么,可以從哪些方面著手呢?
一、重視開始,展現課堂魅力
良好的開端是成功的一半。學生喜歡不喜歡學習,一個學科開始階段非常重要,如果學生在開始階段就感受到學科的吸引力,自然喜歡投入,學習的主動性會提高,學習效果當然就會優化;反之,如果學生在初始階段就覺得索然無味,那么很快他們就失去學習的興趣,學習動力也就慢慢地失去,這樣很快就會出現學習上的困難。
我國教育改革深入發展過程中要求教師在教學中要更重視學生,職業學校的很多學生在初中階段學習中本身就存在一些問題,理科知識相對較差,本身就讀于電子電工課程這樣的偏理學科就存在畏難的心理,如果教師在起始階段不夠重視,很多學生就容易掉隊。實際上本專業的一些基礎知識,大部分學生在初中階段就已經學習并具有一定的基礎,教師在教學初期就可以通過實驗展示的形式,把學生相對熟悉的一些知識如電學部分的電壓、電阻、電流的測量,歐姆定律等基本知識和本學科聯系起來,在心理上引導學生,讓他們感覺這門學科能夠學會,這樣學生思想上的擔心可能就會逐漸消失,然后引導學生動手解決幾個簡單的問題,他們就很容易被調動起來,積極性有了,學習效果自然也就優化了很多。
二、構建和諧的師生關系,營建平等的氛圍
親其師才能夠信其道,這是所有教育工作者都清楚的一個理論。教師都有這樣的感受,那就是師生關系和諧,學生在這門學科中往往積極性較高,成績較優異;反之,則是師生對立,教學效果較弱。教學本身應該是一個雙向的過程,既需要教師的教,更離不開學生積極主動地學,所以師生之間關系的和諧是非常重要的,這不僅有利于師生之間的了解,更能夠形成教育合力,達到1+1>2的效果。
構建和諧的師生關系需要營造平等的教學氛圍,在教學過程中既需要教師講授、組織課堂,更需要學生積極主動地參與,所以課堂不應該僅僅成為教師的“一言堂”,而是需要“百家爭鳴”的。學生是課堂教學的主體,教師在教學過程中鼓勵學生參與、爭論、質疑,這樣才能發現問題解決問題,才能更貼近學生的實際需求,學生們有展示自己的平臺自然積極性會提高,學習興趣也會被激發出來。
三、重視直觀教具的應用和實驗教學
針對職業學校的學生學習能力相對較弱的現實狀況,教師結合電子電工課程內容較難,學生理解起來有一定難度的現實,利用學科特點簡單直觀的給學生呈現所學,重視直觀教具的使用和實驗教學方法的應用。例如采用實物、模型等教學手段,充分發揮學生的視覺、聽覺、觸覺等各種器官的互相協調作用。例如學習電阻和電容時,可以拿一些常用的元件(比如四色環和五色環電阻、瓷介電容,電解電容等)給他們看,并讓他們記下型號,這樣每個字母數字代表什么意思就容易記下來。
實驗在教學中往往能很好地激發學生的學習興趣,使學生積極地開動腦筋。因此,我們應融教學與實驗、實踐為一體。強調在理論教學的同時,必須注重實踐的檢驗;在實踐檢驗的過程中,必須以理論為指導。這就要求在完成電工電子各章節的實驗時必須按時、按質、按量完成,在實驗過程中必須認真完成實驗操作,寫全實驗報告,做好實驗分析,同時要求學生在實驗過程中學會對實驗故障的分析及處理,以增強學生的分析問題、解決問題的能力,從而得到正確的理論。
四、重視多媒體技術的輔助作用
電工基礎課堂教學是培養學生思維能力和分析解決問題能力的重要環節,無論是概念的引入,還是對一些客觀的現象進行判斷、推理及計算,都需要一系列的邏輯思維過程。這一過程對技校學生來說是枯燥乏味的,利用多媒體課件作為教學載體,可以很好地解決學生的學習興趣問題。多媒體課件能夠實現文字、圖像、色彩、聲音、動畫的結合,使原來抽象、乏味的知識變得形象、生動起來,從而引導學生運用創造性思維和想象力去理解事物的本來面貌,培養其創新能力。特別是在認知微觀世界方面,它能發揮巨大的作用,激發學生的求知欲望和學習動力。
總之,隨著近幾年國家對于職業教育的投入和社會對于職業教育的重視,這給所有的職業教育院校的發展帶來了難得的發展機遇。但是,我們要清醒地認識到:教學質量永遠是學校發展的第一生命線。作為從事這一工作的廣大教育工作者來說,其要立足于本職工作,加強學習、努力鉆研,特別是要關注學生的發展需求,從興趣著手激發學生學習的積極性和主動性,相信我們的課堂會更有生機和活力,也能把教育辦得越來越好。
參考文獻:
[1]沈憶寧.汽車電子電工基礎.高等教育出版社,2004(7).
[2]潘世墨.在課堂講授中引入問題教學的探討.上海高教研究,1998(2).
關鍵詞:電工基礎 工學一體化 教學改革
職業教育與普通教育不同的是它在傳授知識的同時,還要提高學生的動手能力。知識可以傳授,而技能必須通過實踐來掌握,由于目前技工學校所招收的學生文化基礎比較薄弱,學生基礎差,從而接受能力相應普遍比較差,這就需要在教學過程中結合學生的客觀實際,對以往的教學方法進行改進,實施理論聯系實際的“工學一體化”教學,提高教學質量,讓學生真正掌握課程的知識點和基本技能,并在以后走上工作崗位后能夠得到運用,符合社會的人才需求。
一、電工基礎課程內容與特點要求實施“工學一體化”的教學
電工基礎從內容上來看,主要是講授電流、電壓、電阻、電功和電功率這五個基本概念,主要是了解電阻器、電容器和電感器這三個基本的電子元件,讓學生充分了解電與磁這兩種基本的物理現象,掌握直流電和交流電這兩種基本的電路模式,還要了解一些基本的電路
規律。
電工基礎從其特點上來看是一門理論與實踐緊密結合的電工學專業基礎課程,內容多,涉及面廣,是培養學生基本技能、基本素質的關鍵課程,也是一門實踐性很強的課程,許多知識必須通過實踐才能正確掌握,因此,把握好實習實訓教學環節在電工基礎教學中至關重要。
電工基礎按照傳統的教學過程,重視基本理論,輕視實踐,剛開始學生對一些基礎性電工知識能夠接受,可隨著教學活動的深入進行,專業性質漸漸顯現出來,慢慢地學生感到難以理解接受,甚至厭倦,要解決這一問題,就必須突破以往教學觀念的束縛,加強對師資隊伍的培養,有必要把電工基礎的教學放到電工電子實驗室內進行,按照“工學一體化”的教學方法,理論聯系實際,通過教師的有效組織,對一些理論進行驗證,使學生能夠形象地了解電工基礎的各項教學內容,因此在電工基礎課程中實施“工學一體化”教學是十分有益的。
二、電工基礎實施“工學一體化”的教學目標設計
對電工基礎課程進行“工學一體化”教學,要按照電工基礎的基本概念,以基本的電路規律作為一個教學項目。在電工電子實驗室里,在教師的指導下,學生親自動手完成學習基本內容,對電路的基本規律進行系統性的了解。教師在進行課程設計中,要充分考慮到課程的實用性、趣味性和可操作性。簡而言之,也就是教師在課程設計中充分考慮到學生的實際,使得學生能輕松地理解、接受和掌握課程知識點。
教師在進行課程設計中,必須掌握的原則是對于教學內容要做到由淺到深,由簡單到復雜;要對課程的各項知識點進行充分糅合,把主要內容進行全覆蓋,突出學生的技能訓練;在課程選擇中,要充分把握實用性原則,在教學中結合趣味性的內容,吸引學生的注意力,提高學生的學習興趣。在做到理論聯系實際的同時,讓學生掌握好必要的知識。此外,還要加強培養學生的團隊精神和合作意識,使學生既掌握基本知識和技能,又具備做好實際工作的職業技能。
三、電工基礎“工學一體化”組織模式
在教學過程中,教學組織模式能夠發揮良好的作用,這是整個教學中的關鍵。根據電工基礎的各個知識點的特點用有針對性的辦法,可以收到良好的教學效果。現以歐姆定律教學內容為一個知識點,進行“工學結合”的
說明。
1.建立起基本的學習目標體系
在對本學習目標體系的掌握過程中,必須充分熟練掌握電壓、電阻和電流這三者的概念和之間的基本定義,了解三者所代表的符號和單位,讓學生能夠熟練按照正確的規程操作電流表、電壓表和萬用表,能夠根據不同的電路圖把各種零件組裝成實用電路。
2.對學生具體分工
按照教學大綱的各個知識點要求,將實驗內容進行細分后讓學生分工完成,一部分學生對實驗內容所需要的材料進行準備和檢測,一部分學生負責組裝電路,按照電路圖安裝電子元器件和儀表的連接工作,另一部分學生負責對組裝好的電路進行數據的記錄,對各數據之間的關系能夠有清晰的分析。在對學生分工的過程中,各小組的學生要充分了解自己所分配的任務,而且對別的小組的任務要有大概的了解,這樣才能做好協同工作,實現對整個實驗的密切配合。
3.實驗的實施
教師要對各小組實驗的準備工作進行檢查,在各項目的實施過程中,加強督促、指導,并得出結論,寫出
報告。
四、電工基礎“工學一體化”的效果評價
電工基礎課程教學“工學一體化”效果的好壞,取決于學生在課程教學過程中的學習態度、學習熱情、具體操作和教師的輔導講解。在進行效果評價時,教師主要從學生的學習態度、實驗實訓規范、項目操作熟練度、完成時間、創新理念及團隊分工合作等方面來界定,可采用自評、互評、師評等主要的評價形式,但無論哪種方式,都必須充分重視對教學過程的評價。
總而言之,在電工基礎課程教學中,采用“工學一體化”的教學,教師以指導和驗收為主,而學生以親自操作為主,這種模式不但使學生的學習興趣得到激發,而且使學生的實踐能力得以增強,更讓教學氣氛得到充分的活躍,從而提高教學質量和教學效果。
參考文獻:
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關鍵詞:程控數字交換,高速公路,機電工程
中圖分類號: TH-39 文獻標識碼: A
引言:近年來,程控數字交換技術有了長足進展,技術逐漸成熟、設備性能逐漸完善。公路光纜通信系統采用多芯光纜,語音、數據、視頻圖像都各有專用光纖,幾種不同通信系統并存于光纜內。程控數字交換系統為實現多個用戶能在同一時間成對地可靠通話,需將語音信號變換為數字信號,編輯成二進制代碼將多路話音接序以一定規格編排,沿一條線路順序傳送給交換機,交換機根據用戶的通話要求,分別接續各自的線路,讓順序排列的各路話音對號進入,并將數字代碼恢復為原有的模擬語音信號,讓接收端能正確理解。以下就程控數字交換體系作一簡要說明
1、程控數字交換系統概述
1.1功能要求
高速公路能否高效、安全的運行意義重大,不僅與高速公路良好的道路施工有關,還與高速公路機電工程的建設息息相關。公路運營公司各級管理機構沿道路分布,相距頗遠,為了滿足日常管理需要的信息交流,設置專用電話網。除內部通信外,還須與公路行業國家管理部門―――交通運輸部一級衛星通信網、地區路網管理部門通信網以及與公用郵電網聯接,以實現大范圍的信息交流。專用話網的規模(門數)與道路里程和進出口數目有關。在話網進入綜合業務數字網的時代,系統功能為:完成管理部門各單位點對點的語音、傳真、圖像和數據的傳輸;實現管理中心和下屬各單位一點對多點的同時通信(如指令電話、電話會議等);與上級業務管理部門和外界社會的通信;具有對系統狀態自動測試的功能。
1.2程控數字交換系統
程控數字交換技術以程控數字交換機為核心,在技術上實現通信網絡業務節點數字化。可向用戶提供Internet業務和智能網業務。并成為Internet公共撥號接入平臺程控數字交換機由硬件系統和軟件系統兩大部分組成。程控數字交換系統是以程控數字交換機為核心的通信網,在技術上實現傳輸和交換的數字化,從發展看它應該將話音與非話音(電報、傳真、數據、圖像等)業務綜合進網。根據公路專用通信的現有業務,程控交換類型基本上為集中控制和分級控制兩種。公路專用電話網一般采用一個匯接局和若干個端局組成復合星形或環形數字通信網。各局交換機間中繼線使用數字光纜,話機則以模擬機為主。各局數字交換機通過用戶線接口電路,進行數模轉換后用雙絞線(模擬信號)連接話機。對于某些遠端用戶,也可用數字線或數字環路載渡設備延伸其傳輸距離。數字通信網傳輸的是離散脈沖,為了減少誤碼率,網中各單元應該使用共同的基準時鐘頻率。
2、程控數字交換技術發展
網絡交換技術共經歷了四個發展階段,電路交換技術、報文交換技術、分組交換技術和ATM技術。電路交換技術。在電路交換技術中,應用的較為廣泛的是公眾電話網和移動網,這兩個網絡的基本特點是面向連接。電路交換技術的優勢是在通信系統運行的過程中,可以提供的寬帶比較充足,具有很好的實時性,時延也不長,并且設備的成本不高,但是這種技術還存在一個缺點,那就是在帶寬的利用率上比較低。分組交換技術。分組交換網是繼電路交換網和報文交換網之后一種新型交換網絡,具有實時通信能力,適用于傳送和話音相關的業務,主要用于數據通信報文交換技術。報文交換技術和分組交換技術類似.也是采用存儲轉發機制。ATM技術。ATM異步傳輸模式具有同時提供電路交換和分組交換的優點,保證了QoS的完備機制,傳輸時延小。非常適合傳送高速數據業務。電路交換技術和分組交換技術的融合。綜合交換機技術。綜合交換機技術可同時支持電路交換和寬帶交換(包括ATM交換和IP交換)。IP'電話技術。IP電話,是在IP網上通過TCP/IP協議實時傳送語音信息的應用,是來信息網絡的支柱技術。
3、程控數字交換機基本原理
在程控數字交換機中發揮主要功能的就是控制設備,那么構成控制設備的主要結構是處理器和存儲器。處理器的主要功能就是對交換機的軟件執行操作,然后對軟硬件之間進行協調控制。存儲器就是對軟件程序進行存放,還有一些永久性和中間的數據進行保存。在控制設備中,有單機和多機之分,在控制的方式上,也可以分為集中和分散兩種。那么集中控制就是將所有的控制系統的功能都通過一個處理器來進行處理,各個功能之間的接口都是軟接口,這樣在對其進行控制的時候只需要通過對軟件進行更改即可,實現起來比較方便。但是這種方式還有一個缺點就是,由于全部的功能實現都是通過一個處理器來完成的,那么一旦處理器出現了故障,整個系統將會陷入癱瘓的狀態,使設備的運行受到威脅,所以說一般情況下,在控制設備中都是采用雙處理器或者是更多的處理器的做法,以便對突發事件的有效控制。對于分散控制而言,就是在系統中對于任務的處理是由多個處理器來完成的,每個處理器負責不同的部分,這樣的話就將控制功能進行模塊化了。分散控制可以有效的提高工作效率,在風險承擔上會有所減小,一個處理器出現故障不會影響到其他功能的運行,并且在對系統的編寫和修改上將更加的容易,結構上也比較清晰。分散控制對于未來的通信系統發展將會更加的有利,在業務拓展上也會比較容易實現,所以說分散控制是未來交換系統的發展方向。在分散控制中,對于每個處理器可以完成的工作量可以按照容量和所要行使的功能來進行劃分。
交換網絡是交換機實現用戶線接續的關鍵部件,交換網絡的基本功能是根據用戶的呼叫請求,通過控制部分的接續命令,建立主叫與被叫用戶之間的連接通路。根據交換網絡結構和工作方式的不同,可分為空分接續網絡、時分接續網絡和時分、空分組合接續網絡等型式,公路電話大量使用的小容量數字交換機大都采用前兩種。
接口是交換系統中的交換網絡與用戶設備、其他交換機或通信網絡之間的接口。根據所連設備及其信號方式的不同,接口電路有多種形式包括:模擬用戶電路、模擬中繼電路、數字用戶電路、數字中繼電路。
4、模擬信號數字化
模擬信號的數字化包括數字信號的量化和數字信號的解碼及編碼。數字信號的量化是將一定區間連續多個數值用一個固定值近似代替它,以減少數字的取值范圍和簡化編碼。量化區間大小相等,稱為均勻量化,如用統一的四舍五入取整。此方法的量化誤差為0.5s通信中此種誤差表現為量化噪聲,噪聲將降低信號信噪比。這種固定量化誤差對大信號樣值可以接受。為實現此目標,采用壓縮擴張法,先對樣值中的小信號放大,對大信號壓縮,然后作均勻量化;接收端對解碼后的信號作反變換,即對小信號壓縮,對大信號擴張。如此一來,減少了小信號的量化誤差,量化值更接近于原有樣值。編碼是將抽樣后的量化值轉換為組二進制碼元,稱為模數變換;解碼是編碼的逆變換,它將一組二進碼元還原成相應幅度的量化值,也稱數模轉換。脈沖編碼技術(PCM)使任何模擬信號都可由一組時間數字序列近似表示,序列的時間間隔由信號本身確定,序列的每一個值由8位一進碼元(脈沖)表示,每個脈沖占用的時間長度希望越小越好。但是,脈沖周期受芯片編碼速度(硬件技術)限制。
結語
在當今社會不斷發展進步的形式之下,任何業務的發展都是伴隨著一定的技術改革,在不斷的革新中討求一種對自己的發展最為有利的途徑。高速公路設置專用程控數字交換系統是獲取高可靠性、高可用性通信工具的物質保證,同時,利用已建管道安裝程控電話可節省投資費用。
參考文獻
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關鍵詞:職業學校;電工基礎教學;方法探討
中圖分類號:G712 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2014)17-0189-02
一、《電工基礎》的課程特點
《電工基礎》課程的理論性強首先體現在概念多、基本知識點覆蓋廣、單位制復雜。如“磁場與磁路”這部分內容,基本概念有磁力線、磁感應強度、磁通、磁路、磁場對電流的作用等,概念多而且較抽象;基本知識點有磁場的性質、右手定則等;單位有特、韋、高斯等,不常用,易遺忘。其次要求學生要有一定的數學基礎,電工基礎課程中公式繁多、復雜,解題方法多,電路邏輯性較強,扎實的數學基礎是學好此課程的必要條件。另外其內容有較強的整體性,例如“單相正弦交流電”知識分兩個層次,層次一是層次二的前導和基礎,層次二是層次一的繼續和深化。它們是逐步展開和逐步深入的,且脈絡清晰,共同組成一個密切相關的知識結構。與實際緊密聯系是電工基礎實驗教學中學生對事物認識的實踐環節,是培養學生的動手能力,也是技能的基本訓練部分。學生通過實驗獲得感性認識,驗證和鞏固所學的基本理論,加強對基本概念和基本定律的理解。通過電路實驗環節,使學生掌握一般電量的基本測試方法和調試方法及正確使用常用電工儀表與設備等。
二、《電工基礎》課教學中存在的問題
1.學生基礎差,學習興趣不高。由于電工課程要涉及一些相關數學、物理等學科的基礎知識。而職業學校的學生大多數是初中學習成績較差,紀律渙散的學生,他們對中學的一些基礎的知識一知半解甚至一無所知,這就給職業中專的學習帶來很大的困難。加之電工課程的內容煩瑣、知識原理相對抽象和枯燥,學生在沒有基礎的情況下,在理解知識上有較大困難,在一定程度上也造成學生學習的積極性差,學習興趣不高。另外,很多學生的自覺性和自控能力較差,沒有良好的學習習慣,更談不上學習興趣了。
2.教學方法陳舊,教學手段單一。在大部分中等職業學校的教學中,教師都是采用傳統的“灌輸式”的教學方法,通過板書、講解、習題等形式進行教學。這種以教師為主體的教學方式雖然也有節奏恰當的優點,但是通過多年的實踐操作表明也具有很大的缺陷。電工基礎課程本身理論知識多、內容抽象、理論和計算枯燥乏味,如果在教學過程中照本宣科的傳教,勢必造成學生注意力不集中、沒有學習的欲望和激情,更不利于挖掘學生的潛能。
3.重理論輕實踐。實踐課是對理論課的驗證,通過實踐操作可以鞏固學生對理論知識的學習和掌握,也是提高職高學生學習理論知識欲望的重要一環,并且還能提高自身操作能力和技巧。現在的職業學校普遍存在理論課時多而實踐操作少,甚至有些學校就根本沒有的現象;有些學校雖然安排了實驗實作課,但是訓練的模塊針對性不強、實踐和課堂理論相脫節;還有些學校的儀器設備缺乏有效管理和維護,導致設備損壞嚴重而不利于正常開展實驗實作。這些實踐實習環節的不重視,是直接影響職業學校學生技能水平提高和整體的教學質量的因素。
三、《電工基礎》教學方法
1.演示實驗教學法。電工基礎是一門實踐性較強的技術基礎課,演示實驗和學生實驗是該課程不可缺少的重要教學環節。通過實驗,可以加強學生對課程內容的理解,驗證理論的正確性和鞏固所學的課堂知識。在講授基本概念和基本理論時,運用演示這一教學法,教師可以在課堂上用語言、板書、板畫等方法把難以描繪的內容展示出來,能調動學生的學習積極性,使課堂教學生動活潑,幫助學生理解和牢記知識。
2.對比教學法。對比教學就是引導學生發現教學中一些相似或相反的規律,從而達到識別、理解、運用的教學方法。電阻、電感、電容是電子電路的基本元件,掌握好三個元件的基礎知識,能為學習交流電和電子技術課程打下基礎。學生在學習過程往往對電阻元件比較容易理解,而對電容和電感的基本性質就難掌握,因此在教學中可以充分運用對比法,讓學生發現其中的類比性。譬如電阻的定義公式為R=U/I,電感為L=Ψ/I,電容為C=Q/U,U、L、C都是外部的因素,通過實驗得出R、L、C的定義公式,這三個公式具有很好的類比性。而R、L、C都是反映其本身的特性,是不隨外界的電流或電壓改變而改變的,由此推出三個與其本身性質有關的公式,學生通過對比,就容易接受和理解了。
3.多媒體教學法。隨著信息技術的飛速發展以及電腦的廣泛普及,多媒體教學已得到普遍運用,要善于利用多媒體課件促進教學改革。多媒體課件交互性強,教師在演示時能靈活機動,迅速方便,輕松省時,使課堂教學容量增大,獲得更好的教學效果。在電工基礎課程中好多傳統演示實驗可用課件代替,例如可制作課件模擬日光燈的啟動原理、電動機和發電機的工作原理、左、右手定則的應用等。多媒體課件應用文字、圖像、色彩、聲、樂等對學生的視覺進行多樣化刺激和誘導,能調動學生的學習積極性,激發學生的學習興趣。另外,電工基礎理論課面廣,內容深,要使職高學生較好地掌握其內容,做到知識和能力兼顧,除了學好必要的基本理論,加強實習教學尤為關鍵。
利用多媒體課件突破教學難關,在教學中對于那些比較抽象又難以理解,用語言不易描述的內容,采用多媒體教學可以使其變得直觀生動。如電場與磁場在實驗中是看不到的,學生感到十分抽象,如采用多媒體三維動畫技術模擬該過程,學生就能夠很清楚地看到電場線、磁感線的整體分布及動態變化過程,變抽象為形象。職業教育重點就是培養學生的學習能力和提高技術水平。其核心就是為了每一個學生的發展,通過提高自主學習的積極性,培養學生的探究意識和動手能力,從而充分培養學生的創新意識和創造才能。課程教學其目的就是要讓學生主動地獲取知識、應用知識、解決問題。因而它具有探究性和實踐性的特點,是師生共同探索新知識的學習過程,是師生圍繞著解決問題,共同完成合作和交流的過程,因此,這也體現了新課程理念下教師不斷學習和不斷探索新教法的過程。
總之《電工基礎》課程教學方法多種多樣的,為了達到最佳的教學效果,就必須以現代的教學思想為指導,從實際出發,根據不同的教學內容、不同的教學目標、不同的設備條件,選擇一種或幾種最優的教學方法,綜合加以運用。
【關鍵詞】電工基礎 教學探索 中職
【中圖分類號】G【文獻標識碼】A
【文章編號】0450-9889(2013)08C-
0151-02
電工基礎是中職機電專業和電子專業的一門很重要的專業基礎課程,培養中職畢業生作為普通勞動者應具備的最基本的知識和技能素質。電工基礎課程理論知識較多,知識原理相對抽象枯燥,但知識的實用性很強,對中職學生而言這是一個全新的學習領域。以中職教育的辦學宗旨為教學指導,研究學生的學習狀況,研究課程的教學內容和教學要求,進而更好地開展課程教學,使中職學生能在課程學習中獲得知識和技能。
一、豐富課程教學內容,激發學生的學習興趣
大部分中職學生最大的學習缺陷就是基礎知識非常簿弱,學習目標不明確,對于“為什么就讀中職學校?”“自己將來想從事怎樣的工作?”“希望學到什么知識和技能?”等問題都沒有自己的主見和看法。而中職學生從基礎教育轉到技能教育,對他們來說是很大的轉變,他們不能馬上接受中職教育的教學模式。對于電工基礎這樣一門理論性和實踐性都很強的專業基礎課程來說,教師在教學過程中應盡量淡化課程教學內容的抽象性,突出課程教學內容的科學性、實用性和趣味性,由此激發學生學習的興趣。興趣是誘導學生學習動機和注意力的重要因素,是學生主動參與學習的先決條件。
由電子工業出版社出版的《電工基礎》(第二版)在每章節后面都有課程教學內容的補充學習內容:閱讀材料或探索與研究。這些補充內容為教師提供了很好的教學素材,教師在此基礎上進行提煉,用通俗、有趣的表述向學生展示電工知識的實用性。如安全用電的知識介紹,什么叫接地保護和接零保護?為什么有些家電設備用三角插頭,有些用兩腳插頭?家用電器不工作時不拔插頭有什么影響?家用電器不工作但沒拔電源插頭為什么會有能耗?并引導學生計算幾個家電設備在工作狀態下的能耗。還有在樓梯上、下兩端或走廊兩端,常需在一端開燈而到另一端關燈,利用兩只雙聯開關如何設計具有這種功能的電路。這些都是學生在生活中常接觸但又熟視無睹的生活現象,在老師的啟發和引導下,學生應用自己所學到的知識解開生活中的奧秘,滿足了學生的好奇心,讓學生積累更多的生活中的電學常識,并由此提高學生的學習興趣。
二、優化課程教學內容,降低學生的學習門檻,增強學生的學習自信心
教材是課程教學的依據,教材中對教學內容科學嚴瑾的闡述相對于大部分中職學生而言是學習的障礙,因為大部分的中職學生不僅缺乏刻苦鉆研和探索的學習精神,而且綜合能力較差,表現在:應用數學工具分析計算電工學各物理量的能力、對電工學中各個原理的中文表述的理解能力、與中學物理基礎知識相銜接的能力等。這些都是教師在設計課程教學時必須正視的問題,因此對于電工基礎的教學很有必要優化課程教學的內容,即盡量做到使課程學習內容有用、有趣、通俗易懂,由此降低學生的學習門檻,既滿足教學要求,又盡量與學生對知識的理解能力相匹配,這樣才能使學生克服對電工基礎學習的畏怯感,增強學習的自信心,有利于提高學生的學習效果。
比如學生對電位的理解。依照教材定義就是:在電路中任選一個參考點,電路中某一點到參考點的電壓就叫做該點的電位。如果按照定義講解電位的概念,學生很難理解,學生心中也有許多說不出的疑問,如計算電位為什么要選參考點?在電子電路中測量電位的作用是什么?如何理解電壓和電位的聯系?等等。筆者在講解電位的概念時考慮以下內容:什么叫參考點?如何選取?電壓與電位的區別和聯系在哪里?在檢修電路時是測量電壓還是測量電位?怎么測量?以檢修電視機最常用的方法為例,即檢測電視機中集成塊各引腳對地的電位,因為每一級電路都會有合適的工作點,如果電路存在問題,必定其工作點也會不正常,這樣就可以大致判斷故障所在了。對一個問題、一個概念,這樣條理清晰地解析學生就很容易理解。
再者就是精選課程教學內容,整本教材的學習內容不可能面面俱到,在設計課程教學時就要全面統籌課程教學內容,既要考慮電工基礎知識的實用性,即作為一名中專畢業生必須掌握的基本電工學基礎知識和基本操作技能,如萬用表的使用方法,電器設備功率的理解,電能的計算,簡單電路的連接,安全用電的注意事項以及常見的為什么雷電會對家電產生危害等。同時要考慮電工基礎知識對后續相關專業課程的影響,如什么叫自感和互感,生活中常見的自感現象和互感現象;如何理解變壓器的基本結構和工作原理等。而對于一些較復雜的知識點,都可以作為保留知識,不作為課程教學內容講解,留待有興趣或有學習能力的學生自主學習。因為這些知識點需要學生有分析計算的能力,從以往的教學效果來看實際情況并不理想,學生覺得既困難又乏味,最主要的還是沒有教學實效。如電壓源與電流源的等效變換,戴維南定理的運用計算,正弦交流電的相量表示法等。所以課程教學要立足中職課程教學的要求,面對大多數學生的實際要求,在學生收獲知識的同時逐步提高學生的學習自信心。
三、精選課程實訓內容,使電工基礎知識落到實處
電工基礎課程實訓的目的:一是改變學習氛圍,從課堂上循規蹈矩的聽和說到實訓室中的做和想,讓學生從另一角度去認識知識,增加學生學習的新鮮感。二是由興趣帶動學生的學習,逐步改變學生的學習惰性,形成主動學習的良好學習風貌。三是實驗直觀地表述了抽象的理論知識,消除學生對知識產生的疑惑。比如通過電容的充放電現象解析電容的基本特性。四是培訓學生掌握最基本的電工操作技能,為學生的就業打下良好的基礎。這個實訓內容是筆者在獲得我校機電專業畢業的一名學生的就業單位的反饋信息后實施的。當時這名學生被安排做電工工作,可根本勝任不了這個工作,對電工基本知識和基本技能的理解和掌握的欠缺令單位領導非常不滿。所以我們教學的目的不能是為教而教,而是為我們的學生在學校里要獲得應有的知識和自信心。
學生對于由實驗驗證理論的實訓不大感興趣,比如通過連接電路測量電路各支路的電流驗證支路電流法。因為需要通過計算對照,學生覺得既困難又乏味。而對于實用性強的實訓就非常感興趣,比如萬用表的使用方法和注意事項,具體操作萬用表測量電路的電流、電阻、電壓和電位;設計并安裝由兩只雙聯開關控制的在走廊一端開燈而在另一端關燈的簡單電路;日光燈電路的安裝連接以及注意事項;動手焊接簡單的收音機電路等。而且學生在焊接電子元件的過程中對焊接的要求、電子元件的知識都會產生強烈的學習欲望。這些實訓學生都很感興趣并很努力地完成。所以安排實訓要以課程教學的要求為指導,以培養學生掌握電工基本操作為目的,既把中職電工基礎的教學落到實處,又培養學生學習知識、運用知識的較強的動手能力。
四、尊重學生的學習行為,制定客觀實在的課程考評方式
中職教師對于學生的教學除了耐心的引導,適當的贊揚和肯定同樣重要,它能使學生切實感受到學習知識帶來的成就感。中職學生對知識的理解能力、興趣愛好方向、學習自制能力、學習特長各不相同。有的能夠按照老師的教學要求聽課、寫作業、實訓,有的則不聽從老師的調遣。雖然有一部分學生在上實訓課時就很有自己的學習特點:大膽提出疑問、有主見、敢于動手、有較好實訓效果,這些優點教師在課堂上是挖掘不到的,所以教師不能僅憑課堂學習表現、作業完成情況和卷面考試成績來評定學生的學科成績,對于中職學生而言,動手操作能力尤為重要。
鑒于中職學生各自不同的學習特點和學習特長,對于電工基礎的課程考核評定既有標準,又要靈活裁定,充分尊重學生的學習行為。電工基礎的考核標準是課堂表現占30%,其中包括是否按時上下課、是否完成作業、是否遵守課堂紀律、是否尊重老師的辛勤勞動等,教師不僅要傳授科學知識,同樣需要培養學生應有的職業道德和行為修養,在潛移默化中約束學生、感染學生。期中、期末考試成績占30%,這是考核學生對電工基礎知識的掌握程度。實驗、實訓占40%,對于中職學生而言對電工知識的基本操作尤為重要,學生不僅是學習掌握就業前的基本技能,同樣是培養刻苦鉆研、求真務實、團結協作的工作作風。而在課程學習中也有兩種極端現象,有的學生能夠掌握基本的電工基礎理論知識,從作業和卷面考試成績中反應出來,而動手能力欠缺;而有的學生對于作業應付了事,考試成績也不理想,但有較突出的電工操作能力和較靈活、敏銳的思維能力。雖然存在這兩種極端,但在課程考核評定中他們都是優秀的學生,理應給于優秀的評定,這樣既肯定了學生的學習行為,又堅定了學生學習的自信心。
基于以上特點,本文以“理論+實踐”并舉為指導思想,結合多年來“供配電技術”理論教學和實踐教學的經驗,在教學方法上采用項目教學法、現場教學法;對應選取和設計,基本教學內容要由簡單到復雜:供配電系統識圖與分析低壓配電系統運行與維護高壓配電系統運行與維護變配電所一次、二次系統設計,實現階梯式教學;提出了以企業項目需求為核心的教學內容改革,課程內容設置根據企業項目需求做一系列調整;實驗內容多樣性,由原來的必修實驗內容變為“選修”實驗內容,根據學生的興趣自主選擇實驗,增加了實踐教學的自由度和適應度。在近三年的教學改革實踐中,學生對“供配電技術”課程的學習興趣增強,變被動學習為主動學習,思維能力和解決實際問題的能力大有提高,實現理論教學與工程實踐的接軌。
根據課程特點采用項目教學法、現場教學法
佳木斯大學是地方性大學,以培養應用型本科人才為培養目標。地方經濟和行業經濟快速發展,對應用型人才的需求大量增加,高校大量的畢業生都去了生產一線從事技術開發、技術應用工作,這對本科教學提出更高的要求。應用型本科重在“應用”二字,因此,教學環節中一定要重點體現應用型本科的“應用取向”,重視能力和素質教育,避免原來教學中的“為知識而傳授”的舊思想。
以往教學中,課程設計是在理論教學之后進行。實際上,課程設計是檢驗理論知識的有效途徑,是將課程內容引入實際的重要手段。“供配電技術”本身就是一門實用性很強的課程,每個章節的設置都很有連貫性。在理論講授的時候,每章單獨教學,并沒有把章節的關聯性充分體現出來,學生學習的內容都是相互獨立的、離散的。而課程設計由于時間短,任務重,有時根本沒有弄清問題的所在就結束了,根本沒有達到“應用”的根本目標。針對這一現象,本次教學改革中,采取了“項目式”教學方法,即在教學中以課程設計為主線,圍繞著該主線,將教學內容整合成模塊,以模塊化教學內容為基礎,展開相關技能的教學,一步一步,環環相扣,逐步形成一個完整的工作任務。
項目的選取是改革成功的重要前提。我們選擇了“佳木斯大學變電所設計”為項目。這是因為:由于學校擴建等原因,大學變電所正面臨設備更換、接線方式改變、敷設新用電纜等工作,正是學生練兵的好場所,能夠滿足學生參觀、實訓的要求。采用“項目式”教學的另一改革就是將教學內容根據實訓設計、施工等方面劃分為四大模塊:供配電系統的基本概念及新理論、新知識;基本理論計算;變配電所一次系統設計;變配電所二次系統設計。以大項目為依托,將教學內容分解成各個子項目,各個擊破,最后形成一個統一的整體教學。
“供配電技術”課程本身實踐性較強,如果一味以課堂講授,無論是采用掛圖還是多媒體觀看實物的教學方式,學生普遍理解不深,收獲甚微。因此在教學過程中,要充分應用現有的實訓基地,把學生“帶出去,學進來”。先在課堂講授電氣一次接線的內容,如高壓一次設備的結構、原理,一次系統接線圖,然后帶領學生參觀校“10/0.4kV”變電所,現場認識各種一次設備、作用、一次主接線和運行方式等;在講解繼電保護內容時也采用現場教學法。繼電保護內容相對理論性較強,計算又多,通過簡單的繼電器實驗不能全面認識繼電保護,學生接受起來比較吃力。帶領學生參觀佳木斯熱電廠,現場觀察繼電保護的接線方式、繼電器的連接,感官意識更強,理解更方便。熱電廠還有一部分繼電保護,通過新、舊兩種保護方式的對比,請學生分析兩種保護的利弊,這又能順利引出補充的微機保護。現場發現問題并解決問題。這樣,一方面能加深理論知識的理解,另一方面,又能培養學生的認知能力和現場解決問題的能力。
教學內容“模塊式”
供配電技術的教材特點比較突出:通俗易懂,簡單明了。但也存在著教材內容比較分散、連貫性不強的缺點。在講解過程中,可以把分散內容統一整合。例如變壓器的經濟運行方式內容,可以提前至模塊三中講解變壓器的基本內容相結合;又如變電所的防雷與接地內容,可以與配電系統中性點接地方式相融合。將教材內容整合之后,教學內容統一有規劃,整體性強,學生比較容易接受。
另外,教材中部分教學內容相對比較陳舊,沒有跟隨時代步伐,所以一定要適時增加新知識、新理論和新技術。目前國家重視新能源發展,對于普遍使用的風力發電和太陽能發電要深入講解一些,對于生物質能發電和潮汐發電也要有所介紹;輸電中的一些新技術也要加入教學內容,例如智能電網、直流輸電和靈活交流輸電技術等;教材中以“油”式電氣設備為主,如油式變壓器,油式斷路器等,但是目前各企業中,這類“油”式電氣設備的使用在逐漸減少,因而實際講解時,要深入講解使用可靠性更高的干式變壓器、箱式變壓器及SF6和真空斷路器等電氣設備;繼電保護是“供配電技術”的重點之一,教材中沿用過去的繼電器保護裝置,以繼電器保護的工作原理、整定計算為主。教學環節中,要縮減繼電器保護的學時,而增加微機保護的原理和實現;結合整流型、晶體管型、集成電路型和先進的微機型自動重合閘來講授微機型綜合自動重合閘裝置。
“分段式”教學模式
為提高教學效果,在“供配電技術”授課環節中,采用了分段式授課模式。所謂分段式教學模式就是將授課環節分為幾個階段進行講解。第一個階段是要針對授課內容進行充分的預習與自學。教學內容需要一定知識素養和知識的廣度來支撐,這需要學生在教師的指導下去完成,所以在正式授課前,教師要提供本節課程的教學梗概,列出提前預習和搜集資料的內容,做到有的放矢,還能提高學生的眼界。第二階段就是優化課堂教學。由于學生已經通過查閱資料、預習和自學的方式了解了教學內容,這個階段就要通過不同的教學形式、教學方法實現重點問題重點解決,引起學生的興趣和注意力。第三階段需要在現場教學部分盡可能多進行授課指導,盡可能多在現場加深理論認識,培養學生遇到問題解決問題的能力。第四階段就是要分階段進行知識的整合,完成系統穿線和教學內容的連貫性。
優化實驗教學環節
“供配電技術”是一門工程性和實踐性很強的課程,有很多理論知識和實踐技能必須在實驗中得到學習和提高。因此不僅要進行理論教學的改革,而且必須高度重視實驗教學。通過實驗教學和理論教學的有機結合,加深學生對相對抽象的理論知識的理解,同時也培養了學生的動手能力,更重要的是能引導學生自身積極思維,主動尋求知識。
以往,佳木斯大學開設的實驗有:電磁型電流繼電器和電壓繼電器實驗、電磁型時間繼電器實驗和6~10kV線路過電流保護實驗。前兩個實驗比較簡單,學生現場完成接線。另外僅通過這樣的接線實驗不能滿足學生處理實際問題的要求,因此本次教學改革中,將電磁式電壓繼電器和時間繼電器整合為一個實驗,并增設電流繼電器、電壓繼電器和時間繼電器的拆裝過程,通過現場拆裝和接線掌握傳統繼電保護的工作原理和內部結構。由于目前部分企業仍然使用繼電器保護裝置,所以實驗中保留原有6~10kV線路過電流保護實驗,但是實驗內容新增了微機繼電保護裝置實驗,緊跟時代步伐;通過學院現有實驗室資源,新增系統運行狀態監控實驗,通過上位機設置斷路器的通斷狀態,觀看系統負荷變化,通過監控軟件還可設置保護類型,并通過現場實驗記錄保護動作的數據,體現變電所的綜合自動化技術,使學生充分認識到弱點控制強電、智能設備的應用和多學科融合的新技術。
關鍵詞:中職;電工基礎;課程教學;改革措施
1.適當調整內容,減輕學生學習負擔
“電工基礎”課程包含了很多內容,學生學習任務繁重,造成一種心理負擔,會降低學生的學習主動性與積極性。“電工基礎”涉及很多概念,是一門密切聯系理論和實踐的課程,要求教師在教學過程中要有側重點。如對于那些基本的概念、原理及方法,教師應深入、透徹地講解,并明確重難點問題,把各個概念的相互聯系講清楚,將次要的內容適當刪除,那些說明性文字可讓學生在課后自行閱讀,減輕課堂學習壓力。而對于教材里沒有的學科前沿問題以及新知識、新技術則應適當補充,以豐富學生知識、開闊學生視野,讓學生在學習中保持心情愉悅,減輕學習負擔。
2.開發教學資源,提高學生學習興趣
“電工基礎”課程教學不能局限于書本,應積極應用先進的信息技術制作網絡教學軟件,對教材的缺陷進行補充。信息化教學具備信息量大、傳輸質量高、速度快以及生動逼真、聲形相應、圖文并茂等特征,能使“電工基礎”課程教學變得更加直觀、生動,讓學生全方位接受知識和信息[1]。同時,大量實物圖片和教材所附原理圖的有機結合能有效激發學生學習興趣,針對教學難點做到化難為易,把抽象的知識變得直觀、易理解。如發電機調速器的運作過程、一次與二次調頻的過程、繼電保護過程、倒閘操作過程、回路控制動作過程等內容都可以采取信息技術來進行教學資源的開發,并能實現反復操作,通過不同的界面吸引學生的注意力,讓學生輕松掌握知識。信息技術的引入使中職“電工基礎”課程教學的內容加深了,且理論和實踐之間的聯系更加密切了,學生學習起來也更輕松了,學習興趣得以保持和提高。
3.應用多媒體課件,優化課堂教學設計
針對多媒體課件,教師需學會合理應用,充分發揮多媒體課件在改革“電工基礎”課程教學方面的優勢,通過系統的教學方法使學生轉變學習方式,讓整個教學過程變得更有效,實現最優化的課堂教學。如教師可通過PowerPoint來制作多媒體課件,但要注意每一張幻燈片的內容不能布滿整個屏幕,以免信息量太大,增加學生學習難度。如有需要,教師可進行動畫處理,放慢教學節奏,逐行或逐段為學生展示內容,特別是重難知識點,教師可適當多停留一些時間,方便學生將所有知識都及時消化。在應用多媒體課件的過程中,教師還應重視觀察學生的反應,加強師生互動,切忌把自己變成學生的放映員;避免鼠標一點就同時出現問題和答案,要給學生留下思考的時間、空間,重視培養學生的自主學習能力。
4.重視設疑啟發,改善課程教學效果
“電工基礎”課程的部分內容是基礎,而部分內容還處于發展階段,但這些內容都可以通過教師的設疑來啟發學生[2]。如“電工基礎”中的新知識教學往往是通過實際生活中存在的問題進行引入,這些擁有實際生活背景的問題能有效激發出學生對自己學習的“電工基礎”知識的記憶、認識和理解,并產生一種想要把這些問題解決掉的愿望,包括為什么小鐵釘總能被磁鐵吸引?究竟是怎么被吸引的?如果教師能在講解相關知識時適當引入現實生活中的問題進行設疑教學,就能啟發學生積極動腦思考,自覺查閱相關資料,得出結論,或教師可先出示錯誤結論,接著通過去偽存真的方法讓學生自主尋找正確答案,并及時對學生反饋出來的信息進行控制與調節,充分調動中職學生學習“電工基礎”課程知識的主觀能動性,改善“電工基礎”課程教學的效果。
改革“電工基礎”課程教學是一項長期性工作,需要中職學校及教師堅持與時俱進,在師生之間建立和諧關系,促使課程教學改革更上一個臺階。今后還需堅持探索“電工基礎”課程教學改革,不斷更新教學內容,優化教學設計,充分發揮出學生在學習中的主觀能動性,提高學生的就業競爭力,促使學生更好地滿足社會需求。
參考文獻:
關鍵詞 應用型人才 集成電路工藝基礎 實驗教學
中圖分類號:G424 文獻標識碼:A DOI:10.16400/ki.kjdkz.2016.01.047
The Research of Experimental Teaching on "Integrated Circuit
Process Foundation" in Independent College
WEN Yi, HU Yunfeng
(University of Electronic Science and Technology of China, Zhongshan Institute, Zhongshan, Guangdong 528402)
Abstract Combining electronic science and technology applied talents training model in independence colleges, the experimental teaching was discussed on the "integrated circuit process foundation" course. The course was composed of simulation multimedia teaching system, basic semiconductor planar process experiment, process simulation software and school-enterprise cooperation. With the author's teaching practice, the enthusiasm of students was trying to effectively mobilized, and the development of students' learning ability and practical ability to train qualified electronic information applied talents was promoted.
Key words applied talents; integrated circuit process foundation; experimental teaching
0 引言
微電子技術和產業在國民經濟中具有舉足輕重的地位。高校的電子科學與技術專業以培養微電子學領域的高層次工程技術人才為目標,學生畢業后能從事電子器件、集成電路和集成系統的設計和制造,以及相關的新技術、新產品、新工藝的研制與開發等方面工作。
“集成電路工藝基礎”是電子科學與技術專業的一門核心課程,講授半導體器件和集成電路制造的單項工藝基本原理和整體工藝流程。本課程是電子科學與技術專業課程體系中的重要環節,也是學生知識結構的必要組成部分。通過本課程的學習,學生應該具備一定工藝分析、設計以及解決工藝問題的能力。
集成電路工藝實驗作為“集成電路工藝基礎”課程的課內實驗,是電子科學與技術專業的專業課教學的重要組成部分,具有實踐性很強、實踐和理論結合緊密的特點。加強工藝實驗教學對于培養高質量的集成電路專業人才十分必要。但是集成電路的制造設備價格昂貴,環境條件要求苛刻,限制了工藝實驗教學在高校的開展。國內僅少數重點大學能夠承受巨大的運營費用,擁有簡化的集成電路工藝線或工藝試驗線供科研、教學使用。而大多數學校只能依靠到研究所或Foundry廠進行參觀式的實習來解決工藝實驗問題,這對于學生實踐能力的培養是遠遠不夠的。
我院電子科學與技術專業成立于2003年,現每屆招收本科生約120人,多年內為珠三角地區培養了大量專業人才。隨著集成電路技術日新月異的發展,對從業人員的要求也不斷升級,所以工藝實驗教學也必須與時俱進。作為獨立學院,如何結合自身實際地進行工藝實驗室建設、采用多種方法手段開展工藝實驗的教學,提高集成電路工藝課程的教學質量,是我們所面臨的緊迫問題。本文以“集成電路工藝基礎”實驗教學實踐為研究對象,針對獨立學院學生理論基礎較為薄弱,動手熱情比較高的特點,就該課程教學內容和教學方式進行了探討。
1 “集成電路工藝基礎”的實驗教學
“集成電路工藝基礎”具有涉及知識面廣,教學內容信息量大,綜合性強,理論與實踐結合緊密的特點,課程教學難度相對較大。同時獨立學院相應配套的實驗教學設備較為缺乏。為了提高學生對該課程的興趣,取得更好的實驗教學效果,讓學生能將理論應用于實踐,具有較強的集成電路生產實踐和設計開發能力,筆者從如下幾方面對實驗教學進行了嘗試。
1.1 工藝模擬多媒體教學系統
運用傳統的教學方法,很難讓學生理解抽象的器件結構和工藝流程并產生興趣。我院購置了清華大學微電子所的集成電路工藝多媒體教學系統,幫助學生對集成電路工藝流程有一個全面生動的認識。該系統提供擴散、氧化和離子注入三項工藝設備的操作模擬,充分利用多媒體技術,將聲光電等多種素材進行合理的處理,做到圖文聲像并茂,力爭使抽象的知識形象化,獲得直觀、豐富、生動的教學效果。該系統涉及大量的集成電路制造實際場景與特殊細節,能較全面地展示Foundry廠的集成電路生產環境和工藝流程。內容豐富、身臨其境的工藝模擬能大大提高學生的學習興趣,幫助學生理解理論知識。
此外,在工藝課程的課堂教學過程中,嘗試利用學生自學討論作為輔助的形式。針對某些章節,老師課前提出問題,安排學生分組準備,自習上網收集最新的與集成電路工藝實驗相關的資料,整理中、英文文獻,制作內容生動的PPT在課堂上演示并展開討論,最后歸納總結。這樣既培養了學生利用網絡進行自學和小組合作作學習的習慣,提高網上查找、整理資料的能力,也為老師的多媒體課件制作提供了素材,豐富了老師的教學內容。
1.2 基礎的半導體平面工藝實驗
學院一直非常重視電子科學與技術專業的建設問題,在實驗室配置方面的資金投入力度比較大。在學院領導的大力支持下,近年來實驗室購置了一批集成電路工藝實驗設備和儀器,如光刻機、涂膠機、氧化反應室、磁控濺射設備、半導體特性測試系統和掃描電子顯微鏡等,為集成電路工藝實驗教學的開展打下了良好的物質基礎 。
在集成電路專業教學中,工藝實驗是非常重要的環節;讓學生進行實際操作,對于培養應用型人才也是非常必要的。通過調研考察兄弟院校的工藝實驗開展情況,結合我院的實際情況和條件,確定了我院電子科學與技術專業的基礎半導體平面工藝實驗項目,如氧化(硅片熱氧化實驗)、擴散(硅片摻雜實驗)、光刻(硅片上選擇刻蝕窗口的實驗)、淀積(PVD、CVD薄膜制備的實驗)等。
這些設備和儀器,除了用于工藝課程實驗教學外,平時還開放給本科生畢業設計、學生創新項目及研究生科研等。通過實際動手操作,使學生能將所學理論知識運用到實際中,既培養了學生的實際操作能力,又引導學生在實踐中掌握分析問題、解決問題的科學方法,加深了對集成電路工藝技術和原理的理解。
1.3 工藝仿真軟件
現代集成電路的發展離不開計算機技術的支持,所以要重視計算機仿真在課程中的作用。TCAD(Technology Computer Aided Design)產品是研究、設計與開發半導體器件和工藝所必需的先進工具。它可以準確地模擬研究所和Foundry廠里的集成電路工藝流程,對由該工藝流程制作出的半導體器件的性能進行仿真,也能設計與仿真太陽能電池、納米器件等新型器件。
利用美國SILVACO公司的TCAD產品,筆者為工藝課程開設了課內仿真實驗,實驗項目包括薄膜電阻、二極管、NMOS等基本器件的設計和工藝流程仿真。通過ATHENA和ATLAS軟件教學,指導學生仿真設計基本的半導體器件,模擬工藝流程,從而鞏固所學理論知識,使學生將工藝和以前學過的半導體器件的內容融合起來。學生在計算機上通過軟件進行仿真實驗,既可以深入研究仿真的工藝流程細節,又可以彌補由于設備條件的制約帶來的某些實驗項目暫時無法開出的不足。
1.4 校企合作
培養應用型人才還必須結合校企合作。珠三角地區是微電子產業的聚集地,企業眾多,行業發展前景好。加強校企聯系,可以做到合作共贏,共同發展。通過組織學生到半導體生產測試企業參觀實習,如深圳方正微電子、珠海南科、中山木林森LED等,讓學生親身體驗半導體企業的生產過程,感受集成電路工廠的生產環境,了解本行業國內外發展的概況,從而彌補課堂教學的不足,激發學生學習熱情,引導學生畢業后從事相關工作。目前,學院與這些半導體生產測試企業建立了良好的合作關系,每屆畢業生都有進入上述企業工作的。他們在工作崗位上表現良好,獲得用人單位的好評,既為企業輸送了合格人才,也為往后學生的職業規劃樹立了榜樣,拓展了學生的就業渠道。
2 結束語
經過筆者幾年來的實踐,在“集成電路工藝基礎”課程的實驗教學中,對教學內容和教學方式進行了改進,形式多樣,互為補充,內容全面、新穎,注重學生實踐技能的培養,對提高學生整體素質起到了積極作用,實現了教學質量的提高。當然,“集成電路工藝基礎”課程的實驗教學還有很大的改進空間,我們還需要在實踐中不斷地改革與探索,將其逐步趨于完善,使其在培養獨立學院應用型人才的過程中發揮巨大的作用。
參考文獻
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