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電子技術基礎課程是技工院校電子、電工以及機電等相關專業課程體系中的基礎專業課程。本文探討了技工院校電子技術基礎課程建設的意義、課程內容和教學方法,以期改進教學模式,提升教學效果。
關鍵詞:
技工院校;電子技術;課程建設
隨著技工院校教學改革的不斷深化,以往傳統的教學理念、手段、方法不斷得到創新,教學的方向與目標不僅越來越貼近企業的崗位需求,而且更加注重學生將來的職業生涯發展規劃。因此,電子技術基礎課程作為電子、電工以及機電等相關專業的基礎專業課程也必須做好課程建設,以提升教學效果。所謂課程建設,即課程設計,其基本要素有兩個:一是安排課程。這一環節主要是根據教學大綱及學校的實際情況,科學地設置相應課程、安排課時,要求比例合適,充分考慮學生綜合素質的培養。二是教學實施。這一環節要求教師遵循因材施教的原則與規律,選擇最合適的教學方法和教學手段開展理論、實訓教學。對技工院校的辦學者來說,抓好課程建設無疑具有極其特殊的現實意義。
一、電子技術基礎課程建設的意義
技工院校的課程體系包括基礎課程與專業技能課程兩大塊,課程多,內容雜,加之技工院校的學制普遍較短,還有大量的校內實習、頂崗實習。因此,各課程的學時安排往往捉襟見肘。為此,筆者學院電子教研室有針對性地選擇了電子技術基礎作為課程建設的試點與突破口,收到了良好的成效。
1.滿足企業用人和學生就業的需求
以往技工院校的課程教學都是以教學大綱為主旨,將學生的培養完全放在學校這個封閉的小環境中,學生畢業后面對企業生產第一線無所適從,無法勝任工作。而開展相關課程建設,課程的內容、目標與企業一線的崗位技能需求實現了對接,從而滿足了企業的需求;同時,使學生能在第一時間獲得就業的成就感,滿足了學生職業發展的需求。
2.激發學生的學習興趣
技校電子、電工等相關專業課程教學存在的最大問題,就是學生沒有學習興趣。許多學生剛進校時,對電子專業課程的學習還抱有一定的興趣,還有一定的主動性。但隨著課程難度的加大,學生基礎薄弱的缺陷就顯現出來,不少學生跟不上教學進度,喪失了興趣,進而厭學、逃學。而電子技術基礎課程的建設就是要激發學生的學習興趣。
3.打造適合學生認知的教學模式
課程建設的一個重要內容,就是打造適合學生認知現狀的教學模式。現在的技校學生面臨兩個學習困境:一方面,隨著高中、大學擴招,報讀技工院校的生源素質逐年降低;另一方面,企業對技校畢業生的素質要求卻逐年上升。這就需要我們通過課程建設打破傳統思維定勢,充分利用校企合作等形式,開展一體化教學改革,真正做到理論與實踐一體化、學與做一體化、校內實訓與企業情境一體化,這樣才能實現人才培養方案所設定的目標。
二、技工院校電子技術基礎課程建設的內容
1.選擇合理的教學內容
電子技術基礎課程是向技校學生傳授電子技術基礎知識的專業課。根據當前學生的實際學情以及企業一線崗位群的技能需求現狀,可將教學內容設置為半導體器件的結構、工作原理和功能等;教學過程要突出重點、解決難點,根據學生的知識掌握情況,逐步加大理論難度。例如,在學生掌握了常用基本器件、放大電路的基礎上,有選擇地講授集成運算放大器和數字電路基礎。
2.設置均衡的達標要求
教師在教學時要充分考慮學生的接受能力,給學生設置的達標要求也要適度。教師講授不同的課程內容要設置不同的教學要求。例如,在講授“集成運算放大器及其應用”這一部分時,教學要求設置為了解直接耦合放大電路的作用及其特點,掌握典型差動放大電路的結構、工作原理、抑制零漂原理,明確運算放大電路的理想化條件,掌握理想集成運放工作于線性和非線性狀態時的特點,掌握比例、加法和減法運算電路的接法。能運用“虛短”和“虛斷”的概念分析上述運算電路輸出和輸入的關系,能按輸出電壓和輸入電壓的關系式,畫出集成運放電路圖,了解電壓比較器的工作原理和波形分析方法,了解集成運放的使用方法。
3.選擇合適的教學方法
關鍵詞:工作過程;教學模式;電子技術;課程設計
中圖分類號:G642;TN702 文獻標識碼:A
一、電子技術課程設計現狀
目前,有很多的高校電子技術課程還處于研究的初級階段,在課程內容的設計和實施方面存在許多困難。但是少數的重點院校在進行了課程設計改革后都取得了良好的效果,甚至開發出了很多的課程設計項目。經探索發現限制電子技術課程設計的原因有很多,其主要的原因就是實驗的安全性和經費的限制。
二、電子技術課程的工作過程定位
所謂工作過程就是指為了完成一項工作并且為了獲得良好成果而實施的完整工作程序,工作過程對課程設計具有極為重要的作用,不僅要對工作任務進行歸納總結,還得分析其工作的過程,才能從中學習并掌握相應的知識與能力。要想正確地定位工作過程,就要形成以學生為本的教學定位,突出工作過程的特征,研發出項目化及課程化的教學構成體系。
三、電子技術課程的設計與教學改革
1.電子技術課程設計與內容
為了學生能在畢業后更好地就業,學校的教育應該與企業的需求相結合,以崗位需求和國家標準作為行動標準,以就業素質為基礎,進行教學內容的改革,培養學生的綜合素質能力。為了更加貼合就業市場,我們可以分析市場上的電子企業,針對其特點及發展趨勢,制訂學校的教學任務與目標;還可以根據行業中的專業技術規律分析其工作過程中的典型細節,把電子類專業的課程分為幾個不同的領域分別進行指導與教學。要讓學生能夠在課程的學習中學會分析、計算和實際操作與設計,電子技術課程的內容選擇需要以基礎知識為核心,并注重可持續發展的原則,依據課程的教學內容,布置實踐與理論相結合的項目任務。
2.電子技術課程設計的教學改革與實施
(1)變革教學手段。按照以工作過程為導向的任務驅動型課程的開發思路,使用各式各樣以學生為本的教學手段,能夠更加有效地激發學生的學習興趣,加強教師與學生間的互動,提升學生對于電子技術這門課程的學習積極性,改善教學的效果。在課堂教學中,教師可以使用案例、演示及研究式教學方法,在課堂上增加教師的演示環節,讓學生對電子器件有深刻地認識,而通過設置情境并提出問題讓學生自己模擬實施的教學方式,能使學生具備解決、分析問題的能力,并在學習的過程中互相學習、交流思路。在實踐教學的過程中,教師可以使用現場教學、項目教學及討論式教學等方式,以就業為導向,通過真實的情境設置,調動學生的積極性和主動性,通過加入對工作過程學習的教學模式,達成教學一體化。
(2)完善教學資源。教學資源是課程建設與發展的基礎,學校的教學資源庫不僅可以豐富和規范教師的授課備課教材,為教師的教學提供更好的支 持;還可以給學生提供更好的學習平臺,讓學生能夠通過自主學習達到學習目標。企業的原始教材庫和通過實驗教學完善后的資源庫是學校教學資源的主要來源,要想推動教學模式的改革,提升教學的質量,并在最大限度上滿足學生和教師的教學需求,就需要建立更加完善的立體化教學資源庫。
(3)改進考核制度。課程考核是評判學生學習成果和衡量教師教學效果的重要標準,科學的考核制度應該要充分地體現出學生對于基本知識和實踐技能的掌握程度和學習效果。可以分為三個方面進行考核,其中筆試占一半,實驗成績占五分之二,再加上平時的成績,這樣的考核方式既注重了理論知識,也沒有忽視實踐能力的重要性,有利于培養全面的綜合性人才。
四、結語
隨著電子技術的不斷發展和應用,電子技術在智能化、集成化和網絡化方面都表現出廣泛的發展前景,但是伴隨著電子技術在高校課程的開展與運用,教學過程中的弊端漸漸突顯。
參考文獻:
搭載有2000萬像素*1,8K單CMOS成像器的F65攝像機是索尼大型成像器采集技術旗艦產品,能夠拍攝出超級35mm攝像機產品中最高分辨率*2的畫面。與包括錄像機在內的其他設備組合之后,F65即可使用選定的RAW模式,縮減文件尺寸,記錄高質量的影像數據。自從F65于2011年問世以來,人們用它拍攝了各種型的高清、4K內容,包括電影、電視劇、紀錄片、現場娛樂和體育節目、商業廣告和旅游集錦。
F65憑借著“領先的高分辨率畫面成像器,優異的動態范圍和完整的4K輸出”,以及索尼“能夠打造優異畫面質量的獨有的感光點,和真正的RAW記錄能力”獲得了電影藝術和科學學院的認可。
由索尼和Panavision聯合開發的Genesis攝像機系統,裝有超級35mm膠片尺寸的1240萬像素單CCD (1950×1080)。它在2005年的上市之后,成為第一款安裝在35mm球面電影鏡頭上的成像器。此次,它也被學院授予了科學和工程獎,被公認為是一款具有先鋒意義的數字電影攝像機,“Genesis使用大家熟悉的外形設計和配件,是第一款被電影攝影師廣泛采用的數字攝像機。” 讀者服務卡7號
CNN推出全球VR新聞單元和全新360度移動內容
CNN是推動虛擬現實的最新新聞機構。該廣播公司宣布了一個新的部門CNNVR,致力于VR媒體,其中包括位于世界各地12個城市的記者。作為這項舉措的一部分,該公司將向其iOS和Android應用程序添加更多360度視頻內容,本周的第一個360度視頻報道內容為西班牙潘普洛納的公牛市場。
CNN副總裁Jason Farkas表示,VR將是在電視和數字之后,CNN的第三層內容,CNNVR將讓觀眾訪問難以置信的地方,將促進觀眾和主題之間的同感,這是所有記者想做的,即通過新聞報道,留下持久的影響。
360度內容可以在CNN移動應用上進行本地查看,并且可以通過某些VR頭顯和平臺訪問,包括三星的Gear VR,Google的Daydream和Oculus Rift。根據TechCrunch報道,該公司還想在未來進行VR內容現場直播。
當然,CNN不是唯一一個嘗試VR的新聞媒體。赫芬頓郵報,經濟學家和紐約時報都在過去一年里制作了自己的360度視頻內容。然而, 這種格式是否能受到消費者歡迎還很難說。讀者服務卡8號
中興通訊VR端到端直播解決方案
全球移動通信系統協會(GSMA)主辦的2017世界移動大會(2017MWC)在西班牙巴塞羅那如期舉行。世界移動大會是每年最具影響力的通訊展,作為重要參展商,中興通訊在本次大會上正式VR端到端直播解決方案。
隨著寬帶業務和4G/5G的全面發展,大視頻產業正處在飛速發展時期,而VR是大視頻業務中最為閃耀的技術。憑借視頻領域近20年的積累和沉淀以及對于大視頻前沿技術的不斷研究,本次展會上中興通訊正式了VR端到端直播解決方案,包括從VR內容獲取端、彈性網絡支撐、大視頻平臺及VR SDK/STB終端幾個重要組成部分。
在展會上,中興通訊展示了其基于無線網絡和有線網絡的低延時2K P30 VR直播業務,通過VR頭盔、VR手機應用、STB機頂盒等多種終端方式將展廳360度全景畫面和移動采集畫面呈現給參觀客戶,吸引了眾多參觀客戶和媒體的眼球。本次展示的VR直播延時做到了低于2秒,真正實現了VR直播的實時性,全新的VR EPG6.0也給用戶帶來了極致的交互體驗。
中興通訊VR端到端直播解決方案中,低時延VR組播方案高效減輕了接入網壓力,大大減少了CAPEX; JITP實時封裝和轉碼技術保證了高效的內容分發和VR直播能力,支持超大并發量處理能力的CDN內容分發網絡保證了穩定的VR直播體驗; 根據VR視頻直播業務體驗需求,快速靈活編排和部署專用的、低延遲、高帶寬的端到端移動網絡保證了VR直播的穩定。基于以上亮點技術,中興通訊的端到端VR直播解決方案目前已具備了商用能力,其應用場景非常廣泛,涵蓋娛樂直播、VR教育、VR醫療、VR購物、網紅VR直播等多個領域,為用戶帶來革命性的視頻體驗。讀者服務卡9號
Blackmagic DesignURSA Mini Pro 4.6K攝影機
Blackmagic Design今天新品URSA Mini Pro 4.6K,一款將傳統高端數字電影畫質與傳統廣播級攝像機的人體工程學設計和功能結合在一起的專業攝影機。URSA Mini Pro配備大量有助于快捷操控的實體控制按鈕、開關和撥盤,以及內置專業ND濾鏡,新的可更換鏡頭卡口、CFast 2.0雙卡錄像機和SD/UHS-II雙卡錄像機等功能。
新的URSA Mini Pro將頂尖的數字電影技術與先進的電視攝像機功能和人體工學設計,非常適合高端電影長片、電視節目、廣告、獨立電影以及電視新聞、演播室和多機位現場制作。
URSA Mini Pro堅固耐用,功能全面。它緊湊的手持型鋁合金機身堅固卻不重,而且提供了用戶需要的各種功能。攝影機機身上有一塊高清晰度LCD狀態顯示屏可顯示重要的拍攝信息;翻折式觸摸屏可用來查看鏡頭,因此無需另購現場監視器。它配有12G-SDI和XLR音頻、機身自帶的高品質立體聲麥克風等專業接口。另外,攝影機上的每一項控制都有冗余設計,包括電源,因此即使在戶外出現問題,攝影機依然能繼續使用。
畫質方面,URSA Mini Pro配備專門設計的4.6K圖像傳感器,能捕捉高達4608 x 2592的海量像素,提供15擋動態范圍和超寬色域。第三代Blackmagic Design色彩科學被用于處理原始傳感器數據,因此可得到飽滿的膚色、自然的色彩響應,以及超寬的動態范圍。URSA Mini Prom合從標準Rec. 709廣播級HD,到最新Rec. 2020高動態范圍數字電影制作。讀者服務卡10號
富士新款E口電影變焦鏡頭
日期那,富士在全球范圍內同時公布了兩款E卡口電影變焦鏡頭MK 18-55mm T2.9;同樣規格的50-135mm T2.9,也將在今年夏天正式上市。這意味著索尼FS系列攝影機/A7系列微單有了原生卡口的、真正的電影變焦鏡頭。
之所以命名MK,是因為M代表以下五點:Movie真正的電影鏡頭,不是相機鏡頭;Manual手動操控,不是電子方式,沒有延遲;Mobility具有輕便的便攜性;Marvelous不可思議的鏡頭;Multiple use多用途的鏡頭。實用的18-55焦段,再加上50-135,只需要2顆鏡頭就覆蓋了常用焦段。“MK鏡頭”全焦段保持T2.92,能拍攝淺景深虛化場景。對應卡口分Super35mm3/APS-C感應器對應的E卡口4和本公司數碼照相機“X系列”(APS-C感應器對應)采用的X卡口兩種。光學設計上最大限度地利用短后焦5的優點,機身小、重量輕,實現出色的光學性能。更有采用適用于視頻拍攝的光學和機械結構設計,有效控制數碼照相機鏡頭在拍攝時造成的變焦時跑焦和光軸偏移、聚焦時視場變化(Breathing)的現象。同時,鏡頭配備了聚焦、變焦、光圈獨立手動操作3連環,全部操作環統一齒距60.8M(Module),聚焦操作角度達200度,能夠實現精準聚焦,具有舒適的操作性能。讀者服務卡11號
AXON推出3X1/2X1碼流切換器
AXON每年都會根據市場的實際需求推出新產品。今年AXON的模塊又添新成員――3X1/2X1 碼流切換器。
該碼流切換器由AXON和國際專業碼流分析廠商合作開發,在原有基礎型碼流切換器ASI10的基礎上,針對更加復雜的碼流傳輸,增加了很多更強大更實用的功能。支持多種倒換控制方式:手動、自動、手動自動一體。帶監視輸出口,實時監看當前實際輸出的碼流狀態。根據顏色不同直觀反映當前信號的報錯的嚴重性。讀者服務卡12號
索尼打造CCTV首輛4K IP轉播車
日前,索尼中國專業系統集團中標中央電視臺 4K IP 轉播車項目,為中國最大的電視機構中央電視臺,打造第一輛大型 4K IP 轉播車,其 IP系統核心部分,包括攝像機、切換臺、服務器、IP 管理系統,將全部采用索尼的 IP Live 系統及產品。
該轉播車使用 IP 領域的先進技術和設備,使用 SDN 的設計理念,實現系統的調度和配置;建立高可靠的以 IP 交換機為核心的, 進行信號傳輸、信號交換和調度核心的超高清轉播系統,充分發揮 IP 網絡特點,實現視頻、音頻、同步、通話和控制等系統的IP化傳輸和交換,搭建一個對未來轉播系統具有示范性和指導意義的先進轉播系統。
關鍵詞:通信;課程;電子技術;項目載體
以數字化、網絡化、智能化為特征的信息化浪潮蓬勃興起,開啟了通信大發展的時代,使社會對高職通信類專業人才的需求迅速增長。電子技術課是高職通信類專業的必修基礎領域課程,是完成好通信技能培養的奠基石。開展電子技術課工學結合的教學改革,構建以學生為主體、以項目為載體的課程教學模式,對提高教學質量具有重要意義。
一、傳統教學模式下電子技術課開設的現狀
電子技術是一門理論與實踐相結合的課程。在高職通信類專業教學計劃中,電子技術的教學目標是:培養學生的電工電子應用職業能力,包括熟悉元器件與性能、掌握基本電路分析方法、熟悉電工電子一般應用、熟練使用常見儀器儀表;在課程學習的過程中培養方法能力與社會能力;為專業領域課的學習奠定電工電子基本理論知識。在教學組織方式上,囿于傳統學科體系的課程組織方式和講授式的教學模式,電子技術課普遍采用了“理論課程+實驗教學+實習課程”的分設方式。仍然遵循著課程、實驗、實習分離開設,一學期理論教學和實驗,另一學期再實習;一位老師講授理論,另一位再指導實驗實習。在教學內容上,電路分析、模擬電子和數字電子的理論知識體系嚴謹慎密,但實驗基本以實驗箱驗證測試為主,設計性和綜合性實驗較少,學生常常是為完成實驗而實驗,很難將實驗上升到知識;實習則用1~2周,完成某單一電路安裝為主。在教學考評上,一般以單獨的理論筆試、實驗驗證操作、實習操作等終結性考核為主,輔以平時出勤與紀律的考核。與本科相比,高職學生底子相對薄、基礎相對弱,對單純的知識講授感到乏味,學習積極性不高,甚至厭倦電子技術的學習。學科化的電子技術課程體系和授受式教學模式,在高校精英教育時期,以及在學生素質較高、學習能力較強、邏輯思維較好的學生中,發揮了重要的作用。但是隨著高職進一步放寬入學門檻,高職學生普遍趨于行為導向能力和感知能力較強,對策略性體驗型知識易于掌握。因此,電路與電子技術課就亟需改革傳統學科化的課程組織模式和授受式的教學模式。
二、通信類專業的電子技術知識與技能需求
通過對高職通信類專業面向的主要從業崗位職責進行調研,分析提煉崗位工作典型任務,湹清通信類專業崗位的核心職業能力,分析核心職業能力所在的專業領域課程,建立通信類專業核心職業能力對電路與電子知識技能的主要需求關系。
三、以項目為載體的電子課體系建構設計
以項目為載體的工學一體化,就是把項目作為學習載體,教學以項目任務的形式開展。重構以項目為載體的電子技術課基本思路是:先選擇合適的載體,即設計出能承載圖1中技能和知識點的項目。在實施項目的過程中,通過學生主動參與項目的“咨詢、決策、計劃、實施、檢查、總結”,教師對項目任務進行“布置、引導、提問、檢查、小結、反饋”,從而達成電子技術課的教學目標,完成“電路電子能力+方法能力+社會能力”的培養。電子技術課程的知識與技能包括四個部分:電工與電路、模擬電子、數字電路和常見儀器儀表。但高職通信類專業一般只包括圖1所列的24個基本知識點。為此只需對應選擇相應的有效載體,如圖2所示,可選擇7個項目24個子任務,來承載24個知識點并完成相應的知識與技能。
四、以學生為主體的電子課教學模式構建
選定了7個載體24個子任務,逐一明確每個任務引導知識點,其設計思路即體現了以學生為主體的教學思想,但還需站在高職學生的認知水平去組織教學。先引導知識點,再采取“關聯、主動、合作、對話”的方式去實現工學結合的教學。即在在關聯方面,情境化的設置,體現真實工作場景,使學生身臨其境。在主動方面,讓學生領受任務任務閱資料制定計劃,分析解決問題并進行具體實施。在合作方面,小組討論提升團隊能力。在對話方面,學生展現項目,書面和口頭總結策略、步驟,展現成果。實現電子技術工學結合教學模式的路徑:一是要設計編寫項目任務所需的引導講義;二是要準備項目任務書材料;三是要建立任務所需的教學情境并做好準備;四是要合理教學調度安排。通過項目設計、任務引導、情境設置、學生咨詢決策計劃、討論實施總結、教師點評、布置作業等步驟,達到“讓我去做,我會理解”的目的,從而實現電子技術課的教學目標。
五、構建知識與技能并重的考核評價
課程評價是教學過程必備的重要環節,既要達到考核目的又要能調動學習積極性。電子技術課教學改革后,需要過程評價和終結評價結合,也需要知識考核和項目動手技能相結合。考核方式的設計,著重要體現完成任務與掌握知識并重,知識融于任務過程。避免改革后出現輕知識的情況,考核方式建議包括:平時成績由任務引導的準備與提問、分工與提交的任務方案計劃、任務總結發言情況、作業練習等環節構成;項目成績由任務進程中的觀察記錄、制作項目結果情況、操作規范情況等構成;筆試成績由單元知識測試、半期筆試、期末筆試等構成。
六、結語
實施高職通信類專業電子技術課教學改革,著重體現了以學生為主體的教學情境構建、以項目為載體的課程設計、以教學做一體化的教學模式構建、以過程評價和終結考核相結合的考評方式設計。突出學生參與電子項目后再上升到知識的過程,契合了高職學生的思維模式,有助于提高學習的愉悅度,從而提高電子技術技能和知識素養,為后續通信職業能力奠定基礎。
參考文獻
[1]杜爽,朱鳳武,郭瑞娟,孫上媛.電工與電子技術教學改革的研究與探討[J].高教學刊,2016(9).
[2]莊曉燕.電子技術課程的課堂教學研究與探索[J].教育教學論壇,2016(5).
[3]韋澤訓.構建高職移動通信技術專業工學結合人才培養模式的思路與方法[J].繼續教育,2011(9).
[4]劉新.以項目為載體的工學一體化教學改革探討[J].職教通訊,2015(27).
關鍵詞:Multisim仿真 課程設計 創新能力
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A 文章編號:1007-9416(2013)09-0106-02
電子技術課程設計是電類專業一門實踐性很強的必修課程。隨著電子技術的快速發展,新器件、新電路不斷涌現,現有實驗室的條件已無法滿足各種電路的設計和調試要求,在一定程度上影響了電子技術課程設計的教學效果,也影響了學生的創新能力[1][2]。在電子技術課程設計中引入Multisim仿真軟件可以很好的解決這一問題。
1 Multisim仿真軟件的功能及特點
Multisim仿真軟件是加拿大圖像交互技術公司(Interactive Image Technoligics)推出的電子線路仿真工具,適用于板級的模擬/數字電路板的設計工作。它包含了電路原理圖的繪制和仿真,具有很強的仿真分析能力。
利用Multisim仿真軟件可以對二極管、三極管、功率管等模擬器件進行仿真、也可以對74系列、COMS系列、PLD、CPLD等數字器件進行仿真[3]。Multisim適用于模擬電子技術、數字電子技術、電力電子技術、單片機技術、PLC等電類課程。
2 Multisim在電子技術課程設計中的作用
在理論課的教學中為了讓學生便于理解,一般多采用工程近似的方法對電路進行分析、計算,但對于較復雜的電路,學生很難在短時間內根據元件參數的變化計算出電路的各種性能指標。如果利用,在教學過程中我們能夠隨時進行實驗演示和電路分析。也可以在利用Multisim仿真軟件分析各種電路的特性,在講解各種原件參數改變對電路的影響時,可將各種數據和波形在虛擬儀表上直觀的顯示出來,并且接近實際效果。通過Multisim仿真軟件進行計算機模擬仿真,把電子技術的理論教學和實驗教學有機地結合了起來,為課程設計中實物的制作打下一個良好的基礎[4]。
3 Multisim在電子技術課程設計中的仿真應用實例
下面以數字搶答器電路為例闡述采用Multisim仿真軟件進行課程設計的過程。設計要求如下:
(1)設計一個搶答器,可同時供8名選手參加比賽,他們的編號分別是1、2、3、4、5、6、7、8,各用一個搶答按鈕,按鈕的編號與選手的編號相對應,分別是S0、S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7。
(2)給節目主持人設置一個控制開關,用來控制系統的清零和搶答的開始。
(3)搶答器具有數據鎖存和顯示的功能。搶答開始后,若有選手按動搶答按鈕,編號立即鎖存,相應選手的燈亮。封鎖輸入電路,禁止其他選手搶答。優先搶答選手的信號燈一直亮到主持人將系統清零為止。
(4)搶答器具有定時搶答的功能,且一次搶答的時間可以由主持人設定。當節目主持人啟動“開始”鍵后,要求定時器立即減計時,并用顯示器顯示。
(5)參賽選手在設定的時間內搶答,搶答有效,定時器停止工作,相應選手的燈亮,顯示器上顯示搶答時刻的時間,并保持到主持人將系統清零為止。
(6)如果定時搶答的時間已到,沒有選手搶答時,本次搶答無效,系統短暫報警,并封鎖輸入電路,禁止選手超時后搶答。
3.1 實驗方案的確立
搶答器系統原理框圖如圖1所示。它由主電路和擴展電路兩部分組成。主電路完成基本的搶答功能,開始搶答后,當選手按動搶答鍵時,代表這一組的燈亮,同時別組成員按下按鈕時不會使自己這一組的燈亮[5][6]。這一功能可以用鎖存器或者觸發器來實現。主持人按下開始鍵時,才會使搶答器正常工作;當這個鍵彈起時,無論8個選手如何按按鈕,他們各自所對的指示燈都不會亮。這一功能可以將開始鍵接到芯片上的清零端或者使能端來實現。
設計電路時可分模塊進行,將每一個模塊設計仿真成功后,再進行模塊間的連接,從而實現整個搶答器系統。
3.2 電路設計與仿真
搶答器包括搶答電路、指示燈電路、主持人開關電路、控制電路、報警電路、脈沖電路、定時電路、顯示電路。電路圖如圖2所示。
3.2.1 搶答電路
搶答電路的功能有兩個:(1)能分辨出選手按按鈕的先后,并鎖存優先搶答者的編號,供顯示電路使用;(2)使其他選手的按鈕操作無效。搶答電路包括集成D觸發器74LS374和8個開關。74LS374為具有三態輸出的八D邊沿觸發器,且是上跳沿觸發的。當一個脈沖的上升沿到來時,輸出Q端的值為相應D端的值。OC端為使能端,低電平有效,當OC接高電平時,處于高阻狀態,OC端接低電平時,芯片能夠正常工作。8個D端接8個開關,開關另一端接高電平[7]。
3.2.2 指示燈電路
由于在仿真時要觀察燈的亮與熄滅,8個燈的一端分別接在74LS374的8個Q端,另一端分別接地。當Q端輸出為高電平時,燈就會被點亮,否則就會熄滅。
3.2.3 主持人開關電路
主持人開關有很多作用,當這個開關彈起時,74LS374將不工作,并且可以控制譯碼顯示電路的清零和置數功能[8]。計數器74LS192的CR端為清零端,當CR端為高電平時,輸出為低電平;CR端為低電平時,芯片可以進行別的功能。在CR端為低電平的情況下,LD端為低電平時,輸出為4個D端上的值,這就是我們所說的置數功能。在CR為低電平,LD為高電平的情況下,CPU接脈沖信號,CPD接高電平,此時芯片處于加計數狀態;CPU接高電平,CPD接脈沖信號,此時芯片處于減計數狀態;CPU和CPD均接高電平,芯片處于保持的狀態。因此可以將清零端和置數端作為主持人控制開關電路的一部分,將CR端和LD端分別接兩個單刀雙擲開關,開關一端接高電平,一端接低電平。
3.2.4 控制電路、報警電路、脈沖電路
控制電路是由8個或門組成的。74LS374的8個輸出端分別接在4個兩輸入或門的輸入端上,每兩組的輸出有分別接在另一個或門的輸出端,最后輸出端和脈沖信號接在一個或門的輸入端,輸出端接在74LS374的脈沖輸入端和74LS192的CPD端。當有一人按下了搶答開關后,所對應的Q端輸出為高電平,經過幾個或門后,最后輸入74LS374和74LS192的脈沖輸入端的信號固定為高電平,則我們將脈沖信號鎖住了,無論別的搶答開關按下與否,都不會影響結果。這就起到了控制電路的作用。報警電路中,使用燈來表示,當無人搶答時,指示燈亮。本設計中,秒脈沖電路用信號源模擬產生,在制作實物時也可以用555芯片產生。
3.2.5 定時、顯示電路
定時、譯碼、顯示電路是由74LS48譯碼器,74LS192計數器和七段數碼管構成的。將74LS192的四個輸入端DCBA端分別接上高電平,低電平,低電平,高電平,則通過譯碼器在七段數碼管上顯示9,然后通過減計數,依次減一,當搶答按鈕按下時,控制電路將會鎖住脈沖信號,因此數碼管應該顯示當前數字不變。直至下一次搶答時,主持人通過置數重新將其置為9。
4 結語
利用可以Multisim軟件可以方便地進行各種電路的搭建,并對電路進行仿真與調試,彌補了傳統實驗教學中存在的設備老化、元器件損耗等不足,激發了學生的學習興趣。如學生在進行復雜電路設計時,可以先采用Multisim軟件進行設計,驗證設計方案的可行性,再搭建硬件電路進行調試,可達到事半功倍的效果。實踐證明Multisim仿真軟件在電子技術課程教學和實驗教學中發揮著重要的作用,對于提高實驗教學質量、培養學生創新能力和動手能力等方面發揮著非常重要的作用。
參考文獻
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關鍵詞:電子技術;實踐教學;綜合實驗臺;一體化教學模式
作者簡介:何召蘭(1969-),女,黑龍江哈爾濱人,哈爾濱理工大學電工電子教學與實訓中心,教授;張凱利(1969-),男,黑龍江哈爾濱人,哈爾濱理工大學電工電子教學與實訓中心,高級實驗師。(黑龍江 哈爾濱 150080)
基金項目:本文系哈爾濱理工大學自制教學儀器設備資助項目(項目編號:2012X2B19020)的研究成果。
中圖分類號:G642.423 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)31-0159-02
“電子技術”是一門實踐性很強的課程,是工科高等院校所有電類及部分非電專業的必修課程。[1,2]電子技術實踐教學環節包括基礎實驗教學、課程設計、電子實習以及課外的開放實驗、創新實驗和各類電子大賽等。這些課程既相對獨立,又密不可分。如何合理安排這些教學環節,決定了課程教學的成功與否。為了確保學生很好地掌握電子技術方面的基本理論、基本知識、電路設計的基本技能,培養學生的創新精神和實踐能力,各教學環節必須相互滲透、有機結合,形成完整的教學體系。真正讓學生在學習過程中做到學以致用,理論指導實踐,實踐鞏固理論,進而有效地提高學生的動手能力、協調能力和創造性思維能力,培養學生綜合運用理論知識解決實際問題的能力。[3]為了實現該教學目標,近年來實施了一體化實踐教學模式,并在此基礎上研制了電子技術綜合實驗臺。該實驗臺課完成了“電子技術”課程的基礎實驗、課程設計、開放實驗、創新實驗以及電子實習等,以滿足各實踐教學環節的需求。
一、一體化實踐教學模式的構建
1.實踐教學的改革
深化實踐教學改革,對加強學生實踐動手能力和工程實踐的訓練,提高學生的創新能力至關重要。從人才培養體系整體出發,以能力培養為主線,構建分層次、多模塊、相互銜接的實踐教學體系。根據新的理論和技術不斷更新實踐教學內容,實踐內容與科研、工程、社會應用密切聯系,形成良性互動,實現基礎與前沿、經典與現代的有機結合。充分利用現代信息技術改造傳統的實踐教學內容和技術方法,從多方面、多渠道加強基礎實驗、開放實驗、創新實驗、課程設計、電子實習以及各類電子競賽。建立新型的適應學生能力培養、鼓勵探索和創新的多元化實踐考核方法與教學模式,促進學生自主學習、合作學習和研究性學習能力的提高。[4,5]
2.培養大學生的自主創新精神及實踐能力
受教育體制、社會環境及就業壓力等影響,當今在校大學生普遍存在人生目標不明確、學習動力不足等現象。針對這種現象,要進一步研究如何幫助學生樹立人生目標,激發他們的學習興趣,引導學生從步入大學前的被動學習模式轉變為大學生活中的自主創新學習模式。
3.建立電子技術實踐教學質量保障機制
完善管理制度、監控體系,制定自主學習成效的評估標準,提出確保學生自主創新學習模式順利實施的執行方案,提供學生自主創新學習的有效平臺。提供合適的實際工程項目,教授學生結合項目進行學習,做中學、學中做,動靜結合。
二、一體化教學模式的研究途徑與實施方法
1.競賽吸引、項目驅動
興趣是最好的教師,因此培養學生的學習主動性和創新精神需要從興趣入手。以組織學生參加電子類競賽項目包括大學生電子設計大賽、飛思卡爾智能車競賽和美新杯物聯網競賽等為契機,結合實踐課程環節建立完整的創新意識培養體系。在課程設計和電子實習中引入以往的電子競賽題目,將課程設計和電子實習作為一個整體環節,允許學生自由組隊采用項目申報的形式完成某個競賽題目,以作為課程設計和實習成績,從而激發學生對電子設計的興趣。成立電子協會吸納學生,開放基礎實驗室和實訓基地,組織校電子競賽,在大范圍培訓學生的同時,通過競賽選拔優秀學生進入創新實驗室。實驗室學生的成功也將在廣大學生中起到榜樣作用,更加激發其對電子技術實踐的興趣,從而形成良性循環。
2.由點到面、逐步擴散
本科教育已經是大眾化教育,尤其是近年來本科院校的擴招,使教師很難兼顧到所有學生。通過電子協會,培訓少數未進入課程但對電子設計感興趣并具有一定自學能力的學生。實驗室由高年級學生定期組織培訓和討論并向這部分學生開放,培養精英學苗。進入實驗室的學生在實驗、課程設計和電子實習教學過程中又會帶動其他學生,輔助教師進行指導,將積累的實踐知識傳授給其他學生。多年級的學生在一起完成創新實驗、開放實驗及各類競賽等。通過這種反應堆式的互幫互助,將知識傳授給每個學生。課題組成員經常參加國家、省級教學研討會,通過會議交流,將改革成果和經驗推廣到其他工科院校。
3.各環緊扣、自成體系
各教學環節相互滲透,緊密結合。“電子技術”課程教學包括理論教學、基礎實驗、課程設計和電子實習,課堂外又有創新實驗、開放實驗和各種電子類競賽。理論、實驗不分家,在理論教學中結合實驗,在實驗教學中完成對理論的應用和升華。課程設計或電子實習的內容提前布置給學生,讓學生根據布置的任務查閱資料,了解有關后續實踐課程,事先設計各模塊,利用EDA實驗室進行仿真,驗證設計電路的合理性。理論課和基礎實驗為課程設計做鋪墊,而課程設計為電子實習做鋪墊,電子實習又為創新實驗及競賽打下了良好的基礎。通過一系列教學過程不僅提高了學生的實踐能力,還鞏固了對理論知識的掌握。這樣環環相扣可以使各教學環節自成體系,以達到事半功倍的效果。
4.動靜結合、水到渠成
靜中思、動中學,不強迫、不放棄。針對對電子設計有濃厚興趣的學生提供良好平臺,實時指導,松弛有度,理論與實踐結合,使他們成為具有很強實踐能力的佼佼者,為卓越工程師培養打好基礎。不放棄沒有興趣的學生,通過實例引導,同學帶動,激發其關于電子技術的興趣。細化考核方式,多方面測評結合,既不束縛學生的手腳,又穩把基礎關。在扎實的基礎培訓的基礎上再鼓勵學生改變創新,動靜結合,依據科學的培養規律,遵循合理的科研過程,使“電子技術”實踐課程因勢利導,水到渠成。
三、電子技術綜合實驗臺設計方案
為配合電子技術實踐教學的改革及一體化教學模式的建立及實施,研制了電子技術綜合實驗臺。
1.綜合實驗臺的外觀設計
整體結構采用背靠背對稱式,將實驗、實踐所需的常用儀器、儀表及工具等統一規劃于實驗臺內,外露操作面板,實驗臺雙側完全相同,外觀如圖1所示。
2.綜合實驗臺的功能及特點
所設計實驗臺集模擬電子技術、數字電子技術基礎實驗于一體,同時承擔“電子技術”課程設計、電子實習、創新實驗及開放實驗等。Ipad通信口實現了實驗室的網絡化管理,學生提前在網上預約實驗、課前預習,做實驗前要完成預習問卷,直至成績合格方可進行。教師實時監控學生完成情況,并給出成績。實驗臺的設計注重先進性、開放性及將科研成果轉化為教學實驗的便利性,形成適應學科特點及自身系統性和科學性的、完整的課程體系。通過科學地設置實驗項目,可全面培養學生的科學作風、實驗技能以及綜合分析、發現和解決問題的能力,使學生具有創新、創業精神和實踐能力。
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電子技術的發展,推動各行各業的發展,應用廣泛———廣播通信、網絡、航空航天、工業、交通、醫學、消費類電子領域都離不開電子技術。眾所周知的北京2008年奧運會的水立方建筑運用50萬顆LED燈構成世界上最大的半導體照明工程。學習電子技術基礎是適應時展之必須。高職教育不同于普通高等教育,它的專業設置和課程設置指導思想都是以服務為宗旨,以就業為導向。針對區域經濟發展的要求,我們進行了廣泛的市場調研,重點調研了長三角地區高職畢業生的主要就業崗位,需要具備的職業能力及從業資格證書等問題,應用電子專業的就業崗位主要有:電子產品維修工,電子產品裝配工,電子產品調試員,電子產品工藝員。通過崗位的典型工作任務,職業能力分析,歸納出職業行動領域,然后根據我系的實際教學條件,實訓條件,將職業行動領域轉化為學習領域,構建了《電路與模擬電子技術》這門課程。同時,我們制定了課程標準。
2電路與模擬電子技術課程目標
本課程的總體目標是:通過對電路原理、常用電子元器件、模擬電路及其系統的分析和設計的學習,使學生獲得電路與模擬電子技術方面的基礎知識、基礎理論和基本技能,為深入學習電子技術及其在專業中的應用打下基礎。其中包括:(1)知識目標:掌握電路基本概念、基本分析和計算方法;會計算電路主要參數;掌握電路波形圖畫法、建立電路模型的方法;會判斷器件類型、電路工作狀態;(2)能力目標:培養學生正確使用常用儀表的能力;培養學生正確選擇元器件的能力;培養學生檢索與閱讀各種電子手冊及資料的能力;培養學生識讀與分析電路的能力;培養學生安裝和焊接電路的能力;培養學生電路測試方案的設計能力和對測試數據的分析能力;培養學生排除電路故障的能力;培養學生進行簡單電路設計的能力;(3)情感目標:通過趣味案例激發學生好奇心和學習興趣;通過學習情境挖掘學生的求知欲和創造欲,樹立學生自信心。
3電路與模擬電子技術課程設計
本門課程設計的理念是:以學生職業能力的培養為最根本的出發點,理論學習以必須,夠用為度,同時進行課證融合。在課程的教學過程中采用多種教學方法和手段:傳統的教學法、直觀教學法、探究法、啟發式教學和多媒體教學手段。
4電路與模擬電子技術課程實施
在課程的實施過程中教師首先進行了學情分析:高職院校的學生學習基礎普遍較差,學習能力欠缺,急于求成,缺乏持久性。雖然學生對電類專業課入門的學習具有一定的興趣,但這種興趣不夠穩定,需要教師創設適度的情境,適時地激發。所以在教學過程中,教師要力求做到將深奧的知識淺顯化,抽象的知識形象化。課程的重點難點是半導體器件,放大電路,負反饋。教師對重點、難點的處理方法有:(1)傳統的講解法;(2)直觀式教學;(3)配合flas演示;(4)通過萬用表測試加深理解;(5)創建學習情境。例如:在半導體器件的講解部分,可采用直觀式的教學法,帶領學生認識各種不同的二極管,三極管。對于三極管的講解,配合萬用表測試加深理解。下面以一次課實驗課———三極管電流放大特性為例,來說明課堂的教學組織。三極管的電流放大特性這節內容是深入模擬電子技術部分的第一道難關。學生只有深入到心里層面去理解了這節內容,才可以舉一反三去理解后續學習的電子元器件。教師采用基于工作過程“教、學、做”一體化的教學設計,把啟發式教學貫穿整個教學過程,通過探究實驗操作和多媒體仿真,把抽象的理論知識難度降低,達到突破難點,幫助學生化難為易,讓學生輕松愉快充滿信心地完成學習。
5考核方案
課程的考核方案根據學院教務處的要求,期中成績占30%,平時成績占30%,期末成績占40%。平時成績包括:課堂考核,課后作業,單元測驗。在學期結束前另有為期一周的教學實習,教師根據維修電工的考試內容結合實際情況申報,并由系部統一采購實習耗材。實習的考核分為:優———電路功能完全實現,性能優良,工藝精美。良———電路功能基本實現,性能優良。中———電路功能基本實現,性能不夠穩定。及格———在教師輔助制作下,電路功能基本實現。不及格———電路功能未實現且學習態度有問題。
6教學評價
課程的教學評價包括:校內督導評價,同行專家評價,教師自我評價,學生評價。
7課程特色及展望
關鍵詞:數字電子技術;教學效果;措施
中圖分類號:G42 文獻標識碼:A
文章編號:1009-0118(2012)09-0141-02
數字電子技術課程作為電子、電氣自動化類專業的一門重要專業基礎課,主要使學生獲得數字電子技術方面的基本知識和實際應用技能,但由于數字電子技術課程內容涵蓋廣、知識更新快、綜合性、應用性強等特點,使得學生在學習該門課程時感覺難、記不住、抓不住要點,因此結合教學實際,從教學方法、綜合訓練、現代教育技術應用等幾方面進行改革完善,提高數字電子技術課程教學效果。
一、教學方法的優化
數字電子技術課程根據課程內容特點,在講授時靈活采用多種教學方法,如啟發式教學、任務驅動、討論法等,引導學生學習興趣,集中學生學習注意力,使學生積極思維,提高教學效果。
(一)啟發式教學
啟發式教學不是在表現在課堂教學的形式上,也不是簡單地向學生發問,而是在講授課程內容、提出的問題上具有啟發性,即課程內容的思路能深刻揭示所講課程內容的內在規律,所提出的問題能夠啟發引導學生思維;如在講授555定時器應用時,根據學生興趣、特點,先將555定時器構成的簡易電子門鈴或報警電路提出來,同時將實際產品展示給學生,以此為契機,引起學生注意力,再講授555定時器構成的多諧振蕩器、施密特觸發器、單穩態觸發器,啟發學生思維、分析,并應用所學知識,這樣可以收到較好教學效果。
(二)任務驅動教學模式
數字電子技術實驗課是與理論教學相配合的一個不可缺少的實踐教學環節,上好實驗課不但可以加深理解課程中的基本知識、基本理論及其應用,同時對學生分析問題、解決問題、創新思維能力及實踐技能的培養也非常重要,在數字電子技術實驗課中,根據實驗內容、結合實際應用,采取任務驅動教學模式,如計數、譯碼、顯示實驗,可根據實際生活中常見的二十四進制設置任務,讓學生自己根據實驗任務選擇集成塊,設計實驗電路,搭接電路,進行測試,若在測試中出現問題,讓學生自己分析、查找、排除故障,這就要求學生熟悉每一種器件的邏輯功能、工作原理、使用條件等,通過任務驅動教學模式,學生不但鞏固了理論知識,而且促進了學生對相關知識的了解和掌握,提高了工程實踐能力,學生的實踐技能得到很大提高,這時的實驗已經成為學生獲取知識的手段,是一種既動腦又動手的學習新知識的方法。
(三)討論法
課堂討論是教師提出問題,學生圍繞問題進行分析,課堂討論可活躍學生思維、調動學生學習主動性、有利于學生提出不同見解和方法,學生通過討論互相啟發,加深對所學知識的理解,同時鍛煉了學生思考問題、分析問題、表達問題的能力,在講授集成計數器應用內容時進行了一次討論課,教學時首先講解置數法、清零法,然后提出問題,如:若想完成六十進制計數器,如何實現?學生有的采用74LS160、有的采用74LS161、還有的采用74LS290、74LS190等,有的采用置數法、有的采用清零法,還有的學生一人就提出幾個方案,學生將所學知識真正變為自己的知識,獲得了意想不到的效果。
二、綜合訓練的強化
綜合訓練可以使學生將所學的知識相互滲透、融會貫通,靈活運用,發揮創造力,同時培養學生綜合分析、應用能力,綜合訓練可以利用習題課,也可以利用課程設計進行。
(一)習題課
習題課也是收獲課,數字電子技術課程內容多、知識面廣,很多知識之間相互關聯、相互滲透,通過習題課,可以復習、鞏固,將所學的內容轉化為自己的知識、能力,達到舉一反三的效果;如組合邏輯電路講完后的習題課讓學生分別用邏輯門、74LS138和74LS153完成1位二進制全加器的電路設計,通過該題,學生將前面邏輯代數、集成邏輯門、組合邏輯電路三章知識聯系起來,并能綜合分析、考慮問題。
(二)課程設計
學生對實際應用感興趣,而課程設計的數字電子鐘、搶答器、交通信號燈等項目就是結合實際進行設計,因此在提出具體要求后學生會積極思考,充分發揮想象力和創造力,在設計時將所學知識融會貫通,綜合應用,如數字電子鐘主要由時、分、秒計數器及校時、譯碼顯示及報時電路組成,學生通過查資料、確定方案、設計、制定實施計劃、繪制圖紙、購買元器件、制作電路、調試、寫項目報告,整個項目做下來,學生不但能將數字電子技術中石英晶體振蕩器、分頻器、計數、譯碼、顯示、邏輯門等綜合應用,而且還能對常見故障進行分析、調試,學生綜合應用及實際應用能力得到鍛煉,效果十分明顯。
三、現代教育技術的應用
傳統的教學過程主要依靠語言、板書進行教學活動,然而在信息技術飛速發展的今天,學生還可以通過電子教案和多媒體課件領會教學內容、還可以通過網絡去獲取知識,因此結合實際情況,在數字電子技術教學中充分利用現代化教育手段,將網絡技術、多媒體技術融于教學中。
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(一)多媒體技術
利用多媒體課件教學,可以將抽象的問題形象化、復雜的過程簡單化、隱含的知識清晰化、枯燥的課題生動化,可以突出教學重點和難點,有助于學生對知識的理解和記憶,提高了教學效果,教學中利用計算機仿真可以使學生看到電路結果,幫助學生理解、掌握所學知識,如講授計數器應用時,讓學生設計完成六十進制計數器,有了是正計時,有的是倒計時,然后教師利用仿真軟件進行畫圖、仿真測試,結果被直觀、真實地展示在學生面前,其效果是板書達不到的,實驗中的電路可先由學生設計,再進行計算機仿真,最后搭接電路進行測試,這樣不僅激發了學生實驗的興趣,而且可以使學生學到電路設計的方法,培養其動手能力和應用能力。
(二)互聯網
數字電子技術課程是校精品課,校園網上有該課程的教學大綱、教學內容、復習指導、網上答疑等,教學大綱中有理論、實驗、課程設計的大綱,教學內容包括理論教學、實踐教學,理論教學有教學進度安排、各章電子教案和各章多媒體課件,實踐教學有教學進度安排、實踐考核方法、實驗項目、實踐條件、實驗室開放計劃等,復習指導中包括各章測試題、習題及答案、參考資料、常用集成電路引腳圖等,另外學生可以直接與各主講教師進行網上答疑,學生在課后可以根據自己的需要、學習情況登陸校園網進行學習、瀏覽,非常方便、快捷;同時利用互聯網,學生可以查閱關于數字電子技術的最新發展、最新應用、最新方法等,擴大教學信息量,拓寬學生知識面。
實踐證明,在教學方法的優化、綜合訓練的強化、現代教育技術應用幾方面進行的改革完善,使數字電子技術課程教學達到了事半功倍的效果,但教學效果的提高依賴于教學的每一個環節,教師只有在課程理念、課程體系、課程內容、課程實施等方面不斷探索、不斷創新,才能取得理想的教學效果。
參考文獻:
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1.電子技術基礎課程設計的傳統教學模式
我校以往電子技術基礎課程設計是由2名指導教師負責一個班級,時間為2周,主要是講解一些基礎知識、焊接和調試技巧。課程設計的具體題目是由知道教師具體給定,一個班級共基本上給定1~2個題目,結果造成了設計方案雷同想象,無法充分發揮學生的主動性和創新性,不利于培養學生的工程實踐能力和創新意識。另外,受硬件條件的限制,有些課程設計題目全部利用仿真軟件完成,學生的工程實踐能力不能得到充分的鍛煉,更不用說創新了。
2.基于CDIO理念的電子技術基礎課程設計教學改革的措施
“卓越工程師教育培養計劃”是我國高等工程教育的重大教學改革項目,旨在培養造就一批創新能力強、適應經濟社會發展需要的高質量各類型工程技術人才。為此,我院進行相應的改革,把CDIO工程教育思想融入到電子技術基礎課程設計中。以電子技術基礎課程設計項目為載體,課題設計分為構思、設計、實施和運行四個階段。(1)構思。學生根據電子技術基礎課程設計任務及要求進行分組,每組3~4人,成員以優勢互補的方式組成。每一組學生根據項目要求,分析課程設計任務,分解設計任務,每一名同學都有自己的設計任務。學生可以通過網絡或者到圖書館查閱資料,初步確定電路設計方案、設計內容以及能達到的性能指標要求;然后小組內學生進行討論、匯總,確定一個認為合理的方案,再提交給指導教師。指導教師根據每組學生提交的資料進行審核、論證、確定設計題目是否合理以及設計內容能否實現;同時檢查是否每名學生都真正參與課題的構思。(2)設計。每組學生根據完善后的電路設計方案,自行查閱相關參考資料,確定單元電路設計、參數計算與器件選擇、繪制電路圖等;然后運用EDA技術進行仿真,驗證設計方案的可行性和正確性;待仿真電路經修改完善之后,繪制出正確的設計電路交指導教師審核。在此階段主要培養學生綜合運用知識和技能解決實際問題的能力。(3)實施。當學生完成了電路設計,并做了相應的論證后送至指導教師進行審核,指導教師列出實現電路設計所需元件清單,到我院電工電子教學與實驗中心元器件管理處領取元器件,在多功能的PCB電路板上進行焊接、組裝、調試等步驟。在此階段主要培養學生的工程實踐能力和創新能力。(4)運行。學生對完成好的作品按照電子技術基礎課程設計的要求進行系統測試,以驗證作品是否滿足設計要求;指導教師驗收作品時,檢查電路設計的工藝并給出指導意見,以便學生下一次設計電路時改進。在此階段主要培養學生可持續發展的能力。總之,電子技術基礎課程設計在實施中始終注重將知識、能力、素質的培養緊密結合,將理論、實踐、創新合為一體,為卓越工程師技術人才的培養奠定了基礎。
3.電子技術基礎課程設計教學改革的效果
通過對電子技術基礎課程設計進行教學改革,使學生對電子電路的設計過程更加清楚了,充分調動了學生學習積極性、主動性、能動性,同時可以很大程度上提高學生的的工程實踐能力、團隊協作能力。通過這種模式的培養,我院學生在參加大學生電子設計競賽和創新創業訓練計劃項目中取得了較好的成績。近三年在全國(吉林省)大學生電子設計競賽中,我院學生獲一等獎15項,二等獎34項,三等獎41項;在2016年的吉林省大學生創新創業訓練計劃項目中我院學生共計申報19項。
4.結束語
實踐證明,在電子技術基礎課程設計教學中采用的CDIO工程教育模式極大地激發了學生的學習興趣,提高了學習效率。CDIO工程教育模式有利于培養學生個人專業能力和素質、實踐能力和創新能力、團隊精神和溝通能力,為學生今后開展工作打下良好基礎,將成為培養卓越工程師人才的有效途徑。
作者:孫立輝 單位:吉林化工學院信息與控制工程學院
參考文獻: