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電子技術課程設計是電類專業(yè)學生學習完數(shù)字電子技術和模擬電子技術理論課及實驗課之后的重要的理論和實踐綜合設計環(huán)節(jié),是學生掌握和具備電子技術基礎知識和單元電路的設計能力之后,進一步學習電子電路系統(tǒng)的設計方法和實驗方法,是把理論運用到實踐中進行再體會,著重提高學生分析問題和解決問題的能力,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神,為以后從事電子系統(tǒng)設計和開發(fā)應用打好基礎。如何在這一環(huán)節(jié)啟發(fā)學生人創(chuàng)新意識和實踐能力,并掌握電子設計的新技術新方法是一個值得不斷探索的課題[1,2,3]。近年來,隨著EDA技術的普及與應用,將EDA技術引入到電子技術課程設計中,在培養(yǎng)學生綜合能力和工程設計能力方面作了一些探索和嘗試,經過幾個學期的實踐取得了較好的效果。
1傳統(tǒng)電子技術課程設計教學的弊端
傳統(tǒng)的電子技術課程設計的教學過程中有一些弊端,主要表現(xiàn)在以下幾個方面。第一受到教學經費及實驗場地和實驗時間的制約,輔導教師缺少;第二,課程設計題目狹隘,缺少個性,有的課程設計題目向乎是紙上談兵,設計過程枯燥乏味;第三,學生綜合能力培養(yǎng)受到限制,阻礙了學生創(chuàng)新能力的發(fā)展和發(fā)揮,導致學生對課程設計興趣降低,不利于學生主動探索精神的培養(yǎng)。
2電子技術課程設計的教學改革
2.1教學方法的改革
電子設計自動化(EDA)技術是當前工程設計的新技術,它的應用使得電子系統(tǒng)的設計手段產生了深刻的變革[4,5,6,7]。在教學中采用虛實結合法,“虛”是指學生在完成電子系統(tǒng)的初步設計方案以后,用應用軟件對整體電路進行仿真,驗證設計方案的或能,修改方案設計中的原理性錯誤。“實”是指學生對所設計的電路在實驗室進行實物制作。虛實結合法中“虛”是手段,“實”是目的,虛擬仿真不受實物實驗條件的限制,能夠拓寬學生的設計思路,實物制件與調試是最終實現(xiàn)的結果。虛實結合法進行電子課程設計的流程如圖1所示:1)選題及方案設計:根據(jù)課程設計的預期目標,提出幾個不同的、難度大體相當?shù)摹⒕哂袑嵱眯缘碾娮与娐吩O計題目及性能指標,由小組成員集體討論選擇設計題目,組織小組成員查找相關資料,并要求小組成員每人都提出自己的初步設計方案。然后小組成員討論各自的方案,相互提出修改意見,發(fā)揮團體精神,集思廣益,最后確定設計方案。2)電路虛擬仿真:電子設計自動化是當前工程設計的新技術,它的應用使得電子系統(tǒng)的分析設計手段產生了深刻的變革,是電類學生從事工程技術工作必須掌握的技能。在學生根據(jù)設計課題初步確定方案后,要求先在虛擬仿真臺上對設計方案進行仿真,觀察電路功能是否滿足設計要求,分析主要元器件參數(shù)對電路指標的影響,初步了解電路的工作情況,適當更改元件參數(shù)使之達到技術指標的要求,為電路的實際調試做準備。3)實物制作及調試:對實物電路進行安裝,可以培養(yǎng)學生嚴謹、求真的科學態(tài)度和認真踏實的工作作風。從實物的制作及連接可以讓學生接觸實際中使用的元器件及識別,觀察實際元件的外形及標稱方法,可以在實物制作中提高焊接的技能以及集成芯片和面包板的使用。調試技術是工程技術人員必須熟練掌握的基本技能,在加信號的情況下進行單元電路的調試,單元電路能正常工作后再逐步擴大調試范圍,直到完全符合設計要求。調試完畢后,比較電路實測的性能與計算機的虛擬仿真結果,認識虛擬仿真在電子技術設計中所起的作用,培養(yǎng)學生軟硬件的綜合應用能力。4)答辯及設計報告:答辯主要檢查的提問課程設計課題的基本原理、基本設計方案、電路圖等相關內容及學生的理解和掌握情況。答辯以小組為單位,采取搶答的形式,答辯題目按難易區(qū)分2-3個層次,搶答的題目難度越大則得分越高。總結報告是學生對課程設計全過程的系統(tǒng)總結,按規(guī)定的格式進行書寫,作圖要規(guī)范,通過撰寫總結提高學生的方案表達能力、工程制圖能力和科技寫作能力等基本綜合素質。
2.2設計課題內容的改進
電子技術課程設計所選的課題來源于工程實際,能夠反映現(xiàn)實生活中的應用,并且能盡量覆蓋電子技術理論的主要知識點。比如,振蕩電路、組合邏輯電路、計數(shù)器、譯碼器、寄存器、循環(huán)脈沖發(fā)生器等,既要使大多數(shù)學生能夠在規(guī)定時間順利完成,又要使課題有一定的自由空間,以開闊學生思路,發(fā)揮學生的創(chuàng)造性和主動性。結合幾個學期的工程實踐經歷,目前電子技術課程設計已經開設的題目有數(shù)字鐘、數(shù)字頻率計、交通燈控制、籃球比賽計時器、救護車報警器、搶答器、循環(huán)彩燈等。在選題時,學生自由選擇提供的課程設計題目,也可以自擬題目。
3教學的收效
上述教學實踐極大地激發(fā)了學生的設計熱情,從學生所寫的課程設計總結來看,大多數(shù)學生在不同方面都有很大收獲。3.1激發(fā)了學生的積極性學生感覺到利用所學的電子技術知識可以實實在在的做出電路來,提高了學生對所學專業(yè)知識的信心,激發(fā)了學習理論課的熱情。3.2掌握開展實踐活動的科學方法學生對開展工程實踐活動的科學方法和步驟有了切身體會,為進一步學習其它專業(yè)課的設計和以后的專業(yè)工作奠定了基礎。3.3增強了團隊合作能力以團隊合作的形式完成任務,分別查找資料、模塊設計、電路調試等從而使學生在設計過程中學會相互溝通協(xié)調,相互支持配合,增強了責任感和團隊合作能力。
4結束語
關鍵詞:課程設計;數(shù)字電子技術;EDA;實驗平臺
進入 21 世紀以來,隨著微電子技術、電子技術和計算機技術的飛速發(fā)展,數(shù)字電子技術及其應用向著更為深入、更為廣泛的層次擴展。 電子產品的設計周期和上市時間日益縮短,電子產品的功能更加豐富,性能更加優(yōu)良,由此推動了電子系統(tǒng)設計技術向電子設計自動化 EDA 方向發(fā)展,并且對 EDA 技術及其應用提出了更高的要求。
1.課程設計的背景
中國石油大學(華東)的“電工電子學”課程是“國家級精品課程”,以著重培養(yǎng)學生的系統(tǒng)觀念、工程觀念、科技創(chuàng)新等基本素質為教學方針。 多年來在教學和科研中緊跟電子技術發(fā)展的每一個關鍵時刻,教學組的教師都適時地對內容體系和教材進行更新和完善,堅持不斷進行課程改革,取得了豐碩的成果。“數(shù)字電子技術課程設計”是為大二學生暑期開設的一門必修課程,它是“數(shù)字電子技術基礎”和“電子技術實驗”等課程的后續(xù)課程,主要以培養(yǎng)學生的實踐能力和創(chuàng)新精神為目標,加深學生對理論知識的理解,切實提高動手和解決問題的能力。
2.課程設計的選題
針對電子專業(yè)的特點,我們在數(shù)字電子技術課程設計部分采用了“基于復雜可編程邏輯器件(CPLD)實現(xiàn)電阻、電感、電容的測量” 這一題目。 測量工作原理是將被測量轉換成頻率,由CPLD 實現(xiàn)頻率的計算, 并轉換成被測量信號后輸出顯示 。 電阻、電感、電容經過轉化電路,完成電阻/頻率(R/ F)轉換,電容/頻率(C/ F)轉換,電感/頻率(L/ F)轉換。用 CPLD 測量其頻率,具體功能分塊包括:多路選擇開關、分頻器、時間閘門計數(shù)器、測量計數(shù)器等。頻率測量的主要部件是一個帶門控計數(shù)端的計數(shù)器(測量計數(shù)器),被測信號(被測頻率)由此計數(shù)器計數(shù)。 如果門控計數(shù)器的開門計數(shù)時間恰好為 1 秒,則測量計數(shù)器的計數(shù)值就是輸入信號的頻率。 若改變開門計數(shù)時間,即可改變頻率測量的量程。 如開門時間為 0.1 秒,則量程為×10,開門時間為 0.01 秒,量程為×100,開門時間為 0.001 秒,量程為×1000。由計數(shù)器的數(shù)值即可換算電阻、電感、電容的大小。本課題要求設計一個測量電阻、電感、電容的 4 位十進制數(shù)字顯示的數(shù)顯儀表,根據(jù)頻率計的測頻原理,由測頻量程需要,選擇合適的時基信號即閘門時間,對輸入被測信號進行計數(shù),實現(xiàn)測量的目的。 其數(shù)顯測量范圍為 0-99990Hz,滿刻度量程分為 9999、99990 兩檔,手動轉換量程,當輸入計數(shù)值大于實際量程時有溢出指示。
3.課程設計的實現(xiàn)
(1)按照現(xiàn)代數(shù)字系統(tǒng)的 Top-Down 模塊化設計方法,提出數(shù)字頻率計的整體設計方案,并進行正確的功能劃分,分別提出并實現(xiàn)控制器、受控器模塊化子系統(tǒng)的設計方案。
(2)針對 isp LEVER 的 EDA 設計環(huán)境 ,采用 VerilogHDL 語言,完成受控器模塊(測量計數(shù)器)的設計,并采用 Abel 語言編程進行仿真。
(3)在 isp LEVER 的 EDA 設計環(huán)境中 ,完成基于 Verilog 語言實現(xiàn)的控制器模塊(閘門計數(shù)器,量程開關,選擇開關)的設計,并采用 Abel語言進行仿真。(4)基于 isp LEVER 的 EDA 設計環(huán)境 ,采用 Verilog HDL 語言或原理圖,完成頂層模塊的設計并采用 Abel 語言編寫測試向量文件進行仿真。
4.結束語
通過課程設計的鍛煉,學生可以增強綜合分析問題及解決問題的能力,激發(fā)學習興趣和潛在的能動性。 有學生在總結報告中寫道:“通過這次課程設計, 我切身體會到給出一個命題,利用 Verilog 語言編程實現(xiàn)這個命題,并利用軟件模擬仿真,看功能是否得以實現(xiàn)的全過程。 一方面學到了許多新知識,另一方面使我們對數(shù)字電子設計的全過程有了一個全面的了解,同時也深刻感受到利用 EDA 軟件實現(xiàn)電子設計的強大優(yōu)勢。 這樣的課程設計很適合我們,使我們受益匪淺”。
作者:張勇 張冬至 單位:中國石油大學信息與控制工程學院
參考文獻:
基于課程特點以及電子技術的發(fā)展,傳統(tǒng)的授課方式已不能適應日益發(fā)展的技術要求。在多年的教學實踐與改革中,本教學中心不斷探索,逐漸將現(xiàn)代電子設計自動化技術的新方法、新工具和新手段應用于教學環(huán)節(jié)。本文以“頻率補償電路”為例,講述multisim仿真工具、filterlab濾波器設計軟件、protel DXP電路設計軟件等新工具在電子線路設計課程中的應用。
1 頻率補償電路設計
頻率補償電路是對某傳感器電路模塊(如圖1所示)的高頻特性進行補償,使其-3dB截止頻率為50KHz。
圖1 傳感器電路
經理論分析,該模塊的傳遞函數(shù)為:
(1式)
由傳遞函數(shù)可得該系統(tǒng)的零點為(13.2kHz),二重極點為(6.6kHz)。采用零、極對消方式,對該模擬模塊的高頻特性進行頻率補償,則頻率補償電路的傳遞函數(shù)為:
(2式)
其中f1為頻率補償后系統(tǒng)的-3dB截止頻率。
當S=0時,系統(tǒng)傳遞的為直流量,此時H0(s)=1,可求得K約為18.07
故 (3式)
由3式可知該頻率補償電路可由兩個低通濾波電路和一個全通濾波電路并聯(lián)而成。傳遞函數(shù)分別為為1、、 。由于常數(shù)A、B(正或負)的存在,低通濾波和帶通濾波電路后還應加入放大或衰減電路(同相或反相)環(huán)節(jié)。
2 《電子技術課程設計》課程安排及要求
第一階段:教師講解整個設計系統(tǒng)要求、各項技術指標的含義,使學生對整個設計有初步了解和認識。同時完成學生的分組,兩人一組自愿組合,做好前期準備。
第二階段:教師系統(tǒng)地講解整個設計中所需要用到的新技術和新工具,采用專題的方式講解multisim仿真工具、filterlab濾波器設計軟件、protel DXP電路設計軟件,并安排學生輔以簡單的練習,以達到初步掌握的目的。
第三階段:學生根據(jù)設計內容,查找相關資料,對方案進行具體論證。用filterlab濾波器設計軟件按要求設計兩個低通濾波器,確定濾波器的電路形式及參數(shù);用multisim仿真工具對各單元電路進行仿真,最終完成整體電路仿真,實現(xiàn)截止頻率為50KHz。
第四階段:學生完成電路板的制作,利用protel DXP電路設計軟件完成原理圖及PCB板繪制,并且完成PCB的制作及元器件的焊接、調試。
第五階段:學生完成整個設計系統(tǒng)的整機聯(lián)調,測試技術指標,完成設計報告。設計報告包括:系統(tǒng)方案論證;各單元電路參數(shù)的選擇與計算;各單元仿真電路及仿真結果;各單元電路的調試及實際改進的電路圖;系統(tǒng)測試結果;全文總結。
通過對“頻率補償電路的設計”這一電子線路設計課題,學生學會了multisim仿真工具、filterlab濾波器設計軟件、protel DXP電路設計軟件等新工具在電子線路設計中的應用。圖3是學生利用multisim仿真工具得到的50KHz截止頻率的波特圖,圖4是利用protel DXP電路設計軟件完成了頻率補償電路的PCB板繪制。
由此可見,采用此種教學方法,學生不僅能夠很好的使用新工具、新技術,而且清楚的掌握電子線路綜合設計的一般方法和設計流程。通過具體設計的實現(xiàn),能調動學生學習的積極性,加深對理論知識的理解,提高實際解決能力,有利于系統(tǒng)地、科學地培養(yǎng)學生的實際動手能力、工程設計能力及創(chuàng)新設計能力。
圖3 multisim仿真50KHz截止頻率的波特圖
圖4 頻率補償電路的PCB板
參考文獻:
[1]謝自美.電子線路設計.實驗.測試(第二版)[M].華中理工大學出版社.
[2]劉樹棠.信號與系統(tǒng)(第二版) [M].西安交大.
[3]尹勇 李林凌.Multisim電路仿真入門與進階[M].科學出版社.
[4]Filterlab 2.0 user’s guide,Microchip.
[5]馬丕明等.一種“電子線路課程設計”教學平臺[J].電子電氣教學學報,第34卷,第2期,2012,4.
作者簡介:
[1]汪文蝶,女,出生年月:1985年9月,碩士,初級實驗室,四川師范大學 物理與電子工程學院,主要從事單片機、電子線路設計等研究工作。
1電子技術課程設計計劃的制定
為進一步深化“3CE”應用型創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式和課程體系的教學改革,期間教研室課題組老師對在電子信息工程專業(yè)開設電子技術課程設計的目的意義和任務要求以及教學內容和教學方式進行了深入研討,制定了課程設計的實施細則:①將課程設計放在短學期的18至21這4周來集中實施;②制定課程設計報告規(guī)范性材料包括存檔封面、課程設計過程表格、課程設計技術報告封面、課程設計技術報告目錄、課程設計技術報告正文格式、課程設計技術報告打印設置);③建立了課程設計的課題庫和元器件庫,以及元器件的購置領用制度;④制定了樂山師范學院“2+1”學期制短學期電子技術課程設計課程教學工作計劃。為保證課程設計正規(guī)化和規(guī)范化的實施作了扎實的基礎性工作。
2電子技術課程設計具體方案的落實與實施
課程設計就是按設計題目任務要求,運用課程所學知識和客觀條件,完成和實現(xiàn)課題目標的全過程。電子技術課程設計就是在開設了模擬電路和數(shù)字電路以及實驗課程之后,運用所學模電和數(shù)電知識,完成特定功能電子電路的設計、安裝和調試等。這要求學生在老師的指導下獨立進行查閱資料、設計方案與組織實驗等工作,并寫出總結報告。我們根據(jù)課程設計的特點和所要達到的目標要求,采用了開放式的教學模式,真正把課程教學轉換到以學生為主體的知識運用能力、創(chuàng)新能力和綜合素質的培養(yǎng)上來。課程設計教學環(huán)節(jié)及主要設計流程如下:課題選題電路設計提交元器件清單電路安裝、調試撰寫設計報告驗收、答辯成績評定。
2.1課題與選題
電子技術課程設計的選題是課程設計首要的第一環(huán)節(jié),既要符合電信專業(yè)的綜合培養(yǎng)目標,覆蓋所學主干課程知識,又要體現(xiàn)電子技術的先進性和應用性,拓展學生的知識面,以達到學生綜合運用專業(yè)技術基礎知識和工程設計實踐能力的培養(yǎng)。所以我們課題組的指導老師精心設計了20個課程設計題目,并制定了每個題目的具體設計任務和要求,以任務書的書面表格形式,供各組(每組不大于2人)學生進行選題。剛開始同學們選題只想挑選簡單易做的題目,這個過程老師要悉心講解每個課題的具體任務、要求和所要達到的目的,使學生明確自己的任務,鼓勵并對選擇任務多、難度較大、完成得好的課題要酌情加分。
2.2電路設計
電路設計是整個課程設計中花費時間最多的環(huán)節(jié)之一,老師首先系統(tǒng)講解課程設計的設計方法,設計步驟,設計要點,并以成功的設計案例進行分析、講授;對每一個設計題目,要求學生必須明確系統(tǒng)的設計任務,根據(jù)任務進行方案的選擇,然后對方案中的各部分進行單元的設計、參數(shù)的計算和器件的選擇,最后將各部分連在一起,畫出一個符合設計要求的完整的系統(tǒng)電路圖;指導學生要求利用EDA(電子設計自動化)技術來完成整個電路的設計與仿真。這個電路設計期間是一個仔細認真反復糾錯的過程,只有電路設計通過了軟件仿真各項設計指標以后,才能進行硬件電路板的設計與安裝。
2.3電子電路的安裝
電子電路的安裝與調試在電子設計技術中占有重要位置。它是對理論設計進行檢驗、修改和完善的過程,任何一個新產品往往都是在安裝、調試并反復改多次方能最終完成。在電路安裝、調試之前,要求電路設計正確,軟件仿真也通過后,提交元器件清單。雖然學生已經在大一就進行了電子安裝及工藝訓練課的實踐,但時隔一年多,許多同學的安裝焊接技術已退化,所以我們對學生進行了手把手的“師傅帶徒弟”的方法來強化訓練學生,嚴格要求學生在自己設計的PCB板或萬通板上焊接時遵循以下安裝原則。
(1)所有元器件在安裝前應盡可能全部測試一遍,以保證所用元器件均合格。
(2)所有集成電路的安裝方向要保持一致,以便于正確布線和查線。
(3)安裝分立元件時應使其標志朝上或朝向易于觀察的方向,以便于查找和更換。對于有極性的元件,例如電解電容器、晶體二極管等,組裝時一定要特別注意,切匆搞錯。
(4)為了便于查線,可根據(jù)連接線的不同作用選擇不同顏色的導線。一般習慣是正電源用紅色線、負電源用藍色線、地線用黑色線、信號線用黃色線等。
(5)連線盡量做到橫平豎直。連線不允許跨接在集成電路上,必須從其周圍通過。同時,應盡可能做到連線不互相重疊、不從元器件上方通過。
(6)為使電路能夠正常工作與調測,所有地線必須連接在一起,形成一個公共參考點。正確的安裝方法和合理的布局,不僅可使電路整齊美觀、工作可靠,而且便于檢查、調試和排除故障。如果能在組裝前先擬訂出組裝草圖,則可獲得事半功倍之效果,使安裝既快又好。
2.4電子電路的調試
電路的調試對于電子裝置的最終形成和達到預定的技術指標是至關重要的環(huán)節(jié)。老師詳細講解電子電路的調試步驟,指導學生在調試前要對電路進行檢查,包括連線是否正確;元、器件的安裝是否良好,有無短路和連接錯誤的地方;電源供電(包括極性)、信號源連接是否正確;電源端對地(┴)是否存在短路的情況等;通過了上述的直觀檢查無誤后,就可轉入調試。調試包括測試和調整兩個方面,它是為達到電路設計指標而進行的一系列的“測量判斷調整再測量”的反復過程。調試的方法通常采用先分調后聯(lián)調(總調)的原則,它包括通電觀察、靜態(tài)調試和動態(tài)調試的過程。在調試過程中電路會不可避免出現(xiàn)異常工作狀況,學生要學會去查找、分析故障的原因和排除故障的方法,并把它看成一次良好的學習機會。
2.5撰寫設計技術報告
撰寫課程設計的技術報告是對學生寫科技論文和科研總結報告的能力訓練。通過寫報告,不僅把設計、組裝、調試的內容進行全面的總結,而且把實踐內容上升到理論的高度。我們對學生的設計技術報告進行了規(guī)范化的要求,技術報告應包括以下幾點。
(1)課題名稱。
(2)內容摘要。
(3)設計內容及要求。
(4)比較和選寫設計的系統(tǒng)方案,畫出系統(tǒng)框圖。
(5)單元電路的設計、參數(shù)計算和器件選擇。
(6)畫出完整的電路圖和PCB設計圖,并說明電路的工作原理,截下仿真圖并說明仿真數(shù)據(jù)和波形是否達到設計要求。
(7)組裝調試的內容(包括使用的主要儀器儀表、電路調試的方法和技巧、測試的數(shù)據(jù)和波形與計算結果的比較、調試中出現(xiàn)故障的原因和排除方法等)。
(8)總結設計電路的特點和方案的優(yōu)缺點,指出課題的核心及實用價值,提出改進意見和展望。列出系統(tǒng)所需元件清單。
(9)收獲、體會。
(10)列出參考文獻。
2.6驗收與答辯
經過小學期的4周集中訓練和實踐,將自主設計的成果和作品以答辯的形式進行匯報和總結,答辯是有技巧的,答辯本身也是對學生進行綜合素質、能力展示的訓練,所以我們在課程設計的教學過程中也設計了這一環(huán)節(jié),訓練他們沉著冷靜、自信應對在答辯過程中所遇到的所有問題。我們安排每組10分鐘的答辯時間,要求先播放、闡述自己的設計幻燈(文檔),然后演示自己的硬件作品,最后回答老師提出的2~3個問題。答辯過程中要求學生回答問題應該實事求是,不宜虛張聲勢,不懂裝懂,回答問題要簡明扼要;對確定自己無法回答的問題時,要態(tài)度平靜地說明為什么未曾涉及這個問題的研究,不宜不著邊際強行回答;有沒有科學的求學態(tài)度,也是答辯的考核目的之一,千萬不能給老師留下虛假狡辯的學術態(tài)度。遇到程度性問題,不能把話說得太死,恰當運用模糊詞語,為自己留有余地。設計者對不同的意見要保持謙虛接納的態(tài)度,同時要為自己的觀點辯護。辯論中要客觀、公正,言之有理、持之有據(jù),語氣平和,語言委婉,不能武斷和傷人自尊,即使發(fā)問者有錯誤,也要舉止文明,保持學者風度,不必將自己的觀點強加于人,把自己的觀點亮出來,供對方參考就可以。答辯完畢,無論氣氛如何,應該有禮貌地向在場師友致謝。
3嚴格進行課程設計的成績評定
教師主要根據(jù)學生課題完成質量情況即平時成績20%+答辯及作品質量50%+技術報告30%,三個部分進行綜合評定學生的課程成績。平時成績:主要考察學生在規(guī)定時間內是否在場并認真完成自己的設計,我們制定了工作指導、檢查登記表,規(guī)定了9次師生見面輔導時間,并做好每次的指導記載。答辯及作品質量:主要驗收學生的硬件作品的完成質量,采用作品演示加答辯方式來綜合評定學生的答辯及作品質量成績。技術報告:學生科技論文和科研總結報告的寫作能力,我們同樣制定了技術報告評分細則,主要包括:調查論證(資料的查閱與收集情況),方案設計與技能(方案的設計與選擇,圖形繪制與EDA軟件仿真工具的掌握程度),分析與解決問題的能力(運用所學理論知識和技能去分析發(fā)現(xiàn)與解決實際問題),工作量工作能力與工作態(tài)度(按期圓滿完成規(guī)定的任務,工作量飽滿,難度較大;工作努力,遵守紀律;工作作風嚴謹務實),報告質量(綜述簡練完整,有見解;立論正確,論述充分,結論嚴謹合理;方案正確,分析處理科學;文字通順,技術用語準確,符號統(tǒng)一,編號齊全,書寫工整規(guī)范,圖表完備、整潔、正確;設計有應用價值),創(chuàng)新(工作中有創(chuàng)新意識;對前人工作有改進或突破,或有獨特見解)。
教學設計是以學習論、教學論、教育傳播學、信息技術等作為指導思想的理論依據(jù),采用系統(tǒng)方法,分析學習需要,確定學習目標和任務體系,整合教學策略和制定解決方案,開展評價活動和試行解決方案,并在評價基礎上改進工作和方案的有序過程,教學設計的目的就是實現(xiàn)最優(yōu)化的教學效果。電子技術課程是高職院校電子專業(yè)學生必修的專業(yè)基礎課程之一,在電子專業(yè)課程體系中起著連接基礎理論課和專業(yè)技術課、專項實訓課的橋梁作用,在整個學科體系中具有承上啟下的重要作用。因此,抓好電子技術課程的教學工作,提高電子技術課程的教學效果就尤為重要,而好的教學設計正是實現(xiàn)最優(yōu)化教學效果的首要工作。以往該課程在我院主要沿用本科院校教學設計思路實施教學,即采用傳統(tǒng)課堂理論教學與實驗教學相結合的形式,結果教學效果不大理想。為了提高教學效果,有效實現(xiàn)培養(yǎng)生產一線的技能型專門人才的高職教學目標,對該課程進行改革勢在必行。通過對高職院校、企業(yè)、科研院所的大量調研分析表明:“以任務為驅動、以項目為導向、以學生為主體、以教師為主導”的項目化教學能夠適應高職學生的學習特點,因此我們對該課程進行了項目化的教學改革,重新進行了課程教學設計,并取得了一定的成效。
2課程教學設計
2.1課程學習需要分析分析課程學習需要,確定課程學習目標是做好課程教學設計的前提。根據(jù)企業(yè)行業(yè)調研分析,高職電子專業(yè)學生主要面向電子產品的裝配、調試、維修、現(xiàn)場管理、技術支持等工作崗位,學生須具備具有相關的電子基礎知識和基本技能,良好的職業(yè)道德。再結合電子技術課程的知識體系特點,將本課程定位為一門必修的工學結合的職業(yè)基礎課,確定課程學習的內容是電子技術方面的基礎理論知識,訓練的是儀器儀表的使用能力,基本電子線路的分析與設計能力,培養(yǎng)學生的行業(yè)操作規(guī)范、基本職業(yè)素養(yǎng)。
2.2教學設計理念以能力培養(yǎng)為目標,按照“做中學,學中做,遞進交互”的教學理念,設計學習項目,在基于工作過程的項目學習中,強化對學生職業(yè)素養(yǎng)教育和職業(yè)技能培養(yǎng),全面培養(yǎng)學生的專業(yè)素養(yǎng)。所謂“遞進”是指教學項目難度逐漸加大;所謂“交互”是指教學項目中基礎內容重復出現(xiàn),重點內容多次覆蓋。學生在“教、學、做”一體化教學中完成“遞進交互”式的教學項目,逐漸培養(yǎng)學生的基本工作技能與職業(yè)素質,從而形成知識與技能逐漸加強的“遞進交互式”課程設計理念。“遞進交互”式教學理念集中體現(xiàn)了理論實踐一體化;教、學、做一體化;學生的能力由低到高、知識從基礎到深入、素質由一般到綜合的漸進過程。
2.3教學設計思路以基于工作過程的學習情境和任務驅動的教學模式作為課程設計的基本思路。以培養(yǎng)學生電子技術應用能力為設計依據(jù)確定項目任務;將課程的全部內容化為學習情境;以實際的項目任務為載體設計教學過程,使項目任務具有綜合性、實驗性、可擴展性等,給學生提供充足的發(fā)揮空間。按照以上思路把課程內容整體設計為6個教學情景,12個教學子情境(圖略)
2.4課程內容的分解重構以原有學科體系模擬電子技術和數(shù)字電子技術的教學內容為基礎,按項目工作任務分解為不同的學習情境,進行項目行動體系的重構,在教學規(guī)劃中以滿足崗位能力需求和培養(yǎng)學生電子技術能力為依據(jù),確定課程內容。該課程的教學內容包括基本技能、基本知識及基本分析方法,但并不是說教學過程就是從“基本技能”到“基本分析方法”的依次展開,而是將三方面內容有機融合在一體,按照“做中學,學中做,遞進交互”的教學理念,合理選擇課程內容,設計教學環(huán)節(jié)。課程解構圖(圖略)
2.5教學方法與教學手段
2.5.1以任務驅動為導向,多種教學方法共用由于高職學生生源面廣,層次參差不齊,學生在校學習時間較短,實踐操作技能相對較差,而且習慣了傳統(tǒng)教學模式,初次接觸教改課程,如果采用單一的教學方法,可能會使部分學生難以接受,難以實現(xiàn)教學目的。本課程的每一個教學項目均是以任務驅動為導向,以任務引出→知識鏈接→項目操作→項目考核→項目總結為主線,再結合目前的教育教學軟硬件教學條件及課程特點,采用將傳統(tǒng)教學、項目教學、引導教學、實驗教學、仿真教學、“激勵與鼓勵”、“抽查加壓”等多種教學方法綜合應用在課程中,根據(jù)各個階段的特點,采用不同的教學方法,引導學生積極思考、樂于實踐,提高教學效果。
2.5.2教學手段本課程在改革中,采用將傳統(tǒng)的教學手段與現(xiàn)代化教育技術手段結合的形式,每一個教學項目在不同的教學階段,采用不同的教學手段。如在任務引出階段,我們首選實訓室作為教學場地,通過產品展示、功能分析與演示、黑板總結、啟發(fā)歸納的形式,逐步引出任務;在知識鏈接階段,首選多媒體教室和仿真實驗室,集中有效的給學生講解相關知識資訊并進行仿真練習,在項目操作階段再將學生帶進實訓室、傳統(tǒng)實驗室,給學生提供充足的條件讓學生自由發(fā)揮,完成項目任務等。兩種教學手段有效結合,互為補充,既培養(yǎng)了學生細心、認真的工作作風,又使學生掌握了電子技術的仿真設計軟件,還提高了教學效率。
2.6教學評價模式課程改革是一個動態(tài)的過程,改革的效果如何,只有確立了合理有效的評價方式,實施了公平、公正的評價,才能給出正確的答案,才能根據(jù)評價結果對課程教學設計做進一步的調整。本課程確定了以下的評價方式:(1)校內專家評價邀請校內專家、督導對課程的定位、教學目標、教學內容、運行情況等進行全面的評價。(2)校外專家評價邀請電子企業(yè)或同類院校的專家從課程在人才培養(yǎng)方案中的地位與作用以及實際運行是否能實現(xiàn)人才培養(yǎng)目標的需求等方面對課程進行評價。(3)學生問卷調查開展問卷調查、座談等活動,獲取學生對課程的評價信息。(4)課程考核采用形成性考核測試方法,注重平時各個教學環(huán)節(jié)中學生的表現(xiàn),總評成績按平時成績(70%)與終期考核(30%)的標準進行折合。①平時成績:由項目實踐考核(30%)、項目報告(20%)和職業(yè)素養(yǎng)(20%)三部分組成,考核學生的基本知識、基本技能掌握情況與職業(yè)素養(yǎng)的養(yǎng)成情況。②終期考核:設置理論知識點、實踐知識點和與職業(yè)素養(yǎng)有關的情境性問題,全面對學生進行考核。同時,恰當?shù)卦诟鱾€考核環(huán)節(jié)中融入標準、規(guī)范、協(xié)作及質量體系的內容。
【關鍵詞】電子綜合技術;任務驅動;項目化;課程設計
一、《電子綜合技術》課程定位
1.《電子綜合技術》課程是電類相關專業(yè)的核心基礎課程
在電子信息專業(yè)的課程體系中,《電子綜合技術》是核心職業(yè)基礎課程和特色課程之一。它將原有課程體系中的模擬電路、數(shù)字電路、電子課程設計、模電數(shù)電實驗、電子仿真以及電測和電子技能初級中的相關內容進行有機的整合,通過該課程的學習和技能訓練,一方面了解電子技術的基礎知識、手段、應用及發(fā)展,使學生獲得必要的電子技術通用知識和通用技能;另一方面也為學生學習后續(xù)的專業(yè)知識和專業(yè)技能打下扎實的基礎。
2.《電子綜合技術》是電子類專業(yè)崗位資格證書“PCB設計”、“電裝中高級工”、“電調中高級工”考證的對口課程
電子信息專業(yè)的學生,要求畢業(yè)前必須獲得電子組裝與調試、PCB設計、電子維修等崗位資格證書中的一種。本課程所講授的主要知識都與專業(yè)職業(yè)資格技能鑒定有著密切的聯(lián)系,通過本課程的學習,學生能初步形成從工程實際中提出問題、以科學手段分析和解決問題的實踐、創(chuàng)新能力。
3.《電子綜合技術》是培養(yǎng)學生職業(yè)素養(yǎng)的重要課程
通過電子技術課程的學習和技能訓練,有利于學生職業(yè)能力的提高和職業(yè)習慣的養(yǎng)成,通過嚴格執(zhí)行考勤制度、進出實訓或實際工作場地制度,不定期進行的設備整理測試訓練;以及由分組討論、任務分析、設計、組織實施、匯報點評等教學環(huán)節(jié)的教學做一體化教學實施,培養(yǎng)了學生的創(chuàng)新精神,同時使學生親身體會了團隊合作的重要性,提高了職業(yè)素養(yǎng)。
二、課程設計的理念
本課程設計的理念是淡化課程之間的界限,采用理論教學與實訓操作相結合的"理實一體化"的模式,將模擬電路、數(shù)字電路、電子課程設計、模電數(shù)電實驗、電子仿真以及電測和電子技能初級中的相關內容進行有機的整合,在教學過程中鍛煉學生應用所學知識分析問題和解決問題的能力,培養(yǎng)科研素質和創(chuàng)新意識,注重學生綜合應用能力的培養(yǎng)。
三、課程設計思路
1.根據(jù)專業(yè)培養(yǎng)目標和崗位能力要求,確定課程內容
以電子與信息技術專業(yè)領域職業(yè)崗位群的職業(yè)素質、職業(yè)能力培養(yǎng)為目標,將國家職業(yè)資格培訓、技能鑒定與人才培養(yǎng)方案有機地結合起來,基于工作過程,分析行動領域、轉化學習領域、開發(fā)學習情景和項目載體,突顯“基礎類課程綜合化、技術類課程理實一體化、技能訓練類課程項目化”的特點。根據(jù)人才培養(yǎng)目標,結合相關課程內容以及經濟產業(yè)特點及學生的生源條件,確定課程標準。
2.課程知識和技能目標與典型電子產品生產工作過程相結合
結合符合企業(yè)、崗位要求的課程知識和技能目標,分析工程實際,得出典型電子產品生產工作過程包括:電子線路設計、PCB設計制作、元器件篩選、電子工藝技術、電子測量技術、調試排故技術、產品包裝技術、技術文件準備及銷售維護,并通過維護反饋對原設計進行改進,進一步提高產品質量,進入良性循環(huán)。
3.項目內容注重選取基礎和特色典型電子產品
將來自于生產實際、常見典型產品及教師科研項目進行提煉,作為載體引入到電子技術的課程教學。典型電子產品注意選取基礎電子產品和特色電子產品,并適當引入高端電子產品,以期通過電子綜合技術課程教學,既保證基本知識、通用技能的獲取以滿足崗位基本要求,又學習先進的技術和時代倡導的發(fā)展理念,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神,同時兼顧崗位性質不同涉及具有一定特色的電子產品。
4.采用多種教學方式,以技能訓練帶動課程知識學習
采用靈活多樣的學習情景設計,如:元器件篩選、電子工藝、功能電路設計安裝與調試等,均可設計為課程技能訓練任務;考慮學生的認知規(guī)律和課程特點,采用多種教學方式,如:項目教學法、演示法、互動教學法、答辯式、演講式、分組討論法等,并通過來自生產實際的項目訓練和安全用電知識傳授,達到課程標準提出的職業(yè)能力要求。基礎學習情境以訓練主要知識點、基本技能和基本工藝能力為主,應用學習情境以訓練學生綜合應用能力、安裝測試能力為主,綜合學習情境以訓練簡單設計能力、創(chuàng)新能力和解決實際問題能力為主。每一個學習情境都包括了資訊、計劃與決策、實施、檢查與評估等環(huán)節(jié),相當于進行了一個完整的工作過程。
四、課程目標
1.知識教學目標
(1)基本器件方面:了解常用半導體二極管、三極管、線性集成電路和常用數(shù)字集成電路的基本工作原理、特性和主要參數(shù),并能合理選擇和使用這些器件。
(2)基本電路原理及結構方面:熟悉共射、共集放大電路,差動放大電路,互補對稱功率放大電路,負反饋放大電路,集成運算放大電路的結構、理解它們的工作原理、性能及應用。會用各種表示方法描述數(shù)字電路邏輯功能,能分析較復雜數(shù)字邏輯電路的邏輯功能。
(3)應用電路方面:整流濾波電路的結構、工作原理、性能及應用;熟悉三端穩(wěn)壓器件的應用;了解正弦和非正弦信號產生電路;運算放大器做比較器的應用;模擬信號的取樣及放大電路。
2.技能教學目標
(1)掌握常用電子電路元器件、半導體器件的識別、使用和測試方法。
(2)掌握常用工具的使用方法;掌握手工焊接技能;掌握常用測試儀器的操作;掌握數(shù)字電路中常用儀器儀表的使用;學會電路的搭建和電路板的的制作。
(3)能夠按照原理測試電路;能夠獨立按照要求調試電路;能夠排除電路簡單故障。
(4)了解單級放大電路的分析方法。能估算單級放大電路的電壓放大倍數(shù)、輸入和輸出電阻,了解多級放大電路的分析方法。在深度負反饋條件下,掌握利用虛短或虛斷估算電路電壓放大倍數(shù)的方法。串聯(lián)型穩(wěn)壓電路的計算。掌握理想運放的基本運算規(guī)則。能根據(jù)工作要求,完成簡單數(shù)字邏輯電路的設計。能通過對數(shù)字集成電路芯片資料的閱讀,了解數(shù)字集成電路的邏輯功能和使用方法;能分析和排除數(shù)字邏輯電路中出現(xiàn)的故障。
3.素質目標
(1)通過電子綜合技術課程的學習,了解電子世界,了解電子電路的實際應用,激發(fā)同學們的學習興趣,促使其加深認識所學專業(yè),培養(yǎng)專業(yè)歸屬感。
(2)通過學習,加深學生對行業(yè)的認知,初步了解電子產品生產的工藝規(guī)范,提高實際操作技能,學會主動地學習,達到能夠獨立進行任務操作的水平。
(3)通過親自動手制作和測試,加深對電子電路的了解,學習電子電路的設計與分析方法,培養(yǎng)獨立思考、勤于思考、善于提問的學習習慣,進一步樹立崇尚科學精神,堅定求真、求實和創(chuàng)新的科學態(tài)度。
(4)通過任務的完成,增強學生的自信心,加深對電子技術理論的理解與應用,培養(yǎng)學生的成就感、榮譽感和團結合作精神及紀律觀念。
五、課程結構
本課程分兩大模塊——模擬電路、數(shù)字電路。每個模塊由諾干項目,每個項目由3-5個任務。模擬電路部分有:半導體器件研究、穩(wěn)壓電源的研究、低頻電壓放大電路的研究、音頻功率放大電路的研究和正弦振蕩電路的研究等五個項目;數(shù)字電路部分有:門電路與組合邏輯電路的研究、觸發(fā)器與時序邏輯電路的研究、脈沖信號的產生與整形電路的研究、集成數(shù)/模轉換器與集成模/數(shù)轉換器的研究等四個項目。并在課程最后設計綜合項目:家用設備定時控制電路的制作。將基礎知識、基本技能和綜合素質的掌握貫穿于教學項目。
1.模擬電路模塊
項目一:半導體器件研究 (8學時)(如表1所示)
項目二:穩(wěn)壓電源的研究 (8學時)(如表2所示)
項目三:低頻電壓放大電路的研究 (8學時)(如表3所示)
項目四:音頻功率放大電路的研究 (20學時)(如表4所示)
項目五:正弦振蕩電路的研究 (12學時)(如表5所示)
2.數(shù)字電路模塊
項目一:門電路與組合邏輯電路的研究 (8學時)(如表6所示)
項目二:觸發(fā)器與時序邏輯電路的研究 (16學時)(如表7所示)
【關鍵詞】產學結合,教學模式,理論與實踐并重
高職教學要以就業(yè)為導向,以崗位的要求作為教學的出發(fā)點,為適應科學技術的發(fā)展以及對人才培養(yǎng)的要求,我們對“電子技術課程”的教學內容進行了調整和充實。 根據(jù)“電子技術課程”教學基本要求”,結合我校專業(yè)特點,改革從課程的地位、教學目標和能力要求入手,實施模塊化、項目化教學改革,以一個個單元電路的制作、測試與分析能力的培養(yǎng)為教學目標展開。使電子技術課程建設有了質的飛躍,大大提高學生的積極性及學習效果,體現(xiàn)了高職教育教學目標。
一、課程建設思路與目標
(一)課程建設思路:以 “重視基礎、強化能力、因材施教、發(fā)展個性” 的教學思路為指導。
1.建立了層次化、模塊式的課程體系。結合不同專業(yè)構建不同知識體系的需要,有側重點的加強實踐教學環(huán)節(jié),將理論教學和實踐教學、課程設計、EDA 設計以及課外科技創(chuàng)新活動有機結合,突出課程的實用性、實踐性、延續(xù)性。
2.實施產學結合人才培養(yǎng)模式。堅持職業(yè)能力培養(yǎng)為重點、堅持與行業(yè)企業(yè)共同開發(fā)、堅持工作過程為導向,教師與來自企業(yè)生產一線的工程技術人員共同承擔實踐性教學。推行雙導師制,有計劃地安排學生到企業(yè)進行現(xiàn)場技術監(jiān)督、并鼓勵學生開展校內科技產品的研制開發(fā)等。使“傳授知識、訓練能力、培養(yǎng)素質”相得益彰。
3.多元化教學模式。課程組采用課上課下結合,理論與實踐結合,講授與討論結合,網絡與課堂教學結合的多元化的教學形式;注重傳統(tǒng)教學和啟發(fā)式、研討式、討論式等教學相結合,獲得了良好的教學效果。
4.以理論指導實踐,以實踐促進理論。本課程是電類相關專業(yè)的專業(yè)技術基礎課,通過學習本課程,可以為學生今后從事電子技術研究打下堅實的技術基礎,通過理論指導實踐,然后通過實踐進一步提高學生的綜合應用能力、系統(tǒng)集成能力和創(chuàng)新能力,使學生初步掌握現(xiàn)代電子的電路和系統(tǒng)的設計方法和實現(xiàn)方法,為解決今后實際工作所遇到的現(xiàn)實問題打好基礎。
(二)課程建設目標
1.總體建設目標。電子技術課程應大力加強校企合作、產學結合的辦學模式;加強工學結合的人才培養(yǎng)模式和工作過程為導向的課程開發(fā)模式;加強以行動為導向的教學模式和多位一體校企深度融合的實訓基地建設模式;加強學校、社會、行業(yè)、企業(yè)相結合的多元課程評價模式。運用現(xiàn)代教學理念,充分利用網上資源,在教學內容與體系、教學手段與方法等方面,不斷進行創(chuàng)新與改革,堅持職業(yè)能力培養(yǎng)為重點;堅持與行業(yè)企業(yè)共同開發(fā);堅持工作過程為導向。
2.具體建設目標
(1)把握專業(yè)發(fā)展趨勢,不斷豐富與完善教材建設。根據(jù)專業(yè)人才培養(yǎng)目標的要求,堅持科學務實原則,不斷地充實和完善專業(yè)教材體系,使之成為具有系統(tǒng)性、實用性、開拓性的教材;同時根據(jù)電子技術課程教學目標的變化及時調整相配套的習題與案例、學習指導書的內容。
(2)理論聯(lián)系實際,不斷改革教學內容。以電子技術基礎課程為主,結合國內相關企業(yè)需要,及時把教改教研成果和學科最新發(fā)展成果引入教學,同時根據(jù)業(yè)界的反饋意見及時進行教學內容的更新。
(3)結合課程特點與變化,創(chuàng)新教學方法。加強電子技術課程在教學方法創(chuàng)新中的組織作用,積極采用多種形式深入開展教學方法和教學手段的交流,使案例教學、多媒體教學、網絡教學等得到更為廣泛的應用。
(4)進一步充實和完善網絡平臺課程。在已經建成的網絡平臺中增加閱讀材料,特別是增加一些典型案例分析,使學生擴大閱讀范圍和深度,增加相關網站的連接,提高網絡資源的使用效率,提高網絡課程的學習效果。進一步修改完善多媒體課堂教學軟件,使之內容不斷更新,演示更加方便。探索學生主動學習的方式,及網上交流與課堂交流相結合的教學模式。
二、課程的設計
(一)教學內容組織
教學內容組織安排充分體現(xiàn)理論與實踐并重、知識與技能并重,目的是在掌握必要知識和理論的基礎上,突出學生的能力培養(yǎng)、實踐操作和技能訓練。電子技術課程教學內容的組織采取“1+4”的教學模式,即:一個“核心實例”,“四個階段”。
1.一個“核心實例”。經過多年的教學改革與實踐,我們在模擬電子技術部分和數(shù)字電子技術部分分別安排了“擴音機的制作與調試”和“數(shù)字鐘的制作與調試”作為貫穿全課的核心實例,它與一般實例有著本質的區(qū)別:一般實例僅服務于某個局部知識點,內容是零散孤立的,并且是原理驗證型的;而核心實例是從小到大、隨章節(jié)的展開而逐步成長的,具有生長性,并且基本上是一個完整的電子產品。我們將核心實例設計為多塊單元電路板組成,學生每學完一個單元就將該單元電路板與前面所學過的單元電路板拼裝在一起,當所有章節(jié)學完后,一個完整的整機項目就制作完成了。而且,每個單元電路板具有校準接口,尤如積木一樣可以任意拼裝。如擴音機中的前級放大采用了三極管構成的分立元件放大電路和集成運放構成的集成放大電路兩種電路形式,它們可以互換使用;后級放大同樣采用了三極管構成的分立元件功率放大電路和TDA2030構成的集成功率放大電路形式,它們也可以互換使用。學生從第一堂課起,自始至終都積極投入對實例系統(tǒng)的調試、改進的實踐中。由于學習目標明確:為調試與改進指定系統(tǒng)的功能和結構而學,有關的知識都將是改造世界的工具,所以學生的學習動力足、學習積極性空前高漲,極大地推進了學習過程。
2.四個階段
第一階段:教師提出核心實例并演示,學生測試,進入感性認識階段。
第二階段:學生在第一階段中遇到了許多問題,也提出了新問題,帶著這些問題進入教師講授或邊講邊操作的第二階段,進入理性認識階段。
第三階段:再實踐階段。在前面兩個階段的基礎上,組織學生通過實驗進一步理解、應用所學理論知識。此階段的實驗電路板直接采用核心實例的單元電路板。
第四階段:綜合、提升與創(chuàng)新階段。在此階段中組織學生自行設計、制作一項目具有實用價值的電子產品,達到訓練學生的綜合應用能力和創(chuàng)新能力目的。
(二)課程的重點、難點及解決辦法
1.課程的重點及難點
人才培養(yǎng)目標是突出實踐性,培養(yǎng)以能力為中心,具有一定理論基礎,有較強動手能力的高素質應用型專業(yè)技術人才,課程的重點和難點是如何培養(yǎng)學生的實際動手能力。本課程的教學重點是中規(guī)模集成電路分析與設計的基礎,引導學生從中規(guī)模集成電路組件的功能表中獲取關于如何使用該器件的信息。通過引用實例,啟發(fā)學生使用該器件完成既定功能。在電子系統(tǒng)的設計過程中,面向工程實際,既要考慮技術問題又要考慮經濟問題,還要考慮可靠性問題等。所以本課程要求培養(yǎng)學生的綜合分析和設計能力,在功能要求確定的前提下,用盡可能少的器件設計出盡可能簡單的電子電路。
2.突出重點與化解難點的辦法
(1)從課程教學改革入手,因材施教,精心設計每一個教學環(huán)節(jié),逐步提高學生的實際動手能力。
(2)根據(jù)教學內容和學生實際,針對不同的內容采用不同的教學方法。如“教、學、做合一”法,“教、學、練三結合”法,任務驅動法,課堂討論法等。
(3)教學手段與教學方法改革相配套,特別是運用現(xiàn)代教育技術,來豐富課程內容和表現(xiàn)形式,使得復雜問題簡單化、抽象內容形象化、動態(tài)過程可視化,激發(fā)學生的學習潛能,提高了教學效率,效果好。
(4)現(xiàn)場教學,案例教學,使從未接觸過電子電路工程技術的學生能夠建立數(shù)字電子技術工程素質與應用的整體概念。
(5)加強課程信息化建設,豐富網絡教學資源,通過網絡教學幫助學生自主學習。
在本課程教學過程中,我們始終堅持理論與實踐相結合的基本原則。遵循“傳授知識,訓練能力,培養(yǎng)素質”的工程應用型人才培養(yǎng)規(guī)律,依托我校教學與生產、科研一體化的有利的資源條件,構建理論教學與實踐教學緊密結合的教學模式;遵循循序漸進由簡到難逐步深入的教學規(guī)律;在教學內容組織上,根據(jù)高專教學要求和高職學生的實際狀況,用新器件、專用集成電路等更新傳統(tǒng)課程的內容,以必需和夠用為尺度,從實際使用角度選擇教學內容,提出實訓要求,力求貼近工程,逐步地把學生引入工程實踐的大門。
參考文獻:
傳統(tǒng)“電力電子技術”課程設計題目很多,但內容上主要集中于電力半導體器件、整流、直流斬波、逆變和變頻變壓等幾個章節(jié)。以“單向半控橋式晶閘管整流電路的設計(純電阻負載)”課程設計題目為例,學生的課程設計內容僅完成整流電路理論概述、電路結構和特性介紹以及一次驗證型的實驗結果,創(chuàng)新能力得不到培養(yǎng)。“電力電子技術”實驗是弱電控制強電的實驗,平時開設的實驗基本上都是驗證型實驗,主電路結構都是以掛件形式開放著的,控制電路部分也是安置在面板上,學生很簡單地就能完成實驗指導書中的要求。而對于一些綜合型創(chuàng)新型實驗,弱電部分一般都是學生自行設計的,這就要求處理好強電和弱電的接口部分,而操作不當很容易使電路損壞。課程設計要求理論分析與實驗論證相結合,但對于電子信息專業(yè)學生,首次接觸這門強電類型的實驗,很難把實驗結果與書本理論知識聯(lián)系起來。如做整流電路實驗,學生一般不思考示波器上顯示的可控半波波形、直流電壓表讀數(shù)與控制相位之間的關系,從實驗中獲益不多。
2課程設計內容的制定和教學安排
電力電子技術應用主要包括電氣傳動、電力系統(tǒng)和開關電源三個領域。小容量開關電源設計與制作作為課程設計內容比較適合于電子信息工程專業(yè)學生。簡單的開關電源包括啟動電路、控制電路、驅動電路、輸出濾波、保護電路和變壓器等諸多部分。而且開關電源的設計種類也很多,設計成本不高。因此,我們將開關電源的設計作為綜合性的“電力電子技術”課程設計項目。我們對學生進行分組,分解項目任務,分配給他們不同任務要求。如有的學生負責電壓反饋型并聯(lián)Buck電路的設計,有的學生著重于主電路的設計和參數(shù)計算,有的學生要求側重于均流控制電路的設計,有的學生側重于驅動電路的設計等,這樣的分配有助于學生在較短的時間內完成課程設計任務。為完成課程設計任務,教師在課程教學安排上,可適當選擇一些案例進行講解,籍此為學生進行課程設計提供范例。案例可取自科研文獻或當前大學生電子設計競賽中開關電源的設計項目。例如,考慮節(jié)能項目中使用的綜合整流、逆變和直流斬波電路等,設計LED或LCD等的控制和驅動電路以及電動汽車逆變電路等。
3電路仿真與實驗結合
關鍵詞:電路與電子技術;項目式教學;課程建設
隨著基于“教學做一體化”教學改革的進一步深入,電氣類專業(yè)課程在教學方法與教學手段上進行了一系列改革與創(chuàng)新。教學實施中采用了項目引領、任務驅動等實用的教學方法,實現(xiàn)了將理論講授貫穿于項目實踐中,使學生完成了知識學習目標和技能學習目標。“電路與電子技術”這門課程就是為了更好地服務于專業(yè)課程而進行的課程改革,根據(jù)企業(yè)調研按照崗位操作需求在教學內容上打破傳統(tǒng)的按章節(jié)講授知識點,讓學生實現(xiàn)所學即所用,為學生的就業(yè)做好儲備,將原有的“電路與模擬電子”和“數(shù)字電子”進行有機的整合,增強了知識的連貫性,并將與工作過程無關的理論性強的教學內容進行精簡,從而減輕學生的學習負擔。
1課改團隊與專業(yè)課教師深度教研
1.1教學內容刪減。課改小組成員將傳統(tǒng)的“電路與模擬電子”和“數(shù)字電子”兩門課程中的全部知識點進行匯總,并與“單片機”、“PLC應用技術”、“變頻器技術應用”、“電機拖動與控制技術應用”、“礦山供電”、“工廠供電”等專業(yè)課教師多次逐一進行篩檢,將與后續(xù)課程無關的理論性非常強的知識點剔除,多學科交叉需求進行重點標注。
1.2教學項目設置。結合教研結果,課改小組成員對教學知識點進行重新組合,初步擬定項目名稱、任務內容、教學目標、教學手段、學時分配等相關內容。在任務內容設置時明確該任務具體為某一學科,某一部分服務的。再次與專業(yè)教師進行對接,征求專業(yè)教師的意見,將教學內容、教學目標、教學手段基本敲定,確保不遺漏任何一個知識點。
2深入企業(yè)與企業(yè)專家、崗位人員建立密切聯(lián)系
課改小組成員多次深入企業(yè),主要我院在龍煤集團建立的實習實訓基地東榮二礦、東保衛(wèi)煤礦等企業(yè),進行課程改革調研。通過與企業(yè)專家、技術骨干、崗位人員進行交流,了解煤礦機電的主要職業(yè)崗位以及崗位技能需求,尤其是對涉及“電工與電子技術”基本理論方面的需求,將教學項目內容交予企業(yè)人員論證,并進行適當?shù)恼{整。其中調整最大的部分是在教學過程中,適當增加企業(yè)文化,增強學生責任感、榮譽感和集體觀念,培養(yǎng)學生有身處校園心系企業(yè)的精神。企業(yè)人員非常認可我們走入企業(yè)了解需求的做法,我們之間建立了密切的聯(lián)系,他們可以隨時把需求反饋給我們,我們可以階段性的調整課程標準。
3制定符合崗位需求、適應專業(yè)課需要的課程標準
經過同行和企業(yè)人員的多方調研,小組成員制定了詳細的課程標準,在標準中確定了課程的性質與作用和課程的目標,包括知識目標、能力目標、素質目標;明確了與其他課程的聯(lián)系;確定了課程內容與學時的分配;詳細的學習任務教學設計,如表1所示;全面的課程職業(yè)能力訓練內容;教學實施建議,包括教材的選用原則、任課教師的素質要求、教學場地設施的要求、教學評價和考核方式,其中考核方式實行雙過關制度,過程考核和期末考試同時過60%才是本門課程及格,具體分配情況,如表2所示。“電路與電子技術”課程標準內容詳細,確保不同教師都能保質保量的完成教學任務。
4結合學院實際教學環(huán)境編制校本教材
按照學習任務教學計劃組織教學內容,包括理論教學內容和實訓內容。教材整體框架為:項目背景,闡述研究項目的具體社會環(huán)境;教學導航,明確該任務的知識目標、能力目標、素質目標,讓學生知到本次任務學習的目的,達到什么樣的程度;任務描述,布置任務的具體內容;知識準備,提供學生本任務需要用到的新的理論知識,部分內容需要教師的講解;任務實施,要求學生動手實踐完成本次任務。最后是任務訓練,鞏固任務中的理論知識和實踐技能。在設置任務的時候充分結合企業(yè)的需求和學院的實際教學條件,讓學生得到的實際鍛煉與企業(yè)實際生產緊密相連,使學生畢業(yè)后能夠很快的適應企業(yè)的需求,可以極大的縮短學生就業(yè)后的實習時間,完成高職教育的目標。此外,課改小組還在進一步完善教學整體設計和教學單元設計,制作電子課件。
5根據(jù)教學效果進行反復調整
“電路與電子技術”項目化課程建設已經應用在教學中,在授課的過程中,難免會出現(xiàn)一些未預料到的問題,我們隨時進行調整。目前遇到的最多的問題就是學時的分配,實訓項目學時分配過少,學生對動手操作很感興趣,尤其是創(chuàng)新意識很強,這在我們課改初期是沒有預料到的,在調整的過程中,適當加大學生自主創(chuàng)新實訓的時間分配。綜上所述,通過我們對“電路與電子技術”課程建設,使得學生對枯燥的專業(yè)基礎課知識產生了濃厚的學習興趣,為后續(xù)專業(yè)課的學習奠定良好的理論基礎和技能準備。
參考文獻
[1]唐索霞.對職教“電工與電子技術基礎”課改的探討[J].成功(教育),2013(18):140.