发布时间:2022-09-25 16:49:05
序言:写作是分享个人见解和探索未知领域的桥梁,我们为您精选了8篇的数字电路实训总结样本,期待这些样本能够为您提供丰富的参考和启发,请尽情阅读。
论文关键词:高职院校,课程改革,项目教学,数字电路
《数字电路》是高职院校电子信息工程技术专业的一门重要专业基础课程,学生通过这门课程的学习,能够掌握《数字电路》的相关知识,为将来的就业奠定基础。长期以来《数字电路》的教学过程是先由教师在课堂上讲解理论知识,然后再让学生进入实验室完成相关的验证性实验。但是这种被动式的教学模式其教学效果并不是非常理想。因此,需要对《数字电路》的教学模式进行改革。如何实现《数字电路》的有效教学,如何激发学生的学习兴趣,实现理论和实践的有机结合,如何提高学生分析问题和解决问题的能力,这些都是《数字电路》课程改革中亟待解决的问题。起源于德国的项目教学法作为一种切实可行的教学模式[1],已经受到了全国各所高职院校的广泛关注。项目教学法是将课程知识转化为若干个教学项目,师生通过共同实施一个完整的项目而进行的教学活动,这是一种理论与实践相结合的真实演练。在《数字电路》的课程改革中引入项目教学,不仅打破了理论课、实验课和实训课的界限,将理论教学、实践教学、企业要求融于一体,达到了高职教育与企业生产的零距离,而且实现了以就业为导向,以技能为核心的办学宗旨。
一、项目教学法的优势
1、激发学生的学习兴趣
捷克教育家夸美纽斯说过,兴趣是创造一个欢乐和光明的教学环境的主要途径之一[2]。事实证明,兴趣是诱发学生学习动机和学习注意力的重要因素。然而目前高职学生的整体素质并不是非常理想项目教学,他们学习兴趣不浓,学习能力不强期刊网。《数字电路》中抽象的概念、繁琐的公式和缜密的推导很容易使他们失去学习的兴趣。因此,在《数字电路》的教学过程中可以采用项目教学法,以实用性、趣味性、创造性的项目来激发学生的学习兴趣,变以前的“你不想学习,我压你学;你不会学习,我来教你学”为“你不想学习,我来引导你学;你不会学习,我来吸引你学。”项目教学法打破了传统的教学模式,它把技能训练与理论教学做到了有机的结合,无论是元件特性的分析,电路的焊接组装,还是项目的调试,故障的排查,都需要学生亲自动手。学生通过观察、比较、分析,逐步加深对知识的理解,这样可以很好地激发学生的学习兴趣。
2、提高学生的动手能力
在传统的教育模式中,仅仅把学生当作教育的对象和客体,忽视了学生主体性的培养和发展,学生受到太多的限制和束缚,主要表现在重理论、轻技能,眼高手低。研究表明,项目教学法能够使学生对知识的掌握迈上一个新台阶,让学生把知识转变为技能、技能转变为技巧。技能、技巧的形成和完善,是动作技能与心智技能互相联系、互相促进的过程。在《数字电路》传统的教学过程中,元件的特性、电路的工作原理一般都是通过老师抽象的讲解来完成的。而在《数字电路》的项目教学过程中,是将课程的知识点转化为若干个完整的项目,它将理论教学、实践教学、企业要求融于一体,实现了课程的综合化和模块化。为了完成项目任务,学生就必须掌握元件的检测、电路的焊接、项目的调试、故障的排查等相关知识。在此期间,学生通过烙铁、万用表、示波器、信号发生器等的使用,一方面巩固了自己的理论知识,另一方面提高了自己的动手能力。
二、《数字电路》项目教学的设计
1、项目任务的确定
项目教学有别于传统的教学模式,课程中理论知识和实践技能的传授是通过实施具体的项目来完成的。因此,在《数字电路》的项目教学中,项目任务的选取是项目教学法成功与否的关键。项目任务的选取要以教学摘要求融入于四个阶段项目和一个综合项目之中,其项目任务的设计为:(1)三人表决器的设计与制作;(2)智力竞赛抢答计时器的设计与制作;(3)多功能数字钟的设计与制作;(4)循环彩灯的设计与制作;(5)脉宽测量电路的设计与制作。
2、项目教学的实施
项目任务在教学实施的过程中是一个学生全体参与的实践活动,它注重的不是最终的结果,而是完成项目的过程。在《数字电路》的项目教学实施过程中,要以项目任务作为教学单元[3]项目教学,采用分组方式,每组包含3~4名学生,每个项目应该按照知识结构分解成若干个子任务,每个子任务要明确学生需要掌握的知识和技能,子任务的实施要以学生为中心,教师则充当技术支持的角色,当学生遇到疑难问题时,主要由小组成员共同探讨寻找解决问题的方法,期间教师可以选择恰当的时机对学生给予指导和帮助,逐步培养学生养成勤于思考的好习惯。项目实施的流程为:(1)项目导入;(2)师生共同分析项目,确定若干个子任务;(3)针对各子任务,教师引入相关的知识,工学交替,实现理论教学与实践教学的同步进行;(4)学生利用所学的知识依次对各子任务提出实施方案;(5)学生利用Multisim仿真软件检测设计的电路是否符合要求,待检测通过后,再依次完成各子任务;(6)学生把各子任务进行级联,通过综合调试完成整个项目;(7)教师推选优秀的项目成果进行展示,学生之间相互借鉴,取长补短;(8)教师引导学生对该项目所涉及到的知识进行归纳、总结,加深学生对知识的理解。
3、项目教学的考核
项目教学的考核注重学生在项目任务实施过程中综合能力的表现,主要以学生完成项目的情况来考核其学习效果,期间可以引入企业人员的参考文献教学的理论知识、操作技能、测试方法等相关内容以书面形式给学生进行笔试,占总成绩25%,由教师批改后给出得分。
三、项目教学法中的注意事项
1、项目教学内容要体现企业岗位的要求
高职教育的人才培养目标是复合型人才,既强调人才的实用型、技能型,又注重培养人才的职业能力、社会能力、创造能力和发展能力。学生作为准职业人,无论将来从事何种职业,都必须具备良好的职业道德素质和职业技能素质。在《数字电路》中应用项目教学法,不仅能将理论知识和实践技能相结合,提高学生运用理论知识解决实际问题的能力,而且通过模拟与企业实际生产过程,还能提高学生对未来岗位的适应能力。因此,首先,教师在选择项目教学内容前,要走访往届毕业学生的企业,分别对各相关岗位进行调研,了解企业对这些岗位的要求,如该岗位对知识的要求、对能力的要求、对素质的要求等;其次,针对《数字电路》的具体教学目标,教师要将教学内容与实际的工作过程作有机的结合项目教学,编制有一定应用价值的教学项目,凸显项目教学法的职业导向、能力目标、任务引领、学生主体、实训操作等特点期刊网。
2、不是课程的所有内容都要采用项目教学法
随着项目教学法的推广,有些教师认为《数字电路》中的所有内容都应该采用项目教学法[4],其实这是一种对项目教学法的片面理解。项目教学法是以生产某一产品或完成某一任务来划分项目的,需要将课程内容与市场需求、企业的生产过程紧密地联系起来。因此,《数字电路》中不同的内容需要采用不同的教学方法。例如在不同进制的转换上可以采用类比法,在布尔代数、卡诺图、真值表等基本概念上可以采用讲授教学法,在组合逻辑电路的设计、时序逻辑电路的设计、集成电路的应用等内容上可以采用项目教学法。项目教学法的思路是边学边用,教学要以“少而精”为原则,旨在引导学生先对项目感兴趣然后再主动学习。这就要求教师不仅熟悉教材,而且能够深入企业第一线,了解各岗位的技能要求,熟悉生产环节的工序衔接。这样才能合理选择《数字电路》中的教学内容,根据教学要求和高职学生的特点采用项目教学法。
三、结束语
以实践为导向、注重课程内容要体现企业岗位的要求已成为当前高职教育课程改革的趋势。在《数字电路》中采用项目教学法,实现了理论和实践的有机结合,充分体现了现代高职教育的特点和发展方向。项目教学法采用理论、实践相结合,分组教学、师生互动的教学方式,创造了学生主动参与、相互协作、探索创新的全新教学模式,这与高职教育“以能力为本位,培养德、智、体、美、劳全面发展的复合型人才”的教育目标是一致的。面对数字电路技术日新月异的发展,《数字电路》的课程改革依然任重道远,它还需要在具体的教学过程中根据广大师生的反映来进行不断地调整和完善。
参考文献:
[1]朱幼娟.项目教学在高职课程改革中应用——以《数字电路》课程为例[J]. 科技信息, 2009,26(27):148-149.
[2]赵海永.项目教学法在电子教学中的应用探析[J]. 职业, 2011,18(8):39-40.
[3]楼平.高职《数字电子技术》课程“项目教学法”探索与实践[D]. 浙江: 浙江师范大学, 2007.
[4]童相海,顾健.在“电工基础”课程中应用项目教学法的思考[J]. 教育与职业,2011,95(6):156-157.
关键词:开放实验 课题式教学法 EDA教学
中图分类号:G71 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)08(b)-0168-01
电设计自动化技术(EDA)是电气信息类实验教学中很重要的内容(如图1),本文将探讨EDA教学改革。实验教学中主要探讨实验室开放模式和课题式教学法的特点和意义,并通过实践说明该方法的具有较好的效果。理论教学中,采用多样化多媒体课件和电子教案为主进行课堂教学,同时借助BB网络课程建设辅助教学。
1 开放实验室教学法及其实践
开放实验室是教学体系的一个重要组成部分,它在培养学生实践能力和创新能力方面有着举足轻重的作用。《EDA技术》课程教学需要根据本校实际来进行改革,我校《EDA技术》课程以系统级的设计为中心,以抽象、高层次的设计描述为重点,以当前最流行的FPGA/CPLD器件为验证、实现载体,熟练掌握最先进的EDA开发工具,利用EDA工具和所学的系统级的设计思想与设计方法,高效地完成实际电子系统的设计、验证与实现。这些实现必须借助大量各级各类实验。除了课堂教学、课内实验之外,必须加大实验室的开放力度。
1.1 开放实验室项目规划
电气、电子等热门专业,近几年学生人数增加较快,实验设施的配置应考虑到资源共享,开放实验室必须以教学任务为目标,提高资源利用率,减少重复建设。
1.2 规范日常管理
为了促进EDA教学效果,对EDA实验室采用开放式管理,在班级中成立EDA兴趣小组等方法,能够让学生能够根据兴趣爱好和业余时间在教师指导下持续地学习EDA技术,这样能促进理论与实践相结合,达到培养具有应用能力学生的目的。同时,还需要对这些日常事务建立规范的操作流程和实施细则,明确责任和义务,确保实验室开放的质量。
1.3 实验室向学生开放
鼓励学生参加开放实验。学生进入开放实验室之前,应该了解各种规章制度,仪器的使用规范的实验操作流程,规章制度和操作规范可以订制成手册,让学生自行学习。
开设选修实验课程。从2009年开始就在电子类相关专业选修实验课程,在先修数字电路课程的基础上讲授EDA工具及数字系统设计方法。作为选修课实验课,目前学生的重视程度不够,受益面不够广泛,主要针对还没有学习数字电路课程的低年级自觉的学生。
2 课题式教学法及其实践
为了能更好地达到教学效果,在教学中采用课题教学法,让学生带着问题进行实验探究。具有多种优势:一是辅助设计软件安全可靠,当学生在课题探索初期,即使考虑不周,也不会造成安全事故;二是直观高效,通过仿真运行,可以立即得出数据,观测信号图像等;三是元器件库的可选择面广,并且容易修改,有利于学生的自主探索。
2.1 EDA与数字电路课程多种教学模式结合
在EDA教学中引入课题式教学法,务必要注意和数字电路课程相结合的方式。使学生在掌握传统的数字系统设计方法的基础上进一步学习现代最新的数字系统设计方法,既实现了传统与现代的有机结合,又保持了数字电路课程教学内容的连贯性。
2.2 课题式教学法的三个层次
EDA教学突出实践,强调学生多动手,所以引入的课题根据学生和教师的作用不同,分为三个层次。其中前两个层次为关键层次,第三个层次为提高层次,在EDA实验教学中发挥重要的作用。
第一个层次为基本应用型课题为主。课程开始,采取教师课内实验中现场授课和指导实验的教学方式,以便迅速引导学生入门。主要用EDA来实现常用的功能器件,比如计数器、多路选择器、交通灯控制器、分频器等。这个器件通过数字电路课程可以找到理论支撑。
第二层次为教师指导的扩展型课题为主。在学生熟悉实验环境后,采取布置课题,学生自主完成、教师指导的教学模式,引导、培养学生自己获取知识的能力。
第三层次以学生自主创新、自我发挥型课题为主。该阶段以学生自主综合创新设计型实践为主,采取引导、探索性方法。引导学生发挥个性,培养学生的知识应用能力、信息获取和选择能力、动手实践能力、创新能力。
2.3 课题式教学模式实践效果及总结
较长期的教学实践证明,这套课题式教学方法对于学生理论知识的学习和实践动手能力的培养是非常有效的。在后续课程、学生毕业设计、电子设计竞赛等环节得到了广泛的应用,取得了较好的效果,受到了多方面的好评。
大部分学生在毕业设计中用到EDA技术,部分以VHDL进行数字系统设计为课题的同学出色的完成了设计,被评为优秀毕业论文。
学生在全国大学生电子设计竞赛中,广泛使用EDA技术,进行电路仿真、设计印刷线路板,并利用VHDL进行设计,在2011年全国大学生电子大赛中获得省级一、二、三等奖共6项。
3 建立网络教学平台和考试方法的改革
网络教学平台是课堂教学的有力补充,网络教学资源非常丰富,包括网络课程、教学资源、EDA技术实例、习题库及网络互动平台等。可以随时下载各种学习资料、练习系统,方便学生自主学习,扩展了学生的知识面,培养了学生的信息素养搭建各种网络教学平台如作业提交、邮件服务、软件上传下载、信息、辅导答疑平台等,做到了师生互动,对教学的各个环节给予了有力的支持,保证了教学质量。
参考文献
[1] 谭雅莉.课题式教学法在电工电子EDA实验教学中的实践[J].中国现代教育装备,2011(19):73-77.
[2] 张宇.电子通信类的实验室开放管理[J].实验室研究与探索,2011,10,30(10):173-175.
[3] 王智勇.电气类专业开放式实践教学管理模式的研究[J].实验室科学,2011,2(1):52-54.
[4] 周敏,李振卫.电子信息类专业实践教学改革初探[J].沈阳教育学院学报,2010(4):84-86.
关键词:课程改革;工作任务;课程项目;技术情境;教学导航
作者简介:陈丽茹(1962-),女,辽宁开原人,哈尔滨电力职业技术学院信息工程系,副教授;刘莲秋(1964-),女,辽宁盖州人,哈尔滨电力职业技术学院信息工程系,副教授。(黑龙江哈尔滨150030)
中图分类号:G712 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2012)12-0093-02
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T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。
(2)实践知识。元器件的选择、测试;印制电路板的规划和制作;元器件的焊接、组装;电路的调试及参数测试;实践测试报告的编写。
“电子技术”课程的教学改革就是以职业为导向,以提高学生就业竞争能力为目的,以市场需求为运作平台。因此应将该课程实训的内容和电子元器件及电路的研发实验、生产流程与企业结合到一起,通过校企合作,学生以一个普通职业人的身份,真正达到工学结合的课程改革。
参考文献:
[1]教育部关于加强高职教育人才培养工作的意见[Z].教高[2000]2号.
[2]教育部关于以就业为导向深化高等职业教育改革的若干意见[Z].教高[2004]1号.
关键词: 电路板焊接 布线 原则
焊接是制造电子产品的重要环节之一,如果没有相应的工艺质量保证,任何一个设计精良的电子产品都难以达到设计要求。电子产品的功能取决于电子元器件正确的相互连接,这些元器件的相互连接大都依据于电路板焊接。电路板焊接在电子产品的装配中,一直起着重要的作用。即使当前有许多连接技术,但电路板焊接仍然保持着主导地位。
尽管所有焊接过程的物理一化学原理是相同的,但电子电路的焊接又具有它自身的特点,即高可靠与微型化,这是与电子产品的特点相一致的。电路板的焊接质量是受多方面因素影响的。例如基金属材料的种类及其表层、镀层的种类和厚度、加工工艺和方式,焊接前的表面状态,焊剂成分,焊接方式,焊接温度和时间,被焊接基金属的间隙大小,助焊剂种类与性能,焊接工具,等等。不仅被焊元器件引线表面的氧化物及引线内部结构的金属间化合物状况是影响引线可焊性的重要原因,而且印制板表面的氧化物也是影响焊盘可焊性的主要原因。
锡焊的质量主要取决于焊料润湿焊件表面的能力,即两种金属材料的可润性,即可焊性。如果焊件的可焊性差,就不可能焊出合格的焊点。可焊性是指焊件与焊锡在适当的温度和焊剂的作用下,形成良好结合的性能。不是所有的材料都可以用锡焊实现连接的,只有部分金属有较好可焊性,一般铜及其合金、金、银、锌、镍等具有较好可焊性,而铝、不锈钢、铸铁等可焊性很差。一般需要特殊焊剂与方法才能锡焊。
为了使焊锡和焊件达到良好的结合,焊件表面一定要保持清洁。即便是可焊性良好的焊件,如果焊件表面存在氧化层、灰尘和油污,在焊接前务必清除干净,否则影响焊件周围合金层的形成,从而无法保证焊接质量。手工焊接是传统的焊接方法,虽然批量电子产品生产已较少采用手工焊接了,但对电子产品的维修、调试中不可避免地还会用到手工焊接。焊接的质量也直接影响到维修效果。手工焊接是一项实践性很强的技能,在了解一般方法后,要多练;多实践,才能有较好的焊接质量。对电路板焊接布线应注意的几点原则我总结如下。
1.输入端与输出端的边线应避免相邻平行,以免产生反射干扰。必要时应加地线隔离,两相邻层的布线要互相垂直,平行容易产生寄生耦合。
2.电路与模拟电路的共地处理。现在有许多PCB不再是单一功能电路(数字或模拟电路),而是由数字电路和模拟电路混合构成的。因此在布线时就需要考虑它们之间互相干扰的问题,特别是地线上的噪音干扰。数字电路的频率高,模拟电路的敏感度强,对信号线来说,高频的信号线尽可能远离敏感的模拟电路器件,对地线来说,整个PCB对外界只有一个结点,所以必须在PCB内部进行处理数、模共地的问题,而在板内部数字地和模拟地实际上是分开的它们之间互不相连,只是在PCB与外界连接的接口处(如插头等)。数字地与模拟地有一点短接,请注意,只有一个连接点。也有在PCB上不共地的,这由系统设计来决定。
3.导线拐弯处一般取圆弧形,而直角或夹角在高频电路中会影响电气性能。如非要取直角,一般采用两个135°角来代替直角。
4.大面积导体中连接腿的处理。在大面积的接地(电)中,常用元器件的腿与其连接,对连接腿的处理需要进行综合的考虑,就电气性能而言,元件腿的焊盘与铜面满接为好,但对元件的焊接装配就存在一些不良隐患如:①焊接需要大功率加热器。②容易造成虚焊点。所以兼顾电气性能与工艺需要,做成十字花焊盘,称之为热隔离(heatshield),俗称热焊盘(Thermal)。这样,可使在焊接时因截面过分散热而产生虚焊点的可能性大大减少。多层板的接电(地)层腿的处理相同。
5接地线应尽量加粗。若接地线用很纫的线条,则接地电位随电流的变化而变化,使抗噪性能降低。因此应将接地线加粗,使它能通过三倍于印制板上的允许电流。如有可能,接地线应在2―3mm以上。
6.正确的单点和多点接地。在低频电路中,信号的工作频率小于1MHz,它的布线和器件间的电感影响较小,而接地电路形成的环流对干扰影响较大,因而应采用一点接地。当信号工作频率大于10MHz时,如果采用一点接地,其地线的长度不应超过波长的1/20,否则应采用多点接地法。
7.信号线布在电(地)层上在多层印制板布线时,由于在信号线层没有布完的线剩下已经不多,再多加层数就会造成浪费也会给生产增加一定的工作量,成本也相应增加。为解决这个矛盾,可以考虑在电(地)层上进行布线。首先应考虑用电源层,其次才是地层,最好保留地层的完整性。
8.尽可能缩短高频元器件之间的连线,设法减少它们的分布参数和相互间的电磁干扰。易受干扰的元器件不能相互挨得太近,输入和输出元件应尽量远离。某些元器件或导线之间可能有较高的电位差,应加大它们之间的距离,以免放电引出意外短路。带高电压的元器件应尽量布置在调试时手不易触及的地方。
9.设计规则检查。布线设计完成后,需认真检查布线设计是否符合设计者所制定的规则,同时也需确认所制定的规则是否符合印制板生产工艺的需求,一般检查有如下几个方面:线与线、线与元件焊盘、线与贯通孔、元件焊盘与贯通孔、贯通孔与贯通孔之间的距离是否合理,是否满足生产要求?电源线和地线的宽度是否合适,电源与地线之间是否紧耦合(低的波阻抗)?在PCB中是否还有能让地线加宽的地方?对于关键的信号线是否采取了最佳措施,如长度最短,加保护线,输入线及输出线被明显地分开?模拟电路和数字电路部分是否有各自独立的地线。后加在PCB中的图形(如图标、注标)是否会造成信号短路?对一些不理想的线形进行修改。在PCB上是否加有工艺线?阻焊是否符合生产工艺的要求,阻焊尺寸是否合适,字符标志是否压在器件焊盘上?以免影响电装质量。多层板中的电源地层的外框边缘是否缩小?如电源地层的铜箔露出板外,容易造成短路。
本文目的在于说明PCB进行印制板设计的流程和一些注意事项,为设计人员提供设计规范,方便设计人员之间进行交流和相互检查。
参考文献:
关键词: 电子电工学 教学内容 实验教学 教学方式 考核方式
随着时代的进步,各高校教育改革力度的加大,电子电工学的改革也在不断地进行。南京理工大学泰州科技学院作为一个新兴的理工科学院,本着高起点、高标准的方针,投入了大量资金用于添置新型实验设备,为实践性教学提供了良好的硬件环境,而且在理论教学的实施方面严格规范考核标准,将应用性人才的培养作为主要的目标。
在教学和实践的过程中,我们发现了一些问题,其主要表现在以下几个方面:理论课的内容相关性,实验的考核,以及如何提高学生实验热情。在进行理论和实践的教学进程中,我们通过和学生、教授、同行的交流,经过课群组讨论,总结出了以下改进建议,并将其应用于教学实践中,取得了较好的效果。
1.教学内容方面
进一步优化课程体系,适应当今教育的培养需要。
在我院,除了电子电气类专业开设传统的电子线路、数字电路、模拟电路课程之外,非电类专业基本上都是开设的电工类课程。由于各个专业对课程的要求不同,教师对教学进度的把握难度加大。电工学作为一门非电类专业的技术基础课程,它的主要任务是为学生学习专业知识和从事工程技术工作打好理论基础,并使他们接受一定的基础技能的训练。因此,在课程内容的设置上,针对不同专业,包括机械、工业、环境工程等的需要,我院开设了不同“版本”的电工学课程。具体调整措施如下:
(1)与时俱进地在课堂教学中引入电子技术学科发展的新技术、新器件、新产品等内容,特别是与学习、生活密切相关的电子新产品。如教师在讲解电路的作用时,除了讲述传统的放大器电路作为说明电路的传递和处理信号功能外,还加入比较贴近学生生活的MP3、手机等等,以此激发学生的学习兴趣,从而达到调动学生学习的积极性、开阔学生的视野、拓展学生的思路的目的。
(2)在电路的基础部分教学中,教师仍主要采用在课堂授课方式,而在习题课上尽量不给学生提供现成结论,而是首先提出问题,然后讲清思路,最后将本课程分析研究问题的方法展示给学生。针对我院生源的情况,我们对这一部分基础知识的讲授要慎之又慎。在课堂教学中讲授专业知识的同时,还应注重科学的思维方法的培养。这样可以逐渐启发学生的思维,使原来高中以学习文科为主的思维慢慢向理工科的思维过渡,从而激发他们学习本课程的兴趣。同时,教师应针对各章节的重点内容,设置典型的思考题和习题,让学生自行思考和解答,然后在课堂上采用教师、学生共同点评的方式,培养学生独立思考的能力,为后续课程的学习奠定坚实的基础。
(3)在模拟电路课程的讲解中主要以低频小信号为主,介绍集成元件以分立元件为辅,对于集成元件则主要介绍其外部特性,内特性仅做简单的说明。各章基本上按先介绍器件,后介绍应用电路的顺序展开分析讨论。而相对较大信号时也仅做简单的分析,不做进一步的讨论[1]。
在数字电路内容的编排上,采用从基础知识到综合认识,从系统了解到创新设计的思路。从最基本的逻辑函数、基本逻辑器件入手,再到由基本逻辑器件构成的数字电路,进一步深入到由基本数字电路构成的简单的数字电路应用系统等模块,每个模块处于不同的层次,只有在掌握了前面的模块的基础上,才能进行后面的模块的学习。
模拟电路与数字电路这部分,由于不同专业的侧重点不同,所以在讲授的重点上,应着重阐述各种电路的特点及其在不同工程上的实际应用,学生通过该课程的学习能掌握电子线路的基本理论和基本分析方法,从而能进一步解决以后遇到的工程实际问题。
2.实验教学方面
随着时代的发展,社会对大学生综合素质、创新能力的要求越来越高,我们对电工、电子实验在教学过程进行了一些改进,以适应应用性人才的培养需要。
由于传统的实验教学基本依附于课堂教学,学生要在规定的时间内去完成教师指定的实验内容,多数实验还必须严格按照规定好的操作步骤来进行,学生只要按照规定的操作步骤做,一般情况下就可能达到预定的结果。实验内容基本都是由教师自己设计实验完成的,在实验手册上已经明确地标出了注意事项和可能出现问题的解决方法,因此每次学生做实验时,表面上都能很顺利地完成,相应的定理、定律也得到了验证,但对学生来说这只是一种被动接受的过程,久而久之,学生会对实验失去兴趣,认为做实验就是接线、测数据,然后写个报告了事。
就如何激发学生的学习兴趣这一问题,我们一方面对实验的内容方面进行改进,增加设计性、综合性实验,并将其作为实验教学的重点。在利用现有的实验室资源的前提下,学生可以在教师的指导下,通过查阅相关资料,由学生自行设计实验电路、拟定实验步骤、数据表格,独立完成实验操作。这样就使学生在实验中的角色和地位由被动变为主动,成为了整个实验过程的主要参与者[2]。在这个方面,我们已经通过学生自主创新的电子设计大赛进行了实践证明,通过自行设计综合性实验,学生的动手能力、创新思维能力得到了明显的提高。另一方面,我们正在进行开放性实验室的尝试。传统的实验课,一般是由教师进行统一的安排,基本上是以班级为单位,并规定实验时间。时间结束,不论是否完成该实验,学生都得离开实验室,下次课做新的实验内容,这样对于那些基础较差、动手能力不强的学生来说,就无法完成整个实验,因而也就不能进行数据分析和得到正确结论,结果只能“借用”别人的测量结果。如此以往,学生就会失去兴趣,对做实验越来越没有信心。而相对的,开放性实验教学可以从实验时间、内容、次数上都具有可调性。学生可以通过网上预约或是实验室预约来自行选择实验时间做实验,这样既避免了上实验课程发生冲突,也使实验室资源得到充分利用。
3.教学方式方面
电工电子技术课程的内容涉及的知识面较广,信息量大。对于一些抽象的内容,教师难以用语言清楚描述,学生也不太容易理解。随着计算机的普及,多媒体课件教学已成为教学手段改进的必然趋势,与传统的教学方法相比,它具有形象生动、直观、信息量大、图形标准化、节省时间等优点。
相对传统教学而言,多媒体教学也有其自身的不足,比如信息量过大、部分画面一闪而过、不便于学生的记忆等等。因此,我院的电子课群组全体教师集思广益,在精心编制了本课程的配套的多媒体课件并应用于教学的同时,不断推敲如何才能将两者进一步地有机结合;在将原来抽象、复杂的内容用生动的图像和动画表现出来的同时,保留原有的传统板书的内容,这样可以更好地帮助学生理解难懂的知识点,向学生形象、直观地展示有关内容,并使学生对知识点的印象更加深刻。如:在电路中改变某个电阻的参数对电路工作状态的影响,在讲解这个问题时,我们可以先用推导的方法,在黑板上进行证明之后,结合应用型软件(如:EWB)进行仿真,直观地给出结果[3]。这样既可以增加课堂教学的信息量,培养学生的学习兴趣,又提高了教学效率,给学生留下更加深刻的印象。
4.考核方式方面
合理的考核方式是衡量教学改革成功的关键因素。在综合考虑了考核的出发点,并结合本专业的教学特点,充分体现素质教育和实践能力教学的情况下,我们对电工学整体课程的考核方式进行了改革,进一步规范了考核方式。从原来的基础理论占60%、实践能力占30%、平时成绩占10%的考核标准修改为基础理论占40%、实践能力占40%、平时成绩占20%,即在考核上加强实践能力的要求,以达到端正学生在实践课程上的学习态度,明确其学习的目标,引起学生对实践课程的重视的目的。学生自觉地加强在实践环节的学习力度,从而进一步提高动手能力。
实践证明,通过以上四点改革措施,学生的动手能力进一步加强,在求职应骋及生产实践中普遍获得了用人单位的好评。
参考文献:
[1]刘雅娴.电子线路课程教学改革的尝试[J].中国科教创新导刊,2008,09.
生物医学工程(biomedical engineering, BME)始于20世纪60年代,是一门理、工、医高度交叉融合的新兴边缘学科,是电子、计算机、通信、智能仪器、传感检测、医学仪器以及生物学、现代医学等在生命科学中的应用与融合。基于医疗器械新兴产业对于医学工程人员的巨大市场需求,湖北科技学院生物医学工程专业主要培养医疗仪器的质控、维护与研发及生物医学信息采集、传输、处理、分析、存储等方面的“厚基础、多口径、强能力、高素质”的复合应用型人才。为了让学生具备医学仪器的原理与构造知识,具有进行操作、管理、质量保证及医学仪器初步设计与开发的能力,且能在生物医学工程、电子技术、计算机与信息科学等领域从事教学、科研与开发工作,则要求学生必须具有扎实的电子技术基础知识及较强的综合运用能力和研究创新能力。为此,构建以实验、实训课程教学为主体的电子技术实验教学中心,开展电子技术类实验课程,培养学生电路分析、设计及应用的能力是实现生物医学工程专业人才培养目标的必备环节[1]。
电子技术实验分为数字电子技术实验和模拟电子技术实验两大类,本文针对本院数字电子技术实验教学中曾经存在的问题,从实验内容的设置、实验教学方式方法的改进等方面进行了教学改革,以达到巩固学生所学理论知识,培养学生综合运用知识、发现问题及解决问题的能力,且更大程度上提高学生电路设计、创新和实践动手能力,从而提高教学质量的目的。
1 数字电子技术实验教学曾存在的问题
在过去的几年中,本院生物医学工程专业的数字电子技术实验教学曾存在以下几个主要方面的问题。
(1)实验内容设置简单。
数字电子技术实验总学时为24学时,每2学时(90min)为一次课,设置了12个实验项目。为了保证在2学时时间里顺利完成实验,实验内容大多过于简单,且大部分为基础验证性实验,缺乏综合性设计性实验项目,导致对学生的综合能力锻炼得不到显著效果。且在后面的实验过程中,由于学生已掌握基本实验操作方法且实验内容过于简单,实验完成时间非常短,导致学生对实验的重视程度降低,对教师的教学水平和态度表示质疑。
(2)实验教学方式方法传统。
教师在实验教学过程中过于依赖实验指导书,按部就班的讲解书上的实验内容,缺少启发学生思考的行为。可采用什么方法、什么芯片来实现电路,优缺点有哪些;当电路出现问题而得不到理想结果时,问题出现在哪里,如何测试电路,如何找出问题并解决问题;这些问题式、思考式的教学方法在以往的教学中体现较少。在实验操作过程中,教师往往把一个实验项目从头到尾演示一遍,学生依葫芦画瓢,对实验一知半解,不主动思考为什么这样连接线路,出现问题更是无从下手,更谈不上对实验结果的分析与总结。这样的教学方式不仅使理论知识得不到巩固,动手能力也得不到提高,从而使得开展实验课的意义得不到体现,与专业人才培养目标要求相处甚远。
(3)实验室教学管理沉闷。
实验是个科学及严谨的行为,一般情况下要求学生独立完成实验,但是很多教师在实验室的管理上过于严格,不允许学生之间进行相互沟通与交流,实验氛围死气沉沉。这样虽然可以保证独立性,但是在一定程度上也影响了实验效果。有些学生甚至也不敢和任课教师进行交流,电路出现问题也无法解决,课后抄袭别人的实验数据来完成实验报告。
(4)考核方式不合理。
实验教学考核方式不够客观,传统的实验考核以实验报告为主要依据。由于实验教学时,老师不可能同时监督所有的实验学生,所以抄袭的实验数据及实验报告的情况时有发生,致使一些学生养成了对别人的依赖心理及学习懒惰的坏习惯[2]。
数字电子技术实验是一门逻辑性、实践性、应用性很强的课程,要求学生具备应用系统分析、设计及制作的能力[3]。基于以上曾出现的主要问题,在现阶段的数字电子技术实验教学中,该研究者进行了以下方面的教学改革与实践。
2 实验内容改革
在实验教学内容上,从专业培养目标出发,全面修订了实验教学大纲,优化实验知识结构,形成梯次的教学内容体系,即基础性实验、综合性实验和创新设计性实验。在实验总学时保持不变的前提下,减少验证性实验项目,增加了综合性、设计性实验项目,并且注重实验项目课程内综合更新、课程间重组以及跨学科交叉融合,尤其重视医学和生物医学工程专业知识综合运用能力和研究创新能力的培养。近两年,面向本院生物医学工程专业本科生所开设的数字电子技术实验项目及学时分配如表1所示。
从表1可知:实验项目从12个减少到9个,但是总学时保持未变;从实验内容设置来看,实验难度成梯度;实验类型分为基础验证性、设计性和综合创新设计性三种。纯粹的验证性实验只有2个,分别为实验一逻辑门测试和实验四触发器功能测试。实验一为第一次实验课,先要教会学生使用实验箱和认识芯片实物,向学生传授实验技巧,所需时间较多,因此设置的内容稍简单,让学生的实验过程既顺利又充实而有成就感,从而激起学生的实验兴趣。实验五分为两个部分:先验证计数器及寄存器逻辑功能,随后重点完成常用计数器芯片74LS161和寄存器芯片74LS194的扩展应用设计,如果只是单纯的芯片功能测试,就缺乏应用训练,不利于后面相关设计性实验的开展。实验二和实验三为组合逻辑电路设计,分为小规模和中规模,内容上不重复,电路的实现从采用逻辑门升级到采用中规模集成芯片。实验六为经典的时序逻辑电路设计,考虑到难度稍难及根据往届实验情况,将其学时调为3学时,通过该实验项目,学生对时序逻辑电路的设计流程、动作特点及测试方式有了更深刻的理解。实验七为综合性实验,主要进行综合实践训练,培养学生综合运用知识的能力。时钟脉冲信号在数字电路的工作中起控制作用,因此,特设置了一个采用经典的模数综合器件555定时器来构建简易时钟脉冲信号源的实验项目。前八个实验基本涵盖了数字电路理论内容,且按照理论课章节顺序来设置。在实验课程的最后,为了综合考查学生知识运用、创新、动手操作及团队合作能力,特设置了一个系统设计性实验项目,如《交通灯控制电路设计》。该设计任务涉及到多个功能模块,由于电路较复杂,设定学时为6学时,需要学生综合运用所学知识来实现,作为实验课程考核部分之一。
综上,整个实验教学分为四个阶段:基础训练实验阶段、基础设计实验阶段、综合应用训练阶段和系统设计实验阶段。使学生从基本的实验设备和器件的使用、实验数据的处理、知识的综合运用、电路设计调试到实践创新能力都得到了训练。
3 实验方式方法改革
在学生掌握了常用的实验仪器如数字电路实验箱、万用表、信号发生器等的使用方法,熟识了常用的集成电路芯片的基础上,结合各实验项目的要求及特点,采用多种实验方式来完成实验。验证性实验可只用数字电路实验箱来实现,多个芯片同时在实验箱上连接,连线方便,费时较短,一次实验课中可以完成多个任务。较简单设计性实验采用分立元件连接来构建电路,既可以锻炼学生动手能力,又可以在规定时间内完成实验。综合设计性实验由于难度最高,可让学生用软件仿真出电路原理图,然后制作PCB板,实现电路实物。
课程开始时教师讲授的时间不易超过15min,主要帮助学生完成对实验的理解,思路的建立。实验方案的设计、实验电路的搭建及问题的排解,要有学生自主完成。在实验进行中,教师和学生各自的定位要准确,教师主指导,注重培养学生的实验兴趣。在整堂实验课中,要让学生体现主动性,感受到“做中学”的乐趣。
由于实验内容大部分为设计性实验,如果纯粹依赖实验指导书进行教学,较难达到培养学生电路设计能力的目的。因此在现阶段,采用项目驱动法[4]来开展实验教学,具体做法为:开学初把数字电子技术实验的所有实验项目以电子文档的形式发送给学生,每个设计性实验只提供设计任务、设计要求和可供参考使用的芯片种类,设计方案和电路原理图由学生自主完成。这样既可以改善学生的懒惰思想,又可以实现课前预习、培养学生查阅参考文献的和初步设计的能力。对于学时较长和难度较大的实验项目,2~3名学生可组成小团队,团队成员在参阅大量参考文献后进行小组讨论,多次讨论后确定设计方案。在电路构建及测试过程中,每个成员都必须积极参与,教师也给予一些必要性的指导。经过两年的实践发现,该实验教学方法有效增强了学生的自主学习能力、分析问题及解决问题能力、自我管理能力、团队合作能力和创新实践能力。每次实验完成之后,学生不仅对相关知识有了更深刻的理解,也获得了满足感,极大提高了学生参与实验的兴趣。
4 实验室教学管理改革
对于任何一个实验项目,都允许并鼓励学生之间相互交流,教师作为引导者虽不过多干预学生的实验过程,但是也积极关注他们的实验进度,认真聆听他们的实验想法,适时给出建议,甚至和学生进行热烈讨论,帮助他们构建更正确的实验方案。当学生搭建的电路不能正常工作时,不过多责备,反而是启发他们自己寻找问题的所在,鼓励学生多思路分析问题。因此,实验室的氛围既严谨又活跃,绝大部分学生都非常专注的投入到实验中,实验效果理想率可达到95%以上,实验数据抄袭的现象非常少。
5 实验考核方式改革
很多学生不重视数字电子技术实验教学的原因之一就是其考核方式不太合理,实验成绩要么只占数字电路课程成绩的百分之二十,要么只由实验报告的成绩和平时考勤成绩组成,导致有些学生认为只要期末考试卷面成绩高就行,实验做不做问题不大,有些学生虽然每次实验都出勤,但是在实验室并不认真做实验,实验报告抄袭他人。
基于这些现象,近两年本院生物医学工程专业开展的数字电子技术实验考核方式做了如下改革。
(1)电子技术实验单独为一门课程。该课程成绩中模拟电子技术实验成绩占50%,数字电子技术实验成绩占50%。就数字电子技术实验成绩而言,平时出勤率仅占10%,实验过程中的表现占40%,系统设计实验考核成绩占30%,实验报告成绩占20%。因此,学生的实验态度与实验能力最大程度上决定了其课程成绩。这就使得绝大部分学生能以正确、积极的态度来对待实验课程,并尽量通过自主努力完成实验。
(2)系统设计实验项目考核时,分模块考核。比如在《交通灯控制电路设计》实验项目中,总分100分,完成时钟信号源电路模块,得10分;完成定时器模块,得25分;完成控制器模块,得40分;完成译码驱动器模块,得15分;设计方案阐述和回答教师提问部分完成,得10分。这样不仅避免由于电路硬件原因导致电路系统最终实验效果不理想而得零分,打击学生信心的情况出现,又可以让学生在实验过程中能逐级测试电路,保证最后的电路系统效果理想,且对学生的团队合作能力和答辩能力进行了培养。
关键词: 中职院校 电子技术 开放式实验
中职电子专业是一门专业难度相对比较大的课程,对学生有较高的要求。随着国家新课程改革标准的推行,现代电子技术专业教学内容与传统教学内容有着较大的出入。传统电子技术专业内容以电子技术与操作技术为主。教师在教学过程中只需依据课例进行授课并示范,而学生也只需记忆授课内容,便完成了教学目标。然而,现代电子专业课程则要求学生学习理论知识的同时,具备实际动手操作能力。因此,将开放式实验室应用到中职电子技术教学中具有非常重要的现实意义。
一、开放性实验室的必要性
(一)电子教学发展的要求。电子技术课程的内容具有一定的抽象性和很强的实用性。因此,教师在日常教学过程中如果采用传统教学模式,仅依靠教材知识则难以实现教学目标,技术与原理很难让学生掌握。因此,一定要改变传统教学模式,创新教学方法,以实现教学目标。针对此点,开放性实验室便有了用武之地。
(二)中职学生的学习要求。开放性实验室,主要目的在于培养学生实践能力,提高学习能力,并发挥实验室应有的价值。为使学生更好地学习,中职应重新设计教学课程,将之与电子电工实验室的使用有机结合,提高实验室的应用率,继而加大开发程度。教学过程中,教师要让学生的主体地位得到充分体现,对学生学习中的表现与状态给予充分重视,改变传统学生被动接受知识的状态。开放性实验室的建立是实现这一目标的很好途径。
二、开放性实验室的实施内容
随着时代不断发展,社会中各行各业飞速发展,使职业教育产生巨大压力,因此,中职只有改变教学模式,注重培养专业应用型人才,使学生动手能力得到增强,才能在一定程度上缓和这种压力。目前,最重要的是如何提高学生学习与动手操作的积极性,除此之外,日常教学过程中还要找出传统电子技术专业实验教学中的不足之处,如电子实验室中设备未能及时更新,陈旧的设备脱离时代;实验室没有做到合理管理,导致事故发生。另外,电子技术实验教学的教材脱离现实生活,教材中描述的场景与问题基本以模拟为主,让学生感到知识与实际生活脱节等问题。因此,应尽快改变电子技术实验课的教程,继而采用新的教学模式。这里,我们将开放性实验室作为新的教学方案,通过不断实验、研究与讨论,找出新方案的主要问题及对应解决办法,让方案帮助学生最有利地发展。
(一)大概目标。通过开展实验室电子技术技能课程,有效检验该教学方式的实用性与效果。通过范例实训,学生的学习积极性被充分调动起来。只有让学生主动参与,并结合教师引导,进一步分析处理,才能在此过程中收获知识。学生进行试验之前已初步掌握了部分电工基础知识。通过电子线路专业基础课程教学,学生了解部分基本分析电路的方法和基本技术与应用。学生拥有一定基础,再通过动手练习,让教学效果事半功倍,最后结合理论,提高实践有效性。
(二)实训:TTL逻辑探针。实训目标是要学生掌握数字信号的基本内容,并能明确模拟信号与数字信号之间的区别。此外,还要了解数字电路的基本逻辑知识,并在实际过程中进行操作。在此基础上,学生要能分析并了解TTL数字集成电路,并能绘制与工程相关,如电路原理、实物等的图,绘制上述两图,需要学生在理解前者的前提下,将集成电路的功能充分发挥出来才能完成后者。除了会制图,还要对集成电路中各管脚的功能了若指掌,正确理解数字集成电路的悬空脚。教学过程中应向学生提供任务指导书,内容主要包括背景、材料及要求等,并分解实训内容,结合学生当前学习水平,布置最合适他们的任务,不仅方便学生进行试验操作,还能提高试验成功率。成功的实验会让学生产生自我成就感,学生会感觉学习非常有趣。实验不仅促进师生之间的交流,教师还能从中总结新技能。
三、结论
随着时展,电子产业的发展越趋完整。中职作为培养企业高精尖人才的重要基地,是电子生产企业发展的核心。实际教学过程中,实施开放式实验室教学模式,能使学生专业技能得到切实提高。因此,开放性实验教学应得到大力推广并普及,帮助学生更有效地提高专业素养和专业技能。
参考文献:
关键词:数控机床;故障诊断;维修;教学方法
Exploration and Practice in NC machine diagnosis and maintenance
Guan Wei
Dalian vocational technology college, Dalian, 116033, China
Abstract: By analyzing NC manufacturing and maintenance course approaches, the author explores some new teaching methods in order to maximize teaching effects in NC manufacturing and maintenance class.
Key words: NC machine tool; fault diagnosis; maintenance; teaching method
近年来,随着我国数控技术的普及和数控设备的大量应用,大多数高职院校在数控技术专业或机电专业都开设了数控机床故障诊断与维修课程,在本课程教学中主要面临的困难有如下两方面:(1)课程教学中涉及的知识较多,如机械结构、电气控制、液压与气动、数控编程与工艺等,而高职学生底子薄,课程教学安排时间又有限,学习会有一定的难度。(2)数控机床维修要求学生有较强的故障判断分析能力和实际动手能力,在传统的教学模式下很难培养出来。因此如何保证数控机床故障诊断与维修课程内容的实用性、实效性?如何引导学生掌握该课程学习方法,提高技能?在有限的时间和空间内如何提高课堂教学效率?如何进行理论与实际相结合?如何加强现场管理,提高学生的综合素质?笔者针对以上几个问题在教学中进行了一些有效的探索。
1 教学内容选取
作为教师,只有了解现场维修人员的工作,才能知道我们教学中的重点是什么。20世纪七八十年代的数控维修人员要对模拟电路、数字电路有较深刻的理解,他们通过电烙铁、万用表、示波器修理损坏的电路板。但今天的数控技术紧随IT技术发展,电路板已被专用的大规模集成电路所取代,数据传送也由“并行传送”为主改为“串行传送”为主,目前示波器、万用表仅作为一些并行信号或静态信号的检测工具,对于CNC本身和数字伺服部分维修帮助非常有限。可以这样认为,今后现场维修人员能够处理的硬件将越来越少,取而代之的是借助各类软件及相关技术资料(厂家和数控系统提供),及时准确判断故障类型,确定维修方法。为了达到上述要求,必须建立“理”“实”一体化教学体系,在教学内容设计上应注重数控机床结构和数控系统的多样性,课堂上注重培养学生的自主学习能力,使学生能够触类旁通,由于新技术、新工艺、新产品的不断应用,要有一定的学习能力,跟上现代数控机床的发展。为了体现这一思路,可以将数控机床故障诊断与维修课程的教学内容体系设计如下:
(1)注重3个层面训练:即学生阅读电气图纸的训练;查阅相关维修资料的训练;故障检测与排除的训练。(2)6个教学内容模块:即数控机床低压电器部分的故障分析;数控系统的硬件装接;数控机床机械拆装及故障;可编控制器的应用;数控机床机电联调;数控机床常见故障排除。
通过上述教学内容的安排,使学生掌握数控机床维修的基本技能和方法。
2 做好相关知识拓展的教学
笔者总结自己多年数控机床调试维修的经验,认为要想快速准确地判断故障,适应数控技术的发展,必须拓展相关知识,加强理论基础。如本课程所需的一些专业基础知识包含在计算机原理、电子技术、电气控制与PLC、数控原理、液压原理、数控机床结构等课程中。学生如果在学习数控机床维修之前,对上述相关专业知识缺乏了解或者遗忘,在上课时会感到很吃力,听不懂,更谈不上有自己对故障现象的分析理解,在实践中无从下手,逐渐丧失对课程的学习兴趣,缺乏专业知识,也不利于学生今后的职业发展。对于这种情况,教师在典型故障分析过程中,对所涉及的有关专业知识,要进行适当的补充和拓展,使学生能够理论联系实际,掌握所学内容,拓宽维修思路。如在讲解数控机床回参考点故障时,就必须增加数控原理中光电编码器的知识点,这样学生才能理解回参考点工作原理。而讲解电动刀架常见故障分析时,需补充霍尔开关的相关知识,学生才能理解刀架转不停的故障检测方法。有理论做基础,能收到事半功倍的效果,数控机床故障才能快速准确地定位,增加学生学习该课程的自信心和兴趣。在数控故障中,往往是同一现象,原因却很多,没有理论作基础,光靠经验是不行的,这也是目前部分企业在岗电工,至今仍无法承担数控维修的原因。
3 教学中合理安排实践教学
由于数控机床采用的数控系统专业性非常强,不同品牌数控系统,其结构、诊断方法、参数设置差异非常大,作为职业技术教育,数控维修授课及实训设备应该有针对性,由于各种原因,大部分学校实训设备不能完全跟上数控系统的更新,因此很难培养走出校门就基本满足企业需要的数控维修调试人员,在教学环节中必须注重加强学生实践环节的培养,可以采用如下方式:数控维修仿真─数控系统连接调试─数控机床整机故障维修。