时间:2023-05-29 18:23:23
开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇单片机课程设计小结,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。
关键词:单片机 教学改革 中职院校 实践
一、单片机课程一体化教学改革的必要性
传统的单片机课程的教学方法重理论、轻应用,理论与实践不能紧密结合。学生在学完理论知识之后,通过实验或课程设计来达到实践的目的,理论学习与实践练习之间的时间差导致学生学到的理论不能及时进行实践,知识没有得到及时的巩固。理论加实验或者理论加课程设计这种传统的高职院校单片机授课方式,很显然在教学过程中已无法令中职院校学生所接受。 中职院校单片机课程一体化教学改革势在必行。
二、单片机一体化教学改革的举措
1.单片机一体化教学课程指导方案的研究和制订
深入企业调研,按企业职业岗位要求进行学校课程体系构建与课程内容的合理整合,将理论与实践教学有机结合。以岗位需要和职业标准为依据,确定单片机一体化教学培养目标和就业领域及专业发展方向。制定改革分析调查报告,开展课题改革座谈。编写单片机一体化教学大纲,包括教学单元(包括子单元)的教学要求、能力要求、学时安排、设备要求和教学建议。编写单片机一体化教学计划表,包括课程课题名称、所用课时内容及目标。
2.建立新的项目课程制度
开发与相关行业、企业用人要求密切结合的,对学生就业有帮助的,与相应职业资格认证和培训认证相结合的项目课程,开发与之相适应的切合学校实际的专业课程校本教材。
3.探索新的教学模式
积极推进理实一体化教学和研究性学习,让师生在实际训练中围绕具体的实践任务和目标,通过边教、边学、边做来完成某一教学任务,建立以学生和教师分别为主体的评价方式。
三、一体化教学实践情况
我们在进行课程标准设置的时候,不盲目追求专业教学的高新含量,而是以打好基础、拓宽就业及知识面、增长能力为出发点。我们结合本校学生情况及企业调研情况,大胆了传统的章节式教学程序,采用“工作页”为课程载体,从基础性、贴近时展性入手,特别是在制定学习目标中,除引导学生完成学习知识、增长技能的能力目标外,更将重点着力在教学中引导学生培养自我学习、团队协作能力等情感目标的培养。
每一个工作页的工作任务,都以派工单的形式下发到由若干学生组成的工作组手中。学生通过派工单了解到此次工作的内容和要求,以及此次的学习目标。根据工作任务描述,主要工作内容如下。
1.制订工作任务计划
学生制订的工作任务计划中要包括如下内容:小组讨论任务控制原理,程序要达到的功能要求;输入点和输出点分配;流程图设计;完成外部接线;将编写好的程序写入仿真器;当程序不能实现原定功能时,如何判断问题出在哪里;如何调试修改程序等。
2.根据计划逐项进行实施
(略)
3.对扩展问题进行思考
每一个工作任务都会提出若干个在任务基础上的扩展问题,学生以工作任务为基础进行发散性思考,进一步巩固和拓展知识技能。
4.作品展示
把经过小组讨论后完成的计划实施结果拷贝到教师电脑,由教师投影到大屏幕,各小组派代表解释自己组的计划实施结果,由其他小组和教师来评价是否正确。
5.评价
评价由自我评价、小组评价和教师评价组成,其中自我评价主要包括学生对于自己小组负责完成的计划实施结果是否正确、自己和小组的表现是否满意以及评价自己在小组中发挥的作用。小组评价主要包括小组的实训内容是否按时完成、小组的实训结果是否正确、小组分工是否合理、有否出现纠纷、配合是否良好、这次任务是否达到学习目标,以及有哪些地方需要在今后的学习任务中改进。
四、小结
单片机程序设计工作页的设计,不仅强化学生的专业知识与能力,更为重视对学生的职业道德和职业素养、责任心、学习习惯和学习方法的培养,加强学生在学习过程中提高自身自立能力、团队精神、创新精神等非智力因素的品德和品格培养训练,力争使学生更能顺应企业的需要。
【关键词】教学做;单片机;教学设计;学习情境
Application MCU and"teaching"integration teaching discussion
Shenyang Aviation Vocational Technical College,Da-yong Guo Bo-shu Zhang
Abstract:The traditional single-chip teaching mode mainly in textbooks or teachers as the center,the two kinds of teaching mode in the practical implementation of the process there are many problems,the teaching effect is poor,the enthusiasm of the students is not high,the student is always in a passive state to accept knowledge,new teaching mode to promote to take the student as the center,in the process of teaching according to different teaching contents for students learning design.Teaching integration teaching mode,is a brand-new teaching mode,through the theory and practice of the perfect combination,highlighting the skills training,can give full play to the main role of students,to train the students'practical ability,to cultivate students'comprehensive use of the knowledge ability,achieve higher vocational training application the objective of talent.
Key words:teaching;SCM;teaching designing;learning environment
随着单片机在各行各业的广泛应用,各高职院校都开设了《单片机原理及应用技术》课程。它是计算机、电气自动化、机电一体化等专业必修的一门专业课,培养学生综合运用软件结合硬件设计、调试及创造的能力。该课程教学效果将直接影响学生的毕业设计及其在专业上的后续发展。
一、提出问题
学生在学习《单片机原理及应用技术》这门课程时,感觉特别抽象,学习中感觉难度太大,直至最后不能理解和掌握单片机核心技术,不具备单片机设计和开发技能。我认为产生问题主要有以下几个原因:
1.单片机课程本身课程既包括计算机汇编语言或C语言知识,同时又涵盖电子技术相关内容,在学习该课程时要求学生的基本功要扎实。高职学生基础差,计算机逻辑思维不强,课程体系设计不完善,虽然曾经学过《计算机应用基础》及《程序设计基础》等与计算机相关的先修课程,但是学生对微机硬件结构原理的抽象概念不易理解,如存储器的结构,寄存器、位地址的概念等。
2.教学结构不合理,对单片机的实践环节重视不够。许多教师的教学按照一般的单片机教材,按照教材顺序先进行理论讲解,填鸭式教学方式,越讲越复杂,学生越来越听不懂。最后再去做几个实验,学生也很难弄懂,学生无法实现理论知识和实践环节无缝隙连接。
3.教师的综合水平有待提高。用单片机应用技术进行产品的开发,控制系统的设计,需要用到电子技术、电路设计、计算机等相关的知识,综合性、实践性很强,教师平时要研究课题、开发项目、提高自身的实践能力。
二、以项目教学为载体,完成教学做一体化教学设计
传统的单片机教学,均是以单片机的结构为主线,先讲单片机的基础知识,过渡到单片机的结构与原理,然后讲指令、软件编程,定时与中断系统、再到单片机系统的扩展和各种器件的应用,最后再讲一些实例。这种先理论后实践,教、做分离的教学模式,使高职高专学生普遍感到难学。一般情况下,在学习基础知识阶段,已经有一部分学生感觉单片机知识过于枯燥和乏味;在进行到单片机结构机后续复杂的汇编语言编程,已经有大部分学生根本听不进课,更谈不上对知识的理解和掌握。最后到讲解单片机课程扩展和接口应用部分,几乎所有学生都已经迷糊了,对单片机课程产生反感。学生对课程反感,教师无法进行正常教学。因此,必须改变教学模式,采取教学做一体化教学,用项目作为驱动,使学生提高学习单片机兴趣,掌握单片机这门技能。
应用项目教学法进行教学,就要围绕课程内容,设计典型项目,设计的每个项目不但要具有代表性,还能通过项目和相关的理论知识联系起来。本学期负责《单片机及应用》校内精品课程制作,按照教学做一体化指导思想,将课程设计了八个典型的项目,以项目任务驱动方式设计教学,设计的项目主要包括认识单片机及开发环境、开关控制指示灯、彩灯循环控制器设计与制作、工业顺序控制器设计与制作、交通信号灯控制器设计与制作、电子音乐盒的设计与制作、步进电机控制器设计、电子显示屏设计等。每个项目按照要求再进行细分,主要包括任务要求及相关知识点,在每个项目要求下来设计和开发学习情境,做到每一个学习情境的实施都是一个完整的工作过程。
项目的选定主要遵循由浅入深、理论知识够用为原则、实践知识以深化为原则。高职学生基础薄弱、学习态度不端正、学习方法有欠缺、学习兴趣不高等特点。在选定项目时,要从实际出发,必须制定符合高职学生的项目;理论知识的功能是服务实践,指导实践,高职教学不同于普通高等教育,理论知识满足实践教学的需求即可,不能无限制的讲解太多的理论知识;实践不仅可以促进学生技能水平的提高,而且可以校验理论,深化理论。例如在彩灯循环控制器设计与制作的项目教学中,学生掌握了程序控制发光二极管循环点亮的方法,还可以通过单片机最小系统的输入输出的连接,加深对单片机P0-P3端口的进一步理解,同时还可以理解位控制的含义,相关指令的应用。
三、以教学方法为途径,完成课程实施
合适的教学方法,能提高课堂教学效率和教学做一体化的效果。在长期的教学实践中,我们都在教学中采用过不同的方法,如引导文法、角色扮演法、游戏法、竞争PK法等;还有在实训教学中采用包括准备、组织教学、理论讲解、示范演练、布置任务、巡回指导、小结和整理清洁八步教学法。我们认为,在教学做一体化的具体实施过程中,主要选取理论讲解、示范演练、布置任务、巡回指导这四个环节来完成教学做合一,实现教中学、学中做和做中学。
以开关控制指示灯为例,在教学中,首先从理论上进行数字电路中发光二极管亮灭控制,传送指令MOV、MCS-51单片机P0-P3口和程序控制发光二极管亮灭等知识的讲解;其次将这些理论知识在单片机实验设备上进行示范演练,教会学生如何连接仿真器,怎样运行单片机实验软件,如何打开程序、修改程序、调试程序等具体操作;接下来就是布置任务,根据项目要求和所学理论知识给学生布置实践任务;最后一步是巡回指导,教师在学生的实施过程中,发现问题,解决问题,检查学生动手操作能力和理论知识的掌握情况,即同时完成学生的考核,当然在巡回指导过程中,可以采用上面提到的相关教学方法进行指导。通过这四步完整操作,使学生充分掌握项目内容。
四、结束语
“教学做一体化”的教学体系清晰,形式生动活泼,是以学生为主体的有效教学方法,理论知识围绕技能训练展开教学,针对性强,既利于教师的“教”,又利于学生的“学”;教师既讲解理论知识又传授专业技能,与学生相处时间增加,更容易获取每个学生掌握技能和知识的情况,便于及时进行有针对性的辅导,大大提高了教学质量和效率。实行“教学做”一体化,能够培养基础扎实、素质全面、本领过硬、上手快、转型快的高素质技能型人才,有效地提高学生的就业能力和适应职业变化的能力,更好地满足和服务社会。转
参考文献
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作者简介:
【关键词】数控;直流稳压电源;Proteus;设计与仿真;教学案例
1 引言
Proteus软件是英国LabCenter Electronics公司开发的EDA工具软件,由ISIS和ARES两个部分构成,其中Proteus ISIS软件包含了革命性的VSM(虚拟仿真技术),用户可以对模拟电路、数字电路、模拟数字混合电路,以及基于微控制器的系统连同所有的周围电子器件一起仿真[1-2]。在电子类专业核心课程的教学中,除了引导学生掌握好基础理论知识外,教师更需要加强对学生实践动手能力的培养,才能促进学生电路设计能力以及实践创新能力提高,也才能满足社会对所培养人才的专业能力需求。而将Proteus仿真软件技术应用于电子类专业核心课程的教学活动中,如模拟电子技术、数字电子技术、单片机技术以及嵌入式系统等课程的教学,不仅能够促进教师形象生动地完成教学任务,还可以提高学生的实践动手能力,如开展创新性设计实验、毕业设计、电子设计竞赛[2]。采用Proteus进行虚拟仿真设计实验可以根据需要随时对原理电路图进行修改,并立即获得仿真结果。一边设计一边实验,调试时随时可以修改电路,要比用万能板焊接元件搭建硬件平台更为方便,避免了传统设计中元器件的浪费,节约了时间和经费,提高了设计的效率和质量[3]。本文探讨的数控直流稳压电源的设计和仿真,涉及电路理论、模拟电子技术、数字电子技术、单片机技术、EDA技术等多方面知识,是电子电路设计与仿真教学的典型案例。
2 电路的硬件设计
2.1 设计方案分析
数控直流稳压电源设计是一个具有综合性的设计项目,要求具有一定的电压输出范围,输出电压能步进可调,能实时数字显示输出电压。
根据任务要求,首先该电路主体是一个电源,属于模拟电路设计,其次需要实时显示输出电压,需要译码显示电路,属于数字电路知识,还有数字到模拟的转换,需要数模转换电路,整个转换过程需要相应的时序控制,需要微控制器有序控制电压的转换、输出、显示。因此设计方案很多,本文给出一种简单实用的方案,在此方案中主要由以下几个部分组成(如图1):
控制器部分:为了能有序控制电源的步进输出及显示,本设计选用学生熟悉又比较常用的8051系列单片机AT89C52。单片机的作用除了有效控制电压的数控输出及显示外,还可进行功能扩展。
电压输出部分:本设计对电源的输出电压电流没有太高的要求,当前已有集成三端稳压器一般能满足要求,而且这类芯片内部都有过流和过热的保护电路。例如型号为LM317集成三端稳压器,其额定电流可达1.5A,输出电压的调节范围为1.2~37V,内部有过热和过流保护电路,价格也不贵,所以采用这种芯片为主体来组成所要求的系统是比较合理的。
电压调节部分:为了能实现电源输出步进变化,结合集成三端稳压器的特点,选择模拟开关和电阻网网络构成D/A转换电路,将单片机与三端稳压器联接,实现数字信号到模拟信号的转换。控制单片机输出的数字信号即可改变三端稳压器输出电压,实现电压的数控调节。
电压显示部分:该部分选用常用的数字电路中的译码显示电路,为了节约单片机的IO端口,显示方式采用动态显示。
图1 整体电路设计方案原理图
2.2 各单元电路硬件设计
根据上面的设计思路,为了能快速方便的实现该设计方案,采用常用的一种仿真设计软件Proteus完成该电路的设计与仿真。Proteus软件包含了丰富的元器件库,能够很方便地调用设计方案中需要的各种元器件连接成电路,并进行仿真测试。
2.2.1 单片机控制电路
单片机是数控电源的核心,它通过软件的运行来控制整个电路的工作,从而完成设定的功能。本设计中控制电路选用AT89C52单片机,它是由美国ATMEL公司生产的低电压、高性能8位CMOS单片机,片内含8K字节的FLASH或PEROM和256字节的RAM,器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产,与标准MCS-51指令系统及8052产品引脚兼容[4]。AT89C52接收来自按键的信息,并对按键输入的信息进行处理,从而控制输出电压的变化,并将变化的结果输出到显示电路上。
2.2.2 电压输出电路
该电路主要由集成三端稳压器LM317作为核心器件稳定输出电压,该芯片内部有过流和过热保护电路,电容C1、C3滤除交流杂波,二极管D1为负载电容的存储电荷提供一条放电通路[4]。LM317的稳压输出电路如下图2所示。
图2 LM317稳压输出电路
图2中输出电压满足下列关系,
由于调整端的电流IADJ小于100uA,大多数情况应用时可以忽略,因此输出电压近似为 ,通过调节可调电阻R2可以很方便地改变输出电压。
2.2.3 电压调节电路
从上面的LM317输出电压公式得知只要改变可调电阻R2的大小可以很方便地改变输出电压的大小,如果把R2设计成一个线性电阻网络,通过模拟开关进行切换,就可以实现数控输出电压的要求[5]。线性电阻调节网络如图3所示,电路中选用8个电阻值依次倍增的精密电阻,模拟开关选择常见的继电器,通过按键输入控制单片机P1口输出的数字量控制继电器的闭合与断开,实现一种类似于数字量到模拟量的转换网络,来改变接入LM317调整端电阻的大小,从而改变输出电压大小。
图3 线性电阻调节网络
2.2.4 电压显示电路
译码显示电路选用4位数码管的动态显示方式(如图4所示)。将单片机的P2.0和P2.1口控制数码管的段选和位选的选通,P0口实现对数码管段选和位选的数据传送。P0口既要输出位选数据还要输出段选数据,因此采用分时传送方式,分别用两个锁存器74HC573保存对应的位选数据和段选数据;两个锁存器的工作分别通过单片机的P2.0和P2.1口来控制。
图4 译码显示电路
2.2.5 声光指示电路
为了能指示输出电压的最大值、最小值,分别添加红、绿LED指示灯;为了能指示按键的增减,添加蜂鸣器,按键每按下一次,就发出报警声一次。
3 电路的软件设计
直流稳压电源系统是以单片机为核心控制电压的调节与显示,因此需要编写相应软件程序控制单片机有序工作。
根据以上电源系统的硬件特点和实现功能,软件程序的结构可分为主程序和若干子程序[6]。主程序主要完成:系统初始化、数码管显示、按键是否按下,并跳转到相应功能的子程序中去。主程序流程图如图5所示。子程序包括:系统初始化子程序、显示数据处理子程序、数码管显示子程序、按键中断子程序等。
图5 主程序流程图
4 电路的整体设计与仿真分析
单片机系统的仿真是Proteus软件的一大特色。首先在Proteus中将上面硬件设计的各单元电路连接成一个完整的数控直流稳压电源仿真电路(如图6所示);然后创建源代码程序文件,并编辑该电源系统的程序源代码;接着将源代码编译生成为目标代码,将目标代码添加到图6中的单片机元件的属性中,相当于在实际电路中对单片机下载目标程序;最后进行电路的调试仿真[7]。
图6 整体设计仿真电路图
图6所示电路的仿真结果如下:当电路上电工作后,由于电阻网络中没有电阻接入LM317的调整端,数码管上显示出电压为1.25V。当电压增加按键按下时,单片机的外部中断0产生中断,蜂鸣器报警,电压计数值增加1,接入的电阻网络中的电阻值增加一个单位,相应的输出电压增加0.1V;保存数码管结果的计数器值加1,P2.0端口选通译码显示电路的位选锁存器,送入相应的位选数据;P2.1端口选通译码显示电路的段选锁存器,送入段选数据;数码管上显示结果值增加0.1。当电压增大到15V时,红灯亮,显示电压值不变化,输出电压值也不再增加;当电压减小到1.25V时,绿灯亮,显示电压值不变,输出电压也不再减小。
在仿真电路中增加虚拟测试仪器,如图6中在稳压输出端Vout添加直流电压表或者电压探针,可以在仿真中实时观测输出电压的变化数据[3]。
电路仿真输出的理想结果是:电压输出大小从1.25V到15V变化,变化步进单位为0.1V;但实际上仿真结果是:数码管上显示结果与LM317输出端接的电压探针测量的电压值有一点误差。仿真测试数据如表1所示。
表1 仿真测试数据对比表
显示值 测量值 误差 显示值 测量值 误差 显示值 测量值 误差
1.35 1.356 -0.006 5.55 5.527 0.023 11.55 11.475 0.075
1.55 1.554 -0.004 5.95 5.924 0.026 11.95 11.871 0.079
1.95 1.951 -0.001 6.55 6.520 0.030 12.55 12.465 0.085
2.35 2.349 0.001 6.95 6.916 0.034 12.95 12.861 0.089
2.55 2.548 0.002 7.55 7.511 0.039 13.35 13.257 0.093
2.95 2.946 0.004 7.95 7.908 0.042 13.55 13.455 0.095
3.35 3.343 0.007 8.55 8.503 0.047 13.95 13.850 0.100
3.55 3.541 0.009 8.95 8.900 0.050 14.35 14.247 0.103
3.95 3.939 0.011 9.55 9.494 0.056 14.55 14.444 0.106
4.35 4.335 0.015 9.95 9.891 0.059 14.75 14.642 0.108
4.55 4.535 0.015 10.55 10.485 0.065 14.85 14.741 0.109
4.95 4.932 0.018 10.95 10.881 0.069 14.95 14.840 0.110
从仿真结果上看,随着电压的增加,数码管输出的理想结果与电压探针输出的结果误差将逐渐增加,最大相对误差为0.11V,即数码管上显示电压值为14.95V时,电压探针实时测量电压值为14.840V。仿真结果说明该电路在精度要求不是很高的场合足以适合应用。
分析误差的原因:(1)仿真软件中的电路元件毕竟是模拟元件,不是真实电路,即使真实电路也会有一定的误差;(2)显示结果是直接将控制继电器的数字信号通过单片机软件显示出来,而电压探针测量的是LM317输出端的电压值,两种的显示位数、精度不同。当然实际输出端的结果还取决于连接的电阻网络中的电阻值的合理选取。通过仿真不但可以观察输出结果,还可以在仿真软件中很容易修改电路并分析结果。
5 小结
本文利用Proteus软件实现了一种数控稳压直流电源的设计与仿真,无论设计过程还是仿真测试结果都达到了满意的效果。该电路的设计与仿真作为电子类专业的综合课程设计典型教学案例,在教学过程中应用Proteus仿真软件对电路的设计方案及结果进行实时的仿真测试与分析,一方面仿真设计操作简单,搭建电路、测试结果方便,修改设计快捷;另一方面在教学中增加了学生电路设计上的感性认识,便于对电路设计理论的理解,提高了学生的兴趣。总之,利用Proteus仿真软件能较好地完成设计任务,将之应用到相关课程教学中是一种新的教
学方法,有助于教师的教学和学生的自主学习。
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[关键词] 电子电工 教学方法 改革创新
高等职业教育与普通高校的人才培养模式不同,其办学目的在于培养具有较强专业技术、实用的高级技工和技师。随着我国工业化进程的加速,人才需求尤其是实用型人才需求尤为迫切,我国加入WTO后,加快了我国经济融入世界的进程,由此而产生的人才资源短缺,人才结构不合理的矛盾变的突出。据调查显示,目前在人才市场上,应聘的本科以上的大学毕业生不少,但企业需要的具有丰富实践经验的技工和技师却不多。如单片机、PLC、数控车床等应用型人才在人才市场很难找到。经济变革需要人才,企业发展离不开实用型人才,高等职业技术学校在培养实用型人才方面有很大优势。作为以培养专业技术人才为主的专业技工学校,应利用这个优势,促进学校更快的发展。
高职学校要在这种大好形势下实现自身快速发展,虽然形势是有利的,但并不能说形势好就有了一切。因为你培养的学生能不能被企业所接受,所欢迎,才是决定学校能不能迅速发展的最终指标。学校培养的学生,必须真正具有企业所需要的技术技能,这样才能被企业所认可。而要做到这一点,就必须对教学方式进行改革,因为我们传统的教学方式是计划经济体制下的教学方式,而这种方式是与目前的市场经济体制是不太适应的。那么,作为高职的电工电子技术专业课教学在教学方式上怎样进行改革呢?笔者认为,应立足于目前技工学校的实际情况,努力做好以下几个方面的工作。
一、教学方法多样化,提高学生学习的积极性和主动性
传统的大学教学方法有一个很大弊病,就是不能充分调动学生学习的积极性。这就是人们常说的“满堂灌”、“抱着走”教学方法。在这种教学方法下,学生学习因缺乏内部诱因,表现出很大的被动性,不利于职业人才的培养。要搞好教学,就必须遵循正确的教学原则,而这个原则应该是:知识不应当由教师简单地灌输给学生,特别是对于现代的大学生,应当由学生自己积极地探索而获得。在教学方式上,应敢于走新路子,大胆设想,大胆改革,融入新思想,采用新手段,用多种教学方法,使学生接受更多更新更有用的知识。课堂作为教学的重要环节,教师要善于把握这个环节,把课堂教学过程作为在教师指导下学生主动探究科学的过程,把培养学生掌握科学的学习方法、提高学习能力的任务落实到课堂教学中去,使学生学得主动、扎实、灵活,真正使他们对电工电子技术这门课有深刻的直观认识。在课堂教学中,结合电工电子电子器件以及电工电子技术应用的发展,如手机(模拟、数字到3G)、数码产品、LED节能照明、太阳能汽车、数控车床等,使学生了解其学科的发展趋势,同时领悟发展过程中的创新思维、创新过程和创新精神,使他们知道任何科学知识都是人类不断探索的结晶,要勇于探索,积极学习。
二、适应学科的发展及学生终身学习的需要,对教学内容进行认真筛选
电子技术在飞速发展,新器件和新理论不断出现,电子电工技术课程的教学内容也在不断增加和充实。为了适应和促进本学科的发展及学生终身学习的需要,应根据其发展趋势,在全面分析教材内容的基础上,对教学内容进行认真筛选和组织。加强对电器件以及实用电路等的学习,适当补充一些反映本专业最新发展方向的内容,替代教材中陈旧的内容,注重教学内容的推陈出新。如以往介绍晶体管器件时只介绍场效应管、晶闸管,而随着电工电子器件的不断发展,增加全控型器件和新型器件如大功率工业晶体管的介绍。为学生适应今后的工作,针对教材带领学生走出去参观工厂企业,理论与实际结合。充分利用计算机网络拓宽学生的视野,便于和不断发展的电工电子技术接轨,讲授单相整流电路部分时,在介绍了单相半波整流电路和单相全控桥式整流电路之后,可以将单相半控桥式整流电路和单相双半波整流电路留给学生自学,然后在学生自学的基础上,对几个电路进行综合小结。可以培养学生的自学能力,发挥其学习的主动性和积极性。
三、创新实验方法,培养学生实际操作能力
电工电子技术是一门实践性很强的课程,必须注意培养本专业学生实际动手和操作能力。如让学生充分利用掌握的知识培养实验的设计能力,可结合教材资料让学生对电机驱动的方法进行操作比较。采用继电器对电动机的开或关对小车的速度进行控制,最终通过操作改进。培养学生用理论知识解决新问题的能力,实验中,控制模块与电机驱动模块的电气隔离是关键部分,实验时我采用了一个玩具电路,考虑到单片机输入输出接口的驱动能力,用了一个放大管将电流放大,用来驱动光耦。让同学上网查资料,有的同学提出了用单片机带上拉电阻的输入输出接口,可以驱动光耦的发射管,我指导学生在实际电路中进行技术创新,在调试时,电机引起的电流、电压变化非常明显,分组讨论原因及解决问题的方法,学生得出结论:必须将两个模块隔离。经过仔细研究决定用光电耦合器来实现控制模块与电机驱动模块的电气隔离。这样教学,培养了学生用理论知识发现问题解决问题的能力。
四、多种教学手段相配合,提高教学效果
要搞好现代教学,必须使用多种教学手段,才能提高教学效果,多媒体就是搞好教学的重要手段。多媒体技术和网络通讯技术的结合,有力的促进了计算机辅助教学(CAI)的发展,由于多媒体技术具有表现力丰富,交互性强,共享性好等优点,能对文字、声音、图形、动画进行综合分析、处理和实时交互的特性,是培养学生学习兴趣和提高教学质量的重要途径,也是实现电工电子专业课教学现代化的重要途径。使用多媒体辅助分析手段,对物理电现象和物理过程进行有序的辅助分析,揭示物理现象的本质,对学生掌握电工原理和具体知识非常有利。因此,可以通过预先制作的幻灯、投影片来增加教材以外的教学内容。除使用一些基本的电教手段外,还可以尝试用计算机和大屏幕投影相配合,利用EWB软件虚拟的电子工作平台提供的虚拟实验和电路分析仿真手段,进行模拟电路、数字电路和部分强电电路的实验、分析和设计。
电子电工专业教学因科学技术的迅速发展及应用需求不断增长,会开拓更多更新的应用领域。因此,电工电子课课程安排要紧跟时展,既要注意保持教学过程的有序性,也要注意恰当引进新知识、新技术,注意学生能力训练的递进性和渐进性。在课程设计过程中,教师要注意把握能力、重点、层次和定位,方法要灵活,要注意创新。因材施教、因人而教,不断改革创新,在授课过程中不断融入新的教学思想和理念,才能使我们的学生学有所用,适应今后的自身发展和社会发展。
参考文献:
[1]黄克孝.职业和技术教育课程概论[M].
[2]于建华.电工电子技术基础[M].人民邮电出版社.
【摘要】本文阐述了我院电子信息科学与技术专业的课程结构特点,在专业调研的基础上,针对目前大多数院校在该专业建设中存在的问题,就专业建设的管理、专业建设特色、实践教学环节和师资建设等方面提出了一些建议。
【关键字】电子信息科学与技术专业建设 课程体系 实践教学
电子信息科学与技术专业是根据教育部1998年7月颁布的《普通高等学校本科专业目录》,将原来的无线电物理学、电子学与信息系统、信息与电子科学三个本科专业合并为电子信息科学与技术专业,放在理学电子信息类一级学科下[1]。虽然,它归口于理科专业,但它又是一门与生产实践关系密切、适应面广、历史较短而又发展迅速的新兴专业。我校于2006年开设了该专业,目前每年招生规模能稳定在150人左右,已初步形成了该专业的教学体系,为提高本专业办学质量,本文就目前该新专业建设过程中存在的问题与解决思路进行探讨。
1 我院该专业课程结构特点
跟传统专业一样,本专业分基础教育课程和专业教育课程两大部分。特点是减少了理论课的课时,增加了实验实践课时,注重学生知识、能力和素质三方面的培养和训练,并使其协调发展。具体体现在:
(1)注重基础教育
开设了高等数学、线性代数、概率论与数理统计、复变函数与积分变换;开设了普通物理,普物实验;加强英语和计算机文化训练,基本做到计算机课程四年不间断。这样,在数学、物理、英语、计算机等方面打下了坚实的基础。
(2)强化专业基础理论与实践的训练
在总的学时减少的前提下,对专业基础理论课加强,如电路分析、模拟电子技术、数字电子技术、微机原理与接口技术等都保证理论课时在60学时以上,实验课时在20学时以上。使学生掌握基本的实验能力,形成宽厚的专业基础。
(3)加强实践环节
该专业的实践实训时间是我院理科中最多的。除了每门专业课程都独立开设了相应的实验课程外,大一和大二暑期安排有社会实践活动,同时大二和大三都安排有两周的电子电工课程实践和专业课程实践;大四第一学期安排有8周的专业实习;第二学期安排有8周的毕业设计和毕业论文撰写,八周的毕业实习活动。目的是让学生受到严格的科研训练,训练学生的动手操作能力、综合设计制作能力、发现和解决实际问题的能力及创新能力等,使其了解和掌握科学研究的全过程。
2 该专业建设中存在的问题
(1)专业口径宽,特色不突出
该专业是一门理工结合的交叉学科。它涉及知识面很宽,主要包括:无线电物理学、无线电波传播与天线、电子学与信息系统、信息与电子科学、计算机科学与技术等学科。目前大多数高校根据自身的教学优势,将其分为两个方向,学生从大三开始选修相应课程,这种培养模式比较有利于学生将来选择就业,向更高层次发展。但从课程设置来看,绝大部分院校的此专业与电子信息工程或电子科学技术,甚至与计算机应用等专业差别不大,特色不够突出。
(2)师资力量不够雄厚
由于是新兴专业,加之电子信息技术的飞速发展,使新器件、新技术等层出不穷,大多数院校有着本专业系统教育背景的教师少,刚从大学毕业的硕士研究生稍多,但他们又缺乏系统的教学实践,所以师资队伍结构不太合理,师资力量不强。
(3)实验实践力度不够
尽管大多数院校很重视实验实践教学,在教学时间上也给予了保证。但课程实验内容过于单一,绝大多数是验证型实验,学生面对的是试验箱,连线、开电源、看现象、记录即可,缺乏设计型和研究型的实验项目和内容。特别是专业实习和毕业设计等环节上,和社会接触的力度不够,校外实习基地的建设不够。
(4)教学方法和教学思路有待改进
本科教学不仅仅是传授知识,更重要的是教会学生如何去思考问题,如何去解决问题。所以课堂教学中要加强网络资源的利用,扩大学生的视野,重视分析知识和问题的方法、思路,使学生在接受知识的同时,学会思考,学会研究,适时的结合现有的实验条件,将理论应用于实践。
3 专业建设建议
(1)保证执行和管理力度
成立校级该专业建设和评审委员会,该评委会的成员要具有建设此专业的学术水平和能力,还应具有公正客观的高尚品质。应客观地就该专业的学科基础、专业方向、培养目标、专业人才规格、主干课程和教学计划、办学条件、科研方向等方面进行充分的论证和评估,对该专业建设既起诊断作用, 又有导向和调控作用。
(2)突出特色,加强专业方向建设
教育部于1998年10月提出了电子信息科学与技术专业的学生必须具备四个知识点:电磁场与电磁波;信号与信息;电路与系统;计算机[1]。结合我校师资条件和具体实际,改革其课程体系和教学内容,将其分为两个专业方向:应用电子技术方向和计算机与通信技术方向(专业理论课程设置示例)。并加强对相关实践教学的针对性和应用性,使实践教学贯穿整个学程。
(3)具体落实实验、实践教学环节
以培养学生的应用能力、创新能力和工程素养为目标,大力加强实践教学环节,建立独立的实践教学体系。确保实验室硬件到位,保证开放时间;加强实验室文化建设,改变实验考核手段,充分调动学生实践的积极性;明确课程实验教学内容,增加综合和设计型实验的开放;制定工业见习、课程设计、生产实习、毕业设计(论文) 等实践训练方案并严格执行;明确教师指导,建立学生科技活动小组与学生科技创新中心;健全校外实践基地,加强产学研合作。
专业理论课程设置:
(1)必修课: 计算机基础、C语言程序设计、电路分析、模拟电子技术、数字电子技术、高频电子线路、Protel DXP(自修)、电磁场与电磁波、信号与系统等
(2)限选课:应用电子技术方向:电子工艺学(自修)、电视技术、集成电路原理、单片机原理及应用、DSP原理及应用;计算机与通信技术方向:Visual Basic程序设计(自修)数据结构、计算机网络技术、数据库原理及应用、Java程序设计
(3)任选课(选修4门)电子测量与仪器、数字视频技术、语音信号处理、嵌入式系统及应用、多媒体技术、数据压缩原理、局域网技术、卫星通信原理、光纤通信原理、移动通信原理
(4)提高教学水平
在师资力量不是特强的情况下,建议理论老师和实验老师不分开,即某专业课实验教学由该专业课的理论老师来指导,并进行“六个一”。每周进行一次教研活动,就该专业课程建设或教学体会进行交流;每两周进行一次公开课,课后互相提出宝贵意见;每月进行一次学生座谈会,及时反馈学生对相关课程教学的见解;每学期至少和相关兄弟院校进行一次学术交流;每年暑期派老师去企业或实践基地进行一次生产实践;每两年进行一次校级以上精品课程建设。
4 小结
课程体系的结构和培养方案的制定必须在长期教育教学实践中才能不断改善和完整[2]。但如果我们提高了该专业建设质量,狠抓了教学环节,则我们的招生和就业就水到渠成,我们的高校就能持续健康的发展。
参考文献