时间:2022-06-05 20:15:09
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篇数字电子技术论文,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。
网络中的信息浩瀚如大海,信息的呈现方式也多种多样,文字、音视频等。人们在运用网络的时候,可以根据自己的喜好或者实际需要,获取所需要的信息形式。由于网络信息具有多样性的特征,这使得人们在获取信息的过程中,更加具有主观性,既可以获取音频类资料,还可以获取视频类资料,还可以通过网络搜索文字、图片等资料,当然这些网络中的信息除了单独地呈现形式外,还可以实现综合形式的呈现。比如在文字的后面配有视频,更加形象直观地让用户阅览信息。
随着经济水平的不断发展,随着网络技术的不断发展,人们与网络之间的联系也愈加紧密,数字网络技术的产生和发展,可以说极大地推动了网络的发展,也提升了网络与用户之间的关系。
2.1数字电子技术可以使信号处理更加方便
数字信号是运用数字电子技术的载体来实现的,与其他信号相比,数字信号具有很多优势,它能够抵制其他干扰性的信号,信号的传输没有其他杂音出现,还能通过一些手段实现信号的加密处理,同时数字信号不容易丢失,在传输的过程中可以实现存储,数字电子技术产生的数字信号,还可以使的数字信号的接收装置变得更加细小,甚至可以仅仅通过一个比手指甲盖还小的装置就可以实现数字信号的存储和转换。二进制代码是数字通信和计算机网络共同采用的代码,这种一致性使得计算机和数字信号能够很顺利地进行联网。
2.2数字电子技术推动了集成电路的形成
随着数字电子技术在网络中的不断应用,数字信号应运而生。与传统信号相比,数字信号的安全性能更加强大,外界信号对数字信号的扰动能力较差,在数字信号的传输过程中,可以有效地保障数字信号的质量,还能实现超长距离的信号传输。另外由于数字电子技术的应用和发展,数字信号在传输的过程中,为了强化其安全性,还可以通过加密的方式来保障数字信号的安全性能。数字电子技术在网络中的应用,还可以推动集成电路的形成,使信号的传输和存贮、转换更加微型化。
3数字电子技术在网络中的应用
数字信号的产生和应用,可以看成是数字电子技术在网络中应用的起源。数字信号超强的信息处理能力和传输能力,也在一定程度上推动了网络的发展。
3.1数字电子技术可以使网络中的信号数字化
信号的数字化需要进行抽样、量化和编码等关键步骤。信号的抽样就是指将以前连续的模拟信号进行分离处理,然后通过随机选择的方式,通常是遵循一定的时间规律来将抽取出来的信号进行序列化处理,进而代替原先连续的模拟信号。信号的量化是指将数字信号中幅度相似的值来取代原先连续性的模拟信号,与信号的抽样相比,信号的量化也是将连续性的模拟信号进行分离处理。信号的编码,是将模拟信号数字化的最后一个环节,信号的编码是建立在信号的抽样和量化的基础上,将量化后的模拟信号通过编码步骤,进而转换成二进制的数字信号。将模拟信号转换成数字信号,是数字电子技术在网络中的关键应用,极大的提升了网络信息的传输速度,也扩张了网络信息的传输途径,推动了网络的发展与应用。
3.2网络应用数字电子技术可以实现信号处理的能力
数字电子技术在网络中的应用,可以加大网络对信息的处理能力。网络借助数字电子技术可以有效的对数字信号的处理。将模拟信号进行编码处理后,将会变成离散的数字信号,数字信号具有传输快,受干扰性较低,信号失真少等特点,而且经过转换后的数字信号,在传输过程中还具有一定的安全性能,有助于网络对这些数字信号的处理能力,同时也加快了信号的传输效率,提升网络的运行速度,网络的运行速度提高了,不仅加快了网络的发展,也紧密了网络与用户之间的关系。
3.3数字电子技术有助于对网络信息的高效处理和传输
数字电子技术在网络中的应用,能够加速网络信息的处理能力和传输效率,网络信息在处理的过程中,应用数字电子技术能够加大信息的处理,实现对数字信息的规模化、集成化、快速化的处理。在信息传输过程中,应用数字电子技术可以提升信息传输的效率,数字信号具有抗干扰性和传输快等特征,特别是运用数字电子技术将模拟信号转换成数字信号后,更加有助于信号的传输。在信号检索方面,数字电子技术将模拟信号转换成数字信号后,一旦将信息处理完毕,还可以再次通过信号转换,从而实现将数字信号转换成模拟信号。信息通过数字信号的方式,或者信息运用数字信号的媒介,可以提升信息传输效率,还能有助于数字通信的发展。
4总结
1.1教学内容相对滞后
笔者认为,同样是《数字电子技术应用》课程,在教学内容上要有区分,对于职高的学生而言,学校更应注重其实际操作能力的培养和提高。
1.2教学模式有待创新
我国传统的教学模式是以教师为主、学生为辅,通常是教师讲什么,学生就学什么,学生处于较为被动的地位。同时又由于《数字电子技术应用》这门课本身理论性较强、难度较大从而导致学生缺乏兴趣,不愿意自主学习和探索,这样就很难取得突破。
1.3教学理念急需转变
“应试教育”这一理念在我国的学校教育中可谓根深蒂固,虽然高职、本科生的教育强调学生要自主学习,给学生更多的自由时间,尽可能地让学生自己去探索和实践,但仍没有取得满意的效果。
1.4理论与实践相脱节
目前在我国高校教学中,对实验教学这一部分的重视程度并不高,主要表现在实验器材配置较落后、学生参与实验的积极性不高,多是为了应付考试、教师没有严谨地对实验过程和结果进行跟进和评估。而受我国传统教育的影响,教师偏重课堂上的理论教育,学生则多以看书学习为主,理论教学与实践教学的课时比例分配不合理。从而导致理论与实际相偏离。
1.5考核方式比较单一
大部分高校在进行学生学习效果评估的时候还是以考试为主,将笔试成绩、出勤率、实验课表现三个方面按不同的比例来分配,期末总成绩则由三项成绩加总而成。显然由于考核因素太少,这种考核方式存在很大的局限性,因此可以通过增加更多的考核因素来完善考核制度。
2《数字电子技术应用》课程的改革与实践之策
2.1传统教学模式与现代化模式相结合
现代化的多媒体教学则可以通过制作生动的课件将理论以视频、动画、图片等方式呈现出来,不仅可以活跃课堂气氛,同时还能让学生更好的理解教学中的难点、重点,将传统教学模式与现代教学模式相结合,学生对知识点理解会相对轻松有效。
2.2项目式教学模式的引入
项目教学法是教师带领学生在开展一个项目的基础上,通过实际操作将理论知识传授给学生的教学模式。该模式主要包括项目的选取、项目模块化、自主发挥部分、项目实施及总结评估几个部分。
2.3推行校企联合教学的模式
学校应加强与企业的联系,可以与相关企业签订实习协议,安排学生去实习,以提高学生的实践能力,此外也可聘请企业高级技术人才进校开展主题讲座,以给学生更多的机会去了解行业的最新动态,适当调整自己的学习方向,逐渐去适应企业的发展要求。
2.4调整考核方式
通过引进更多的考核因素,如学生参加科技竞赛获奖、自主做实验次数、实习期表现情况等方面,增强考试的公平性、合理性。
2.5多元化学习模式
同一专业同学可以根据自身的优势成立学习小组,团队成员间互相监督和帮助,提高学习的积极性。此外还可以通过成立课余兴趣小组、举办高校科技竞赛等方式来营造多元化的学习环境。
2.6实验室管理更加人性化
完善实验室管理,延长实验室的开放时间,并配备值班教师在必要时指导课余时间自主做实验的同学。
3结语
关键词:电子技术,实验教学,探索
一、引言
《数字电子技术》是一门实践性很强的课程,是高等院校电子、电气类各专业和部分非电类专业学生必修的专业基础课,该课程的教学目标是使学生能够学习数字逻辑电路的基本原理、基本电路,能够系统地掌握数字逻辑电路的分析、设计及应用方法。该课程对于学好后继专业课程以及提高学生的工程实践能力都有着极其重要的作用。作为独立学院的中国地质大学江城学院,以培养应用型、创新型人才为出发点。实践教学是该课程的重要教学环节,是实现该课程教学目标和中国地质大学江城学院培养目标的关键,是学生获得动手能力的主要途径之一。而学生的动手操作能力,直接影响其创新意识和创新能力的发展。
二、数字电子技术实验教学中存在的问题
传统的实验教学往往是以老师讲解和演示为主,学生按照老师讲解的步骤或者实验指导书进行实验操作。这种实验方式按部就班,虽能避免学生在实验操作中出现一些这样那样的问题,使实验顺利完成。但这种实验方式存在着一些弊端:①实验操作中出现问题和故障的机会减少,甚至从头至尾没有任何问题,不利于学生分析、解决问题能力的培养,降低了学生的主观能动性和创造性的发挥;②压制了学生思考和发挥的空间;③老师讲解的时间多,学生相对实验时间变少,导致其动手机会减少和动手能力下降;④学生实验的兴趣不大。因此,打破传统的实验教学方式,改革实验内容,增加实验类型等,势在必行。
三、解决数字电子技术实践教学问题的对策
1. 加强基础实验,强调理论与实践的联系
为使学生建立起正确的数字电路的概念,明确逻辑和电路之间的关系,基础实验是必不可少的环节。其目的是教会学生常用电子仪器的使用方法、电子电路的测试方法、集成逻辑电路的应用、基本实验技能,并加深对理论知识的理解,强调动手能力和基本概念。基础实验内容以中小规模集成电路为载体,强调与课堂讲授相辅相成、相互补充。如设计译码显示电路,用集成计数器构成进制计数器,利用移位寄存器实现乘法和除法运算等,让实验不再是一味的验证,而是理论联系实际充分阐述和说明问题,使学生真正感受到知识的实用性。
2. 开设趣味型实验,激发学生的学习兴趣
在实践教学环节中开设一些接近生活实际且能使学生产生强烈的视觉和听觉效果的实验。科技论文。如在做基本逻辑门实验时,请同学设计“抢答器电路”;在做组合逻辑电路实验时,同样是优先编码器的设计,让学生设计“病房呼救系统”;在做触发器实验时,让学生设计“报警系统”;在做计数器实验时,让学生设计“电子时钟”;在做555多谐振荡器实验时安排学生设计“救护车鸣笛系统”等。科技论文。由于实验内容和实验题目使学生有学以致用的成就感,提高了学习兴趣和实验效果。让学生在实践中感悟、体察理论知识的重要性,在实践中遇到的问题,引导学生运用理论去解决以提高自己的能力。这样教学虽然省略了许多推理和分析过程,却极大调动了学生课程学习的积极性和自觉性,真正提高了学生动手操作、独立分析问题、研究问题与解决问题的能力。
3.开设研究型实验,激发学生的创新能力
研究型实验环节要求学生利用课余时间,以学生自愿组织的电子制作兴趣小组或科技作品制作小组的形式进行活动,也可以单个学生独立活动。在教师指导下,学生可根据自己的兴趣查阅有关资料自己拟订实验项目,将课外科技活动、电子制作大赛纳入教学活动中来,课内外学习相互结合,课堂教学与实践教学相融合,使学生视野开阔、能力增强。实验室在仪器设备和器材方面为学生提供方便。此类实验要求学生独立完成从电路的设计到实验的全过程,强调学习的自主性和创造性,激发学生的学习兴趣和潜在能力,提高研究和创新能力。
4. 建立完善的考核制度
为了使学生能重视实验且能更全面的考察学生的综合能力,我们进行了考核方式的改革。在考核方式上建立了融职业素质和职业能力为核心的课程考核标准。课程总成绩=职业素质成绩(20%)+职业能力成绩(80%)。其中职业素质成绩包括态度评价、安全评价和工作习惯评价,主要考察学生出勤纪律,学习态度,对实验本身意义的认知程度,对实验目的、实验内容的预知程度,对实验中人身及设备的安全重视程度,对实验善后工作的处理等。科技论文。职业能力成绩主要考察学生的现场动手和操作能力,排查实验故障的能力,对实验现象的观察和思考能力,实验设计及制作方法是否具有创新意识,实验报告是否正确、科学、严谨,对实验结果分析、结论是否合理。在评价方式上,采取现场打分,把实验过程的各个环节纳入考核要素中,通过观察了解每位学生的实验态度及动手能力,通过学生提出的问题和指导教师的提问了解学生对知识及实验技能的掌握程度,通过实验数据及实验报告了解学生处理现场问题的方法及能力,做到目标评价与过程评价的有机结合。
四、结束语
本文从现代教学设计理念、数字电子技术的教学目标以及中国地质大学江城学院的培养目标出发,对数字电子技术的实践教学方式进行了探索,提出了将学生所学理论、学生的兴趣、提高学生的研究与创新能力以及培养学生的职业素质有机结合的教学模式,在过去多年的教学中进行了积极的探索并取得了较好的教学效果。面对世界科学技术的迅猛发展,笔者将在教学内容、教学方式等方面进一步探索,以期取得更大的进步。
[参考文献]
[1] 阎石. 数字电子技术基础[M]. 高等教育出版社,1998.
[2] 陆滢. 高职高专《数字电子技术》课程改革设想[J]. 无锡南洋学院学报,2006,2.
[3] 付青青,吴爱平. 关于“数字电子技术”课程的教学改革探讨[J]. 湖北广播电视大学学报,2009,11.
关键词:数字电子技术;时序电路;串行序列;仿真;EDA
中图分类号:G642.4 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2013)06-0131-02
串行序列检测在通信领域应用广泛,因此,教材中对这种电路的设计进行介绍是有必要的。但是目前大多数的数字电子技术教材介绍的串行序列检测电路都存在一定的问题,作者在2003年全国高校电子经验交流会上就指出了问题并提出了多种修订方案[1],该文也引起了一些老师对该问题的注意[2]。但当时论文中给出的修订方案与时序逻辑电路状态图描述不一致。同时,作者最近在图书馆查阅了最新出版的数字电子技术教材,其中的串行序列检测电路设计仍然是采用以往教材中的设计方法,都没有进行功能验证,问题依然存在。因此本文有必要进一步讨论这一问题。另外,串行序列检测电路设计作为数字电子技术的一个经典实例,欠缺一定的基础知识,比如串行通信的概念、异步串行通信帧格式概念、串行通信的检测和同步问题等。作者在教学中,首先让学生查找资料熟悉上述基本概念,然后设计串行序列检测电路,掌握上述基本概念后,个别同学自己就会发现以往教材中设计存在的问题。这种教学方式执行多年,效果很好。
一、传统串行序列检测电路仿真
大多数数字电子技术教材都是设计了110或111的串行序列检测电路,多数教材中得到的111序列检测电路(要求检测到连续的3个1时输出Z=1)如图1(a)所示,利用MaxplusⅡ仿真的结果如图1(b)所示。图1(b)中箭头表示在CP的上沿检测串行输入X,检测到第一个有效的1时进入01,检测到第二个有效的1时进入11状态,此时输出Z在检测到连续两个1时输出变量Z就1,显然与设计命题要求不符。其他序列的检测也有类似情况,即不是在有效的检测时刻输出1。
二、改进的串行序列电路设计方法
参考文献[3]中提出了这一问题的解决方案,分别给出了Mealy型和Moore型状态图,这样可以得到正确的设计电路。但这种方法的状态图与传统时序逻辑电路状态图不一致。传统状态图是反映时序逻辑电路状态转换规律及相应输入、输出取值关系的一种图形,在状态转换图中以圆圈及圈内的字母或数字表示电路的各个状态,以箭头表示状态转换的方向,相应输入/输出标注在转换箭头上,图2给出了传统的两状态变量的部分状态图。本文根据串行序列检测的特点,即输出是由检测状态S确定的,当检测到有效序列,无论下一个串行输入X为0还是为1,都输出1。则可以将状态图表示为如图3所示的传统形式,进行可重叠序列检测,图4是医电93班吴鹏同学按照改进方法设计的111序列检测电路及仿真结果,由图4(b)可见,只要检测到有效数据串就输出1,结论完全正确。
三、实例安排顺序和教学方式的改变
这一实例所有教材都是安排在基于触发器的时序电路设计部分,因此限制了学生的思路。最近几个学期在时序逻辑电路分析、设计、寄存器等所有知识介绍完之后,让学生开始查串行通信资料、做序列检测电路设计、仿真验证电路功能,并做PPT在课堂上介绍。多数学生对串行通信概念、帧格式、波特率、帧同步等问题都介绍的比较清楚,个别同学对序列检测电路还设计了几种方案,其中包括了参考文献[1]中提到的用移位寄存器、输出与检测时刻同步等方法,拓展了学生的思路,部分学生对设计的电路进行了仿真和分析。这种方式激发了学生学习数字电子技术的热情,对数字电子技术设计产生了浓厚的兴趣。因此,建议各教材在补充相关基础知识的同时,将这一实例放在时序逻辑电路一章的最后,由学生根据自己所学知识进行设计。
通过以上分析可见,即使再多教材使用了再久的实例,也需要进行实践检验;建议教材中基于触发器的时序电路设计步骤中,应该增加“电路功能验证”一步,如果有这一步,就可以避免之前教材所设计电路存在的问题。
参考文献:
[1]宁改娣,杨栓科.串行序列检测同步时序电路设计探讨[C].全国高校电子经验交流会论文集,2003.
[2]陈文楷等.讨论式教学方法如何引入课堂[C].全国高等学校电子技术教学研究会年会,2005.
[3]张克农,宁改娣.数字电子技术基础(第2版)[M].北京:高等教育出版社,2010.
1专业课程体系的构建
内蒙古民族大学2011版人才培养计划由通识教育平台、学科教育平台、专业教育平台和实践教学平台四部分构成.其中学科教育平台和专业教育平台的构建是我们工作的重点.学科教育平台由学科通选课程和学科核心课程组成,专业教育平台由专业主干课程和专业方向课程组成.这两个平台设置的目的是要在打好学生的专业基础和提升专业能力的同时培养学生的学识素养和拓展学生的学术视野.如何在符合教育部高等学校本科专业目录的规范要求范围内,立足实际,在课程设置和学时分配上体现“厚基础,宽口径”是我们思考的一个重要问题.为此,我们在总结自身经验和兄弟院校成果基础上,按照课程设置和学时分配“精炼严谨、优质创新和突出专业特色”的原则,对整个专业课程进行了重新分类、调整和优化.除必备的有关数学知识、物理知识之外,必修的核心课程和主干课程设置了电路分析基础、模拟和数字电子技术、高频电子线路、信号与系统、通信原理、C语言等课程,最少开课学时也在64学时,目的是体现厚基础,打好学生专业基础理论知识基础,为后续学习提供保障.专业方向课程在培养方案中属于限选课程,要体现宽口径和人性化的教育理念,既要拓宽学生的专业知识面,同时也要考虑学生的个人兴趣爱好.因此,在这一类课程中,按电子技术、信号处理、通信技术、计算机技术、自动控制五个方面共设置了26门课程,总计40.5学分,大约按1:2的学分设置,学生选够18学分即可.因此,学生选课空间相对较大.在专业任选课中,本着进一步拓展和补充学生知识面的原则,共设置了数字图像处理、多媒体技术、激光原理等17门课程,总计1分,也按大约按1∶2的学分设置,学生选够8学分即可.在培养方案的课程体系中,总体上按照电子技术类如模拟、数字、高频技术等;信号处理类如电路分析、信号与系统、数字信号处理等;通信技术类如通信原理、移动通信原理、程控交换原理等;计算机类如C语言,汇编语言、微机原理等;自动控制类如自动控制原理、单片机原理,嵌入式原理等五个体系设置,课程之间既相对独立又密切联系,构成了较为完整的专业课程体系,体现了宽口径的培养理念.学科教育平台和专业教育平台学分在整个方案中占到了53%共94学分,这为打好学生专业理论基础、拓展专业知识面和提升专业能力提供了保障.
2实践教学环节的设置
要提高人才培养质量,增强毕业生的适应能力,实践教学平台的建立和优化是当前高等教育教学改革的重点和难点,也是影响当前高校人才培养质量的最突出的环节.考虑到民族院校以及学生的具体情况,我们采用了在实验和实践课程体系的构建上,建立“分层”、“递进”的循序渐进式的实践教学体系,以课程实验和学年论文为基础,到课程设计、专业综合实践、专业社会调查、专业见习、毕业实习、毕业论文,逐步提高学习难度,提高要求,达到逐步提高学生动手能力、应用能力和创新能力的目的.在培养方案中,实践教学平台按照电子信息类专业人才基础能力培养:这其中包括电子元器件的识别和特性、电路原理和特性、电子常用仪器的使用方法、测量技术、手工焊接技术、SMT技术、PCB制作技术的掌握等,通过课程实验、金工实习、电子工艺实习等课程达到训练提高的目的;科技论文与技术报告等的写作能力培养通过学年论文、电子线路课程设计报告、电子综合设计报告、专业见习报告和专业社会调查报告完成;电路设计与技术开发能力培养通过课程实验、电子线路课程设计、电子综合设计、毕业设计等实践环节递进式完成;专业前沿领域信息与企业需求了解等方面内容通过专业社会调查实践和专业见习完成,设置这一环节的考虑是:一方面让学生毕业前主动走向社会,与用人单位进行接触,了解他们将来的工作环境和内容,了解他们毕业当年的用人状况和信息,去接触他们在学校和书本上没有接触到的知识,了解行业动态开阔眼界.另外,这一实践环节设置在第八学期开学初,也正是用人单位招聘人员的时间,学生也可利用这一时间找到自己的一份工作.在培养方案中,实践教学平台部分学分在整个方案中占到了34%共60学分,与原培养方案相比,较大幅度提高了实践教学课时在总学时中的比例,增加了实践教学内容,为培养素质高、能力强的电子专业工程技术人才提供了良好保证.
3对相关问题的几点思考
2011新版人才培养方案的制定已经结束,从2011级开始运行,从目前情况来看运行良好.但是,如何在培养目标上达到预期目的,还有许多问题存在于方案之外,需要我们去处理好.(1)为实现培养方案而应具备的教学软、硬件条件也要同步进行建设,如师资队伍、实验、实习基地、课程建设、教学经费以及与之相配套的教学大纲和规章制度等等;(2)虽然在培养方案中设置了较为合理、科学的实践性教学环节,但是因电子信息类学科的实践性教学需要较高的软硬件条件,在目前学校教学经费并不宽裕,设备条件有待进一步改善而且每年招生数量相对较多的情况下,如何让每一个学生有足够多的机会亲自动手参与其中,成了我们要解决的问题;(3)在强调重视基础教学、提高实践能力的背景下,如何让学生涉及一定深度的专业知识,提高创新能力,比如兄弟院校以赛课结合带动实践教学〔8〕,以工作过程导向带动实践教学,以项目带动实践教学等等,是我们需要进一步探讨和努力的问题和方向;(4)用有限的教学经费,能否很好地完成实践类环节教学内容,达到预期目的,如何与企业、行业保持密切联系,特 别是聘请企业、行业专家走进校园,参与培养计划的实施,是处在电子技术行业并不多的地区民族院校需要解决的问题.
4结束语
人才培养方案是学校实现人才培养目标和培养规格和组织一切教学活动和从事教学管理的主要法律依据.2011版人才培养方案的制定,是我校注重和落实内涵建设,建设教学研究型大学,培养创新型高素质人才的重要举措.人才培养方案包括了培养目标与规格、学制与学分、课程教学计划和实践教学环节等内容,由于电子信息科学技术的高速发展和社会需求的不断变化,培养模式的研究将是一个长期任务.制定一个较为完善、科学、合理、规范的人才培养体系是一个长期、复杂的系统工程,需要我们不断地探索、思考和调整改进,以便更好地达到培养高素质专业人才的目地.
作者:牧仁单位:内蒙古民族大学物理与电子信息学院
论文摘要:本文以数字电路的精品课程建设、教毕内容、教学方法、教学手段探讨教毕改革。
《数字电路》是高等职业技术学院电子信息技术类专业的一门重要基础课,是学习其它专业课程的前提条件。它的任务是使学生掌握现代电子技术基础的有关知识,提高专业知识水平、职业技能和综合素质,增强适应职业变化能力和继续学习能力,把握“以能力为本位”的课程特征。课程建设与改革的最终目标,就是培养学生的职业能力和关键能力。职业能力是指从事职业活动所需要的知识和技能,它是劳动者胜任职业工作、赖以生存的核心能力。关键能力指那些与具体的职业和专业无直接关系,但对于一个人在现代社会中的生存和发展起着关键作用的能力,其目的在于填补学校教育与产业界实际之间的断层与空白。培养具有创新精神和较强实践能力的,掌握必要的基本文化知识和专业知识的,具有扎实的电子信息技术基本技能和综合职业能力的,在生产、管理、销售及服务第一线工作的高级技术应用性人才。
我院自建校以来,《数字电路》一直是骨干课程,也是学生的必修课程,因此教研室始终重视教学内容和课程体系改革。对课程内容进行了优化整合,引人最新的数字电子技术。将经典内容与新技术内容有机结合,使课程内容既具有基础性,又具有时代性。该课程已被评为山东省省级精品课程。
1、建设二以学生为中心”的新型课程模式
数字电路课程历来是学生感到难学的课程,“化难为易”是本课程改革的基本原则之一。我们针对当前高职高专学生的知识能力和学习特点,强调课程的基础性和应用性。无论是介绍常用电子器件,还是研究性能参数、测试技术、使用方法等以基础问题为主,而没有像传统的电子技术课程那样,对电子线路进行较深的理论分析。本课程避免了较为烦琐的数学推导和计算,目的是使学生易于接受和掌握现代电子技术的基础知识和实用技术,体现高职高专教育培养职业技能的特点。课程改革充分体现“以学生为中心”的主要特点包括:“学”重于“教”,教师的作用是评估、判断、建议和指导而不仅仅是信息与知识的传递。课程改革积极探索教学活动的多样化和考核方式的多样化,考核形式包括笔试、课程设计、综合性作业、小制作和实践操作等。该课程的考核包括五个部分:①期末的笔试,考核基本知识、理论占70%;②课程设计项目制作占10% ;③平时成绩占5%;④单项考核10% ;⑤课外电子制作占5%。
2、开发‘’任务驱动”的学习进程
课程改革倡导开发“任务驱动”的学习进程,在教学活动中实践“以学生为中心”的课程思想。学生通过完成“项目任务”进而完成课程的学习,同时将其“成果”用作学生评价的主要依据。这种采用“任务驱动”的学习进程,能够有效地促进教学过程中的师生互动,有利于培养学生自主学习的能力和方法。在数字电路教学中、首先介绍数字信号的特点、数字系统的组成、数字电路在电子系统中的作用,使学生建立一个对数字逻辑电路的系统的概念。然后是数字逻辑电路的主要内容,包括门电路、组合逻辑电路、触发器、时序逻辑电路、半导体存碍着储器、可编程逻辑器件(PLD)、脉冲波形的产生和整形、模/数和数/模转换电路。在此基础上我们把教学的重点放在数字电路的基本概念、基本原理、基本的分析方法和设计方法以及常用电子器件的使用方法上。
3、建设丰富多样的教学资源
教学资源的种类丰富,包括教学计划、课程标准、教学指导书、课件、教案、教学器材、参考资料、图书、期刊以及在线资源等。课程改革充分应用现代化的教育技术和设施,在教学的活动中最大限度地运用包括计算机技术、网络技术、多媒体技术等在内的现代技术手段,将“课堂教学、实验教学、EDA教学和网路教学”有机地结合。新的课程内容系统科学、先进实用,保证了教学资源的先进性和课程建设的可持续发展性,在培养高素质人才中发挥着重要的作用。课堂教学主要采用多媒体电子课件授课,解决了教学信息量大、课时有限的矛盾;同时结合传统的黑板粉笔,更好地进行师生的交流讨论。
4、实践课程的任务和创新
本课程的实践教学环节在提高学生的技术素质方面所承担的任务是相当重要,课程实验作为课程教学的一部分,起着巩固所学理论知识、提高理论与实际相结合、培养动手能力的重要作用,实验教学改变了以验证理论实验为主的模式,开设了从EDA虚拟实验、硬件电路、基础实验到电子系统设计实验和创新实验的不同层次的实验。将电子设计竞赛等课外科技活动与实验教学紧密结合,注重培养学生的综合应用能力、工程实践能力和创新能力。
(1)实践环节以设计性为主,较好地培养了学生的动手能力与创新意识。通过更新实验内容、使实验和课程设计向综合性、设计性和开放性发展。课程设计题目多样性和自创性,针对不同层次的学生,提供多个可选择的设计题目,鼓励学生自创课题。
(2)课堂教学与课外教学相结合。利用我校多个实习基地,带学生到现场考察利用数字技术生产的各种通信和家电产品,通过对现场工艺文件和图纸资料的学习,进一步理解数字技术的应用,并引导学生提出自己的电路改进措施和方案。
[关键词]教学方法;学习方法;一体化教学;操作性;实用性
中图分类号:G64
文献标识码:A
文章编号:1006-0278(2013)08-236-01
经过几十年的探索与实践,我国的中等职业教育已进入了一个新的发展时期,教育质量不断提高,办学方向更加明确,改革思路日益清晰,学校布局日趋合理,事业规模迅速扩大,一个基本适应我国社会主义现代化建设需要的中等职业教育新体系已初步形成。
一、当前数字电子技术理论课程教学的现状
当前的数字电子技术课程教学目标,根据中等教育和高等教育的不同,在传统教育理念和教育模式的基础上,增加了技能训练的元素,在教材的编写上,实现了理论与实验的统一,以清华大学出版社出版的《数字电子技术基础》刘美玲,2008.5版为例,此教材在每一章后,都增加了技能训练章节,充分说明了数字电子技术课程理论与实际的紧密结合,并向着一体化的方向发展。
二、数字电子技术课程教学方法改革实现的方法和途径
(一)教学方法改革实现的方法与实例
1 理论和实践相结合
教学过程中注重理论与实践相结合,以实践作为检验学习效果的标准,并注意实际问题的分析方法,培养学生的分析综合能力。
例如数据选择器的扩展应用中,用4片8选1数据选择器和1片2线-4线译码器构成的32选1数据选择器,当A4A3=00时,由A2A1A0从D0-D7中选1路输出,当A4A3=01时,由A2A1A0从D8-D15中选1路输出,当A4A3=10时,由A2A1A0从D16-D23中选1路输出,当A4A3=11时,由A2A1A0从D24-D31中选1路输出。本例的教学方法与单片机原理与应用中,存储器扩展的地址分配法类似,都是通过对现在芯片的功能和要扩展电路的使能端的综合分析应用来实现的,教学时应注意问题分析方法的解决,及线路设计思想和线路设计步骤的统一,从芯片的有效性选择入手,分析数据的选择路径,从而完成电路的设计,也是理论和实践相结合,培养学生综合分析能力的体现。
2 启发式、讨论式、研究式教学
从灌输式方法转变为启发式、讨论式、研究式的教学方法,充分调动学生的积极性,积极利用多媒体、远程网络教育等现代化教学手段,改变以往黑板加粉笔的说教方式,激发学生的学习兴趣,提高教学质量和教学效益,让学生变得更活更实。
例如在进行集成A/D转换器章节的教学过程中,应充分运用现代多媒体手段,以及网络教育的手段,扩展学生的视野,常用典型集成A/D转换器有ADC0808/0809、ADC7705、ADC7714、ADC7888、ADC5320、ADC0824、TLC548/549、TLV5616、TLV5880等,在教学实际过程中,应先找到对应芯片,以及芯片在电子、机电一体化、通信等专业的应用实例,从而激发学生的学习积极性,具有事半功倍的效果。以某一块芯片作为分析实例时,应具体讲解引脚定义及工作原理,在安排学生作业时,要求学生应用网络等手段,找到ADC芯片实际应用的例子,并作分析,从而提高学生独立分析研究、检索信息、解决实际问题的能力,是启发式、研究式教学的典型应用。
(二)学习方式转变方法与实例
1 互动式学习方式
指在课堂教学中教师从主体转为主导,进而创造出教学中师生平等、合作、和谐的课堂氛围,使师生在知识、情感、思想、精神等方面的相互交融中,实现教学相长。
例如在时序逻辑电路的设计教学过程中,可通过步骤式教学方法,由教师提出设计思想的步骤,以学生为主体,紧紧抓住逻辑电路设计步骤,教师和学生在平等的基础上共同完成教学内容,根据时序逻辑电路的设计步骤,分析每个步骤完成后要达到的结果,并为下一个步骤做好准备,并以实际设计案例为教学规范,与学生共同进入到逻辑电路设计的规范步骤之中,将教师放到学生的思维方式上,共同完成互动式的教学过程。
2 适应性学习方式
当学生在学习环境变化的情况下,通过主观努力,克服心理上的不适感,积极变被动为主动,使自己的心态调整到能正常学习的一种心理活动。
例如数字电子技术教学过程中常会出现学生不能主动学习的情况,心理上产生对知识应用的不信任,在学习上产生被动的局面,此时教师应以实例作为教学入口,深入讲解实际生活中的逻辑思想和逻辑电路应用,扩大知识面,以“从应用到理论的反向逻辑思想”作为教学方法,让学生适应逻辑电路和学习方式,得到较好的教学效果。
大连海洋大学是我国北方地区唯一的一所以海洋和水产学科为特色,多学科协调发展的涉海高等院校,为振兴辽宁老工业基地,适应辽宁省及全国沿海省市对海洋渔业通信工程发展的需要,发展区域经济,满足我国和全省经济建设对海洋渔业通信工程专业人才的需求,大力发展信息产业建设,通信工程专业自2003年开始招生。在开办的这十二年时间里,我们下大力气,狠抓专业建设规范,注重教学质量。随着本专业师资力量的逐步增强,我们对本专业的发展现状、发展规律的深入研究把握,对专业定位的认识逐步统一,大连海洋大学通信工程专业的特色目标和人才培养目标逐步清晰明确。
1培养目标
大连海洋大学信息工程学院通信工程专业是从学校的学科专业结构特点和学科特色出发,合理配置学校的教学资源,在电子信息工程、通信工程、自动化、计算机科学与技术、船舶与海洋工程和航海技术的学科交叉基础上设立的专业。学校以提升人才培养质量为核心,立足辽宁,面向黄、渤海,辐射全国,为区域经济建设服务,为国家水产和海洋事业服务,致力于培养德、智、体、美全面发展,知识面宽,基础扎实,综合素质高,具有创新精神和实践能力,敬业、专业、乐业、创业的复合性应用型人才的人才培养战略。在人才培养过程中注重培养学生的自主性、研究性学习的能力和分析问题、解决问题的能力,结合地方经济社会发展需要确定本专业的培养目标、任务和要求,加强海洋渔业通信方面的特色教育。在多年办学经验的基础上,经多方调研,结合本校实际,制定并逐步完善了通信工程专业的培养目标:以培养德、智、体、美全面发展,熟练掌握通信技术、通信系统和通信网络的基本理论、基本知识和基本技能与方法,并具备电子和计算机技术等方面知识,具有较强的工程实践能力,能够从事固定通信、移动通信及船舶通信等现代通信系统及设备的研究、设计、开发与应用的,具有海洋、渔业科学背景的人才。
2课程体系的改革和优化
课程体系主要包括课程设置、教学内容及课程结构,是教学思想、教育理念的具体化,也是实现创新能力培养与综合素质提高的保证。课程设置是否科学,教学内容是否合理,直接影响创新能力的培养与综合素质的提高。按照我校建设“蓝色大学”理念,构建了通信工程专业蓝色人才培养方案。培养方案坚持“加强通识教育、拓宽学科基础、凝练专业方向、提升实践能力、培养创新精神”的人才培养原则,优化人才培养过程,构建课内、课外一体化的培养模式,依照“浅蓝、蔚蓝、湛蓝、深蓝”的蓝色课程体系,用蓝色课程元素来承载水的精神与海的文化,延伸至涉海涉水教学内容要素。(1)浅蓝(通识课程)包括公共基础课(思想政治理论课、大学外语、大学计算机基础、高等数学、大学物理、体育等),公共选修课(军事理论、健康与安全教育、选修课),公共集中实践环节(军训)。通识课程虽然不一定与通信专业有直接联系,但它是培养具有远大的理想、高尚的情操、科学的思维、可持续发展的能力和健康的心里的人才,为进一步学习提供方法论的不可缺少的课程。基于学校开展课程建设的“双百工程”,从公共选修课着手,打造了蓝色海洋类、人文与社科类、艺术与体育类、自然科学与技术类共100门校级精品视频公开课。其中蓝色海洋类公共选修课有利于进一步加深学生的海洋知识背景。(2)蔚蓝(学科基础课)包括复变函数、电路理论、信号与系统、模拟电子技术、数字电子技术、高频电子技术、数字信号处理、微机原理与应用、电磁场与电磁波、单片机原理与接口技术、通信原理等。学科基础课是通信工程专业学生必须具有的基本知识结构,为专业课程提供有效的支撑,使学生具备本专业的基础理论和基本工程应用能力,有独立获取知识、提出问题、分析问题和解决问题的能力及开拓创新精神,为学生后续学习专业方向课打下坚实的基础。(3)湛蓝(专业课)包括专业必修课(电子线路仿真、电子线路CAD、移动通信、计算机通信、DSP技术与应用)、专业方向课、专业任选课(C++高级语言程序设计、随机信号处理、电视原理与技术、现代通信系统仿真技术、计算机网络安全、嵌入式系统开发技术、数据结构C、扩频通信、通信工程专业英语)。通过对其他高校相同专业的大量调研,反复论证比较,通信工程专业设立两个专业方向:通信工程(程控交换技术、船舶通信、光纤通信)、计算机通信(数字通信、多媒体通信技术、计算机网络技术)。通信专业依托海洋信息技术,在船舶通信、船舶导航、海洋渔业3S技术等方面进行了卓有成效的尝试,同时,紧随时代的发展,对部分课程进行压缩和调整,开设一些学生喜爱的,又能与现实接轨的课程,如扩频通信、嵌入式系统开发技术等选修课。(4)深蓝(专业集中实践环节)包括模拟电子技术课程设计、数字电子技术课程设计、电子线路仿真课程设计、电子线路CAD上机、高频电子技术课程设计、现代通信系统仿真技术上机、通信原理课程设计、单片机原理与接口技术课程设计、通信工程专业教学实习、通信工程专业实习、通信工程专业毕业设计(论文)等。专业集中实践环节对培养通信专业逐步树立工程观念、提高解决工程实际问题的能力和创新能力,有着极为重要的作用。
3强化实践环节,培养提高创新能力
通信工程专业将实践环节作为培养学生创新精神和实践能力的主要途径,制定了科学合理的实践教学方案,构建了多层次、全程化实践教学体系,较好地保证了通信工程专业实践教学的需要。坚持实践教学与理论教学并重、实践教育与创新教育结合,对构成实践教学的各个要素进行整体设计,所有的实践环节围绕培养学生实践动手能力和创新能力而展开,把实践环节分成实验教学、课程设计、实习、毕业论文(设计)、科技创新五个模块,模块之间衔接紧密、层层推进,为学生从入门到提高再到创新夯实基础。
3.1实验教学
实验教学模块主要依托辽宁省海洋信息技术重点实验室、辽宁省实验教学示范中心,以提高实验动手能力为主线,以掌握基本实验技能和方法、融会贯通科学知识、促进创新思维为主要教学目标。加强基础课、主干课实验;实验内容优化配合,避免重复或脱节;增加设计性、综合性实验的比重,形成基本实验、选做实验、设计性和综合性实验组成的立体化实验结构;对含有实验的课程,加大实验教学在整个课程考核中的比例;鼓励学生自主设计实验。在2013版培养方案和教学大纲中都有体现。针对不同课程的特点,有选择地在教学过程中引入仿真实验环节,以缓解实验设备和空间的紧张情况,有效扩展实验空间和时间,节省资金。
3.2课程设计
课程设计着眼点是把理论学习与工程实践相结合,让学生初步掌握设计的程序和方法。一般以单门课或课程群为主选择题目,它是毕业设计的初级阶段。课程设计教学中压缩验证性课题,增加能够体现设计型、综合型和创造性的课题。在课程设计教学设计过程中,鼓励学生自主选题,自行讨论方案,自己组织实施,给予学生自我发挥的余地,充分激发学生的创造性思维,为学生个性的发挥和创造能力的锻炼创造条件。
3.3实习
以校内外实习基地为平台,以使学生学会理论联系实际、建立工程意识和锻炼实际操作技能为主要教学目的,并且通过接触社会,增强学生的劳动观念和社会责任感。目前,通信工程专业校外实习基地2个(人民4810厂,北京尚观科技有限公司大连分公司),合作的企事业单位有18个(渤海船舶重工有限责任公司等),同时学校也正在积极运作与通信公司合作。到企业参观实习和请企业技术专家来校讲座,通过参观和专家公开课的形式,使学生对企业文化、船舶通信及导航设备的发展现状与趋势和本行业领域的前沿技术等有所了解,有利于学生学习目标的确定和职业素质的提高。
3.4毕业论文
(设计)以学院各类实验室、校内外实习基地为平台,学生通过完成毕业论文(设计),在综合运用专业知识能力、外语和计算机应用能力、信息资料检索和收集能力、论文撰写能力和解决实际问题等能力上有较大提高。为切实保障毕业论文(设计)的质量,从以下几方面进行加强:①精心设计备选题目,组织开题报告。学生选题后,在指导教师指导下,查阅文献和撰写文献综述,并精心组织好开题报告,以保证毕业论文的先进性、可行性;②加强毕业论文的中期检查,以保证毕业论文在有限的时间内按质按量完成;③建立毕业论文答辩规范和质量标准,在毕业论文答辩期间开展“毕业论文检查周”活动,有效提升了毕业论文的质量。④学校出台了《大连海洋大学本科生学位论文学术规范检测暂行办法》,针对毕业的本科生的学位论文进行了学术不端行为的检测,有效地杜绝了学术不端行为。
3.5科技创新
以各类兴趣小组和科技社团、大学生科技创新基地、科研实验室为平台,学生通过参加大学生创新创业训练计划项目、科学研究等活动,使创新意识和能力得到进一步培养和提高。低年级的学生专业基础还比较薄弱,鼓励他们参加兴趣小组或者科技社团,以增加学生对创新的认识,提高学生对创新的兴趣;高年级的学生参加各种校内外的竞赛,使学生在竞赛过程中自主学习、自我探索、自我发现。目前,通信工程专业学生在教师有针对性的训练下,参加了“飞思卡尔杯”全国大学生智能汽车竞赛、“大唐杯”全国大学生移动通信技术大赛、“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛、全国大学生电子设计大赛等,并取得了优异的成绩。
4结语
大连海洋大学通信工程专业作为涉海高校的“非特色”专业,在复合性应用型培养目标的前提下充分利用和挖掘自己的优势资源,发挥地方特色、行业特色;在加强学生思想道德教育和身心素质培养的同时,主动适应国家和辽宁省沿海经济带发展的新需求,抓住实践能力和创新精神培养的核心,对通信专业的人才培养模式进行调整,使之更好地符合学校的定位与专业培养目标的要求,从而更好地适应社会需要,符合高等教育的发展趋势,并在实践中不断探索与发展。
主要参考文献
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[3]江海,田春艳.机械类应用型本科人才培养模式的探索与实践[J].装备制造技术,2010(3):159-160.
[4]焦冬莉,李晋生,等.应用型通信人才培养的实践教学体系改革[J].实验室研究与探索,2012,31(9):128-130.
本设计是根据我院新建“电机驱动与控制实验室”的设备,利用单片机对直流电动机和交流电动机的控制及各种特性。我重点研究的是直流电动机的闭环控制系统。通过本次设计,使同学顺利完成学校制定的实践教学任务。
单片机把通过测量元件、变送单元和A/D转换接口送来的数字信号直接反馈到输入端与设定值进行比较。然后,对其偏差按某种控制算法进行计算,所得数字量输出信号经D/A转换接口直接驱动执行装置,对控制对象进行调节,使其保持在设定值上。
在电气时代的今天,电动机一直在现代化生产和生活中起着十分的重要的作用。无论是在农业生产、交通运输、国防、医疗卫生、上午与办公设备,还是在日常的生活中的家用电器,都大量地使用着各种各样的电动机。对电动机的控制可分为简单控制和复杂控制两种,简单控制是只对电动机进行启动、制动、正反转控制和顺序控制。这类控制可通过继电器、可编程控制器和开关元件来实现。复杂控制是只对电动机的转角、转矩,电压、电流等物理量进行控制,而且有时往往需要非常精确的控制。以前对电动机的简单控制的应用很多,但是,随着现代步伐的迈进,人们对自动化的要求越来越高,使电动机的复杂控制逐渐成为主流。
国内外研究现状
PID控制器最先出现在模拟控制系统中,传统的模拟控制器PID控制是通过硬件(电子元件和液压元件)来实现它的功能。随着计算机的出现,把他一直到计算机控制系统中来,将原来的硬件实现的功能用软件来代替,因此称为数字PID控制器,所形成的一整套算术则称为数字PID算术。数字PID控制器与模拟PID控制器相比,具有非常强的灵活性。电动机的的控制技术的发展得力于微电子技术,电力电子技术、传感器技术、微机应用技术、自动控制技术、微机应用技术的最新发展成就。正是这些技术的进步使电动机控制技术在近二十年内发生了翻天覆地的变化。其中电动机的控制部分已由模拟控制逐渐让位予以单片机为主的微机处理控制,形成数字与模拟的混合控制系统和纯数字控制系统的应用,并正相全数字控制方向发展。电动机的驱动部分所用的功率器件经历了几次更新换代,目前开关速度更快,控制更容易的全控制功率件MOSFET和IGBT成为主流。功率器件控制条件的变化和微电子技术的使用也使新型的电动机控制方法能够得到实现,脉宽调控方法、变频技术在直流调速
由单片机作为电动机的控制器具有以下特点:
1.使电路更简单。
模拟电路为了实现控制逻辑需要很多电子元件,使电路复杂。采用微机处理后,绝大多数控制逻辑可通过软件来实现。
2.可以实现复杂的控制。
为基础理由很强的逻辑功能,运算速度快、精度高,与大容量的存储单元,因此有能力实现复杂的控制。
3.灵活性和适应性
微处理得控制方式是由软件来完成的。如果需要修改控制规律,一般不必修改系统的硬件电路,只修改程序即可。在系统调试和升级时,可以不断尝试选择最优参数,非常方便。
4.无需零点飘逸,控制精度高
数字控制不会出现模拟电路中经常出现的零点漂移问题。无论被控制量的大小,都可以保证足够的控制精度。
5.可提供人机界面,多机联网工作
现在普遍采用单片机作为电动机的控制器。实际上可作为电动机控制器的元件还有很多种,例如工业控制计算机、可编程控制器、数字信号处理器。
工业控制计算机科委功能强大,它有极高的速度、强大的运算能力和接口功能、方便的软件环境;但由于成本太高、体积大,所以只用于大型控制系统。
可编程控制器则正好相反,它只能完成逻辑判断、定时、计数和简单的运算。由于功能太弱,所以它只能用于简单的电动机控制。
单片机介于工业控制计算机和可编程控制器之间,它有较强的控制功能,低廉的成本。人们在选择电动机的控制器时,常常是再先满足功能的需要的同时,优先选择成本低的控制器。因此,单片机往往成为优先选择的目标。从最近的统计数字也可以看出,世界上每年要有25亿片各种单片机投入使用。弹片及时目前世界上使用量最大的微机处理器。
三、主要内容与待解决的问题
主要内容:
1、学习直流电动机原理及驱动技术,掌握数字PID控制技术;
2、完成相关设备的接口硬件设计;
3、通过MCS-51单片机编写软件控制程序;
4、系统联合调试,写出相应的使用说明。
现有条件: 直流电动机、直流发电机、MCS-51单片机、微型计算机
重点解决的问题:
利用数字PID技术实现对电动机的闭环控制
四、设计方法与实施方案
毕业设计的实施主要是结合直流电动机及单片机的理论知识,利用与其配套的实验箱,完成预期要解决的实验项目和实训项目,从而对其结果进行分析与总结,通过数字PID技术提高电动机的效率。通过收集各种资料,完成毕业论文的撰写。
五.进度计划 毕业设计课题的相关资料的收集与整理,熟悉系统的相关操作和原理,完成开题报告。
第3周至第4周
系统学习直流电动机、直流发动机原理,完成硬件安装与线路联接。
第5周至第12周
系统学习数字PID控制技术、数字滤波技术。通过MCS-51单片机编写软件控制程序;完成直流电动机闭环控制系统;
第13周至第14周
联机调试;开始整理相关资料,撰写使用说明书和毕业论文。
第15周至第16周
全面完成毕业设计,准备进行答辩
预期成果:通过该系统的设计开发,为实现直流电动机闭环控制系统数字化控制奠定基础。
六、参考资料
[1] 全.直流电动机实际应用技巧 北京:科技出版社
[2] 何立民.单片机初级教程[M].北京:北京航空航天大学出版社
[3] 孙涵芳、徐爱卿. 单片机原理及应用[M].北京:北京航空航天大学出版社
[4] 郝鸿安. 常用数字集成电路应用手册[M].北京:中国计量出版社
[5] 吴金戌、沈庆阳、郭庭吉. 8051单片机实践与应用[M].北京:清华大学出版社
关键词: 电子技术课程设计 教学设计 教学过程
电子技术课程设计是在电子技术实验的基础上进行的综合性的实验训练,是电子技术课程的实践性教学环节,是对电子类和其他相近专业学生进行综合能力培养的实践课程,对于全面、系统、深入地理解与掌握电子系统的知识、设计方法具有重要的教学意义。
1.电子技术课程设计的重点与要求
本课程的重点是电路设计,内容侧重综合应用所学知识,设计制作较为复杂的功能电路或小型电子系统。一般给出实验任务和设计要求,通过电路方案设计、电路设计、电路安装调试和指标测试、撰写实验报告等过程,培养学生综合运用所学知识解决实际问题的能力,提高电路设计水平和实验技能。在实践中着重培养学生系统设计的综合分析问题和解决问题的能力,培养学生创新实践的能力。
电子技术课程设计一般要求学生根据题目要求,通过查阅资料、调查研究等,独立完成方案设计、元器件选择、电路设计、仿真分析、电路的安装调试及指标测试,并独立写出严谨的、文理通顺的实验报告。
具体地说,学生通过课程设计教学实践,应达到以下基本要求:建立电子系统的概念,综合运用电子技术课程中所学习到的理论知识完成一个电子系统的设计;掌握电子系统设计的基本方法,了解电子系统设计中的关键技术;进一步熟悉常用电子器件的类型和特性,掌握合理选用器件的原则;掌握查阅有关资料和使用器件手册的基本方法;掌握用电子设计自动化软件设计与仿真电路系统的基本方法;进一步熟悉电子仪器的正确使用方法;学会撰写课程设计总结报告;培养严肃认真的工作作风和严谨的科学态度。
2.电子技术课程设计的教学过程
电子技术课程设计是在教师指导下,学生独立完成课题,达到对学生理论与实践相结合的综合性训练,要求本课程设计涵盖模拟电路知识和数字电路知识,因此课程设计的选题要求包含数字电子技术和模拟电子技术。
教学环节可以分为以下四个部分。
2.1课堂讲授。
课程设计开始前,需要确定指导老师。由指导老师通过两学时的教学,明确课程设计的要求,主要内容包括课程介绍、教学安排、成绩评定方法等。
在课堂教学环节中,指导老师介绍课题的基本情况与要求,要求学生从多个课题中选择一个。
2.2设计与调试环节。
2.2.1前期准备、方案及电路设计。
前期准备包括选择题目、查找资料、确定方案、电路设计、电路仿真等。在确定方案时要求学生认真阅读教材,根据技术指标,进行方案分析、论证和计算,独立完成设计。设计工作内容如下:题目分析、系统结构设计、具体电路设计。
学生根据所选课题的任务、要求和条件进行总体方案的设计,通过论证与选择,确定总体方案。此后是对方案中单元电路进行选择和设计计算,称为预设计阶段,包括元器件的选用和电路参数的计算。最后画出总体电路图(原理图和布线图),此阶段约占课程设计总学时的30%。
2.2.2在实验室进行电路安装、调试,指标测试等。
在安装与调试这个阶段,要求学生运用所学的知识进行安装和调试,达到任务书的各项技术指标。
预设计经指导教师审查通过后,学生即可购买所需元器件等材料,并在实验箱上或试验板上组装电路。运用测试仪表调试电路、排除电路故障、调整元器件、修改电路(并制作相应电路板),使之达到设计指标要求。此阶段往往是课程设计的重点与难点,所需时间约占总学时的50%。
2.3撰写总结报告,总结交流与讨论。
撰写课程设计的总结报告是对学生写科学论文和科研总结报告能力的训练。学生写报告,不仅要对设计、组装、调试的内容进行全面总结,而且要把实践内容上升到理论高度。总结报告应包括以下方面:系统任务与分析、方案选择与可行性论证、单元电路的设计、参数计算及元器件选择、元件清单和参考资料目录。除此之外,还应对以下几部分进行说明:设计进程记录,设计方案说明、比较,实际电路图,功能与指标测试结果,存在的问题及改进意见,等等。
总结报告具体内容如下:课题名称、内容摘要、设计内容及要求、比较和选择设计的系统方案、画出系统框图、单元电路设计、参数计算和器件选择。画出完整的电路图,并说明电路的工作原理。组装调试的内容,包括使用的主要仪器和仪表;调试电路的方法和技巧;测试的数据和波形并与计算结果比较分析;调试中出现的故障、原因及排除方法。总结设计电路的特点和方案的优缺点,指出课题的核心及实用价值,列出系统需要的元器件清单,列出参考文献,收获、体会,并对本次设计提出建议。
2.4成绩评定。
课程的实践性不仅体现实际操作能力,而且体现独立完成设计和分析的能力。因此,课程设计的考核分为以下部分:设计方案的正确性与合理性。设计成品:观察实验现象,是否达到技术要求。(安装工艺水平、调试中分析解决问题的能力)实验报告:实验报告应具有设计题目、技术指标、实现方案、测试数据、出现的问题与解决方法、收获体会等。课程设计答辩:考查学生实际掌握的能力和表达能力,设计过程中的学习态度、工作作风和科学精神及创新精神,等等。
3.电子技术课程设计的步骤
在“电子技术基础”理论课程教学中,通常只介绍单元电路的设计。然而,一个实用的电子电路通常是由若干个单元电路组成的。通常将规模较小、功能单一的电子电路称为单元电路。因此,一个电子系统的设计不仅包括单元电路的设计,还包括总体电路的系统设计(总体电路由哪些单元电路构成,以及单元电路之间如何连接,等等)。随着微电子技术的发展,各种通用和专用的模拟和数字集成电路大量涌现,电子系统的设计除了单元电路的设计外,还包括集成电路的合理选用。电子电路的系统设计越来越重要,不过从教学训练角度出发,课程设计仍应保留一定的单元电路内容。
电子系统分为模拟型、数字型及两者兼而有之的混合型三种。
虽然模拟电路和数字电路设计的方法有所不同(尤其单元电路的设计),但总体电路的设计步骤是基本相同的。
电子电路的一般设计方法与步骤包括:总体方案的设计与方案论证、单元电路的设计、单元电路间的连接方法、绘制总体电路草图、关键电路试验、EDA仿真、绘制正式的总体电路图等。
4.电子技术课程设计的效果
学生经过这样系统训练后,各方面技能都通过考核,为后续课程的学习打下了扎实的基础。
参考文献:
[1]高吉祥,易凡,丁文霞等.电子技术基础实验与课程设计(第二版)[M].北京:电子工业出版社,2006.
[2]杨志忠,华沙,康广荃.电子技术课程设计[M].北京:机械工业出版社,2008.
【论文摘要】本文首先探讨了近似计算在静态分析中的应用问题,其次分析了纳米电子技术急需解决的若干关键问题和交互式电子技术应用手册,最后电子技术在时间与频率标准中的应用进行了相关的研究。因此,本文具有深刻的理论意义和广泛的实际应用价值。
一、近似计算在静态分析中的应用
在电子技术中应运中,近似计算贯穿其始终。然而,没有近似计算是不可想象的。而精确计算在电子技术中往往行不通,也没有其必要。尽管近似计算会引入一定的误差,但这个误差控制得好,不会对分析其它电路产生大的影响。所以关键在于我们如何掌握,特别是如何应用近似计算。
在工作点稳定电路中的应用要进行静态分析,就必须求出三极管的基电压,必须忽略三极管静态基极电流。这样,我们得到三极管的基射电子的相关过程及结论。
二、纳米电子技术急需解决的若干关键问题
由于纳米器件的特征尺寸处于纳米量级,因此,其机理和现有的电子元件截然不同,理论方面有许多量子现象和相关问题需要解决,如电子在势阱中的隧穿过程、非弹性散射效应机理等。尽管如此,纳米电子学中急需解决的关键问题主要还在于纳米电子器件与纳米电子电路相关的纳米电子技术方面,其主要表现在以下几个方面。
(1)纳米Si基量子异质结加工
要继续把现有的硅基电子器件缩小到纳米尺度,最直截了当的方法是采用外延、光刻等技术制造新一代的类似层状蛋糕的纳米半导体结构。其中,不同层通常是由不同势能的半导体材料制成的,构建成纳米尺度的量子势阱,这种结构称作“半导体异质结”。
(2)分子晶体管和导线组装纳米器件即使知道如何制造分子晶体管和分子导线,但把这些元件组装成一个可以运转的逻辑结构仍是一个非常棘手的难题。一种可能的途径是利用扫描隧道显微镜把分子元件排列在一个平面上;另一种组装较大电子器件的可能途径是通过阵列的自组装。尽管,Purdue University等研究机构在这个方向上取得了可喜的进展,但该技术何时能够走出实验室进入实用,仍无法断言。
(3)超高密度量子效应存储器
超高密度存储量子效应的电子“芯片”是未来纳米计算机的主要部件,它可以为具备快速存取能力但没有可动机械部件的计算机信息系统提供海量存储手段。但是,有了制造纳米电子逻辑器件的能力后,如何用这种器件组装成超高密度存储的量子效应存储器阵列或芯片同样给纳米电子学研究者提出了新的挑战。
(4)纳米计算机的“互连问题”
一台由数万亿的纳米电子元件以前所未有的密集度组装成纳米计算机注定需要巧妙的结构及合理整体布局,而整体结构问题中首当其冲需要解决的就是所谓的“互连问题”。换句话说,就是计算结构中信息的输入、输出问题。纳米计算机要把海量信息存储在一个很小的空间内,并极快地使用和产生信息,需要有特殊的结构来控制和协调计算机的诸多元件,而纳米计算元件之间、计算元件与外部环境之间需要有大量的连接。就现有传统计算机设计的微型化而言,由于电线之间要相互隔开以避免过热或“串线”,这样就有一些几何学上的考虑和限制,连接的数量不可能无限制地增加。因此,纳米计算机导线间的量子隧穿效应和导线与纳米电子器件之间的“连接”问题急需解决。
(5)纳米 / 分子电子器件制备、操纵、设计、性能分析模拟环境
当前,分子力学、量子力学、多尺度计算、计算机并行技术、计算机图形学已取得快速发展,利用这些技术建立一个能够完成纳米电子器件制备、操纵、设计与性能分析的模拟虚拟环境,并使纳米技术研究人员获得虚拟的体验已成为可能。但由于现有计算机的速度、分子力学与量子力学算法的效率等问题,目前建立这种迅速、敏感、精细的量子模拟虚拟环境还存在巨大困难。
三、交互式电子技术手册
交互式电子技术手册经历了5个发展阶段,根据美国国防部的定义:加注索引的扫描页图、滚动文档式电子技术手册、线性结构电子技术手册、基于数据库的电子技术手册和集成电子技术手册。目前真正意义上的集成了人工智能、故障诊断的第5类集成电子技术手册并不存在,大多数电子技术手册基本上位于第4类及其以下的水平。需要声明的是,各类电子技术手册虽然代表不同的发展阶段,但是各有优点,较低级别的电子技术手册目前仍然有着各自的应用价值。由于类以上的电子技术手册在信息的组织、管理、传递、获取方面具有明显的优点。
简单的说,电子技术手册就是技术手册的数字化。为了获取信息的方便,数字化后的数据需要一个良好的组织管理和提供给用户的形式,电子技术手册的发展就是围绕这一过程来进行的。
四、电子技术在时间与频率标准中的应用
时间和频率是描述同一周期现象的两个参数,可由时间标准导出频率标准,两者可共用的一个基准。
1952 年国际天文协会定义的时间标准是基于地球自转周期和公转周期而建立的,分别称为世界时(UT)和历书时(ET)。这种基于天文方面的宏观计时标准,设备庞大,操作麻烦,精度仅达10- 9 。随着电子技术与微波光谱学的发展,产生了量子电子学、激光等新技术,由此出现了一种新颖的频率标准——量子频率标准。这种频率标准是利用原子能级跃迁时所辐射的电磁波频率作为频率标准。目前世界各国相继作成各种量子频率标准,如(133 Cs)频标、铷原子频标、氢原子作成的氢脉泽频标、甲烷饱和以及吸收氦氖激光频标等等。这样做后,将过去基于宏观的天体运动的计时标准,改变成微观的原子本身结构运动的时间基准。这一方面使设备大为简化,体积、重量大减小;另一方面使频率标准的稳定度大为提高(可达10- 12 —10- 14量级,即30 万年——300 万年差1 秒)。1967 年第13 届国际计量大会正式通过决议,规定:“一秒等于133 Cs 原子基态两超精细能级跃迁的9192631770 个周期所持续的时间”。该时间基准,发展了高精度的测频技术,大大有助于宇宙航行和空间探索,加速了现代微波技术和雷达、激光技术等的发展。而激光技术和电子技术的发展又为长度计量提供了新的测试手段。
总之,在探讨了近似计算在静态分析中的应用问题、纳米电子技术急需解决的若干关键问题和交互式电子技术应用手册后,广大科技工作者对电子技术在时间与频率标准中的应用知识的初步了解和认识。在当代高科技产业日渐繁荣,尖端信息普遍进入我们生活之中的同时,国家经济建设和和谐社会的构建离不开我们科技工作者对新理论的学习和新技术的应用,因此说,本文具有深刻的理论意义和广泛的实际应用价值是不足为虚的。
【参考文献】
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随着我国高等教育的发展,高职图书馆作为文献储存、管理和传播的载体机构,对高职教学与科研起到了极大促进作用。特别是信息时代下现代技术的发展,如计算机技术、网络技术和通信技术在图书馆管理中的运用,极大地促进了图书情报行业的发展,同时对图书馆传统的管理模式和服务模式提出了新的挑战。因此,高职图书馆必须加强信息管理模式和服务模式的不断创新,才能适应时代的需要。
一、高职图书馆数字化服务实践
图书馆数字化资源介绍,为适应信息化、网络化时代的发展,近年来,高职院校图书馆逐年加大对数字化资源的建设力度。现高职院校图书馆共拥有各类数据库12个,资源类型涉及20 000余种中外文全文电子刊、50万种电子图书,以及各类专业教学资源等。下面将按不同资源类型对高职院校图书馆的数字化资源进行介绍,希望对各位老师能够有所帮助。
天津电子信息职业技术学院是全日制高等职业教育院校,全国100所示范性高职院校之一。2012年,学院作为天津市首批高职院校与普通高校联合培养人才(二本B类)试点单位,与天津理工大学联手,开设“通信技术”专业,共同开展技术应用型、高端技能型人才培养工作,并由学院具体落实人才培养方案。学院图书馆馆藏纸质图书近50万册、期刊报纸近千种,以及各类电子图书、光盘、数据库(CNKI)等数字资源。学院不断改善信息网络基础设施,加强数字化教学资源建设,校园内实现了有线无线网络全覆盖,网络出口宽带达五百兆,万兆双核心交换机、高性能服务器集群、60TB大容量数据库存储可为师生提供丰富的通信和数据服务。高职图书馆的数字化服务检索包括中外电子论文和电子期刊,电子图书和国家标准制定及专业数据库。
1.中外文电子论文、电子期刊
中文电子论文、期刊,查找中文电子论文、期刊可以使用中国期刊全文数据库和维普科技期刊数据库。
中国期刊全文数据库简介:中国期刊全文数据库(CJFD)是目前国内最早中国期刊全文数据库之一,现有期刊7 000余种。期刊涉及理工,农业,医药卫生,文史哲,经济政治与法律,教育与社会科学,电子技术与信息科学等众多学科。阅读全文需下载安装CAJ浏览器或PDF格式浏览器(AdobeReader)。
维普科技期刊数据库简介:收录了1989年以来我国自然科学、工程技术、农业科学、医药卫生、经济管理、教育科学和图书情报等学科8 000余种期刊的660余万篇文章的全文,并以每年100万篇的速度递增。阅读全文需下载安装PDF格式浏览器(AdobeReader)。
外文电子论文、期刊,查找外文电子论文、期刊可以使用SpringerLink数据库和EBSCO数据库。
SpringerLink数据库简介:德国施普林格(Springer-
Verlag)是世界上著名的科技出版集团,通过SpringerLink系统在因特网上提供受版权保护的资料的电子版本。2002年起,JALIS集团采购SpringerLink电子期刊全文数据库,包括电子、医学、计算机等11个大类的400种期刊的电子全文。读全文需下载安装PDF格式浏览器(AdobeReader)。
EBSCO数据库简介:EBSCO是美国的一家私人工业公司,成立于1984年。EBSCO数据库是其出版发行的一套大型全文数据库系统,现有60多个电子文献数据库。JALIS集团采购了ASP(AcademicSearchremier,学术资源数据库)/BSP(BusinessSourcePremier,综合性商业资源全文数据库)。阅读全文需下载安装PDF格式浏览器(AdobeReader)。
2.电子图书
查找、阅览电子图书,可利用超星数字图书馆。超星数字图书馆简介:超星电子图书数据库是国家“863”计划中国数字图书馆示范工程。高职院校图书馆使用的是JALIS超星镜像站点,目前有电子图书近50万种。下载、阅览超星电子图书需下载安装超星浏览器。
3.国标及专业数据库
高职院校图书馆的数字化资源除期刊、图书外,天津电子信息职业技术学院为配合本院专业建设特色,还购置了如国家标准,机械数据库等特色资源。
万方标准全文数据库:万方中国标准全文数据库,包括国家标准、国家推荐标准、行业标准、行业规范等内容。根据我院专业设置的情况,我院用户可使用该数据库中电工、电子元器件与信息技术、机械等类目下标准,共计1万余条。阅读全文需下载安装PDF格式浏览器(AdobeReader)。
机械设计与制造支持系统:该系统中包括“工程材料数据库”“机械传动设计”“通用零部件设计”“优化设计”“铸造技术支持系统”“锻压技术支持系统”“切削磨削支持系统”“焊接切割支持系统”“热处理支持系统”等内容。
4.课件资源、网络课堂等资源(畅想之星)
畅想之星非书资源管理平台,主要用于为读者提供非书资源服务。目前提供近2.5T非书资料数据,包括音频资源(mp3小说、中外文学名著欣赏、流行歌曲、经典名家名曲等)、视频资源(中外电影和电视剧、学术讲座、文化历史记录资料片、音乐演唱会、经典MTV等)、外语学习(外语学习资料如CD、VCD、磁带等)、随书资源(馆藏随书附赠的光盘和磁带等)、课件资源(教学科研方面的一些课件)、电子图书和网络课堂等各种非纸质资源。
二、高职图书馆数字化的特征
高职院校图书馆的数字化的特征主要包含使用文献信息的数字化,文献的载体的多元化,数字文献的实时更新和共享化。
1.文献信息的数字化
随着信息时代的到来,大数据技术和云技术的使用,高职学生使用互联网检索图书、论文、国家专利。因此,各种知识不仅仅局限于纸质媒体和书本知识,更重要的是对于信息资源的数字化检索,信息资源的数字化还体现在信息资源的动态化和实时化上。
2.文献载体的多元化
文献载体的多元化,文献信息的迅速发展,各种终端的载体进入学生的视野。传统的纸质文献无法满足同学们的需求。同学们使用个人计算机终端,平板电脑终端,手机终端。可以检索光盘影像数据,硬盘资料数据以及数据库技术。大数据技术和数字云技术,使用互通互联,压缩储存空间,提高文献信息的利用率。
3.数字文献的实时共享化
一般认为高职图书馆往往只是简单提供借阅图书资料服务,提供阅览图书室,由于部分高职院校是从中等职业院校、劳动部门直属的技术学校升格而来,高职院校的图书馆的功能低下,难以发挥有效的数字化图书馆的功能。图书馆信息网络化建设做到了数字文献的实时共享化,高职院校学生可以迅速地查找图书馆的网络数据,最大限度地为读者提供文献查询和检索服务。
三、数字化图书馆管理模式的创新模式
高职院校图书馆管理模式的创新主要包括管理模式观念的改革,传统图书管理服务模式的突破,信息一体化管理模式的创新等几个方面。高职院校的图书馆往往能够突破等等。用科学发展观去探索图书馆管理模式,积极推进高职图书馆快速健康发展,适应信息时代下高职教学与科研对高职图书馆的新要求,是提高高职图书馆效率和服务质量的重要举措。为应对高职图书馆在信息时代下管理模式的新要求,着重需要从如下几个方面对管理模式进行创新。
1.数字化管理模式改革
传统的高职院校管理模式创新,往往以收藏传统文献,孤本、书籍等纸张文献为主。围绕藏书为目的,当然可以提高高校的文化氛围,但是对于以实用为目的的高职教育往往是不适合的,因此要重视实用,必须重视数字文献的新要求,革新数字化管理模式的观念,信息化的发展需要创新数字化和规范化的改革。
2.突破传统的图书管理服务模式
高职院校图书馆是高职教学科研工作服务的重点之一,文件的有效性对教师的教学和科研水平有重要的支撑作用,教师在文献检索和阅读过程中,通过筛选,挖掘信息资源,从而进行科学思维论证演算,提炼科学问题和解决方案。大学生自我学习也离不开信息资源的研究。因此,如何有效地为教师和学生提供文献资料,是一个重要的问题。
3.信息一体化管理模式创新
在信息时代,随着现代科学技术的广泛应用,社会对图书馆管理和服务模式有了更高的要求,也为图书馆的发展带来了新的机遇和挑战。因此,需要加强信息集成管理模式的创新。从图书馆文献组织结构的变化到图书馆管理体制改革,需要考虑如何处理信息环境下图书管理工作的新模式。文件更新很快,人类在知识创新和探索的过程,需要更好更新的文献信息服务,图书馆员需要改变管理,创新管理体制和服务模式的概念,提高管理文学创新意识、知识和技能,提高知识和能力素质。