时间:2022-02-20 01:40:29
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篇电子技术课程论文,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。
1“电力电子技术”教学内容改革
“电力电子技术”课程教学的基本框架还是以所选教材为基础,但在具体内容上应当以让学生认识该课程的用途与重要性为出发点进行设计,紧扣行业应用,提高学生的学习积极性与主动性。首先,注意开好头,要重视绪论课的教学,如在介绍“1.3电力电子技术的应用”时应将重点侧重到交通运输和电子这一领域中,重点介绍电力电子技术在汽车与轨道车辆上的应用。针对新能源汽车专业学生可举例介绍车辆能源系统的“骨架结构”,如油电混合动力汽车等新能源汽车的能量系统的基本结构图与基本工作原理;针对城市轨道车辆专业学生介绍地铁车辆的电源系统结构图等等,紧紧抓住行业应用为起始点引发学生的兴趣。另外针对电子装置用电源可从大家时刻不离身的手机充电器说起,让学生认识到电力电子技术无处不在,实用性很强,提高学生积极性。其次,随着课程内容教学的深入,应继续围绕专业行业应用,将原来的“骨架结构”补充上“血肉”,即实际具体电路,进行内容的丰富。如介绍DC/DC变换时,可以将原先介绍的地铁车辆电源系统中DC/DC的变流电路具体化,在知识认知的体系结构中进一步具体化,加深知识点的理解和印象。最后为提高学生对电力电子技术的关注度,提高学生资料收集与自学能力,一方面对部分内容调整为课后自学内容,要求学生利用网络、图书馆等资源条件完成学习,如器件中IGCT、功率集成电路、脉宽调节电路等的相关内容将由学生进行资料收集并选择部分主题由学生在课堂上给大家进行介绍,提高学习的相关性。另外一方面提供一些已经完成的电源板,让有兴趣的同学进行实际调试,在实践中体会电能的变换与控制,实现“自主行走”。这些同学能在今后相关的实践设计中有较好的基础,且能帮助并带动其他同学提高实践能力。
2“电力电子技术”课程设计改革
“电力电子技术”课程应用性强,因此要求学生有较强的动手实践能力。课程开设了6个学时的实验,对学生来说实践时间较少。因此率先在车辆工程专业新能源汽车专业方向开设了“汽车电力电子技术课程设计”课题,时间为一周,精选了“太阳能电动车SPWM控制逆变电路设计”、“车载逆变电源—推挽式直流变换电路设计”、“车载逆变电源—工频逆变电路设计”等设计课题,要求学生通过课程设计能充分了解电力电子技术在汽车上的应用以及应用设计,要求学生“脚踏实地”进行电路方案论证比较,完成电力电子电路的参数计算、器件的选型、绘制电路原理图等过程,掌握电力电子电路的设计,并能够掌握电力电子器件常用的驱动电路设计,合理设计保护电路。同时对于电路原理图要求采用EDA(电子设计自动化,ElectronicDesignAu-tomation)软件进行绘图,将学生所学的电力电子技术、自动控制技术、EDA技术等几门课程在汽车电力电子技术课程设计中进行融合,提高学生的实际设计能力。对multisim实践能力较强、学有余力的同学进一步指导其采用仿真手段(Matlab或者Multisim)进行仿真实习,论证设计结果。通过紧张而充实的课程设计,大部分的同学对电力电子技术在汽车上的应用有了进一步的认识,并对所学的相关课程进行贯通融合,充分了解所学专业课程之间的相互联系,增强了对自身所学专业知识架构的认识,能够熟练利用相关课程、相关技术手段进行电路设计,实现在专业知识架构中的“自由天地”。
3总结
课程教学内容和实践环节改革在近三届学生中的教学实践证明,教学效果较好,学生学习积极性高,对专业的理解较以往有所加深。这也说明,教师教好一门课,需结合行业实际,应结合科学技术的实际情况适时适当地进行教学改革,要注重教学内容理论与实践的结合,努力将学生培养成厚基础、实践强的应用型人才。
作者:顾新艳 单位:南京工程学院汽车与轨道交通学院
关键词:电子技术;创新意识;创新能力
中图分类号:G633文献标识码:A 文章编号:1003-2851(2011)07-00-01
创新是现代科学技术发展的原动力,现代社会各方面的发展都要依靠新的发现、发明和创新,其中创新是其核心,创新的实现取决于人的创新意识和创新能力。大学阶段是学生进入社会实践、科学研究的起步阶段,在知识无限膨胀、陈旧周期快速缩短的情况下,大学阶段如何培养学生的创新意识和创新能力就显得尤为重要。
电子技术课程是电子信息类的一门重要的技术基础课。电子技术课程的性质和特点对于培养学生思维能力有着重要的作用,因此,在电子技术课程教学中加强学生的创新意识和创新能力的培养,可以为学生在以后走上工作岗位,服务社会打下坚实的基础。
一、电子技术课程中对学生创新意识的培养
电子技术课程是电类专业的重要基础课,课程中涉及到的常用电子元器件、电路形式、电路分析方法、电路基本概念十分繁多。目前随着电子技术的飞速发展,新器件、新应用电路层出不穷,内容还在不断增多。所以面对这些问题我们必须思考如何改革教学模式,让学生既学到知识又提高学生的学习能力以及创新意识。
在过去的电子技术课程教学中比较普遍存在的问题是忽视学生创新意识的培养,不少教师仅仅注重知识的讲授,考试偏重知识的记忆性。因此我们在电子技术课程的教学中必须改进传统的教学模式,要注重激发学生的学习兴趣,鼓励学生主动思考,帮助学生树立“求新,求异”的观点,走出传统教学中“寻求标准答案”的误区。给予学生更多自我学习和钻研的空间,以此点燃学生创新思维的火花。
在电子技术课程实践环节中,改变过去那种由教师设定题目,固定实验内容的实验教学模式。增加新技术讲解,激发学生的好奇心,创新动机,利用学生没有先入为主的成见,使其在独立思考下,发挥想象力、勇于探索、发现、创新,从而创新电子技术实验内容。在课程设计中,改变以往定题目、定要求、定时间的模式,只提供一个实际应用的小项目如电子小产品、应用程序、功能电路等,然后由学生自己查找资料,分析实际应用项目的功能、设计方法、设计思想等是否完善,并根据自己的想法加以完善或改进,该类型的课程设计没有具体的限制,只有鼓励和促进,因为不管学生完成的程度如何,他都是对现有项目的发展和创新。
创新意识的培养是一个长期过程,我们在电子技术课程的教学过程中要不断地鼓励、引导学生敢于思考、敢于创新的意识,激发他们的创新激情,在潜移默化中培养学生的创新思维。
二、电子技术课程中对学生创新能力的培养
创新意识和创新能力对学生的创新思维来说,两者都不可或缺。我们认为创新意识是基础,而创新能力则是对创新意识的实现,如果只有创新意识而无创新能力,那么就不能对创新进行升华。电子技术课程的教学和实践中,我们一方面注重培养学生的创新意识,另一方面也注重创新能力的建立,具体来说,我们可以通过以下几个方面的努力,来加强学生创新能力的培养创新能力。
1.探讨在本科教育中,结合学生个性能力引入项目培养制,学生自选课题或与教师、同学合作完成科研课题,获得科研实践能力;2.尝试挑选优秀的学生,开展个性化培养,在场地、实验仪器等方面给予积极的支持;3.建立层次化、开放式的创新教学体系;对综合性实验,采用开放式实验教学模式,在老师指导下,树立学生主体观,培养学生的主动精神,调动学生的主体积极性,学生自主地开展实验研究,处于主动探索的状态,养成独立思考和积极进取的精神。4.举办各种电子技术应用的实践活动,比如说电子竞赛等相关活动,作为引导学生兴趣,开拓思维,提高实践及创新能力的一种途径。
在这样的学习过程中,知识的单一接受变得并不重要,重要的是知识的选择、整合、转换和操作,这些知识不是靠课堂单一教学能“传授”的,它只能通过学生主动地“构建”和“再创造”而获得。由此,使学生的学习能力和创新能力得到提高。
三、电子技术课程中对学生创新环境的建设
在电子课程教学中对学生进行创新意识和创新能力的培养,教师在初期的地位居于主导,在教学中采取开放式的多元化、个性化的培养模式,由被动教育变为主动教育、由应试教育变为素质教育,这就是教师和学生两方的相互配合,在此过程中,教师、学校需要注意创新环境的建设。结合教学体会,创新环境的建设主要涉及:
1.开设多种可以选修的拓展知识面的课程;2.提供电子技术开放实验室;3.组织各种兴趣小组;4.组织参加各种技术交流、专题讲座;5.联系科技创业中心,为科技发明与实际应用相结合寻找突破口。
四、电子技术课程中对学生创新意识和能力的评价体系建设
成绩的评定标准通常是引导学生学习的指挥棒。传统的考试方法以及以考试分数定优劣的评价标准引导学生死读书本,束缚了学生的创新意识和创造能力。因此,建立科学的评价体系,是培养创新人才的重要保证。对学生的评价不仅要重视知识的全面性考查,更要重视创新能力的考查。我们要改变过去考试模式单一、成绩评定标准单一的现状,提倡考试方式多样化,不采用标准答案,鼓励和支持学生提出新的方法、新的见解。开展非考评学,通过写专题研究、参与科研实践项目、撰写学术论文等多种形式评分。
关键词:电工电子技术;教材;教学方法;实际操作能力;应对措施
【中图分类号】TM1-4
引言:培养岗位技能型人才是当前学院教学改革的目标,更是用人单位对大学生综合素质的社会要求。对于工科类大学生,其实践能力主要依靠在实验和工程实践课程文化的培养,在校大学生如何通过实验与实践课程的教学改革提升理论应用化、能力实践化的专业素质,是目前在本科教学中需要特别关注并解决的问题。本文以学院工科专业发展为研究方向,阐述电工电子课程独立设课与网络虚拟平台建设对岗位技能型人才培养的重要意义和作用。
1 电工电子技术课程的教学现状
1.1 教材缺乏合理性
目前关于电工电子技术课程方面的教材很多,通过对大量的电工和电子技术课程的材料研究可以发现,很多教材在编制上不太合理。电工电子技术课程是一门综合性的课程,着重与理论与实践的结合,但电工电子技术课程的大部分教材都是关于理论知识方面的,很少涉及实践岗位应用。并且,相关教材知识更新周期较长,许多教材的教学内容已经不能适应行业飞速发展的市场需求,这些问题导致在电工电子技术课程的讲解与学习方面容易导致教师讲解困难,学生难以提高学习主动性的局面,并且学生所W知识难以满足企业的上岗要求。
1.2 教师教学方法陈旧
电工电子技术课程是一个基础性的课程,理论性强,传统的教学主要是教师讲解理论的书籍,讲解的内容不形象、直观,而且方式枯燥,并多采用“满堂灌”式的教学方式,在教学活动中,教师占据主导地位,课堂上学生没有时间消化与理解知识点,也没有提供展示自己的机会与平台,学生与教师缺乏互动、交流,也缺乏对学生主动性的培养模式,长期以往,学生的学习激情与学习愿望必将会降低,学生不能提高对课程知识内容的兴趣,教学效率也得不到提升。
1.3 学生实际操作能力不足
在学校,实验教学是培养学生的重要途径,因此,有必要进行适当的培训课程,充分的运用实践教学实际上是一个很好培养学生学习兴趣的过程,提高他们的实际动手能力,增强学生对知识的渴求欲,继而提升他们学习的主动性。但是由于很多学校的实践教学编制的不合理性,导致学生实际操作的机会不多。在课程的教学中主要存在以下问题:(1)实践教学得不到学校的重视,导致学生在实践教学中学不到适应岗位要求的技能;(2)如果实践教学课程安排较多,会导致在设备投入方面成本较高,学校不能满足资金投入的需求,使得学生实际操作能力更加不足,这些原因都导致了学生实际动手能力较差,不能在校培育成实用技能型人才。
2 电工电子技术课程教学的应对措施
2.1 对电工电子技术课程的教材进行科学地补充及重组
教材是教学的基础,是提高教学质量的保证。随着我国经济和技术的进步,电工电子技术也在进行着跨越式发展。与此同时,与电工电子技术相依相伴的电子元器件也在不断更新与发展,因此,与之对应的电工电子技术教程的教材也需要不断的丰富、充实内容。针对原有教材中不适应当前社会发展的一些内容,对其进行深入分析,取其精华、去其糟粕。添加适用于电工电子技术课程中的器件、电路等方向的内容,使得电工电子技术课程的教材能够适应时代、技术的发展。在教学中,教师应根据学生的实际情况重新整合电工电子技术教学资料,编排出一个适合教学的顺序,即遵循由浅到深、从简单到复杂的原则,这样就有助于学生逐渐接受电工电子技术课程的知识,奠定坚实的基础,为以后的学习和工作做好充足的准备。
2.2 教学方法改进
针对陈旧的教学方法,枯燥的教学方式等问题,教师可以采用灵活的创设问题情境及活动情境,引导学生积极思考,尽可能地吸引学生的注意力,使他们自觉遵循老师的思路,因为有趣的提问方式不仅能够提升学生对学习的兴趣,也能使学生有强烈的求知欲,有效调动学生的学习积极性和自觉性,从而丰富教学课堂内容,提高电工电子技术课程的教学质量。其次,在教学过程中,可以用直观的手段和实践教学培养学生的学习兴趣。例如,对电容和电感的教授,可以设置在主板电容器和电感器作为视觉辅助,学生在主板上寻找各种电容和电感,并让他们记下相应的型号。
2.3 问题分析
首先,充分调动学生的积极性和主动性,在遇到问题时,学生会根据自己的知识和经验,分析问题的成因,以此问题的方向以及结果做出判断;其次,讨论,教师根据学生的认知水平、兴趣、学习能力等,将学生分成若干学习小组,以小组的形式讨论和分析的问题,通过小组的讨论列出从问题中获得的信息和未知的信息,明确互动之间的目的以及学习要点,在讨论的过程中可以促进学生之间的互动,提高学生的自我沟通能力和分析问题的能力;最后,对团队成员进行试验,小组成员根据分析问题获得的试验方案,并根据教师所提供的设备和资源进行试验,在试验的过程中,小组成员需要各司其职,认真的做好小组分配的任务,制定科学、合理的解决方案,通过小组成员的共同努力,顺利、高效的完成试验。教师在这个过程中起到引导学生制定正确的研究计划的作用。
2.4 解决方案
当制定了有效的探究计划后,由学生开始动手实践,在试验的过程中,学生应该认真的观察整个试验过程,并对试验过程中的数据进行采集、记录,然后通过各种途径获得和问题相关的信息,最后通过小组成员的共同合作,对获得的数据进行分析、计算、整理以及评价,获得试验结果。
2.5 反思和概括
当试验结束之后,应该由学生发现的问题进行分析、探索和提出解决方案,寻找隐藏的规律,有效巩固和检测学生所学的知识。教师根据学生掌握知识的实际状况,对知识的要点、重点进行总结,并解答学生的疑难问题,保证所有的学生都能够理解和记忆教学内容,培养学生对新知识的理解和应用能力,提高学生的实践动手能力、创造力、分析能力以及解决问题的能力。
3 结束语
电工电子技术课程是高等学校工科非电类专业的一门技术基础课程,在教学过程中应逐步建立起更合理、更有效的教学模式,培养学生对电工电子技术课程的兴趣,使学生通过本课程的学习,既具有扎实的理论基础,又具有较强的实践动手能力,成为行业需要的专业人才。
参考文献:
根据高职医学影像技术专业电工电子技术课程教学中存在的问题,针对高职生特点,从教学内容选取,教学方法、教学手段、考核方法改革等方面进行分析、总结。
关键词:
高职;医学影像技术专业;电工电子技术
电工电子技术是医学影像技术专业一门重要的专业基础课程,理论性和实践性都非常强。本文针对医学影像技术专业高职生专业和职业能力需求,根据高职生特点,以实践、应用为主线浅谈其教学改革。
1存在问题
1.1理论与实践脱节
传统教学中理论教学与实践教学是分开的,且过分追求教学内容的系统性与完整性,忽视了电工电子技术作为应用学科的实用价值,学生缺乏明确的学习目标,难以理解课程目的和意义,影响了教学质量提高和应用型、技能型人才培养。
1.2教学方法陈旧
教学基本上采用“教师讲,学生听”的灌输式方法,有些教师对新的教学方法和手段不熟悉、不适应,课堂上讲得过多、过细,缺乏新意,没有留出足够的时间供学生思考回味。此外,课后作业过多也使学生无暇思考,导致其始终处于被动状态,无法产生学习兴趣和热情。
1.3考核方式单一,内容片面
电工电子技术课程考核采用闭卷笔试方式,主要考查学生理论知识掌握情况。这样既不利于学生对知识的全面掌握,又不符合高职生学习特点。
2改进措施
2.1课程整合和优化
打破学科体系,改革课程设置,实施课程内容的简约、集成与重组,体现高职教育特色。以实际应用能力培养为主线,精简教学内容,去除理论推导、证明、验证内容,注重技术重现和技术实现。实现做中学,弱化过深、偏难的理论,突出知识的实际应用。以适用、实用为原则,优化知识技能结构,形成与职业岗位需要相一致的教学内容。从职业岗位需要出发,将课程知识与技能有机结合起来,增加实用性和针对性,删去与今后工作关系不大的内容。例如,很多教材大篇幅讲解二极管如何形成单向导电性、三极管内部载流子的传输情况,然而在实践中,只有专门从事研究的人员才可能用到这些原理,对于高职生而言,教学重点应该放在二极管、三极管的作用,如何判断二极管正负极,三极管的标号及管脚判别鉴定,如何通过参数来选择二极管、三极管的型号等内容上。对电子电路应强化集成电路方面内容(特别是集成电路的应用),而难度较大、求解过程复杂的例题、习题应予以删减。
2.2加强与专业课程的对接
电工电子技术是专业基础课,一般在大一第一学期开设。此时,学生对专业还不够了解,授课内容既要注意与各学科专业基础知识的衔接,又要兼顾同后续课程的联系。教学内容应满足各层次学生对课程深度和广度的要求。
2.3课堂教学方法灵活多样
高职生基础相对薄弱,教师应根据学生实际水平,对基础知识、基本内容和重点内容精心组织,运用多种教学方法,如比喻法、类比法、启发质疑法、讲练法、实验演示法,使学生克服厌学心理,树立自信心,提高学习兴趣。对于理论性较强的内容,教师要耐心讲解,引入各种案例,多讲多练,反复强化,务必使学生掌握。
2.4充分利用现代科技,丰富教学手段
抽象的电工原理讲解起来容易使学生觉得枯燥乏味且生涩难懂,如电容的充放电等,若合理巧妙地使用辅助教具,往往能收到事半功倍的效果。教师可以通过教学录像、实物模型、幻灯片、投影以及生动详尽、图文并茂的教学课件,激发学生学习兴趣,开阔学生视野,进一步强化对基础理论的掌握。为了适应目前既要减少教学时数又要增加课堂信息量的教学改革形势,培养学生学习主动性,提高自学能力,充分利用网络资源是有效可行的方法之一。在理论教学中引入仿真技术来提升教学质量,使理论得以验证。比如,对于一些较抽象的内容,教师用语言不易描述,学生也难以理解,还有许多概念需要通过实验阐述和验证。在讲授需要实验演示的电路时,可利用事先建立的仿真电路文件进行现场演示,不但提高了教学效率,而且降低了教学难度。实验教学中引入仿真技术,具有3个优点:(1)实验信号存在时间过短,用常规仪器往往很难观察到,借助仿真技术可以方便观察;(2)将实验任务布置给学生,让学生先进行理论设计,然后按照设计要求进行计算机仿真设计,再到实验室按照仿真电路装配实际电路进行测量;(3)进行虚拟仿真实验,根据教学内容和专业要求,联系生产实际提出简单的设计题目,让学生进行理论设计,然后在计算机上完成仿真实验,检验和完善自己的设计。
2.5理论教学与实践教学相结合
电工电子技术是一门基础学科,也是一门应用学科,学生不仅要掌握必要的理论知识,还要把这些理论灵活应用于实践。但是,学生到企业实践的机会很少,无法了解具体工作流程。为此,教学中,每章都从最基本的应用实例出发,由实际问题入手引入相关知识和理论,由实训引出相关概念。首先,教师提出学习内容、目的、要求及注意事项,学生自主学习,再通过自己动手来加深对所学知识的理解,同时训练相关技能。这种在教师指导下,感性认识与理性认识的交互,对学生自主学习能力的培养起到了促进作用。教学所选实训项目应与医学影像技术专业相关,这样会极大地激发学生学习兴趣。此外,实践教学场所应按照职业环境来布置,突出职业特点。同时,实践教学严格按照生产、建设、管理、服务第一线的现场有关规定,强化学生职业技能和职业素质,促使学生形成一丝不苟、严格认真的工作作风。
2.6建立以能力为中心的课程考核体系
改变传统考核方式,强调学生能力考核,实现向过程考核的转变。学生学习效果的好坏主要取决于教学过程,与之相对应的考核也应贯穿整个教学过程。考试不再局限于单一的闭卷形式,而是采用开放灵活的方式,包括开卷考试、课程论文、口试、实际操作、调查报告、综合考查等。不同内容采用不同考核形式,如基本理论考核采用闭卷形式;实训技能考核采用项目任务形式,根据学生态度和操作情况,综合评定实验实训成绩;平时作业可以结合生产实际写课程论文和调查报告。课程结业成绩由平时成绩、实验实训成绩、期末成绩(试卷)组成。为使学生全程参与,将其注意力转移到日常学习上来,可扩大平时成绩和课程测验比例,具体为:平时成绩占20%,课程测验成绩占40%,期末成绩占40%。另外,改革平时测试和实验考核记分方式,实行实质性评价,部分考核可按照A、B、C、D级评分,淡化分数,促进学生全面发展。注重考核反馈,通过反馈使学生了解自己的不足,使教师调整教学方式。
3结语
关键词:数字电子技术;教材;探索
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2012)03-0098-02
随着数字电子技术、集成电路设计、制造技术的高速发展和广泛应用,大量学科纷纷出现在高等教育的课程设置中,如DSP、嵌入式系统、SOPC、PLD、EDA、硬件描述语言等。这些课程引领电子技术的发展方向,把作为这一领域专业基础课的《数字电子技术》的地位和重要性也推到了前所未有的高度,同时也对数字电子技术课程的教学内容提出了极大的挑战!然而,难以乐观的是目前国内多数著名高校该课程的教材多少年来随着版本的更新,内容变化并不大。可喜的是,近年来有个别教师对《数字电子技术》教材做了非常大胆的改革,比如,有教材大篇幅地增加了可编程逻辑器件及应用,使学生在课堂上的大部分时间用于学习掌握现代电子技术设计方法;也有教材将微型计算机原理和数字电子技术合二为一,将微处理器结构作为数字电子技术的一个应用实例,这样不仅消除了传统数字电子技术内容零散的缺陷,同时也将微型计算机原理课程和数字电子技术课程有机地结合在一起,并可以减少学时数,方便课程安排。作者早在参考文献[1]中也提出这种改革方案,但由于教学内容的大量改动往往牵扯到教学计划和几门课程的改革等问题,影响面比较大。因此,多年来各著名高校依然按兵不动。本文在尽量不影响教学计划的前提下,针对目前的多数教材内容提出几点建议。
一、数字电子技术的发展和课程重要性介绍
国内外多数教材的开篇都是直入主题,对《数字电子技术》课程的重要性、电子技术的发展、课程特点及学习方法等问题很少介绍。这样使得学生在刚开课时就接受大量新概念,毕竟数字电子技术是走进数字时代的第一入门课程,由模拟世界到数字世界有些转弯太急。另外,开篇不介绍电子技术发展和一个典型应用,往往使学生学到最后都会感觉内容零散,慢慢失去了学习兴趣。这种大转折性课程有必要介绍电子技术的发展和广泛应用,介绍电子技术的发展,不仅使学生可以了解该学科前沿技术及目前应用状态,启发学生创新能力,也可以让学生体会EDA软件在现代电子技术设计中的作用,在课程学习过程中自发学习和利用EDA软件进行仿真实验,激发学生学习兴趣,引起学生对课程的足够重视,同时也给学生一个适应过程。教材中介绍课程的重要性是非常必要的,数字电子技术已逐渐渗透到各个行业及领域,推动着世界步入数字化时代,进入21世纪,数字电子技术将继续促进人类在各个领域的全面进步。作为走向数字化时代的第一门课程,重要性不言而喻。另外,应该强调学生应该学习一些什么?课程各章节的重要性和相互关系等。《数字电子技术》作为一个转折性和走向数字化时代的基础课程,也能鼓励之前学习较差的学生,将《数字电子技术》课程作为一个新的学习起点,走向美好未来。另外,电子技术课程也是很多高校某些专业的考研课程,对于以后想考研的学生提前告知也可以引起学生对该课程的高度重视。《数字电子技术》课程实践性很强,要在教材中强调高度重视实验环节,介绍使用EDA软件进行电路的设计和分析方法。鼓励学生在实验中遇到问题时要有积极主动分析问题和解决问题的心态,在不断解决问题的中提高自信和科研动手能力。
二、理论教学和实验内容的配合
目前多数教材不包含实验内容,而且EDA内容介绍很少甚至没有,实验与教学配合不是很紧密。如果教材中实验内容像每章后的作业一样安排,在教材中每章之后直接给出验证性实验和设计性实验内容,并增加EDA仿真实验,使学生一开始就学习和利用现代电子设计不可或缺的一些EDA工具,使数字电子技术的教学环节采取“黑板+PPT+EDA仿真”的模式,这样不仅使课程与实验衔接紧密,加深学生对所学理论知识的理解,利用课外学时也解决了实验时间有限的问题。同时,EDA仿真环境的开放性为设计性和探索性实验提供了实验环境,克服了实物实验中硬件损耗带来的资金压力和实验平台数量和开放时间的限制,对提高学生的综合素质、培养学生的自主学习和创新能力、激发学生主动探索未知事物的学习热情具有特殊的作用。当然,走进实验室熟悉硬件、搭接电路、调试电路等实验过程对于培养学生实际动手能力、分析问题和解决问题的能力具有重要意义。
三、增强实际应用例子
参考微处理器硬件电路,更新教材内容,使理论与实际相结合。《数字电子技术》的重点是分析和设计电路,也是微处理器课程的重要基础。如果能将部分内容和后续微处理器课程结合将会极大提高学生学习兴趣。目前教材中的很多应用实例陈旧且不结合实际,参考文献[1]中详细说明了存在的问题,在此举例说明并提出建议,例如:组合逻辑电路中的中规模集成器件(MSI)及应用,几乎所有的教材都是介绍概念、具体某器件符号图、功能表及应用等,介绍的多数器件型号比较陈旧且应用介绍与实际都有很大距离。比如,编码器从学生熟悉的键盘引出编码的概念和编码器的作用后,多数教材给出的集成编码器型号在实际中很少用到,应该增加实际键盘扫描原理电路介绍和实用的键盘编码器,比如16键盘编码电路74C922(CMOS工艺技术制造,工作电压3-15V,“二键锁定”功能,编码输出为三态输出,可直接与微处理器数据总线相连,内部能完成4x4矩阵键盘扫描)。译码器应用几乎所有教材都是介绍用74LS138译码器实现逻辑函数、多路分配器等,而没有介绍其最为重要的地址译码作用,如果介绍三态门时增加或增强总线结构,在译码器应用中就很容易引入地址译码器的地址译码作用。其实,在介绍数字电子技术相关内容时,将其应用延伸到微型计算机的结构,比如,中断控制逻辑需要的优先编码器、地址译码器、总线结构、键盘编码、存储器、时钟和复位电路等,在《数字电子技术》课程最后将很容易搭建起一个计算机简化结构模型。这不仅将《数字电子技术》零散的内容融为一体,而且在学习各个部分时,学生也会更有兴趣,也有助于后续课程相应内容的理解和学时压缩。
四、思考经典应用
很多教材或多或少都引用了之前教材的一些经典应用实例,导致再版或新出版教材都没有慎重考虑也照搬前人的实例,结果造成大多数的《数字电子技术》教材中都存在有问题的设计实例。比如,串行序列检测电路设计,在参考文献[2]中作者已提出该问题并引起了一些老师的重视,但多数教材问题依然存在;还有同步JK触发器,个别教材认为在CP=J=K=1时,JK触发器状态翻转一次,有教师就针对该问题发表了论文,认为根据JK触发器状态变化关系:00不变、11翻转、其它随J变。因此,CP=J=K=1时,JK触发器状态应该按照Qn+1=■n=1的规律并以各级门电路延迟时间之和为时间间隔,不断地翻转,直到CP有效高电平结束为止。其实这些说法都不正确,通过理论分析和仿真实验可以证明,CP=J=K=1时,JK触发器输出为:,Qn=■n=1,0n和■n不再互补,而且当CP变为低电平时,输出不确定。这是因为触发器中构成反馈的两个门的输入,在CP=J=K=1时,都为Qn,■n=0。这些问题说明即使是多数教材中都引用的内容也需要编写教材的老师仔细推敲和思考。
五、增强可编程逻辑器件原理以及应用介绍
许多大规模、超大规模及专用集成电路产品的问世,特别是高密度可编程逻辑器件的快速发展,使得现代数字控制系统几乎成为两片系统――微处理器+可编程逻辑器件。作为工科院校专业基础课程之一的《数字电子技术》,其大部分内容和实际应用显然存在较大差别,不适应现代电子技术发展和应用需要,改革教材内容迫在眉睫。教材中的经典内容比如,数字逻辑基础、集成逻辑门、存储器等需要保留,对小规模集成逻辑门的解剖有利于理解集成器件的外特性和性能指标,正确使用器件合理设计电路,也利于掌握同一数字逻辑系列大规模集成器件的使用方法;触发器、基于门或触发器的组合或时序电路的分析和设计、中规模器件电路、脉冲产生与整形等要进一步精简;扩充可编程逻辑器件应用,增强现代电子设计方法的介绍和实验训练非常必要,很多教材虽然增强了PLD内容,但教学并没跟上。本文在尽量不影响教学计划的前提下,对目前的教材内容提出几点建议,旨在逐步更新课程内容,适应现代电子技术飞速发展和应用的需要。期望和同行们共同探索出更好的教材和教学改革方案。
参考文献:
[1]宁改娣,杨拴科,王建校.数字电子技术课程教学改革探讨[C].中国电子教育学会会刊.2000.
[2]宁改娣,杨栓科.串行序列检测同步时序电路设计探讨[C].西安交通大学2003.8.全国高校电子经验交流会论文集。
关键词:案例教学法;教学改革;电力电子技术
作者简介:王晓刚(1976-),男,吉林长春人,广州大学机械与电气工程学院,副教授;王清(1963-),女,黑龙江哈尔滨人,广州大学机械与电气工程学院自动化系主任,副教授。(广东 广州 510006)
基金项目:本文系广州大学“专业综合改革试点”项目的研究成果。
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)02-0077-02
2010年教育部提出实行“卓越工程师教育培养计划”,其主要目标是培养一大批创新能力强、适应社会经济发展需要的高质量工程技术人才,促进工程教育改革和创新,全面提高我国工程教育人才培养质量。[1]在此背景下,必须对现有的课堂教学模式进行改革。本文在广州大学“专业综合改革试点”项目的资助下,以“电力电子技术”课程为对象,对课堂教学方法进行了改革,应用案例教学法,改善了教学效果,使学生的知识、能力和素质满足社会的要求。
一、“电力电子技术”课堂教学现状
“电力电子技术”是电气工程及其自动化专业的重要专业基础课,也是“运动控制系统”的先修课程,在专业培养中占据十分重要的位置。但从国内各高等院校的现状来看,课堂教学存在着较大的不足,主要表现为:
1.教学内容陈旧
电力电子技术的发展日新月异,许多新型电路、控制方法和应用在教材中并未提及,造成学生学与用脱节,该问题在毕业设计中表现得比较突出。
2.教学方法落后
传统的教师教和学生学的授课方式仍大行其道,课堂氛围沉闷,教师与学生、学生与学生之间缺乏交流与互动,学生学习的主动性不高,许多学生将学习目标降低为通过考试获得学分,这与卓越计划中“强化培养学生的工程能力和创新能力”的培养特点相背离。
3.教学手段单一
目前大多数院校已经采用多媒体教学,有的还利用各种仿真软件演示电路的波形。但多媒体的利用并不充分,基本上还是教师演示给学生看,效果必然要大打折扣。
针对目前课堂教学中存在的问题,各学校的相关教师或教学团队纷纷尝试教学改革。三峡大学开发了电力电子电路flash动态演示课件,直观生动地再现了电路的动态特性;[2]重庆科技学院采用工程案例教学法,通过实际案例使学生将平时分散学习的知识综合起来,形成解决实际问题的应用过程,让学生知道学有所用,体会到解决实际问题的成就感;[3]合肥工业大学采用从果到因的逆向思维教学法,培养学生思考问题的能力和创新意识;[4]北京科技大学提出了在CDIO工程教育模式下的“电力电子技术”课程教学改革方法。[5]上述“电力电子技术”教学改革为广州大学该课程的改革提供了参考和借鉴。
二、案例教学法的可行性
案例教学法是一种先进的教学方式,教师根据工程生产实际给出若干案例,学生分成若干研究小组,在教师地引导下组织文献查阅、研究和讨论,在规定时间内完成案例的设计后,通过报告的形式汇报研究成果,汇报完成后由教师和学生共同进行对相关问题的讨论。在这种教学方式下,学生由被动的接受者转变为知识的发掘者,实现教师与学生、学生与学生间的互动。与传统教学方式相比,案例教学法的优势十分突出,大大改善了教学效果,因此已经在我国高校的课堂教学中得到应用。[6,7]
电力电子技术在工业生产和国民生活中应用广泛,同时也综合了电子技术、电路、自动控制等多个学科,因此具有很强的工程性和综合性。同时,“电力电子技术”强调理论联系实际,因此必须重视实践性教学。
在“电力电子技术”的教学中引入案例教学法,对于达到课程的实践性和综合性要求,调动学生学习的自觉性和主动性,提高学生自学能力和实践能力,改善教学效果,大有裨益。
三、案例教学法的实施过程
新型教学法的实施步骤为:
1.提出课题(案例)
将全班学生分为5个课题小组,小组可由教师划定,学生也可以自由组合。根据“电力电子技术”教学大纲和教学目标要求,选取实践性较强的5个案例,分配给5个课题小组,每个小组负责1个课题,课题的选择由各组自行协商。由于学生刚刚接触“电力电子技术”,因此教师在选择案例时需注意案例的难度,案例不能过于简单,需具有挑战性,但也不能难度过大,占用学生过多的时间,甚至令学生失去兴趣。经过实践,笔者给出的第一批5个案例为:级联式晶闸管整流器的设计、高功率因数PWM整流器的设计、SPWM逆变电源的设计、矩形波交流电源的设计、高频高压脉冲电源的设计。当然,案例的选择并不是一成不变的,为了防止部分学生向上一届学生索要案例设计结果,同时考虑到电力电子技术发展迅速,每一届教学中都将对案例进行修改或更换。
2.研究学习
各课题小组根据案例的要求,进行分工合作,首先要充分理解教材,判断案例涉及教材中的哪部分章节的内容,深入阅读教材,然后根据教师提供的文献资料及学习方法,通过图书馆、期刊网等文献检索工具的帮助,查阅相关文献,对课题进行拓展学习。由于课题涉及的电路、自动控制等方面的理论较多,需要学生阅读较多的文献。小组成员之间需要经常沟通和讨论,并进行材料的整合并为报告做准备。
3.仿真研究
由于学时以及实验条件所限,学生无法对每个设计出的电路进行实验研究,为了检验设计结果的正确性,可采用仿真验证的方法。目前,有多种仿真软件可以仿真电力电子电路,其中最常用的是Matlab/Simulink和PSIM。这两种软件已被许多教师用于课堂教学中,但学生动手使用的并不多,实际上,这两种软件易学易用,学生无需在学习软件的使用方法上花费太多的时间。在案例设计过程中,学生可以随时用设计的仿真程序验证设计的正确性;设计完成后,要给出不同拓扑结构、不同控制策略、不同电路参数和控制参数下的主要波形,并由此确定最佳拓扑和参数。在第二和第三阶段,学生可通过网络课程平台与教师交流。
4.报告讨论
报告和讨论是案例教学法的重要环节,一般安排在课程结尾阶段进行。由于学时的限制,为每个案例分配的时间为20分钟~30分钟。课题组推举一位报告人,报告人应在报告前做好PowerPoint讲稿,报告时用5分钟的时间介绍案例的要求和设计结果。余下时间由全体学生讨论设计的合理性,学生也可以提出各种问题,由报告人进行解答,报告人解答不了的,由该课题组的其他成员解答。教师在此过程中应对讨论的深度和广度加以把握,最后对案例设计的结果进行点评,并记录学生在报告和讨论过程中的表现,作为考核的依据。
5.撰写小论文
通过一个学期的学习与实践,每个学生提交一份与案例相关的研究性小论文,教师应要求每个课题组内各成员间的小论文内容有区别,即应侧重于自己所研究的那一部分。
6.期末考核
期末考核的成绩由三部分组成:报告和讨论过程中的表现以及小论文的质量。为了保证考核的公平性,教师在布置任务时要为课题组的每个成员分配不同的工作。以“SPWM逆变电源的设计”为例,可将案例拆分为若干子课题,如:单相逆变电源的设计、三相逆变电源的设计、常规SPWM调制方法研究、梯形波SPWM调制方法研究、鞍形波SPWM调制方法研究等几个子课题。在小组成员较多的情况下,可令其中一部分同学用Matlab/Simulink仿真,其余同学用PSIM仿真,这样不仅使每个学生都有相互独立的任务,还可将不同仿真软件得到的结果进行相互验证。
四、案例举例
本节以“矩形波交流电源的设计”为例来说明案例的实施效果。
教师给出的案例为:矩形波交流电源在原油脱水等工业现场的应用较为广泛。本案例中矩形波电源的设计指标为:输入为三相380V/50Hz交流电;输出为单相矩形波,幅值5kV~20kV可调,频率0.1kHz~20kHz连续可调。要求学生设计出系统框图、主电路、驱动控制电路,并对原理进行仿真,给出仿真波形。
经过研究、讨论以及教师指导,学生给出了详细的设计方案。其中系统框图如图1所示。
此外,学生画出了主电路,并选择IGBT作为降压变换器和全桥逆变电路的开关器件,选择SG3525作为控制芯片,选择EXB841作为驱动芯片,画出了控制和驱动电路。
学生的设计方案得到教师的肯定。但是在仿真中,学生遇到困难,不知如何调节输出矩形波的幅值,这是因为教材中电路原理讲得较多,而与控制有关的内容有限。学生在网络课程平台的论坛提出这一问题后,教师及时给出了建议,即将采样得到的矩形波幅值除以变压器变比后得到全桥逆变器输出电压的幅值,此幅值与降压变换器的输出相同,与给定电压比较后得到误差,再用PI调节器产生占空比信号。学生获得建议后并经过小组的进一步讨论,最终得出了仿真结果。
此案例将电力电子技术教材中不同章节的内容,以及自动控制技术的内容联系起来,学生在完成此案例后,对电力电子技术的原理和应用有了更深入地了解和体会。
五、结论
与传统教学方式相比,案例教学法在提高学生工程实践能力、调动学生学习主动性、培养团队精神等方面具有较大优势。一个学期的实践表明,这种方法的教学效果明显优于传统教学法,与“卓越工程师教育培养计划”的理念相符合,值得进一步研究和推广。当然,这种方法也存在着一定的不足,如对教师和学生的要求较高,部分学生积极性不高,教学法的实施与有限的学时存在矛盾等,笔者将这些问题的解决方法在今后的实践中进行更深入的探索。
参考文献:
[1]林健.面向卓越工程师培养的研究性学习[J].高等工程教育研究,2011,(6):5-15.
[2]孙坚,王强.数字环境下“电力电子技术”教学方式的改进[J].电气电子教学学报,2011,33(5):115-116.
[3]飞,李正中,邬红,等.工程案例在“电力电子技术”课堂教学中的应用探讨[J].中国电力教育,2011,(25):101-102.
[4]杜少武,张毅,黄海宏,等.电力电子技术课程的逆向思维教学法研究[J].电气电子教学学报,2007,29(4):94-97.
[5]董冀媛,李晓理,董洁,等.CDIO模式下电力电子技术课程教学改革思考[J].中国电力教育,2011,(35):97-98.
关键词:电工电子技术;教学;创新
中图分类号:F407.6 文献标识码:B文章编号:1009-9166(2009)011(c)-0105-01
随着电子信息技术的快速发展,电气化和自动化程度不断提高,新方法新技术的不断涌现,同时向其他学科领域的日益渗透,要求工程技术人员掌握越来越多的电工和电子技术知识和技能。然而,随着专业课程设置改革,电工电子技术课程的教学学时不断减少,教学内容越来越丰富,教学要求也越来越高。因此及时对电工电子技术课程的教学内容、教学方法、教学手段和实验实践等不断改革完善,才能满足知识经济时代对创新人才的需要,培养出更多的高素质人才。
一、调整优化教学内容以适应新形势下的教学要求:教学内容和课程体系的改革是教学改革的重点和难点。《中国教育改革和发展纲要》中提出要“进一步转变教育思想,改革教学内容和教学方法,要按照现代化科学技术文化发展的新成果和社会主义现代化建设的实际需要,更新教学内容,调整课程结构。”教学有其自身的规律,作为理论基础的基本内容不可能随意删减,而新知识不断地涌现,学时又不能增加。为解决这个矛盾,我们根据不同非电专业人才培养要求,及时修订教学大纲,同时按课程内容的系统性要求,合理取舍,以便为不同专业学生打下宽厚、扎实的专业基础。例如:机电设备类专业要求比较全面,所有内容都应列为教学内容,而计算机类专业则不然,除要学习必要的电路基本理论外,应侧重电子技术,特别是数字电子技术。
二、改进教学方法和教学手段培养学生的素质和能力:电工电子技术课程具有内容繁多,涵盖面广的特点。以往,常常是教师在课堂上不厌其烦地讲授,以求“当堂弄懂,课内解决”,而学生总是处于被动接受的地位,极大地妨碍了学生的主动学习性和积极发挥性,不利于学生的素质和能力培养。为此我们采用:1、精讲多练、互动教学。精讲需要任课教师精心考虑讲什么,如何讲,以什么为起点讲,以及讲授深度和向哪个方向引导等问题。多练需要学生具有主动学习性,并积极参与教学活动。因此,教师可在讲授基本电路的计算分析和公式推导,以及电工与电子学科的各个领域的基本理论与基础知识,选择一部分内容留给学生自学,写读书报告,然后开展课堂讨论。实践证明,这种教学互动式的课堂讨论教学方法是积极有效和切实可行的。它有利于帮助学生克服依赖性,培养和发展自学能力、思维能力以及面对困难的勇气和自信。精讲对教师就提出了更高的要求。2、采用多媒体技术实现教学手段现代化。随着科学技术的发展,教学手段的现代化是教育发展的必然结果。多媒体教学手段的应用,改变了以往单一的黑板、粉笔的课堂教学模式。做到声像并行、视听并行、感知直接、理解更容易,把形、声、色、光、动、情、意融为一体,充分表达了教学内容,提高了课堂教学效果,使得学生更易于理解、接受和掌握课程的重点内容,激发了学生学习兴趣,为学生掌握一项分析问题与解决问题的有利工具打下了良好基础。3、提高学生阅读和利用科技文献的能力。为扩大学生的视野、增强知识面,提高学生阅读和利用科技文献的能力,可以在课程教学后期组织学生阅读有关电工电子技术的专业期刊,上网搜索相关信息,使学生了解自己目前所学知识在该领域所处的位置,引导学生了解电工电子技术的最新发展动态,同时要求学生根据所查资料学习撰写科技小论文。这样做,既达到了对课程教学的总结目的,又为以后的专业学习打下基础。
三、注重实践环节训练加强实践能力的培养:实验环节是教学过程中的重要一环,是课堂教学的重要补充,对理解和巩固课堂知识有重要作用,对加强学生工程技能训练,提高学生的动手能力有不可替代的作用。电工电子技术是应用性、实践性很强的一门课程,要想真正学好这门课,很重要的环节就是实践教学。1、重视综合型层次实验实践环节的教学。综合型层次实验教学是以加强学生的工程技术综合训练为主,让学生自己动手设计、制作、调试完成一个产品的制作。基础型层次实验的目标是以基本训练为主,完成了上述方面的基本训练之后,也就达到了教学要求。电工电子技术的实验教学在电工电子实验系列课程中起着承上启下的作用,如果仅满足于教材规定的必做试验,动手能力的培养还不够,因此还需要进行综合训练,开展综合训练实验教学。综合训练是为了达到增强学生的实验兴趣,开阔学生的思路,提高学生的动手能力和分析处理问题的能力的目的。同时,对教师业务水平的提高和指导能力的提高也起到了促进作用。2、开展研究型层次实验实践环节的教学。研究型层次实验教学方法是通过组织各种竞赛等综合实践环节,指导学生查阅资料、选择仪器、实验操作,培养学生自觉探索和创新的能力、分析问题和解决问题的能力的实验教学方法。研究型层次实验教学方法能让学生体会到自身知识、能力在科学研究和工程实践中的应用与发挥,并体会到学以致用的乐趣。开放实验室是这一层次教学的实施主体。通过大型综合实验和多环节综合实验,让学生丰富体验,增长见识,增强综合判断的意识和能力,提高工程素养。
四、完善考核办法:改变传统的理论考试,将考核分理论知识和实践知识两部分。理论考试形式可多样化,可选用闭卷、开卷或半闭半开等形式;实践知识考核分平时小实验、阶段检测实验和专业设计实验三部分,理论和实践部分均按单独考核机制,分别评定成绩。
结束语:在我们的教学改革过程中,坚持遵循以人为本、以学生为中心,促进学生知识、能力、素质的协调发展,按照理论、实践、创新全面提高的总体思路,不断改革教学和实验模式,加强硬件建设,加大多媒体教学的比例,加大计算机仿真教学的全面应用,逐步增大应用型、综合型、设计型、研究型、创新型实验项目。不断加强师资队伍建设。总之,一定要在加强学生工程实践能力培养的基础上,培养出具有创新意识、知识全面、训练有素的适应社会需求的应用型工程技术人才
作者单位:广州工程技术职业学院
参考文献:
首先将模拟电子技术课程的教学体现在三个方面:课堂理论教学、计算机仿真技术辅助教学和实践教学。其次,模拟电子技术相关知识点的实践应用则贯穿于大二(下)到四年级的毕业设计,如大二的电子技术基本技能训练、模拟电子技术课程设计,大三的综合电子系统设计,大四的毕业设计等。其三,除了这些必修科目以外,在一些选修类项目,如大学生科技创新、电子设计竞赛、社团组织中也体现了模拟电子技术知识的运用。通过培养方案的调整,可以行之有效的保证学生在校学习期间不断学习、实践模拟电子的相关知识,将学以致用的理念贯穿于整个在校学习期间,使学生在反复学习实践中不断拓展知识的深度和广度,具有分析问题、解决问题的工程实践能力。
二、改革探索更加有效的教学模式
(一)教学手段不断改革
为了改进教学质量,提高教学效果,为培养应用型人才提供有力支持,近年来,我们在教学手段的不断改进方面做了有益的尝试。第一,引入计算机仿真技术,将理论与实践有机结合。在教学中引入仿真技术,有效的改进了教学效果,增强了学生分析问题、解决问题的能力。首先,站在教师的角度,仿真技术的使用,使教师在原有电子课件的基础上,加入了对实际电路的分析过程,使得教学生动直观,加深学生对概念和规律的理解和掌握。通过仿真软件,不仅可以帮助学生理解一些抽象概念,并且可以使其深刻理解在电路中,各元件参数对电路的影响。其次,从学生的角度看,将计算机仿真技术与模拟电子技术教学内容有效结合,使学生通过仿真直观的了解本课程研究中所能解决的实际问题,有利于激发学生的学习兴趣与参与探索的求知欲。如在学习完相关理论后,引导学生利用仿真软件自行设计波形信号发生器、多路输出的直流稳压电源、心电图信号放大器、低频功率放大器、光电报警器等。学生通过这样一些模拟电路的实际应用,了解了课程的作用,明确了学习目标,产生了好奇心,激发了学习动力。在教学中引入计算机仿真技术,使学生在教师的引导下带着问题进行自发学习,使整个学习过程始终处于探索研究、再探索研究到最终验证的良性循环过程。第二,开放实验室,提供探究和创新的良好环境。模拟电子技术是一门实践性很强,并且面向工程的课程,基本的应用电路在掌握了基本理论后,都需要实验来验证。通过实验验证理论→发现问题→结合理论修正问题→再次进行实验验证,通过这样一个螺旋式过程,学生学习知识的深度和广度均不断拓展。同时,也让学生深刻体会到了实践和理论的差异,在实践中切实锻炼了学生分析解决问题的能力。院系面向电子信息类学生开放电子技术实验室,为学生提供了理论联系实践的场所,更为学生进行探究式学习提供了不可取代的自主学习平台,是培养学生探究未知能力、实践能力和创新能力的必要途径。除集中实验外,课后及其他学期学生根据自己的兴趣及时间安排,自行登记到实验室进行实验和研究。电子技术实验室安排值班教师为实验学生答疑,帮助学生探究和创新。实验室的开放,满足了不同层次学生培养实践能力的要求,体现了因人而异、因材施教的教育理念。第三,充分利用网络资源,引导学生自主学习。模拟电子技术课程为校级精品课程,目前在建校级资源共享课程。现有的精品课程网站,为学生的课外学习提供了一个高效的研究型学习平台。精品课程网站提供了丰富的和教学相关的资讯。学生可以根据自己的兴趣和爱好,进行探索式研究式自主学习。这样的学习模式不受空间和时间的制约,延伸了学生获取知识的途径,不仅使得学生的学习变得更加便捷,而且学习起来更加自主、高效,更重要的是在学生能力培养方面起到了不可或缺的作用。
(二)教学方法不断改进
教学是一个获取知识、启迪思想、激发潜能、培养能力的过程,它需要教师根据自己的教学能力设计一种教学策略,通过优化的教学手段和教学方法,在课堂上将教学内容精彩而生动地展示给学生,并且在课后进一步挖掘学生自主学习的潜力。在培养应用型人才思想指导下,我们不断在教学方法上进行探索和改进,侧重培养学生的工程应用能力。
1.采用启发探索式教学激发学生学习兴趣,提高教学质量。
采用启发探索式教学提高学生的学习兴趣,教师在教学中主要承担主导作用。在对课程进行教学设计时,在保证基本概念的基础上部分重点采用案例式教学,通过分析实际电路,引入知识点。通过课堂讨论、仿真软件演示、习题研究等环节,引导学生自主学习,让学生由被动的接受知识转化为主动的探索知识,充分发挥学生在教学中的主体作用。教师在完成一个知识点或一个章节的教学后,布置两到三个综合性的问题,让学生自由分组形成课题组。利用课余时间自行通过查阅资料完成题目的分析、方案选择、电路仿真设计、结果分析,并制作出一份多媒体课件及电子文档说明原理、分析过程、重难点及注意事项,由课题组选派一名同学在课堂上进行讲解,并且接受老师和同学的提问,进行讨论。在这个过程中,学生不仅从中领会自学的思路,学会分析问题和解决问题,而且还培养了团队协作能力和科技论文的写作能力。还有一点也是很重要的,即讲解之后还要接受老师和同学的提问,进行讨论。在这个环节中,不仅可以查漏补缺,检查出学生在学习过程中的薄弱环节,及时加以弥补,而且也可以有效的促进教学相长,教师可以根据讨论中学生反映出的兴趣点对教学过程进行进一步优化。最后,在教与学的位置互换中,学生亲身体验了“教”,这有助于加强师生之间的互相理解。
2.鼓励支持学生自主学习,拓展知识广度与深度。
课堂教学无论在时间和内容上都是有限的,除了课堂教学,课后可供学生自主支配的时间很多。引导学生利用好课余时间,是提高学习质量的一个有效工具。如在初期给出参考书目,让学生阅读,撰写读书报告;给出优秀的模拟电子技术学习网站或电子论坛,指导学生进行自主学习;订好答疑时间,定期解答学习过程中遇到的问题;鼓励学生参加专业社团及校省级大学生创新项目;在学生自愿报名的基础上,优选学生参与省及国家的电子设计竞赛和智能车大赛;鼓励和帮助学生在校学习期间发表学术论文等。参与以上活动的优秀学生,根据培养方案中规定,均奖励相应的学分,旨在鼓励和培养学生的研究创新能力。通过近几年的实践,反映出学生普遍对面向实际、有挑战性的课题比较感兴趣。而兴趣是促进学习的强大动力,在强大的兴趣驱动下,在团队精神的鼓舞下,学生自发学习,分析问题、解决问题的能力得到了迅速的提高。近年来,电信专业的学生在大学生电子设计竞赛、智能车大赛中均获得省级以上奖项。
(三)重组优化教学内容,充分发挥课堂教学的效果
在课时压缩的客观条件下,教学内容必须进行优化重组。教学内容在保证本课程基础及关键知识点完整的前提下进行了合适的优选。在电子教案中增加了本学科领域的技术前沿和新科技成果的应用介绍,在不多占用课时的基础上扩展了知识的广度,提高了学生的学习兴趣,同时也为学生的自主学习指引了方向。
三、教学改革的进一步探索
关键词:模拟电子技术,教学方法,教学手段
1 引言
模拟电子技术课程是电类专业的一门重要的专业基础课。本课程具有概念抽象、理论性强、电路原理复杂等特点。尽管教师投入较多,学生还是感觉难学、难懂,一头雾水,称模拟电路为“魔电”。实践证明,在讲授知识的过程中灵活运用多种教学方法、教学手段,有助于调动学生主动学习的积极性,有助于学生能力的培养。
2 多元的教学方法
2.1 问题情景教学法
问题情景教学法就是教师根据教学任务创设一个或多个具体的问题,将枯燥的知识转变为一个个生动的问题情景,学生围绕着这些问题去分析,去思考,去解决问题。例如,在介绍自激震荡之前先提出“在一个扩音系统中,为什么当话筒对准扬声器时会发出啸叫声?”,引发学生去思考这种现象实质,为什么会产生这种现象?从而激发学生学习兴趣、求知欲,积极思考,达到良好的学习效果.
2.2 渐进教学法
渐进教学法是指利用现有的知识作为新知识的基础和阶梯,灵活利用知识点之间的横向、纵向关联,由易到难、层层深入的教学方法。例如,在引入甲乙类功率放大电路,说明它不失真且效率高之前,先介绍单管功率电路的特点教学手段,它效率高但严重失真,需要改进;然后介绍两个互补管组成的功率放大器,它的两个三极管可轮流工作,效率高并可减少失真,但还存在交越失真;之后引导学生寻通过在两管的两个B极端之间串上两个二极管这种方案可消除交越失真,这样改进的电路不仅效率高而且不失真。通过这种由浅入深,层层递进地引导,有利于学生深刻地理解甲乙类功率放大电路特性。
3 多元的教学手段
3.1 板书和多媒体相结合
在传统板书的基础上,辅助集文、图、声、动画于一体多媒体技术,可激发学生的求知欲,促使学生积极地参与教学,形成“教”与“学”的互动。例如在介绍集成电路时,以图片和视频的形式插入元器件到集成电路的演变发展过程,有助于提高学生学习的兴趣。再如,在介绍三极管的电流放大作用的微观机理时,用flash动画直观生动地演示内部的粒子的运动,将无形转为有形,变抽象为具体,让学生在轻松愉快中学习这一知识点。
3.2 实物演示
反馈是模拟电路课程中的一个教学难点,如果老师在课堂中只是空洞地讲授,学生很难接受。实践证明,我们借助演示实验平台,可以提高学生的学习兴趣。首先引导学生用示波器观察一个没接入反馈的两级放大电路的输出,发现输出波形明显失真;然后引导学生观察加入反馈后,即在输出与输入端之间搭起一个桥梁,发现输出信号波形不再失真,一方面说明什么是反馈,另一方面说明反馈对电路的影响,把抽象的概念及理论形象化,具体化。
3.3 仿真演示
在传统教学的基础上,引入Multisim 10仿真技术,可弥补传统实验不宜实施的缺陷。例如,在介绍正弦波震荡电路的震荡过程时,用真实的电路和仪器,我们只能看到稳幅的过程,而对于先起振(︱AF︱>1),而后稳幅的过程却看不到;然而利用Multisim 10仿真实验平台,搭建起正弦波震荡电路,利用虚拟示波器,我们可以清晰地看到起振和稳幅过程,见图1.
图1 正弦波的震荡过程
又如,对于分压偏置电路,它相比基本放大电路,温度稳定性好,温度变化时,静态工作点稳定教学手段,输出波形不易失真。当观察电路中的三极管由环境温度从27℃变化到450℃时,静态工作点的变化,输出波形的变化,对于真实电路这是不可能的,然而,在Multisim10仿真平台上,我们可清楚地看到这两个电路静态工作点变化及输出波形的不同,分压偏置电路的静态工作点在温度由27℃变化到450℃时,静态工作点基本不变,输出波形不失真;而对于基本放大电路,静态工作点有很大变化,输出波形明显失真。
利用Multisim 10仿真技术,可快速实现各种电路的设计,准确地对电路性能进行分析,可补充有些传统实验不能实施的不足,从而进一步掌握电路性能,扩大知识面,提高学生学习兴趣。
4 结语
教学过程中,合理地采用多元的教学方法,多元的教学手段,教学中相互补充, 取长补短,可使教学充满活力,切实提高教学质量。
参考文献:
[1]闫慧兰.“模拟电子技术”多元化教学的探索[J]. 北京:电气电子教学学报:86-88
[2]华成英.模拟电子技术基础[M] . 北京:高等教育出版社,2002
【关键词】电类专业;数字电子技术;改革
Abstract:“Digital Electronic Technology”is a basic course for electricity speciality and is the foundations of relevant course for students to study other knowledge. This paper gives a number of course practice of teaching methods to stimulate student interest, and investigates to train students' innovative thinking, independent ability, engineering practical ability and other capacity. The above researches hope to able to exchange and share with us.
Key words:Electricity Speciality; Digital Electronic Technology; Teaching Reform
《数字电子技术》是高等院校电子信息、通信工程、计算机应用、工业自动化等电类专业的一门重要的专业基础课,是为了培养未来的电子电气、通信、自动化等专业高级人才的最重要的一门基础课[1],随着电子技术和电子设计自动化(EDA)技术的发展,《数字电子技术》课程的教学也将顺应日新月异的电子技术的发展而改革[2],教学中必须根据学科的特点、遵循学生的心理特征,培养学生的创造性思维能力。通过我们对我校电子信息工程、通信工程、计算机科学与技术等专业的长期教学实践,谈一谈这方面的探索和做法。
1.通俗介绍数字电子技术的最新发展和成果,激发学生的学习兴趣
在《数字电子技术》第一节课上,我们首先向学生介绍数字电子技术的最新成果,使学生了解到数字化已进入了我们的生活,告诉学生电子计算机正是基于数字电子技术的成果而迅速发展起来的,并简要介绍数字电视、智能手机等现代家用电器和通信工具的数字化进程。这种方法贯穿于整个教学活动中,极大地激发了学生的学习兴趣。
2.通过组织课堂讨论,训练学生的创造性思维能力
《数字电子技术基础》的研究方法不同于《电路分析》,初步接触数字电路,对逻辑代数的一些公式、定理不易理解,我们采用讨论的方法进行教学,发挥学生在学习中的主体作用,以训练学生的创造性思维。例如:在讲授基本逻辑关系的时候,我们向学生提出一个问题:1+1=?,学生觉得这个问题很可笑,这时我们紧接着讲:1+1=1,这是逻辑代数的加法,它反映了一种逻辑关系,即或逻辑关系,等号左边表示事件发生的条件,右边表示事件的结果。或逻辑是指影响事件的所有条件中,只要有一个条件具备,事件就会发生。我们进一步激发学生自己思考,向某一学生提问:你们宿舍有几把锁?学生答:一把。教师再问:宿舍有多少钥匙?学生答:七把。教师再问所有学生:这是一个什么逻辑问题?学生答:或逻辑问题。接下去的与逻辑和非逻辑的讨论便进入一种良好的课堂情境中。最后组织学生讨论逻辑代数中的各个公式,让学生指出那些与普通代数公式一致,那些不一致。由于教师所提问题与学生的旧知识发生了冲突,这便激发了学生强烈的求知欲,从而触及学生的精神需要。这种讨论式的教学方法缩短了教师与学生的距离,使学生易于掌握基本知识,思维敏捷,创造性能力增强。
3.加强开发性实验的教学,培养学生的独立动手能力
数字电路实验一般采用综合实验线路板,或者面包板或者综合实验箱,它们的优点是开发性强。实验中一般不给学生固定的实验步骤,只作一个大的要求。例如,我们安排的第一个实验为:逻辑笔与秒脉冲发生器电路设计,要求学生在实验前就自行设计好电路,进入实验室后首先向教师提供其实验设计方案,经教师检查同意后由实验员向其提供元器件。实验结束后对设计的电路和实验结果进行评比,并作成绩记录。此后每个实验都要如此进行。又如实验四为用MSI设计某一组合逻辑电路,教师给出学生实验室现有MSI芯片清单,鼓励学生采用不同的芯片实现同一逻辑功能,并分析各个电路的优缺点。这种方法不但巩固了学生的基础知识,又使学生熟悉了常用集成电路,为以后的应用打下坚实的基础。通过这样的训练,提高了学生的独立思维能力和动手能力。
4.加强工程实训锻炼,培养学生工程实践能力
这一环节的教学主要针对应用电子技术或者电子信息工程专业的学生。我们在学生中成立了学习兴趣小组,建立工程训练开放实验室,购买了常用的电测仪器设备和各种电路开发设计所需元器件以及电路开发软件,购置PCB制版系统以及金工与电装实验设备。组织学生从制作玩具、报警器、音乐门铃、抢答器等出发,逐步学会电路系统的设计与电路板的制作。我们以参加全国大学生电子设计竞赛为目标,连续多年组织学生培训并参赛,取得了优异的成绩。
5.组织学生撰写小论文,进一步提高学生的理论水平
在学生自主开发、设计电路的基础上,积极引导成绩优秀的学生撰写这方面的小论文,提高了学生的理论水平,初步培养了学生的科研能力,为以后成材打下结实的基础。
参考文献
[1]闫石.数字电子技术基础(第五版)[M].北京:高等出版社,2008.
[2]程.数字电子技术课程教学改革的探索与实践[J].浙江树人大学学报,2002,2(3).
关键词:中职;电子技术应用;课程开发
中图分类号:F407文献标识码: A
一、中职电子技术应用人才培养现状及存在的问题
1、中职学生的特点
进入中职的学生大多是中考的失败者,普遍基础较差,有的甚至连最基本的电流、电压都分不清,对专业课的学习感觉很头疼,学不会,不能理解,久而久之对学习就缺乏了主动性与独立性。老师上课就像是牵着蜗牛去散步一样,要慢、要细、要深入浅出、要简单易懂。
2、课程设置不合理,教学内容缺乏针对性
专业开设的课程过多,每学期一般开设4门专业课,每周约15――16课时,有些专业课一周就只有3课时,学时有限,为了完成教学任务,在学期结束时能上完课本内容,教师往往就顾不了讲解的深度与速度,学生什么都学但什么都没学精。此外,电子技术专业课程的内容基本上都是在大学教材的基础上进行删减或压缩,过分强调知识的系统性,难以把握理论“必需、够用”的原则,没有考虑到学生职业发展的需要。
3、实践教学未能反应职业教育的技术性和应用性
一些学校墨守传统的“理论指导实践”的教学模式,只是在理论课的基础上制定一些实习内容,没有根据当地劳动力市场和社会需求的实际,针对岗位群对学生知识、技能的要求开设相应的实训课程,导致培养的电子技术学生与用人单位的期望值有较大差距。
4、师资来源相对单一,缺乏实践经验
近年来,中职办学规模不断扩大,补充的师资主要是高校应届毕业生,他们虽然具备较扎实的理论基础知识,但由于没有或者很少经过专业技能训练,实践能力和经验严重不足。在教学中,只能采用知识授受的方式,教出来的学生就没有实际操作能力。
二、开发研究的主要目标与内容
1、定位专业培养目标
中职电子技术应用专业主要培养面向电子产品生产制造一线的装配、调试、维修、检验及生产设备操作人员;家用电器和办公自动化设备的装配、调试、销售和检修人员;电气控制设备和机电一体化设备的运行、安装、调试与维护人员;即主要面向电子仪器仪表装配与维修技术、家用电器产品生产与维修技术、电气设备运行与维护技术三个职业岗位群。涵盖的职业工种主要有:电子仪器仪表装配工、电工仪器仪表装配工、家用电器产品维修工、家用电子产品维修工、电气设备安装工、维修电工等。
2、重构专业课程体系
本专业课程体系的开发严格按照“能力为本位”的原则进行,突出了课程的职业定向性。以职业岗位群应具备的综合职业能力为配置课程和界定课程内容的依据,摆脱学科本位的束缚,使专业的业务范围既具有岗位的定向性,又有适度的适应性。同时,加强职业技能训练,并以整合的观念设计综合课程,以更好地培养学生的创新能力、实践能力和创业能力。
重构课程体系,打破传统的三段式,构建“宽基础、活模块”的课程体系。搭建三个平台即基础平台、专门化平台与提高拓展平台。
(1)基础平台。作为培养学生道德素养,为后续专业发展服务的文化、专业基础知识和基本技能的公共平台,由德育课程、文化课程、宽基础专业课程所组成。
(2)专门化平台。依据广泛的市场调研,提供三个专门化方向,学生限选其中某一方向的课程学习。各专门化方向限选课程的开发,源自对各职业岗位或岗位群的工作任务分析,开发“任务引领型”的项目化专业课程。
(3)提高拓展平台。作为提高学生综合素质与拓展学生专业知识面,更好适应职业变化的发展性平台,由人文类与专业类任选课程所组成。
3、调整与整合课程内容
改革原有学科型课程内容的“难、繁、旧、偏”的状况。德育课程与文化课程在内容上适当增删,遵循浅显性、广泛性、生活性的原则,把握其基础性、应用性、发展性的功能定位。专业课程紧紧围绕完成工作任务的需要来选择课程内容,注重技能训练与职业实践,强化课程内容与职业岗位对接,开发模块式的项目化课程体系。开发的《电工技术项目教程》采用任务引领型的项目化课程形式,整合了《电工仪表与测量》、《电工基础》和《电工技能训练》等内容;开发的《电子技术项目教程》采用任务引领型的项目化课程形式,整合了《电子测量仪器》、《电子线路》和《电子技能训练》等内容;开发的《家用电器维修项目教程》和《彩电维修项目教程》通过家电生产企业维修中心的维修任务单来引领课程内容,采用家电行业协会与维修企业的技术资料,展现最新的维修技术,并与职业资格考证紧密联系。
三、研究成果
1、项目教材的研发
首先制定了电子技术应用专业课程改革实施方案,完成了工作任务与职业能力分析,完成了电子技术应用专业人才培养方案,制定了五门专业核心课程的课程标准,完成了五本项目教材的编写任务,制订了专业课程评价体系改革方案。在编写过程中,先后与熊猫集团、南京市交家电行业协会等专家、同行进行了研讨与交流,这些专家对项目教材的编写开发、项目教学的实施等方面提出了宝贵的意见。
2、论文的撰写
在研究过程中,做到边实践、边总结、边提高,要求参与课题研究、课改试验的成员及时撰写论文。在课题研究期间,论文《以课程改革为抓手,促进教师专业发展》、《如何让学生接受项目化学习》、《运用多元智力理论构建项目课程评价体系》、《“电子技术项目教程”实施中的过程评价》、《“任务驱动式”教学模式在电工电子教学中的应用》等30余篇分别发表或获省级以上奖项。
3、优化教学手段
利用现代化手段,尤其是采用多媒体进行辅助教学。采用多媒体教学,使电子技术教学更趋生动、形象。多媒体教学以图文并茂、声像俱佳、动静皆宜的表现形式,以跨越时空的非凡表现力,将教学中所涉及的难以实现或表达的事情、现象、过程再出现于课堂教学中,加大了课堂教学的容量,大大增强了学生对抽象事物与过程的理解与感受,容易吸引学生的注意力,激发学生的学习兴趣,使学生的认知过程更为生动和深刻,并拓宽了学生的认知、想象和思维空间。就如《电热电动器具原理与维修》的《转业扇》一节,运用课件,可以让学生对转业扇的结构一目了然,对转业扇的常见类型有了相当的认知,对最新型的转业扇也能有一定的了解。转业扇颜色多样,类型多种,功能多多,极易吸引学生的注意力,激发学生的学习兴趣。同时,相比传统教学模式,采用多媒体教学,教师可以从大量的板书中解脱出来,课堂有效利用时间也将大大延长,从而也提高了课堂教学效率。
4、项目教学的评价
项目教学突显的是“做、学”合一的学习方式,培养的是学生自主性、研究性学习的能力,项目教学的评价要能激励学生团队的合作精神、素养的提升,技能水平的发展,知识的自主形成等。项目教学的学习评价较常规教学而言,评价内容发生了变化,评价方法也发生了变化。根据评价的形式对形成性(过程)评价、阶段性(对一个项目)评价和终结性(鉴定性)评价进行了实践与研究。根据评价主体对学生自评、学生互评、教师点评等三种评价进行了实践与研究。根据学生的活动过程对自主性、研究性评价、思想(心智机能形成)评价、团队合作评价、素养形成评价、创新与发明评价、产品与质量评价等方面进行了实践与研究。
四、结束语
实践表明,通过教学改革,学生的学习兴趣得到了普遍提高,能力也得到了锻炼,学生们也普遍得到了用人单位的认可。当然,随着新形势、新问题的出现,相应的教学改革也必须同步进行。总之,作为电子专业老师,应善于根据具体情况,综合运用多种教学方法,大胆实践、勇于改革、追求最佳的教学效果。
参考文献:
[1]张华.基于工作过程的高职PLC应用技术课程设计与改革[J].商,2012.
关键词:电力电子技术;实践教学;教案
作者简介:屈克庆(1970-),男,河南洛阳人,上海电力学院电气工程学院,副教授。(上海 200090)
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2014)09-0077-02
“电力电子分析与设计”课程是上海电力学院(以下简称“我院”)本科生教育中为电力电子与风力发电专业方向开设的一门专业选修课,也是必选课程。这门课程着重教授现代电力电子技术内容,要求理论课程与实践紧密结合,以激发学生的学习兴趣,培养学生的理论知识和实践能力为目的,能为本科毕业设计和今后工作奠定良好的基础,以期满足当今社会急剧增长的对电力电子技术的知识和人才需求。
一、教学现状和分析
电力电子技术是一门关于电能变换与利用的学科,涉及到发电、输电、配用电、传动等各个环节。随着当今社会迅速发展,广泛应用于工业企业、交通运输、生活医疗、新能源发电等各个方面,这些都与实践内容密切相关。
电力电子技术是在时展要求下产生的节能与发电技术,是高校电气专业的一门重要课程,其理论性和工程实践性都很强,是学生既感兴趣,又普遍感觉较难的一门课程。结合多年的教学实践总结,探讨了这其中的主要原因,大概可分为以下三个方面:
1.电力电子技术内容繁多,并且知识点分布广泛
根据应用的场合和要求不同,电力电子电路形式和内容纷繁多样。
从应用场合上划分主要有基本四种变换形式:直流-直流、直流-交流、交流-直流、交流-交流;每种变换形式从电源种类上看包括有单相、三相、多重化、多电平电路,从负载方面上看包括有电阻负载、阻感负载、阻容负载;从电力电子元件上看主要包括有二极管、晶体管、晶闸管、门极可关断晶闸管GTO、场效应管MOSFET、绝缘栅型场晶体管IGBT;采用不同的元件、电路和负载都会产生不同的效果。
从应用目的上包括有幅值的变化(如电压的升高与降低)、频率的改变(如变频调速)、相位的移动(如无功补偿)、相数的改变(如三相到多相)、功率或转矩的变化(如电机传动)、谐波的治理(如电力滤波)。
从不同形式的电力电子电路和不同的负载特性上,都可以得到不同的工作波形,对于波形的把握与理解,也是电力电子技术区别于其他学科的显著特点之一。这需要在理解电力电子器件的特性上掌握电路的功能和结构特点,建立电路的数学模型,并进行多种电路的对比总结,才能具备分析主电路功能的基本能力。
2.电力电子技术涵盖涉及学科众多,并且理论内容广泛
既涵盖到电气基础的课程有:电路、电子技术、电机学、电磁场,又涉及到电气专业的课程有:控制理论、微机原理、电力系统分析、运动控制系统等。
电力电子技术是一门弱电控制强电的技术,也是所谓将“粗电”变换为“精电”过程,学科跨度和综合性非常广。实际的电力电子装置既包括由电力电子器件等构成的主电路,又包括由DSP等微处理器构成的控制电路。
首先在主电路设计中,根据以电路、电机和电力系统为主的应用对象,进行原理分析和推证,实施具体的功能要求和性能指标。
其次在控制电路设计中,要根据装置要求和特点,不仅要实现各种功能要求,而且考虑谐波及电磁干扰问题,很多装置也需要DSP等微处理器来进行算法实现。最后还要进行整体结构设计和测试EMI影响。
大学三年级本科生已具备了电路、电机的基础知识,讲授电力电子技术课程是以主电路作为内容。由于在初步学习各专业课阶段,尚未形成多学科知识交叉汇总的全面思维模式。虽然能掌握主电路基本原理,对于涉及控制电路和应用对象,常感到困惑并难以理解。如何培养学生形成对电学各学科的整体意识,而不能“只见树木,不见森林”,是这项教学课程所要探讨的主要内容和目的之一。
3.电力电子技术的理论内容发展迅速,并且实践应用范围广泛多样
电力电子技术自身的理论体系处于迅速发展阶段。其中:电力电子器件的发展起决定性作用,从二极管、三极管、晶闸管、MOSFET、IGBT、IGCT等的发展,推动了主电路结构的本质变化;根据本质不同的器件形成纷繁多样的主电路拓扑形式,又因不同的实际要求而形成众多独立不同的控制方式,其中形成了具有突破性的控制理论,比如PWM技术、软开关技术、空间矢量等。
如何将电力电子器件、主电路结构、控制方法和理论相结合,培养学生从电力电子技术的发展来全面理解和掌握知识,懂得从发展历史上进行思考和总结,也是需要探讨的内容之一。
电力电子技术的实践性非常强,这种实践性体现在对电力电子装置的设计、调试和操作等诸多方面。在实践中,需要对电路功能和各项指标进行综合验证,不仅要求懂得硬件设计和调试,涉及到主电路、元器件、印刷电路板、布线和布局;也要求懂得软件设计和配合,包括有汇编、C语言、DSP、FPGA等。电力电子器件对环境和用法要求较高,在使用之前需要对电路非常熟悉,即便是工作经验丰富的人员,也还有预料不到的情况发生,导致器件和电路损坏。
对于大三学生而言,仅仅具备了有限的初步认识,实践能力欠缺,体现在实验教学当中,电力电子器件的损坏现象最为普遍。这当中自然有主观的因素,但是如何降低损耗,增强学生实践意识,提高学生动手能力,也是教学改革面临的难点和重点之一。
二、教学目的和特点
从本科教学计划上看,大学本科生在第三学年学习了“电力电子技术”,这门课程内容丰富,但因2~3学分课时有限,主要是讲授以晶闸管为主的整流和逆变电路,让学生掌握传统的相控式电路及应用。此外,也着重讲授直流变换电路中的升压及降压基本工作原理,初步介绍MOSFET和IGBT为主的斩控式逆变和整流电路。通过对这门课程的教授,使学生掌握四种基本变换的主电路拓扑结构和特点,对电力电子技术有了基本认识,奠定了学生的基本电力电子知识体系。
结合前述情况的分析可知,现有的课程内容不完全适应我院新开辟的“电力电子与风力发电”专业方向的教学需要,除此之外,近十多年间电力电子技术在节能、传动、新能源、电力系统等行业迅猛发展,因此有必要在课程内容中增加这方面知识的比重,以及通过增设“电力电子分析与设计”专业选修课的方式拓展学生的知识面。
这门课程介绍由IGBT和MOSFET为主要电力电子器件所构成的现代电力电子电路,重点要求掌握直流-直流斩波器、直流-交流逆变器这两种应用最普遍系统的分析与设计方法。内容包括主电路的选择、功率器件的选择、控制电路的设计、驱动和保护电路的设计、变压器设计及元件参数的技术、仿真实践等。该课程注重将理论分析和实际应用相结合,使学生掌握新型电力电子电路的分析方法,具备初步的设计能力。
三、课程内容
现代电力电子技术主要是围绕PWM技术展开的,其中DC/DC和DC/AC变换是基本的两种电源变换方式,也是实践生产中最为普遍的应用方式,不仅涉及到基本的变换电路及参数,而且涵盖了基本的变换理论和技术。
课程内容结合了多年的实践和教学总结,是从电力电子装置的角度来传授相关理论、知识和经验,培养学生对电力电子的系统知识,树立整体观念。教学形式以理论教学和仿真实践相结合,各占一半课时。这两部分内容交叉进行,如单周进行理论教学,双周进行实践教学。其中:第一部分理论教学内容安排如下表1所示。在理论教学的同时,配合进行以MATLAB的实践教学,仿真实践内容安排如下列表2所示。
四、教学效果总结
经过2学期的教学工作,笔者总结了一下教学效果。同学们普遍认为在学习这门课程以后,能够全面理解和掌握以DC/DC斩波变换,以及DC/AC逆变的基本原理和基本控制方法,学会了应用Matlab仿真软件对电力电子电路进行分析方法,设计控制电路参数和调试控制参数。在后期的本科毕业设计中,学生能够轻松上手,对复杂的毕业设计如新能源发电,领悟和掌握较快,较多同学的毕业论文被评为优秀本科毕业设计论文。不足之处在于,由于受制于课时和实践条件有限,只是通过仿真实践来掌握学习。如果能进一步联系实验教学,更能提高学生的感性认识,提高动手实践能力。
在今后的教学实践中,仍然面临提高本科学习兴趣、全面提高学生理论知识水平和动手实践能力等问题,这些都是值得深入分析和探讨,不断改进完善的重要课题。
参考文献:
[1]钟炎平.电力电子电路设计[M].武汉:华中科技大学出版社,
2010.