HI,欢迎来到学术之家股权代码  102064
0
首页 精品范文 电路设计实训总结

电路设计实训总结

时间:2023-02-17 07:07:19

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篇电路设计实训总结,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。

电路设计实训总结

第1篇

关键词:中职教育 一体化教学 能力培养 电路设计 PCB制作

一、一体化教学的意义

通过一体化教学,可以达到以下几个转变:教学从“知识的传递”向“知识的处理和转换”转变;教师从“单一型”向“行为引导型”转变;学生由“被动接受的模仿型”向“主动实践、手脑并用的创新型”转变;教学组织形式由“固定教室、集体授课”向“室内外专业教室、实习车间”转变;教学手段由“口授、黑板”向“多媒体、网络化、现代化教育技术”转变,从而以“一体化”的教学模式体现职业教育的实践性、开放性、实用性。教学的目标在于培养懂理论、会操作的技术工人,这就要求学生既要有扎实的理论基础,又要具备熟练的操作技能,而且二者在实际工作中能有机结合,迅速适应岗位工作并跟上行业发展步伐。

二、一体化教学在《电路设计》中手工制作PCB的教学设计与实施

根据该Protel课程的教学内容和中职学生的特点,下面是自己在protel教学过程中运用一体化进行手工制作的PCB教学过程实例。

1.实训目的:通过手工制作PCB,了解PCB制作的工艺原理,体验PCB制作工艺过程,掌握热转印法手工制作PCB的操作方法。

2.实训的器材及场地要求:(1)激光打印机(全班共用); (2)热转印机(小组或全班共用);(3)小型腐蚀机或腐蚀槽(小组或全班共用);(4)小型视频台钻或手电钻及钻头(小组或全班共用);(5)裁板机(小组或全班共用);(6)覆铜板、热转印纸、细砂纸1套/人;(7)元件盘、镊子、油性记号笔1套/人;(8)场地应设有上、下水及清洗水槽。

3.实训内容及步骤:实训内容及步骤按图所示的工艺流程进行。

任务1:设计PCB

用protel DXP 2004或其他制图软件设计绘制PCB图形,也可以直接使用如图所示的图形。图形应满足以下要求并检查:

(1)焊盘尺寸应大于75×75mil,线宽不小于15mil,线距定在10mil以上;如果有贴片元件,建议阻容件封装采用0805,二极管类型为3216,三极管为SOT-32,集成芯片类封装为SOT-14。

(2)检查焊盘尺寸是否正确。

(3)检查图形是否完整,有无短、断缺陷。

任务2:打印及热转印图形

(1)用激光打印机打印设计图形。将设计好的PCB图用激光打印机打印到热转印纸上,打印前确认热转印纸的正反面,打印时用纯色,色调深一些,注意打印比例一定要1∶1。如果是利用Protel布线设计的双层板,那么层次一定要镜像打印,否则转印出来就反了。

(2)裁板与处理。①用裁板机剪裁大小合适的覆铜板,尺寸最好比图纸大一些。如果没有载板机也可以用钢锯根据PCB规划设计尺寸对覆铜板进行下料。②用锉刀将四周边缘毛刺去掉。③用细砂纸将敷铜面打磨光滑,再用洗衣粉或洗涤灵溶液洗净并清水漂洗后晾干。清洗后的覆铜板铜面要保持清洁,不要直接用手拿也不要接触其他物品。注意:此道工序关系到转印效果,一定不能省略或马虎从事。

(3)用热转机转印图形。①将热转印纸平铺于桌面,有图案的一面朝上。②将单面板置于热转印纸上,有覆铜的一面朝下。③将覆铜板的边缘与热转印纸上印制图的边缘对齐。④将热转印纸按左右和上下弯折180度,然后在交接处用透明胶带粘接。

(4)PCB图的转印。①将热转印机放置平稳,接通电源,轻触电源启动键两秒,电机和加热器将同时进入工作状态。②按下“温度”键,同时再按下“上”或“下”键,将温度设定在150~180度之间。③按下“转速”键,同时再按下“上”或“下”键,设定电动机转速比,可采用默认值。④当显示器上的温度显示在接近设定温度时,将贴有热转印纸的覆铜板放进热转印机中进行热转印。⑤转印完毕,按下“加热”键,工作状态显示为闪动的“C”,待胶辊温度降至100度以下时,机器将自动关闭电源;胶辊温度显示在100度以内时,按下[加热]键,电源将立即关闭。

(5)转印PCB图的处理。转印后,待其冷却后将转印纸轻轻掀起一角进行观察,此时转印纸上的图形应完全被转印在覆铜板上。如果有较大缺陷,可以用油性记号笔进行修补。转印后的效果如图所示:

注意:如果用熨斗熨烫,熨斗的温度不要过高。过高的温度可能会烫坏覆铜板。用熨斗的时间大约1min左右,用力压并向不同方向移动。揭下热转印纸时,手法一定要轻,不要在温度没有降下来之前揭开热转印纸,以免将热转印纸上面的胶留在覆铜板上,影响腐蚀。

任务3:蚀刻

(1)三氯化铁(FeCl3)溶液的配制。

①戴好乳胶手套,按3∶5的比例混合好三氯化铁溶液。

②将配制的溶液进行过滤。

③将过滤后的腐蚀液倒入快速腐蚀机中,以不超过腐蚀平台为宜。

④准备一块抹布,以防三氯化铁溶液溢出。

(2)PCB的腐蚀。

①将装有三氯化铁溶液的腐蚀机放置平稳。

②带好乳胶手套,以防腐蚀液侵蚀皮肤。

③将“橡胶吸盘”吸在工作台上,再将经转印得到的线路板卡在橡胶吸盘上,使线路板与工作台成一夹角。

④接通电源,观察水流是否覆盖整个电路板。如不能覆盖整个电路板,在切断电源后,调整橡胶吸盘在工作台上的位置,以求水流覆盖整个电路板。

⑤盖上腐蚀机的盖子,接通电源进行腐蚀,待线路板上铜箔被完全腐蚀掉后,断开电源。如果没有腐蚀机,可以用其他大小合适的器皿盛装腐蚀液,将转印有印刷图形的覆铜板放入器皿中,用镊子夹住覆铜板轻轻晃动,待铜板上铜箔被完全腐蚀掉后捞出。注意:此过程中不要离开,以免腐蚀过度,导致走线变细或断裂。

⑥取出被腐蚀的电路板,用清水反复清洗后擦干。

⑦用洗板水洗掉墨粉,或用细砂纸轻轻打磨掉。

任务4:PCB钻孔

(1)将带有定位锥的专用钻头装在视频钻床(或微型电钻)上,一般使用0.8mm钻头。

(2)对准电路板上的焊盘中心进行钻孔。如果墨粉没有洗掉,定位锥可以磨掉孔附近的墨粉。

任务5:实训报告

总结热转印、蚀刻、钻孔过程,并将实训步骤及出现的问题填入实训报告,撰写实训心得,不少于300字。实训报告还应包括以下内容:

(1)实训名称、内容、时间、地点、同组学员名单、指导教师。

(2)考核评价结果:自评、小组评价、指导教师的评语及量化评分。

相信以这样的方式所开展的教学工作对学生的知识积累会更有帮助,同时课堂教学与实验教学的效率与效果会得到同步的提高。

第2篇

关键词:直流稳压电源;电路设计;工作原理

1 电路设计背景和目的

通过多年的教学经验和对中职院校的学生进行的调研情况来看,中职院校的学生普遍文化基础薄弱,对文化课、理论课不感兴趣,但是大部分中职学生对实训课程感兴趣,喜欢动手操作,能够尝试动手去做一些实验,有的甚至能独立完成一些电子产品的安装与调试。例如,简单的门铃电路,流水灯电路等。因此,针对中职院校学生的实际情况,结合我学院电气工程系的学生学习情况,今年,我系领导决定对学生的课程安排进行了大胆改革,去掉纯粹的理论课,所有专业课程都变为一体化课程,让学生通过动手操作掌握理论知识,真正做到在做中学,在学中做,在这样的背景下,我尝试了将所担任学科《电子技术基础》这门理论课程融入到《电子电路的安装与调试》这门实训课程中去,变理论课实训课程为一体化课程。依托这样的改革前提,我尝试对直流稳压电源的电路进行了以下设计,目的就是为了更好的适应电气工程系的改革实践,同时也能够使学生在实际动手操作过程中深刻理解相应的电子专业理论知识,能够培养学生掌握理论知识的能力,激发学生热爱电子专业的热情,提高了学生学习的积极性,最重要的是让学生学会了技能,一技在手,更好地走上工作岗位,尽快地适应社会。

2 电路设计实验设备及器件

所谓巧妇难为无米之炊,电路设计同样需要必要的实验设施和工具,而实验条件的好坏和选择工具的正确与否是设计的关键和前提。下面我来具体阐释我的设计思路中所需要的实验条件、实验工具和必要的原材料:

2.1 电路所需实验设施和工具

本次设计的完成需要在专业的电子试验台上进行,需要的工具如下:示波器、万用表、变压器(12v)、电烙铁、钳子和镊子等,另外需要必要的焊锡和连接线。

2.2 电路所需元器件清单

元器件清单如下:

1A二极管IN4007,V1、V2、V3、V4,4只;发光二极管V5,1只;熔断丝FU 参数为1A1只;100uF 50 V电容C1,1只;10uF25V电容C2,1只;500uF 16V电容C3,1只;2200uF电容C4,1只;开关SW,1只;2.7KΩ电阻R1,1只;190Ω电阻R2,1只;280Ω电阻R3,1只;1KΩ电位器R4,1只;三端集成稳器CW7812 U(可调范围1.25V~12V),一只;可调电阻RW,1只。

3 电路设计思路

直流稳压电源又称为直流稳压器,其作用就是将交流电转化成相应用电器所需要的稳定电压的直流电。其关键是输出直流电压的稳定性,所以我们设计电路的着眼点就是电路转化的稳定性。

3.1 直流稳压电源的工作原理

直流稳压电源一般由电源变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路组成,其组成框图如图1:

直流稳压电源各部分的作用

(1)电源变压器:主要是降压器,用于把220V的交流电转换成整流电路所需要的交流电压Ui。(2)整流电路:利用整流二极管单向导电性,把交流电U2转变为脉动的直流电。(3)滤波电路:利用滤波电容将脉动直流电中的交流电压成分过滤掉,滤波电路主要有桥式整流电容滤波电路和全波整流滤波电感滤波电路。(4)稳压电路:利用稳压管两端的电压稍有变化,会引起其电流有较大变化这一特点,通过调节与稳压管串联的限流电阻上的压降来达到稳定输出电压的目的,用于将不稳定的直流电压转换成较稳定的直流电压。

3.2 直流稳压电源的设计方法

直流稳压电源的设计,是根据其输出电压UO、输出电流IO等性能指标的要求,确定出变压器、集成稳压器、整流二极管和滤波电路中所用元器件的相关性能参数,选择出这些元器件。

具体设计方法分为三个步骤:第一步:根据直流稳压电源的输出电压UO、最大输出电流IOMAX,确定出稳压器的型号及电路形式。第二步:根据稳压器的输入电压Ui,确定出电源变压器二次侧电压U2;根据稳压电源的最大输出电流IOMAX,确定出流过电源变压器二次线圈的电流I2和电源变压器二次线圈的功率P2;再根据P2,确定出电源变压器一次线圈的功率P1。然后根据所确定的参数,选择合适的电源变压器,一般为12v。第三步:确定整流二极管的正向平均电流ID、整流二极管的最大反向电压URM和滤波电容的容量值以及耐压值。根据所确定的参数,选择合适的整流二极管和滤波电容。

4 电路设计步骤

电路设计思路想出后,考虑实际电路具体设计步骤,完整的设计步骤是整个电路的核心部分,因此在设计过程中实际设计步骤显得尤为重要,具体步骤为以下几步:

4.1 电路图设计方法

电路图设计使用PCB制图软件制作

4.2 电路原理图的设计

电路原理设计使用Protel2000制图软件设计电路原理图如图2。

4.3 直流稳压电源实物设计

如图3所示安装直流稳压电源电路的前半部分整流滤波电路,然后从稳压器的输入端加入直流电压UI?燮12V,调节RW,如果输出电压也跟着发生变化,说明稳压电路工作正常。用万用表测量整流二极管的正、反向电阻,正确判断出二极管的极性后,先在变压器的二次测线圈接上额定电流为1A的保险丝,然后安装整流滤波电路。安装时要注意,二极管和电解电容的极性不能接反。经检查无误后,才将电源变压器与整流滤波电路连接,通电后,用示波器或万用表检查整流后输出电压UI的极性,若UI的极性为正,则说明整流电路连接正确,然后断开电源,将整流滤波电路与稳压电路连接起来。然后接通电源,调节RW的值,如果输出电压满足设计指标,说明稳压电源中各级电路都能正常工作。

5 电路设计总结

通过论述直流稳压电源电路的设计过程,强化了本人所教学科《电子技术基础》中模拟电路部分知识和《电子电路的安装与调试》实验部分知识。所设计的直流稳压电源电路,广泛运用于生活中,例如手机的充电电源、冰箱的稳压电源等。同时,也通过查阅参考书,网上资料等拓宽了自己专业方面的知识面。论述过程中,通过边教学边调研边实践的方式使本人对直流稳压电源电路设计过程有了一些新的认识,特别是强化了自己的教学能力,增强了所教专业学生掌握理论知识的能力,提高了其动手操作的能力。通过一段时间的教学效果来看,我所教授专业的学生对学院的此种教学改革适应快,容易接受,对教师所设计的教学模块感兴趣,并且激发了继续探究这一教学模块的动力,这也充分证明了学院提出的此种教学改革是可行的。

参考文献

[1]郭S.电子技术基础(第四版)[M].北京:中国劳动社会保障出版社.

[2]王建.维修电工技能训练(第四版)[M].北京:中国劳动社会保障出版社.

第3篇

关键词:电子工程训练;专业特点;Arduino

教育部启动的“卓越工程师教育培养计划”,要求持续深化工程教育改革,加快培养适应和引领新一轮科技革命和产业变革的卓越工程科技人才。顺应社会的发展趋势,计算机专业也增设了电子工程训练课程,旨在培养学生的工程意识、实践能力和创新精神。因此,针对桂林电子科技大学计算机专业的特点和学科优势,通过完善、丰富教学内容,优化课程安排,建设一种以教师为主导、学生为主体的创新实训模式,对培养具有较强的创新能力、能够适应市场要求和社会发展需要的卓越工程师具有重要的意义。

1教学现状

目前,我校电子工程训练中心开设的《电子工程训练》课程是一门综合性较强的实践课程,是专门面向计算机科学与工程学院的计算机科学与技术专业大三的学生而开设的,实训的主要内容为:51单片机电路设计、电路板制作和调试;手工焊接练习;收音机的焊接、装配与调试。通过此次实习,学生能掌握基本的电子技术知识,了解电子产品的制作流程,实践动手能力得到进一步提高。《电子工程训练》课程在前期教改的基础上,虽然取得一定的效果,但是还是存在一系列问题:第一、实训内容陈旧。首先,收音机的焊接、装配、调试和检测等内容已延续很多年,学生机械式的进行实验,对产品的原理、设计无法理解。学生的思维活动完全限制在教师预先安排好的轨道上运行,缺乏独立思考的机会,创新精神和独立获取知识的能力得不到培养,不能激发学生的积极性和创新性,学生难以形成工程设计的整体概念。其次,51单片机电路设计、电路板制作和调试等内容在一定程度上可以激发学生的学习兴趣并发挥其创新能力,但是,51单片机功能单一,可扩展性差,开展实验有限,学生的创新力得不到充分展现,而且,使用51单片机还需要了解单片机内部硬件结构和寄存器的设置,这对于计算机专业的学生来说,在短短几天的时间里掌握并应用是有一定难度的;第二、实训各项目间联系不大,收音机和单片机是两个完全不一样的产品,除去焊接练习、考核验收的时间外,剩下的7天里要完成这两个联系不大的项目,时间有点紧张,只能完成基本的内容,导致学生自己发挥的机会较少,学生得不到创新训练的体验;第三、实习方式不够灵活,学生人数较多。基于此,对现有的《电子工程训练》教学内容和模式进行改革,构建培养工程科技人才的教学模式势在必行。

2教学改革与实施

2.1根据专业特点,为学生量身打造教学内容

桂林电子科技大学《电子工程训练》课程是一门综合性较强的实践课程,是专门面向计算机科学与工程学院的计算机科学与技术专业(含卓越班)大三的学生而开设的,学生已先学习了电工电子类课程,特长是编程,只是还未形成工程理念,把它们联系起来进行设计应用。因此,针对计算机专业的特殊性和学生个人能力的高低,为学生量身打造与专业紧密相关的综合性实习内容,把软硬件结合起来,在硬件平台上,学习能力强的学生可设计出较复杂的项目,创新能力和个人水平可得到充分发挥。传统的51单片机功能单一,扩展性差,开展实验有限,与之相比,开源硬件Arduino是一款便捷灵活、方便上手的开源电子原型平台,软硬件完全开放,从Arduino相关网站、博客、论坛里可获得大量的共享资源,学生可以不需要了解其内部硬件结构和寄存器设置,就可发挥自己的编程特长快速应用。因此,可以把Arduino的设计开发引入《电子工程训练》,老师在Arduino网站上为学生挑选某个电路图,学生用DXP软件进行PCB设计,随后制板、焊接、装配、调试,最后编写程序下载到自己调试好的Arduino电路板上,水平层次不同的学生可实现不同难度的项目。学生从硬件设计到软件调试,独立完成了一个电子产品的设计、制作、调试、开发,既培养了学生的工程意识,又使学生的创新能力、实践能力、自己解决问题的能力得到进一步提高,而且,还让学生接触到了科技的前沿。

2.2建立基于Arduino开发平台的实验室

在强化课堂教学的同时,面向学生建立基于Arduino开发平台的实验室。实习课程结束后,学生自己完成的Arduino电路板会让学生带走,为了能让学生在课程结束后还能学以致用,甚至强化,工程训练中心可以开设一个实验室,给学生提供Arduino实验开发板、面包板、面包板连接线和电子元器件,并配备稳压电源。学生可以利用面包板搭建外设电路,与学生自己的Arduino主控板进行连接,实现各种各样的功能,进一步强化学生的实践和创新能力,为学生参加科技竞赛打下坚实的基础。

2.3完善教学方法,引导学生向创新能力方向发展

不同的教学内容应用不同的教学方法,例如,在硬件电路设计环节,可采用统一授课的方式,对于制板环节,可通过学生组队的方式来完成,焊接装配则以视频和演示为主,软件编程环节,实施案例教学、项目式教学方法,注重综合性项目训练,老师以引导为主,鼓励学生独立完成创意,预留一定空间让学生自由发挥,引导学生向创新能力方向发展,强化学生工程意识。

2.4构建公平合理的多元化全面考核评价体系

评价教学效果很难采用统一的评价标准,对于实践性教学而言,更应侧重实习过程而不是结果,构建“过程体验、平时表现、创新意识、个性发展、团队合作、个人贡献”的多元化评价理念。基础阶段注重学生对工程概念和实践技能的掌握程度;综合应用阶段突显知识综合运用和创新意识的考核;创新实践环节偏重于创新能力、团队协作能力及个人贡献程度的综合考核;对自主设计实践项目、重点突出、思路清晰、方案合理、创新意识强团队给予适当加分奖励。

3总结

第4篇

【关键词】模拟电路;数字电路;区别辨析

Abstract:With the rapid development of science and technology,electronic circuit’s function is more comprehensive and system scale becomes larger and larger,so it can be applied in wider fields and closer to human production and life.Electronic circuit can be divided into two major categories,digital circuit and analog circuit,according to their function.There are many notable differences between the two kinds of circuits.It is of extremely vital significance to distinguish the two clearly,so as to improve the design and optimization of electronic circuit.

Key words:analog circuit;digital circuit;difference

随着科学技术的突飞猛进,电子电路的自身功能不断增强,晶体管的尺寸不断减小,系统规模不断扩大,应用领域不断拓展,与人类生产、生活的密切度不断提升。电子电路按照功能可以分为数字电路和模拟电路两大类。模拟电路是处理连续函数形式的模拟信号的电子电路。数字电路是用数字信号完成对数字量进行算术运算和逻辑运算的电路,又称数字逻辑电路(以“开”、“关”两种状态或者以高、低电平来对应“1”和“0”二进制数字量)。模拟电路和数字电路有着显著的区别。

1.信号变化的特点不同

模拟信号的大小是随着时间连续变化的,即模拟信号在时间和数值上是连续的,幅值可由无限个数值表示。而数字信号在时间和数值上是离散的,幅值表示被限制在有限个数值之内。因此,模拟电路更加关注电压、电流的具体值,而数字电路则更加关注电平的高低。

2.处理信号的手段不同

模拟电路和数字电路都是信号变化的载体,对模拟信号能够执行的操作,如滤波、放大、限幅等都可以对数字信号进行操作。

模拟电路对信号的处理主要是通过场效应管的放大特性来实现的,当然还包括电阻、电容、二极管、双极型晶体管等元器件的特性,最终利用一定的数学模型所组成的运算网络来实现。处理方式有测量电桥、信号放大、信号滤波、调制解调、信号变换和AD变换。而数字电路对信号的传输主要是通过场效应管的开关特性来实现操作的,并由场效应管构成与或非等基本门电路、触发器、寄存器、编码/译码器、算术逻辑单元等完成复杂的算术与逻辑操作。

尽管模拟电路和数字电路对信号的处理方式不同,但其实从根本上来说,所有的数字电路都是模拟电路,其基本的电学规律、电学原理,都与模拟电路一致。例如,用PMOS管和NMOS管可以构成互补式CMOS电路,其对称且互补的结构,恰好使其能处理高低数字逻辑电平。

3.信号抗扰动能力的强弱不同

通常把由于材料或器件的物理原因产生的扰动称为噪声,把来自外部原因的扰动称为干扰,干扰有一定的规律性,可以减少或消除。

在模拟电路中,由于信号几乎完全将真实信号按比例表现为电压或电流的形式,造成模拟电路对于噪声的影响比数字电路更加敏感,模拟电路系统中各个不同部分的偏差积累起来,使得偏差量的负面影响变得较为显著。模拟信号在多次处理和长距离传输的过程中,波形会发生改变,若处理不当,将造成信息损失,具体表现为图像、声音失真,严重时甚至会出现信号中断现象。通过使用屏蔽导线,或者在电路中引入低噪声运算放大器,可以尽量缓解噪声的负面影响。而数字电路是由许多的逻辑门组成的电路,信息只取决于高低电平,只要信号的偏差在一定范围内,就不会造成误码。

因此,从信号处理的角度看,对信息进行量化的数字电路系统比模拟电路系统抵御噪声的能力、信号抗干扰能力更强,信号的精度更高。

4.电路设计的难易程度不同

模拟电路的设计常常需要更多的手工运算,其设计过程的自动化程度低于数字电路,因此模拟电路的设计通常比数字电路的设计更难,对设计人员的水平和能力要求更高。这也是数字电路系统比模拟电路系统更加普及的原因之一。但是因为自然界的大多数实际信号是模拟的,所以数字式电子设备、电子产品要在真实的物理世界中得到应用,就离不开一个模拟的接口。例如,数字电视机的基本原理就是将电视台送出的图像及声音信号数字化后调制发送,由数字电视接收后,解调还原出原来的图像及声音。因为全程均采用数字技术处理,因此,信号损失小,接收效果好。

目前电路设计自动化程度日益上升,常用的电子电路设计和分析软件主要有:EWB、PSPICE、Protel、Mentor、Graphics、Synopsys、Cadence等等。我们根据软件功能分为以下几类:

(1)电子电路设计与仿真工具

包括SPICE/PSPICE、EWB、Matlab、SystemView等。它们可以进行各类电路仿真、激励建立、温度与噪声分析、模拟控制、波形输出、数据输出,并在同一窗口内同时显示模拟与数字的仿真结果。

(2)PCB设计软件

包括Protel、Autium Designer等。这两者功能类似,都包含了原理图绘制、印刷电路板设计、模拟电路与数字电路混合信号仿真、可编程逻辑器件设计等功能,界面友好、使用方便,目前主要用于电路设计和PCB设计。

(3)IC设计软件

Cadence、Mentor Graphics和Synopsys是ASIC设计领域相当有名的软件供应商,提供的软件都非常适用于深亚微米的IC设计。对于模拟电路而言,普遍使用HSPICE,是因为它的模型最多,仿真的精度也最高,可以满足大多数设计者的需要。

(4)PLD设计工具

PLD是一种由用户根据需要而自行构造逻辑功能的数字集成电路。目前主要有两大类型:CPLD和FPGA。由于PLD的在线编程能力和强大开发软件(如Xilinx公司的ISE、Altera公司的Quartus)的存在,工程师可将数百万门的复杂设计集成在一颗芯片内,大大缩小了电路的尺寸以及开发周期。

5.总结

模拟电路和数字电路有着诸多显著的区别,辨析清楚两者的区别对电子电路的改进、设计和研发有着十分重要的意义。

人类电子学发展史上第一个被发明出来并得到大规模生产的器件是模拟的。后来随着微电子学的发展,数字技术的成本大大降低,加之计算机对于数字信号的要求,使得数字式的方法在人机交互等领域具有可行性和较高的性价比。当然,尺有所长,寸有所短,模拟电路和数字电路有着各自的优缺点,适用的方向也不同。电子电路的发展,经历了从模拟到数字的进步,但不等于数字电路可以完全取代模拟电路,也不能简单地说哪一个更实用、更有效。我们设计电路时,应该扬二者之长,避二者之短,使两者融为一体、交相辉映(如数模混合电路、数字模拟电路、模拟数字电路),从而达到电路体积更小、功能更强、功耗更低、成本更低、集成度更高、稳定性更好、可靠性更高的理想效果。

参考文献

[1]逄亚清.模拟电路与数字电路区分及实用知识的探讨[J].山东工业技术,2013,12:155.

[2]苏成富.模拟电路与数字电路[J].电子制作,1998,02:17.

第5篇

[关键词]教研统一 人才培养 方法与机制

[中图分类号] C961 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437(2015)07-0114-03

一、引言

关于大学高水平本科人才的培养,其影响因素很多,而围绕教学与科研相互关系的讨论或说争论长期以来一直是高等教育研究领域备受关注的重要课题。[1]大学最核心的任务是确保本科教育质量,如果科研除了有利于人才培养之外,不能很好地服务本科教育,将丧失可持续发展的潜力;而将知识创新与教授有机结合起来,有效发挥科研的人才培养功能,对高校教学水平提高、教师教研水平提升、学生学习效果改善具有积极甚至无可替代的作用。

综观世界一流大学,无不要求其教师教学科研水平。我校从顶层设计角度制订了“教研统一”的办学理念。[2]笔者长期从事集成电路设计领域的科研与教学工作,结合专业特点,将多年来在教学与科研相互促进融合方面的探索进行梳理,并对其中面临的困难与挑战进行了思考。

二、教研统一的探索

目前国内不少大学存在不同程度的“科研先行”发展理念,造成了教学的“短板”。为促进集成电路设计与集成系统专业工程应用型人才的培养,本专业一线教师长期积极探索科研促进和服务教学的方式方法,将先后承担的国家自然科学基金重点项目、国家“863”重大专项、国家自然科学基金项目、国家科技攻关项目,以及省部级、厅局级、横向项目等数十项科研项目及成果以多种方式融入本科教学,努力使科研引领教学水平的提升,整个教学科研团队先后于2010年和2012年被评为“陕西省省级教学团队”――通信专用集成电路设计核心课程教学团队和“陕西省首批重点科技创新团队”――西安邮电大学通信专用集成电路与集成系统重点科技创新团队,探索形成了“科研嵌入”理论教学内容、“科研反哺”实践教学环境、“科研提高”师资队伍建设和“科研启发”应用型人才培养的教研统一方案,努力提高科研对教学的贡献率。

(一)“科研嵌入”理论教学内容

为了践行“教研统一”,在理论教学方面,贯彻科研项目分模块进课堂、进实验、进毕业设计,落实前沿技术进讲义、进习题、进考试环节,同时根据科研项目开发实际,总结工程经验,凝练科研案例,编写系列教材。通过将科研子模块“嵌入”教学、“嵌入”教材,丰富了教学内容,拓宽了学生视野,提高了学生实践能力,实现了科研成果进课堂、教学水平上台阶的目标。近年来承担并以多种形式融入教学的主要科研项目有:

项目1:国家自然科学基金面上项目“三维视频处理系统芯片动态可重构可编程体系结构研究”,经费160万元;

项目2:陕西省科技统筹项目“北斗二号 / GPS双模接收机芯片组”,经费150万元;

项目3:陕西省重大创新专项“双网数字传真机开发”,经费75万元;

项目4:陕西省重大创新专项“SDH片上系统设计与实现”,经费50万元;

项目5:国家自然科学基金重点项目“新一代图形处理系统芯片体系结构及关键技术研究”,经费440万元;

项目6:某国防项目“图形处理器IP研发”,经费99万元;

项目7:陕西省“13115”创新专项“高速数据网络包交换芯片研制与开发”,经费135万元;

项目8:国家“863”重大专项“基于NOC的多处理器系统片上高性能互连技术研发”,经费200万元;

项目9:国家“863”项目“宽带交换高速交换芯片的研究开发”,经费360万元;

项目10:国家自然科学基金“无线通信自重构容错NOC研究”,经费60万元。

上述项目与理论教学、实践教学以及集中实践环节相结合的具体操作如下:

1.集成电路专业导论:将项目1“APU体系结构、计算模式统一等”作为内容;将项目2“北斗、GPS以及伽利略等”的对比研究作为内容;将项目8“片上网络NOC的项目”引入教学;将项目9“电路交换、分组交换的发展及研发现状”引入课堂。

2.数字集成电路设计:将项目1、5中“涉及的长线、功耗、缺陷问题引入教学”作为内容;将项目6、7中的模块作为案例用于新编教材;将项目9“PLL、CDR单元、全定制振荡器”作为教学案例。

3.集成电路工艺原理:将项目1、5中“红墙问题、三维工艺”引入教学;项目7、9、10成果引起企业关注,与航天某所建立工艺联合实验室;将项目9开发过程中针对工艺的比较引入教学。

4.EDA技术实验:以项目1“4×4可重构阵列”,项目3“将图像CIS扫描、热敏打印头以及步进电机控制电路”,项目4“字符重排、帧定位等单元设计”,项目5和6“命令处理器”作为教学案例;将项目7、8、9、10前端设计中积累的代码编写经验、综合脚本撰写方法引入教学,将设计后端的STA用于新编教材中。

5.SoC设计方法学:以项目7、8、9的研发流程作为典型的SoC设计流程进行对比讲解。

6.计算机组成与设计:将项目1、5“ILP、OLP、DLP的统一”作为课程的主题研讨内容。

7.Verilog HDL数字系统设计:将项目1、5“反馈环、命令处理器、存储管理器等”作为大型实验案例;将项目4、7、9“PRBS序列产生、字符重排、帧定位单元”作为实验内容;将项目8、9、10“将分配管理单元、虚通道路由器”作为案例,并将验证平台的搭建作为大型案例引入教学。

8.通信原理:依据项目3建议授课教师将传统传真协议T.30、网络传真协议等引入课程;依据项目4建议授课教师将SDH内容讲解与项目开发结合起来;依据项目4、9建议授课教师将世界上第一套符合ITU-T标准STM-256帧结构的40G SDH设备等引入课程。

9.基于FPGA的嵌入式系统设计:将项目1、5“如何在Micro Blazer上移植操作系统、如何与底层电路交互”作为案例;将项目3双网传真机作为典型的嵌入式系统引入教学。

10.FPGA课程设计:将项目1和5“反馈环、Cache开发、命令处理器”,项目9、10“队列管理、VC分配、交换分配”等简化后作为题目。

11.集成电路设计课程设计:将项目1和5“几何变换、三维剪裁、图元装配”,项目9、10“队列管理、VC分配、交换分配”等作为题目。

12.SoPC课程设计:将项目3、5、6、7电路验证转化为SoPC方式进行以作为课程设计题目,项目7、8“PRBS序列产生、字符重排、帧定位等单元的开发”作为题目。

13.毕业设计:将项目1、5、6“基于可重构阵列的DCT变换、2D加速器、命令处理器、像素染色器等”,项目3“传真机方案设计、模块电路设计、软件方案、通信协议等”,项目4、7、9“PRBS序列产生、字符重排、帧定位等单元增加基于C的验证”,项目9、10“队列管理、VC分配、交换分配、torus结构等”,项目8“验证涉及的基于SV的验证平台、PLI平台等”作为毕业设计题目。

(二)“科研反哺”实践教学环境

集成电路设计是一个工程实践性很强的领域,所需的仪器设备、工具软件、工作条件成本高昂,建立完善的设计实践环境常令学科建设经费捉襟见肘。而在承担各级各类科研项目的过程中,逐步建立起了较高水平的科研平台,如部级重点实验室、省级工程中心、校企联合实验室等,在这些科研平台上积累了丰富的硬件资源、空间资源和人才资源。通过探索“科研反哺”,对实践教学环境的建设和提升起到了积极的促进作用。具体措施包括:

1.共享科研平台的硬件资源,提升学生实践环节的物质基础:在高水平科研带动下,先后投入数千万元建立了集成电路设计环境、工艺生产线,并与Altera、Xilinx、Intel、TI、广州周立功、772所等建立了联合实验室,相关的仪器、设备、开发工具等通过合理共享逐步向本科生开放,向实践教学资源转化,提升了实践环境的物质基础。

2.利用科研平台的空间资源,为学生提供校外实习实训的机遇与环境:通过科研合作,先后与烽火、中兴、华为、兖矿、煤炭科学院、深亚等相关设计企业、终端用户等建立了校外实习基地,丰富了学生的实习实训环境。

3.发挥科研平台的人才优势,转化为第一、第二课堂的教学优势:主持和参与科研项目的高水平教授、中青年教师、硕士研究生等是科研平台的人才优势,强调实施教授年授课学时数不低于120学时、项目负责人至少承担一门本科生专业课、青年教师指导学生参加兴趣小组和学科竞赛、硕士研究生承担助教等一系列措施,对学生创新能力的培养起到了积极作用。

通过上述举措,先后建设了陕西省实验教学示范中心――“计算机与微电子学实验教学中心”和“电工电子实验教学中心”、陕西省人才培养模式创新实验区――“电子信息工程应用型人才培养模式创新实验区”和“集成电路设计与集成系统工程应用型人才培养模式创新实验区”。

(三)“科研提高”师资队伍水平

集成电路设计的工程性要求教师必须具备丰富的实践经验,而科研正是弥补经验“短板”的有效途径。在具体实践中采取的“科研提高”师资水平的措施主要有:

1.划拨科研经费资助青年教师攻读硕士、博士:为了培养青年教师,形成人才梯队,一线青年教师先后有6人都是在科研项目专门审批划拨的经费资助下攻读博士、硕士,毕业后先后承担了陕西省自然科学基金项目、教育部重点项目、陕西省教育厅专项项目等10余项;多名青年教师指导本科生、研究生参加学科竞赛,先后获得大学生电子设计竞赛陕西省一等奖第一名和全国二等奖多次、研究生电子设计竞赛西北赛区特等奖两次、全国二等奖和三等奖各一次以及全国优秀指导教师奖。

2.人才引进注重科研方向、优势互补:在师资队伍建设中,注重科研经历、工程能力、国际背景,如引进的美籍全职教授有Nvidia、贝尔实验室、犹他大学等国际知名企业、科研院所长达29年的开发经历,并被聘为陕西省“百人计划”特聘专家。

(四)“科研启发”应用型人才培养

通过科研融入教学,对启发学生潜力、培养学生工程应用能力起到了积极作用;同时选拔兴趣浓厚者作为科研助手参与项目研发,由高水平教授直接指导,这些学生有多名进入Intel、MTK、华为、中兴等知名企业,担任开发经理、技术骨干等关键岗位,或考取知名高校的研究生,并迅速成长为导师科研团队中的骨干成员。

总之,科研成果分模块进课堂,丰富了教学内容;前沿技术进教案,拓宽了学生视野;科研设备向教学资源转化,改善了教学条件;坚持高水平教授为本科生授课,保障了教学中心地位;总结科研和工程经验,更新了教学内容,出版了系列教材,提高了学生工程实践能力,形成了科研促进教学的良好局面。

三、教研统一的思考

尽管在多年的教学科研实践中摸索了一些“教研统一”的方式方法,但终究不是机制,无法形成长效。而“教师的薪水、晋升,最终是依据其科研成果,而不是其教学绩效,大学制订的教师学术奖励体系中几乎看不到教学的影子”[3],“教学和科研的统一正在随着科研的兴盛及二者之间激励机制的不平衡而受到破坏,科研正在越来越远离教学,甚至是毫不相干”。[4]那么,如何让教师发挥主观能动性,积极投身教研统一的探索?又如何让学生积极投身运用专业知识解决实际问题的实践,为学生实践能力培养与提高形成合力呢?

(一)倡导研究性教学

大学师资管理模式、绩效考核方式决定着大学教师的工作方式、工作效率和工作效果[5],毕竟对多数人而言,指挥棒在哪里,工作的方向就在哪里。因此对工程实践性强的专业,可从教学的要求上倡导研究性教学,从绩效考核上拉近、拉平教学与科研奖励,不仅让只灌输书本知识的现象得到改观,也让学术水平高的教师有意愿对学生倾囊相授。

同时,一个高效的科研团队必然也是一个优势互补的水平梯队,而一个专业的教学也是理论与实践、抽象与具体、构想与实现的结合。因此,可从校级层面上制订科研团队对专业教学的工作目标,再由科研团队细分任务与计划,并分解科研项目,组织教学活动,做到教师人尽其才,学生人尽其用,这样既可以调动教师积极性,又可以发挥学生能动性。

(二)强调教学中心地位

从教师角度看,教学过程中应着重关注学生的学习过程,以教学为中心,以学生为主体,以教师为主导,以学习为主线。在基础课、专业基础课的支持下,专业课教学可以按“问题驱动、案例驱动、项目驱动、前沿驱动”的节奏循序渐进,逐步提升。教学方式方法的改革将在一定程度上促进“教研统一”的践行。

(三)发挥学生科研潜力

从学生角度看,专业知识的掌握程度,除了卷面成绩外,还可以有多种表现形式,如:1.参加教师科研项目,独立运用专业知识或在教师指导下多方查阅、调研,完成相关模块的设计,并撰写小论文或申请国家发明专利,或录用或发表,或实审或授权;2.参加学科竞赛,竞赛题目可以从日常应用角度激发学生的灵感,也可是教师科研项目转化,通过自由组队,在省级及以上政府机构组织的装试性竞赛、国家级行业协会组织的装试性竞赛上获奖等。对诸如此类情形,从学校学院角度给以奖励、鼓励,也将在一定程度上促进“教研统一”的践行。

四、总结

本文结合集成电路设计专业工程实践性强的特点,在长期的教学科研实践中,探索出了一套“科研嵌入”理论教学内容、“科研反哺”实践教学环境、“科研提高”师资队伍建设和“科研启发”应用型人才培养的教研统一方案;同时为了实现科研促进教学、提高人才培养的效果,从学校角度、教师角度和学生角度思考了倡导研究性教学、强调教学中心地位、发挥学生科研潜力的“教研统一”长效机制。

[ 注 释 ]

[1] 梁林梅.国外关于本科教学与科研关系的探析[J].江苏高教,2010(3):67-60.

[2] 卢建军.深化高教改革要抓好顶层设计[N].光明日报,2014-06-17.

[3] Serow R C.Research and teaching at a research university[J].Higher Education,2000(4):449-463.

第6篇

关键词:电子技术综合设计;实践能力;创新思维

1引言

随着石河子大学人才培养模式的不断改革,以及社会对高等教育培养具备实践能力、创新思维人才目标要求的提出,实践教学环节作为工科专业人才培养体系中的重要组成部分[1],成为当下大学生创新思维和创新能力培养的重要环节。电子技术综合设计是一门实践性非常强的实训类课程,是电子技术人才培养成长的必由之路。由学生自行设计、自行制作和自行调试电子电路,旨在培养学生掌握综合模拟、数字、高频电路知识,解决电子信息方面常见实际问题的能力,培养学生电子电路设计与EDA(ElectronicDesignAutomation)调试工具的使用方法,以及开展项目管理的基本方法。

2现状

以往的教学安排中主要侧重电子电路的设计和仿真,留给学生自己用于思考和设计的时间有限,设计基本停留在纸上和计算机上。因此,教学效果很难达到预期的教学目的。虽然学生在参加接下来的相关课程的课程设计、大学生训练计划、全国大学生电子设计大赛、毕业设计时理论分析能力得到提高,但实际设计和调试时却出现大量问题很难得到快速解决的现象。所以,这种教学模式不再适应目前新的人才培养方案对于电子信息工程专业提出的要求以及创新人才的培养。

3课程改革探索与实践

电子技术综合设计课程的改革与探索主要从课程教学目标、课程教学内容、课程教学实施、教学方法、考核方法和教学效果等几个方面进行。课程目标电子技术综合设计将学生已学过的电路基础、模拟电路、数字电路以及高频电路等课程的知识综合运用在该课程中[2],从而培养学生具备电子元器件的识别和选择,电子电路仿真和电路设计软件的使用,电子电路的分析和设计以及实际应用电路项目的开发、管理等综合能力,使学生切实经历从原来课本上的电路到EDA软件的仿真电路再到实际看得到、摸得着的电路的实现过程。该课程是对现有课程体系的完善和补充[3],帮助学生拓展视野,提升学生参加课外科技活动、校级SRP(StudentResearchProject)活动、国家大学生创新计划以及全国电子设计竞赛等专业竞赛的兴趣和毕业设计的质量与水平。教学内容课程的主要内容按照基本知识验证、专业知识综合、创新设计能力培养的原则进行安排,主要包括:常用电子元器件基础知识;常用电子测量仪表的使用;电路仿真软件的使用;印刷电路板的设计与实现;电子电路系统设计方案提出、论证、设计、元件焊接、系统调试;撰写总结报告、答辩等。1)常用电子元器件基础知识:主要讲解电阻、电容、电感、电位器、变压器等常用元件的区分,还包括一些电子常用术语,比如单面板、双面板、焊盘、焊接面、虚焊、桥接等。2)常用电子测量仪表的使用:包括万用表、示波器、函数发生器、直流稳压电源的基本使用方法。3)电路仿真软件的使用:主要讲解电路仿真软件Multisim的使用。4)印刷电路板的设计与实现:AltiumDesigner软件中电路原理图的绘制和PCB图的绘制方法。5)电子电路系统设计方案提出、论证、设计、元件焊接、系统调试:对全班学生进行分组,四个人一组,每组一个设计题目,每组经过方案的提出、讨论、修改、教师审核、论证后设计出电路仿真图,仿真没有问题后设计PCB图,然后制成单面板进行元件焊接、调试。6)撰写总结报告、答辩:系统设计完成后,每组撰写总结报告,提出系统的优点和设计不足,以及设计过程中自己的心得体会,最后制作幻灯片进行课程汇报答辩。教学实施在完成各个教学内容时,课程采用项目驱动的方式使学生在掌握理论知识的同时,实践能力也得到不同程度的提高。整个教学过程分为4个项目进行,通过项目的完成,学生逐步完成课程的学习,综合能力也在不知不觉中得到锻炼。1)基本元件及电路测试项目。教学内容的前两部分讲解完成后,要求每个学生进行基本元件参数的测试、电路虚焊、双面板线路测试等。通过该项目,学生掌握电子元件与电路测试的基本方法和常用测量仪器的使用方法。2)电子电路设计和仿真项目。在该项目中,教师首先讲解电路仿真软件Multisim的使用方法,然后以实例设计一个两级晶体管放大电路。在此过程中,教师从元件参数的选取、放大倍数的计算、系统测试和修改等方面给学生进行讲解。讲解完成后,学生参考实例设计一个放大倍数不同的晶体管放大电路作为练习。练习完成后,全体学生设计一个波形发生电路用来产生方波、三角波信号。学生设计过程中可相互交流,碰到问题可询问教师,最终完成项目预期目标。该项目完成后,学生可以掌握电路仿真软件的使用方法和电路设计的基本原则。3)电子电路制板与焊接调试项目。前两阶段的项目完成后,教师讲解电路制板软件AltiumDesigner的使用方法和手工腐蚀法制作单面电路的流程,讲解和制作过程以上一个项目中的两级晶体管放大电路为例,讲解的过程中学生如果有问题可随时提出,教师进行解答。最终要求学生自己实现一个两级晶体管放大电路的印刷电路板的绘制,以及电路的腐蚀、焊接、通电调试。通过该项目,学生掌握了电子电路从书本的理论知识到实物实现的过程。4)综合设计与总结项目。学生按学号进行随机选题,题目内容涵盖模拟电路(如连续可调直流稳压电源)、数字电路(如循环彩灯控制器)、高频电路(如小信号阻容耦合放大电路设计)。题目选定后,题目相同的学生分成一组,组建项目小组。项目组成员提出设计方案,经过理论论证,设计完成仿真电路和PCB电路,然后采用手工腐蚀法实现电路系统的板面布线,最后进行元件焊接和调试。系统完成后,整个课程基本接近尾声,每组学生要对自己的设计方案进行汇报答辩。通过该项目,学生掌握了复杂电路的设计与实现,以及团队合作完成项目设计、管理、总结的过程。教学方法课程的教学方法,打破传统理论课程完全靠教师讲授以及实验课程以学生动手为主的模式,采用教师讲授、项目训练、学生参与设计和讨论、分析讲解和答辩的形式。学生有机会表达自己的观点和设计思路,充分调动积极参与的兴趣。考核方法课程的总评成绩由5个部分组成:考勤10%+课程表现10%+项目完成情况30%+课程答辩情况20%+课程报告30%。新的考核标准打破原来课程总评成绩主要由平时成绩、设计成绩两部分组成的模式,主要以学生在教学实践活动中的参与度和完成度作为考量,注重学生实践能力和综合能力的培养。教学效果经过两周的项目驱动训练和实践环节的总结,学生对于测量仪器的使用更加熟练,对常用电子元器件的选用和封装了解得更为清楚,对电子电路的设计和实现更加有信心,分析问题、解决问题的能力得到了很大的提高。

4结论

课程改革和实践在石河子大学电子信息工程2012级、2013级和2014级为期两周的电子技术综合设计课程中进行,学生对于课程内容安排和各个环节的设计比较欢迎,加大了学生创新思维和创新能力的培养。课程实施的整个过程侧重基础能力培养,将项目管理理念贯穿整个课程的始终,加大创新能力的培养。学生在后续的毕业设计和课外科技活动中凸显了较强的实践和创新能力。

作者:周涛 张锐敏 刘巧 李栓明 钟福如 单位:石河子大学信息科学与技术学院

参考文献

[1]吴大鹏,黄沛昱.“电子系统综合设计”课程建设探索[J].电气电子教学学报,2014,36(6):41-43.

第7篇

关键词: 电子专业 单片机产品设计 教学改革

电子专业学生主要从事以下三类岗位工作:核心岗位(电子产品装配工、电子产品调试工)、从属岗位(电子产品检修员、电子技术员)、拓展岗位(电子技术工程师、产品生产管理员)。对于核心岗位的需求量最大,但相对比例会有所下降,对知识与能力的要求会有所提高;从属岗位和拓展岗位的人才需求量呈上升趋势,需求紧迫。单片机技术及应用系统设计这门课程的主要任务是培养学生成为在智能控制系统检测维修与设计方面的专门人才,直接反映从属岗位和拓展岗位的工作要求,具有鲜明的职业性与实践性。通过本课程的学习,培养学生典型的智能控制系统调试与设计的能力。

传统教学以教师讲授为主,学生只能被动接受。在实训课中传统教学方法已不能充分激发学生的学习兴趣,无法使学生更好地提高操作技能,使实训课逐渐变得枯燥无味。参照单片机产品设计工作过程和工作情境,进行课程教学改革。

1.课程改革思路

根据高职教育数控技术专业人才的培养目标,遵循以“就业为导向,能力为本位”的职教理念设计。本课程从职业成长过程,按照从易到难、由浅入深的认知规律,确定合适的载体,运用教学论、方法论方式分析处理后,参照企业中单片机产品系统设计工作过程和工作情境,进行选材。

2.学习情境创设

通过调研,针对智能控制系统检测维修与设计行动领域下的单片机技术及应用系统设计学习领域需要具备以下能力:

(1)专业能力

①读懂单片机电路图纸的能力;②掌握单片机工作原理及内部结构的能力;③具备相应的单片机硬件线路的调试能力;④具备能看懂单片机程序流程图的能力;⑤具有基本的单片机编程的能力;⑥具备单片机软硬件安装和联调的能力;⑦具备单片机产品开发的基本流程和工艺的能力。

(2)方法能力

①资料收集整理能力;②制订、实施工作计划的能力;③单片机应用系统综合应用设计能力;④单片机应用系统故障的检查分析能力;⑤理论知识的综合运用能力。

(3)社会能力

①语言表达能力、沟通协调能力;②团队组织能力;③班组管理能力、责任心与职业道德;④安全与自我保护能力。

为了实现上述能力,在此将课程划分为:循环彩灯的设计制作(22课时)、交通控制灯的设计制作(30课时)、数字电子钟的设计制作(40课时)、温度控制系统的设计制作(40课时)四个学习情境。其中,此四个学习情境的创设是根据单片机应用电子产品的设计由简到难的过程确定的。

3.学习情境教学实施

以子情境循环彩灯的设计制作为例,进行教学实施。

(1)教学背景

教学目标:能够读懂单片机I/O口控制电路原理图,能够掌握单片机I/O口的内部结构和工作原理,能够选用单片机I/O口作外部硬件电路的设计,能够编制简单的程序实现单片机I/O口对外部电路的控制,能够熟悉单片机系统硬件电路的组成及控制原理,能够掌握基本的单片机软硬件调试能力,能够正确使用测量相关的仪器仪表,具备劳动组织能力、具备团队协作能力、具备安全操作规范的意识。

学生应具备的知识:单片机的整体认识、基本电子电路图整体认识、I/O的整体认识、计算机使用能力、简单硬件电路调试能力、电子仪器设备检测及规范操作能力。

具体任务:使用相关电子仪器仪表对电路参量进行测量、掌握电路故障排除方法及处理思路、掌握应用环节、确定方案、制定实施步骤、开发工具的使用。

准备文件:任务书、引导文、指导作业文件、演示视频文件、单片机I/O口作外部控制电路相关文件、检查单、评价表。

本任务旨在在该学习领域培养学生团队合作能力、沟通能力、检修组织实施能力等;教师需合理引导学生完成小组讨论,确定单片机I/O口控制硬件电路的设计及软件编程的方案。

(2)教学组织形式

①针对循环彩灯的控制功能要求,学生设计相应的功能接口电路,编制出程序及完成产品的调试。

②学生独立工作和合作学习相结合,通过小组讨论、和教师谈话培养交流能力。

(3)具体实施

①资讯:(2学时)

下发任务书,描述项目学习目标,交代项目任务,发放相关学习资料,最后回答学生的提问。

②计划(4学时)

学生自愿组织工作小组,推选班组长,以小组为单位,确认工作任务,分解任务,制订工作计划,教师对学生方案进行检查、指导。

③决策(2学时)

确定掌握单片机I/O口基础知识需要的资源及学习步骤,确定控制电路的设计与编程的学习步骤,确定任务完成的展示方式。

④实施(10学时)

第一,单片机I/O口的控制电路设计。小组成员分工收集资料,掌握单片机I/O口的结构及工作原理,最后进行资料汇总,小组讨论、教师指导下确定方案,完成I/O电路设计。

第二,程序的编制。根据所设计的I/O接口电路及控制要求,在小组讨论、教师指导下确定方案,画出程序流程图,最后学生自己完成具体程序。

第三,软硬件的调试。烧入程序,对设计的系统进行软硬件调试,在调试过程中,记录好调试出现的问题,并归纳总结经验。

教师应合理安排时间,即使有个别小组在规定时间中没有完成任务也必须停止,并要求该小组对未完成任务的原因进行详细分析。教师应安排课余时间让未完成的小组完成项目的制作。如果大多数小组均未完成,教师应根据实际情况查找原因,是否项目设置过难、是否学生还没有掌握本次课的内容,在以后的课程中做出相应的调整。

⑤检查及实施(4学时)

根据设计产品的功能及具体过程,教师及小组互检评分。同时每人撰写产品说明书,根据个人在小组活动中的表现进行小组互评。

选小组代表按照任务书的要求,在全班介绍工作过程,改进提高并总结系统设计及调试经验,结合班级所有方案,优化小组方案。

4.结语

采用工作过程系统化的《单片机技术及应用系统设计》课程,大大提高了学生的学习兴趣和参与主动性、积极性,收到了良好的教学效果。通过对企业的用人调查,学生产品的调试与系统设计能力很强,不需再进行专业培训。今后还将对工作过程系统化的课程改革进行进一步完善,提高教学水平和教学质量,提高学生的工程实践能力。

参考文献:

[1]王斌.《电子设计自动化》课程工作过程系统化方案的开发[J].化工职业技术教育,2010(01).

第8篇

关键词:电工实训课教学;创新能力

中图分类号:G6332 文献标识码:A 文章编号:1003-2851(2011)09-0-01

实训课是以基本技能现代和科学基础知识相结合的课型,以培养学生创新精神和独立操作能力为目标。而为这一目标的实现,重要的是要优化实训课的教学过程,变学生的模仿学习为认知学习,发挥学生的主体作用,使学生独立获取知识、应用知识,并转化为能力。

一、运用“探究式实训教学”方法

从深度上看,知识不仅仅是书本知识,更是应变能力和创新能力。事实证明,在学校教育中教会学生学会学习将是学校最根本的任务。中职生在学校除了学习各专业的专业知识学习,还要掌握专业技能。怎样融创新能力要素的培养于专业实训课的教学中。笔者在电工专业的实训教学过程中运用“探究式实训教学”从以下几方面进行探索。

(一)坚持思维开放性。探究式学习是通过发现问题,研究探索,从而获取知识和技能的一种学习形式。探究式学习关注的不仅仅是问题的结果,更重要的是关注学生主动探索问题的过程,关注培养学生的思维能力,特别是创造性思维的方法和途径。因此,实施探究式课堂教学,必须具有思维开放特征,所有问题应启迪学生充分思考,必须给予学生广阔的思维空间。从而最终学会“迁移”知识。如何教会学生“迁移”知识呢?。笔者在探究式实训教学中让学生明白在今后工作岗位上有许多问题在教科书中是找不到答案的,因此,学会知识的“迁移”本领对今后的发展有重要的作用。在电工探究式实训教学过程中笔者有意识地教授一些分析和维修设备控制电路的方法,通过对十几种典型电路的分析,领会其电路原理就可以做到举一反三、闻一知十了。又如“正、反转双重互锁控制电路”是较难以理解的内容,但只要抓住了其本质就可以了解到以上电路是已学过的“连续控制电路”的变形、拓展,通过知识的“迁移“,促进了学生对新知识的理解和掌握。我们培养学生具有优秀的综合思维能力,通过已有的知识、技能去学会和吸收一切新知识、技能为我所用。

(二)树立问题意识。问题与疑问是探究式学习的起点,也是探究式学习的一个基本特征。探究式实训教学,必须努力创设问题情境,让学生在电工实训课程问题情境中不断地发现问题,提出问题。例如笔者采用“发现法”进行电工实训教学,让学生根据实训教材和教师的要求所提供的材料,自己去发现问题,尝试分析和解决问题。“发现法”实训教学的步骤为:首先向学生提出需要探究的问题,进行简单的讲解,指出思考方向,然后指导学生阅读引导性资料,明确学习目标,清楚自己应完成什么工作,学会什么知识,掌握什么技能动作。在教师引导下,学生主动查阅资料,获取有效信息、思维指向,制定操作计划,实施操作计划,评估操作计划,激发了学生的学习兴趣。学生一旦掌握了这种方法,就可内化为自己的思维和行为方式,从而提高了认知能力,为自我发展奠定了良好的基础。“发现法”实训教学方法主要是培养学生的好奇心,发现问题往往是解决问题的开始。好奇心越强的人探索未知世界的内在驱动力越大,往往也更容易获得创造发明的机遇。所以,可以利用实训教法激发学生的好奇心,使之成为创新能力的要素之一。

二、在实训教学中建立良好的师生关系

托兰斯指出,创新精神的培养和创造力的开发必须在自由而安全的气氛中才能进行。所谓“自由”就是尽量减少对学生的思维和行为的无谓限制,给其表现的机会;所谓“安全”,就是不对学生的独特想法进行批评和挑剔,使其消除对批评的顾虑,获得创新的安全感,敢于表达自己的见解。由此可见,对学生来说,宽松的师生关系不仅有利于其良好个性的形成和发展,而且有利于创造思维的培养,只有融洽的师生关系,学生才敢于提问,才敢于陈述观点,而老师的鼓励和赞扬往往又可以成为学生提出问题、激发学习兴趣和增加自信心的动力。相反,不民主、不平等的师生关系只能压抑学生的个性发展,使学生厌学、弃学。作为老师,应充分认识到师生关系的学生创造思维发展之间的联系,为学生营造发展创造力的宽松环境。

笔者认为在实训教学中建立良好的师生关系应涵盖以下两方面的内容。(1)对学生信任。教师应该认识到:学生都具有创造性的。例如笔者在教授电工实训课程“控制电路设计”时,以赏识的态度看待学生的一些异乎寻常的观念和设计方法,尊重学生思路,珍惜他们思维中的积极因素,对于学生实训中的过失给予谅解,必要时可赞赏其勇敢精神。通过实训教学实践,笔者认为,教师要在实训教学中以信任和积极期待的教学态度去欣赏的激发学生的创造潜能者;(2)师生平等,生生平等。在实训教学中始终要坚持在共同教学活动中师生都有一种主人翁的地位和意识,做到使学生不仅是“教育的主体”,也是“积极和创造性”的权利主体,要允许学生提出一些有创造性的问题,不能因教学进度而一概地冷淡压制他们的提问与行为。如在教授“电源电路”时,针对控制电路中出现故障较多这一现象,我让学生根据电路原理,自己总结故障出现的现象和对策,我再根据回答的情况进行鼓励、纠正、表扬,使课堂气氛活跃起来,学生围绕电路原理思考,从外电路的影响、负载的影响等方面总结出多种故障出现的情况和修复方法,学生在这种课堂氛围中思维活跃,不但很好地接受了基本知识,而且有所创新。笔者教学中体会:实训教学的目的就是为了使学生有所进步有所创新。为了这一目的,我们应尽可能在学生脑海中保持一块相对轻松自在的空间,营造一种热烈的实训课堂氛围和学习环境,在自然地教与学的活动中培养学生创新意识和能力。

总之,学生创新能力的培养,教师要更新教学观念,改革实训教学方法,不仅要培养出大量有文化、有技能的合格劳动者,更应该培养出具有创新素质的人才。

参考文献:

第9篇

关键词:工作过程 典型工作任务 教学设计 职业能力

近年来,中职院校都在积极进行课程开发的探索改革,基于工作过程的课程开发方法已逐步被接受。同时,基于工作过程的课程设计方案的实施需要结合具体的内外条件,如实训场地配置、师资条件等,因此在实施过程中,需结合校情进行课程开发,探索出适合本校的基于工作过程的课程设计方法。近几年来,笔者学校对电工专业的课程进行了基于工作过程的课程开发与实施,以电工与电子技术及应用课程基于工作过程的教学设计方案为例,试图探索基于工作过程的教学实施在中职院校课程开发中的可操作性。

一、基于工作过程的课程开发思路

基于工作过程的课程体系内涵为“学习的内容是工作(过程),通过工作(过程)实现学习”。这里的“工作”是通过具体的工作任务体现的工作对象、内容及要求;“学习”的课程内容是该专业典型岗位对应的重要“典型工作任务”的综合性职业能力要求。主要设计思路如下。

1.提炼典型工作任务

在大量调研的基础上,企业实践专家及专业学科专家共同提炼专业的核心岗位及对应的典型工作任务。

2.确定学习课程领域

整合典型工作任务中的职业能力要求,将职业能力目标转换成学习课程领域。

3.构建课程体系,开发专业课程

开发并编制课程标准、教学指导书、工作手册及教材。

4.课程实施及验证

按照工作和教学规律进行相应的课程实施,并针对实施效果进行评价,进一步完善课程体系。

二、课程教学设计

电工与电子技术及应用是电工(电气)类专业的核心专业课程。传统的教学方法是在教室讲授知识点,再到实训室做实操训练,因电类理论知识点抽象,学习效果较差。笔者学校电工专业一体化教学改革将专业课程转变到实训室来讲授,老师讲完知识点,学生即操作,学习效果有了改善。但试行后发现,仍有部分学生实操技能掌握不好。通过深入研究,采用“基于工作过程”的项目化教学模式,学生的积极性及教学效率有了显著提高。

1.整合教学内容

在课程开发改革过程中,关键环节是调整教学内容。顺序化的传统教学内容便于开展系统性的课程式教学,但对于开展基于工作过程的一体化教学并无优势。针对这一情况,对电工与电子技术及应用课程内容进行优化,重组为:安全用电、认识电路、照明电路、电动机及其控制线路、稳压电源、放大电路和数字电子技术。

2.学习任务的设计

(1)任务编写。编写的任务要经过精心设计,要包含具体的内容、明确的目标和完备的知识链接;同时,应根据学生的具体情况设计任务的难度,做到层层递进,培养学生对新知识的浓厚兴趣。

(2)工作页编写。工作页是源于典型工作任务的学习任务,通过系统化的引导问题,指导学生在完整的行动中进行理实一体化学习,在培养专业能力的同时学习工作过程知识,提升关键能力及综合素质。

3.教学方法的应用

授课中应采用教师引导下的合作学习模式,交叉使用多媒体演示法、实物投影法、阅读法、讨论法、讲授法、动手实践等多种教学方法。

4.教W设计

为突出职业教育“实践性”特点,本着“以学生为主体,以工作过程为导向,以能力培养为本位”的原则,基于工作过程的项目化教学过程设计包含七个环节:教学组织(工作准备);情境设计(做什么?);方案制定(怎么做?);方案验证(试一试,效果怎么样?);效果评价(方案能否再完善?完成如何?);拓展学习(能力再提高);结束总结(工位整理)。

以安装白炽灯照明电路为例,建议5学时。

(1)教学准备。包括:元器件准备、仪器仪表检查;学生分组;复习回顾,复习相关电路图及控制电路。

(2)情境设计,任务驱动。首先,情境创设。播放一段家居照明的视频,要求仔细观察其运行控制情况。提出任务:家用电器接在哪里?如何设计带有插座的“一开关控制一盏灯电路”的电路原理图?其次,任务分析。利用课件,讲解家居照明电路的控制原理、电路图设计的规范、电路安装步骤。

(3)制定方案,实施方案。首先,制定方案。小组讨论学习,以工作页为指导方向,初步制订实施方案。其次,方案检查修改。各组确定方案后,交由教师检查,根据反馈的建议及意见,修改完善方案。

(4)方案实施验证。首先,电路的安装。依据实施方案,结合实际安装工艺及步骤,进行照明电路的安装。其次,检测电路,通电试验。如电路不能实现任务所提出的功能,小组组织讨论,修改方案,再次实施,同时完成工作页的填写。再次,教师巡回指导,指导学生掌握照明电路安装及故障的排除方法,提高专业能力。

(5)任务完成,效果评价。包括以下方面:教师对各组的电路通电试验,并给予评价;各组展示本组的最佳方案,其他组提出点评意见;由师生共同评出本次任务实施较好的几个小组,给予表扬鼓励;教师提出优化方案供学生参考,指出小组方案及实施过程中存在的主要问题,引导学生注意照明电路典型控制方法及安装工艺规范,同时引申出多控制电路的家居照明电路设计;各组对方案进行再完善,填写考核评价表。

(6)拓展学习及作业布置。包括:其他家居照明控制电路的设计思路及方法;照明电路安装的行业规范及要求;作业布置,布置任务4“安装荧光灯照明电路”的相关准备工作。

(7)结束总结。组织学生整理工位、清扫教学场地。

5。实施效果分析

实施发现,基于工作过程的一体化教学能更有效地培养学生的专业能力、方法能力及社会能力,使学生通过职业教育获得终身学习的能力,并快速适应企业岗位的核心职业能力要求。

第10篇

一、引言

《传感器技术》课程涉及机械、物理、化学,光学、材料、电子、生物、半导体、信息处理等众多学科领域,属于交叉学科,是一门理论性强、与工程实践紧密结合的课程。它在本专业的职业能力培养中起着承前启后的重要作用。在教学过程中,一方面要求学生具有扎实的基础理论和专业知识,另一方面也要求教师引导学生从各种繁多的被测量和测量仪器中归纳出检测技术的一些基本原理和特性,以便举一反三、灵活应用,培养学生的综合运用能力。目前传感器技术课程的教学主要有两种方式:一为传统的按测量原理分类介绍传感器知识并基于理论假设项目教学,这种分类方法侧重于传感器的原理性知识掌握和传感器改革,这跟学生走上工作岗位后对传感器技术的应用需求不一致,且跟当前传感器的集成化、智能化等发展趋势相矛盾;二为以项目为载体进行教学,但是传感器本身种类繁多,单纯的以项目为载体进行教学涉及到的传感器太少,不足以涵盖传感器的整体状况,缺乏知识的系统性,不利于学生从整体上理解和掌握传感器技术知识。因此,结合职业院校以行业为先导、以能力为本位以及工学结合等特点,本课程改革结合以上两种方式的优点和当前传感器技术发展趋势来调整课程体系架构和教学方式。

二、课程改革理念

以教育部2006年16号文件精神为基准,根据我院自动化系电气自动化专业职业岗位的能力要求来改革课程,突出电气自动化专业学生的传感器选型与应用的职业能力培养。本课程的课程目标为培养学生传感器选型能力、典型测量转换电路设计制作能力、常见传感器安装、检测和维护能力;根据传感器技术的特点和发展趋势调整课程知识体系架构;根据该专业职业岗位的工作内容改革课程内容和能力达成项目;根据该专业职业岗位的典型工作项目来改革课程教学方法和手段。

三、课程改革思路

根据我院自动化系《电气自动化专业人才培养方案》确定的职业岗位群,面向西部电气电子电器产业,本课程改革采用工学结合的方式,注重学生素质培养,主要作了以下几方面的思考与改变:

(一)课程目标的改变。从传统的着重讲解传感器结构、原理与应用向培养选型、改革和制作具体传感检测电路的能力上转变。

(二)课程体系的改变。从传统的通过按测量原理分类介绍传感器以及前些年的纯粹以项目为导向学习传感器转变为按被测量(即功能)来实施传感器的教学,以使学生在了解传感器工作原理、特性的基础上,容易根据测量对象来选择传感器;引入典型的实际工程应用项目,指导学生应用选择的传感器进行信号处理电路改革和应用。

四、教学模式的设计

采用系统性知识教学与模块化教学相结合的方式,真实产品作引导、任务驱动组织教学工作,以学生为中心,小组合作为基础,在真实的环境下完成传感器技术的学习性工作任务,培养学生适应职业岗位的工作能力,实现与工作岗位零距离接触。

五、多种教学方法的运用

在典型传感器工程应用学习项目中,每个都是一个完整的工作过程,学生都会经历“资讯(信息收集)决策(拟定方案)计划(制定实施细则)实施检查评估总结分析提高)”六个阶段,老师带着学生完成六个阶段的工作任务,手把手教学生怎样做,让学生体会每一阶段具体工作任务,为走向工作岗位、参加工作积累经验。在具体的理论、实训教学中,引入多媒体教学手段,讨论法、演讲法和反思法等微观教学法的交替使用,使教学过程丰富多彩,并且充分运用引导文等行动导向教学法,使得学生学习主动性、进取心大大增强。

第11篇

关键词:LED电子显示屏;教学设计;创业

一、教学分析

(一)课程介绍

为了提高高职学生的实际动手能力,提高实训室的利用率。我校开展LED电子屏的安装实训室开放项目教学。课程有利于电子技术知识技能拓展和大学生毕业后的创业。

(二)教学内容

参考高职高十二五规划教材,依据人才培养方案。立足地区强劲的人才需求,结合学校现有设备优势情况。将教学内容设定为:户外LED彩灯安装、LED照明灯安装、LED电子显示屏制作。其中主要以LED电子显示屏制作为主。我们将学习目标设定为:

1.知识目标:掌握LED的结构和工作原理,掌握译码器、整流器、显示器的工作原理,熟悉电路的故障与排除方法。

2.能力目标:具备器件灵活安装的能力,具备对电路设计合理的能力,能够排除电路故障的能力。

3.素质目标:培养学生爱护工具、爱岗敬业、吃苦耐劳的精神,培养学生团队协作能力和创业能力。

(三)学情分析

高职的学生具有以下特点:

1.学生未来职业不确定,基础知识薄弱。

2.不喜欢传统教学模式,喜欢自主学习,学习途径多样化。

3.喜欢实际动手操作。

4.动手能力相对较强,理论学习有一定困难。

(四)教学方法

依据以上的学情我们将教学方法设计为,任务驱动法和小组合作探究法。

任务驱动教学法:教师布置任务,师生研讨、练习、实习作业等方式完成电路安装与调试任务。

小组合作探究法:以小组为单位实施任务, 通过制定计划、讨论研究、分组实施等学习活动中,获得知识技能及丰富的情感体验。组内取长补短、共同学习、共同进步。

(五)教学设计

依据职业教育教学改革要求,基于翻转课堂教学理念,采用任务驱动教学法,。以户外LED彩灯、照明灯、电子显示屏制作为载体进行教学设计,完成从电子件的焊接到产品的调试使用整个过程。

二、教学策略

(一)教学方法

在教学过程中我们始终以“做中教,做中学”为理念,以仿真软件为依托,项目教学。

(二)教学手段

在教学过程中我们不仅有和课程内容相关的FLASH动画,还有在网络中下载的大量视频资料。通过微信和QQ等沟通方式,学生在课后可以及时和教师进行互动。同时我们将课程内容的视频、仿真软件都传到网络上,通过网络很多学生也可以学习到相关知识。课程教学过程全方位信息化,开放教学资源,寓教于乐。

(三)课程平台

网络资源的共享,使我们的学习时空具有开放性,提高教学效果。

三、教学过程

课前导学分析任务新知讲解模拟仿真实际训练评价总结

(一)课前导学

在课前教师通过QQ群将提前下发学习任务,要求学生按照要求提前进行实景体验。在实景体验后学生可以通过网络平台和仿真软件进行自主学习。

(二)分析任务

进入课堂学生把前期学习过程中发现的问题提出来,学生一起讨论最后教师归纳总结得出答案。

(三)新知讲解

在新知讲解阶段,我会利用FLASH动画帮助学生理解各种芯片和电路图。这样就把复杂问题简单化,抽象问题形象化,帮助学生突破重点难点。

(四)模拟仿真

我们利用电子仿真软件把电路板的制造过程全部进行仿真。从器件的选用电路的原理电路板的布局成品电路板的测试电路板的故障检测,电路板制造的每一个过程我们都可以进行仿真。仿真软件的使用降低了实训的成本,使复杂的问题简单化,反复练习提高了学习效率和效果。

(五)实际训练

以各小组为单位,在真实的设备上进行操作。小组内部分工明确,协同工作,学生的学习兴趣高,获得更好的学习效果。不论学生的专业在经过以上方式训练后完全可以实现独自连接线路,排除电路故障。

(六)评价总结

依据教学任务书我们制定了评分标准。学生成绩中自评占20%,教师评价仅占20%,小组互评占60%。这种评价方式,不仅激发了学生学习的兴趣,而且在这项活动中学生可以发现自己的不足之处。有利于学生之间互相学习和交流。

四、教学反思

(一)教学效果

通过学习,学生在学习能力、专业能力和社会能力等方面都有很大的提高。为他们拓宽了就业渠道,为走上未来工作岗位奠定了扎实的基础。

(二)教学过程总结

1.优化了教学过程,过程考核。

2.引入仿真软件,反复练习,安全,快捷,提高了学习效率和效果。

3.在线进行交流,网络平台进行课外学习,学生知识巩固加强。

4.实际动手操作,学生动手能力和排除线路故障能力增强,有利于学生创业。

(三)教学特色分析

在整个教学过程中这门创业课程,我们的学生完全可以动手连接实际线路,在毕业后可以完成从事相关行业。我们的创业课程得到了学生和家长的欢迎。总结我们课程的特色。具有以下五项特色:

1.学习资源的开放

2.学习过程的开放

3.学习伙伴的开放

4.学习时空的开放

5.问题解决办法的开放

参考文献:

[1]李新房,李静. 电子课本――未来的教科书[J]. 牡丹江大学学报. 2013(08)

[2]顾小清,许哲. 电子课本何以支持教学方式变革[J]. 现代远距离教育. 2013(02)

[3]徐显龙,苏小兵,吴永和,王新华. 面向电子书包应用的课堂教学行为模式分析[J]. 现代远程教育研究. 2013(02)

[4]龚朝花. 基于iPad的电子教材特征与课堂应用实践[J]. 中国信息技术教育. 2013(01) [5] [5]林邦国,齐贵超. 电子课本教学资源的设计和开发[J]. 南昌教育学院学报. 2012(05)

作者简介:

第12篇

关键词:Multisim;仿真;抢答器

近年来,湖南省职教界在全国范围内率先建立了高职学生专业技能抽查制度,以促进职业院校全面提升人才培养水平,提高学生的专业技能。这使得职业院校不得不强化专业实践教学,加大教育教学投入,特别是对于一些实验实训设备需求较大的专业,相对来说就要投入更多的人力、物力和财力,从而加大了职业院校的办学压力。本文将以湖南省职业院校电子信息与工程技术专业为例,引入虚拟电子实验室仿真软件Multisim,介绍如何以仿真加实践的模式来提升学生的理论知识水平和实践动手能力,在取得好的教学效果的同时节省经费投入。

1.电子信息与工程技术专业技能抽查相关内容

湖南商务职业技术学院电子信息与工程技术专业被湖南省教育厅确定为省级重点专业,学院特色专业。近年来,在学院领导和各专业老师的努力下,大力加强实践性教学力度,采取边学边做的教学模式,从而提高学生的专业兴趣及认知能力。

电子信息与工程技术专业在技能抽查中与应用电子技术专业一并归口于应用电子技术大类,采用同一套技能抽查标准。目前,该标准已出台,并由湖南大学出版社出版。该标准主要由电子产品组装与调试、PCB版图绘制、小型电子产品开发和小型电子产品维修四个模块组成。模块一电子产品组装与调试与模块四小型电子产品维修主要考查学生对电子元器件的检测及对电路原理的认知能力,其中每一个模块又包含有30个左右的小项目即小型电子产品。笔者认为,在实际的教学过程中,可以采取仿真加实践的教学模式,引入Multisim仿真软件,对每一个小项目先在软件中对电路的相关功能加以调试与演示,然后在实验室进行安装、调试与维修,达到良好的教学效果。

本文将以技能抽查题库中的简易抢答器的组装与调试为例,简述Multisim仿真软件在实际教学中的应用,电路原理图如图一所示:

图一简易抢答器电路原理图

Multisim仿真软件介绍

Multisim是加拿大Interactive Image Technologies公司推出的电路设计和仿真分析软件,它将电路原理图、电路仿真和PLD设计三者合一,于2005年被美国国家仪器公司(National Instrument,简称NI公司)所收购。该软件是一个直观的原理图捕获和交互式仿真平台,提供了一个庞大的元件数据库,可以实现电路分析、电路仿真、仿真仪器测试、射频分析等高级应用,是功能强大的虚拟电子实验室。其特点是:简单易学,实用性强,界面简洁,元件库齐全,仿真功能强大。

学生普遍反映电子类课程难学,主要问题是概念抽象、课程教学的直观性差。随着多媒体教学的普及,如果在教学中引入电路设计和仿真软件Multisim在课堂进行演示,可以解决电子技术课程概念抽象、课程教学的直观性差的问题,达到增强学生的感性认识,提高教学效率的效果。

Multisim到现今已发展到Multisim13.0版本,笔者以各高校普遍使用的Multisim11.0为例介绍其在电信专业技能抽查中的应用。Multisim11.0用户界面如图二所示:

图二Multisim软件用户界面

2.简易抢答器的教学与仿真

该简易抢答器主要是利用74LS373地址锁存器实现四路抢答功能,并分别用七段数码管显示选手号码1、2、3、4。仿真电路图如图三所示:

绘制完电路图后按“运行”按钮,调试过程如下:

>主持人合上K1复位开关space键,七段数码管清零,不显示,选手按键无效;

>主持人打开复位开关space键,选手按相应的抢答键(如1号选手按“A”键,依此类推)开始抢答,数码管显示最先按下抢答键选手的号码;

>开始下一轮抢答前,主持人再次合上K1复位开关space键,等待进入下一轮抢答。

通过上述调试过程可知,运用Mutisim软件进行电路调试具有以下优点:

*形象直观,加深学生印象,避免学生觉得电子线路复杂而产生厌学情绪;

*布线方便,布线错误还可以再次更改;

*元件参数可以根据需要随时更改,以达到电路性能最优;

*Mutisim还提供了多种电路测试工具,如万用表、电压表、电流表、函数信号发生器、双踪与四踪示波器等,有助于学生理解电路的工作原理。

3.总结

上述是笔者以简易抢答器为例介绍Multisim仿真软件在高职电信专业教学及技能抽查中的应用,技能抽查中的其它小型项目如广告跑灯、定时器、秒表、逻辑笔、三角波发生器、A/D转换器等都可以通过该软件实现,这样就更直观的展现了电路的相关功能,提升了学生学习兴趣,夯实了学生的专业技能,有助于学生在专业技能抽查中取得好的成绩。(作者单位:1.中南大学信息科学与工程学院;2.湖南商务职业技术学院)

参考文献:

[1]杨利军,李移伦,张文初编.应用电子技术[M].长沙:湖南大学出版社,2011.10.

[2]华满香,刘小春,唐亚平编.电气自动化技术[M].长沙:湖南大学出版社,2012.6.