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關鍵詞:教學設計;綜合提升訓練;課外閱讀
中圖分類號:G623.23
"數(shù)字電子技術基礎"課程是高等學校電子電氣信息、自動化類專業(yè)的主干專業(yè)基礎課程,是學習"微機原理與接口技術"、"單片機原理與技術"等后續(xù)課程的重要的先修課程,在人才培養(yǎng)的課程體系中起著非常重要的基礎作用,如何搞好該課程的教學工作是值得研究探索的。隨著電子技術的飛速發(fā)展,新器件、新技術的不斷涌現(xiàn),隨之反映出來的是某些傳統(tǒng)的教學方法的落后,因此教學方法、教學手段也應該作相應的改革,使之與時俱進。為此,筆者總結了近幾年的教學方法和體會。
一、 注重教學設計
目前教學手段一般是采用傳統(tǒng)的板書和現(xiàn)代教育技術有機結合。其中第一堂課是非常重要的,教師應該闡述該課程的地位和重要性,通過列舉學生感興趣的生活實例,讓學生直觀了解課程的重要性,使其有目的的學習:學完這門課我也會做這個東西了!興趣和目標來了,學好這門課基本有把握了!
教學設計包括板書設計和交互式設計。即使是多年都上這門課,每次課前都要好好備課進行教學設計。備好課的要求不止是內(nèi)容必須熟練而且每堂課該板書哪些內(nèi)容,這些內(nèi)容該寫在什么位置,這些都應精心設計;PPT講稿上該寫哪些內(nèi)容,素材要準備好,圖文并茂學生看著不枯燥,當然也不能花哨。對于做科研項目的教師,可以聯(lián)系科研中的一些新想法和新技術應用,穿教學中,而且在何時插入,交互提問內(nèi)容、課堂互動何時展開,或者引出問題,讓學生有個思考的過程并不要求學生來回答,而是教師自問自答等這些交互式教學設計都是要在備課的時候完成的。教師有了這么充分的準備和精心的教學設計,帶著感情來講課,課也會講得生動有趣,學生一定會愛聽,對學生來說,聽課不再是辛苦的事情,而是在享受!
二、講清基礎,突出重點,突破難點
"數(shù)字電子技術基礎"內(nèi)容較多,在有限課時內(nèi)不能面面俱到,我們青年教師尤其要注意。對于基礎的和重點的內(nèi)容要詳細突出,對于難點要講清楚?;A和重點是邏輯代數(shù)基礎知識(包括邏輯函數(shù)的表示方法及其之間的相互轉換,邏輯函數(shù)的代數(shù)化簡和卡諾圖化簡,會由邏輯函數(shù)式畫出邏輯圖),門電路的概念,組合電路(包括中規(guī)模組合邏輯電路)的分析和設計,觸發(fā)器(包括特性方程、動作特點、狀態(tài)沌河表及狀態(tài)轉換圖、時序圖等),時序邏輯電路(包括中規(guī)模時序邏輯電路)的分析和設計等。教師在上課時,一定要強調(diào)必須熟練掌握,詳細講解例題。
對于有些題目一定要注意交給學生技巧,比如:用代數(shù)法化簡邏輯函數(shù)時,用得特別多而且學生比較生疏的公式有:,,教師必須多舉例題反復強調(diào)其用法;已知邏輯函數(shù)畫卡諾圖時,在熟悉的基礎上可以先不化成最小項直接填卡諾圖,若想得到"與或"式,可以采取卡諾圖"圈1"的方法,若想得到"與或非"式,可以采取卡諾圖"圈0"后取反的方法,若想得到"或與"式,可以采取卡諾圖"圈0"后取反及反演律的方法;對于同步時序電路分析中列出狀態(tài)轉換真值表時,可以不用將初態(tài)值一一代入次態(tài)方程去求,假設3位觸發(fā)器的狀態(tài)態(tài)方程已經(jīng)得到:
,
,
這里的技巧是先把得到的次態(tài)方程等號右邊重新排列,按照由高位觸發(fā)器到低位觸發(fā)器的順序排好,故可快速從狀態(tài)方程易知,Q0n+1=1的初態(tài)組合有:Q2nQ1nQ0n=1×0,其中Q1n任意;的初態(tài)組合有:Q1n=0,或者,Q0n與Q2n互異且同時要求Q1n=1,即:Q2nQ1nQ0n=×0×,Q2nQ1nQ0n=110,Q2nQ1nQ0n=011;Q2n+1=1的初態(tài)組合有:Q2nQ1nQ0n=01×,Q2nQ1nQ0n=110。
例題講完之后再總結加深印象,達到融會貫通、舉一反三的程度。有了這些重點知識,掌握了其中涉及到的基本方法和技巧,學生完全有能力自學存儲器、可編程邏輯器件,在學習A/D和D/A轉換前,復習下動態(tài)電路的分析方法,再結合前面掌握的這些重點知識及方法,預習起來就會得心應手。
對于難點,教師交待清楚該理解的理解,該了解的了解就可以了。只要基礎和重要的知識點熟練掌握了,與其相關的學科知識也掌握了,那么難點就不難了。比如:脈沖波形的產(chǎn)生和整形,若學生對先修的RC動態(tài)電路分析和計算熟練掌握了那么難點也就變簡單了。
三、重視實驗實踐教學環(huán)節(jié)
實驗實踐教學是工科院校培養(yǎng)學生工程應用能力的主要方式和手段,而"數(shù)字電子技術基礎"課程的特點是理論和實踐并重,因此必須重視理論和實踐相結合,重視實驗實踐環(huán)節(jié)的教學是培養(yǎng)高素質(zhì)人才的根本,同時,實踐的過程也是理論水平提升的一個過程,二者相輔相成,缺一不可。
隨著電子技術和計算機技術的迅速發(fā)展,實踐教學的內(nèi)容也越來越豐富,對學生的要求也越來越高,由以前單一的驗證性實驗轉變?yōu)轵炞C-設計-綜合性的實驗。這三個階段正體現(xiàn)了對學生能力培養(yǎng)的一個由基本掌握到熟練運用的漸進的過程。
本課程我院實驗學時是16學時,其中要求至少有一個或以上設計(綜合)性實驗。根據(jù)課程特點,前幾個實驗是驗證性的實驗,使學生通過實驗對數(shù)字電路有個直觀的感性認識。在此基礎上,再開設設計性實驗,例如時序邏輯電路中計數(shù)器的設計,教師給出設計要求,提供計數(shù)器芯片,要求學生自己畫電路圖,連線驗證其邏輯功能;或者給出某個課堂上沒學過的芯片的邏輯功能表,要求學生首先能看懂其功能表,然后根據(jù)設計要求,畫電路圖連線驗證。由于學生剛接觸類似的設計性實驗,剛開始可能不適應,為了節(jié)約寶貴的實驗課時間,所以上課前教師可演示一個簡單的設計性實例,學生便很快能上手,獨立開展實驗。為了滿足動手能力較強,基本理論掌握扎實的學生的需求,學校還設立了開放實驗室,學生可以獨自或者以團隊的形式向實驗中心提交項目申請書,如果審核通過,可以去實驗中心領取相應器件開展綜合性的創(chuàng)新實驗。實驗完成后,一方面可以有效提高動手能力和提升理論水平,學生同時可以獲得創(chuàng)新選修學分,一舉兩得,極大地提高了學生的學習積極性和實踐能力。
四、必要的課程綜合提升訓練
理論課內(nèi)容和實驗必修課上完之后,學生對該門課程有了個比較深入的理解。為了能讓學生較熟練掌握該門課程的內(nèi)容,教師應該至少花2個學時以上來講授綜合性的練習題,讓學生對數(shù)字系統(tǒng)有個比較初步的概念,為將來的課程設計或畢業(yè)設計打下一定的基礎。包括綜合分析和綜合設計。綜合設計的過程可能不只涉及題目表層意思對應的那幾塊知識點,還有可能會涉及到最基礎的邏輯代數(shù)部分,比如畫卡諾圖從而化簡邏輯函數(shù),或者利用邏輯門和某些中規(guī)模器件實現(xiàn)某些功能的電路等等。比如:D/A轉換器和計數(shù)器的綜合,譯碼器、數(shù)據(jù)選擇器和計數(shù)器的綜合,或者多個555定時器構成的特定功能電路的綜合,555定時器和多位集成觸發(fā)器的綜合,數(shù)據(jù)選擇器、計數(shù)器和多位集成觸發(fā)器的綜合,555定時器、D/A轉換器和計數(shù)器構成的波形產(chǎn)生電路的綜合、特定功能時序電路的設計等等。例如下面這道綜合題:電路如圖1所示,圖中74HC153為4選1數(shù)據(jù)選擇器。試問當MN為各種不同輸入時,電路分別是那幾種不同進制的計數(shù)器(要求:簡要說明原因)。
這道綜合題考查了學生對計數(shù)器芯片74LVC161、譯碼器芯片74HC138和數(shù)據(jù)選擇器芯片74HC153三大塊知識點的綜合能力。如果學生能正確有條理地分析出該題,說明其對中規(guī)模組合邏輯電路和時序邏輯電路掌握較好,而且通過該題的練習,基礎較好的學生發(fā)現(xiàn),這樣的題目比那些僅考一大塊知識點的題目更有趣味性,更能鍛煉自己的思考和解決問題的能力,能讓自己站在一個較高的角度來看"數(shù)字電子技術基礎"這門課了。而學習成績中等的學生也發(fā)現(xiàn),此前沒經(jīng)過這樣的練習,突然拿到手,好像不知道從哪下手,一旦練習過,以后碰到類似的題目思路就很明確了。對于差生,可能比較難,但至少可以拓展知識視野。不管對哪個層次的學生來說,綜合訓練都是必須的。
可見綜合訓練可以將幾個知識點糅合在一起,考查學生綜合運用所學知識的能力,是課程結束前必須的提升學生理論綜合水平的好機會。
五、學生學習過程中應注意的方法
1、要善于閱讀課外輔導書
由于教材內(nèi)容較多而學時有限,有些內(nèi)容需要課外閱讀理解,擴寬思路和視野,好多解題技巧也都在課外書中才有講解。學生要會讀書,尤其是重點內(nèi)容要精讀,讀懂、讀透。基礎和重點知識全部掌握了之后,就能通過自學閱讀非重點知識,同時通過輔導書邊學邊練以達到全面學習"數(shù)字電子技術基礎"課程全部內(nèi)容的目的,也培養(yǎng)了自學能力和分析問題、解決問題的能力,為將來自學新知識打下基礎。
2、要善于總結,勤于練習
該課程學習知識點多,學生要學會總結,包括課程內(nèi)容和解題方法、技巧,并配以適當?shù)木毩曨}達到熟能生巧的境界。
3、要充分利用網(wǎng)絡資源
現(xiàn)在網(wǎng)絡上的學習資源非常豐富,除了教材和教輔,學生可以充分利用網(wǎng)絡。我們的課程也掛到學校的數(shù)字化學習平臺上了,里面包括教師的課件、補充的習題等,另外還有國家精品課程資源,通過這個精品課程的學習,彌補校內(nèi)資源的不足。
4、通過自學要掌握PCB設計、Protel繪制電路圖、Multisism仿真等技術
隨著電子技術的飛速發(fā)展,教師上課可以適量介紹一些現(xiàn)代電子技術知識的應用來開闊學生的視野,如利用軟件演示電路仿真,要求學生加強課外學習,并布置一些課外練習。而這些練習的完成要求學生掌握PCB設計、Protel繪制電路圖、Multisism仿真等技術。這些是需要學生去自學的。
5、要多動手,加強在實踐中學習
學完該門課程,學生可以通過課程設計、電子制作或者參加科技競賽等實踐活動,進一步鞏固所學理論知識,同時鍛煉動手能力,提高自己的綜合素養(yǎng),這樣才能達到應用型人才培養(yǎng)的目的。
實踐證明這些方法對提高學生的學習能力和學習效率是非常有用的。
參考文獻
[1]尚媛園,趙曉旭,"數(shù)字電子技術基礎"課程教學改革,江蘇,中國電力教育:上,2010(9)
(一)教學資源多樣化
在互聯(lián)網(wǎng)技術快速發(fā)展過程中,很多教學內(nèi)容可以通過網(wǎng)絡技術與圖像、數(shù)據(jù)以及軟件相結合,使知識點更好的被學生理解和掌握。通過信息化教學方式,也可使教師通過網(wǎng)絡技術獲取更多的教學資源,不僅有效豐富課堂教學內(nèi)容,也有利于拓展學生電子技術基礎理論知識。使學生的知識視野和知識面得到創(chuàng)新,有效提高電子技術基礎課程的教學水平與效率。
(二)教學方式多元化
在信息化教學背景下,教師可以突破傳統(tǒng)教學方式的局限性,為學生采用更加多樣化的教學方式。比如,在信息化背景下,教師可以引入翻轉課堂、微課等教學方式,也有利于實現(xiàn)信息化教學資源的共享,轉變傳統(tǒng)灌輸式的教學方式。教師可以利用視頻演示和實驗設計,不斷加強與學生之間的互動和交流,促進學生學習能力和水平的有效提升。此外,通過信息化教學,教師可以在網(wǎng)絡平臺為學生分享和教學資源,學生可以利用網(wǎng)絡技術進行自主學習和預習,大大提高電子技術基礎課程的教學效果,促進教師與學生之間互動和交流。
(三)教學系統(tǒng)開放性
信息化教學方式突破傳統(tǒng)教學空間的局限性,傳統(tǒng)的教學經(jīng)常受時間和空間的限制,不能使學生更好的掌握基礎知識,也很難激發(fā)學生學習的主動性和積極性。將信息化教學應用到電子技術基礎課程教學中,可以轉變傳統(tǒng)教學時間限制,使教學內(nèi)容和教學系統(tǒng)變得更加開放。學生可以通過網(wǎng)絡技術不斷收集和豐富相關教學資源,有效實現(xiàn)各個系統(tǒng)中的教學資源共享,充分發(fā)揮學生的主觀能動性和學習的意識。不僅有利于提高學生的綜合能力,也能有效實現(xiàn)電子技術基礎課程教學的現(xiàn)代化,進一步促進電子技術基礎課程教學效果達到所理想的目標。
二、信息化教學背景下電子技術基礎教學改革策略
(一)注重課程目標的整合
在信息化教學背景下,改革電子技術基礎教學方式與手段,需要教師注重對課程目標的整合,將信息技術與電子技術基礎課程相結合,充分尊重學生主體地位。從知識目標、技能目標和情感目標為出發(fā)點,有效促進信息化教學技術與電子技術基礎教學相融合。將課程目標進行整合,有利于學生通過信息化技術更好地了解電子基礎知識與基本技能,并充分認識到信息技術與電子技術之間的關聯(lián)。學會運用信息技術有效掌握和學習電子技術的基礎理論知識,不斷調(diào)動學生學習的積極性和主動性,提高學生利用信息技術解決電子技術問題的能力,從而促進學生的全面發(fā)展。此外,情感目標的主要目的是令學生充分了解到信息化技術與電子技術之間的內(nèi)在關聯(lián),不斷拓展學生的知識面和視野,更好理解和掌握所學基礎知識。
(二)利用信息技術創(chuàng)設學習情境
將信息化教學方式與電子信息基礎教學相融合,有利于營造良好的學習氛圍,使學生在信息化的教學氛圍中更好地投入到學習當中。教師可以利用信息技術為學生創(chuàng)設學習情境,其目的是利用信息技術為學生呈現(xiàn)出電子技術在企業(yè)當中的真實工作環(huán)境,使學生更好的了解相關實踐方法和技能。比如,教師可以為學生創(chuàng)設電子觸摸開關的日常應用情景,并通過信息技術將動畫模擬的圖片或視頻展示給學生,向學生提出具有針對性的問題,充分引出學生的觸發(fā)電路學習,調(diào)動學生探索知識的欲望和興趣。另外,教師為學生設計的情景要能體現(xiàn)出電子技術基礎課程的特征,不斷培養(yǎng)學生將理論知識與實踐過程相結合的能力,充分考慮情景設計的整體性。例如,教師在為學生播放工廠的全貌時,可以漫游到焊接車間,并由焊接車間拓展到設備波峰焊接機,不僅有利于促進學生更好的學到知識和技能,也可使學生在真實的信息化情景中,不斷提高理論聯(lián)系實際的能力。
【關鍵詞】重要性;教學計劃;興趣;綜合技術
一、讓學生意識到《電子技術基礎》的重要性,激發(fā)學習興趣
起初向學生介紹電子技術發(fā)展的過程以及現(xiàn)狀。電子技術是十九世紀末、二十世紀初開始發(fā)展起來的新興技術,二十世紀發(fā)展最迅速,應用最廣泛,成為近代科學技術發(fā)展的一個重要標志。第一代電子產(chǎn)品以電子管為核心。四十年代末世界上誕生了第一只半導體三極管,它以小巧、輕便、省電、壽命長等特點,很快地被各國應用起來,在很大范圍內(nèi)取代了電子管。五十年代末期,世界上出現(xiàn)了第一塊集成電路,它把許多晶體管等電子元件集成在一塊硅芯片上,使電子產(chǎn)品向更小型化發(fā)展。集成電路從小規(guī)模集成電路迅速發(fā)展到大規(guī)模集成電路和超大規(guī)模集成電路,從而使電子產(chǎn)品向著高效能低消耗、高精度、高穩(wěn)定、智能化的方向發(fā)展。然后強調(diào)它與日常生活的緊密性;并帶領學生去實習廠參觀、學習各種家用電器的電路板,介紹每一種電子元件的作用,特別強調(diào)集成塊的應用;最后向學生解釋《電子技術基礎》是研究電子線路及其應用的科學技術,廣泛應用于通信、計算機、軍事等各個方面,激發(fā)學生學習興趣。
二、“量體裁衣”,制定合理性的教學計劃,使學習變得簡單、快樂
很多學生及學生家長都“重仕輕工”和“好面子”,認為只有上大學才能有更好的發(fā)展和未來,再加上同等學校的擴招,都想招更多的學生。這樣更進一步導致技工院校學生的素質(zhì)普遍較差,接受能力又低。再加上《電子技術基礎》是電工專業(yè)的基礎課程,概念抽象,內(nèi)容多,公式多,符號多,而且所涉及的電子元器件都是非線性電子元件,對學生的學習能力是很大的挑戰(zhàn)。俗話說“萬事開頭難”,為了使學生有一定的適應時間和較寬松的學習環(huán)境,只有制定前松后緊的學習計劃。這樣可以讓他們更早、更好地將理論知識靈活地運用到實踐操作中去,真正做到理論聯(lián)系實際。
三、采用多樣性的教學方法,激發(fā)學生學習興趣
興趣是人們對某件事物、某項活動的選擇性態(tài)度和積極的情緒反應。從青少年的心理特征來看,技工院校學生具有好奇、好動、好疑等特點,比較容易接受新鮮事物、新知識,他們基本上能掌握課文中的知識概念,但他們的思想不穩(wěn)定,注意力不易持久。在這一年齡階段,他們對一些較復雜、抽象概念的掌握,需要具體形象的支持,如果沒有具體形象作為支柱,他們就往往不能正確地領會這些概念,甚至對學習的內(nèi)容產(chǎn)生厭倦反感?!峨娮蛹夹g基礎》課具有一定的思想性、理論性,而且許多概念都比較抽象。這就要求教師要靈活運用教學方法,精心設計教學過程,在講授時一定要生動、形象、深入淺出、循循善誘,并充分運用一些現(xiàn)代輔助教學手段,選取學生感興趣的材料作為輔助教學,抓住學生的注意力,啟發(fā)學生的思維,激發(fā)他們學習《電子技術基礎》的興趣,充分調(diào)動他們學習的積極性。例如講解負反饋對放大電路的放大倍數(shù)的影響時,引導學生觀察實驗現(xiàn)象和實驗數(shù)據(jù),讓每個學生都參與進來,互相討論,充分調(diào)動學生的展現(xiàn)欲和求知欲。通過分析和推論,得出規(guī)律性的知識。最后教師演示實驗,指出學生們存在的問題,加深學生對本節(jié)知識的理解。教學中加強演示實驗可激發(fā)學生的學習興趣,幫助學生理解有關的知識和結論,更重要的目的是培養(yǎng)學生的科學態(tài)度和訓練學生的科學方法。
四、善于利用多媒體、實驗綜合技術,激發(fā)學生學習興趣
教學過程中適當采用多媒體、實驗綜合教學手段可以增加直觀性,提高教學效果?!峨娮蛹夹g基礎》是理論性比較強的課程,對一些比較抽象的概念,用傳統(tǒng)的教學方法很難使學生建立清楚明晰的概念,為了學生容易接受所學的知識,可以在教學過程中應用多媒體、實驗綜合技術。根據(jù)教學目的和教學對象的特點,通過教學設計,使學生在最佳的學習條件下進行學習。例如講解三極管的三個電極電流之間的關系時,可以通過《電工基礎》所學的基爾霍夫電流定律得到IE=IB+IC的結論,然后再通過實驗去驗證結論的正確性,把理論知識和實際操作完美地結合在一起,讓學生加深對所學知識的掌握程度。
上述四種教法,是自己在近十年的教學實踐中,不斷向老教師請教以及查找相關資料,總結的教學經(jīng)驗和教學工作的一些粗淺體會。從事教育工作的教師要做到“授人以魚不如授人以漁”,如何做到這一點就需要教師在教學過程中不斷總結和勇于創(chuàng)新,只有這樣才能取得較為顯著的教學效果。
參考文獻:
1.優(yōu)化教學內(nèi)容知識,幫助學生構建合理的知識體系
《電子技術基礎》的教學難點是課程的內(nèi)容安排上缺少一定的結構體系,特別是在一些實踐性要求較高的教學要求中,往往注重操作過程的講解,而忽視了基本原理的闡述,容易讓學生知行脫節(jié),不利于提高學生的技能。正是基于以上的分析,我認為,優(yōu)化教學內(nèi)容知識,幫助學生構建合理知識體系是課程教學中不可忽視的重要內(nèi)容。
在教學過程中,理論教學堅持以應用為主,適當調(diào)整教學內(nèi)容。尤其應該注重對應用的操作的步驟和方法予以特別注意,讓學生能夠熟記于心,以使他們在運用能夠得心應手。對此,教師應該注意以下幾方面:(1)優(yōu)化組合教材內(nèi)容,讓學生自學基礎知識,教師操作示范應用內(nèi)容,學生動手操作實驗;(2)突出教學內(nèi)容的重點和難點,特別注重重點的知識精講、細講;(3)合理安排好知識結構體系,可根據(jù)學生對知識的理解、掌握規(guī)律、調(diào)整教學內(nèi)容,以便學生理解學習;(4)建立科學的課堂知識教學反思,鼓勵學生在學習的過程中對知識掌握進行反思,以便他們更好地學習。
例如,在“基本放大電路”的教學中,就電路的類型及其負反饋對放大電路的影響內(nèi)容教學,我作了如下的安排:(1)要求學生閱讀知識內(nèi)容,以便他們?nèi)娴亓私庠摥h(huán)節(jié)的內(nèi)容;(2)在此基礎上要求學生能夠熟悉并能夠歸納推導出“抑制零點漂移的原理”和“場效應管及放大電路工作原理”;(3)建議學生在知曉這些基礎內(nèi)容后可完成課后的習題,以此來鞏固所學的知識。在這樣的內(nèi)容優(yōu)化中,學生不僅加深了對文本的理解感悟,而且通過操作進一步提高了自己的技能。
2.優(yōu)化教學途徑和方法,滿足學生多元化學習發(fā)展需要
優(yōu)化教學途徑和方法也是不可缺少的重要內(nèi)容。傳統(tǒng)的教學方法使得學生成了知識的被動接受者,再加上課程內(nèi)容的枯燥無味,學生在學習中難免喪失信心,失去學習的動力。對此,在課程教學中,教師應該在優(yōu)化教學內(nèi)容的基礎上注重發(fā)揮好學生學習的主體性地位和作用,鼓勵學生積極參與課堂教學,以此來調(diào)動他們學習的主動性和積極性。
這就要求教師在發(fā)揮好自身主導作用的前提下,尊重學生的學習個體差異和認知規(guī)律,鼓勵學生運用自主學習和主動探究的方法參與課堂學習。教師應將現(xiàn)代技術引入實驗室,推動實驗教學手段現(xiàn)代化,豐富實驗教學內(nèi)容,擴大信息量,提高實驗教學質(zhì)量和效果,使學生在校期間接受較為完整的知識與操作技能的訓練,為畢業(yè)后盡快適應專業(yè)工作打下堅實的基礎。這樣學生在多樣化學習方法的引導下,不僅能夠增強學習的興趣,而且能夠掌握更為豐富的知識。
采用多媒體教學,也是電子技術教學不可缺少的重要方法。該方法表現(xiàn)形式圖文并茂、聲像俱佳、動靜皆宜,以跨越時空的非凡表現(xiàn)力,將教學中所涉及的難以實現(xiàn)或表達的事情、現(xiàn)象、過程再出現(xiàn)于課堂教學中,加大課堂教學的容量,大大增強學生對抽象事物與過程的理解與感受。例如,在“TTL集成門電路”教學中,我通過多媒體的課件形式來演示“TTL集成門電路使用注意事項”。這樣,不僅直觀形象,而且學生更加深刻地理解記憶,提高了學習效果。
3.優(yōu)化課程教學評價,激發(fā)學生學習的主觀能動性
課程教學評價是教學中不可缺少的重要組成部分,也是考查學生知識和技能掌握的主要形式。一直以來,考試內(nèi)容主要是電子線路的分析計算,以及有關名詞、術語、概念的記憶;考試方式多采用閉卷筆試來判斷學生學習的好壞。學生在這樣的考試壓力下,必然會以單純記憶為主要手段,并不能全部展現(xiàn)自己的知識和技能,往往會出現(xiàn)“高分低能”的現(xiàn)象。
因此,在注重結果評價的同時,教師更應該注重對學生的學習過程和方法評價。這樣不僅能做到客觀真實,而且能讓學生在學習中及時地發(fā)現(xiàn)問題,便于他們調(diào)整學習策略。在課程中,每講完一部分內(nèi)容,教師都應要求學生掌握相應的實驗和操作技能,整門課程講完后,則必須掌握全部操作技能。在考題類型上以應用性、方案設計題型為主,在一題多解、多題一解上下功夫,重在培養(yǎng)學生獨立思考的能力、分析解決問題的能力,實踐能力則采取現(xiàn)場操作形式進行考核,而對綜合能力則采用寫調(diào)查報告,寫實習等報告等形式加以考核,最后各方面成績加以綜合確定分數(shù)。這樣的評價形式,一方面能夠體現(xiàn)課程教學的目標要求,另一方面能夠增強學生學習的自信心,滿足他們的學習發(fā)展需要。
綜上所言,在《電子技術基礎》教學中,教師注重依據(jù)課程教學的要求,優(yōu)化教學內(nèi)容、過程和方法,突出評價的激勵導向作用,不僅能夠提高課程教學的效果,而且能夠讓學生在學習中獲取更為豐富又全面的知識,從而促進他們知識和技能的有效內(nèi)化生成。
參考文獻:
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[2]陳柳,周偉.運用多媒體技術優(yōu)化《電子技術基礎》課堂教學[J].高師理科學刊,2008,(2).
關鍵詞:探究式教學法;電子專業(yè)課;動手實踐
什么是探究式教學法?這種教學方法是指在教師的指導下,學生運用探究的方法進行學習、主動獲取知識、發(fā)展能力的實踐活動。其最重要的特點是知識的獲得是學生的主動行為,而不是被動接受,這給一向枯燥無味、學生厭學的電子專業(yè)課程教學改革指明了方向。那么在課堂教學中,怎樣應用探究教學法呢?筆者結合電子技術基礎教學的具體實踐,談談自己的思考和探索:
一、動手實踐,訓練探究思維能力
在教學過程中,教師要注意通過動手實踐來訓練學生的探究能力,要引導學生運用所學理論知識來解決實際問題,這是活躍學生思維的最好方法,反過來要注意指導學生通過動手實踐來印證理論。通過這樣的理論指導實踐、實踐證明理論來訓練學生的思維能力,使學生能真正掌握所學知識,并能舉一反三。比如在“串聯(lián)型穩(wěn)壓電源”一部分的教學中,在學生學習這一部分之前思考日常生活中有哪些地方使用了穩(wěn)壓電源,是交流還是直流?各有哪些特點?在學習了具體電路、了解其穩(wěn)壓原理之后,運用所學理論,制作一個穩(wěn)壓電源,為生活實際服務。在學習電視機工作原理時,可讓學生了在初步理解原理后,對電視機進行拆卸與組裝,這樣既能讓學生掌握技能,又能進一步讓學生了解電視機的工作原理。
二、善于誘導,培養(yǎng)學生質(zhì)疑能力
疑是思之始,學之端。教師在教學中要引導學生產(chǎn)生疑問,即使無疑也要尋疑,將自身置于特定情景中,主動發(fā)現(xiàn)問題,然后通過具體實踐來解決問題。在電子技術基礎課程預習時,可以提出:元器件和電路的作用問題,實踐操作中步驟問題、在實際生活中專業(yè)知識的運用等等問題。在學生聽課時,可根據(jù)具體的情景提出“是什么”“為什么”“怎么辦”等問題。在實踐操作時,運用自己所學的知識分析觀察到的現(xiàn)象,指出相應的規(guī)律。比如,在“電磁波的傳播”的教學中,讓學生回憶日常生活中通訊設備的特點,通過思考與辨別后提出:地波、天波和空間波的特點如何?再通過比較分析后了解他們的區(qū)別。
三、創(chuàng)設情境,激發(fā)自主探究欲望
托爾斯泰說過:“成功的教學所需要的不是強制,而是激發(fā)學生的欲望?!币虼?,在教學中,教師應針對學生的心理特征,根據(jù)教材內(nèi)容、教學要求,善于借助實驗器材設施、生活實際以及多媒體設備等手段,努力營造良好的探究氛圍,讓學生置身于一種探究問題的情境中,激發(fā)學生強烈的求知欲和濃厚的學習興趣,使學生精神飽滿、興趣盎然、積極參與。比如,在“單相橋式整流電路”的教學中,可以采用多媒體教學,將通電路中的電流變化與所產(chǎn)生的電壓變化情況制作成動畫形式,讓學生觀察兩種情況之后再來總結出單相橋式整流電路的工作原理。通過這種方式可以活躍學生的思維,從而激發(fā)學生自主探求知識的欲望。
四、注重評價,提高學生學習自主性
探究教學法認為,教學不僅僅是學生獲取知識和技能的過程,更是學生獲得生活體驗與生存能力的過程,在教學中,教師除了傳統(tǒng)知識外,更應注重學生在學習過程中表現(xiàn)出來的對知識的渴求程度,學習態(tài)度、學習方式、學習能力以及相互協(xié)作能力做出評價,關注學生是否真正地學會學習、學會生存、學會合作、學會做人。在平時的教學中我非常注重學生學習過程的評價,成績的評定,平時成績增加了過程的評價,其中包括上課時思維是否積極、能否提出不同的見解,作業(yè)能否獨立完成,學習有無進步等等,這樣也扭轉了個別學生只看重分數(shù),而忽視自身能力的提高,使學生從“要我學”轉變?yōu)椤拔乙獙W”,從“教我學”轉變?yōu)椤拔視W”,提高學生學習的自主性。
五、注意反思,增強自主探究能力
學生在自主探究中,不可能一下子獲得整個系統(tǒng)知識,探究的方法也不一定每次都是科學的。因此,在每節(jié)課結束后,都要問一問:剛才我們學習了哪些知識?最成功的探究方法是什么?通過反思,讓學生把思維過程上升到一定的高度,找到科學的探究方法、探究規(guī)律,提高自主探究能力。就教師的教學而言,通過學生的反饋,反思本節(jié)課的探究方法是否對提升學生的自主學習能力有幫助。在“以人為本”的今天,總結經(jīng)驗比檢討錯誤更加重要,所以在反思的過程中,我們應首先指出自己的獨特之處、得意之處、成功之處、感動之處,然后才是我怎樣做得更好,要把探究教學反思成果及時應用于學校教育教學實踐,以提高教育教學質(zhì)量。
探究教學法注重培養(yǎng)學生的自主性和創(chuàng)造性,引導學生質(zhì)疑、調(diào)查、探究,在實踐中學習,在學習中實踐,培養(yǎng)學生良好的學習習慣,符合當今提倡培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的新課程要求,同時也使電子學科課堂教學真正貼近實際、貼近經(jīng)驗、貼近生活,充滿生命和活力。
參考文獻:
[1]黃景容.加強技能教育,促進學生就業(yè)[J].中國職業(yè)技術教育,2006(06).
關鍵詞:中職教育;多媒體;仿真;實驗;考核
隨著社會主義經(jīng)濟的發(fā)展,社會對于中等專業(yè)的人才需求量越來越高,這對于中職院校的發(fā)展來說是難得的機遇,如何結合時代的發(fā)展要求來改進、提升我們中職院校的教育教學水平是中職院校發(fā)展必須面對的問題。
《電工電子技術》是中職院校的一門基礎課程,但同時也是一門專業(yè)性較強的學科。從目前中職院校這一學科的教學情況來看,雖然由于社會需求的不斷增加,作為中職院校的學生生源較之前有了較大的改善,但是從整體來看,學生的整體學習能力偏低的現(xiàn)實并未得到根本性改善,生源的不理想導致在很多學科的課堂教學過程中都存在著不小的問題。電工電子這一學科也不例外,就目前這一學科教學的現(xiàn)實情況來看,這一學科因為涉及電工基礎和電子線路為基本理論的相關知識,知識較為抽象,且理論性較強,往往導致教師在教學的過程中因為所講解知識其理論性強而略顯難度較大,再加上學生素質(zhì)相對較低,對于知識的理解和消化能力較弱,導致學生感覺課堂上聽不懂,從而感覺本學科枯燥無味,學習興趣不高、積極性差,從而使學生在理論課后動手實踐的過程中,因為理論知識沒有掌握,導致問題和困難重重。新時期的教育,是以人為本的素質(zhì)教育,課堂教學必須要從學生的實際出發(fā),發(fā)揮學生的主體作用。因此,針對學生的理論知識普遍存在掌握不牢固的現(xiàn)象,我們教師要結合學生實際,調(diào)整我們的教學。
一、適當降低理論難度,選擇適合學生學習的教學內(nèi)容
目前,選讀中等職業(yè)學校的學生絕大多數(shù)都是初中畢業(yè)的學生,而且其中大部分是在初中時基礎知識不牢固、學習成績不理想、對理論知識學習不太感興趣的學生,他們選讀中等職業(yè)技術學校,很大的因素是想避開對理論知識,特別是相對枯燥無味的理論知識的學習,同時學生在選讀專業(yè)時,是根據(jù)該專業(yè)的名稱、社會對該專業(yè)的需求即就業(yè)的難易程度去考慮,而沒有更多的根據(jù)自己的能力,甚至興趣去考慮。在這種情況下,如果沿用舊的教材,學生就會感覺學習難度高,上課像在聽“天書”,放棄學習。這就需要我們根據(jù)學生的實際接受能力去考慮,根據(jù)學生畢業(yè)后的就業(yè)需求及方向去制訂教學目標,將理論要求盡可能降低,著重要求抓好關鍵的必需的理論要求,可能會取得較好的效果。目前我校的學生就業(yè)方向一般是從事電子、電器工業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)工作,諸如流水線生產(chǎn)工、電子產(chǎn)品的組裝、質(zhì)檢等工作,一般要求對電工基礎及電子線路等基礎理論知識及一般電器的基本結構、電路、原理了解掌握之外,還要求他們掌握對電子元件的識別方法、焊接技術及對常規(guī)儀器使用等基本技能即可,教師可根據(jù)這些選擇合適的教學內(nèi)容。
二、加強多媒體在教學工作中的應用
近些年來,多媒體一直是多方關注的熱點,其在教學過程中的應用越來越廣。多媒體課件可以激發(fā)學生的學習興趣。中職學校的學生認為電工電子類課程的學習枯燥乏味,利用多媒體課件作為教學載體,可以很好地解決學生的學習興趣問題。多媒體課件應用文字、圖像、色彩、聲音等對許多現(xiàn)象加以形象描述,比教師單純地講解顯得生動,可以調(diào)動學生的學習積極性。比如,控制線路的學習,如果教師只是對著原理圖進行分析,學生的注意力很可能會分散,但是采用Flash和PowerPoint把整個控制過程制作成課件后,在演示過程中就會牢牢抓住學生的注意力,使他們較好地掌握這部分知識,而且印象很深。當然在多媒體教學中也會存在一些問題,比如,課件中容易出現(xiàn)大段的文本信息,學生學不了多長時間就容易疲勞,注意力難以高度集中,容易走神,而且有時學生也會被課件中的畫面所吸引,也影響學習效果。因此要開展多媒體教學,但不能取代教師的作用,必須注意把課堂教學與多媒體技術相結合,使二者相輔相成,優(yōu)勢互補。教師可以根據(jù)教學階段的特點,教學的具體內(nèi)容,培養(yǎng)技能的具體目標要求,有計劃地選用多媒體輔助手段,以優(yōu)化教學。
三、重視和加強實驗環(huán)節(jié)
利用仿真軟件進行電工電子技術實驗教學,不僅可以彌補實驗儀器、元器件短缺以及規(guī)格不符合要求等因素,還能利用軟件中提供的各種分析方法,幫助學生更快、更好地掌握教學內(nèi)容,加深對概念、原理的理解,并能熟悉常用的電工電子儀器的測量方法,進一步培養(yǎng)學生的綜合能力和創(chuàng)新能力,但代替不了實驗。實驗可以使學生對電工電子理論知識進一步加深和理解,同時培養(yǎng)學生的動手能力,而且在實驗過程中會遇見一些問題,提高學生分析和解決問題的能力。
四、考核方式嘗試
1.電子技術基礎課程設計的傳統(tǒng)教學模式
我校以往電子技術基礎課程設計是由2名指導教師負責一個班級,時間為2周,主要是講解一些基礎知識、焊接和調(diào)試技巧。課程設計的具體題目是由知道教師具體給定,一個班級共基本上給定1~2個題目,結果造成了設計方案雷同想象,無法充分發(fā)揮學生的主動性和創(chuàng)新性,不利于培養(yǎng)學生的工程實踐能力和創(chuàng)新意識。另外,受硬件條件的限制,有些課程設計題目全部利用仿真軟件完成,學生的工程實踐能力不能得到充分的鍛煉,更不用說創(chuàng)新了。
2.基于CDIO理念的電子技術基礎課程設計教學改革的措施
“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”是我國高等工程教育的重大教學改革項目,旨在培養(yǎng)造就一批創(chuàng)新能力強、適應經(jīng)濟社會發(fā)展需要的高質(zhì)量各類型工程技術人才。為此,我院進行相應的改革,把CDIO工程教育思想融入到電子技術基礎課程設計中。以電子技術基礎課程設計項目為載體,課題設計分為構思、設計、實施和運行四個階段。(1)構思。學生根據(jù)電子技術基礎課程設計任務及要求進行分組,每組3~4人,成員以優(yōu)勢互補的方式組成。每一組學生根據(jù)項目要求,分析課程設計任務,分解設計任務,每一名同學都有自己的設計任務。學生可以通過網(wǎng)絡或者到圖書館查閱資料,初步確定電路設計方案、設計內(nèi)容以及能達到的性能指標要求;然后小組內(nèi)學生進行討論、匯總,確定一個認為合理的方案,再提交給指導教師。指導教師根據(jù)每組學生提交的資料進行審核、論證、確定設計題目是否合理以及設計內(nèi)容能否實現(xiàn);同時檢查是否每名學生都真正參與課題的構思。(2)設計。每組學生根據(jù)完善后的電路設計方案,自行查閱相關參考資料,確定單元電路設計、參數(shù)計算與器件選擇、繪制電路圖等;然后運用EDA技術進行仿真,驗證設計方案的可行性和正確性;待仿真電路經(jīng)修改完善之后,繪制出正確的設計電路交指導教師審核。在此階段主要培養(yǎng)學生綜合運用知識和技能解決實際問題的能力。(3)實施。當學生完成了電路設計,并做了相應的論證后送至指導教師進行審核,指導教師列出實現(xiàn)電路設計所需元件清單,到我院電工電子教學與實驗中心元器件管理處領取元器件,在多功能的PCB電路板上進行焊接、組裝、調(diào)試等步驟。在此階段主要培養(yǎng)學生的工程實踐能力和創(chuàng)新能力。(4)運行。學生對完成好的作品按照電子技術基礎課程設計的要求進行系統(tǒng)測試,以驗證作品是否滿足設計要求;指導教師驗收作品時,檢查電路設計的工藝并給出指導意見,以便學生下一次設計電路時改進。在此階段主要培養(yǎng)學生可持續(xù)發(fā)展的能力??傊娮蛹夹g基礎課程設計在實施中始終注重將知識、能力、素質(zhì)的培養(yǎng)緊密結合,將理論、實踐、創(chuàng)新合為一體,為卓越工程師技術人才的培養(yǎng)奠定了基礎。
3.電子技術基礎課程設計教學改革的效果
通過對電子技術基礎課程設計進行教學改革,使學生對電子電路的設計過程更加清楚了,充分調(diào)動了學生學習積極性、主動性、能動性,同時可以很大程度上提高學生的的工程實踐能力、團隊協(xié)作能力。通過這種模式的培養(yǎng),我院學生在參加大學生電子設計競賽和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目中取得了較好的成績。近三年在全國(吉林省)大學生電子設計競賽中,我院學生獲一等獎15項,二等獎34項,三等獎41項;在2016年的吉林省大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目中我院學生共計申報19項。
4.結束語
實踐證明,在電子技術基礎課程設計教學中采用的CDIO工程教育模式極大地激發(fā)了學生的學習興趣,提高了學習效率。CDIO工程教育模式有利于培養(yǎng)學生個人專業(yè)能力和素質(zhì)、實踐能力和創(chuàng)新能力、團隊精神和溝通能力,為學生今后開展工作打下良好基礎,將成為培養(yǎng)卓越工程師人才的有效途徑。
作者:孫立輝 單位:吉林化工學院信息與控制工程學院
參考文獻:
關鍵詞:模擬電子技術 教材內(nèi)容 教學方法 實用性
前言
《模擬電子技術基礎》是高等院校工科電專業(yè)開設的一門專業(yè)技術基礎課。由于課時數(shù)少、內(nèi)容覆蓋面廣、理論性強、內(nèi)容抽象等特點,學生們普遍認為該課程比較難學。為此,筆者就該課程的改革作一探索,不妥之處,歡迎批評指正。
1 教材內(nèi)容探討
限于篇幅,本文不討論整個教材的編寫提綱,但總原則是:理論聯(lián)系實際,服務于培應用型人材。本文就各章節(jié)內(nèi)容提出一些重點實例,與同行交流。這些內(nèi)容,在不少教材中很少提及,或者提到了但沒有就它們的實用性作較多的講述。
1.1 常用半導體器件
介紹半導體基礎知識;二極管、三極管、場效應管。應增加介紹二極管的位作用和三極管參數(shù)與命名方法的實用意義;根據(jù)三極管的三個電極電位判斷三極管的工作狀態(tài)及應用實例。
1.2 基本放大器
* 共射基本放大器,通過它學習基本知識,包括靜態(tài)工作點、微變等效電路、電壓放大倍數(shù)、輸入電阻與輸出電阻計算方法。應增講設置合適工作點的重要性。
* 工作點穩(wěn)定放大器。應指出:工作點穩(wěn)定不是說工作點絕對不變,而是變化很小而已。
* 共集放大器:重點介紹三大特點及用途。
* 共基放大器:重點介紹其特點及應用場合。適合做高頻放大器。
* 要求掌握三類放大器輸入端和輸出端的相位關系。
* 多級放大器的耦合方式及其特點。
1.3 直接耦合放大器
直接耦合放大器存在問題及解決方法;差分放大器工作原理和計算方法。
1.4 放大器的頻率響應
討論影響放大器頻率響應的因素、增加研究頻率響應的應用實例;了解波特圖的概念。
1.5 放大器中的反饋
反饋的概念,反饋性質(zhì)的判斷方法;深度負反饋條件下放大倍數(shù)的估算方法。負反饋對放大器性能的影響。增加介紹實用意義和應用實例。
1.6 信號的運算和處理
* 要求掌握基本運算電路:比例、加減、積分運算等。利用“虛短”和“虛斷”的概念分析各種運算電路的運算關系,用實例講解如何選擇運算電路。
* 增講測量放大器(在單片機測量系統(tǒng)中常用)。
* 幾種常用的運算放大器型號及應用實例。
1.7 波形的發(fā)生和信號的轉換
* 正弦波振蕩電路的振蕩條件、判斷方法;方框圖;分類。
* RC、LC正弦波振蕩電路;增加正弦波振蕩器應用實例。
* 單限、滯回、窗口比較器的特點及應用實例。
1.8 功率放大器
* 只講兩種功率放大器:OTL和OCL。用實例講解功率管的選擇。
* 介紹幾種集成功率放大器。
1.9 直流穩(wěn)壓電源
* 整流(半波、橋式)、電容濾波。
* 可調(diào)晶體管串聯(lián)型穩(wěn)壓電源及其輸出電壓的計算。
* 集成穩(wěn)壓電源及應用實例。應特別指出:電源變壓器內(nèi)阻大小的重要性。
1.10 實驗儀器使用
《模擬電子技術基礎》是一門實踐性很強的課程,因此,動手能力的培養(yǎng)是很重要的一環(huán),增加講解一些常用儀器的使用方法很有必要。儀器的工作原理可不講,需用實例講解并演示各種儀器的操作方法。這些儀器是:指針式和數(shù)字式萬用表、直流穩(wěn)壓電源、通用示波器、低頻和高頻信號發(fā)生器、晶體管毫伏表。
如課時少,本部分內(nèi)容可不講,但應要求學生們自己閱讀。也可安排在實驗課中講解。
1.11 增加仿真技術在輔助教學中的應用
為了解決學生反映的“枯燥難學”問題,應該把多媒體技術和計算機仿真技術結合起來,這樣可以使模擬電路的知識形象化,學習生動有趣。為此在教材中應增加EDA(Electronic design Automation 電子設計自動化)技術,用它來輔助教學,效果非常好[2][3]。每章可通過實例,增加EDA輔助教學內(nèi)容。
2 《模擬電子技術基礎》教材編寫的原則
編寫教材的原則是:以學生為本,因為教材內(nèi)容首先是給學生閱讀用的。即使教師沒有講的內(nèi)容,學生也應該去閱讀,因此所編寫的教材就應是讓學生讀得懂的教材。教材不是專著。
不少學生反映:有些教材若沒有教師講,根本就看不懂。打個比方:有的教材絕大部分是用“文言文”寫的,語言簡潔、扼要;有的語言像寫專業(yè)論文似的,學生看不懂,有的教師也看不懂。為此,我們建議:用“白話文”來寫教材。所謂“白話文”就是用通俗易懂的語言來編寫教材。深奧難懂的地方,絕對不能用一兩句話一帶而過,而必須多用些具體材料或實例加以說明,深入必須淺出。
其次,本課程開設的目的是培養(yǎng)應用型人才,因此教材內(nèi)容的編寫應注重理論聯(lián)系實際,真正成為一門實踐性強的課程,所舉例題及習題均應突出解題思路及方法。
3 教學方法探討
教學方法多種多樣,筆者就體會較深的方面提出以下三點:
(1)建議用多媒體和傳統(tǒng)粉筆板書相結合的教學方法,而絕對不能照課件內(nèi)容一念了之,絕對不能丟掉粉筆。
(2)教學方法中的另一個重要問題是:教師用什么“語言”來講課?是用大多數(shù)教材中的語言――“文言文”――來講課?還是教師在對教材內(nèi)容充分理解基礎上,用自己的語言――“白話文”――來講課?筆者積極贊成后者。用教師自己的語言講課,比較生動,學生容易接受,容易理解,效果很好。
(3)如果教師本人有豐富的實踐經(jīng)驗,那么能結合自己做過的課題講課,會更生動、更能吸引學生,效果會更
好。
4 考試應增加一些實用性強的試題
考試往往是從理論到理論,這是不妥的。我們認為應增加一些實用性強的試題。例如:如何利用萬用表檢查放大器是否正常工作?如何測量放大器的電壓放大倍數(shù)?如何測量放大器的頻帶寬度?如何設計一個最大不失真功率為2W的功率放大器?如何設計一個輸出電壓為6―9V的晶體管串聯(lián)型穩(wěn)壓電源?等等。
參考文獻:
[1]華成英,童詩白.模擬電子技術基礎.北京:高等教育出版社(第四版),2006.5.
關鍵詞:CAD;電子線路;Pspice;虛擬仿真
電子技術基礎是一門電類的專業(yè)基礎課,它包括模擬電路和數(shù)字電路,其理論知識繁瑣、難懂,通過實踐教學可以加深對理論的理解,提高學生學習的興趣,但是由于實驗室條件的限制,有些實驗內(nèi)容無法測量和驗證,這樣就束縛了學生對一些知識難點的理解。為了讓學生更好地掌握理論,增強其主動性、積極性,在教學中教師可以引入電子線路CAD來完成對電路的測試、精確分析、直觀顯示。電子線路CAD的基本含義是使用計算機來完成電子線路設計過程,包括電路原理圖的編輯、電路功能的仿真、工作環(huán)境的模擬、印制板設計(包括自動布局、自動布線)與檢測等。目前,電子線路CAD軟件種類很多,但其功能大同小異。Pspice是電子線路計算機輔助分析和設計中常用的一種通用電路分析軟件。它以圖形方式輸入,自動進行電路檢查,生成網(wǎng)表,能模擬和計算電路的性能。目前,高版本的Pspice不僅可以對模擬電子線路進行直流分析、瞬態(tài)分析及交流分析等,還可以分析數(shù)字電子電路和數(shù)模混合電路。而且現(xiàn)在隨著科學技術的發(fā)展,電子線路的規(guī)模越來越大,必須借助于計算機進行仿真、分析和設計,另外它還是電子產(chǎn)品從設計、實驗到定型過程中一種不可缺少的設計工具。大部分高職院校已專門開設了電子技術基礎計算機輔助分析和設計,即CAA和CAD課程。針對以上情況,在電子技術基礎教學中,我們采用了Pspice仿真軟件進行計算機輔助教學,要求學生自己對電子線路進行分析與仿真。下面就具體來談談我們的一些做法和體會。
一、應用Pspice軟件加深對理論知識的理解
題目:分析差分放大電路的差模電壓增益、共模電壓增益
繪制差分放大電路原理圖,其中vs+和vs-為正弦源。另存為chadong1.sch
1.分析雙端輸入時的差模電壓增益
(1)設置信號源的屬性
vs+,vs-為差分放大電路的信號源。vs+的屬性設置如下:
vs+的“AC”項設為10 mv,vs-的“AC”項設為-10 mv。這樣才能起到差模輸入的作用。
(2)設置分析類型
(3)AnalysisSimulate,調(diào)用PspiceA/D對電路進行仿真計算。
(4)測得恒流源給出的靜態(tài)電流為1.849 mA,晶體管Q1和Q2的發(fā)射極電流相等,都為0.9246 mA。
(5)在probe下,單擊TraceAdd,在Trace Expression中輸入要顯示的變量。
若要觀察單端輸出時的差模電壓增益,編輯表達式為:
V(out1)/(V〈Vs+:+〉-V〈Vs-:+〉);
若要觀察雙端輸出時的差模電壓增益,編輯表達式為:
(V〈out1〉-V〈out2〉)/(V〈Vs+:+〉-V〈Vs-:+〉)。
得到結果如下:
(6)用游標測量,雙端輸出時的差模電壓增益為100.68,單端輸出時的差模電壓增益為50.34,是雙端輸出時的一半(為什么)。兩條曲線的上限截止頻率點都是3.3843 Mhz。
2.分析雙端輸入時的共模電壓增益
將原理圖chadong1.sch打開,另存為chadong2.sch
(1)設置信號源的屬性
vs+的屬性設置不變。
Vs-的“AC”屬性設置為10 mv,使其和信號源vs+一樣,這樣就相當于在兩個輸入端加上了相同的信號,起到共模輸入的作用。
(2)設置分析類型
(3)AnalysisSimulate,調(diào)用PspiceA/D對電路進行仿真計算。
(4)在probe下,單擊TraceAdd,在Trace Expression中輸入要顯示的變量。
若要觀察單端輸出時的共模電壓增益,編輯表達式為:V(out1)/V(Vs+:+);
若要觀察雙端輸出時的共模電壓增益,編輯表達式為:
(V〈out1〉-V〈out2〉)/V(Vs+:+)。
(5)用游標測量
雙端輸出時的共模電壓增益為1.000E-30,(Pspice中用1.000E-30表示0),所以雙端時的共模電壓增益為0。在中低頻段的單端輸出共模電壓增益為0.000733,也已經(jīng)非常小,說明單端輸出情況下也具有良好的抑制共模信號的特性。但隨著頻率的進一步增大,共模電壓增益將會急劇增大,增加到一定程度后,將不會再有劇烈的增減,但是共模電壓增益總是小于1。
從上述的仿真過程中對分析差分放大電路的差模電壓增益、共模電壓增益這一問題的解釋就更具直觀性,學生也會更容易理解這些難懂的理論知識點。
二、應用Pspice軟件進行電子技術基礎課程設計的輔助教學
電子技術基礎的課程設計是教學的重要環(huán)節(jié)。選定一個電子產(chǎn)品就要按它的設計生產(chǎn),從選題、方案論證、性能指標確定、裝調(diào)電路、修改、定型參數(shù)直到批量生產(chǎn)是一個復雜而又費時的過程。該過程的任一環(huán)節(jié),都對產(chǎn)品性能和經(jīng)濟效益有著直接影響。
傳統(tǒng)的電路裝配、調(diào)試過程,一般均采用面包板或專門的焊接板,通過手工連線裝配,檢查無誤后,進行電路測量,最后評估電路性能。若性能與設計值不符時,需調(diào)換參數(shù)并重新調(diào)試測量,直至符合設計要求為止。但是,當電路非常復雜時,采用插接板或焊接板組裝電路時所產(chǎn)生的連線錯誤、器件損壞等人為錯誤,常會造成人力、財力、時間的浪費及錯誤的性能評估。尤其是集成電路的設計,器件在插接板上就無法組合成像集成電路內(nèi)部那樣緊密復雜的電子電路,裝配板上的寄生參數(shù)與集成環(huán)境中的完全不同。因此,在裝配板測試的特性將無法準確地描述集成電路的真實特性。所以,電子技術基礎的傳統(tǒng)設計方法已經(jīng)不適應當前電子技術發(fā)展的要求,這就要借助計算機完成電子電路的輔助設計,即電子線路CAD技術。因為它包括電子工程設計的全過程,如系統(tǒng)結構模擬、電路特性分析、繪電路圖和制作PCB等。Pspice軟件本身除含有強大的元件庫外,還可以自行建立器件模型構成所需的元件庫,從而不受經(jīng)費和數(shù)量品種的限制,在任何時候都可調(diào)入任何所需器件來隨時改變電路元件參數(shù)從而調(diào)整電路,使之更好地逼近設計要求。所以,我們在要求學生自己設計好電路后,都必須先調(diào)用Pspice軟件進行電路仿真分析,以得出最理想的電路設計方案,然后再在實驗室進行搭線和電路調(diào)試,最終做出一個合格的電子產(chǎn)品。
所以,采用Pspice仿真軟件進行電子技術基礎課程的教學,拓寬了學生的思維空間,有效地激發(fā)了學生的學習興趣,提高了學生的自學能力和解決問題能力,對提高電子線路課程教學效果和效率及對學生創(chuàng)新精神和能力的培養(yǎng)都起到了較好的促進作用,也提高了學生對電子線路的分析與仿真能力和計算機的實際應用能力,為學生以后走向工作崗位打下了一個良好的基礎。
參考文獻:
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