时间:2023-02-28 15:27:18
序论:好文章的创作是一个不断探索和完善的过程,我们为您推荐十篇电子技术课程设计论文范例,希望它们能助您一臂之力,提升您的阅读品质,带来更深刻的阅读感受。
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
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)51-0075-03
电子技术课程设计是一门集基本理论、工程设计于一体的专业基础课程,是电子、信息类本科专业的基础必修课程。该课程是对电路分析基础、模拟电子技术、数字电子技术等前期课程所学内容的消化、巩固、总结和提高。该课程的教学不仅要求学生掌握扎实的相关课程基本理论知识,更在于通过对学生进行综合训练,培养和提高学生在电子系统方面的工程设计能力、元器件装配能力、综合调试能力。同时,也为后续课程,如单片机系统课程设计、嵌入式系统课程设计及电子系统课程设计等实践课程的开展打下良好的基础,为学生今后从事相关专业技术工作提供了必要、专业的实践技能。
一、电子技术课程设计教学的不足
根据过去几年对电子技术课程教学情况的分析,结合相关企业对电子类人才的要求,我们认为该课程在教学设计上应从下面几个问题上重点改革。
(一)课程内容与社会需求差距较大,设计题目偏少
电子技术课程主要由理论和实践两部分构成,其中实践又分为实验和课程设计。理论是基础、实验是深入、课程设计是提高,它们相辅相成构成这门课程完整的教学体系。针对课程设计,一般本科院校的教学方式较为保守,沿用传统模式,忽视了相关行业、企业所采用的新技术、新软件,不能与社会同步,学生走出校门口不能立即胜任岗位工作,而是需要通过进一步的岗前培训才能满足岗位对人才的需求。同时,设计题目和类型偏少,内容相对陈旧,学生可选择的范围也不大,导致部分学生对本门课程学习的积极性不高,也影响了本课程的教学效果。
(二)教学方法较为单一落后
本门课程的教学时间为32学时(合计不到一周的教学时间),时间较短,为了在较短的时间让学生完成设计任务,教师总是详细讲解并指定相应的资料,将学生限制在指定的范围和实验元件内,不利于培养出具有竞争意识和创新能力。且在实验讲义中,编写教师对设计题目的电路实现方案编写得较细,学生可发挥的空间较小,导致部分学生不会自己独立思考,直接采用设计提示电路,或者直接抄袭其他学生的设计方案,不能更好地调动学生独立设计的积极性。
当前我们大部分老师都采用了多媒体授课,在教学过程中,教师过分地依赖电子课件,而忽略了其他的教学方法,如课堂演示、学生上台实操等。在涉及电子设计软件的操作时,学生需要实际动手训练,边听边做效果会更好。而用电子课件进行授课时,加快了课堂授课的节奏,学生对某些知识点来不及消化,教与学缺少良好互动,学生很难与老师保持同步,使得授课效果大打折扣。
(三)实践缺乏工程化思想
在电子信息和仪器仪表领域从事电路设计基本上是以工程化的方式进行的,将一个工程分成若干个模块,再由不同的项目团队分头完成。将现代电子领域里设计公司的理念融入课堂,让学生以设计团队为单位开展实训,能够使学生走出校门后更快地适应自己的岗位,但从目前大多数学校开设的课程来看,除了毕业设计会有几个学生一起合作完成外,实验、课程设计等几乎都是学生独立完成的,很多学生抱着应付的心态随大流,没有主动思考的意识,缺乏创新思维。大多数学生只是按照老师所给电路图像搭积木一样连线,不能真正弄懂电路的意图,因此在未提供电路图时往往束手无策。严重缺乏创新思维,使得学生在走出校门后不能从事完整的工程设计,面对很多简单的项目也会缺乏信心,无法在已有的岗位基础上实现更高的突破。
(四)成绩评定体系不够完善
目前的考核制度,虽然提升了平时成绩所占比例,但仍然是应试教育模式。在成绩评定时,往往根据调试结果以及撰写的设计报告给出成绩,学生在设计、制作、调试过程中遇到的问题以及解决方案等具体实施过程没有体现出来,评定的标准不能具体量化,不能很好地反应学生在本门课程中的收获和真实水平。
二、电子技术课程设计教学的改革
(一)结合专业的社会行业需求,丰富设计题目
设置合适的设计题目是提高电子技术课程设计教学效果的关键。随着电子技术的迅速发展,新器件不断涌现,将其与课程教学紧紧结合,才能跟上时代的步伐。因此,课程设计教学改革的第一步就是结合专业的社会行业需求,根据学生的实际情况,提供足够的课程设计选题,同时保证设计课题的内容具有综合性、实用性、先进性。
首先,本设计课程为学生提供了72个设计题目(课题内容统计情况见表1),保证学生具有较大的选择空间;每一个题目具有基本功能和扩展功能,从而满足具有不同实践能力的同学的要求。其次,大部分课题的设计要求尽量使用现有的能够实现该设计的新器件,设计并完成的小电子系统实用性较强,具有相当的使用价值,可以作为电子系统课程设计和仪器仪表课程设计的基本模块,也可以作为电子竞赛和创新项目的单元电路。再次,设计题目新颖,能激发学生的设计调试兴趣;大部分课题的设计内容与专业密切结合,从而增强学生的学习积极性。最后,每个设计题目都能够尽量训练前期课程中的相关知识点,比如:巩固电路分析基础中的分压电路、电容元件特性、变压器工作原理等;模拟电子技术课程中的基本共射、共基放大电路、功率放大器、比较器电路、波形发生电路等;数字电路中各种逻辑门电路、显示译码器、数据选择/分配器、触发器、寄存器、计数器、555电路和蜂鸣报警电路的应用等。教师在布置设计任务时,针对每个设计题目,以系统框图形式给出2~3个总体设计参考方案,以高集成芯片为核心,由中规模集成电路构成各单元电路,然后组合出系统的设计方案。
课程设计除了提供5个类型72项常用的备选设计题目之外,还引入了与学科相关的科研项目的子课题作为课程设计题目,选拔一些优秀学生参与这部分课题的设计。同时结合每年的本科生创新项目,每年更新一些设计课题。以教学、科研及竞赛项目为电子技术课程设计题目,为学生创造了研究性学习的机会,提高了其实践技能。通过项目开发过程的工程磨炼,提高了学生的实践技能,激发了学生的自主创新意识,对于学生工程素质的培养发挥了较大的作用。同时,学生参与教学科研活动,可以解决创新实践活动开展中的一系列问题,促进了创新实践活动的开展。
(二)丰富课题设计内容,合理安排教学进度
电子技术课程设计一般安排在大三上下学期进行分散教学。教学学时共32学时,每周3学时,共11周。教学进度和时间安排统计情况见表2。
本着培养学生独立设计、创新实践的理念,我们改变了传统的“老师讲,学生做”的方式,少讲甚至不讲理论知识,仅是提纲挈领地给学生指引一下他们设计所要查找资料的方向,在设计的过程中,学生遇到了实际问题再进行单独答疑。
在组织方式上,参照电子竞赛的方式进行,2名学生一组。每组学生可在指定的选题中任选一个设计题目,在11周内协力完成课程设计任务。学生在课程设计期间,不仅要共同讨论设计课题和选择设计方案,还必须落实自己具体的设计任务,以达到了解和熟悉整个设计课题全过程的目的。同时由于引入了竞赛机制,不但可以增强学生的团队精神,还能发掘他们创新的潜能。
在课程设计前期,课程设计的任课教师可提前两周布置课程设计的教学任务,在这期间,完成学生的分组,两人一组自愿组合,提供课程设计题目供学生自行选择。学生选定题目后根据课题的设计要求和参数独立查阅相关资料,完成电路的初步设计。
课程设计第一阶段,完成方案设计。方案设计包括电路方框图、详细的电路原理图、电路工作原理的说明和元器件清单。完成电路设计后,学生还要使用Multisim软件完成对设计的电路进行仿真。通过软件仿真可以发现设计中存在一些的问题,进一步改善设计方案。学生掌握了电子仿真软件的使用方法,也为以后的课程学习打下基础。实验室将元件清单汇总,尽快完成元器件的准备工作。
课程设计第二阶段,完成电路原理图和PCB板绘制,并且完成PCB的制作。学生通过学习使用Protel软件,熟悉了电路布局、布线、电路板的制作过程,增强了对电子系统工程设计过程的认识。
课程设计第三阶段,完成元器件的焊接及整个系统的联调,测试技术指标。学生在教师指导下较好地完成元器件的焊接。焊接过程由低到高,分模块完成。确认安装无误后进行通电调试。在调试阶段,采用由前至后的顺序,从输入端开始逐模块调试。若存在故障,应该分模块检查,按照从大到小的范围进行排查,最终找到故障的确切地点并加以解决。学生通过对电路的调试可加深对电路工作原理的认识,学会调试、检查电路的方法。调试过程中教师要注重启发学生,自己分析查找故障位置和原因,并独立找到解决的方法。要求学生在测量完成技术指标后与理论结果进行分析比较,进一步了解电子电路学习过程中理论与实践的区别。通过课程设计为学生提供锻炼的平台,提高了学生的理论与实践能力。
课程设计第四阶段,完成并提交设计报告。设计报告包括以下部分:①系统方案论证;②各单元电路详细设计;③电路的仿真及仿真结果;④调试中出现的问题及解决方法;⑤系统测试结果;⑥心得体会。设计报告是对课程设计全过程的总结,学生要严格按规定的格式进行书写。设计报告的撰写可提高学生的表达、论证能力、科技写作能力等基本素质,为后续课程设计报告及毕业论文的撰写打下基础。
(三)改进教学方法,提高课程教学效果
在电子技术课程设计中,利用视频、图片等多媒体手段展示相关内容,可以激发学生对所选课题的兴趣。利用教学网站,提供一些跟学生课程设计题目相关的资料,学生可以随时进行查阅。同时加大实验室开放力度,课程设计的时间不局限于课堂。实行开放式管理模式,时间开放和资源开放。学生可以根据需要通过网上自由预约的形式,课余时间自行到实验室进行课程设计,实验室提供自主学习环境。由于带着任务,学生虽然没有教师时刻管理也会很自觉地进行学习。同时由于带着问题去学习,学习的效率也更高,而且这样也可以更节省实验室的教学资源。采用这种形式,增加了学生的实验时间,增强了学生进度安排的灵活性,有助于学生自主设计能力、工程能力、创新能力的培养。
(四)完善成绩评定体系
验收考核环节采取硬件实现情况、软件调试情况及考核答辩的方式。相同题目之间的小组,根据所完成项目的性能、指标及完成速度进行评定。
从电子技术课程设计这门课程的设置目的出发建立成绩评定体系(见表3):①方案设计的合理性、科学性,电路设计的正确性;②对Multisim、Protel等电路设计、仿真软件的熟练掌握程度、制作效果;③元件安装、焊接的工艺质量;④电路调试、故障排除、结果分析及回答问题的情况;⑤课程设计报告撰写。
在进行成绩评定时,注重调试效果正确的同时,应强调整个设计实施的整体情况,若部分同学的设计电路调试结果不尽如人意,只要学生能找出其中的原因,并提出相应的方法进行改进,仍可获得不错的成绩。另外,注重学生是否已掌握设计方法、制作工艺、仪器使用、调试方法、论文撰写等不同的环节,即使同组同学根据不同的表现也可给出不同的成绩。
三、结束语
电子技术课程设计是学生进行的第一个专业基础课程的课程设计。在课程改革中突出了学生创新意识及工程素质的养成,体现了“内容综合、面向工程”的特征,促进了电子技术创新教育体系的不断完善和可持续发展。通过本门课程的教学改革,丰富设计题目,且与实际联系,调动了学生的学习热情,培养了学生对设计性实验的兴趣。由于合理安排教学环节,学生经过自主查找资料和小组讨论,完成电路方框图、电路原理图、电路布线图的设计;完成对电路系统进行安装、焊接、调试、检查解除故障、测试参数;掌握了相关软件的应用。充分发挥了学生的主动性和创造性,提高了分析和解决电子电路中各种问题的能力。较为完善的课程成绩评价体系也较好地保证了课程设计的教学质量。通过后续的课程学习,学生的综合设计能力不断提高。
参考文献:
[1]贾俊荣.电子技术课程设计教学改革与实践[J].福建电脑,2013,(11):69-70
[2]佘新平.电子技术课程设计的实践教学模式探讨[J].长江大学学报(自然科学版),2010,7(1)347-348.
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.
中图分类号:TN79 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2013)32-0058-02一、引言
数字电子技术是一门理论性和实践性都很强的课程,其实验是电子信息类专业的一门专业基础实验课程,担负着巩固理论知识,培养学生动手能力和创新能力的重任,在专业教学中具有举足轻重的地位。但由于原先的培养计划是将三大电路即《电路分析》、《模拟电子技术》、《数字电子技术》的实验作为一门课程——《电子技术基础实验》,放在第五学期开课,和该课程不同步,实验教学效果不甚良好。实验内容主要以演示性、验证性为主,为做实验而实验,学生兴趣不浓,学习被动,缺乏实践能力和创新能力的开发和培养。
为此,近两年来在学院和系领导的支持下,我们对数字电子技术实践教学进行了多方位的改革,主要是建立开放性实验室、实践教学体系和教学内容、实施办法的改革。
二、建设开放性实验室
开放性实验室是高等学校从事实验教学或科学研究、生产试验、技术开发的教学或科研实体。我们根据电子、信息类专业的特点建设了电子技术创新实验室,包括线路板制板室、电子产品制作室和调试室,主要设备有计算机、示波器、信号发生器、电源、仿真器等。该实验室的建立、运行和实施,对电子信息工程专业的实验教学改革起到了积极的推动作用。
三、实践教学体系的改革
基于开放性实验室,我们构建了《数字电子技术》课程的实践教学体系。首先调整数字电子技术实验与课堂教学同步进行,并精选实验教学内容。实验内容以基础实验、设计性实验为主,基础实验是初学者理性认识与感性认识相结合不可缺少的入门教学环节,设计性实验是理论与实践相结的进一步深化。其次强化专周课程设计,在设计性的要求上,改变传统的一个班级用一个单一的设计题目的方式,采用给定几个题目,由学生自由选择感兴趣的题目进行设计,并且同一题目也要求每个学生的设计有不一样的地方。例如:设计数字频率计都要用到计数器,但每个学生在选用计数器的芯片型号就可不同,在具体实施的过程中,就要求学生独立查阅资料,提出设计电路,合理选择所需器件,最后安装调试,测试电路指标,并完成实验报告。另外,鼓励学生自主命题,自主创新,只要达到本课程设计的要求就可以,对完成出色的学生给予加分等。第三,在理论课堂教学中引入仿真软件,对各类芯片的功能进行演示,并要求学生可以利用自己的电脑进行各类电路的仿真,解决学习中遇到的一些问题。第四,构建立体化数字电子技术实验教学资源,进一步完善实践教学手段,利用开放性实验室,引导学生积极参加学院的学生科研和开放性项目的科技创新活动。
四、实践教学的实施
1.实践教学安排。根据数字电子技术课程的教学计划,制定出相应的实验教学计划,实验课时数为21学时,占总课时75学时的28%,共安排7个实验,分别为常用电子仪器的使用、与非门的测试、组合逻辑电路、集成触发器、计数、译码、显示电路、555集成定时器和篮球竞赛24秒定时电路。数字电子技术课程安排在第二学期,在模拟电子技术之前,和电路分析同时开设,是我们学生的第一门专业基础课程,也是学生第一次接触本专业的硬件电路实验,所以第一个实验安排了常用电子仪器的使用。
专周课程设计采用一人一组,安排在第四学期,共34学时,实验1~8每次安排4学时,实验9安排2学时,共计34学时,每周安排两次实验,连续5周完成。结合模拟电子技术设计并制作一个完整的电路作品。
仿真实验和实验室开放性项目主要安排在课外,由教师提供Proteus仿真指导书和电子产品指导书,由学生根据自己的兴趣爱好,利用课余时间自己主动完成。
2.实践教学要求。除严格要求学生遵守实验中心的实验操作规程及有关规定外,在实验课上先进行讲解、示范,然后要求学生独立实验、独立调试、独立验证。教师以启发、引导为主,鼓励学生相互讨论。对基础较好的学生,鼓励他们在做好基础实验后,再对思考题或自己设计问题进行实验;对动手能力较强的学生,强调联系理论解决实际问题;而对实验能力较差的学生,鼓励他们独立解决问题,培养他们的实验兴趣。
专周课程设计要求学生通过一个完整电子系统——如数控电压源的装配和调试,培养学生电路焊接、装配、调试和测量等方面的基本技能和方法,了解并掌握该电路的基本原理。本课程严格执行预习检查制度,凡预习未通过者不得参加实验。三次及以上未参加实验者无资格参加验收考核。
在开放性实验室,学生可以根据自己的兴趣爱好利用课外时间制作电子产品,以学生自我管理为主,教师提供相应的专业指导。另外由教师申报学院开放性项目立项,根据“关于开展瓯江学院实验室开放项目申报工作的通知”,填写《温州大学瓯江学院实验室开放项目申请书》,内容要充分考虑学生的专业基础和特点,是实验课内必做实验项目的延续和提高,合理安排开放项目的内容和难度。学院对项目的立项、经费资助、实施过程管理、教师工作量补贴、验收等环节都有明确的规定。实验室开放项目的立项有利于科技创新与竞赛项目的培育,有利于学生申请专利和软件著作权项目的培育,有利于学生创新意识和创新能力的培养。
3.实践指导书。由于该实验课程国内外优秀教材较多,基础实验的实验指导书选用经典的国家优秀教材——陈大钦主编的《电子技术基础实验》第三版。我们根据实验内容和要求,每个实验制作相应的教学PPT,实验后,要求学生认真撰写实验报告。
专周课程设计的指导书由教师自编。包括课程介绍和制作任务说明,课程介绍由课程简介、课程教学实施、课程成绩评定、综合实验报告或论文格式及要求等部分组成。制作任务说明由实训任务和要求,实训目的、各单元任务内容以及有关参考资料等组成。
教师在课堂理论教学时,为了更好地理解一些中规模集成电路芯片的功能和作用,与实际应用结合起来,对部分芯片或电路进行仿真演示,使学生通过感官认识提高教学效果。教师在教学中积累了丰富的Proteus、Mutisim仿真电路,形成仿真实验指导书,提供学生利用课余时间在自己电脑里学习。
电子产品指导书由教师自编,共约20个电子产品制作指导,如数字频率计、数字电子钟、数字电子称、红外数字转数表、超声波测距仪等,每个产品制作指导包括设计要求、设计提示、设计参考电路、元器件清单等。学生可以根据自己的爱好选择电路,利用课余时间在开放性实验室制作。
4.实践成绩评定。实验成绩由平时实验成绩、实验报告成绩组成,为了全面、客观、公正地反映学生的学习情况,各项成绩所占比例分别为平时成绩占50%,主要由出勤率、实验态度、实验操作规范和实验成功率等内容组成。实验报告成绩占50%,成绩依据学生实验记录、实验内容完成情况及实验报告质量等情况。实验成绩总分100分以20%计入本课程成绩。
专周课程设计将通过严格验收考核对学生实训效果进行等级通过认定。等级通过认定包括验收和考核两个环节,实验完成后进行作品验收,通过验收后进行考核,考核通过则可以参加成绩评定。对未通过验收的将可以参加两周—次的多次验收,连续2次仍未通过验收,原制作电路作品收回,再重新自行安排时间重做,并参加多次验收。学期结束还未通过验收的为不及格。对未通过考核的将可以参加两周后补考,补考未通过的为不及格。课程成绩包含实验态度、设计及制作、功能及性能测试、综合实验报告或论文四部分。满分100分,其中实验态度占10%,设计及制作占40%,功能及性能测试占20%,综合实验报告或论文占30%。
实验室开放性项目立项的根据学院的“通知”精神,需要组织验收,合格的根据学生实际参与时数授予1~2学分。
五、结语
经过几年的努力,数字电子技术实践教学形成了体现独立学院特色的多层次的教学体系。提高了基础实验的课堂教学效果,强化周课程设计的要求和管理,为学有余力的同学提供了良好的平台,使他们有效地提高了运用所学知识解决实际问题的能力,充分调动了学生的学习积极性,教学效果明显提升。
参考文献:
[1]陈大钦.电子技术基础实验(第三版)[M].北京:高等教育出版社,2010.
作者简介:周来秀(1969-),女,湖南益阳人,湖南城市学院通信与电子工程学院,副教授;蒋练军(1966-),男,湖南安化人,湖南城市学院通信与电子工程学院,教授。(湖南 益阳 413000)
基金项目:本文系2011年湖南城市学院教学改革研究项目的研究成果。
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)30-0132-02
数字电子技术是电类工科的专业基础课程,对学生后续专业课程的学习有直接的决定性作用,在历届电子竞赛中也少不了数字电子技术的基础知识。该课程不仅具有自身的理论知识体系,同时也是一门实践性很强的课程。[1]
根据湖南城市学院“立足行业,面向基层,强化实践,突出城市主题,‘产学研用’结合,培养为城市和区域经济社会发展服务的应用型高级专门人才”的办学特色,学院压缩了该课程的理论课时。但考虑到该课程的重要性,有必要探索新的教学方法,使学生能在较少的课时里大幅度提高学习效率。要达到这一目标,最有效的方法是提高学生学习该课程的兴趣,变被动学习为主动学习。为此,教学组必须对传统教学模式进行必要的改革,将数字电子技术课程的理论教学、实验教学和课程设计统筹安排,在理论教学过程中穿插实验教学、理论指导实验,实验巩固理论,进而在课程设计阶段实现创新性设计。
一、面向“产学研用”,改革理论教学
1.明确知识目标,学习价值清晰
教师在理论授课时主要运用项目教学法[2]和Multisim结合的教学模式,[1]且明确每堂课的知识点中哪些内容在设计实用电路时将要运用,在具体电子系统中又将完成何种功能等,让学生认识到本课程确实学有所用。譬如计数器是用得最多的一种时序逻辑器件,主要功能有计数、分频、定时控制、产生节拍脉冲和脉冲序列、数字运算等。在讲授计数器内容时,其功能的应用可以举大家熟悉的产品,如交通灯控制器的绿灯时间、红灯时间及黄灯时间的控制就用到了计数器的定时控制功能。又如数字钟的核心器件是计数器,其时、分、秒的累加及转换就用到了计数器的计数功能;其秒脉冲是石英晶体振荡器产生的高频脉冲经计数器分频后得到的,这里又用到了计数器的分频功能。
2.激发学生热情,学习高效可期
为了充分发挥学生的主观能动性,在教学设计中必须安排一两次让学生上台讲授的机会,讲授内容应是学生通过自学能够讲好的内容。如加法器内容可安排学生讲授,因为加法运算在学计算机基础时已学过,学生对这部分内容较为熟悉,只是没有接触具体电路。在具体操作之前可以先安排自学,然后请学生上讲台把加法器的特点、逻辑功能等讲述清楚。尝试这种方法布置任务后,学生课前课后都在讨论自学内容,并且越主动的学生,其学习效果也越好。
另外,安排两至三次以学生为主导的习题课。先布置几个具有代表性和综合性的作业,要求课后完成,课堂上请几位学生上台把解题思路告诉大家,这样能检验作业是否真正经过自己的思考完成,也能发现完成过程中的知识缺陷。通过这种方式,学生学习的积极性大大提高了,多数学生希望能上台讲述解题思路。经过自学和习题研讨,师生之间、生生之间必然形成积极互动的局面,学生的学习主动性得到极大提高,学习兴趣得以充分激发,同时表达等方面的能力也提高了。
二、落实“产学研用”,强化实验教学
1.针对实际运用,优化实验内容
针对现有的实践技能培养侧重于理论验证性实验问题,在设计数字电子技术课程实验时采用硬件和软件结合的实验模式,对于验证性实验选择在Multisim平台上完成原理电路及实验内容的仿真。而对于较复杂的设计性、综合性实验,则要求学生利用Multisim设计出原理电路,仿真结果正确后再进行实验。
2.设计实验陷井,体会活学活用
在设计实验项目时,有必要设计一些具有陷井特征的综合性实验,即根据设计原理设计出来的电路,在实验时其功能却实现不了的实验。如在学完计数器内容后要求学生用双时钟十进制可逆计数器通过反馈清0的方法构造一个四进制加法计数器。因该计数器的清0端CR为高电平有效,且为异步清0,故要构造四进制加法计数,理论上在Q2端用一根导线与CR直接相联就可以了。实验时用芯片74LS192的学生实验成功,而用芯片CC40192的学生实验失败。原因是反馈清0信号停留的时间太短,芯片中的触发器在动作时间上存在微小差别,使得动作慢的还没来得及清0,CR端上的清0信号就消失了。学生首先怀疑任意进制计数器构造方法的可行性,根本没联想到上理论课时提到的异步清0信号为什么要锁存,经过提示后,利用与非门二次取非来延长清0信号停留时间,最终解决了问题。又如同样用双时钟十进制可逆计数器,通过反馈置数的方法构造一个初态为8的五进制减法计数器。学生设计的电路如图1所示,从图中可看出,计数器减到7(0111)时,在置数端会马上得到一个置数信号0,由于CC40192是异步置数,因此不会显示7,学生观察到的实验现象是输出一直显示8。为什么减不下去了呢?笔者要求学生画出状态转换图,并观察译码状态3(0011)的特点及8以后的数的特点,发现7(0111)和译码状态0011后两位相同,而学生在设计电路时只注意了译码状态,通过提示,学生修改后的电路如图2所示,最后成功实现了初态为8的五进制减法计数器功能。通过计数器这个实验,学生更加深刻地体会到:在利用所学知识指导实践时,应根据具体问题具体分析,活学活用,不能生搬硬套。
另外,在数电技术实验教学中,排除故障是提高学生分析、解决实际问题能力的最有效途径。[3]在学生实验过程中,可能会出现这样或那样的故障,有些是设备或元器件的问题,有些是人为因素。当学生实验出现故障时,指导老师应启发学生思维,让学生自己发现故障原因并排除故障。
三、贯彻“产学研用”,创新课程设计
经过系统的理论学习和实验之后,学生的理论水平和动手能力提高了,为进一步培养综合能力和创新能力打下了基础。于是,在结课之后再集中两周时间进行数字电子技术课程设计,以“产学研用”结合的形式完成该课程最后的学习环节。具体流程:第一周在学校完成,主要是确定设计方案和Multisim仿真,要求仿真结果符合设计要求。第二周在产学研实习基地制作实物。课程设计时将学生按20人一组分组,每组指派一个老师全程指导,指导老师为负责组的学生每人提供一个设计项目,每个项目都有设计要求和指标。项目一般来自生产实际和生活,是大家熟悉的产品。学生选题后,可拓展设计内容,也可以选自己更有兴趣的题目,但一般必须每人一个题目,或者相同题目有不同实现方法。另外,课程设计期间,要求不同组的学生在不同实验室上机查资料及仿真,指导老师则跟踪在相应实验室。
1.基于Multsim的电路设计过程
学生选题后,老师要引导学生查阅文献资料,并要求学生在四天之内确定设计方案。在设计过程中遇到问题时可与同学和老师讨论。在课程设计过程中,学生由于设计经验不足,一次性成功概率不高,因而可能经历反复修改电路的情况。如果按照传统的电路设计方法,项目原理电路一画出来就进行实物的制作,可能出现这种情况:做好实物后验证时却发现电路有错,最后只得修改设计,然后又重新制作。这样不仅容易损坏元器件,浪费资源,还会耽误许多时间。且课程设计时学生多,会用到很多芯片,让学生都在实验室完成电路的设计制作与验证不现实,因学院一般可做实物的实验室有限,而能上机的实验室较多。如果借助Multisim软件(因EDA课程是下学期开课,此次课程设计不用EDA辅助设计)对设计电路先仿真,发现有错时可轻而易举地修改电路,也不需用实物,因而可节约硬件资源,缩短设计时间,提高效率。因此,课程设计过程中,方案初步确定后先用Multisim软件搭建电路,然后针对每一条设计要求和指标进行仿真,如仿真结果不正确,就在Multisim平台上修改电路。
2.制作实物及上交材料
设计电路经Multisim仿真无误后,组织学生去实习基地制作实物。在实习基地主要学习制板、练习焊接以及调试,直到实验结果正确。实物做好后,紧接着写课程设计报告,并于第二周星期五时学生上交课程设计材料:实物及课程设计报告。实物验收时,学生应根据设计任务要求和指标进行实验。课程设计报告则按照工科论文格式书写,要求有电路原理框图、单元电路设计及工作原理介绍、总电路及工作原理介绍、仿真(或实验)结果与分析、总结及参考文献等。
四、结论
在数字电子技术课程教学过程中,为找到一种适合培养为城市和区域经济社会发展服务的应用型高级专门人才的教学方法,以“产学研用”为指导,以提高学生学习兴趣、激发学生主动学习的欲望、提高学生工程实践和创新能力为目标,最终达到提高教学质量和应用水平的目的,对该课程理论、实验、课程设计等环节进行教学改革,取得了良好的教学效果,并为后续专业课程的学习、毕业论文的撰写和科研开发奠定了基础。
参考文献:
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
[1]李松松,郭显久,等.电子信息工程专业人才培养模式的探索与实践[J].中国电力教育.2011(22):51-52.
[2]刘冬,石焕玉,等.通信工程本科专业应用型人才培养模式研究[J].吉林省教育学院学报,2013,5(29):72-73.
[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.
作者简介:吴晓刚(1981-),男,黑龙江哈尔滨人,哈尔滨理工大学电气与电子工程学院,副教授;周美兰(1962-),女,黑龙江哈尔滨人,哈尔滨理工大学电气与电子工程学院,教授。(黑龙江 哈尔滨 150080)
基金项目:本文系黑龙江省高等教育教学改革项目(项目编号:JG2201201107)、哈尔滨理工大学高等教育研究重点项目(项目编号:A201200004)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)28-0098-02
随着汽车产业的发展,电子技术在汽车上的应用已成为汽车设计研究部门考虑汽车结构革新的重要原因。在国外,平均每辆汽车上的电子装置在整车成本中占20%~25%,一些豪华轿车上装有40多个微处理器,有的汽车电子产品甚至占整车成本的50%以上。许多汽车制造商都认为,增加汽车电子装备的数量,促进汽车电子化是夺取未来汽车市场的有效手段。[1]
在对汽车电子技术的教学研究中,文献[2]提出优化“汽车电子与控制”配置课程的内容、改革结构体系、改革教学方法和手段、加强实验建设和课程设计环节等改革思路。文献[3]分析了“汽车电子控制技术”课程在理论教学和实践教学方面的问题,提出了灵活多样的理论教学改革方案和采用项目教学法等加强实践环节教学的建议。文献[4]介绍了汽车电子控制技术课程精品实验项目的设计思想、主要环节及具体实践。文献[5]将虚拟仪器LabVIEW软件应用于汽车电子技术综合性和设计性虚拟实验中,并进行了实验教学的实践。文献[6]开发了汽车电子控制系统实验教学所需要的嵌入式系统,完成了实验箱硬件及教学实验所需的支撑软件,并在此基础上开展了教学实践。文献[7]介绍了在电子信息工程专业开设汽车电子系列特色课程的研究。
在汽车电子中,涉及到电力电子技术的内容通常称为汽车电力电子技术,并且成为了电力电子技术的重要分支。哈尔滨理工大学(以下简称“我校”)电气工程及其自动化专业下的电力电子方向,在汽车电子研究上已有了十几年的基础。在依托汽车电子驱动控制与系统集成教育部工程研究中心和黑龙江汽车电子技术研究中心科研基地的基础上,形成了以新能源汽车动力系统控制和汽车电子驱动控制为特色的研究方向,并培养了大量的硕士研究生和博士。因此,为了在本科教学中体现我校电气工程及其自动化专业的办学特色,结合在汽车电子方向上的研究成果,在2010年制定的电气工程及其自动化专业电力电子方向本科生培养方案中,特别增设了“汽车电子技术”专业方向选修课。本文以“汽车电子技术”课程作为研究和实践对象,通过课程结构优化设置和考核方式改革,结合现场教学和研究性教学的教学方法,实现具有特色的专业选修课教学。
一、“汽车电子技术”课程结构
“汽车电子技术”课程开设在大学四年级上学期,为专业选修课程,2学分,共32学时。其中理论教学22学时,实践教学10学时。根据电气工程及其自动化专业的基础课程和平台课程设置,结合汽车电子技术的主要特点,“汽车电子技术”课程的理论教学可分为6个模块,如图1所示。
在“汽车电子技术”课的理论教学环节中,第一部分,先介绍汽车电子的基本概念,回顾汽车电子技术的发展历史,通过实例分析介绍汽车电子对汽车安全与节能的影响,结合电气工程及其自动化专业的相关知识,讲述汽车电子与电力电子的关系。
第二部分,介绍汽车电子技术中常用的器件。包括光电、霍尔、电阻等各类传感器,常用于汽车电子控制系统中的单片机选型及选用依据,汽车电子控制系统中所用的交直流电机、电磁阀等执行器件的工作原理和控制方法。
第三部分,在以上介绍的基础上,着重介绍汽车变速器电控、ABS系统、动力转向电控等汽车电子控制系统的设计方法,主要内容包括电控系统开发遵循的标准、硬件电路设计和软件编程方法,特别强调目前汽车电子控制系统中所用的V流程开发模式。
第四部分,结合新能源汽车的热点问题,充分发挥电气工程及其自动化专业知识在电动汽车方面的运用。本门课与目前车辆工程专业所开设的“汽车电子技术”不同之处在于,省去了传统以发动机作为主导的汽车动力系统控制部分,强化了电驱动系统的匹配与设计部分。该部分内容除了包含对于汽车动力系统设计方法和匹配规律的介绍外,还增加了对于电动汽车动力系统控制的一般方法介绍。
第五部分,介绍汽车电器系统,包括汽车仪表系统、灯光照明系统、电动门锁系统、电动车窗、电动后视镜、电动天窗、电动座椅、车载空调系统、车载音响系统、车载电视娱乐系统、车载无线通讯系统、电子导航与全球定位系统、智能交通系统和车载网络系统等方面的内容。
第六部分是课程的最后部分,介绍汽车电子控制系统中可靠性的评价标准和一般的故障诊断方法。
以上六部分构成了我校电气工程及其自动化专业“汽车电子技术”理论教学的主要内容。
在“汽车电子技术”课程的实践教学过程中,主要有实验和课程设计两种方式。实验课作为学生在校内实现理论联系实际的一种比较有效的手段,学生通过实验能够加深对课程理论知识的理解,并能够培养一定的实践能力。我校在电气工程及其自动化专业“汽车电子技术”实验课的设置上,主要分为5个部分,如图2所示。
课程设计是提高学生分析问题和解决问题能力的重要手段,它不但可以使学生加深对理论和实验课程的理解,而且能够使学生将所学的课程内容与相关课程综合起来,提高了知识的应用能力。[8]“汽车电子技术”是一门实践性很强的课程,课程设计主要结合我校电气工程及其自动化专业平台课的知识,以电动汽车控制系统作为设计目标,让学生结合电力电子技术的相关知识进行设计。
二、“汽车电子技术”课程教学方法的改革
对于“汽车电子技术”课程来说,涉及到的汽车电子控制系统单靠语言描述是很难讲清楚的,而通过传统的板书教学方式,也很难清晰勾勒出汽车电子控制系统的原理和工作过程。因此本门课在授课方式上采用多媒体教学的方式,通过多媒体课件制作出的动画及示意图等来展示汽车电子控制系统的结构、组成及工作原理,使教学的内容直观清晰,易于理解。
在“汽车电子技术”课程的教学过程中,除了正常的多媒体课堂教学外,还采用了现场教学结合研究性教学的授课方法。现场教学即依托我校汽车电子驱动控制与系统集成教育部工程中心的实验平台,使学生到工程中心参观现场演示,并试用工程中心开发的汽车电子产品实验样机。这些教学手段可以使学生对汽车电子的功能及开发有更直观的认识。除此之外,教学内容中以汽车电子产品的项目开发作为主导。例如在“汽车电子控制系统的设计”这部分内容讲授时,可自始至终以工程中心开发的汽车变速器控制单元作为对象,从汽车电子产品开发的前期调研、方案论证,到中间环节的样机开发、功能验证,再到最后环节的样机标定、测试等进行全方位的介绍。通过这样的讲授,学生对汽车电子的感性知识加深,在理论学习中的目的就会变得明确,清楚地认识到需要掌握的主要内容。
三、“汽车电子技术”课程考核方式
为了有效地组织教学,突出“汽车电子技术”课程的实践性,改革了这门课程的考核方式。我校其他专业课程的考核方式大部分是以平时成绩占30%,期末卷面成绩占70%的比例进行综合评定。而由于“汽车电子技术”课程面向电气工程及其自动化专业电力电子方向的本科生,选课人数基本维持在40~60人范围内,这样的人数规模便于授课教师进行小范围内的专业指导,因此在考核方式上提出了平时成绩、作业成绩、实验成绩、课程设计与专业论文撰写相结合评定的方式。与其他课程不同之处还在于,其他课程安排的课程设计都是最终给定一个独立的成绩,而作为专业选修课,本门课程的课程设计成绩只是最终成绩的其中一部分。
目前该门课程的考核采用平时成绩占10%,作业成绩占10%,实验成绩占10%,课程设计占30%,专业小论文占40%的比例权重进行成绩的评定。这样做的好处是,不但能够充分发挥本门课理论与实践紧密结合的特点,并且可以充分激发学生的学习兴趣,培养学生的团队合作精神。
专业小论文作为考核的主要部分,在撰写过程中,授课老师首先利用2学时的时间对学生进行科技论文撰写的培训,而后引导学生充分利用学校图书馆的资源,根据各自分配到的科技论文主题进行文献的检索;学生分成了3至4名成员一组,选择关于汽车电子的主题项目,可建议主题为电动汽车整车控制器的设计、汽车防抱死ABS系统设计、汽车自动变速器控制系统设计等,学生也可以自己提出新的主题。给定主题一段时间以后,学生提交科技论文,并以学术会议的形式在课堂上进行交流,老师和其他同学可以自由根据报告者的内容提问,并提出意见和建议。该部分成绩可以当场给出,这样做的好处是激发学生的积极性,所给定的成绩能够实现主观与客观兼顾的效果,令所有同学信服。
四、结论
根据“汽车电子技术”理论与实际紧密结合的特点,结合所开设课程在电气工程及其自动化专业的实际情况,提出了教学中课程内容优化配置,现场教学结合研究性教学的授课方法;考核上提出了平时、作业、实验、课程设计与科技论文撰写相结合的方式。通过这些教学改革,提高学生学习的积极性和主动性,真正能够在有限的学时内获得最实用的知识,增强学生的实践能力。
参考文献:
[1]李建秋,赵六奇,韩晓东.汽车电子学教程[M].第2版.北京:清华大学出版社,2011.
[2]周雅夫,连静,李琳辉,等.《汽车电子与控制》课程教学改革的探析[J].科技创新导报,2010,(16):190.
[3]赵科.汽车电子控制技术教学探讨[J].新西部:理论版,2011,(27):221-222.
[4]赵秀春,徐国凯,陈晓云.汽车电子控制技术精品实验项目设计与实践[J].大连民族学院学报,2010,12(5):497-499.
[5]仇成群.LabVIEW在汽车电子虚拟实验教学中的应用[J].仪器仪表用户,2011,18(6):97-98.
一、引言
在电子技术理论和实验教学中,经常需要设计出电路,并连接实物进行原理分析和验证,在电子线路设计过程中,不仅需要考虑各种元器件的参数、性能、功耗、封装等多种因素,而且在电路的实现过程中还需要经过大量多次的电路焊接、调试和实验,费时费力,这种传统的设计方法很难适应现代电子电路设计的规模化、低成本、短周期的设计要求,当然,也不能很好的适应现代化电子技术的教学。随着EDA(电子设计自动化)技术的发展,电子线路设计过程可以通过计算机软件,搭建仿真实验电路,灵活调整元件参数进行动态仿真,进而能显著提高设计效率,降低成本,缩短设计周期。
Proteus是英国Lab Center Electronics公司出版的EDA工具软件,它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能,还能仿真单片机及器件。可以从原理图布图、代码调试到单片机与电路协同仿真,一键切换到PCB设计,真正实现了从概念到产品的完整设计。不仅对科研开发,而且对于电子技术课程教学、学生实验、课程设计、毕业论文设计、电子技能竞赛等都提供便捷的辅助功能,对培养电子技术创新型复合人才提供了最便捷的实验条件。
二、Proteus在电子技术虚拟实验教学中的优势
(一)Proteus软件的资源丰富
1.Proteus可提供的仿真元器件资源:仿真数字和模拟、交流和直流等数千种元器件,有30多个元件库。
2.Proteus可提供的仿真仪表资源 :示波器、逻辑分析仪、虚拟终端、SPI调试器、I2C调试器、信号发生器、模式发生器、交直流电压表、交直流电流表。理论上同一种仪器可以在一个电路中随意的调用。
3.除了现实存在的仪器外,Proteus还提供了一个图形显示功能,可以将线路上变化的信号,以图形的方式实时地显示出来,其作用与示波器相似,但功能更多。这些虚拟仪器仪表具有理想的参数指标,例如极高的输入阻抗、极低的输出阻抗。这些都尽可能减少了仪器对测量结果的影响。
4.Proteus可提供的调试手段 Proteus提供了比较丰富的测试信号用于电路的测试。这些测试信号包括模拟信号和数字信号。
(二)Proteus支持电路仿真
1.Proteus不仅可将许多单片机实例功能形象化,也可将许多单片机实例运行过程通过多媒体展示,这在相当程度上替代了传统的单片机实验教学的功能。
2.Proteus提供了实验室无法相比的大量的元器件库,提供了修改电路设计的灵活性、提供了实验室在数量、质量上难以相比的虚拟仪器、仪表,因而也提供了培养学生实践精神、创造精神的平台。
(三)Proteus应用领域广泛
Proteus软件是一个巨大的教学、仿真、开发资源库,不仅可以用于:模拟电路与数字电路、单片机、嵌入系统、微控制器系统的教学、实验与考评,也可以用于真实的项目设计与产品开发过程。
三、Proteus在电子技术虚拟实验教学中的应用案例分析
(一)Proteus在电路分析课程中应用案例
应用Proteus进行电路分析时,通过如下设置:点击system――set Animation options――在对话框的Animation options 区域选择show wire current with Arrows,即可以箭头的方向表示电流的流向,帮助学生理解。同时,可以将电流表、电压表、功率表等连接到电路中,对电路参数进行测试,快速得到仿真结果。
(二)Proteus在数字、模拟电子技术课程中应用案例
应用Proteus还可以进行数字、模拟电路的仿真分析,例如用译码器74LS138搭建的仿真电路,当控制信号E1接电源,E2、E3接地时,通过单刀双掷开关选择ABC三个输入端子的不同组合,即可在八路输出端子产生相对应的译码输出,控制相应的发光二极管点亮。将抽象的高低电平用发光二极管和单刀双掷开关形象的表示出来,从而更好地帮助学生理解数字逻辑器件74LS138的译码功能,同时也使枯燥的理论内容变得生动形象。
(三)Proteus在单片机技术课程中应用案例
单片机技术作为电子专业课程,一直以来都是学生们反映较难理解的课程,因为其内容综合性强、实践性强、且比较抽象。单片机课程的实践教学以往多采用验证性实验,学生按照实验指导书,将所需的器件在单片机实验箱上进行连线,下载程序并调试。但是这种方法必须在实验室内依托硬件完成,对实验室的设备数量要求较高,且对于一些综合性实验,需要较多的元器件支撑。为了提高实践教学效率、改善教学效果、降低教学成本,在单片机理论、实践教学过程中引入Proteus软件。例如在矩阵按键控制实验中,就只需将元器件从元器件库中拖放到图纸上,按照电路图将元件连接,再将keil编译好的程序下载到单片机中,按下play键即可进行仿真。需要修改电路只需在图纸上进行,快捷方便。
四、结语
在电子技术课程教学中,利用仿真软件将理论教学、实验和课程设计有机结合,提高了电子技术课程的教学效果,开发了学生自主学习的潜在能力,激发了学生的学习兴趣和创新意识,开拓了学生的视野,增强了学生综合运用知识的能力和实际动手能力,为后续高频电路、单片机等专业课程的学习以及参加电子设计竞赛等奠定了夯实的基础。
参考文献:
[1]朱清慧,张凤蕊,翟天嵩,等.proteus教程――电子线路设计、制版与仿真(第2版)[m].北京:清华大学出版社,2011.
[2]周润景,张丽娜.基于proteus的电路及单片机系统设计与仿真[m].北京:北京航空航天大学出版社,2006.
随着现代科学技术的飞速发展,知识更新越来越快,要求学生的知识面越来越宽,工程实践能力越来越强,所学的课程门数不断增加,必然导致各门课程的学时数不断压缩。如前所述,电力电子技术已经应用到各个领域,不断涌现出各种新型电力电子产品及电力电子装置,电力电子技术课程所包含的内容越来越多,所含的知识越来越丰富,原有的教学方式已不能满足二本院校电气工程及其自动化专业应用型本科人才培养目标的要求。“电力电子技术”课程教学改革的目的就是:怎样在有限的教学时间内,最大程度地提高学生的理论知识水平,拓宽学生的知识面,增强学生分析问题、解决问题的能力,培养学生的科技创新意识,将理论知识与工程实践相结合,培养出符合现代社会需求的人才。
“电力电子技术”课程教学改革具体内容
根据笔者所在辽宁工业大学电气工程学院电气专业的招生与就业、师资力量、学生素质、实验设施及目前的实际教学情况,对“电力电子技术”课程教学的各个环节进行了适当的修改和调整,更加注重对学生电力电子技术理论知识的掌握和工程实践能力的培养。
修改人才培养方案
人才培养方案制定得是否合理,关系到本专业的生存和发展。随着现代科学技术的迅猛发展,电类的各专业的界线越来越模糊,各学科相互交叉、相互渗透,电气专业传统的“发电、输电、用电”知识结构已经不能满足当今人才培养要求。因此,对人才培养方案和教学计划要进行适当的修改和调整。由于电气工程及其自动化专业是一个强电和弱电相结合的宽口径专业,而电力电子技术是诸多学科相互交集的学科,是由基础课到专业课过渡的桥梁和纽带,是强电和弱电的有机结合。因此,在修改和调整人才培养方案和教学计划时,要体现出电气专业的“以强电为主、弱电为辅、强弱协调”的主导思想,加大教学力度,要意识到“电力电子技术”课程在电气工程及其自动化专业教学中重要性和必要性,以拓宽学生的知识面,提高学生的工程实践能力和创新能力以及扩大学生毕业后的就业面。
教材内容的合理取舍
任课教师要选择一本合适的电力电子技术课程教材作为主教材,再参考其他的辅助教材,取长补短,主讲教师应具有宽阔的知识面及丰富的电力电子工程实践经验,注重应用型人才培养目标。教材的内容既有丰富的理论知识,还要注重工程实际的应用,要体现电力电子技术发展的新技术,也要体现出“电力电子技术”课程是基础课到专业课平稳过渡的桥梁,使教材内容更符合二本院校电气工程及其自动化专业的人才培养的要求。
主教材中除重点讲授交流变直流、直流变交流、直流变直流、交流变交流四大类基本变流电路及它们的组合之外,还要联系当今电力电子技术的发展趋势及应用情况,注重电力电子技术在电力系统及其他工程领域中的应用,注重主电路设计、驱动电路设计、保护电路设计、参数计算及元器件选择,还应该适当介绍SVC、SVG、高压直流输电、开关电源、UPS电源、感应加热电源、光伏逆变器等装置的工作原理和实际应用情况,以适应电气工程及其自动化专业宽口径就业要求。
课堂教学方式改革
教学过程中应以学生为主,教师为辅,避免一人堂和填鸭式教学方法,针对教学内容和学生的具体情况组织安排教学内容。
由于“电力电子技术”课程的教学内容繁多,课堂教学中需要绘制大量的电路图和波形图,以及诸多公式推导及各种参数计算等。由于课程学时少而教学内容又多,仅仅依靠传统的黑板加粉笔的教学方式显然是达不到教学效果的,所以多媒体技术逐渐走进了“电力电子技术”的课堂教学,大大地提高了课堂教学效果。这里需要强调的是,多媒体教学的引进并非完全取消黑板加粉笔的课堂教学方式,二者应该相互协调、相辅相成,各有各的长处。对于复杂的电路及波形的绘制和分析,可以充分利用多媒体的音容并茂的特点,使学生更容易理解和掌握电路的基本原理和工作过程,如以flas的方式显示电力电子器件的开通和关断过程、过电流和过电压的产生过程、电路的输入输出电压和电流波形等,使学生感到生动而有趣,使学生的课堂学习不再枯燥无味;而对于简单电路的分析以及例题习题的讲解,还是黑板加粉笔的方式显得更简单便捷,更具亲和力,加强了教师与学生间的互动和情感交流。
总之,课堂教学十分重要,教师要根据自身的特点、教学内容、学生的素质,充分利用现代化教学手段及互联网资源,在有限的课堂教学时间内,最大程度地使学生理解和吸收所学的知识。
改革实验教学环节
为了提高学生的工程实践能力,对原有的电力电子实验室设备进行了更新和改造,引进近几年内较为先进的电力电子实验设备,对原有的验内容和实验计划进行了修改和调整,尽量减少简单的验证性实验,增大设计性和综合性实验的比例,根据专业的特点和理论教学情况组织实验教学。
我院现有的电力电子综合实验室可开出多种实验,囊括了AC/DC、DC/AC/、AC/AC、DC/DC四大电力变换所需的实验,如整流及有源逆变实验、交流调压及交流调功实验、直流斩波实验、无源逆变变实验等。为了培养学生的科技创新意识,还增设了开放性实验和创新性实验,加强了教师与学生间的知识交流,也使电力电子课程的实验教学延伸到课外,对教学时间的不足起了一定程度的弥补作用;同时,在我院的大学生电子挑战杯大赛中,部分学生的竞赛题目与电力电子技术有关,提高了学生的电力电子技能。另外,我院每个学期举行教师实践技能大赛,有相当一部分竞赛题目与电力电子技术有关,大大提高了教师的电力电子技术实践能力和实验教学水平。
将Matlab仿真软件引进课堂教学和实验教学
Matlab仿真软件是各院校普遍开出的课程,将Matlab仿真软件与电力电子技术课程相结合,在课堂上,利用Matlab仿真软丰富友好的图形界面,使学生更直观地掌握所学的知识,也避免了教师画电路图、波形图的繁琐及时间的浪费;将Matlab仿真软件与电力电子技术课程实验相结合,是原有的实验操作的有益补充,同时又具备原有实验装置不具备的优点,如解决设备费用高、实验所花时间长、危险性大的缺点。而利用仿真教学工具代替实际元件在计算机上进行仿真,既不担心元器件损坏,也没有任何危险,学生完全可以在无人指导的情况下,在任何地点的计算机上自行完成电力电子电路的仿真实验,在此基础上再进行适当的真实性实验,这样不仅激发了学生的学习兴趣,更重要的是提高了学生发现问题、解决问题和实际动手的能力,会收到事半功倍的实训效果。
课程设计环节的改革
“电力电子技术”课程教学改革后,在课程教学的后期,增加了课程设计环节,由主讲教师布置该课程的设计任务,为避免雷同,每人一题,主要以电力电子技术的四大电力变换为核心,结合工程实际,根据给出的技术参数和技术指标,要求学生综合运用所学的相关知识,设计出总体方案、主电路图、驱动电路、保护电路等,并进行相关参数计算及元器件选择。较简单的题目,要求制作电路板和元器件焊接,并使用实验室的仪器和工具进行调试;较复杂的题目要求用实验室的实验设备验证或进行matlab仿真,最终以论文的形式完成课程设计,并进行课程设计答辩。课程设计环节的增加,拓宽了学生的知识面,提高了学生独立分析问题、解决问题的能力,是理论与实践相结合的有益补充,同时为后期的毕业设计、就业及将来打下基础。
毕业设计环节的改革
《数字电子技术》是我院应电、通技、电信、微电专业的一门主干专业基础课,有基础性、专业性和技术性强的特点,是一门理论和实际紧密结合的课程。由于半导体技术的迅速发展,微型计算机的广泛应用,数字电子技术在现代科学技术领域中占有越来越重要的地位,数字电路也正朝着大规模、低功耗、高速度、可编程等方向迅速发展,应用也更加广泛。可以说,数字化已成为当今电子技术的发展潮流。
由于受到传统教学模式的影响,我院数字电子技术课程一直沿用比较单一的教学方法,采用“理论—实验—设计” 的教学模式,即将《数字电子技术》、《数字电子技术实验》和《数字电子技术课程设计》三门课程与之对应,分别为纯理论课、纯实践课程和单纯的理论设计。在教学过程中,后者作为前者的后续课程,主观上是为了帮助学生理解理论知识或深化电路基本应用,但由于纯理论讲解枯燥乏味,学生茫然不知所措,因而缺乏主动学习的动力。在实验过程中也不能将理论知识融入其中,弄不懂原理,无法解释实验现象,因而总是疲于应付,交差了事,根本谈不上理论和实践的结合,效果显然不好。在后期的课程设计过程中,学生也只是从理论上设计电路,既不做电路仿真也不进行电路制作,虽然学生在一定程度上对电路功能有了进一步的理解,但实际意义并不大。由此可见,这种模式比较注重教学内容的理论性和系统性,缺乏知识和能力的相互融合,使各环节严重脱节,从而造成了学生不能学以致用,缺乏处理实际问题和解决问题的能力。
为了更好的解决这个问题,我们教学团队大胆提出了“教、学、做合一”的教学思路,使学生能够从实际问题出发,边学边练,极大调动了学生的参与积极性,学习效果显著提高。针对本次教学改革,结合我院实际,具体开展了以下工作。
一、首先,认真挑选教材
为适应高职教育的特点,我们以“必需、够用”为度,认真选取了一本以项目为单元、以应用为主线,将理论知识融入到每一个实践项目中去并有着丰富知识和内容的项目教程,力求通过不同的项目和实例来引导学生,将数字电子技术的基础知识、基本理论融入其中,从而为学生建立一个宽广、针对性和实用性强的知识平台。
二、确定项目内容
由于我们采用的是教学做合一的教学模式,教学内容将紧紧围绕项目进行,因此如何使项目内容具有典型性和可操作性,能不能由简入繁,真正激发学生的学习兴趣就显得尤为重要。我们经过仔细分析和研讨,按层次确定了与教学内容想关的五个项目,主要涉及基本门电路、组合逻辑电路、时序逻辑电路、555应用电路等。在最后的电路设计与制作环节中,我们则选取了综合性较强的“抢答器电路设计”课题,通过电路的仿真、制作、调试和故障排除等,开阔了学生的视野,提高了学生对数字电路的理解和综合应用能力。 三、认真编写训练指导书和报告册
数字电子技术课程的操作性很强,学生操作训练非常重要。一方面可以进一步巩固和加强理论知识,提高解决实际问题的能力,另一方面可以学会使用常用电子测量仪器、学会调试数字电路逻辑功能的方法。由于我院学生的基础较差,理解能力和动手能力相对较差,为了帮助和指导学生顺利完成各个实训项目,我们编写了与实践环节配套的训练指导书,该书共分五个项目,十二个工作任务,内容包括任务要求、任务目标、训练器材、内容和步骤、思考题等,能较全面的指导学生完成各个训练任务。报告册则是与学生操作练习配套的“作业本”,是用于检验学生学习效果、了解学生学习情况的记录本,我们也针对项目要求和结果进行了详细编排。
四、教学方法
(一)根据项目单元所承担的功能,完成项目所应传授的知识和能力,将教学内容分解到每一项目单元中,并根据具体内容采取不同的教学方法及考核方法。
(二)对各个项目之间相互重复与交叉的知识,应进行优化组合,强调知识间的相互联系和衔接,注意知识层次的过渡并加以综合化改造。
(三)理论教学与实践教学相互渗透,理论知识与实践技能考核相互结合,采用“讲练结合”现场教学和“讨论式”课堂交流方式。
(四)实践性教学始终与理论教学紧密结合,将课堂理论教学与仿真实验、电路制作相结合,使学生真正能够在学中做和做中学,达到锻炼自己、提升能力的目的。
(五)教学效果