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摘要:针对传统教学中存在内容抽象、理论无法联系实践、复杂难学等诸多问题,提出以Proteus仿真技术为基础,从理论教学、实验教学、实践教学三个方面进行了改革实践,经过几年的实践表明,提高了学生对本专业的学习热情、工程实践能力和创新能力,教学质量得到很大改善。
关键词:数字电子技术基础;Proteus仿真;教学改革
1PROTEUS软件介绍
PROTEUS软件是英国LabcenterElectronics公司开发的电路分析与实物仿制及印制电路板设计软件,是一个电子设计的教学平台、实验平台和创新平台,覆盖了电工电子实验室、电子技术实验室,单片机应用实验室等全部功能。它可以对模拟电路、数字电路、单片机及其外围电路组成的系统仿真,并进行功能验证,通过动态器件如电机、LED,LCD开关等,配合系统配置的虚拟仪器,实时观看运行后的输入输出的效果。
2理论教学改革
根据我校地处偏远且为农林院校的特殊情况和实际工程需要,教学内容上舍去复杂的理论分析,注重理论分析结果的应用,减少有关器件内部结构的分析过程,着重介绍器件(或集成元器件)的作用、主要参数、使用方法。全系教师根据各路反馈信息,确定数字电路基础、组合逻辑电路、时序逻辑电路、脉冲波形产生于整形,AD/DA和DA/AD转换电路五大教学项目,每个大项目又分为几个小的教学模块,同时弱化或忽略掉其它相关内容。《数字电子技术基础》是学生第一次接触与以往截然不同的逻辑电路,其中涉及到很多电路的原理和繁琐抽象名词术语,这些无论板书或者多媒体课件,都会使学生觉得枯燥无味,丧失学习激情。如果教学时根据教学内容,在理论教学过程中利用多媒体讲解原理、用法,再穿插Proteus仿真,可使理论知识直观、形象、生动,促进学生对知识的理解和记忆。例如,刚接触常用组合逻辑电路8线-3线优先编码器74HC148时,学生对什么是编码器,选通输入端、低电平有效等名词一头雾水,更难以想象对输入的编码其输出是怎样的,如果有几路信号同时输入,究竟对哪一路优先编码输出,怎样实现利用功能端实现扩展编码?单靠多媒体讲解,这些问题在学生脑海里像一盘浆糊,一片茫然,无疑加大了学生的理解难度。这时,教师可以在Proteus界面上形象地演示编码器74HC148的逻辑功能,如图1所示,改变各个输入端和控制端的输入,即可用发光二极管形象的表现出74HC148输出端的状态,结合仿真现象形象讲解,使得原来难以理解的芯片功能表也变得容易,会起到事半功倍之效,为后面的学习打下夯实的基础。实践表明,通过在课堂上现场穿插PROTEUS仿真教学,学生很轻松学习地译码器、数据选择器、数据比较器等常用组合逻辑电路,各种触发器、常用时序逻辑电路和555定时器的运用,以及AD,DA转换器,对《数字电路基础》的畏难情绪一扫而光。
3实验教学改革
一、电工技术课程体系的构建
电工技术课程体系由基础知识、应用技能、综合测试和课程评价四个模块组成。其中,基础知识模块包括电工技术的最基本内容,其主要功能是培养学生掌握基本理论知识;应用技能模块包括实验、基本技能实训和电路仿真等与电工技术理论内容相配套的重要实践环节,其主要功能是培养学生扎实的基本技能与应用能力;综合测试模块包括过程考核和结果考核,结合《国家职业标准——维修电工》的要求,注重考核学生掌握基础理论与基本技能的能力;课程评价模块包括学生、任课教师、专业教研室等对本课程的意见和建议。
二、重组理论内容,夯实理论基础
电工技术课程所包涵的内容较多,各专业对本课程的要求也存在差异,给课程的教学带来了较大的困难。通过与相关专业沟通、研究专业培养目标对本课程的需求,结合维修电工考试对基础知识的要求,电工技术基础知识模块按内容属性分为直流电路、交流电路、磁路和变压器及电机电器四个教学单元,每个教学单元下设若干个基本课题。各专业可结合专业培养目标的需求组合出适合本专业的电工技术教学大纲和教学计划。各基本课题的内容要简练、实用,避免过多的理论推导。同时要贴紧实验和基本技能实训内容;贴紧维修电工考证的内容,力求达到基础知识、应用技能、电工考证的高度统一。
三、整合实践内涵,提升应用能力
1.实验教学,以仪表使用为主。电工技术是一门实践性强的学科,许多知识必须通过实验手段才能正确建立,实验教学环节在电工技术教学中至关重要。实验内容安排上力求做到以电路基本元件、基本电路及仪器仪表使用为主线合理安排,弱化理论验证性实验,强化应用性实验。通过实验巩固电的基础知识,熟练掌握仪器仪表的使用方法,培养分析问题解决问题的能力及严谨的科学态度。其内容包括电位、电压测量及基尔霍夫定律验证、常用阻容元件识别与测试、日光灯电路及功率因数的提高、三相电路负载、单相变压器特性的测试和三相异步电动机测试与使用。
2.基本技能实训,注重打好基本功。电工技术应用能力的落脚点就是岗位的工作能力,基本技能实训是其中最重要的一个环节。其内容包括安全用电和基本操作技能训练;电工仪表的使用;照明系统图和平面图的识读及照明电路的安装;低压控制电器的拆装;电动机的拆装;电气控制图的识读及电动机正反转控制电路。通过基本技能实训使学生逐步积累电工基本知识和实用技能,不断提高实际操作能力,为走上工作岗位打下良好的基础。
一、构建科学的课程内容体系,主动适应信息时代的教改需求
针对电工课学时减少、内容膨胀、更新快的特点,沿着“掌握基本知识,教会学习方法,启迪创新思维”的思路,借鉴国外和地方有关教育及科技发展的研究成果,笔者对课程内容体系进行了重新的调整设计。参考国内外同类或相关的教材和著作,对经典内容进行了调整优化,删减了陈旧繁杂的内容,补充了现代电子设计思想和电工常用电路应用实例。结合生产实践的需要,在加强应用的基础上,考虑到深入浅出、循序渐进的认识规律,优化组合课程内容。分四个层次设置电工课程。
第一层次,电路的认识。介绍电路和基本电路元件,如电阻、电容、电感等及各电路元件的约束关系、基本物理量等。
第二层次,电路分析基础。包括电路的基本定律、基本电路分析方法、电路的暂态分析和正弦交流电路分析。电路分析基础多见于后续课程的电路等效分析,影响到电路基本分析判断与实际电路图的快速识别。其中直流电路是交流电路、电子电路的基础。直流电路分析方法,如基尔霍夫定律、等效概念、戴维南定理等,不仅适用于直流电路的分析计算,一般也适用于其他电路的分析计算。这些内容贯穿于整个课程中,起着承上启下或牵动全局的作用。
第三层次,电工器件。磁路部分重点介绍交流铁心线圈电路,为学习变压器与异步电动机打基础。电动机重点介绍电动机的控制与调速。因为电动机的控制技术仍然是各种控制理论和实践中应用最多的技术。
第四层次,电工常用电路应用及电路设计方法。介绍电工日常工作中经常接触到的典型电路,使学员意识到所学的电工知识绝不是空洞的理论。通过具体的电路分析介绍电路设计的基本程序和步骤,初步确立电路设计思想,培养学员的电路设计习惯。
这四个层次之中又可以按内容难度等级划分为重点讲授内容、一般讲授内容和自学内容。如对戴维南定理重点讲解,而对支路电流法,只要讲解列方程的原则和方法即可,学员可以自己总结出结论,达到解决问题的目的。交流电路研究的理论依据依然是欧姆定律、基尔霍夫定律以及基本电路分析方法,只不过分析的对象不是直流而是相量,只要了解了复数运算规律,就能利用前后关联的知识独立求解,教学中应该把学习的主动权交给学员。这样设置教学内容体系后,能做到繁简得当、重点突出,既不损害其内容的完整性、系统性,又解决了课时减少的矛盾。
一、电工技术课程体系的构建
电工技术课程体系由基础知识、应用技能、综合测试和课程评价四个模块组成。其中,基础知识模块包括电工技术的最基本内容,其主要功能是培养学生掌握基本理论知识;应用技能模块包括实验、基本技能实训和电路仿真等与电工技术理论内容相配套的重要实践环节,其主要功能是培养学生扎实的基本技能与应用能力;综合测试模块包括过程考核和结果考核,结合《国家职业标准——维修电工》的要求,注重考核学生掌握基础理论与基本技能的能力;课程评价模块包括学生、任课教师、专业教研室等对本课程的意见和建议。
二、重组理论内容,夯实理论基础
电工技术课程所包涵的内容较多,各专业对本课程的要求也存在差异,给课程的教学带来了较大的困难。通过与相关专业沟通、研究专业培养目标对本课程的需求,结合维修电工考试对基础知识的要求,电工技术基础知识模块按内容属性分为直流电路、交流电路、磁路和变压器及电机电器四个教学单元,每个教学单元下设若干个基本课题。各专业可结合专业培养目标的需求组合出适合本专业的电工技术教学大纲和教学计划。各基本课题的内容要简练、实用,避免过多的理论推导。同时要贴紧实验和基本技能实训内容;贴紧维修电工考证的内容,力求达到基础知识、应用技能、电工考证的高度统一。
三、整合实践内涵,提升应用能力
1.实验教学,以仪表使用为主。电工技术是一门实践性强的学科,许多知识必须通过实验手段才能正确建立,实验教学环节在电工技术教学中至关重要。实验内容安排上力求做到以电路基本元件、基本电路及仪器仪表使用为主线合理安排,弱化理论验证性实验,强化应用性实验。通过实验巩固电的基础知识,熟练掌握仪器仪表的使用方法,培养分析问题解决问题的能力及严谨的科学态度。其内容包括电位、电压测量及基尔霍夫定律验证、常用阻容元件识别与测试、日光灯电路及功率因数的提高、三相电路负载、单相变压器特性的测试和三相异步电动机测试与使用。
2.基本技能实训,注重打好基本功。电工技术应用能力的落脚点就是岗位的工作能力,基本技能实训是其中最重要的一个环节。其内容包括安全用电和基本操作技能训练;电工仪表的使用;照明系统图和平面图的识读及照明电路的安装;低压控制电器的拆装;电动机的拆装;电气控制图的识读及电动机正反转控制电路。通过基本技能实训使学生逐步积累电工基本知识和实用技能,不断提高实际操作能力,为走上工作岗位打下良好的基础。
0前言
电子技术课程设计是在数字电路和模拟电路基础型实验的基础上所形成的综合性实践课程,是电子技术教学的重要环节之一。通过电子技术课程设计的实践过程,学生可以更好的了解如何开展电子系统的设计和调试,有助于提高学生的实验技能和电路设计水平。因此,充分发挥学生在电子设计课程设计中的主导地位,最大限度的激发学生的创造潜能,是电子技术课程设计改革的首要目标。
1电子技术课程设计内容改革的必要性
1.1学生发展的需要
就传统的电子技术课程设计而言,课程设计的时间为两周,设计题目的内容比较固定,一般为教师制定的,学生从中选取一个电路来进行焊接和调试。这些课题一直重复着使用了好些年,已经丧失了新意与创造力,因而很难激发学生的兴趣与积极性,很难调动学生的参与热情,使学生丧失学习的激情,进而特别容易产生抄袭现象,无法达到课程设计的教学目的。另外,由于这种按部就班、单一的教学模式的限制,电子技术课程设计的内容多为验证性的,这很大程度上抹杀了学生的创造性、设计性以及综合性,无法达到提高学生设计开发能力的目的,难以实现因材施教,培养创造性人才的目标。
1.2时展的需要
随着电子技术和计算机技术的迅猛发展,新器件、新技术不断的推陈出新,这电子技术课程设计内容改革研究毕坤新乡职业技术学院453002也对电子技术课程设计提出了更多、更高的要求。在新的电子时代,只有将电子技术的新发展与实践教学相结合,同时配合教学内容适度的对实验内容体系进行更新与完善,才能真正实现与时代的同步发展。因此,为了适应科学技术的发展以及时代的需要,培育出更多具有竞争意识和创新能力的新一代大学生,革新电子技术课程设计的教学内容是一个必然选择。对此,我们应该深化教学改革,对设计的内容进行一些新的尝试,以此来调动学生学习的积极性,点燃学生努力探索的欲望,力图实现电子技术课程设计的实验性、科学性和可行性。