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1.1ARM处理部分
针对ARM内核的高速可顺序执行特性,更适合处理复杂协议信息。ARM处理部分在设计中主要负责协议层处理工作,包括通信信息、人机交互设定、系统工作参数监测、报警数据设定、监测以及系统数据分析处理等多方面的工作,整体采用抢占式进行多任务分配,提高CPU利用率以及系统鲁棒性。
1.2FPGA控制部分
总体来看,FPGA主要负责硬件设备底层驱动的读写,作为ARM的一个外部扩展RAM进行外设数据交换,所有FPGA采集、输出的数据均可通过ARM的可变静态存储控制器(FlexibleStaticMemoryController,FSMC)总线读写。在设计中运用FPGA独特的可多任务并行执行的特性,FPGA控制部分主要负责外部通信模式的选择;外部模拟信号的采集、输出温度的控制、时钟同步、时钟移相、数码管计数显示等多项功能的处理。在外部模拟量、氢原子钟内炉温度采集部分,由FPGA内部硬件采用状态机形式通过两片AD7490D对外部32路模拟量采集,并直接用模数转换器进行控制处理;另一个状态机通过热敏电阻对内炉顶,上,底等三部分温度进行采集;在温度输出控制部分,通过三路PWM控制方式,以外部温控器作为驱动信号,调节加热功率。在模数转换部分由专用基准电压芯片REF192产生参考电压,温度转换经过带有前置运算放大器(Operationalamplifier,OP)的模数转换器进行采样,并同时具有抑制50Hz抑制功能,以抵消测量中所产生的工频干扰。在通信电路的设计部分由FPGA来选择所采用的通信方式,其中串口通信采用隔离式电平变换芯片,避免电平不兼容或是不同设备间的静电释放(Electro-Staticdischarge,ESD)所带来的放电损坏;以太网部分采用专用以太网接口模块,可同时兼容TCP/IPv4、用户数据报协议(UserDatagramProtocol,UDP)等。
1.串口通信接口的电路设计
原本的串口通信设计为了满足两路串口通信的技术指标,采用AT89C52结合通用同步异步接收发送器8251A实现双串口的扩展。本文采用ADM3251E[3]来解决多路串口的通信功能。ADM3251E是一款高速、2.5kV完全隔离、单通道RS-232/V.28收发器、具有isoPower隔离电源的双通道数字隔离器,设计中无需使用单独的隔离DC-DC转换器。由于RIN和TOUT引脚提供高压ESD保护,因此该器件非常适合在恶劣的电气环境中工作,或频繁插拔RS-232电缆的场合。ADM3251E采用ADI公司的芯片级变压器iCoupler技术,能够同时用于隔离逻辑信号和集成式DC-DC转换器,因此该器件可提供整体隔离解决方案。
2.ADC模拟量采样电路设计改进
原本的ADC采样电路使用两片ADC0816。ADC0816是逐次比较式16路8位A/D转换器,其内部包含有一个8位A/D转换器和16路的单端模拟信号多路转换开关,转换精度为1/2LSB,转换时间为100us(时钟频率为640KHz)。改进设计中采用AD7490,它是一款12位高速、低功耗逐次逼近型ADC。同时AD7490采用单电源工作,电源电压为2.7V至5.25V,最高吞吐量可达1MSPS;其内置一个低噪声、宽带宽采样/保持放大器,可处理1MHz以上的输入频率;转换过程和数据采集过程通过CS和串行时钟进行控制,从而为器件与微处理器接口创造了条件。
3.温度控制部分的设计改进
温度对于氢原子钟来说是个很重要的因素,温度控制不好会引起氢原子钟稳定度变差;温度失控会直接导致氢原子钟没有中频信号输出。因此在温度控制的设计中首先要做到可靠、稳定。原先的温度控制系统采用模拟控制多块电路板各温度区域独立控制模式,其缺点是变容二极管参数数值不在正常工作范围内之后,需要人为调整电路板的电位器,即通过人为改变电阻的模式来达到调整温度的目的。在数字化智能温控设计中采用AD7792[4],AD7792具有两个高精度的可编程恒流激励源,内置有可编程的仪表放大器,可以对不同的输入信号选择相对应的放大倍数,实现信号的匹配。它内置16位ADC,采用SPI串行接口,容易实现光耦隔离,有三路差分模拟输入,可以满足设计中分别对内炉顶,上,底三部分温度进行采集的设计要求。AD7792为适应高精度测量应用的低功耗、低噪声、完整模拟前端,内置一个低噪声、带有三个差分模拟输入的16位Σ-Δ型ADC。它还集成了片内低噪声仪表放大器,因而可直接输入小信号;内置一个精密低噪声、低漂移内部带隙基准电压源,而且也可采用一个外部差分基准电压。图2中所示CHAN表示温度区域,其中CH1代表内炉顶,CH2代表内炉上,CH3代表内炉底;ACTU代表采样温度数值,SET代表设定温度数值,OUT代表了输出功率的大小。
4.移相同步精度设计改进
传统控制板同步精度为100ns±逻辑门延时(约几个ns),移相分辨率为0.1us。经过设计改进后,采用独特的先倍频后同步技术,可大大提高移相同步分辨率。在本次应用中,先对外部输入的10MHz方波信号,经过FPGA内部的锁相环(PhaseLockedLoop,PLL)的配置进行零度移相五倍频,得到和输入信号零相位差的50MHz信号。上一幅为10MHz信号波形,下一幅为倍频后的50MHz方波信号波形。
5.DDS电路设计部分
之前控制板在综合器设计输出时,采用AT89C52驱动三片74LS595串入并出输出6位8421码共24位数据信息经25芯弯角插座(DR-25)将数据传输至接收机控制板,再由CPLD处理后输出所需的频率信号。而目前设计中选取AD9956[5],使用直接数字式频率合成器(DirectDigitalSynthesizer,DDS)技术直接从监控板输出所需的频率信号,AD9956是由美国AnalogDevice公司推出的高性能的DDS芯片,提供速度高达400MHz的内部时钟,可合成频率高达160MHz,支持2.7GHz的时钟输入(可选2,4或8分频)、内部集成14位的D/A转换器,具备快速频率转换、精细频率分辨率和低相位噪声输出的性能,适用于快速跳频频率合成器的设计,本设计DDS输出频率信号可以根据键盘键入的频率值不同而输出不同的频率值。
6.存储器设计改进
氢原子钟必需具有对时间以及对所监测数据实时保存的功能。然而外部存储器的选择也是多种多样的,目前应用最多的仍是SRAM、EEPROM及NVRAM这三种方案。我们目前使用的存储器就是采用SRAM加后备电池的模式,型号62256,它是组织结构为32K*8位字长的高性能CMOS静态RAM。在设备掉电的情况下,存储数据易丢失。同时SRAM加后备电池的方法增加了硬件设计的复杂性,降低了系统的可靠性;EEPROM方式可擦写次数较少(约10万次),且写操作时间较长(约10ms);而NVRAM的价格问题又限制了它的普遍应用。因此越来越多的设计者将目光投向了新型的非易失性铁电存储器(FRAM)。铁电存储器具有以下几个优点:可以总线速度写入数据,而且在写入后不需要任何延时等待;有近乎无限次擦写寿命;数据保持45年不丢失;具有较低的功耗。设计中采用的FM25L16是串行FRAM。其内部存储结构形式为2k×8位,地址范围为0000H~07FFH,FM25L16支持SPI方式0和方式3。具有先进的写保护设计,包括硬件保护和软件保护双重保护功能。FM25L16的数据读写速度能达到18MHz,可与当前高速的RAM相媲美。结束语从设计的测试结果来看,全新的设计模式对电路的性能,可靠性,稳定性等多方面都有很大的提高,具体表现如下所示:
(1)设计中采用AD7490替代ADC0816,从而使得ADC精度提高8bit升级到12bit,精度提高了16倍,并且无需经过外接模拟开关,减少了信号经过多个模拟芯片引起误差。
(2)温度控制系统采用全数字化设计模式,提高测量精度,降低干扰,可避免处理运放电路所造成的对温度飘移的影响以及多级模拟带来的累计误差,最重要的一点就是不用再人为的通过改变电阻模式来达到调整温度的目的。
(3)综合器设计部分采用DDS处理技术,直接从监控板输出所需频率信号,从而大大减少设计中潜在的故障点,大大提高了设计的可靠性,稳定性。
【关键词】电子设备 电子电路 接地技术 抗干扰能力 干扰抑制
中图分类号:V443 文献标识码:A文章编号:
一.引言
我们知道在电子电路设计中的接地技术直接关系到了电器的使用寿命以及安全程度。在我国当前,各种各样的电子产品相继诞生,电子产品的应用也日益的广泛,可以说电子产品已经成为了人们生活工作的一个重要的组成部分。我们知道电子干扰是有很大的危害性的,它不仅仅严重的降低了电子系统的可靠性,还能够对人体的健康产生很大的负面作用。例如一些电子产品以及仪器就对电子电路的干扰十分的敏感,最常见的有家用电器比如收音机,电视机等等,还有一些医用设备,比如心脏起搏器等等。这些对电子电路的干扰电磁波都十分的敏感,干扰严重影响了这些设备的正常工作,严重的甚至使这些设备无法工作。为此,我们必须重视电子电路抗干扰能力的设计,可以说电子电路的抗干扰能力已经成了当前电子电路设计的一个非常重要的一方面,这是因为如此接地技术才显得如此重要,可以说接地技术的高低已经直接影响到了电子电路的抗干能力了。
二.接地技术的种类和目的
我们知道电磁干扰对电器具有很大的影响,严重的降低了其稳定性,也不利于工作人员的身体健康。为了保证用户用电的安全可靠,必须注意电子电路设计中接地技术的科学合理性。我们知道安全保护接地是接地技术中比较常见的一种,采用这种接方式地主要是为了保护用户的安全,在实际的生活中有的电器年记哦久了,则其绝缘性能下降,这样就给用户带来了很大的安全隐患,采用这种保护性的接地就是为了消除这种安全隐患而采取的措施。再者一些电器设备在运行的过程中会产生积累静电,这样就及其容易引起接触性的触电,甚至引起电器的爆炸,其危害极大,为了防止类似情况的发生,一般采用的接地方法是屏蔽接地法,能够有效的防止静电积累造成的损失。最后我们知道电磁干扰对电器设备是有很大的影响的,为了避免电器设备受到太多的电磁干扰,采取接地的方法可以有效的配出干扰,保证电器正常运行。
三.接地技术中的接地方式
电子电路设计中接地方式是比较多的,其接地方式不同那么它产生的效果也会不同,所以对于比较常见的几种接地方式我们要充分的了解,只有这样才能在具体的电子电路设计时运用自如。以下介绍两种最为普片使用的接地方式。
保护接零
一般用于三相四线制供电系统中的中性线,是电路环路的重要组成部分,在零线直接接地的一相四线制电网中,设计中一定要注意将电子电器设备征程运行时小带电的金属外壳于电刚的零线连接起来,这样一旦当电器设备中的某一项发乍漏电或者是碰壳时,由于事先金属外壳与零线相连,形成的单向短路,电流非常大,使电路保护装置迅速动的切断电源,从而保护了操作人员的人身安全和电网其他部分的正常运行,同时也可以避免一些重大安全事故的发生。
保护接地
接地保护的主要目的是为了防止用户触电,为了保护用户的安全而采取的措施,保护接地可以说是电子电路设计中最为常见的接地方式,一般来说对于那些中性点不接地的电网都采用保护性的接地方式,采用这种方式则电器设备的支架以及外壳均要接地,这样能够取得比较好的效果,有效的保护的电器安全一用户的安全。
四.电子电路设计中系统接地
通过接地技术的研究我们知道电子电路仪器中的电子仪器设备控制系统中遇到经常需要解决的就是系统接地问题,这也是设计中的一大难点。系统接地线是各种电路中的静态,动态电流的通道,同时又是各级电路通过共同的接地电阻相互耦合的途径,这样就形成了电路之间相互干扰的薄弱环节,所以电子电路设备中的切抗干扰技术,都和接地有很直接的关系。设计合理的接地足抑制噪音和防止干扰的主要途径,不仪能保证电子电器设备的正常,稳定和可靠性工作。
五.电子电路设计中系统接地的原则
根据不同的干扰源要设计不同的接地技术和工艺,不能存在侥幸认为电路中只要有一点接地就能消除干扰,要寻求综合性质的接地方式,才是最为安拿有效的,接地点的选择要恰当,避免设计不当引起的新的干扰。接地点的选择除了安全性外、还要一并考虑屏蔽效果的兼容性,就是要通过接地屏屏蔽技术达到消除多种干扰的综台目的。一般来说.电子电路设计如何和大地接触,与系统的工作稳定性能有着极为密切的关系,设计中常用以下三种方式。
1.浮地方式.不接触大地的悬浮方式。是将电路设备与公共地可能引起环流的公共导线隔离开来,从而抑制来自接地线的干扰。这种接地方式的缺点是设备不与大地直接相连.容易出现静电积累现象,这样积累起来的电荷达到·定程度后,在设备和大地之间会产生具有强人放电电流的静电击穿现象。
2.单点接地方式,我们知道采取两点接地扥方式很容易形成接地环路,一点接地的主要功能就是消除接地环路的形成。
3.多点接地方式,对于工作频率较高的高频电路,由于各元器件的引线和电路本身布局的电感都将增加接地线的阻抗,一点接地方式已不再适用
五.结束语
当前我国的经济快速发展带动了我国电子行业的迅速发展,各种电子产品相继诞生,并且应用日益广泛。在当前,我们已经进入了信息时代,各种各样的电子产品已经成为了人们生活的一部分,和人们的生活紧密相连,所以电子产品已经成为了当今不可或缺的一部分。但是我们知道,电子产品都存在电磁干扰,这不仅仅严重影响了电子系统的可靠性而且也严重危害到了工作人员以及用户的健康状态。所以,正是因为这个原因在进行电子电路设计时,我们要充分考虑其接地技术,这样可以有效的抗干扰能力。提高电子设备的抗干扰能力不仅仅可以提高经济利益还可以提高社会效益。可以说科学的接地技术已经成为了电子电路设计的一个重要的方面,是在电子电力设计工作中必须认真考虑的问题,其重要性不言而喻。所以本文就这个问题作了简单的探讨。
参考文献:
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[6]许蓓蓓 对电子电路抗干扰措施的探讨 [期刊论文] 《建材发展导向》 -2011年11期
关键词: 电子技术课程设计 教学设计 教学过程
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:
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[2]杨志忠,华沙,康广荃.电子技术课程设计[M].北京:机械工业出版社,2008.
【关键词】电子竞赛 创新人才培养 探索与实践
【中图分类号】G71 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2016)31-0240-01
教育部在《高等职业教育创新发展行动计划(2015-2018年)》中,明确提出“将学生的创新意识培养和创新思维养成融入教育教学全过程”,“探索将学生完成的创新实验、、专利获取、自主创业等成果折算为学分,将学生参与课题研究、项目实验等活动认定为课堂学习;为有意愿有潜质的学生制定创新创业能力培养计划”[1] 。近年来,我校树立创新人才培养的指导思想,深入开展高职教育教学改革,打通创新人才培养渠道,在电子信息专业开展了“以电子设计竞赛为抓手,提升高职学生实践创新能力”的教育教学改革[2]-[4],建立了包含项目化课程、研究性课程、学生科技创新社团活动、大学生实践创新立项课题及大学生电子设计竞赛五部分组成的较为完善的学生创新能力培养体系,取得了可喜的实绩与显著的成效。
一、项目化课程
电子竞赛课题具有很强的综合性和实用性,其包含的知识点涉及到电子信息专业的所有课程。竞赛要求学生具有熟悉应用各种器件,能够采用各种软硬件技术综合设计,具备文献资料查阅能力、分析解决问题能力、报告梳理写作能力以及团结协作精神和创新意识等综合素质和能力。因此,我们以电子设计竞赛为抓手,开展了基于“项目引领、任务驱动、过程导向”的项目化课程改革和课程建设,将电子设计竞赛内容提炼内化为课程与教材改革项目,形成了有利于电子信息专业学生创新能力培养的项目化、综合化、设计性、研究性系列课程。通过实施以学生为主体的“项目教学”、“教学做一体化”教学,引导学生主动学习、主动实践、主动思考、分工协作来完成项目任务。推进了学生主动性的实践学习、应用性的技能学习、创新型的研究学习,提升了学生创新能力。
项目课程以电子电路系统或电子产品为载体,将电子设计竞赛内容提炼内化为课程与教材改革项目,如:《电工电路设计与制作》、《模拟电路设计与制作》、《数字电路设计与制作》、《电子工程制图》、《射频装置的制作与调试》、《单片机小系统的制作及应用》、《可编程器件原理与项目训练》、《电子设计与制作》、《电子技术综合应用》等。通过项目课程教学,学生的创新意识得到大大提升。
二、研究性选修课程
开设本学科领域或跨学科领域的具有综合性、开放性、可研究性的课程,系统训练学生掌握从事科研工作从理论到实践的方法。通过几年的实践积累,研究性选修课形成了“简单电路设计应用、处理器应用开发、复杂电子系统设计”三个层次,开发的主要课程有:《实用电子电路设计》、《技术报告和学术论文撰写》、《基于CPLD的数字系统设计》、《基于单片机的系统设计》、《系统综合设计应用》等,有效培养了学生的创新实践能力。
三、学生科技创新社团活动
成立学生电子制作兴趣小组、家电维修小组、电子设计科技创新社团,每个社团制定具体活动计划,学校提供一定的资助资金,且配有实践经验丰富的指导教师辅导,制定辅导计划。低年级学生侧重于电子小制作活动,高年级学生开展家电维修社区服务、参加电子设计科技创新社团。电子设计科技创新社团主要围绕电子设计竞赛要求开设模块化课程,进行从总体设计论证到分模块的软硬件设计制作、调试、撰写报告等一系列电子设计制作训练,保证了学生有理论有实践地在教师指导下完成电子设计制作项目的研究和学习。
四、学生科技创新实践立项课题
一部分动手能力较强、对项目开发有强烈兴趣爱好的学生3~5人组成小组,自主申报院级科技创新课题立项,优秀的课题申报省级大学生实践创新训练计划课题立项,科研骨干参加学校的实验室改造立项课题研究或教师的科研项目。三个层次的立项课题学校均提供一定的资金资助,学生在教师的指导下,利用课余开展科技创新研究。
按照电子信息专业高职学生实践创新能力培养体系开展的一系列实践活动,全面提高了学生的实践创新能力。学生在创新实践课题研究、和电子设计竞赛等方面取得丰硕的成果。
五、校内大学生电子设计竞赛
学校在每年十月举办为期1-2个月的科技创新节,本专业组织开展电子知识竞赛、电子技能竞赛、电子设计竞赛、创新成果展示会和新技术专题讲座等。常规化院级的电子设计竞赛活动为学生提供了较大的施展空间,学生参加的积极性越来越高,参加的人数越来越多,促进了学生实践创新能力的培养。参加省级、国家级的大学生电子设计竞赛,已连续获得五届全国一等奖,极大提高了学生的竞争力。
学校以大学生电子设计竞赛为契机,着眼于培养高素质创新人才,先后投数百万元,高起点规划和组织建设了学校大学生创新能力培养的硬件环境。通过几年的研究实践,课程改革和课程建设均取得了丰硕成果,获得国家教学成果奖一项,省级教学成果奖一项。
电子竞赛推动学生创新能力的培养,提高了学生学习的积极性,学生主动实践、主动研究,动手实践、综合应用能力和创新能力全面提高,促进了人才培养质量和专业内涵建设。毕业生深受用人单位的欢迎,就业质量逐年提高,企业满意率达95%以上,有些学生已成为企业的技术骨干。尤其是在大学生电子设计制作竞赛中的优胜学生,毕业后深受各用人单位的欢迎、好评与肯定。
参考文献:
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关键词:实践教学;应用电子技术专业;改革
作者简介:梁超(1965-),男,广西岑溪人,江西信息应用职业技术学院副教授,研究方向为电子电路设计、单片机;廖芳(1962-),女,江西信息应用职业技术学院教授,研究方向为电子工艺与电路设计、科研管理。
课题项目:本文系江西省高校省级教改立项项目“电子技能竞赛对高职实践性教学改革影响的研究”(编号:JXJG-10-41-2)成果之一。
中图分类号:G712 文献标识码:B 文章编号:1001-7518(2012)29-0020-02
一、高职院校实践教学的现状
(一)内容、模式陈旧
高职院校的培养方案,是建立在中专学校的基础上、参照本科院校的培养方案修订而成的。实践教学多以验证性实验为主,课程设计的项目少、且往往以理论设计为主,毕业实习以毕业设计论文为主、设计制作为辅,应用性不强。
(二)安排不够合理、实践教学手段单一
高职院校的实践教学往往编排在某些课程的实验中,且课时量严重不足,实训场所、师资力量缺乏,一个教师需要同时指导几十名学生实验、实训,教师讲解、演示几乎占用了一半的时间,剩下的时间学生只能模拟教师重新验证一遍。
(三)重视程度不够
对实践教学重视程度不够的具体表现是,实践教学考核的随意性。多数实践项目的考核,都是与相关的课程一起综合评定完成的,实验、实训成绩比例通常不足课程成绩的一半。因实践场地受限、师资力量不足,导致教师对实践课学生的管理难以到位,学生有没有操作、操作过程和结论有没有错误,教师难以辨别,只要学生上了实验课,实践考核就算通过。实践考核成为学生最容易通过的项目。
二、我院应用电子技术专业实践教学的改革探索与实践
(一)实践教学体系的改革
在专业建设中,注重“以实践性、技能型为主”的培养目标,确立了“电子产品整机装配、调试、测试技术,电路设计与PCB技术的制作技术,现代电子设备的维护技术”等三项专业核心技能。
在课程体系的建设中,以核心技能课程为主线,设置专门的实践技能课程,设立了电子产品生产工艺与实训、电子测量与技能训练、现代电子设备维修、电路设计与制板Protel、AutoCAD、智能仪器仪表的使用与维护等实践技能课程。
在实践技能内容的安排上,将实践内容分配为基础技能、专业技能、综合技能和创新技能等几个层次,建立一个与专业方向和培养目标紧密相关的、独立的实践教学体系,建立从基础技能训练到专业技能训练、综合技能训练、创新技能训练的循序渐进的实践教学模式。
(二)实践教学基地建设的改革
改善、更新原有的电工基础、电子技术实验室,增加电子仪器设备的品种;新建电子工艺设计制作实训室、电子综合实训室、创新实验室;开发仿真实验室,优化校内实践教学的资源配置,为学生提供了更多的动手操作场所。
注重校外实践教学基地建设,在步步高、广州瑞通千里激光设备有限公司、旭璟光电科技有限公司等多个电子类企业建立了校外实训基地,使学生在毕业前能够直接参与实践工程项目,以缩小学校教学和实践工作的差距,加快学生适应社会、服务社会的进程。
(三)实践教学方式及手段的改革
1.实践教学内容的转化。将原有的验证性实验向综合、设计实训转化,如将“串并联电路分流、分压关系的验证”改为“串并联电路的连接及测试”,“日关灯电路的测试”改为“日光灯的安装与测试”等;大幅度增加实训项目内容,如“元器件的识别与检测”、“印制板的设计与制作”、“直流稳压电路的设计、制作与调试”等等。这些实训项目的改革,强化的不仅仅是实践教学的手段,更主要的是将理论知识及时转化为实际的技能。
2.改革实训主导地位。从“教师讲解、演示为主,学生动手为辅”的实践教学方式变革为“学生为主,教师指导为辅”的实践教学方式。以专业知识的转化和实践技能的掌握为目的,鼓励学生实训过程的多样化、实训结果的规定性和独创性结合。如:在“稳压电源电路设计、制作”的实训中,只给出“将220V/50Hz交流电压变换为输出6V稳定直流电压”要求,由学生自我完成稳压电源电路的设计制作。学生可以采用分立元件设计、也可以采用集成电路设计;可以是固定的6V直流电压输出、也可以是包括了6V的可调直流电压输出;可以是先仿真再进行实物制作,也可以直接进行实物制作;可以采用万能板安装制作,也可以自制印制电路板后、再进行安装制作。不拘一格的实训过程,调动了学生的学习热情,提高了学习积极性。
3.仿真实训与真实实训的结合。对于较复杂的实训项目,训练学生将专业知识与计算机软件、计算机操作相结合的本领;即复杂的实训设计制作项目,先运用Protel、AutoCAD、Multisim7等软件进行设计仿真,得出最佳结果时再进行实际制作。通过“电脑设计-仿真-改进设计-制作-完善-创新”这种仿真实训与真实实训相结合的实践教学方式,可以缩短设计制作的时间,降低设计制作成本,提高电子电路设计制作的成功率,同时有利于学生将多门学科知识进行综合运用。
4.课堂教学与课外教学的结合。在课堂实践教学中,制定好各门课程的实训大纲,大幅度提高实践教学课时比例(>40%总课时),加大设立实训项目,合理安排实验、实训项目,使实践教学内容来自于课程理论,但又有所突破。鼓励学生自己构思、设计、完成实训项目,有效培养学生的创新意识,提高学生的操作能力。
采用开放实训场所的方式,学生可以在课余时间进入实训场所,完成自己设想的项目或需要巩固的技能知识;充分发挥第二课堂的作用, 将专业知识技能与电子竞赛相结合,积极组织学生参与各种层次的电子竞赛,使学生在竞赛前的培训和竞赛过程中,巩固和升华电子基础和专业知识,培养、训练学生的团队合作精神和创新意识;以学生的社会团体-电子协会为平台,在业余时间开展电子知识讲座、电子作品小制作、电子产品维修、学生优秀电子作品展、获电子竞赛奖励学生的经验交流等活动;不定期地聘请行业、企业的工程师、高级工程师进行阶段性讲课、讲座或实训指导,注重学校教学与实际工作的关联性和一致性;利用假期让学生去校外电子实习基地进行顶岗实习,由企业工程技术人员进行实践辅导,学生在电子企业可以直接参与实践工程项目,大大缩小了学校教学和实践工作的差距,真正做到学校教学与实际的衔接、扩展。
多方位、多渠道的实践教学,加快了学生适应社会、用专业知识服务社会的进程,有效地提高学生的专业技能和毕业之后的就业率。
(四)实践成绩评定的改革
采取实践教学单独考核、实践项目分项考核、竞赛成绩列入考核(创新考核)、实践项目和实训报告综合考核等手段,加强实践教学的管理力度,使之对实践课教师和参加实践课程的学生都起到促进、提升的作用。
实践项目分项考核的具体做法是:根据不同阶段和不同实训项目的内容要求,对学生进行逐个现场操作测试评分。实训报告考核的主要内容:条理是否清楚,实训的内容、测试方法、实训结论、改进创新方法等是否齐全。创新考核是指根据学生参加各种层次电子竞赛的情况(完成情况、获奖名次等),进行不同的加分。
三、我院应用电子技术专业实践教学改革成效
(一)教师开发实训项目、编写实践性课程教材的能力和水平大大提高。近年来,我院教师编写出版的实践性教材有:电子产品生产工艺与管理、Multisim7.0仿真设计、电热电动器具原理与维修、单片机原理及应用、电子技术基础实验指导书和实验报告等;其中,由我院教师主编的实践性教材《电子产品生产工艺与管理》入选为国家级“十一”规划教材,并获江西省高校科技成果奖,获江西省普通高校优秀教材二等奖,获全国电子信息类高职高专优秀教材二等奖。
(二)学生积极参与全国和江西省的各类电子科技竞赛活动,并获得较好的成绩。近年来,学生参加江西省及国家级各种电子竞赛获得多项奖励:其中12人获得一等奖、25人获二等奖、29人获三等奖,2次获团体三等奖,1次获团体第3名。
(三)毕业生的就业率高,受到用人单位的好评。由于毕业生的动手能力强、团队合作意识好、专业素质高,使毕业生的就业情况良好,近年来就业率均在90%以上,且受到用人单位的好评。
四、结束语
高职实践教学的改革是一项长期而艰巨的任务。随着我国经济建设和科学技术的不断发展、教育改革的不断深化,高职实践教学改革的步伐必将更加坚实。
关键词:电子技术;研究型教学模式;教学考核
作者简介:丁国强(1974-),男,河南南阳人,郑州轻工业学院电气信息工程学院,副教授;郭凌云(1981-),女,河南驻马店人,郑州轻工业学院外语系,助教。(河南郑州450002)
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2012)14-0073-02
根据电子技术大规模集成技术发展现状,“电子技术”课程教学中理论性逐渐弱化,实践性不断增强,由此对现代电子技术课程教学模式提出了新要求。依据大学本科教育以培养高级工程技术人才的根本培养任务,适应郑州轻工业学院(以下简称“我校”)对于技术基础课程的基础理论够用、强化动手实践能力、培养具有创新精神的高素质技术应用型人才的培养目标,突出电子技术课程教学兼顾理论性的实用性和实践性原则来组织课程结构体系,适应现代电子技术发展及时更新教学内容的工科专业教学要求,本文总结了研究性教学模式在“电子技术”课程教学中应用的一些实践研究成果。
研究性教学要求教师在教学过程中创设探索研究的教学情境或者途径,在教师精心组织和指导下,通过学生自主探索、实践和学习过程,发现规律,总结和掌握基本的科学知识和方法,并能够应用解决实际问题。在研究性教学模式实施过程中,要求学生能够学会对课堂信息的收集、分析和判断,进而在课题研究和项目设计中发现更多的创新机会,在创造中体验成功和学习乐趣。
研究性教学模式立足于教材,具有明确的课堂研究目标、精心设计的课堂活动,以教材中蕴含的科学方法和科学思想为核心,注重学生在知识获取过程中的主动性探索能力和情感体验,要求学生根据个人实际能力制定研究课题和研究计划,并且相互配合、共同完成研究过程,进而培养学生间的科研协作精神与能力。这种教学模式在充分发挥学生个性特长、启发学生创新思维、提高学生素质等方面明显优于传统教学方式;研究性教学模式同时对教师教学能力提出了更高素质要求,教师必须能够根据教学内容、收集大量的资料、提供精心设计的问题与研究课题,能够帮助学生设计制定研究课题和研究方案,建立科学的研究性学习步骤和方法。
一、“电子技术”课程研究性教学模式
实施研究性教学模式的最终目标是培养学生专业基础及专业知识的实际应用能力,“电子技术”课程作为工科专业必修的技术基础课程,它必须以学科专业教学为基础,结合该课程教学专业对象和研究性教学特点,总结电子技术研究性教学模式实施方案。从专业应用角度看电子技术课程研究性教学模式实施大致分为研究与选用教材、专题调研、确立教学内容的研究课题、研究性学习与实践步骤、课题研究报告与教师的总结评价等几个阶段。首先依据专业培养目标和教学大纲要求,对选用教材进行深层次解读,充分备课,收集配备能够反映教学内容的电子电路设计原理图、电子器材,并尽可能充分地根据学生专业方向以及学生个人发展需要,对教学内容、教学层次分类,选择具有启发性、思辨性、趣味性的能够激发学生研究欲望的方法和问题,引导学生研究学习,课后安排学生利用网络手段收集阅读课堂相关的扩展性材料,学习课堂教学内容的具体应用性问题,以及如何对课堂教授的一些概念、观点等存疑。针对各学生现有的知识、思维等个体差异以及学生学习状态和进度不同,教师能够深入学生当中,及时了解其学习情况,有针对性地启发引导。对于比较复杂、学生感兴趣的问题,指导学生进行专门的问题调研,收集相关资料,最后确立一个比较有深度的问题作为研究课题。
研究性教学实质是学生主体的研究性学习和教师的科学指导。首先拟订研究性学习方案时,教师指导学生自主制订学习策略、内容及方法,教师能够为学生的研究性学习提供一些工具书籍、必备的实验器材或者提示网络查找的范围,为学生创造多种学习环境,如多媒体和网络化资源环境,指导学生注重电子技术理论与电子电路新技术及应用的紧密结合。学生主体进行自主学习中,要经历观察、调查、阅读、查询、归纳分析和整理等环节,尽可能多地掌握第一手资料,获取实验数据及模型,获得感性认识。在研究性学习达到一定阶段后写出阶段性总结报告,最终形成学习成果,包括课题研究报告、相关电路图等。课题研究报告以电子电路图、模型和电子文件为载体,将前面阶段学习过程、学习中遇到的困难及其解决方案一一写出来,并标明相关电路参数的计算过程。这一环节中学生应该及时将研究性学习成果进行交流、分析,实现相互启发、取长补短,从而形成科学合理的研究成果。这些环节训练可以强化学生探索科学的欲望、激励学生再研究,并使其在探索过程中获得成功的快乐,达到其自我价值发现的目的。
在总结评价阶段,师生共为评价主体,对学生知识、能力等方面进行综合评价,对本次研究成果给予肯定,将学生个体的成果提高到理性认识,每一个课题学生都会得出多种结果,尽管有些结果不是很完善,但只要有道理,在评价时均应给予热情的鼓励和肯定,增强学生的自信心,最后比较哪些方法较完善,哪些方案最优秀,哪些学生设计电子电路参数设置合理,并具有较高应用价值。不完善的设计方案以及不正确的参数设置会带来什么问题,都在师生共同评价过程中给予合理的解释和解答,在此过程中要求学生尽可能地进入实验室进行试验研究,在实验过程中学生实践得出自己的结论,并在实验中获得实际动手的机会和能力。
根据具体教学内容的不同,具体教学实践中可以不必遵循上述的研究性教学阶段,可以在其基础上进行具体的整合、添加和删除。
二、“电子技术”课程研究性教学模式的具体应用
对于高校教师而言,在正确定位讲授内容基础上才可能获得比较好的授课效果。“电子技术”作为一门重要的专业技术基础课,强调电学基本原理和基本分析方法以及实际电子技术应用学习,为后续专业课程应用电子技术打好基础。我校信息通信类电子技术课程教学要求是启发和培养学生在信息通信专业领域内设计应用电子技术的能力和素质,使学生获得电子技术方面的基本理论、基本知识和基本技能,切实提高学生实践操作能力,学会使用电子仪器,调试、测量电子电路基本方法,培养学生电子技术应用中分析问题和解决问题的能力。
“电子技术”课程具有较强的理论性,涉及基本电学概念和知识较多且分散,不同于电路等基础课“电子技术”课程中电子元器件参数分散性较大,分析计算电子电路时常用到近似计算,学生很不容易掌握正确的电子元件分析方法和技术,因此在教学过程中若要取得较好的教学效果,必须抓住重点、举一反三。模拟电子技术以研究信号放大控制等基本单元电路和多级集成电路应用为主线展开,其中基本放大电路是重点,学生应该掌握三种基本放大电路组态的静态、动态分析和电路特点及应用场合,在此基础上逐步深入掌握负反馈放大电路、集成运放电路、正弦振荡电路、功率放大电路和稳压电源等内容。数字电子技术部分教学内容包含逻辑数学、逻辑门电路、组合逻辑和时序逻辑电路、存储器、触发器、A/D与D/A转换器电路等内容。在学习放大电路诸如静态工作点、放大增益等概念之前,可以让学生直接面对各种不同参数的实际电路,引导学生改变电路元件参数,在电路连接调试出不同的现象,学生在观察输入输出信号波形中会猜测电路功能和作用,进而产生各种思考,如信号为什么会放大、为什么要加直流电源、直流电流改变后会对信号波形产生什么影响、放大增益由什么决定的等等问题,这些问题的产生会引发学生探索知识的兴趣,从而达到从实践中去感性认识的目的。
在研究型教学模式实施过程中,如学极管和三极管原理及外特性时,课堂上通过日常生活应用实例介绍其基本原理,如光控开关、音频放大器等,从而学生能够知道所学内容的实际用途,引导学生如何查阅相关的技术资料,如何设计制作这些电子装置,如何形成技术实施方案等课题研究环节;课后指导学生完成课题研究,在研究设计制作过程中,学生需要根据电子技术原理计算相关元器件的参数,在实践中强化其对课堂教授内容的理解和应用能力。其他诸如多波形信号发生器设计制作、立体声调音控制器设计制作、音频功放装置设计制作、直流稳压电源设计制作等等研究课题,这些研究课题基本上覆盖了模拟电子技术部分的全部讲授内容,具有趣味性、生动性和应用性等特点,能够激发学生学习的激情,在研究制作中学生能够体会到研究的乐趣、成功的喜悦;随着新技术发展数字电子技术部分更强调集成器件应用性学习,在保证基本知识和理论前提下,减少分立元件电路及小规模集成电路内容,淡化中小规模器件的内部具体电路,加重可编程逻辑器件内容部分,并积极引入EDA技术到课程教学中去,如门电路中只介绍晶体管的开关作用而避开其工作机理,重点介绍CMOS门电路的电气特性、逻辑功能;对于组合逻辑和时序逻辑电路及可编程逻辑器件部分,在强调数字电路的一般分析、设计方法基础上系统介绍小规模、中规模和大规模集成器件实现方法,突出常用集成组合逻辑电路的外特性,加强PLD器件电路特点、编程技术介绍。在研究性课题设计中,积极引入学生日常生活中常见的数字电子芯片应用例子,指导学生进行数字电子钟表系统设计、交通灯控制逻辑设计、汽车尾灯控制电路设计、数字温度计设计、电动车防盗报警器设计、电梯控制逻辑电路设计和出租车计费装置设计等等课题研究。
三、“电子技术”课程研究型教学考核
考核方式作为教学活动的指挥棒,能够有效地推动研究性教学的顺利开展,探索建立科学的电子技术课程研究性教学考核体系是成功实施研究性教学模式的关键部分。研究型教学模式考核特点是从记忆型、模仿型学习向思考型、创新型学习转变,注重定性考核和定量考核的有机结合、教学过程考核与教学结果考核的有机结合、知识掌握程度考核与问题研究能力考核有机结合、理论水平与工程实践能力考核有机结合等各个方面。
结合电子技术课程特点,研究性教学考核按照平时研究性学习、基础知识考核、知识运用能力等三个方面考核,根据具体情况,设置它们在最终考核中所占的权重。在考核形式上,主要有研究性报告、闭卷知识测试和开卷运用知识能力测试等。在每一个学期期中,应该进行常规期中闭卷考试,以检测研究性学习中学生对基础知识的掌握程度。对于考试成绩突出的学生,可以不参加期末考试,但是需要在完成阶段性研究报告基础上不断完善课题报告,形成论文,进行答辩。学生最终成绩由期中考试成绩、实验成绩、论文成绩和平时成绩四大部分组成。由于每个学生的研究课题都不一样,其考核的具体内容也应各不相同,这样可以有效地发挥学生的学习主动性和积极性,在一定程度上还可以控制考试作弊现象;这种考核方式可以增强“电子技术”课程教学的灵活性,对学生的考核也更全面,可以有力地推动学生自主研究性学习。
表1至表3列出了研究性教学班级(实验组I)和常规教学班级(对照组II)在知识掌握情况调查、考试成绩比对、教学满意度调查的比较数据。其中实验组53人,对照组103人。表1是学生对相关知识点掌握情况调查统计数据,可以看出,研究性教学班级对大部分知识点掌握情况要好于对照组;表2是学生对不同教学方式满意度调查统计数据,满意程度分为四个档次,非常满意、满意、一般和不满意等,分别从授课方式、学习方式和考核方式等三个方面进行调查比较,可以看出学生对研究性教学模式的教学情况满意度要优于对照班级;表3是学生考试成绩统计数据,不论是从平均成绩、高分还是及格率来看都是研究性教学班级要高。综合来看,在“电子技术”课程中推广研究性教学模式,学习效果较好。
四、结论
研究性教学模式本质上是一种以科学研究主导教学过程的教学方法,该方法能够通过科学研究的知识应用过程,让学生在科学探索中获得知识、提高专业技能,实现理论教学与实践检验并重的教学理念,达到高校高素质应用型人才培养的目的。“电子技术”课程中研究性教学模式的应用实施,能够有效提高该课程的教学效果,为电学类应用型人才培养奠定良好的专业基础。
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关键词:电力电子技术;仿真;教学模式;MATLAB;Simulink
作者简介:龚建芳(1970-),女,上海人,上海电机学院电气学院,副教授。(上海 200240)
基金项目:本文系2011年上海市重点课程电力电子技术建设项目(课题编号:2012SZDKC-08)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)16-0063-03
“电力电子技术”是电气工程及其自动化专业的专业基础课程,[1]该课程的特点在于既有较强的理论性,又有较广的工程背景;教学内容既多又比较抽象,并且相对于其他的课程,电力电子技术的内容更新较快。[2]课程的主要内容包括电力电子器件、电力电子电路及控制技术三大部分,学习难度较大,比如电力电子电路部分其变换器的电路拓扑形式多样,并且在不同负载情况下变换器的工作特性和输出波形也会发生相应改变。在课程教学过程中碰到学生对学习内容不容易理解、容易被本课程表面的繁杂所迷惑甚至感到无所适、总体感觉比较费力等问题时,采用普通的教学方法,形式单调,学生的学习积极性难以提高,很难达到良好的教学效果。
因此,在“电力电子技术”课程的教学过程中,将仿真软件与课堂理论教学和实践教学相结合,倡导一种基于仿真平台的,理论与实践并进,实物实验与虚拟实验技术手段相结合,课内和课外实验并进的“电力电子技术”教学模式。其关键在于通过仿真电路和画面显示,让学生能够把各种电力电子变换器的工作原理、物理波形及数学关系等紧密联系在一起,有效解决电力电子变换电路波形抽象、电路变换复杂等难点,[3]将电力电子技术教学、实验及仿真有机结合起来。本文从理论教学和实验教学两个方面对此进行了探讨。
一、仿真软件的选择
国内高校电类专业都已引入各种仿真软件,如MATLAB、EWB、Protel、Saber、PISM及 PSpice等,[4]其中MATLAB、Saber、PISM及PSpice等是在电力电子领域使用较多的仿真软件,并取得了一定成效。仿真软件的选择是根据笔者所在上海电机学院(以下简称“我校”)的实际情况来确定的。我校的“电力电子技术”课程是这样设置的:普通班级共64学时,其中理论58学时、实验6学时,而人才实验创新实验区试点班级设置的“电力电子技术”课程共64学时,其中理论48学时、实验16学时。人才实验创新实验区试点班级的教学模式应以不删减教学内容、不增加学时以及契合我校学生实际情况为前提,因此,仿真软件必须具有易学易用、运算快速等特点,同时结合我校学生在学习高等数学时已经接触到了MATLAB 软件的情况,因此选用MATLAB软件。MATLAB/Simulink中提供的SimPowerSystem模型库,是进行电力电子系统仿真的理想工具,SimPowerSystem模型库中包含了常用的电源模块、电力电子器件模块等。通过使用这些模块可以搭接各种电路,能方便得到电路中的电流、电压等各种波形,并能方便改变电路参数而得到不同的波形。
二、MATLAB/Simulink软件在理论教学活动中的应用
利用MATLAB/Simulink软件能够非常容易地构建与实际相符合的教学场景。教师在教学中引入仿真软件,在讲授基本变流理论时,利用 MATLAB/ SIMLINK软件构建电力电子电路进行仿真演示,电力电子变换与控制领域所遇到的多数典型开关电路均可建立仿真模型,通过对模型的仿真,可直观展示各种参数变化对电路波形图的影响以及数值计算,以便学生全面准确理解教学内容,可以为教学现场营造一种真实的电力电子电路工作场景,既具体又生动。除此以外,还可以利用软件提供的参数设置功能,通过改变器件参数值,学生在学习的时候,可以先自己分析某种参数值条件下电路的工作情况和对应的波形图,然后再在仿真模型中输入相应的参数值,把自己分析的结果与仿真结果相对比。同时,在电路仿真时,可以模拟各种电力电子器件故障,如开路、短路或脉冲丢失等,能够清晰地展示各种电力电子电路的工作过程,使学生能够直观、全面地掌握课程学习内容,同时将学习活动情境化、趣味化,这大大加深了学生对所学知识的理解,使学生能够将隐性的理论知识转化为显性的技能。
在教学设计上,教学初期,刚刚讲授电路变换时,学生初次接触,实际的感观并不多,对电路电压、电流波形、管子的切换、工作原理等理解有些困难,需要构建一个与实际相符合的情境,并且学生对MATLAB仿真软件的应用还不熟练,需要在课堂上现场建立仿真模型。以单相半控桥式整流电路为例,把电路图投影到大屏幕上,教师首先要分析电路的组成和工作原理,然后再一步一步建立MATLAB单相半控桥式整流电路仿真模型,该电路的仿真过程可以分为建立仿真模型、设置模型参数和观察仿真结果。
1.建立仿真模型
(1)建立一个仿真模型的新文件。从MATLAB窗口进入Simulink环境有三种方式,我们选择其中一种:在MATLAB的菜单栏上点击File,选择 New,再在弹出菜单中选择 Model,这时出现一个空白的仿真平台,在这个平台上可以绘制电路的仿真模型。
(2)提取电路元器件模块。在仿真模型窗口的菜单上点击图标调出模型库浏览器,找到Simulink/PowerSystem的模型窗口,在模型库中提取所需的模块放到仿真窗口。组成单相半控桥式整流电路的元器件有交流电源、晶闸管、二极管、脉冲发生器、RLC负载、示波器等。
(3)将电路元器件模块按单相半控桥式整流电路原理图连接起来组成仿真电路,如图1所示。
2.设置模型参数
设置模型参数是保证仿真准确和顺利进行的重要一步。有些参数由仿真任务决定,如电压、电流等,有些参数是需要通过仿真来确定的。设置模型参数可以双击模块图标弹出参数设置对话框,然后按框中提示输入,若有不清楚的地方可以借助help帮助。在本例中,参数设置交流电源、晶闸管、二极管、负载、脉冲等。以下以交流电源参数设置为例:双击交流电源模块,弹出对话框,设置电压为220V,频率为50Hz,初始相位为0°。
3.观察仿真结果
在模型开始仿真前还必须首先设置仿真参数。在菜单中选择Simulation,在下拉菜单中选择Simulation parameters,在弹出的对话框中设置的项目很多,主要有开始时间、终止时间、仿真类型等。
在参数设置完毕后即可以开始仿真。在菜单Simulation下选择Start,立即开始仿真,若要中途停止仿真可以选择Stop。
在仿真计算完成后即可以通过示波器来观察仿真的结果。在需要观察的点上放置示波器,双击示波器图标,即弹出示波器窗口显示输出波形,同时在Display模块可以看到输出电压的平均值。以下是不同负载时的仿真波形图。
(1)Rd负载时的仿真波形。如图2所示为控制角α=60°单相半控桥式整流电路电阻负载时二次侧电压、触发脉冲、负载的电压和电流及管子VT1两端的电压波形。
(2)Rd+Ld负载时的仿真波形。研究阻感性负载时电路工作情况,只需重新设置负载参数。再次启动仿真,在单相半控整流电路中,阻感性负载时电路的二次侧电压、触发脉冲、负载的电压以及管子二端的电压波形都同阻性负载时相同,如图2所示。与阻性负载不同的是负载电流波形不同,阻性负载时负载电流波形为断续的,而阻感负载时负载电流的波形为连续的。
(3)失控时的仿真。在研究单相半控桥式整流电路电阻电感负载时,当触发脉冲丢失会发生失控现象,只需断开一个触发脉冲,再次启动仿真,得到如图3所示波形。
通过这样一个过程,使学生在脑海里深深留下了电路的各点波形形状,电压波形为什么会变化,电压波形变化同哪些参数有关?控制角与输出电压波形有着怎样的对应关系?怎样的情况下发生失控,失控时电路的工作情况又是如何?引导学生自然地进入单相半控桥式整流电路的知识学习。
在教学过程的中后期,学生已经熟悉MATLAB/Simulink软件使用,就不必在课堂上现场建立电路的仿真模型。为了节约时间,把《电力电子技术》教材各个电路的仿真模型都事先建好备用,当讲解到哪个电路时就可以运行这个模型,改变参数看电路仿真结果。
通过这样一个环节,让学生能够把电力电子变换器的工作原理、物理波形及数学关系等紧密联系在一起,从而全面掌握变换器的工作过程,为学生提供一种直接感性的学习方式,帮助学生更深刻地理解这门课程。
三、MATLAB/Simulink软件在实验教学活动中的应用
传统本科电力电子技术实验大都依托实验平台进行,实验平台的优点是安全、方便管理。但是依托实验平台进行的实验基本都属于演示性或验证性实验,硬件实验条件很难覆盖知识点的各个方面,动手能力提高较慢,同时,学生误操作多、实验装置损坏较严重,而且出现问题不知道如何分析解决,只能等老师来解决[4],其主要原因是学生对所学知识掌握不够以及对实验台和操作缺少感性认识,直接导致误操作,学生应掌握的知识和应具备的能力没能落到实处。同时实验基本上局限于对教材中部分理论的验证,不能很好地与实际应用相联系,这使得教学工作比工程实际滞后很多,不能充分实现技术应用型本科人才的培养目标,对于学生能力的培养和将来的就业很不利。
因此,我们在实践教学中采用实物实验与虚拟实验技术手段相结合的模式,即先仿真实验后实物实验的双实验环节。在实验教学环节上,依托实验平台进行,每章精选出1-2个实验作为必做实验教学内容,使学生通过做这些实验,熟悉并掌握实验设备及仪器仪表的使用方法,在掌握理论知识的基础上进行实验,各种电力电子器件的性能特性、各种应用电路的工作过程及技术指标也通过实验得以验证。同时,在现有条件的情况下,针对电力电子技术实验中存在的问题,采用计算机模拟仿真的手段进行弥补,用MATLAB/ Simlink仿真软件对电力电子电路进行测试,根据教学内容设计了相关的仿真实验内容(10个课外实验),教师在课内布置要完成的项目,每个项目给学生提出一个设计要求(如设计一个三相交流电到直流电的变换电路,给出这个直流电源的具体性能指标,如输出电压的变化范围、电流大小、电压纹波系数等等,要求自己选择元器件,设计电路,并最终实现或仿真验证),要求学生完成简单的电路设计,实现所要求的电路功能,可以让学生在课外利用仿真软件自主完成。教师验证结果,做到课内和课外实验相结合,充分发挥学生的主体作用,培养自信,调动了学生学习的主动性、积极性和创造性。同时,通过对实际电路的仿真分析,可进一步提高学生对电路的认识分析和创新能力,弥补实物实验的不足。
四、结束语
本文提出的基于MATLAB仿真平台的“电力电子技术”教学模式,以MATLAB/Simulink仿真技术为工具,探究教学创新模式为手段,形成理论与实践并进,实物实验与虚拟实验技术手段相结合,课内和课外实验并进的教学模式,将电力电子技术教学、实验及仿真有机结合起来,为课程的教与学提供了一种新的思路和模式。
该教学模式已在我校电气学院人才培养模式实验创新实验区试点班级中应用,取得了较好的教学效果,学生在理论知识和实践动手能力两方面都得到很大提高,通过应用仿真软件,还可以帮助学生学会使用计算机仿真软件进行电路分析和研究,学生可以自己设计电力电子电路并加以验证,为下一阶段的课程设计和毕业设计打下基础。也能充分发挥学生的创造性,进一步锻炼了他们自主分析问题和解决问题的能力,提高了学生的知识转化能力和实际动手能力。
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1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。
2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。
3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。
4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。
5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。
6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。
7毕业设计环节的改革为了提高电气专业学生的电力电子技术理论知识和工程实践能力,近几年来,在电气工程及其自动化专业毕业实习过程中,除了到发电厂、变电所参观实习外,有相当一部分学生到电力电子装置的厂家实习;有时也请电力电子产品的专家学者做专题报告。在毕业设计选题方面,除了发电厂、变电所、继电保护、电气照明等传统设计题目外,许多教师在本科毕业设计中也增加了许多有关电力电子技术方面的设计课目,如感应加热电源、大功率开关电源、UPS电源、光伏逆变并网系统、SVC、SVG、高压直流输电等方面的题目。有些设计题目还获得了省级或校级优秀学士学位论文。
二、结束语
全国大学生电子设计竞赛是信息产业部人事司和教育部高等教育司主办的四大学科竞赛之一,是具有权威性和很大影响力的全国性电子类专业大学生课外科技竞赛活动。全国大学生电子设计竞赛的开展,不仅提高了大学生的电子设计制作能力、创新能力和协作精神,同时也促进了电子技术类课程的教学改革和教学质量的提高。我校自2005年开始已连续参加了三届,本文依据我校参赛和培训的情况,浅谈我校以全国大学生电子设计竞赛促进电子技术类课程实践教学改革,培养学生的实践能力和创新能力的体会。
1.全国大学生电子设计竞赛的意义
1.1有利于培养学生的创新能力,激发学生对实践课的兴趣
传统的实践教学是理论教学的辅助,实验内容多数是验证理论知识,学生根据实验指导书上的方法和步骤就可完成实验,整个实验过程学生完全是被动的[1]。这样的验证实验不能实现对学生实践能力和创新能力的培养,难以激发学生的对实践教学的兴趣。全国大学生电子设计竞赛要求参赛学生在四天内完成从选题、搜集资料、设计方案、分析论证、元器件选择、硬软件设计、组装、调试、测试、排除故障、做出成品和撰写设计报告的全过程,并且要求三人组队参赛,是对学生综合素质的全面考核,具有极大的挑战性[2]。比赛中既要动手操收稿日期:2011-4-16基金项目:湖南省教育厅教学改革资助项目“应用型本科电子技术专业实践教学体系改革的研究与实践”(项目编号:湘教通[2009]321号)。作者简介:张新安(1957-),男,湖南永州人,本科,副教授,研究方向为数字信号处理及实践教学改革。作,又要理论分析。经过培训和参加竞赛的学生,其实践能力与创新能力都得到很大的提高,同时激发了学生对实践教学的兴趣。
1.2有利于增强学生的竞争意识和就业能力
在电子设计竞赛中能脱颖而出的都是理论知识扎实,动手能力强,经过严格训练,具有创新意识和协作精神的优秀学生。无论获奖与否,参加过培训和电子设计竞赛的学生,在系统设计、方案论证、合作精神与创新能力等方面都有很大的提高,在毕业设计中受到老师的青睐,在实际工作中,表现出较好的独立性,创新精神、协作能力与竞争意识,得到社会及用人单位一致的肯定和好评,增强了就业能力[3]。
1.3有利于推动电子技术类课程的教学改革
电子竞赛题目是一批高水平的教授、专家根据电子技术发展的最新信息拟出的。选题涵盖了模拟电路、数字电路、高频电路、单片机应用、可编程器件、传感器技术、自动控制技术和EDA等课程的内容[4],竞赛中既要考察学生的实际动手能力,又要考察学生的理论知识和创新能力;既有涉及知识面广、功能多的系统设计,又有单一功能的电路设计;既有以指标性设计为目的的题目,又有以功能性设计为目的的题目;既有基本要求,又有发挥部分,同时在电子设计竞赛中又鼓励学生使用新技术、新器件和新电路,以满足先进的技术指标。所以,对电子技术类课程的教学改革具有指导和推动作用。
2.对参赛学生的能力要求
参加电子设计竞赛的学生应具备的实践能力包括[5]:电子元器件的识别及使用方法、印制电路板设计与制作等电子设计制作基础;集成直流稳压电源、运算放大器电路、信号产生电路和处理电路、显示电路和A/D转换器等单元电路设计;通用键盘及显示电路、单片机与液晶显示接口电路、单片机与D/A和A/D转换电路等单片机最小系统设计;FPGA最小系统和配置电路的设计及FPGA的最小系统板下载等可编程逻辑器件系统设计,以及资料查阅、综合系统设计、创新设计和撰写设计报告等。
3.电子设计竞赛中反映的问题我校历届培训及竞赛现场,主要表现出以下一些问题[6]。
(1)查阅参考资料的能力差。在拿到竞赛题目后,学生都是先翻教科书,不去查找具有最新技术的期刊文献,特别是上网搜集资料的能力差。
(2)对知识的综合应用能力不强。对一个制作项目能够提出的设计方案很少,不能对方案进行充分的论证和比较,生搬硬套参考电路,不能设计出简单先进的电路,综合应用所学知识分析和解决问题的能力较差。反映我们的实践教学缺少综合性、设计性实验的训练。
(3)新技术、新器件的应用能力差。有的制作项目如能采用新技术、新器件,如FPGA、CPLD等实现系统设计,不仅性能指标优于传统电路,而且电路简单。反映我们的实践教学内容陈旧,不能紧跟电子科学技术的发展。
(4)不适应工程设计技术指标要求。竞赛中学生对竞赛题目的各类技术指标的实现和改善上感到无从下手。
(5)实验动手能力不强。竞赛过程中,一部分同学在安装、焊接、电路调试、故障查找和排除等过程中操作不熟练,不能适当地设计实验数据表格,不能通过对实验数据的归纳、总结去分析、解决问题。反映我们的实验教学验证性实验多,综合性、设计性的实验少,学生的动手能力和综合运用能力没有得到应有的训练。
(6)单片机知识的应用能力有限。很多竞赛题要用到单片机的知识去完成设计,部分参赛同学因单片机知识与应用能力不够,未能取得较好的竞赛成绩。
(7)设计报告撰写的质量不高。设计报告的格式与内容存在很多缺陷,方案论证不够充分,理论分析不够严谨。反映我们的实验课教学忽视了实验报告这个重要环节。
4.电子技术类课程的实践教学改革
根据全国大学生电子设计竞赛的内容及要求,针对学生在培训和竞赛过程中暴露的问题,我们对电子技术类课程的实践教学进行了如下改革。
4.1改革实践教学体系
依据学科专业特点,结合我校实际,将实践教学从理论教学中分离出来,单独设课、单独考核,构建起一个与理论教学体系相互匹配,相互联系、相互补充,相对独立、科学优化的实践教学体系。将实验教学环节划分为三个层次[7]。
(1)基本技能训练层:以电子工艺实习、实训为教学内容,掌握万用表的使用,电子元器件识别、检测,印制板制作、焊接,直流稳压电源组装,收音机安装调试等基本操作技能。以电路分析、电子测量、模拟电子技术、数字电子技术等专业基础课的实验为教学内容,掌握信号发生器和示波器等常用仪器的使用方法,培养正确记录、处理数据及分析实验结果的能力。
(2)课程设计实验层:以电子技术、单片机技术、EDA技术等课程的实验为教学的主要内容。通过对简单电路的设计,熟悉常用电子元器件,学会查阅元器件手册及通过互联网寻找所需资料的方法,让学生通过安装调试,学会通过调整元件参数,满足实验指标要求。
(3)综合设计实践层:以传感器技术及应用、单片机技术、EDA技术、电子系统综合设计等课程实验、电子设计竞赛等课外活动为实践教学环节,掌握用最先进的设计平台和最新的工具进行高效的综合设计,用组装的系统电路板,用电子设计自动化仿真软件Matlab、Muhisim等工具,进行“虚、实、软、硬”相结合的现代电子技术设计实践。要求学生能独立完成从设计到制作的全过程,提高学生运用所学知识进行电路级的综合设计能力以及系统级的开发应用和创新能力。
4.2更新实验教学内容
实践教学改革的关键是教学内容的改革,要根据认知规律、学科特点、实践教学自身的规律和学生实践能力、创新能力的培养要求,更新实验内容。
(1)减少验证性实验,增加应用性、设计性、综合性、创新性实验。增加DSP、PLD、FPGA、嵌入式系统和虚拟仪器等先进的实践教学内容[8]。增加单片机课程设计的实验课时,加强其实验和设计应用,增加EDA技术和Protel课程设计的实验课时,加强Protel电路设计软件和EDA电路设计仿真软件的实践应用;增加电子实习课时,增加和竞赛有关电路的制作内容。实践教学内容要体现最新的科技成果,反映运用现代科学技术成果的新的实验技术和新的实验方法,实现实践教学内容的与时俱进。
(2)增加能培养学生实际操作能力的工艺性操作实践。注重电子元器件特别是新型元器件的使用[9]。元器件选择方面,除个别验证性实验仍保留部分分立器件外,其余均采用集成化,数字化,模块化的器件,如集成稳压电源、集成运放、集成功放、集成A/D,D/A等器件,RAM、EPROM集成电路,以及ASIC可编程控制器。对于综合型、设计型实验,指导学生选择最新器件来完成设计。
(3)对整个课程体系的实验内容进行整体优化组合,将同类课程体系或同类学科的实验项目合并,创建新的综合实验课程,实现学科之间实验内容的互相交叉渗透。修改综合设计内容,把本专业的理论知识同单片机技术和PLC技术更多地结合应用,并把电子设计竞赛知识结合其中。
(4)设立学生科研基金,资助运用新技术、新器件、新思想的电子设计与制作的学生课题[10]。把科研引进教学过程,鼓励学生参与教师的科研工作和生产中急需解决或探索的实际问题的研究,培养学生的方案论证、装配、调整、检测,数据处理、数据分析、总结归纳,撰写科研论文等能力。
4.3改革实践教学方法
(1)实施开放式实践教学在实践内容、实践时间、实践方法、组织形式等方面实行开放式教学,打破时间、空间的限制,提供给学生进行创造的环境,让学生真正成为学习的主体[11]。在实验内容上,设定必做实验、选做实验和自主实验的比例,前者保证教学基本要求和基本技能训练,后者则由学生根据自身的条件与兴趣,在众多的实验课题中选择,以达到因材施教的目的。课程设计、综合性、设计性实验,教师只提出设计的总体要求和要达到的效果,不制定统一的参数指标,设计步骤,给学生一个较大的创造空间。提倡方案的多样性,给学生充分的创新机会。由学生完成从方案制定、电路设计、元件筛选、焊接组装、程序设计、系统调试到设计报告撰写、答辩等全部过程,教师变指导为引导,充分发挥学生的主动性。
(2)增大实验室开放的力度在安排好课内实验教学的基础上,充分利用实验室资源,制订实验室的开放项目、开放计划。在实验室开放时间里,为学生提供实验场地的同时,还为学生提供万用表、信号源、示波器、电类实验箱、单片机实验箱等设备,还安排教师进行现场指导。建立现代化的实验中心网上实验预约与管理系统,在开放的平台上,选做实验和自主实验学生可以个人预约,预约的内容包括实验时间、场地、内容、指导教师等,这种“集中”和“自由”相结合的开放管理方式,提高了实验室和仪器设备的利用率。
(3)开设电子技术实践选修课根据现代电子技术的发展和全国大学生电子设计竞赛的情况,我们为电类专业的学生开设了如“电子制作”、“电子创新设计”等选修实践课,内容包括简单电路、系统电路和有创新特色的电子电路等的设计与制作等,为爱好电子设计的学生提供更多的学习机会。
(4)举办校内电子设计竞赛,激发学生学习兴趣我校每年举行的全校大学生电子设计竞赛,按照全国大学生电子设计竞赛的方式进行,在为电子设计爱好者提供施展才能机会的同时,也为参加全国大学生电子设计竞赛选拔了队员。在校领导和有关部门的支持及全国大学生电子设计竞赛的影响下,参赛人数逐年增多,大学生电子设计竞赛已成为我校学生最喜爱的科技活动。
(5)认真组织学生参加全国大学生电子设计竞赛我校是专升本不久的本科院校,电子类专业的办学时间不长,基础薄弱,参加全国性的电子设计大赛的经验更少,我们把参赛作为学习、实训、取经、提高的过程,参赛成绩逐年提高。