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关键词:电工基础?电子电路?教学心得?教学方法?能力培养
电工基础与电子电路基础课程是电子类专业的基础课程,其理论内容深、范围广、实践性强,如何用最佳的教学手段让学生学好这两门课,是每一位老师急需解决的问题。在教学过程中,笔者发现技校的学生普遍基础薄弱、学习积极性不高,尤其对于工科专业课而言,他们往往会因为听不懂而丧失学习的动力,有些甚至产生放弃心理。为了提高学生的兴趣,让学生最大程度地理解知识、吸收知识,笔者做了一些尝试并总结了自己的教学心得,现阐述如下。
一、明确电工基础与电子电路课程是相互联系、相互交叉,并不是毫不相干的
电工基础与电子电路这两门课虽说是作为两门独立的电子专业基础课程开设的,但它们二者在某些知识运用上是互有关联的。有的时候在处理电子电路课程中遇到的一些问题时,如果采用电工基础课程中学到的相关知识,不但会起到事半功倍的效果,而且不易出错。更重要的是,通过老师在课堂上巧妙地将两门课的知识相结合、相运用在一起,学生会恍然大悟,体会到原来学到的知识并不是无用的、用不上的,而是会帮助他们能更快、更好地学习理解新知识,这在一定程度上激发了学生学习的兴趣和动力。例如在讲解电子电路课程中有关晶体二极管知识时,有种题型是求解含有晶体二极管的电路中的某段电压值,若采用电工基础课程中的基尔霍夫第二定律,即列KVL方程,则会提高解题的正确率,其电路如图1所示。
该题的解题思想为:先假设二极管V断开,求该二极管两端的电压,根据二极管单向导电性原则(正向电压导通,反向电压截止,若两端电压大于零,则导通;若两端电压小于零则截止)判断出二极管在该电路中的状态后,再去求。在这步过程中利用列KVL方程就会比较方便,不易出错。(;KVL:;则)由此可以看出,只要掌握该题思想,无论怎么变化,都不会有任何问题。再如,在讲解电子电路课程中有关调谐放大器时,在解释调谐选频性能时,教师就可以结合电工基础课程中有关谐振电路的知识,通过分析LC并联谐振电路的电压谐振曲线图,说明调谐选频原理,从而将这两门课的相关知识很好地联系起来。
二、采用循序渐进的启发式教学手段,培养学生思考、动脑能力,提高积极性
所谓循序渐进是指按照一定的顺序、要求或步骤逐步深入或提高。学习要有一定的过程,依照一定的难度由浅入深,由简入繁,学生才会有一定的时间去适应知识,逐步吸收知识。为了提高课堂效率,笔者在讲授新知识时,大多会采用此方法,而且效果较好。在电子电路这门课中,由于该课程涉及大量的复杂电路,分析起来也比较繁琐,因此比较适合采用该方法:先根据要求分析最简单的电路,而后在分析该电路的基础上找出问题所在,启发学生提出改进措施,最后修改电路、难化电路,在使电路逐步趋于完善的过程中,完成全部课程的讲授。例如,电子电路课程中最重要、最典型的一个知识点――三极管组成的放大电路,最适用、最重要的应属分压式稳定静态工作点偏置电路。但如果直接讲述该电路,绝大多数学生会被复杂的电路图给“吓倒”,从而没有信心去学,最终导致学习的积极性下降。因此,笔者会从最简单的阻容耦合式共射基本放大器讲起,分析该电路各元器件的作用及原理,而后针对该电路的不足和缺陷――静态工作点不稳定,会影响输出信号的失真,从而启发学生提出改进措施(图2)。在这个过程中,我们可以适当地引用行为引导学中的“大脑风暴”法,集思广益,激发学生的思考、动脑活动,进而改进、完善电路,即采用分压式稳定工作点偏置电路,具体分析该电路的原理。在电工基础这门课中,如在学习基尔霍夫定律知识时,可以采用循序渐进的教学方法来完成。先分析最简单、最熟悉的电路,运用以前学过的欧姆定律、分流公式及分压公式就可以很快并无障碍地解出所求的各个量,然后逐渐改变该电路的结构,如变换电阻的连接方式、个数,虽然电路变复杂了,但仍可以用以前学过的知识解决,最后变换电源,增加电源的个数、变换电源之间的极性。这时,学生就会提出疑问:为什么用以前的知识解决不了呢?学生便很快对此感到好奇,急于想知道该如何解决,这在一定程度上激发了学生的兴趣,也活跃了课堂的气氛。通过老师前面有目的的引导和铺垫,基尔霍夫定律就会较深刻地留在学生的脑海里,也容易被学生接受和掌握。
三、抓住学科特点,突出教学重点,用言简意赅的概括性语句来教学
电子电路及电工基础这两门专业理论课,理解性较强、复杂性较大,学起来也有一定的难度。而对于技工院校的学生而言,由于学生本身基础薄弱,因此,如果一字一句地详细讲解,他们会觉得厌烦,也会因为一大堆的分析弄得大脑“混乱”,反而达不到效果。针对这种现状,笔者在教学过程中,尽量抛开不必要的细节,直接抓住核心内容,突出重点,用最简洁、最易懂的语言把关键内容概括出来,让学生能一目了然。例如在电子电路课程中,在讲授正弦波振荡器的自激振荡条件时,要求振荡器必须同时满足相位平衡条件及振幅平衡条件,即,AF=1,学生一看这两个公式就不能理解具体意思。因此,笔者在讲解该知识点时,直接突出两点,即相位平衡条件就是要求振荡器中必须引入正反馈;而振幅平衡条件就是要求振荡器中的放大电路中的三极管工作在放大状态,这样学生就能较好地理解了。又如在电工基础课程中,分析RLC串、并联正弦交流电路会比较复杂,这时,只要把前面讲过的关于纯电阻、纯电容及纯电感正弦交流电路中的相关结论引用到RLC串、并联正弦交流电路中,只要抓住相关的概括性结论就可以了,不必大费周章地进行分析讨论。再如,在讲述电磁感应定律时,只要抓住两大点就可以了:一是法拉第电磁感应定律,确定感应电动势的大小;二是楞次定律,确定感应电动势的方向。这样,学生大脑就会比较清晰,容易记住。
四、通过实验,巩固知识点,锻炼操作技能,培养学生发现、分析、解决问题的能力
电子电工课程中的电路部分内容较枯燥,学生不易理解。同时,我们也知道这是一门与实践联系较紧密的课程。而技工院校培养的目标主要是技术操作人才。因此,通过实验,一方面能锻炼学生的动手能力,提高知识的吸收度;另一方面可以培养学生在操作过程中形成一种自我思考、自我分析及自我解决的能力。电子电路及电工基础这两门课程中涉及大量的实验电路,笔者在教学计划中会安排相应的课时给学生实验锻炼机会。电子电路中的单管低频小信号放大器是一个比较重要的内容。通过理论讲解,学生虽然知道该电路的功能是输入信号的电压放大,也知道该电路的静态工作点的设置是为了产生不失真放大作前提的,但是只单纯讲解,学生会觉得枯燥无味,也不能很好地掌握。通过自己搭接电路、调试仪器、观察波形、计算数据,学生可以很直观、很感性地从实验数据中得出结论,从而掌握要点。最重要的是,在实验过程中,学生会不断地发现问题:为什么我搭的电路不出波形?为什么我的输出波形会比输入波形幅值大、相位相反?为什么我的波形会失真?从而根据出现的问题自己去分析:会不会是电路接错了?会不会是某个元器件损坏了?会不会是示波器的设置出问题了?最后通过排查和老师的指点,自己解决了问题:原来是线路接错了,原来是示波器没调好,原来该电路是共射级放大器,输出和输入信号相位是反相的,原来是……这样无形中锻炼了学生的动手能力,锻炼了学生的思维能力,同时也让学生认识了相关的元器件、学会了使用相应的仪器设备。电工基础课程中学习叠加原理时,为了使学生更好地理解和掌握该内容,笔者采用了先实验后教学的方法。在做实验前,给学生提出两个问题:一是电源在电路中起什么作用?二是在复杂电路中,多个电源是起何作用的?启发学生带着问题去做实验。结果两节课下来,学生都较好地完成了学习任务。
五、改革实践性教学,适当地运用行为引导型教学,培养学生的创新意识和创新能力
“行为引导型”教学是一种以能力为本的教学法。它强调的是一种新的教学指导思想,即以培养学生活动能力、方法能力、个人和社会交往能力为中心的教学方法。教学的结果是让学生具备学习的能力,有利于提高学生的职业行为能力、培养学生相互合作的团队精神、调动学生的学习积极性。在该教学过程中还可以培养学生一定的创新意识和创新能力,同时也有利于促进教师的业务水平的提高,从而真正体现了“以学生为主体”的教学理念。例如,在实验教学过程中,一方面通过布置相关固定的实验要求,让学生自己去摸索;另一方面对实验内容做一些修改,增加一些设计性的步骤。这样,既充分调动了学生的积极性、主动性,也加强了学生自学能力、思维能力及创新能力的培养。
关键词: 电子电工课程 学生兴趣 培养
电子电工专业课程是职业教育中一门较传统且热门的专业课程,这门专业课程是以培养一定的电子技术和电气工程的相关技术,能够从事电子设备的制造、应用和维护工作的专业型技术人才的基础课程,也是学生学习汽修、数控、机械等专业的基础。从学习内容看,这门课程涉及的理科内容较多,学生需要学习的内容较多,知识繁杂,学生学习起来有一定的难度。
从实际教学效果的落实看,电子电工课程在教学中存在一定的问题,那就是学生学习吃力,到了后来部分学生学习积极性下降,不仅影响学生专业课程的学习,在实践课程中因为理论知识的不过关,实践课程也存在较大的问题。这样不仅影响到教师的课堂教学效率,对学生未来发展特别是走向社会就业方面也是非常不利的。这一问题的出现不仅仅与学生初中阶段基础薄弱、学习能力差有关,还与我们的课堂缺乏对于学生的吸引力有关。兴趣是最好的老师,从兴趣着手改进教学,提高课堂教学效率势在必行。那么,可以从哪些方面着手呢?
一、重视开始,展现课堂魅力
良好的开端是成功的一半。学生喜欢不喜欢学习,一个学科开始阶段非常重要,如果学生在开始阶段就感受到学科的吸引力,自然喜欢投入,学习的主动性会提高,学习效果当然就会优化;反之,如果学生在初始阶段就觉得索然无味,那么很快他们就失去学习的兴趣,学习动力也就慢慢地失去,这样很快就会出现学习上的困难。
我国教育改革深入发展过程中要求教师在教学中要更重视学生,职业学校的很多学生在初中阶段学习中本身就存在一些问题,理科知识相对较差,本身就读于电子电工课程这样的偏理学科就存在畏难的心理,如果教师在起始阶段不够重视,很多学生就容易掉队。实际上本专业的一些基础知识,大部分学生在初中阶段就已经学习并具有一定的基础,教师在教学初期就可以通过实验展示的形式,把学生相对熟悉的一些知识如电学部分的电压、电阻、电流的测量,欧姆定律等基本知识和本学科联系起来,在心理上引导学生,让他们感觉这门学科能够学会,这样学生思想上的担心可能就会逐渐消失,然后引导学生动手解决几个简单的问题,他们就很容易被调动起来,积极性有了,学习效果自然也就优化了很多。
二、构建和谐的师生关系,营建平等的氛围
亲其师才能够信其道,这是所有教育工作者都清楚的一个理论。教师都有这样的感受,那就是师生关系和谐,学生在这门学科中往往积极性较高,成绩较优异;反之,则是师生对立,教学效果较弱。教学本身应该是一个双向的过程,既需要教师的教,更离不开学生积极主动地学,所以师生之间关系的和谐是非常重要的,这不仅有利于师生之间的了解,更能够形成教育合力,达到1+1>2的效果。
构建和谐的师生关系需要营造平等的教学氛围,在教学过程中既需要教师讲授、组织课堂,更需要学生积极主动地参与,所以课堂不应该仅仅成为教师的“一言堂”,而是需要“百家争鸣”的。学生是课堂教学的主体,教师在教学过程中鼓励学生参与、争论、质疑,这样才能发现问题解决问题,才能更贴近学生的实际需求,学生们有展示自己的平台自然积极性会提高,学习兴趣也会被激发出来。
三、重视直观教具的应用和实验教学
针对职业学校的学生学习能力相对较弱的现实状况,教师结合电子电工课程内容较难,学生理解起来有一定难度的现实,利用学科特点简单直观的给学生呈现所学,重视直观教具的使用和实验教学方法的应用。例如采用实物、模型等教学手段,充分发挥学生的视觉、听觉、触觉等各种器官的互相协调作用。例如学习电阻和电容时,可以拿一些常用的元件(比如四色环和五色环电阻、瓷介电容,电解电容等)给他们看,并让他们记下型号,这样每个字母数字代表什么意思就容易记下来。
实验在教学中往往能很好地激发学生的学习兴趣,使学生积极地开动脑筋。因此,我们应融教学与实验、实践为一体。强调在理论教学的同时,必须注重实践的检验;在实践检验的过程中,必须以理论为指导。这就要求在完成电工电子各章节的实验时必须按时、按质、按量完成,在实验过程中必须认真完成实验操作,写全实验报告,做好实验分析,同时要求学生在实验过程中学会对实验故障的分析及处理,以增强学生的分析问题、解决问题的能力,从而得到正确的理论。
四、重视多媒体技术的辅助作用
电工基础课堂教学是培养学生思维能力和分析解决问题能力的重要环节,无论是概念的引入,还是对一些客观的现象进行判断、推理及计算,都需要一系列的逻辑思维过程。这一过程对技校学生来说是枯燥乏味的,利用多媒体课件作为教学载体,可以很好地解决学生的学习兴趣问题。多媒体课件能够实现文字、图像、色彩、声音、动画的结合,使原来抽象、乏味的知识变得形象、生动起来,从而引导学生运用创造性思维和想象力去理解事物的本来面貌,培养其创新能力。特别是在认知微观世界方面,它能发挥巨大的作用,激发学生的求知欲望和学习动力。
总之,随着近几年国家对于职业教育的投入和社会对于职业教育的重视,这给所有的职业教育院校的发展带来了难得的发展机遇。但是,我们要清醒地认识到:教学质量永远是学校发展的第一生命线。作为从事这一工作的广大教育工作者来说,其要立足于本职工作,加强学习、努力钻研,特别是要关注学生的发展需求,从兴趣着手激发学生学习的积极性和主动性,相信我们的课堂会更有生机和活力,也能把教育办得越来越好。
参考文献:
[1]沈忆宁.汽车电子电工基础.高等教育出版社,2004(7).
[2]潘世墨.在课堂讲授中引入问题教学的探讨.上海高教研究,1998(2).
关键词:电工基础 工学一体化 教学改革
职业教育与普通教育不同的是它在传授知识的同时,还要提高学生的动手能力。知识可以传授,而技能必须通过实践来掌握,由于目前技工学校所招收的学生文化基础比较薄弱,学生基础差,从而接受能力相应普遍比较差,这就需要在教学过程中结合学生的客观实际,对以往的教学方法进行改进,实施理论联系实际的“工学一体化”教学,提高教学质量,让学生真正掌握课程的知识点和基本技能,并在以后走上工作岗位后能够得到运用,符合社会的人才需求。
一、电工基础课程内容与特点要求实施“工学一体化”的教学
电工基础从内容上来看,主要是讲授电流、电压、电阻、电功和电功率这五个基本概念,主要是了解电阻器、电容器和电感器这三个基本的电子元件,让学生充分了解电与磁这两种基本的物理现象,掌握直流电和交流电这两种基本的电路模式,还要了解一些基本的电路
规律。
电工基础从其特点上来看是一门理论与实践紧密结合的电工学专业基础课程,内容多,涉及面广,是培养学生基本技能、基本素质的关键课程,也是一门实践性很强的课程,许多知识必须通过实践才能正确掌握,因此,把握好实习实训教学环节在电工基础教学中至关重要。
电工基础按照传统的教学过程,重视基本理论,轻视实践,刚开始学生对一些基础性电工知识能够接受,可随着教学活动的深入进行,专业性质渐渐显现出来,慢慢地学生感到难以理解接受,甚至厌倦,要解决这一问题,就必须突破以往教学观念的束缚,加强对师资队伍的培养,有必要把电工基础的教学放到电工电子实验室内进行,按照“工学一体化”的教学方法,理论联系实际,通过教师的有效组织,对一些理论进行验证,使学生能够形象地了解电工基础的各项教学内容,因此在电工基础课程中实施“工学一体化”教学是十分有益的。
二、电工基础实施“工学一体化”的教学目标设计
对电工基础课程进行“工学一体化”教学,要按照电工基础的基本概念,以基本的电路规律作为一个教学项目。在电工电子实验室里,在教师的指导下,学生亲自动手完成学习基本内容,对电路的基本规律进行系统性的了解。教师在进行课程设计中,要充分考虑到课程的实用性、趣味性和可操作性。简而言之,也就是教师在课程设计中充分考虑到学生的实际,使得学生能轻松地理解、接受和掌握课程知识点。
教师在进行课程设计中,必须掌握的原则是对于教学内容要做到由浅到深,由简单到复杂;要对课程的各项知识点进行充分糅合,把主要内容进行全覆盖,突出学生的技能训练;在课程选择中,要充分把握实用性原则,在教学中结合趣味性的内容,吸引学生的注意力,提高学生的学习兴趣。在做到理论联系实际的同时,让学生掌握好必要的知识。此外,还要加强培养学生的团队精神和合作意识,使学生既掌握基本知识和技能,又具备做好实际工作的职业技能。
三、电工基础“工学一体化”组织模式
在教学过程中,教学组织模式能够发挥良好的作用,这是整个教学中的关键。根据电工基础的各个知识点的特点用有针对性的办法,可以收到良好的教学效果。现以欧姆定律教学内容为一个知识点,进行“工学结合”的
说明。
1.建立起基本的学习目标体系
在对本学习目标体系的掌握过程中,必须充分熟练掌握电压、电阻和电流这三者的概念和之间的基本定义,了解三者所代表的符号和单位,让学生能够熟练按照正确的规程操作电流表、电压表和万用表,能够根据不同的电路图把各种零件组装成实用电路。
2.对学生具体分工
按照教学大纲的各个知识点要求,将实验内容进行细分后让学生分工完成,一部分学生对实验内容所需要的材料进行准备和检测,一部分学生负责组装电路,按照电路图安装电子元器件和仪表的连接工作,另一部分学生负责对组装好的电路进行数据的记录,对各数据之间的关系能够有清晰的分析。在对学生分工的过程中,各小组的学生要充分了解自己所分配的任务,而且对别的小组的任务要有大概的了解,这样才能做好协同工作,实现对整个实验的密切配合。
3.实验的实施
教师要对各小组实验的准备工作进行检查,在各项目的实施过程中,加强督促、指导,并得出结论,写出
报告。
四、电工基础“工学一体化”的效果评价
电工基础课程教学“工学一体化”效果的好坏,取决于学生在课程教学过程中的学习态度、学习热情、具体操作和教师的辅导讲解。在进行效果评价时,教师主要从学生的学习态度、实验实训规范、项目操作熟练度、完成时间、创新理念及团队分工合作等方面来界定,可采用自评、互评、师评等主要的评价形式,但无论哪种方式,都必须充分重视对教学过程的评价。
总而言之,在电工基础课程教学中,采用“工学一体化”的教学,教师以指导和验收为主,而学生以亲自操作为主,这种模式不但使学生的学习兴趣得到激发,而且使学生的实践能力得以增强,更让教学气氛得到充分的活跃,从而提高教学质量和教学效果。
参考文献:
[1]王彩平.浅谈《电工基础》课程教学改革[J].现代阅读(教育版),2011(01).
[2]于悦河.《电工基础》课程教学模式初探[J].华章,2011(08).
[3]张志超.中职《电工基础》教学探讨[J].才智,2009(18).
[4]段俊玲.《电工基础》教学如何加强学生创新能力的培养[J].资治文摘(管理版),2009(04).
关键词:程控数字交换,高速公路,机电工程
中图分类号: TH-39 文献标识码: A
引言:近年来,程控数字交换技术有了长足进展,技术逐渐成熟、设备性能逐渐完善。公路光缆通信系统采用多芯光缆,语音、数据、视频图像都各有专用光纤,几种不同通信系统并存于光缆内。程控数字交换系统为实现多个用户能在同一时间成对地可靠通话,需将语音信号变换为数字信号,编辑成二进制代码将多路话音接序以一定规格编排,沿一条线路顺序传送给交换机,交换机根据用户的通话要求,分别接续各自的线路,让顺序排列的各路话音对号进入,并将数字代码恢复为原有的模拟语音信号,让接收端能正确理解。以下就程控数字交换体系作一简要说明
1、程控数字交换系统概述
1.1功能要求
高速公路能否高效、安全的运行意义重大,不仅与高速公路良好的道路施工有关,还与高速公路机电工程的建设息息相关。公路运营公司各级管理机构沿道路分布,相距颇远,为了满足日常管理需要的信息交流,设置专用电话网。除内部通信外,还须与公路行业国家管理部门―――交通运输部一级卫星通信网、地区路网管理部门通信网以及与公用邮电网联接,以实现大范围的信息交流。专用话网的规模(门数)与道路里程和进出口数目有关。在话网进入综合业务数字网的时代,系统功能为:完成管理部门各单位点对点的语音、传真、图像和数据的传输;实现管理中心和下属各单位一点对多点的同时通信(如指令电话、电话会议等);与上级业务管理部门和外界社会的通信;具有对系统状态自动测试的功能。
1.2程控数字交换系统
程控数字交换技术以程控数字交换机为核心,在技术上实现通信网络业务节点数字化。可向用户提供Internet业务和智能网业务。并成为Internet公共拨号接入平台程控数字交换机由硬件系统和软件系统两大部分组成。程控数字交换系统是以程控数字交换机为核心的通信网,在技术上实现传输和交换的数字化,从发展看它应该将话音与非话音(电报、传真、数据、图像等)业务综合进网。根据公路专用通信的现有业务,程控交换类型基本上为集中控制和分级控制两种。公路专用电话网一般采用一个汇接局和若干个端局组成复合星形或环形数字通信网。各局交换机间中继线使用数字光缆,话机则以模拟机为主。各局数字交换机通过用户线接口电路,进行数模转换后用双绞线(模拟信号)连接话机。对于某些远端用户,也可用数字线或数字环路载渡设备延伸其传输距离。数字通信网传输的是离散脉冲,为了减少误码率,网中各单元应该使用共同的基准时钟频率。
2、程控数字交换技术发展
网络交换技术共经历了四个发展阶段,电路交换技术、报文交换技术、分组交换技术和ATM技术。电路交换技术。在电路交换技术中,应用的较为广泛的是公众电话网和移动网,这两个网络的基本特点是面向连接。电路交换技术的优势是在通信系统运行的过程中,可以提供的宽带比较充足,具有很好的实时性,时延也不长,并且设备的成本不高,但是这种技术还存在一个缺点,那就是在带宽的利用率上比较低。分组交换技术。分组交换网是继电路交换网和报文交换网之后一种新型交换网络,具有实时通信能力,适用于传送和话音相关的业务,主要用于数据通信报文交换技术。报文交换技术和分组交换技术类似.也是采用存储转发机制。ATM技术。ATM异步传输模式具有同时提供电路交换和分组交换的优点,保证了QoS的完备机制,传输时延小。非常适合传送高速数据业务。电路交换技术和分组交换技术的融合。综合交换机技术。综合交换机技术可同时支持电路交换和宽带交换(包括ATM交换和IP交换)。IP'电话技术。IP电话,是在IP网上通过TCP/IP协议实时传送语音信息的应用,是来信息网络的支柱技术。
3、程控数字交换机基本原理
在程控数字交换机中发挥主要功能的就是控制设备,那么构成控制设备的主要结构是处理器和存储器。处理器的主要功能就是对交换机的软件执行操作,然后对软硬件之间进行协调控制。存储器就是对软件程序进行存放,还有一些永久性和中间的数据进行保存。在控制设备中,有单机和多机之分,在控制的方式上,也可以分为集中和分散两种。那么集中控制就是将所有的控制系统的功能都通过一个处理器来进行处理,各个功能之间的接口都是软接口,这样在对其进行控制的时候只需要通过对软件进行更改即可,实现起来比较方便。但是这种方式还有一个缺点就是,由于全部的功能实现都是通过一个处理器来完成的,那么一旦处理器出现了故障,整个系统将会陷入瘫痪的状态,使设备的运行受到威胁,所以说一般情况下,在控制设备中都是采用双处理器或者是更多的处理器的做法,以便对突发事件的有效控制。对于分散控制而言,就是在系统中对于任务的处理是由多个处理器来完成的,每个处理器负责不同的部分,这样的话就将控制功能进行模块化了。分散控制可以有效的提高工作效率,在风险承担上会有所减小,一个处理器出现故障不会影响到其他功能的运行,并且在对系统的编写和修改上将更加的容易,结构上也比较清晰。分散控制对于未来的通信系统发展将会更加的有利,在业务拓展上也会比较容易实现,所以说分散控制是未来交换系统的发展方向。在分散控制中,对于每个处理器可以完成的工作量可以按照容量和所要行使的功能来进行划分。
交换网络是交换机实现用户线接续的关键部件,交换网络的基本功能是根据用户的呼叫请求,通过控制部分的接续命令,建立主叫与被叫用户之间的连接通路。根据交换网络结构和工作方式的不同,可分为空分接续网络、时分接续网络和时分、空分组合接续网络等型式,公路电话大量使用的小容量数字交换机大都采用前两种。
接口是交换系统中的交换网络与用户设备、其他交换机或通信网络之间的接口。根据所连设备及其信号方式的不同,接口电路有多种形式包括:模拟用户电路、模拟中继电路、数字用户电路、数字中继电路。
4、模拟信号数字化
模拟信号的数字化包括数字信号的量化和数字信号的解码及编码。数字信号的量化是将一定区间连续多个数值用一个固定值近似代替它,以减少数字的取值范围和简化编码。量化区间大小相等,称为均匀量化,如用统一的四舍五入取整。此方法的量化误差为0.5s通信中此种误差表现为量化噪声,噪声将降低信号信噪比。这种固定量化误差对大信号样值可以接受。为实现此目标,采用压缩扩张法,先对样值中的小信号放大,对大信号压缩,然后作均匀量化;接收端对解码后的信号作反变换,即对小信号压缩,对大信号扩张。如此一来,减少了小信号的量化误差,量化值更接近于原有样值。编码是将抽样后的量化值转换为组二进制码元,称为模数变换;解码是编码的逆变换,它将一组二进码元还原成相应幅度的量化值,也称数模转换。脉冲编码技术(PCM)使任何模拟信号都可由一组时间数字序列近似表示,序列的时间间隔由信号本身确定,序列的每一个值由8位一进码元(脉冲)表示,每个脉冲占用的时间长度希望越小越好。但是,脉冲周期受芯片编码速度(硬件技术)限制。
结语
在当今社会不断发展进步的形式之下,任何业务的发展都是伴随着一定的技术改革,在不断的革新中讨求一种对自己的发展最为有利的途径。高速公路设置专用程控数字交换系统是获取高可靠性、高可用性通信工具的物质保证,同时,利用已建管道安装程控电话可节省投资费用。
参考文献
[1]高冯旭宇,刘晓东,卢士庆.高速公路机电系统过电压保护与防雷接地设计[J],工业安全与环保,2011.(2):35-36.
关键词:职业学校;电工基础教学;方法探讨
中图分类号:G712 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2014)17-0189-02
一、《电工基础》的课程特点
《电工基础》课程的理论性强首先体现在概念多、基本知识点覆盖广、单位制复杂。如“磁场与磁路”这部分内容,基本概念有磁力线、磁感应强度、磁通、磁路、磁场对电流的作用等,概念多而且较抽象;基本知识点有磁场的性质、右手定则等;单位有特、韦、高斯等,不常用,易遗忘。其次要求学生要有一定的数学基础,电工基础课程中公式繁多、复杂,解题方法多,电路逻辑性较强,扎实的数学基础是学好此课程的必要条件。另外其内容有较强的整体性,例如“单相正弦交流电”知识分两个层次,层次一是层次二的前导和基础,层次二是层次一的继续和深化。它们是逐步展开和逐步深入的,且脉络清晰,共同组成一个密切相关的知识结构。与实际紧密联系是电工基础实验教学中学生对事物认识的实践环节,是培养学生的动手能力,也是技能的基本训练部分。学生通过实验获得感性认识,验证和巩固所学的基本理论,加强对基本概念和基本定律的理解。通过电路实验环节,使学生掌握一般电量的基本测试方法和调试方法及正确使用常用电工仪表与设备等。
二、《电工基础》课教学中存在的问题
1.学生基础差,学习兴趣不高。由于电工课程要涉及一些相关数学、物理等学科的基础知识。而职业学校的学生大多数是初中学习成绩较差,纪律涣散的学生,他们对中学的一些基础的知识一知半解甚至一无所知,这就给职业中专的学习带来很大的困难。加之电工课程的内容烦琐、知识原理相对抽象和枯燥,学生在没有基础的情况下,在理解知识上有较大困难,在一定程度上也造成学生学习的积极性差,学习兴趣不高。另外,很多学生的自觉性和自控能力较差,没有良好的学习习惯,更谈不上学习兴趣了。
2.教学方法陈旧,教学手段单一。在大部分中等职业学校的教学中,教师都是采用传统的“灌输式”的教学方法,通过板书、讲解、习题等形式进行教学。这种以教师为主体的教学方式虽然也有节奏恰当的优点,但是通过多年的实践操作表明也具有很大的缺陷。电工基础课程本身理论知识多、内容抽象、理论和计算枯燥乏味,如果在教学过程中照本宣科的传教,势必造成学生注意力不集中、没有学习的欲望和激情,更不利于挖掘学生的潜能。
3.重理论轻实践。实践课是对理论课的验证,通过实践操作可以巩固学生对理论知识的学习和掌握,也是提高职高学生学习理论知识欲望的重要一环,并且还能提高自身操作能力和技巧。现在的职业学校普遍存在理论课时多而实践操作少,甚至有些学校就根本没有的现象;有些学校虽然安排了实验实作课,但是训练的模块针对性不强、实践和课堂理论相脱节;还有些学校的仪器设备缺乏有效管理和维护,导致设备损坏严重而不利于正常开展实验实作。这些实践实习环节的不重视,是直接影响职业学校学生技能水平提高和整体的教学质量的因素。
三、《电工基础》教学方法
1.演示实验教学法。电工基础是一门实践性较强的技术基础课,演示实验和学生实验是该课程不可缺少的重要教学环节。通过实验,可以加强学生对课程内容的理解,验证理论的正确性和巩固所学的课堂知识。在讲授基本概念和基本理论时,运用演示这一教学法,教师可以在课堂上用语言、板书、板画等方法把难以描绘的内容展示出来,能调动学生的学习积极性,使课堂教学生动活泼,帮助学生理解和牢记知识。
2.对比教学法。对比教学就是引导学生发现教学中一些相似或相反的规律,从而达到识别、理解、运用的教学方法。电阻、电感、电容是电子电路的基本元件,掌握好三个元件的基础知识,能为学习交流电和电子技术课程打下基础。学生在学习过程往往对电阻元件比较容易理解,而对电容和电感的基本性质就难掌握,因此在教学中可以充分运用对比法,让学生发现其中的类比性。譬如电阻的定义公式为R=U/I,电感为L=Ψ/I,电容为C=Q/U,U、L、C都是外部的因素,通过实验得出R、L、C的定义公式,这三个公式具有很好的类比性。而R、L、C都是反映其本身的特性,是不随外界的电流或电压改变而改变的,由此推出三个与其本身性质有关的公式,学生通过对比,就容易接受和理解了。
3.多媒体教学法。随着信息技术的飞速发展以及电脑的广泛普及,多媒体教学已得到普遍运用,要善于利用多媒体课件促进教学改革。多媒体课件交互性强,教师在演示时能灵活机动,迅速方便,轻松省时,使课堂教学容量增大,获得更好的教学效果。在电工基础课程中好多传统演示实验可用课件代替,例如可制作课件模拟日光灯的启动原理、电动机和发电机的工作原理、左、右手定则的应用等。多媒体课件应用文字、图像、色彩、声、乐等对学生的视觉进行多样化刺激和诱导,能调动学生的学习积极性,激发学生的学习兴趣。另外,电工基础理论课面广,内容深,要使职高学生较好地掌握其内容,做到知识和能力兼顾,除了学好必要的基本理论,加强实习教学尤为关键。
利用多媒体课件突破教学难关,在教学中对于那些比较抽象又难以理解,用语言不易描述的内容,采用多媒体教学可以使其变得直观生动。如电场与磁场在实验中是看不到的,学生感到十分抽象,如采用多媒体三维动画技术模拟该过程,学生就能够很清楚地看到电场线、磁感线的整体分布及动态变化过程,变抽象为形象。职业教育重点就是培养学生的学习能力和提高技术水平。其核心就是为了每一个学生的发展,通过提高自主学习的积极性,培养学生的探究意识和动手能力,从而充分培养学生的创新意识和创造才能。课程教学其目的就是要让学生主动地获取知识、应用知识、解决问题。因而它具有探究性和实践性的特点,是师生共同探索新知识的学习过程,是师生围绕着解决问题,共同完成合作和交流的过程,因此,这也体现了新课程理念下教师不断学习和不断探索新教法的过程。
总之《电工基础》课程教学方法多种多样的,为了达到最佳的教学效果,就必须以现代的教学思想为指导,从实际出发,根据不同的教学内容、不同的教学目标、不同的设备条件,选择一种或几种最优的教学方法,综合加以运用。
【关键词】电工基础 教学探索 中职
【中图分类号】G【文献标识码】A
【文章编号】0450-9889(2013)08C-
0151-02
电工基础是中职机电专业和电子专业的一门很重要的专业基础课程,培养中职毕业生作为普通劳动者应具备的最基本的知识和技能素质。电工基础课程理论知识较多,知识原理相对抽象枯燥,但知识的实用性很强,对中职学生而言这是一个全新的学习领域。以中职教育的办学宗旨为教学指导,研究学生的学习状况,研究课程的教学内容和教学要求,进而更好地开展课程教学,使中职学生能在课程学习中获得知识和技能。
一、丰富课程教学内容,激发学生的学习兴趣
大部分中职学生最大的学习缺陷就是基础知识非常簿弱,学习目标不明确,对于“为什么就读中职学校?”“自己将来想从事怎样的工作?”“希望学到什么知识和技能?”等问题都没有自己的主见和看法。而中职学生从基础教育转到技能教育,对他们来说是很大的转变,他们不能马上接受中职教育的教学模式。对于电工基础这样一门理论性和实践性都很强的专业基础课程来说,教师在教学过程中应尽量淡化课程教学内容的抽象性,突出课程教学内容的科学性、实用性和趣味性,由此激发学生学习的兴趣。兴趣是诱导学生学习动机和注意力的重要因素,是学生主动参与学习的先决条件。
由电子工业出版社出版的《电工基础》(第二版)在每章节后面都有课程教学内容的补充学习内容:阅读材料或探索与研究。这些补充内容为教师提供了很好的教学素材,教师在此基础上进行提炼,用通俗、有趣的表述向学生展示电工知识的实用性。如安全用电的知识介绍,什么叫接地保护和接零保护?为什么有些家电设备用三角插头,有些用两脚插头?家用电器不工作时不拔插头有什么影响?家用电器不工作但没拔电源插头为什么会有能耗?并引导学生计算几个家电设备在工作状态下的能耗。还有在楼梯上、下两端或走廊两端,常需在一端开灯而到另一端关灯,利用两只双联开关如何设计具有这种功能的电路。这些都是学生在生活中常接触但又熟视无睹的生活现象,在老师的启发和引导下,学生应用自己所学到的知识解开生活中的奥秘,满足了学生的好奇心,让学生积累更多的生活中的电学常识,并由此提高学生的学习兴趣。
二、优化课程教学内容,降低学生的学习门槛,增强学生的学习自信心
教材是课程教学的依据,教材中对教学内容科学严瑾的阐述相对于大部分中职学生而言是学习的障碍,因为大部分的中职学生不仅缺乏刻苦钻研和探索的学习精神,而且综合能力较差,表现在:应用数学工具分析计算电工学各物理量的能力、对电工学中各个原理的中文表述的理解能力、与中学物理基础知识相衔接的能力等。这些都是教师在设计课程教学时必须正视的问题,因此对于电工基础的教学很有必要优化课程教学的内容,即尽量做到使课程学习内容有用、有趣、通俗易懂,由此降低学生的学习门槛,既满足教学要求,又尽量与学生对知识的理解能力相匹配,这样才能使学生克服对电工基础学习的畏怯感,增强学习的自信心,有利于提高学生的学习效果。
比如学生对电位的理解。依照教材定义就是:在电路中任选一个参考点,电路中某一点到参考点的电压就叫做该点的电位。如果按照定义讲解电位的概念,学生很难理解,学生心中也有许多说不出的疑问,如计算电位为什么要选参考点?在电子电路中测量电位的作用是什么?如何理解电压和电位的联系?等等。笔者在讲解电位的概念时考虑以下内容:什么叫参考点?如何选取?电压与电位的区别和联系在哪里?在检修电路时是测量电压还是测量电位?怎么测量?以检修电视机最常用的方法为例,即检测电视机中集成块各引脚对地的电位,因为每一级电路都会有合适的工作点,如果电路存在问题,必定其工作点也会不正常,这样就可以大致判断故障所在了。对一个问题、一个概念,这样条理清晰地解析学生就很容易理解。
再者就是精选课程教学内容,整本教材的学习内容不可能面面俱到,在设计课程教学时就要全面统筹课程教学内容,既要考虑电工基础知识的实用性,即作为一名中专毕业生必须掌握的基本电工学基础知识和基本操作技能,如万用表的使用方法,电器设备功率的理解,电能的计算,简单电路的连接,安全用电的注意事项以及常见的为什么雷电会对家电产生危害等。同时要考虑电工基础知识对后续相关专业课程的影响,如什么叫自感和互感,生活中常见的自感现象和互感现象;如何理解变压器的基本结构和工作原理等。而对于一些较复杂的知识点,都可以作为保留知识,不作为课程教学内容讲解,留待有兴趣或有学习能力的学生自主学习。因为这些知识点需要学生有分析计算的能力,从以往的教学效果来看实际情况并不理想,学生觉得既困难又乏味,最主要的还是没有教学实效。如电压源与电流源的等效变换,戴维南定理的运用计算,正弦交流电的相量表示法等。所以课程教学要立足中职课程教学的要求,面对大多数学生的实际要求,在学生收获知识的同时逐步提高学生的学习自信心。
三、精选课程实训内容,使电工基础知识落到实处
电工基础课程实训的目的:一是改变学习氛围,从课堂上循规蹈矩的听和说到实训室中的做和想,让学生从另一角度去认识知识,增加学生学习的新鲜感。二是由兴趣带动学生的学习,逐步改变学生的学习惰性,形成主动学习的良好学习风貌。三是实验直观地表述了抽象的理论知识,消除学生对知识产生的疑惑。比如通过电容的充放电现象解析电容的基本特性。四是培训学生掌握最基本的电工操作技能,为学生的就业打下良好的基础。这个实训内容是笔者在获得我校机电专业毕业的一名学生的就业单位的反馈信息后实施的。当时这名学生被安排做电工工作,可根本胜任不了这个工作,对电工基本知识和基本技能的理解和掌握的欠缺令单位领导非常不满。所以我们教学的目的不能是为教而教,而是为我们的学生在学校里要获得应有的知识和自信心。
学生对于由实验验证理论的实训不大感兴趣,比如通过连接电路测量电路各支路的电流验证支路电流法。因为需要通过计算对照,学生觉得既困难又乏味。而对于实用性强的实训就非常感兴趣,比如万用表的使用方法和注意事项,具体操作万用表测量电路的电流、电阻、电压和电位;设计并安装由两只双联开关控制的在走廊一端开灯而在另一端关灯的简单电路;日光灯电路的安装连接以及注意事项;动手焊接简单的收音机电路等。而且学生在焊接电子元件的过程中对焊接的要求、电子元件的知识都会产生强烈的学习欲望。这些实训学生都很感兴趣并很努力地完成。所以安排实训要以课程教学的要求为指导,以培养学生掌握电工基本操作为目的,既把中职电工基础的教学落到实处,又培养学生学习知识、运用知识的较强的动手能力。
四、尊重学生的学习行为,制定客观实在的课程考评方式
中职教师对于学生的教学除了耐心的引导,适当的赞扬和肯定同样重要,它能使学生切实感受到学习知识带来的成就感。中职学生对知识的理解能力、兴趣爱好方向、学习自制能力、学习特长各不相同。有的能够按照老师的教学要求听课、写作业、实训,有的则不听从老师的调遣。虽然有一部分学生在上实训课时就很有自己的学习特点:大胆提出疑问、有主见、敢于动手、有较好实训效果,这些优点教师在课堂上是挖掘不到的,所以教师不能仅凭课堂学习表现、作业完成情况和卷面考试成绩来评定学生的学科成绩,对于中职学生而言,动手操作能力尤为重要。
鉴于中职学生各自不同的学习特点和学习特长,对于电工基础的课程考核评定既有标准,又要灵活裁定,充分尊重学生的学习行为。电工基础的考核标准是课堂表现占30%,其中包括是否按时上下课、是否完成作业、是否遵守课堂纪律、是否尊重老师的辛勤劳动等,教师不仅要传授科学知识,同样需要培养学生应有的职业道德和行为修养,在潜移默化中约束学生、感染学生。期中、期末考试成绩占30%,这是考核学生对电工基础知识的掌握程度。实验、实训占40%,对于中职学生而言对电工知识的基本操作尤为重要,学生不仅是学习掌握就业前的基本技能,同样是培养刻苦钻研、求真务实、团结协作的工作作风。而在课程学习中也有两种极端现象,有的学生能够掌握基本的电工基础理论知识,从作业和卷面考试成绩中反应出来,而动手能力欠缺;而有的学生对于作业应付了事,考试成绩也不理想,但有较突出的电工操作能力和较灵活、敏锐的思维能力。虽然存在这两种极端,但在课程考核评定中他们都是优秀的学生,理应给于优秀的评定,这样既肯定了学生的学习行为,又坚定了学生学习的自信心。
基于以上特点,本文以“理论+实践”并举为指导思想,结合多年来“供配电技术”理论教学和实践教学的经验,在教学方法上采用项目教学法、现场教学法;对应选取和设计,基本教学内容要由简单到复杂:供配电系统识图与分析低压配电系统运行与维护高压配电系统运行与维护变配电所一次、二次系统设计,实现阶梯式教学;提出了以企业项目需求为核心的教学内容改革,课程内容设置根据企业项目需求做一系列调整;实验内容多样性,由原来的必修实验内容变为“选修”实验内容,根据学生的兴趣自主选择实验,增加了实践教学的自由度和适应度。在近三年的教学改革实践中,学生对“供配电技术”课程的学习兴趣增强,变被动学习为主动学习,思维能力和解决实际问题的能力大有提高,实现理论教学与工程实践的接轨。
根据课程特点采用项目教学法、现场教学法
佳木斯大学是地方性大学,以培养应用型本科人才为培养目标。地方经济和行业经济快速发展,对应用型人才的需求大量增加,高校大量的毕业生都去了生产一线从事技术开发、技术应用工作,这对本科教学提出更高的要求。应用型本科重在“应用”二字,因此,教学环节中一定要重点体现应用型本科的“应用取向”,重视能力和素质教育,避免原来教学中的“为知识而传授”的旧思想。
以往教学中,课程设计是在理论教学之后进行。实际上,课程设计是检验理论知识的有效途径,是将课程内容引入实际的重要手段。“供配电技术”本身就是一门实用性很强的课程,每个章节的设置都很有连贯性。在理论讲授的时候,每章单独教学,并没有把章节的关联性充分体现出来,学生学习的内容都是相互独立的、离散的。而课程设计由于时间短,任务重,有时根本没有弄清问题的所在就结束了,根本没有达到“应用”的根本目标。针对这一现象,本次教学改革中,采取了“项目式”教学方法,即在教学中以课程设计为主线,围绕着该主线,将教学内容整合成模块,以模块化教学内容为基础,展开相关技能的教学,一步一步,环环相扣,逐步形成一个完整的工作任务。
项目的选取是改革成功的重要前提。我们选择了“佳木斯大学变电所设计”为项目。这是因为:由于学校扩建等原因,大学变电所正面临设备更换、接线方式改变、敷设新用电缆等工作,正是学生练兵的好场所,能够满足学生参观、实训的要求。采用“项目式”教学的另一改革就是将教学内容根据实训设计、施工等方面划分为四大模块:供配电系统的基本概念及新理论、新知识;基本理论计算;变配电所一次系统设计;变配电所二次系统设计。以大项目为依托,将教学内容分解成各个子项目,各个击破,最后形成一个统一的整体教学。
“供配电技术”课程本身实践性较强,如果一味以课堂讲授,无论是采用挂图还是多媒体观看实物的教学方式,学生普遍理解不深,收获甚微。因此在教学过程中,要充分应用现有的实训基地,把学生“带出去,学进来”。先在课堂讲授电气一次接线的内容,如高压一次设备的结构、原理,一次系统接线图,然后带领学生参观校“10/0.4kV”变电所,现场认识各种一次设备、作用、一次主接线和运行方式等;在讲解继电保护内容时也采用现场教学法。继电保护内容相对理论性较强,计算又多,通过简单的继电器实验不能全面认识继电保护,学生接受起来比较吃力。带领学生参观佳木斯热电厂,现场观察继电保护的接线方式、继电器的连接,感官意识更强,理解更方便。热电厂还有一部分继电保护,通过新、旧两种保护方式的对比,请学生分析两种保护的利弊,这又能顺利引出补充的微机保护。现场发现问题并解决问题。这样,一方面能加深理论知识的理解,另一方面,又能培养学生的认知能力和现场解决问题的能力。
教学内容“模块式”
供配电技术的教材特点比较突出:通俗易懂,简单明了。但也存在着教材内容比较分散、连贯性不强的缺点。在讲解过程中,可以把分散内容统一整合。例如变压器的经济运行方式内容,可以提前至模块三中讲解变压器的基本内容相结合;又如变电所的防雷与接地内容,可以与配电系统中性点接地方式相融合。将教材内容整合之后,教学内容统一有规划,整体性强,学生比较容易接受。
另外,教材中部分教学内容相对比较陈旧,没有跟随时代步伐,所以一定要适时增加新知识、新理论和新技术。目前国家重视新能源发展,对于普遍使用的风力发电和太阳能发电要深入讲解一些,对于生物质能发电和潮汐发电也要有所介绍;输电中的一些新技术也要加入教学内容,例如智能电网、直流输电和灵活交流输电技术等;教材中以“油”式电气设备为主,如油式变压器,油式断路器等,但是目前各企业中,这类“油”式电气设备的使用在逐渐减少,因而实际讲解时,要深入讲解使用可靠性更高的干式变压器、箱式变压器及SF6和真空断路器等电气设备;继电保护是“供配电技术”的重点之一,教材中沿用过去的继电器保护装置,以继电器保护的工作原理、整定计算为主。教学环节中,要缩减继电器保护的学时,而增加微机保护的原理和实现;结合整流型、晶体管型、集成电路型和先进的微机型自动重合闸来讲授微机型综合自动重合闸装置。
“分段式”教学模式
为提高教学效果,在“供配电技术”授课环节中,采用了分段式授课模式。所谓分段式教学模式就是将授课环节分为几个阶段进行讲解。第一个阶段是要针对授课内容进行充分的预习与自学。教学内容需要一定知识素养和知识的广度来支撑,这需要学生在教师的指导下去完成,所以在正式授课前,教师要提供本节课程的教学梗概,列出提前预习和搜集资料的内容,做到有的放矢,还能提高学生的眼界。第二阶段就是优化课堂教学。由于学生已经通过查阅资料、预习和自学的方式了解了教学内容,这个阶段就要通过不同的教学形式、教学方法实现重点问题重点解决,引起学生的兴趣和注意力。第三阶段需要在现场教学部分尽可能多进行授课指导,尽可能多在现场加深理论认识,培养学生遇到问题解决问题的能力。第四阶段就是要分阶段进行知识的整合,完成系统穿线和教学内容的连贯性。
优化实验教学环节
“供配电技术”是一门工程性和实践性很强的课程,有很多理论知识和实践技能必须在实验中得到学习和提高。因此不仅要进行理论教学的改革,而且必须高度重视实验教学。通过实验教学和理论教学的有机结合,加深学生对相对抽象的理论知识的理解,同时也培养了学生的动手能力,更重要的是能引导学生自身积极思维,主动寻求知识。
以往,佳木斯大学开设的实验有:电磁型电流继电器和电压继电器实验、电磁型时间继电器实验和6~10kV线路过电流保护实验。前两个实验比较简单,学生现场完成接线。另外仅通过这样的接线实验不能满足学生处理实际问题的要求,因此本次教学改革中,将电磁式电压继电器和时间继电器整合为一个实验,并增设电流继电器、电压继电器和时间继电器的拆装过程,通过现场拆装和接线掌握传统继电保护的工作原理和内部结构。由于目前部分企业仍然使用继电器保护装置,所以实验中保留原有6~10kV线路过电流保护实验,但是实验内容新增了微机继电保护装置实验,紧跟时代步伐;通过学院现有实验室资源,新增系统运行状态监控实验,通过上位机设置断路器的通断状态,观看系统负荷变化,通过监控软件还可设置保护类型,并通过现场实验记录保护动作的数据,体现变电所的综合自动化技术,使学生充分认识到弱点控制强电、智能设备的应用和多学科融合的新技术。
关键词:中职;电工基础;课程教学;改革措施
1.适当调整内容,减轻学生学习负担
“电工基础”课程包含了很多内容,学生学习任务繁重,造成一种心理负担,会降低学生的学习主动性与积极性。“电工基础”涉及很多概念,是一门密切联系理论和实践的课程,要求教师在教学过程中要有侧重点。如对于那些基本的概念、原理及方法,教师应深入、透彻地讲解,并明确重难点问题,把各个概念的相互联系讲清楚,将次要的内容适当删除,那些说明性文字可让学生在课后自行阅读,减轻课堂学习压力。而对于教材里没有的学科前沿问题以及新知识、新技术则应适当补充,以丰富学生知识、开阔学生视野,让学生在学习中保持心情愉悦,减轻学习负担。
2.开发教学资源,提高学生学习兴趣
“电工基础”课程教学不能局限于书本,应积极应用先进的信息技术制作网络教学软件,对教材的缺陷进行补充。信息化教学具备信息量大、传输质量高、速度快以及生动逼真、声形相应、图文并茂等特征,能使“电工基础”课程教学变得更加直观、生动,让学生全方位接受知识和信息[1]。同时,大量实物图片和教材所附原理图的有机结合能有效激发学生学习兴趣,针对教学难点做到化难为易,把抽象的知识变得直观、易理解。如发电机调速器的运作过程、一次与二次调频的过程、继电保护过程、倒闸操作过程、回路控制动作过程等内容都可以采取信息技术来进行教学资源的开发,并能实现反复操作,通过不同的界面吸引学生的注意力,让学生轻松掌握知识。信息技术的引入使中职“电工基础”课程教学的内容加深了,且理论和实践之间的联系更加密切了,学生学习起来也更轻松了,学习兴趣得以保持和提高。
3.应用多媒体课件,优化课堂教学设计
针对多媒体课件,教师需学会合理应用,充分发挥多媒体课件在改革“电工基础”课程教学方面的优势,通过系统的教学方法使学生转变学习方式,让整个教学过程变得更有效,实现最优化的课堂教学。如教师可通过PowerPoint来制作多媒体课件,但要注意每一张幻灯片的内容不能布满整个屏幕,以免信息量太大,增加学生学习难度。如有需要,教师可进行动画处理,放慢教学节奏,逐行或逐段为学生展示内容,特别是重难知识点,教师可适当多停留一些时间,方便学生将所有知识都及时消化。在应用多媒体课件的过程中,教师还应重视观察学生的反应,加强师生互动,切忌把自己变成学生的放映员;避免鼠标一点就同时出现问题和答案,要给学生留下思考的时间、空间,重视培养学生的自主学习能力。
4.重视设疑启发,改善课程教学效果
“电工基础”课程的部分内容是基础,而部分内容还处于发展阶段,但这些内容都可以通过教师的设疑来启发学生[2]。如“电工基础”中的新知识教学往往是通过实际生活中存在的问题进行引入,这些拥有实际生活背景的问题能有效激发出学生对自己学习的“电工基础”知识的记忆、认识和理解,并产生一种想要把这些问题解决掉的愿望,包括为什么小铁钉总能被磁铁吸引?究竟是怎么被吸引的?如果教师能在讲解相关知识时适当引入现实生活中的问题进行设疑教学,就能启发学生积极动脑思考,自觉查阅相关资料,得出结论,或教师可先出示错误结论,接着通过去伪存真的方法让学生自主寻找正确答案,并及时对学生反馈出来的信息进行控制与调节,充分调动中职学生学习“电工基础”课程知识的主观能动性,改善“电工基础”课程教学的效果。
改革“电工基础”课程教学是一项长期性工作,需要中职学校及教师坚持与时俱进,在师生之间建立和谐关系,促使课程教学改革更上一个台阶。今后还需坚持探索“电工基础”课程教学改革,不断更新教学内容,优化教学设计,充分发挥出学生在学习中的主观能动性,提高学生的就业竞争力,促使学生更好地满足社会需求。
参考文献:
关键词 应用型人才 集成电路工艺基础 实验教学
中图分类号:G424 文献标识码:A DOI:10.16400/ki.kjdkz.2016.01.047
The Research of Experimental Teaching on "Integrated Circuit
Process Foundation" in Independent College
WEN Yi, HU Yunfeng
(University of Electronic Science and Technology of China, Zhongshan Institute, Zhongshan, Guangdong 528402)
Abstract Combining electronic science and technology applied talents training model in independence colleges, the experimental teaching was discussed on the "integrated circuit process foundation" course. The course was composed of simulation multimedia teaching system, basic semiconductor planar process experiment, process simulation software and school-enterprise cooperation. With the author's teaching practice, the enthusiasm of students was trying to effectively mobilized, and the development of students' learning ability and practical ability to train qualified electronic information applied talents was promoted.
Key words applied talents; integrated circuit process foundation; experimental teaching
0 引言
微电子技术和产业在国民经济中具有举足轻重的地位。高校的电子科学与技术专业以培养微电子学领域的高层次工程技术人才为目标,学生毕业后能从事电子器件、集成电路和集成系统的设计和制造,以及相关的新技术、新产品、新工艺的研制与开发等方面工作。
“集成电路工艺基础”是电子科学与技术专业的一门核心课程,讲授半导体器件和集成电路制造的单项工艺基本原理和整体工艺流程。本课程是电子科学与技术专业课程体系中的重要环节,也是学生知识结构的必要组成部分。通过本课程的学习,学生应该具备一定工艺分析、设计以及解决工艺问题的能力。
集成电路工艺实验作为“集成电路工艺基础”课程的课内实验,是电子科学与技术专业的专业课教学的重要组成部分,具有实践性很强、实践和理论结合紧密的特点。加强工艺实验教学对于培养高质量的集成电路专业人才十分必要。但是集成电路的制造设备价格昂贵,环境条件要求苛刻,限制了工艺实验教学在高校的开展。国内仅少数重点大学能够承受巨大的运营费用,拥有简化的集成电路工艺线或工艺试验线供科研、教学使用。而大多数学校只能依靠到研究所或Foundry厂进行参观式的实习来解决工艺实验问题,这对于学生实践能力的培养是远远不够的。
我院电子科学与技术专业成立于2003年,现每届招收本科生约120人,多年内为珠三角地区培养了大量专业人才。随着集成电路技术日新月异的发展,对从业人员的要求也不断升级,所以工艺实验教学也必须与时俱进。作为独立学院,如何结合自身实际地进行工艺实验室建设、采用多种方法手段开展工艺实验的教学,提高集成电路工艺课程的教学质量,是我们所面临的紧迫问题。本文以“集成电路工艺基础”实验教学实践为研究对象,针对独立学院学生理论基础较为薄弱,动手热情比较高的特点,就该课程教学内容和教学方式进行了探讨。
1 “集成电路工艺基础”的实验教学
“集成电路工艺基础”具有涉及知识面广,教学内容信息量大,综合性强,理论与实践结合紧密的特点,课程教学难度相对较大。同时独立学院相应配套的实验教学设备较为缺乏。为了提高学生对该课程的兴趣,取得更好的实验教学效果,让学生能将理论应用于实践,具有较强的集成电路生产实践和设计开发能力,笔者从如下几方面对实验教学进行了尝试。
1.1 工艺模拟多媒体教学系统
运用传统的教学方法,很难让学生理解抽象的器件结构和工艺流程并产生兴趣。我院购置了清华大学微电子所的集成电路工艺多媒体教学系统,帮助学生对集成电路工艺流程有一个全面生动的认识。该系统提供扩散、氧化和离子注入三项工艺设备的操作模拟,充分利用多媒体技术,将声光电等多种素材进行合理的处理,做到图文声像并茂,力争使抽象的知识形象化,获得直观、丰富、生动的教学效果。该系统涉及大量的集成电路制造实际场景与特殊细节,能较全面地展示Foundry厂的集成电路生产环境和工艺流程。内容丰富、身临其境的工艺模拟能大大提高学生的学习兴趣,帮助学生理解理论知识。
此外,在工艺课程的课堂教学过程中,尝试利用学生自学讨论作为辅助的形式。针对某些章节,老师课前提出问题,安排学生分组准备,自习上网收集最新的与集成电路工艺实验相关的资料,整理中、英文文献,制作内容生动的PPT在课堂上演示并展开讨论,最后归纳总结。这样既培养了学生利用网络进行自学和小组合作作学习的习惯,提高网上查找、整理资料的能力,也为老师的多媒体课件制作提供了素材,丰富了老师的教学内容。
1.2 基础的半导体平面工艺实验
学院一直非常重视电子科学与技术专业的建设问题,在实验室配置方面的资金投入力度比较大。在学院领导的大力支持下,近年来实验室购置了一批集成电路工艺实验设备和仪器,如光刻机、涂胶机、氧化反应室、磁控溅射设备、半导体特性测试系统和扫描电子显微镜等,为集成电路工艺实验教学的开展打下了良好的物质基础 。
在集成电路专业教学中,工艺实验是非常重要的环节;让学生进行实际操作,对于培养应用型人才也是非常必要的。通过调研考察兄弟院校的工艺实验开展情况,结合我院的实际情况和条件,确定了我院电子科学与技术专业的基础半导体平面工艺实验项目,如氧化(硅片热氧化实验)、扩散(硅片掺杂实验)、光刻(硅片上选择刻蚀窗口的实验)、淀积(PVD、CVD薄膜制备的实验)等。
这些设备和仪器,除了用于工艺课程实验教学外,平时还开放给本科生毕业设计、学生创新项目及研究生科研等。通过实际动手操作,使学生能将所学理论知识运用到实际中,既培养了学生的实际操作能力,又引导学生在实践中掌握分析问题、解决问题的科学方法,加深了对集成电路工艺技术和原理的理解。
1.3 工艺仿真软件
现代集成电路的发展离不开计算机技术的支持,所以要重视计算机仿真在课程中的作用。TCAD(Technology Computer Aided Design)产品是研究、设计与开发半导体器件和工艺所必需的先进工具。它可以准确地模拟研究所和Foundry厂里的集成电路工艺流程,对由该工艺流程制作出的半导体器件的性能进行仿真,也能设计与仿真太阳能电池、纳米器件等新型器件。
利用美国SILVACO公司的TCAD产品,笔者为工艺课程开设了课内仿真实验,实验项目包括薄膜电阻、二极管、NMOS等基本器件的设计和工艺流程仿真。通过ATHENA和ATLAS软件教学,指导学生仿真设计基本的半导体器件,模拟工艺流程,从而巩固所学理论知识,使学生将工艺和以前学过的半导体器件的内容融合起来。学生在计算机上通过软件进行仿真实验,既可以深入研究仿真的工艺流程细节,又可以弥补由于设备条件的制约带来的某些实验项目暂时无法开出的不足。
1.4 校企合作
培养应用型人才还必须结合校企合作。珠三角地区是微电子产业的聚集地,企业众多,行业发展前景好。加强校企联系,可以做到合作共赢,共同发展。通过组织学生到半导体生产测试企业参观实习,如深圳方正微电子、珠海南科、中山木林森LED等,让学生亲身体验半导体企业的生产过程,感受集成电路工厂的生产环境,了解本行业国内外发展的概况,从而弥补课堂教学的不足,激发学生学习热情,引导学生毕业后从事相关工作。目前,学院与这些半导体生产测试企业建立了良好的合作关系,每届毕业生都有进入上述企业工作的。他们在工作岗位上表现良好,获得用人单位的好评,既为企业输送了合格人才,也为往后学生的职业规划树立了榜样,拓展了学生的就业渠道。
2 结束语
经过笔者几年来的实践,在“集成电路工艺基础”课程的实验教学中,对教学内容和教学方式进行了改进,形式多样,互为补充,内容全面、新颖,注重学生实践技能的培养,对提高学生整体素质起到了积极作用,实现了教学质量的提高。当然,“集成电路工艺基础”课程的实验教学还有很大的改进空间,我们还需要在实践中不断地改革与探索,将其逐步趋于完善,使其在培养独立学院应用型人才的过程中发挥巨大的作用。
参考文献
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