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电工电子实训教程精选(九篇)

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电工电子实训教程

第1篇:电工电子实训教程范文

关键词:电子工程训练;工程制造能力;开放实验

我国科技创新型的经济发展模式和现代科学技术的发展,需要大量具有创新精神、掌握现代专业技术知识,并能灵活运用专业知识解决工程实际问题、具有工程制造能力和素质的专业人才。因此,改革旧的实验教学模式,构建培养工程科技人才的教学模式势在必行。高等工程教育由于强化了工程实践训练和案例教育,是造就工程科技人才的有效途径,也是高校本科实践教育必不可少的重要环节。[1,2]近年来,我校在实践教学环节进行了一系列的改革和创新,其中机电实习中心进行了开放式电子工程训练教学的尝试,并取得了很好的效果。

一、开放式电子工程训练教学模式的构建

开放式电子工程训练以培养学生工程制造与创新能力为教学目地,使学生在本科期间积累一定的工程制造经验,培养工程实践素质。开放式教学模式采取:(1)内容开放,即规定的教学内容与自选内容相结合;(2)时间开放,即学生可灵活选择课余时间参与工程训练;(3)教学方式开放,采用教师重点讲解与自学相结合、以及辅导与研讨结合的教学方法。此外,开放式教学将采用多媒体、网络、动画、图像等技术,以增强工程训练的教学效果。

二、开放式电子工程训练内容的设置

内容是工程训练的灵魂。选择能满足市场需要的实用性工程项目和产品、引进科研项目、培养电子产品研发的基本技能等,都可以作为开放式电子工程训练的内容。在我校开展开放式工程训练的过程中,设置了丰富的训练题目,如:印刷电路板(PCB)的制作、电子产品的安装和调试、单片机多种信号发生器的制作、单片机温、湿度控制器的制作、可编程序控制器联网应用实践、可编程序控制器与组态软件相结合的组态监控综合应用、智能车控制、交流电动机自动控制系统等等。这些训练内容涵盖了电子工程训练的大部分内容,既有基础性的技能训练,也有提高性的创新训练,有的还结合了电子、电工、控制等综合知识的应用,适合不同层次的学生根据自身的特点选作。

这种多层次、综合性、应用性、趣味性的教学内容,可以使学生在训练过程中逐步掌握现代电子产品设计、加工技术以及工程应用技能,初步具有电子产品研发和工程制作能力,从而为培养具有创新意识、创新能力和科学思维方法的高素质人才提供了重要平台。[3,4]

三、开放式电子工程训练的教学方法

传统的实践教学方法是教师系统讲解实验原理,详细安排实验方法和步骤,学生按照固定的模式去做。这样不仅耗费大量的时间,而且缺少学生独立思考和设计的环节,不利于调动学生的积极性,实验的效果也不好。

在开放式电子工程训练的教学实践中,我们逐步改变了以往的教学方法。例如:在绘制印制电路板、制作单片机应用电路实验板和开发板的电子工程训练中,为了充分发挥学生的创新意识和科研能力,我们采用以学生为主体,教师只起辅助的指导作用。具体而言,学生可以参考视频软件、网络资料和相关书籍来学习设计印制电路板和单片机应用电路板的制作步骤和操作方法。教师则可根据需要采用多媒体课件讲解protel99等绘图软件的使用方法、单片机硬件电路的知识、C语言的编程方法、killc51集成开发软件的应用等,并引导学生根据训练内容的需要主动学习各种基本技能,解决单片机应用电路板设计、安装、调试过程中容易出现的问题。在单片机应用电路设计环节,学生则可以根据个人的兴趣和用途,采用不同的单片机芯片独立进行设计,并完成实验板的制作、调试。这样,才能使学生的创新思维和个性得到充分发展,培养学生创新意识和实际动手能力。

四、开放式电子工程训练典型案例介绍

由于开放式电子工程训练一般都是贴近工程实际的训练项目,因此涉及到的知识领域也非常广泛,要在有限的时间内完成这些内容,需要采取有效的教学组织。以“单片机应用电路实验板的制作”为例,这项训练包括以下几个主要环节:绘制电路原理图和印制电路板图(PCB图)、制作印制电路板、安装和焊接电路板、调试软硬件等。

1.单片机应用电路的设计

通常情况下,参与“单片机应用电路实验板的制作”工程训练的学生在此之前并没有系统学习过单片机的知识,因此在该环节的教学组织中以教师讲解单片机应用电路原理和元器件知识为主,学生借助视频教学课件、网络教材,以及相关教材自主学习为辅,并且通过实践制作逐步应用和理解单片机的知识。在上述理论和实践的基础上,要求学生能够发挥主观能动性,自主设计出具有某些特定功能的单片机应用电路。在这个从理论到实践、实践到认识、再从认识回到实践的学习过程中,培养了学生的自学能力和利用专业知识解决实际问题的兴趣,从而为创新能力的培养奠定了基础。

2.印制电路板图的制作

(1)绘制单片机应用电路原理图。应用绘图软件绘制单片机应用电路原理图、印制电路板图,是进行电子产品开发必备的基本技能,也是需要经过多次实践才能掌握的一项技术。其基本步骤为:1)学生通过自学掌握绘图软件的功能和基本用法;2)利用原理图元件库编辑器制作元件;3)编辑元件参数;4)掌握在原理图中放置元件、布线的方法和要求;5)用表格编辑器检查元件的属性遗漏;6)对原理图进行电气法则测试;7)教师讲解原理图的编辑和调整、元器件的封装等步骤,用具体实例来讲解电路图常见错误,以尽可能减少原理图中出现的错误:如漏画导线和元件、元件参数不全、导线没有连通等,最终形成完好的单片机应用电路原理图。这一环节需要参与的学生既要有专业知识做基础,也要有对待工程设计一丝不苟的责任心,才能圆满完成设计任务。

(2)绘制印制电路板图。在印制电路板图的绘制过程中,首先需要利用protel绘制软件的网络表和自动布局功能将叠加的元件分开,并手工调整元件的位置,使电路板整体布局合理;然后再利用自动布线功能布置导线的宽度、焊盘的尺寸、通孔孔径等。具体来讲,绘制印制电路板图的一般原则为:1)元间放置位置要紧凑、距离要短、元件间连线尽量短、尽可能缩小印制电路板的尺寸;2)导线间距大于4mil;3)电源线、地线尽量要粗,以提高电路板带负载的能力;4)焊盘尽量大,采用椭圆型焊盘,防止钻孔时损坏焊盘;5)导线与焊盘间距离应尽量拉大,以防止产生干扰信号。

在工程训练项目中,学生独立制作的单片机应用电路印制电路板图如图1所示。通过印制电路板的制作,学生还可以学习掌握转印机、雕刻机、高速视频钻等设备的使用方法,进一步了解印制电路板的制作工艺方法和过程。显然,了解现代电子工业的新技术、新工艺、新设备等,也是积累工程制造经验的过程。

3.单片机应用电路实验板的制作

(1)元器件的选择。单片机应用电路实验板是集编程器、仿真器、ISP下载线、实验电路为一体的电路板,它利用单片机自身的资源,外加电源电路、时钟电路、复位电路,构成单片机应用系统。本次工程训练中,单片机采用应用广泛的AT89S52芯片(兼容STC89C系列芯片),与其他电路包括RS232串行通信接口、数码管显示、LED显示、蜂鸣器、中断控制、继电器控制等,共同构成了单片机应用电路。在此基础上,学生可以根据控制需要选择加单片机片外存储器RAM(6264)、ROM(2764),来扩展单片机存储空间;或者加模数转换芯片(ADC0804)和数模转换芯片(DAC0800),来实现直流电动机的调速控制等。

(2)电路板的安装。元器件选定之后,学生就可以自行安装并焊接电路板。在此环节要注意:1)焊接之前,应检测印制电路板,防止出现断路、短路、焊盘脱落的问题,以减少故障;2)电路板焊接重点是集成芯片,其管脚易出现焊接短路的故障,因此要提前练习焊接芯片管脚;3)焊接完成后,要用数字万用表检查焊点之间有无短路故障,以确保电路板的焊接质量。焊接好的单片机实验板如图2所示。

(3)联机调试。单片机应用电路实验板硬件部分制作完成以后,需要对其进行软件编程并进行调试以实现特定的功能。步骤如下:1)将通信电缆接入装有kill C51集成开发软件的PC机串口和单片机电路板串口;2)为实验板接入9V直流电源;3)使用数字示波器检测硬件电路各点信号(如复位信号、时钟信号、I/O输出信号);4)用C语言编写源程序;5)使用kill C51集成开发软件内嵌的仿真调试软件进行模拟仿真;6)将调试好的源程序烧录到单片机内,在实验板上实现输入输出实验。

通过反复的调试,学生能够掌握源程序的编辑、编译、仿真、在线下载、在线调试方法和过程,并且学会自行解决调试过程中经常出现的错误,最终实现单片机应有的功能,圆满完成工程训练的任务。

五、教学改革效果

实践证明,开放式工程训练在高校创新人才培养过程中所发挥的作用是十分重要的。通过典型工程项目和电子产品制作工程训练,学生的工程制作能力不仅有了显著的提高,而且可以通过自主学习实现创新型项目的开发,进一步培养综合素质和创新能力。我校参加过电子工程训练的学生在电子设计大赛中已经初步展现了自己的工程实践能力,取得了很好的成绩。此外,开放式电子工程训练也为实践教学积累了宝贵的经验,有利于提高实践教学的效果,由此引发的实践教学模式的改革将更加适合现代人才的培养要求。

参考文献

[1]韩芝侠,脱慧,饶汉文,等.电子工艺实习教学改革与实践[J].实验室研究与探索,2007,26(11):108-111.

[2]王璐,杨明.电工电子学开放实验的改革与探索[J].中国电力教育,2010,(36):130-131.

第2篇:电工电子实训教程范文

【关键词】实训 教学 指导 方法

对于中职学生来说,由于基础差、起步低、理解能力弱,实验的直观性和新奇性能让学生亲身地体验和感受到电学知识的神奇,在感知的基础上提升到对理论的理解,使课堂中难以理解的知识变得轻松而易懂,提高了教学质量的同时也让学生充分感觉到知识的乐趣。

一、培养学生独立动手和思考的良好习惯

学生独立进行或者合作进行实验,能培养学生的独立性、自主性、合作精神,使电工电子实验教学成为学生质疑、搜集信息和处理、探究的实践活动。但是在电工电子实训教学过程中,我们却十分担心学生的安全问题,比如在电动机正反转实训时,短路现象和实验台的报警声常常出现,以至于实训不能顺利进行下去,个别学生甚至于不敢打开电源,运行电路。针对此类现象, 在漏电保护器和实验台保险装置的保护下,我们要求学生大胆动手,尽量完成实训任务。

二、允许学生在实验过程中存在错误和缺陷

实训教学过程中,在不违反实验室安全条例和规章制度的情况下,允许学生在实训过程中存在某些错误和缺陷。当错误和缺陷出现时,往往能促使学生继续思考或探讨,让学生自己去评价或全面思考自己的实验,指导教师在必要的时候给予适当的提醒。实训指导老师,一般不太愿意接受学生的不足,一旦学生在实验过程中出现了问题,就会马上提醒学生急刹车,或者阻止学生进一步动手,这样会失去很多真正挖掘学生才能的机会,也会慢慢养成学生懒惰的习惯,限制了学生的思维发展。

三、让电工电子实验激发并提高学生学习理论课的兴趣

兴趣是一种特殊的意识倾向,是动机产生的重要主观原因。良好的学习兴趣是求知欲的源泉,是思维的动力。因此,如何在电工电子实验过程中,结合学科特点,采用适当的方法激发学生对学习的兴趣,是我们积极研究和探讨的问题。如做功率因数测试这部分内容时,可要求学生在实验室接一个日光灯电路,并以日光灯这个感性负载电路为例,观察并联电容后功率因数的变化,并让学生去电子市场了解电容的种类、型号、价格及电容参数的有关情况,通过这种方式加深学生对功率因数概念的理解以及提高功率因数的意义。又如可要求学生自制小型变压器,教师给出变压器的参数要求,学生制作完成后自行检测变压器是否符合要求,不符合要求再进行改进。这样,不仅激发了学生的浓厚兴趣,更激发了他们的求知欲望,使他们对所学的理论课也更有兴趣。这种方式可以极大地调动学生的创新精神和学习积极性。

四、实训步骤及实训指导方法

实训过程可以分为指导教师示范操作、分配实训任务和学生实操训练展开三个步骤。示范操作:是重要的直观教学形式,可以使学生获得感性知识,加深对学习内容的理解,把理论和实际操作联系起来,这是实训教学的重要步骤。教师的示范操作要做到步骤清讲授晰,动作准确。分配实训任务:针对每班学生情况进行分组,一般三人一组,指定小组长。按小组给学生分配实训任务,并分配实训所需的工具、仪器、设备、元器件、材料等,要求由组长负责进行全面检查,做好实训的准备。实操训练展开:一切准备就绪,检查完毕之后,实操训练开始。

在对课题讲解和示范的基础上,实操训练正常开展的情况下,实训教学的指导方法有集中指导法、巡视指导法、个别指导法和总结指导法四种。

集中指导法:教师对全班或全组的学生,将实训过程中出现的共性问题进行指导。肯定和表扬学生的工作态度,使大家保持积极的工作热情。

巡视指导法:在实训过程中有计划、有目的、有准备地对各实训小组学生的实训作全面的检查和指导。在巡视指导中要注意发现学生中能应用理论指导实践,构思独特,有创意、学得快、操作好、注重安全等各方面的典型,及时总结推广,以点带面,激发大家的实训热情。

个别指导法:是指在实训过程中教师针对每位学生在掌握知识、技能技巧过程中出现的个别差异进行指导。教师需准确地发现、指出学生操作过程中的问题和偏差,根据实际状况提出具体的解决问题的办法,挖掘学生的创造性和独特性,鼓励个性化发展,既要肯定成绩,又要指出不足,使学生对学习充满信心。

总结指导法:是指实训课题结束后,教师对实训小组及学生进行总结、考核和评价,肯定成绩,交流经验,分析存在的问题,提供反馈信息,综合提炼感性知识和经验,进一步加深认识理解。帮助学生把实践经验进一步提高,形成自己的知识和技能。

五、实训成绩考核

考核方式一般主要依据预习和实验报告,但由于这两项都是在课余时间完成,只能做参考,而且在课余时间完成的实验报告中,我们发现抄袭的现象比较严重,所以平时实验教学过程中学生的表现和记录应成为考核的主要环节。如果实训过程中的表现不好,实验报告写得再好也不能得到高分。每次实训,我们都需要记录每个学生对待实训的态度、实际的操作水平、实训任务完成后仪器设备的整理等。平时成绩占到了实验总成绩的70%,其余的30%用最后的一次考核来评定。考核命题的范围是本学期学生已完成的实验及相关知识,能充分体现学生的动手及分析问题的能力,命题内容能反应学生运用知识、技能及应变能力,主要测试学生的实验水平和动手能力。

【参考文献】

1.李先祥,邝小磊,等.电工电子实验教学的改革与实践[J].中山大学学报,2004,24

2.金平,等.电子技术基础实验教学的改革与实践[J].实验技术与管理,2005,(2)

第3篇:电工电子实训教程范文

【关键词】电子实训课;教学方法;学习兴趣;技能拓展

1.与电打交道,安全是首要

安全是保证实训教学的重要前提,涉及到师生的人身安全,关系到学校的稳定与发展。安全教育必须警钟长鸣,要贯穿于整个学生实训,实习工作的全过程。因此本人认为要上好电子实训课的前提是先上好一堂精彩的安全教育课。一般的安全教育就是老师讲解一些安全操作规程,和操作注意事项。这远不能从根本上强化学生的安全意识,效果不是很明显,应该从以下几个方面入手:

1.1“大家来找茬”

我把电子实习方面的所有正确和错误的操作做成课件播放给学生看,并让学生找出其中错误的操作,并说出错误的原因和由此可能引发的后果。

1.2“知识抢答”

提问安全操作规程和触电急救小常识让学生回答,对于回答不出来的要着重讲解。这样学生在不知不觉中就学到了好多安全知识。

1.3“悲剧再现”

用多媒体真实、生动的再现一个个电子实训事故的案例,与学生一起分析事故的原因,并告诉学生发生危险时的急救措施。针对一个典型的事故案例,通过那触目惊心的画面,使学生在惊悸之余暗示自己在今后的实习过程中要听从老师的指导,规范操作。

2.用典型的课题调动和维持学生对电子实习课的兴趣

正确引导学生对电子实习建立一个整体的概念是使学生在实习过程中始终兴趣盎然的最积极的方法之一。因为,学生并不是空着脑袋进入学习情境中的,在日常生活和以往各种形式的学习中,他们已经形成了有关知识的经验,比如:有些学生家中的功放不响了,自己找工具拆开,虽然没有维修好,但他已经大概了解功放的内部结构,对于电路板,基本元件也有一定的印象。所以,电子实习整体概念呈现需要建立在学生已有的知识和生活经验之上。教学实践中,选择一种学生常见过的电子产品。

日常生活中,学生对很多电子产品都非常熟悉,但这种熟悉只能停留在操作使用层面上,实习的第一节课将功放解剖开,将这个电器从元器件的选用、检测到按工艺流程装配成整机的过程进行介绍。让学生明确,在电子实习课中需要学习哪些基本技能,学习这些基本技能有什么用?即建立起整体的框架。比如:通过对分立OTL功放制作过程的介绍,帮助学生建立起电子实习整体概念,让学生明确了学习的基本任务―接下来的学习是完成这个功放的整机装配,学生的学习活动必须与任务或问题相结合。学生通过自己亲自动手装配一个功放,不仅提高了动手能力,树立自信,对学习也会产生浓厚的兴趣。

3.以焊接贯穿整个基本技能训练

电子产品整机装配需要焊接。实习时就围绕着焊接基本技能,让学生在实习老师的指导下训练。比如焊接基本动作可以分为四步:电烙铁点入、焊丝切入、焊丝撤离、电烙铁撤离,一个焊点可在2-3秒内完成。对于操作步骤及要领,可以通过老师的示范讲解,学生操作共同完成,如果把焊接技能单独分开训练,找废旧电烙板来练习,长时间会使学生感觉枯燥乏味而失去兴趣, 也不利于基本技能的提高。

教学实践中,采取焊接训练为主线,要将功放整机装配的其他几项技能贯穿起来,在手工焊接实习过程中,可以逐步加入元器件识别与检测,电路图识读和测绘等技能的训练。按焊接的难度递增顺序,一般焊接的训练从点开始,抓好焊点质量,过渡到元器件的定点定型焊接,元器件焊接之前要对元器件进行识别和检测,最后到电路的焊接,学习识读电路图,按工艺要求进行整机电路装配焊接,按照要求的参数对电路进行调试(分级调试、统调),如有故障应进行排故。这一过程中,功放整机装配为总体任务,将各项技能整合于这一总体任务下,通过一定的教学设计,使整个实习训练难度呈一个阶梯的形式递增,最终完成整机装配,每个难度等级的训练都可以用循序渐进的任务来刺激驱动学生的学习兴趣,提高实习训练效率。

4.通过电路改进,培养学生创新意识与能力

电路改进是指学生为实现某种功能而将已知功能的电路设计制作成另外一种新功能电路,包括原理图设计、装配图设计、工艺设计、元器件的选用、焊接、调试,即进行电路的创新制作。 创新需要通过借鉴、模仿,结合我校学生的实际情况,将原电路改进成具有某种功能的电路制作可以分成六个阶段:

(1)绘出原理图、装配图及元器件,完成电路制作。

(2)结合原理图,学生修改装配图或用万能板自己设计装配图,完成电路制作。这一阶段主要是锻炼学生识图的能力,电子实习中要求学生能够根据电路原理图,自己设计装配图。

(3)提出新功能,让学生为OTL功放设计一直流稳压电源,要求能调到功放所需直流电压值,设计原理图,装配图,完成电路制作。 稳压电源和功放都是电子线路教材中重要的章节,因此对简单的稳压电源设计,如串联可调稳压电源的设计与制作,对学生来说难度适中。

(4)将稳压电源和OTL功放两个电路分级调试,然后统调,借此加深学生对调试过程的理解。

(5)提出新功能,如将两只功放管用一个集成块来代替,如LM386(LM386在教科书上有介绍),电路将如何改进,学生设计电路原理图、装配图、完成电路制作。

(6)此电路的扩展性很强,学生完成的作品可以保留作为电子测量课的课题,它的调试测量分静态和动态,基本上在安装时已进行了静态调试如中点电位,在电子测量课中可以增加其它内容比如在静态调试中加入整机电流的测量。动态调试可以用函数信号发生器输入一定幅度信号,用示波器观察输出波形及幅度,求放大倍数,画增益曲线等,从而验证教科书上的理论。

这六个阶段,以模仿为起点,对电路的修改、调整、补充进行创新思维的训练和实践。后两个阶段可能有许多学生无法独立完成,可以采取小组合作的方法,通过集体力量来完成,有利于培养学生之间的协作精神。

5.与时俱进,用多媒体课件或视频向学生展示电子装配方面的前沿知识

(1)用多媒体向学生展示音频功放模块发展史以及未来发展方向:即电子管、晶体管、集成电路、场效应管四个阶段。第二和第三阶段是同学们通常接触到的,尤其是集成电路是现在市场上的主打产品,通过视频让学生看到功放的不断发展和进步。功放的发展,也代表了整个电子产品领域的发展。

(2)用多媒体课件向学生拓展一些电子装配领域的前沿知识:一般学校的实习课题都是最基本的也是最贴近课本的课题,因此很难跟市场上的具体产品接轨。另一方面,由于学校实习经费和实习条件的限制也不可能让学生装配一些比较前沿的元件。但这并不是教育的初衷,实习就是为了让学生能够尽早的适应社会。因此我们可以利用多媒体来弥补这方面的不足。比如贴片元件的发展和应用,自动波峰焊接技术、数字集成电路的发展等。

6.结束语

以上是本人多年在电工电子实训课教学中的心得和体会,就如何调动并维持学生对电工电子实训课的兴趣,提高他们的电子技能水平和创新能力谈了自己一些做法,仅供大家参考。

【参考文献】

第4篇:电工电子实训教程范文

【关键词】精品课程 电子设计自动化 项目教学法

【中图分类号】G 【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889(2016)05C-0058-03

电子设计自动化课程是我校电子信息工程技术、应用电子技术和太阳能光电子技术专业的核心专业课程,其前身叫“Protel电路设计”。2010年我校的“电工电子与自动化实训基地”获自治区高等职业教育能力建设专项项目并获自治区财政支持,建设了电子设计与生产工艺实训室和大学生创新实训室,随着印制电路板的设计、生产制作设备和电子产品生产工艺生产线投入教师教学和学生实训中,从而形成了电子设计自动化课程。2014年电子设计自动化课程被确认为校级精品建设课程。

精品课程应该体现学科现代教学思想,符合现代科学技术和地方产业发展或行业技术的需要,有利于带动高校教育教学改革,科学性、先进性、教育性、整体性、有效性和示范性是精品课程较显著的特点。

一、加强课程内容体系结构设计,对接岗位能力选取教学内容

(一)电子设计自动化课程的内容。一是基本知识的学习。将电路原理图的绘制、元器件封装库制作和使用、印制电路板(PCB)的设计和打印等基本知识融入项目进行学习。二是以电子产品设计、制作实例进行综合实训。把印制电路板制作、电子产品生产工艺与规范融入这一阶段的学习和实训,培养学生电子产品的设计和制作能力,满足职业岗位能力培养的要求。

(二)教学内容的选取符合岗位能力培养的要求。邀请企业工程师到我校讲座、指导实训,参与课程大纲、课程教学内容、实训内容、实训指导的制定,使我们的教学能跟上行业的新技术、新工艺,培养的学生符合行业、就业岗位的需求。

依照项目教学法设置教学内容,将实际开发项目、典型产品案例和学生创新项目引入到教学当中,基于工作过程构建学习情境,如表1所示,教学情境的设置遵循由感性到理性,由简单到综合的过程。首先通过学习情境1单管放大电路的印制板制作这个简单项目的实训,使学生掌握绘制原理图、生成网络表、合理的规划印制板、导入元件的封装、元件的布局及布线这些制作印制板的基本知识。然后再进入学习情境2、3的学习,进一步巩固上面的基本知识,同时引入元件封装库的制作等知识的学习。最后通过学习情境4加入复杂原理图绘制和多层印制板的制作等内容。整个课程以电路的原理图、PCB 图设计、元件封装制作为基础,以培养学生印制板的制作、电子电路设计和制作能力为核心,将课程建设成集能力培养、职业素养训导和学生创新能力培养为一体的教学平台。

二、加强教学方法与手段改革,不断提高课程的教学质量

电子设计自动化是一门实践性很强的课程,采用项目教学法、任务驱动法将理论知识融入电子产品制作中,实现理论与实践的有机结合。充分运用精品课程网站的教学资源,利用网站的“电子论坛”“在线讨论”及时为学生解决问题,引导和启发学生自主进行知识的建构,激发学生的学习兴趣,全面提高学生的实践动手能力和创新能力。

(一)采用集“教、学、练”于一体的项目教学模式。以企业项目、真实产品和学生创新项目设置教学情境,以项目为载体学习电路原理图的绘制、元件封装的制作和PCB板的制作等基本知识,克服了传统的计算机辅助软件教学和实际使用脱节的教学模式,实现了理论与实践的紧密结合。该课程在机房和电子设计与工艺实训室进行教学,建设了一套电路制板设备和一条焊接工艺生产线,做到了教学环境一体化。“电工电子与自动化实训基地”的大学生创新实训室和电子设计工艺实训室是全天开放式运作模式,学生可以随时进行电子电路的设计和制作。

(二)把综合项目化为子任务,做到深入浅出,激发学生的学习兴趣。根据产品制作的过程,将项目化为一个个子任务,让学生在完成项目的过程中掌握制作印制板的基本知识和技能,进而完成相应电子产品的制作、调试,使学生能感觉到学习的快乐和动手制作的成就感,让学生成为学习的主体,不再是被动的学习。

(三)采用分层次教学。对于能力强、乐于助人的学生进行强化训练,增强他们的分析问题能力和动手能力,培养成为班级的“学科带头人”,并鼓励他们多帮助其他同学。而对于理解能力不强、动手能力较差的学生,采用多关注、主动引导他们解决问题,培养学习兴趣,保护他们的学习积极性。在这些年的教学中发现培养班级“带头人”在班风、学风建设中非常有用,能带动整个班的学习积极性。

(四)与企业合作教学。利用校企合作的平台开展教学,把电子产品的调试与制造工艺阶段的学习部分尽量放在企业进行。设计的学习情境尽量以企业项目、真实产品为载体,缩短了教学与行业、产业的距离。安排行业工程技术人员定期到学校交流,他们不断带来新的行业或技术信息,使课程教学和技术进步保持同步。

(五)建立有利于激发学生学习兴趣、动手能力和创新能力培养的考核体系。包含考勤、课堂表现、阶段学习效果评价,从理解能力、动手能力和团队合作能力进行评价,达到既能奖励动手能力强、愿意帮助他人的学生,又能保护落后学生的学习、动手积极性。电子设计自动化课程教学在培养学生的创新思维、动手能力、实践技能以及团队合作精神等方面起着重要的作用。在教学中以人为本,以学生为中心,激发并保护学生的学习兴趣和动手制作的积极性。

电子设计自动化精品课程教学内容的设置、教学活动的开展与技能竞赛相结合,突出了职业技能的培养。培养学生能够完成按照电路原理图进行元器件的选择、电路原理图的绘制、PCB设计,完成PCB图和制板文件,制作出电子产品的PCB板,并在电路板上装配、焊接与调试,为参加电子设计大赛和技能大赛打下坚实的基础。经过这些年的教学改革探索与实践,我们专业的学生参加自治区级以上的职业技能大赛和全国大学生电子设计大赛,获自治区级以上一等奖6个(18人次)的好成绩。

三、加强课程教材和实训基地的建设与使用

(一)教材使用与建设。根据就业岗位的调查研究,紧跟行业的新技术、新工艺,符合高等职业教育的特点,及时更新教学内容,综合使用下面几本教材:《Protel DXP 2004 SP2原理图与PCB设计》(第二版),《电子技术实践与训练》(第三版),《电子产品工艺与质量管理》。编写了《电子设计项目化实训教程》,选择典型电路、电子设计大赛的典型题目编写实训教程,把电路板的设计与制作流程、电路安装与调试编写成实训指导书,能很好的指导学生学习和实训。

(二)校内实训基地与实训设备建设。我系电工电子与自动化实训基地,自2010年获自治区财政支持建设以来,建设了电子设计与生产工艺实训室、电工电子实训室、单片机与CPLD实训室、大学生创新基地等,具有良好的教学设备与专业技能实训条件,建有一套完整的电路制板设备和一条电路焊接工艺生产线,满足单层和双层电路板的设计制板要求,包含了手工焊接和自动焊接,直插式元件焊接和贴片元件焊接设备,能满足教师科研和学生实训的需求。

我系的教学用机房,大学生创新基地等实验室的电脑都已联网,学生可以方便地共享课程资源,通过“电子论坛”“在线讨论”充分互动,良好的教学资源和教学环境有效地促进学生的自主学习和课外拓展学习,实现了优质教学资源的共享。

(三)校外实习基地的建设与利用。电子信息产业是桂林的优势产业,其总产值占广西电子信息产业产值50%以上,电子信息企业多达上百家。通过对桂林无线电五厂等电路制板企业的深入调查研究与合作,与4家企业建立稳定的校企人才培养基地,充分利用企业先进的设备和资源,将电路板的制作工艺、电路的焊接和调试阶段的学习和实训放在企业进行。利用学校和企业这两种不同的教学环境和教学资源,将课堂教学和企业实践教学有机结合,构建与地方产业对接的实践教学体系。

四、课程网站的建设

精品课程网站是展示课程建设成果的重要平台。教师通过这个平台共享优质教学资源,学生则能在平台上利用课程资源自主学习,提高教学效果。网站资源的优质性、网站的导航和交互性是网站能否发挥其辅助教学功能的关键。学校建设了优质课程共享平台,精品课程也放在其中,有专职人员对网站进行定期维护,保证精品课程网站正常运行。

(一)共享课程的优质资源。共享了工具软件、教学课件、项目实训教程、电子制作实例、电路仿真、工业制版流程、电子产品生产工艺质量管理等资料。根据使用网站人员的评价反馈,紧跟行业的新技术、新工艺,就业岗位的要求,及时更新教学内容,改进教学方法和手段,保证教学资源的优质性。

(二)网站设置良好的导航。精品课程网站信息量大,为了更好地指导学生利用网站进行自主学习,需要有良好的导航。导航的设计顺应学生的认知心理,做到界面友好美观,操作简单直观,让学生能主动、愉快地自主学习,主动建构专业知识。

(三)建设交互性强的课程网站。课程网站设置“电子论坛”“在线讨论”模块,教学团队的成员定时回答学生提出的问题,与学生交流,打造一个学生与学生之间,教师与学生之间的互动平台,能吸引更多的学生主动参与课程的学习,激发学生的学习兴趣。

五、学科教师队伍的建设

为实现人才培养目标,精品课程建设的重要任务是教学团队的建设,电子设计自动化是理论与实践联系紧密的课程,因此,“双师型”教师的培养则成了教学团队建设的主要任务。首先,学校政策有保障,制定了相应的人才引进和培养机制。人才引进方面更青睐有企业工作经历的专业技术人员,应届毕业生则要求参加过全国电子设计大赛,并获得全国级别奖项的毕业生。同时鼓励教师获取职业资格证书,组织教师参加企业一线实践、培训,一旦获取职业资格证书,学校给予精神和物资奖励。其次,我们把最后一学期的顶岗实习分成三个阶段,分别放在大一、大二、大三,增加与企业交流、学习的机会,并指派老师带队到企业进行校外实训,我们的老师也加入企业的生产管理中,能更好的接触行业的新技术、先进的生产工艺和企业的管理理念。定期召开教研室交流会,交流教学心(下转第74页)(上接第59页)得和体会,以便协商解决教学过程中遇到的问题。同时鼓励青年教师积极申报教学、教改科研项目,从中不断提高课程教学水平和教学效果。

精品课程建设是一个系统工程,也是一个长期的过程,为使精品课程网站真正起到辅助教学的功能,提高教学效果,应该做好以下几点:教学体系、方法和手段先进性是精品课程建设的基础,课程教材和与地方产业对接的实践教学建设是精品课程建设的重点,课程网站的交互性和教学资源的优质性是精品课程建设的关键,学科队伍的建设是精品课程建设的保障。

【参考文献】

[1]任魏娟.职业教育项目教学法研究[D].华东师范大学,2012

[2]吴义三.高职高专院校精品课程建设与研究[D].华中师范大学,2011

第5篇:电工电子实训教程范文

关键词:电子线路实验;教学改革;研究

随着电子信息技术的飞速发展,未来社会需要的是动手能力强,具有一定创新能力的高素质专业技术人才。对此,部队院校也在就如何培养在校学员的实际动手能力问题进行深入研究。带着这个问题笔者近年来利用节假日休息时间亲赴地方高校进行了深入调研,借鉴地方高校办学经验,笔者主要就《电子线路实验》教学改革问题进行了研究。下面谈谈自己的几点思考,愿与同事们共商。

一、目前我院《电子线路实验》课程教学的基本情况

《电子线路实验》课程是我院生长干部大专班学员“军事电子技术”的基础课。该课程属于实践性教学。其教学目的是:通过本课程的学习和实践为学员学习相应的理论提供必要的实践基础并使其初步掌握电工、电子仪器仪表的使用方法,提高学员的实际动手能力。

目前,我院生长干部大专班《电子线路实验》课程只能在学院现有的电子模拟实验平台上进行一些较为简单的模拟电子实验,实验内容主要包括:电子线路高频放大器、中频放大器、低频放大器、振荡器、变频器、功率放大器、频率变换、逻辑门、组合逻辑电路的设计、时序逻辑电路设计等简单的电子电路设计实践性内容。由于《电子线路实验》课时少,可供实验的设备少,学员的实际动手能力较差,难以真正适应未来部队信息化建设的需要。

二、关于《电子线路实验》课程教学改革的思考

根据目前我院《电子线路实验》课程的教学实际,结合地方高校的成熟教学经验,笔者认为,我院生长干部大专班《电子线路实验》课程应切实从以下方面加大教学改革:

(一)从教学理念上进行教学改革。学院应从部队信息化建设的实际需要出发,真正确立起部队需要什么样的人才,院校就培养的什么样人才。要将学院的教学理念由重视基础理论和专业技术理论逐步向注重学员实际动手能力上转变,要注重提高学员利用所有知识正确分析问题和解决实际问题的能力。目前地方高校在提高学生实际动手能力方面做了不少创新,值得我们加以移植和借鉴。

(二)从实验设备上进行改革。目前,我院的电子线路实验设备比较陈旧、功能不够齐全,而且数量也比较有限。随着电子信息技术在部队的广泛应用,EDA技术已成为电子线路实验教学改革的宠儿,并已成为提高电子线路实验教学质量的有效途径。采用计算机模拟进行电子线路实验,可以大大节省实验经费,又能开展传统实践课中所难以完成的实验,可以在较短时间内完成传统实验方法需很长时间才能完成的实验课堂,有效地提高了实验效率,并可以方便地进行多种实验方案的比较、优化和筛选,从而选择出最佳的实验方案,为实际电路的实验设计与制作打下坚实基础。另外,采用模拟手段,可使教学过程变得更加生动、直观、多样化、图文并茂,能有效提高学员实验的兴趣,以便拓展学员的视野,充实学员的知识结构,让学员把更多的精力投人到创造性实验中。目前,由Interactive Lnage Technologi公司推出的电子工作台EW13具有界面友好、形象直观、操作简便和采用图形方式创建电路的特点,对元器件既提供了理想模型和实际模型,又可以对它设置不同的故障,所用仪器的外型和操作方法与实际仪器相似,非常适合做测量方法的学习工具。因此,我们要进一步加强电子实验室建设,积极引进PLC实验室、计算机及其应用设备,高性能电工电子实验装置,数电、模电电气控制综合实验设备,电子线路实验箱等作为电子线路模拟实验平台,使我院的电子线路实验设备得到质的提高。

(三)从实验内容上进行改革。通信指挥教研室在加强电子线路基础理论教学的同时要注意及时更新教学内容、拓宽学员的知识面。大家知道,电子技术的飞速发展主要体现在器件的不断更新,从电子管到晶体管,从晶体管到小规模、中规模、大规模、超大规模集成电路,再到可编程逻辑器件乃至数模混合集成电路等,然而万变不离其宗,电子线路的基本原理没有变。学员在院校学习的时间有限,所学知识应是部队信息化建设急用的基础知识和技能。因此,必须把培养学员分析问题、解决问题的能力放在突出地位,我们的教学不能只处于一种被动的跟踪,要具有一定的超前思想。电子线路中放大、振荡、频率变换、逻辑函数、逻辑门、组合逻辑电路的设计、时序逻辑电路等都是基本内容,对这些内容进行基本的验证性实验、设计性实验是十分必要的;在此基础上应更新实验教学内容,实验教学要结合理论教学,让学员多用一些由功能单元构成的通用器件进行实验。只有这样,才能有利于学员巩固和加强基础知识,加深理解、学以致用,为后续课程打下良好基础,这不仅有利于学员更好地掌握教学内容,而且有利于学员到部队后能随时适应部队信息化建设的需要。

(四)从实验的教学方式上进行改革。在实验教学过程中,教员应依据学员的知识水平,搞好有针对性的教学,对于基础理论扎实、知识面广、动手能力强的同学可以给以施展才华的机会,及时给他们提供一些选做内容。如:数字钟的设计,学员可以根据自己的能力做出1小时计数、24小时计数的数字钟等。对于一些基础比较差的学员,要进行重点指导、重点教练;也可让其编入动手能力强的学员小组内,实现以强带弱的功效;也可以单独组织他们,让他们做一些比较简单的电路设计,使每个学员都能得到不同的收获,使其分享自己成功的喜悦,进而激发学员对《电子线路实验》课程的学习兴趣。

(五)从实验的教学方法上进行改革。一是可以探索让学员自拟电子系统设计题目,开展创新实验活动。学员通过基础理论课的系统学习,具有一定的动手创造欲望。因此,采取自拟题目设计,让学员自己查阅资料,选定设计方案,实验器材,独立完成装配调试,最后写出实验报告。教员在整个实践教学过程中主要起指导作用,仅对实验原理把关,提供参考资料,引导排除故障,最后统一验收学员的设计电路。而后教员组织实验结果讲评。既要肯定成绩,也要指出存在的问题。采取这种教学方法,有效克服了传统的验证性实验教学的种种弊端,进而能有效提高学员的创造性思维能力和实际动手能力。二是将实验内容专题化。所谓专题化,就是将基础实验内容专题化,例如,低频电子线路基础实验内容专题化,是将基本实验内容划分为:RC阻容放大器,负反馈放大器,运放的线性应用、非线性应用等若干个专题。但由于实验学时的限制,学员不可能对每个专题内容都样样做到,因而,可以将专题内容分为学员选做内容和必做内容。必做内容,应以训练学员基本技能为出发点,如RC阻容放大器应为必做专题,因为对于初次接触电子线路的学员来说,可能有些学员从未拿过烙铁,对电阻、电容、晶体管等器件还不太认识和熟悉。所以,RC阻容放大器实验是一个最基本的实验环节,学员首先应通过这个实验来熟悉、识别各种元件的特点,熟悉电子仪器、仪表的使用方法。选做内容是学员根据自己的兴趣爱好自由选择专题内容,自行设计、实验、调试,并由教师进行验收,最后由学员写出实验报告。

参考文献

1.王澄非主编,《电路与数字逻辑设计实践》,东南大学出版社

2.马克联主编,《电工基本技能实训指导》,化学工业出版社

第6篇:电工电子实训教程范文

电子技术基础是一门实践性、应用性很强的专业基础课,其任务是对学生进行电子技术基础知识的教育,为学习专业课和实际工作提供必要的基础理论知识和基本技能。因此,它在整个维修电工专业的教学中都起着十分重要的作用。但在实际教学中,能学好此课程的学生并不多,往往达不到预期的教学目的。其原因有三:一是教材重理论、轻实践;二是传统的教学方法过于单一;三是现在的职技校学生厌学心理普遍,自主学习能力差。为了提高教学效率,培养出社会所需要的操作型、技能型、实用型人才,笔者从以下五个方面谈谈自己在电子技术基础课堂教学中的一些体会和想法。

一、教材处理

维修电工中级工考证对电子技术基础的要求分为两部分:一是读电子线路图的理论要求为单管放大电路的分析、计算;反馈的概念、类型、原理;振荡电路的概念、类型、原理;功放电路的类型、原理;稳压电路原理;晶闸管、单结晶体管的结构与参数;单相可控整流电路。技能要求为能识别各种电子元器件的符号;能分析简单电路图的结构、分析工作原理;能绘制简单的波形图,等等。二是电子线路的安装调试与排故的理论要求为RC阻容放大电路、晶体管稳压电路、RC桥式振荡电路等的结构与原理;单结晶体管触发电路的结构与原理;各种简单电子线路的调试方法;单相可控整流电路的原理、调试方法;故障现象的分析与排除故障的方法。技能要求为晶闸管、单结晶体管的识别与测试;各种简单电子线路的安装与调试;电子线路中简单故障的排除。

根据维修电工中级工考证对电子技术基础的要求,本着理论知识够用,重在培养实际能力的原则,笔者对教材内容进行了大胆整合,对各种器件和集成电路内部构造及原理方面的内容进行删减,把重点放在如何使用元件上。对于各种公式不做推导,简化计算。为此,笔者将电子技术基础教材整合为晶体管模块、放大电路模块、RC桥式振荡电路模块、电源电路模块、功放电路模块、晶闸管电路模块六个模块进行教学。

二、教室教学

教室教学是传统教学方式,电子技术基础中的二极管基础知识、三极管基础知识、负反馈基础知识、正弦波振荡电路的基础知识、整流基础知识、集成稳压器基础知识、晶闸管基础知识的最佳教学方式就是教室教学。为了提高教室教学的有效性,增加学生的学习兴趣,教学方法应尽可能多样化,根据具体知识点和学生的基础采用不同的教学方法。常用的教学方法有:讲授教学法、多媒体教学法、启发式教学法、类比教学法、演示教学法、提问教学法、总结教学法等。比如在讲解PN结知识点时,就适宜采用Flas教学法(自由电子用黑色圆圈表示,空穴用红色圆圈表示,黑色圆圈和红色圆圈像小蝌蚪游动,相遇时消失形成PN结);比如讲解二极管管脚判别知识点时,就适宜采用演示教学方法(教师一边讲解判别方法,一边用万用表演示);比如讲解整流电路时,就适宜采用启发式教学法。例如:市电提供的电压通常是220伏的交流电,而充电器的输出电压基本上是3~5伏的直流电,这是怎样实现的呢?首先要从高电压得到低电压,必须用到的电路就是变压器电路,经过变压之后的电仍是交流电,要想得到直流,就需要用到整流电路。

三、PROTEUS仿真教学

在电子技术基础教学中,分析电路工作过程和元件参数对电路的影响,学生往往很难理解和掌握。这部分知识如果采用PROTEUS仿真教学会取得不错的效果。PROTEUS仿真软件提供了各种丰富的分立元件,各元器件选择范围广,可随时调整和修改元器件参数,不会像实际操作那样多次地把元件焊下而损坏器件和印刷电路板,可分析各元件参数对电路的作用与影响,使电路调试变得快捷方便,非常接近实际操作的效果。PROTEUS仿真软件还提供了各种丰富的调试测量工具,如各种电压表、电流表、示波器等,可测量电路中的各点电压、电流,波形等。

例如在讲解静态工作点知识点时,笔者用PROTEUS仿真软件画出单管放大电路,不加直流电压(没有静态工作点),在输入端加入低频交流小信号,用示波器观察输出端(没有波形输出);加入直流电压,用示波器观察输出端(有放大的波形输出)。通过对比,学生立即明白了静态工作点的作用。并且改变基极电阻,学生可以很清楚地看到输出波形从截止失真不失真饱和失真变化,从而进一步理解元件参数变化对电路的影响。

再如,讲解电容滤波知识点时,笔者用PROTEUS仿真软件画出桥式整流电路,用示波器观察整流输出波形;加上滤波电容,再用示波器观察输出波形。通过对比,学生马上就明白了电容的作用。改变电容大小,用示波器观察输出波形,学生就能够加深对此知识点的认识和理解。PROTEUS仿真软件是一个很好的实用工具,使教师能够在教学过程中随时进行演示,深入浅出地分析各种电路的特性,讲解各种元件参数改变对电路的影响。从而学生上课容易听懂,加强了对理论知识的理解,提升了学习兴趣,为电子实训打下一个良好的基础。

四、实验室教学

在课堂教学中,不仅要注意书本既有知识的理论传授,更要注重培养学生解决实际问题的能力、自学探索能力等。在教学过程中,笔者采用加强实验、理论够用策略,充分发挥电子实验室的功能,既激发学生的学习热情,又能通过实验来掌握理论知识,在实验中巩固理论、用理论指导实验,从而达到较好掌握知识,提高动手能力、创新能力的目的。在教学中,笔者安排了单管放大电路、多级放大电路、反馈电路、功放电路、RC桥式振荡电路、稳压电路、晶闸管触发电路、晶闸管调光电路在实验室中进行。例如在讲解单管放大电路时,笔者先让学生在实验室自己动手连接一个共发射极单管放大电路,然后用万用表测出静态工作点的电压,并记录下来,再用示波器观察输入、输出波形,并记录下来进行对比分析。让学生有了这样的感性认识之后,笔者再结合放大原理,分析学生在实验中观察到的现象,学生便很容易听懂并理解放大原理,掌握知识要点。

五、评价方式

学生学得好不好,传统的教学评价往往采用期末考试这一种形式。然而,这种狭隘的考试评价法只是考查学生死记硬背课堂笔记和书本内容的能力,考试的结果只是造就了一批高分低能者。一个好的教学评价体系应该能够体现学生是否真正掌握了知识和技能,并能暴露出教学过程中还存在的问题,从而改进学习。

对此,笔者在教学中从理论知识的考查、实践能力的考查、分析问题解决问题能力的考查三个方面对学生进行评价。考核的四种方式及其各自所占的比例如下:口头提问(10%)、书面作业(10%)、课堂练习(10%)、实验(30%)、期末考试(40%)。

六、结束语

从学生的实训和考证情况来看,本文所提倡的教学方式收到了良好的效果。在该课程今后的教学中还应积极思考,运用多种教学方法和手段,探索培养学生能力的新途径。

参考文献:

[1]廖芳.电子技术[M].北京:北京师范大学出版社,2006.

[2]康华光.电子技术基础(模拟部分) 第4版[Ml.北京:高等教育出版社,1999.

第7篇:电工电子实训教程范文

【关键词】 Multisim 电压比较器 Proteus 温度自动控制系统

电子线路实验和课程设计是工科院校电子类学生的重要实践教学环节,是提高模拟电子线路和数字电子线路教学质量的重要方向,是培养学生综合性设计和创新能力的重要教学环节。传统实验受元器件与硬件电路的限制,实验的灵活性与实时性较差,影响了学生对概念的深入理解,削弱了理论与实际的有机联系。随着计算机技术的飞速发展,电子电路的分析与设计方法发生了重大的变革,虚拟实验广泛得到应用。目前应用于电子类课程的仿真软件有很多,如Multisim、Pspice、Max+plusⅡ、Proteus等,大大地提高了电路设计的效率。Pspice主要用于模拟电路的仿真。Multisim 功能强大,提供了数千种电路元件和十几种常用的电子仪器,可以进行模拟电路和数字电路的仿真,但不支持软硬件协同联调。Max+plusⅡ只适用于复杂系统数字电路的设计。Proteus 是一款集单片机和SPICE分析于一身的仿真软件,功能非常强大。为此,结合本校的实际开课情况,着重分析了Multisim、Protues两款电子线路仿真软件在电工电子类课程中的应用。

1 Multisim、Protues仿真软件特点

Multisim是加拿大IIT(Interactive Image Technologies)公司在EWB(Electronics Workbench)基础上推出的一个专门用于电子电路设计与仿真软件。它成功地将原理图设计、系统模拟和仿真、虚拟仪器等融为一体,组成计算机电子工作平台,既可以克服实验室器件品种、规格和数量不足,又可以通过验证型、测试型、设计型等不同形式的训练,培养学生的分析和时序测试训练,大大提高了电子设计工作的质量和效率。而Proteus嵌入式系统仿真与开发平台是由英国Labcenter 公司开发的一款电路分析实物仿真系统, 其仿真特点与Multisim基本相似。但Proteus 还支持第三方软件的编译和调试环境。此外,Protues还支持电路仿真模式VSM,当运行仿真电路时,可实现声、光等逼真效果,非常直观地检验电路硬件及软件设计状况。

2 Multisim、Protues在电工电子课程教学中的应用

2.1 Multisim在电压比较电路中的研究

电压比较器是集成运放非线性应用电路,它将一个模拟量电压信号和一个参考电压相比较,在二者幅度相等的附近,输出电压将产生跃变,相应输出高电平或低电平,可用作模拟电路和数字电路的接口,还可以用作电平检测、波形产生和变换电路等。以反相滞回比较器为例[1],利用multisim软件进行分析与计算,进一步掌握比较器的原理与测试方法。

反相滞回比较器原理图如图1所示。观察可知电路中使用正反馈和相连,而有两个值,所以对应的就有两个值。当正饱和时(=) :

设,当,从。反相滞回比较器的原理一直是学生难以理解的难点,可利用multisim软件进行仿真,仿真图如图2所示,信号源设置500Hz、5V后运行仿真,可以得到如图3所示的波形。

由图2可知,当输入信号电压(正弦波)上升到A点,输出电路翻转输出低电平;当输入信号电压下降到B点,输出电路再次翻转输出高电平。从图中还可以看到A点与B点电压值是不一样的,即可说明电路的翻转点的时间是滞后的。可通过调节电位器来改变滞回点。结合比较器原理中(式1)、(式2)计算出时所对应的临界值,将计算的结果与图3所示的仿真结果相对比,让课堂理论教学与实验教学密切的结合在一起,激发学生对原理的理解,进一步提高动手能力。

2.2 Proteus在温度自动控制系统设计的研究

利用proteus软件模拟一个水温自动控制系统[2],当水温小于或等于20℃时,系统自动加热;当水温高于或等于50℃时,停止加热,并用数码管显示20℃~50℃范围内的温度。温度传感器用负温度系数热敏电阻(采用MF58-10),加热及停止状态用不同颜色的发光二极管显示。温度自动控制系统框图如图4所示。

系统使用具有负温度系数的热敏电阻来模拟测量水温,通过一个固定阻值的电阻和热敏电阻串联,与一直流电源组成分压电路。当温度发生变化时,热敏电阻的阻值发生变化,从其二端取出电压的变化,这样就将非电量转换成了电量,然后通过运算放大器(采用运放uA741)将信号放大。而如何将温度值转换成电量值成为学生的第一个难点。在proteus仿真过程中是不会出现热敏电阻的阻值变化现象,只能考虑用一电位器来模拟热敏电阻的阻值变化。

此外,温度自动控制系统的核心是温度检测与加热/停止加热控制两个模块。温度检测模块的主要任务是将T=20和T=50的相对电压值检测出来,并将这二个电压值提供给加热/停止模块及加热、停止状态显示模块。该部分由电压比较器来实现,利用运放的非线性特性来完成,将T=20、50时对应的电压值与温度检测电压值进行比较,将比较的结果进行锁存后传给控制模块。

此时的加热/停止加热控制模块根据电压比较器的输出状态,来获取加热、停止加热的信号,利用D触发器74LS74的芯片功能,完成系统的自动升温、降温等状态。这一过程都可用proteus进行模拟仿真,能实时的观察不同的电压值所对应的控制信号,让设计的整个流程变得简单、可控。

还可设计一温度显示模块,将环境温度(20℃~50℃)在数码管上实时显示出来,即将热敏电阻随温度的变化值通过运放转换成相应的电压值,然后通过三位半LED专用A/D转换显示芯片TC7107及共阳极数码管组成的译码显示电路,将环境温度显示出来,这样使得整个系统的设计变得完善。但通过TC7107芯片资料可知的TC7107最大输入电压量程为200mv,故先要将环境温度(20℃~50℃)所对应的电压值通过运放进行比例缩小,使其到达驱动TC7107所需要的量程范围的值。

2.3 Proteus在单片机控制电路中的研究

Proteus真正超群之处在于它对单片机电路的设计与仿真[3]。它与单片机的程序设计软件Keil兼容,能够把Keil编译好的“*.Hex”文件置于入Proteus的单片机硬件中,从而实现软硬件一体的电路仿真。

Proteus是目前最好的模拟单片机器件的工具,它不仅可以观察单片机寄存器和存储器内容的改变,还可以在程序调试时,综合运用Keil中的多种调试功能来详细观察电路的工作情况,直接看到硬件电路工作的结果,了解所编程序的对错,极大方便了单片机软硬件协同调试。

以上例子是在讲授理论课堂和电工电子实训中穿插的仿真实验,给学生带来了耳目一新的良好效果。既能加深学生对理论知识的理解,又能提高学生实践动手能力。学生可以随意对电路结构、元器件参数进行调整,观察不同状态下电路的工作情况,加深对理论知识的理解。

3 结语

Multisim、Proteus将枯燥复杂的理论分析图形化,解决了传统教学中的授课难点,激发学生的学习兴趣,提高学生的学习效率。学生通过对电路的不断调整,使之更加合乎要求,可以培养创新思维和创新能力。同时Multisim、Proteus可以作为学生的仿真实验平台,在课堂外进行接近于实际电路的分析和调试,从而加深对理论知识的理解,进一步培养分析问题和解决问题的能力。因此,通过Multisim、Proteus仿真软件建立的虚拟实验平台对高等学校电子类课程的教学有十分重要的作用。

参考文献:

[1]董玉冰 等.Multisim9 在电工电子技术中的应用[M].北京:清华大学出版社,2009.