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(一)课内实验课内实验按照“由简单到综合、由学习到创新”的思路,设置了由操作性实验、验证性实验、设计性实验和综合性实验等“四个层次”组成的实验教学体系。操作性实验,重点针对电工电子技能方面的工程训练,使学生掌握元器件的辨识、使用,仪器仪表的操作,基本电工电子电路的安装、调试和测试方法等。验证性实验,重点解决理论与实践相结合,理想模型与实际物体相结合等问题。通过实验比较深入的理解基础理论,掌握科学实验的方法和步骤,培养学生实验技能以及在实践中运用、推广和提高知识的能力。设计性实验,主要培养学生根据实验目的和实验目标,设计实验方案,选择仪器设备,组装实验系统以及调试、测试、分析和总结等能力。综合性实验,以自由组合形成选题小组,通过自选或自定设计题目等方式,使学生能够较系统地掌握从选题、方案论证、电路设计、电路实现、装配调试,直到最后的文档整理和总结报告等全过程的各个环节。(二)集中技能培训集中技能培训是针对具体问题,学生通过器件选择、产品制作、安装调试等训练,熟悉电工、电子产品的制造工艺以及器件和电路的安装、测试和调试方法。在内容选择上,与现代电工电子技术实际应用并将国家职业技能考核标准融入教学内容中;在训练方法上,让学生身临实践现场“真刀真枪”地训练。(三)创新实践活动创新实践活动安排在课外进行,针对各专业常见的实际问题以及电子设计竞赛、电工数学建模竞赛和电工技能鉴定等活动,开展综合训练、创新设计或自主实验,对学生电工电子技术的应用能力进行再提高。同时,结合各专业学生的生产实习和毕业实习,有针对性地进行相关设备的电工电子技术方面的实践。在学生进行生产实习和毕业实习的时候,根据现场电工电子技术应用的实际,给学生布置电工电子技术方面的实习内容,学生在专业实习的同时,得到电工电子技能与能力的培养。
教学方法和教学手段的改革
学生利用课外时间,通过查阅文献、咨询等多种渠道开展自学活动,构建各自独到的见解。组织讨论。教师在课堂组织学生开展讨论。在讨论中,教师要注重启发引导,并根据实际情况设疑、质疑,充分调动学生的思维,主动思考,踊跃发言。对于错误的、模糊的观点,教师要及时予以纠正。效果评价。评价采用学生自我评价、同学之间评价和教师评价相结合的方式进行。通过同学评价加深知识的理解和掌握,促进共同进步;通过教师的评价,指出存在的问题,并为学生布置课后思考题,进一步实现知识的升华。PBL教学法的灵活运用,不仅提高了学生对电工电子基本知识和基本理论的掌握和理解,而且培养了学生自学能力、探究问题、分析问题、解决问题、归纳整合和交流表达、团队合作等实际工作能力。集中实践教学采用任务驱动教学模式在电工工艺实习和电子工艺实习等集中实践教学中,采用任务驱动教学模式组织教学活动,培养学生的综合应用能力。1.电工工艺实习首先进行电工安全知识、电工工具使用、电工仪器仪表的选择与使用、导线的连接与绝缘的恢复、室内线路的敷设与安装、动力线路的敷设与安装、电缆接头的制作和常用低压电器的选择与安装等基本技能与能力训练,然后,采用任务驱动教学模式,以典型机床动力配电盘或电气控制柜为载体,将相关教学模块、训练项目与内容有机结合,使学生通过电工产品的安装、调试以及技术文件的编写,掌握电工产品的生产工艺与调试、测试方法。2.电子工艺实习首先进行示波器、万用表、信号发生器、交流毫伏表、直流稳压电源等常用电子仪器的操作方法以及电子器件辨识与检测、电路板制作与焊接技术等基本技能与能力训练,然后,以方波发生器、电压报警器和SMT技术的FM收音机为载体,将教学模块、训练项目与内容有机地结合起来,使学生通过电子产品的装配、调试和测试以及技术文件编写等训练,掌握电子产品整机装配与调试工艺流程以及整机装配与调试的项目和方法。
作者:张运波 郑文 姜志宏 单位:长春工程学院
一、备学生,讲好课,多总结
明确教材的性质、任务、教学目标、内容和要求,研究教材中各章节的重点和难点,很重要,但是研究所授学生的心身发展特点,相关知识面和智力基础也是同样的重要的,以前在更多文献里关于教师如何备好课讲的很多,但是如何备好学生也是一门比较复杂的课程,在一个班级里,有反应快的,反应慢的;有自学能力强的,自学能力弱的,要每个人学生做到能懂,无疑对教师是一个考验,所以备学生就显得比较重要,尤其是对于职中的学生,基础比一般学校的要差一点,这对教师的要求会更高。
怎么讲好课,要求我们对教学内容有深刻的认识,认真地组织;课堂上要积极创设教学情境,做一些比喻性、对比性的较强易懂的例子以及结合实物挂图等形式,使枯燥乏味的知识趣味化、生活化、活跃课堂气氛,激发学生的学习兴趣;同时要正确评价学习行为,帮助学生体验成功,要每一个学生体会到学习的乐趣,成功的自豪。例如我们在讲授二极管开启电压和正向压降的时候,好多学生容易含糊。首先二极管要导通,导通的前提是正向偏置,电压达到所需开启电压才导通,导通后二极管上才会有一个正向压降。学生容易把开启电压和正向压降搞混,教师就可以通过举一些相似的例子来比较记忆。
总结,顾名思义,就是对所做教学进行总体归纳和全面概括的具体结论。一般情况,在每一章节学习完成以后,学生很难自己把学习的知识系统地连贯起来,这就需要教师给予一个正确的引导。教师在总结中可以利用一些对比、类比的方法,找出异同点。比如在放大电路讲授结束之后,教师可以通过将分压式,固定式及射极输出器的静态值,动态值的求法以及直流通路和交流通路放在一起类比,指出电路的异同点,很大程度上增加了学生的理解能力。
二、建框架,学概念,打基础
好多教师在新学期开始,就一股脑地开始讲授新课,至于为什么要学这门课,通过这门课的学习学生能够知道什么,这门课究竟是讲什么的,好多学生都是不清楚的。所以开始上课的时候,没有必要第一堂课就开始讲课,教师可以利用一堂课或者更多的时间,把所要学习的知识给学生一个大的框架,就像盖楼一样,先把建设大楼所需的图纸、材料、资金等必须物品准备好,这样盖起楼来,就可以得心应手。就像学生学习电工电子技术,教师可以细致的把这门课程先分为电工技术部分和电子技术部分。电工部分我们可以分为电工基础,电路分析,安全用电;电子技术部分可以分为模拟电子技术,数字电子技术,新型电子技术部分。每个大的框架,结合具体生活的例子再给学生仔细剖析,使学生一开始就对电工电子技术产生浓厚的兴趣。这样给学生一个整体的框架,要学生知道我们要学什么,需要从哪些方面下手,怎么样去学,怎么样才能学好,以消除学生在高中时期对物理的恐惧心理,更好地投入到电工电子技术知识的学习,认识到我们学习的知识很实用。
三、重实验,多实训,勤练习
电工电子技术技术作为一门实用技术比较强的课程,理实一体化,培养学习听、看、做、记、想的能力,更有助于调动和开发学生学习的积极性和主动性。因此,彻底变革原来的实验内容,提升基础实验的内涵,在验证性实验中渗入“探究型”内容,加强设计性实验教学内容,完成一定的应用创新设计实验,使实验教学变为由理论通向工程实际的桥梁。在实际的实验教学中,总目标是:培养学生的动手实践能力、分析问题和解决问题的能力、创新设计能力,以及综合情况的处理能力。为此,可以将电工电子实验教学规划为3个模块。即:基础训练模块、综合设计模块、应用创新模块,然后根据每个模块分配具体的合理的时间。在每章课程结束后,安排一个小实验,使学生在学中做,在做中学,通过采用理论实践一体化教学法,打破理论课、实验课和实训课的界限,将其中相关教学环节相对集中,由同一教师主讲,教学场所直接安排在实验室或实训车间,使“教”,“学”,“做”同时互补,整体提高学生的综合能力。
关键词:电工电子技术;任务驱动教学法;模块;实施
《电工电子技术及应用》是电子电工专业的一门重要专业基础课。学生普遍反映该课程难学,课堂教学效果一直不理想。笔者在教学过程中经过反复的探索与思考,认为主要原因在以下几个方面:一是理论学习偏重,实验相对偏少,从而导致学生在学习的时候感觉枯燥、兴趣低、缺乏成就感,难以激发学生的学习主动性和创造性;二是课程中各个单元电路模块相对独立、不系统,学生设计电路的时综合应用能力差,表现为无设计思路;三是课程中的概念非常抽象,很难与实际相联系。为了能够提升教学效果,笔者试着在《电工电子技术及应用》课程教学中引入任务驱动教学方法,取得了满意的效果。
一、何为“任务驱动教学法”
所谓“任务驱动教学法”是指学生在学习的过程中,在教师的帮助下,紧紧围绕一个共同的任务活动中心,在强烈的问题动机的驱动下,通过对学习资源的积极主动应用,进行自主探索和互动协作的学习,并在完成既定任务的同时,引导学生产生一种学习实践活动。
“任务驱动法“以 “任务”为主线,以“驱动”为形式,将“完成任务”贯穿于教学的全过程。这种教学方法的优越性在于通过让学生体验获得成功的乐趣,提升学生的学习兴趣,完成知识的学习和技能的提升。这种教学方法的显著特征是,教师教学和学生学习都是围绕完成任务这一目标来进行。这种教学方法适合培养学生的自学能力和独立分析和解决问题的能力,适合实践性较强的工科教学。
二、“任务驱动教学法”在《电工电子技术及应用》教学中的具体实施
下面就以“模拟知了声电路”的教学为例,具体介绍“任务驱动法教学法”在《电工电子技术及应用》教学中的应用。就本节课而言,“任务驱动教学法”是以学生为主体,教师为学生提供优良的学习环境,如学习数据(电路图等)、测量仪器(万用表、直流稳压电源、示波器等)、电子组件和要完成的任务(模拟“知了”声电路的制作、检测和改进),教师指导学生设法完成电路制作和检测改进任务,让学生在解决问题的过程中主动学习振荡器的理论与实践知识。其特点是先感性、后理性,先实践、后研究规律,再理论提升和归纳总结。具体教学过程如下:
第一步,导入实例、创设情境,激发学生学习的兴趣。首先,教师把上一届学生做的模拟“知了”声电路在课上进行演示(电路发出连续不断的“知了”声音,发光二极管同时闪烁,增加了动态的美感)。然后,教师告诉学生:在座的各位也都可以做成此电路。学生看到上届的同学有能力完成电路制作,对自己也会充满信心。最后,教师及时告诉学生:该电路主要是由多谐振荡器、音频振荡器和发光二极管构成,我们非常有必要学习多谐振荡器的有关知识。
第二步,布置总任务:模拟“知了”声电路制作实训。
(1)根据电路原理图和元器件清单,从元器件袋中迅速并正确地找出该电路相应的电阻、电容、发光二极管、三极管等。
(2)用万用表检测各元器件是否正常,注意电容、发光二极管的极性、三极管的类型和管脚顺序。
(3)根据电路原理图将各元件按照从矮到高的顺序插到万能板上并焊接,并根据电路原理图连接好电路。
(4)检查电路、排除故障、试验制作效果,让学生体会成功制作好电路的快乐。
第三步,教师指导各组学生解决制作过程中遇到的问题。这一步实际上是与第二步同步进行的,学生在解决问题的过程中不仅学习了知识,还训练了技能,并增强了电路感性认识。
第四步,归纳、理论提升、分析电路工作原理。这是理论与实践相结合的关键一步,在这一步时,学生对电路有了一定的感性认识,又有了学习动机,理论教学将事半功倍。这部分的任务目标是以下两点:
(1)重点学习①音频振荡器、多谐振荡器工作原理;②三极管、发光二极管检测方法。
(2)讲解模拟“知了”声电路的工作原理。
第五步,测量相关参数,完成实验报告。这一步学生带着任务去完成相关数据、波形的采集,回顾整个探究过程,编写报告作为本课的最后任务和成果。
三、应用“任务驱动式教学法”的几点体会
1. 任务的选择是关键
设计任务应当考虑以下两个方面:第一该任务应能激发学生的学习兴趣,必须来源于发生在学生身边的实例,比如说电子助记器、多路抢答器、触摸开关、拍手开关、数字钟,必须是学生感兴趣的东西;第二该任务的难度要恰当,把握好“跳起来就能摘到苹果的原则”。
2. 任务的目的要清楚,紧扣教学目标
3. 引导学生进一步完善任务
在学生完成基本任务后,教师要调动学生进行研究性学习的欲望(如数字钟里再追加显示年月日、整点报时用不同的音乐、定时闹钟等)。要强调在实践中学习理论、淡化理论的系统性。
4. 充分体现“学生主体,教师主导”的特点
对于新内容或有一定难度的任务,教师最好适当演示,引导学生在“任务”的驱动下思考、尝试、探索。
5. 要注重加强任务小结和知识点的回顾
良好的总结和回顾能够使学习能力和动手能力相对较差的学生及时跟进教师的教学进度,达到教学要求。
总之,“任务驱动教学法”是以任务作为桥梁,让学生通过自己的操作和教师的指导,将书本死板的理论变成动手操作的生动的知识,从而激发学生主动完成知识学习、达到预期教学目标的教学方法。任务驱动教学的整个教学过程可以充分地调动学生学习积极性和主动性,充分培养学生的学习兴趣,提高学生动手、观察、分析甚至创新的能力。在《电工电子技术及应用》课程教学中合理运用“任务驱动教学法”,可以改进教学模式,融合更多的教学手段,取得良好的教学效果。
参考文献:
[1]文春帆,邓金强.电工与电子技术[M].北京:高等教育出版社,2001.
【关键词】电阻器 色环电阻 技术参数
一、教材分析
笔者选的课题《电阻器的识别》,是中等职业教育国家规划教材《电工电子技术及应用技能训练》2-2的内容。电阻器元器件在电子电路中,它的使用量最大、应用范围最广,是电工电子技术最基本的基础知识,学习电阻器的识别技能对于机电专业的学生来说非常重要。
(一)教学目标
1.知识与技能:了解电阻器的主要参数及常用的标注方法,能熟练地识别常用的电阻器;
2.过程与方法:通过经历分组观察、比较、讨论、归纳、训练的探索过程,感受通过观察、比较、讨论来归纳总结出规律的科学方法;
3.情感、态度、与价值观:通过本节教学活动,培养学生良好的合作和交流的学习精神,让学生感受到对待技术必须细心观察,还要有严谨、负责的科学态度。
(二)教学重点、难点
1.重点:电阻器的主要技术参数、色环标注法及识别方法;
2.难点:色环电阻的识别。
二、教法、学法分析
(一)教法:在课堂教学中采用分组观察讨论、讲解演示法、启发归纳、学生自主探究性学习与多媒体辅助教学等教学方法,综合运用并渗透到整个课堂教学中。
(二)学法:在课堂教学中,通过教师的组织和引领,发挥学生主体性的多样化的学习方式。并积极参与到师生合作性探究性学习活动中,激励学生自主探究与合作交流学习,引导学生细心观察、善于总结,在与他人的交流中,丰富自己的思维方式,获得不同的体验和不同的发展。
三、教学过程
(一)兴趣导入
教师:(动作)首先,用电脑音箱播放音乐;然后,通过调节旋钮改变音量的大小。
(问)刚才音箱音量的高、低的改变是调节什么作用的结果?为什么能改变?
学生:电阻器。调节旋钮改变了电阻器电阻的大小,从而改变了音
教师:电阻器在电路中主要用于控制电流、电压的大小。电阻器在电子电路中,它的使用量最大,应用范围最广,品种规格很多(多媒体投影:几种电器电路板中的电阻器图片)。那么,我们怎样识别它们的种类和技术参数呢?
(二)合作探究
1.电阻器种类的识别
(学生观察、比较、讨论种类)常见的电阻器图片(投影),和几种下发的实物电阻器。
(教师实物演示,启发归纳,提问总结)按外形结构分:固定电阻、可调电阻。按制造材料分:碳膜、金属膜、水泥膜等。
2.电阻器的主要技术参数(学生自学讨论,教师提问总结,并实物演示举例说明)
(1)标称阻值
教师:什么是标称阻值?
学生:标称阻值就是在电阻器的外表所标注的阻值。例如,100Ω、3KΩ、1MΩ。
(2)允许误差
教师:什么是允许误差?
学生:电阻器的实际阻值对于标称阻值的最大误差范围称为允许误差。例如,± 5% ± 10%
(3)额定功率
教师:什么是额定功率?
学生:电阻器长期稳定工作所允许承受的最大功率。其常用值有:1/8W、1/4W、1/2W、1W、2W、3W等。
(注:这节课最终教学目标是要求同学掌握电阻器的技术语言,正确识别电阻器外表所标注的内涵。为什么先讲授电阻器的主要技术参数呢?因为,后面给同学介绍几种电阻器识别方法,都是围绕这些技术参数的知识点进行识别。所以,我就安排电阻器的技术参数内容在前。)
3.电阻器主要技术参数的标注方法
(1)直接标注法(投影图片举例说明)
电阻元件的参数可以用符号直接标注在电阻上。如标1W―表示电阻器的额定功率为1瓦; 5.1KΩ―表示电阻器的标称阻值为5.1千欧;±5%―表示电阻器的允许误差为±5%。
(2)色环标注法(学生分组观察、探究,找出规律,教师启发提问。)
第一环是第一位有效数字,第二环是第二位有效数字,第三环是有效数字后0的个数(倍率),第四环是允许误差。(投影图片举例提问)棕黑红金=10×102金=1KΩ±5%,说明标称阻值:1KΩ,允许误差:±5%。橙蓝绿银=365银=36×105银 =3.6 MΩ±10%,说明标称阻值:3.6 MΩ,允许误差:±10%。
色码含义表
4.引导启发性教学
(1)表中,12种颜色当中,除了金、银色和一个本色外,余下的10种颜色它们之间的关系有什么特点及规律?让学生找出其特有规律性(按可见光的7钟颜色的顺序排列)。
(2)如何快捷记忆?A、介绍我曾经使用的记忆的方法;B、让学生比较,找出更为适合自己快捷记忆的方法。
(三)学生实践练习及信息反馈
做法:全班分成八小组,每组发放一定数量的电阻器让学生去观察和识别其技术参数。然后,每小组各选出一名代表将其答案写在黑板上(要求先标出色环的顺序,然后写出电阻器的阻值及允许偏差值)。最后,由教师与学生代表共同即时核定答案。
(注:通过这一活动,给学生提供共同探究的空间,进一步了解电阻器的技术语言,有利于提高学生们对电阻器知识学习的兴趣和对所学知识的巩固。)
(四)课堂教学小结(由教师提示,学生完成小结)
提示:
1.本节课我给同学讲了哪些内容?
2.你了解和掌握多少种对电阻器的识别方法?
(注:以提示学生的方式进行小结,可以加深学生对本节知识的认识,提高学生表达能力,效果比教师直接表述好得多。)
四、教学反思
本节课的教学达到了预定的教学目标,其成功之处主要有如下几点:
1.课堂的导入设计较为合理,效果好,课堂教学气氛浓厚,学生的兴趣得到提升,非常有利于教学的开展。
2.对凡难杂的色码含义表,教师通过启发,让学生找出其特有规律性,帮助学生加速理解色码含义表内的在关系,有助于学生对该表的熟悉与记忆。
3.通过学生互动活动,既能加深对识别法的认识,又有助于教学内容的巩固。
【关键词】三本院校;电工与电子技术;教学改革
Research and Practice of Teaching Reform in the Courses of Electrician and Electronic Technology for Independent College
CHEN Xiuhong1 YUAN Daming2 CHEN Zhongfeng3
(1. E & A College, Hebei Normal University of Science & Technology, Qinhuangdao Hebei, 066004, China; 2.Northeast Petroleum University at Qinhuangdao, Qinhuangdao Hebei, 066004, China;3.TangShan Strong Coal Preparation Technology CO.LTD, Tangshan Hebei, 063000, China)
【Abstract】In order to adapt to the new needs of talents cultivation, Exploratory research of reforming electrician and electronic technology in independent colleges is put forward in this paper.The effective ways to improve electrician and electronic technology quality of teaching in independent college are sought from following aspects based on teaching and working experiences in independent college.From reformation of theoretic teaching and innovation of practice teaching,teaching train of thought ,teaching system and content,teaching ways and means ,teaching methods,practice teaching as well as examination way will be reformed and researched.
【Key words】Independent college; Electrician and electronic technology; Teaching reform
三本生是本科教育的新生事物,也是大众化教育的必然趋势,是介于研究型人才和技能型人才之间的有一定知识深度、实践能力突出的高素质应用型人才。三本生入学分数平均比普通本科低得多,其文化基础相对较弱,对未来追求的目标与本科生有明显差异。为了加强就业时的竞争能力,应当在动手能力方面,比本科生有更明显的优势。因而,在培养上应设计一定数量的理论基础课程使其达到一定的理论水平,又要突出实践能力培养,在教学的各个环节,安排大量的实践内容,增强实践教学的强度,为实践能力培养创造条件。
电工与电子技术是三本机械类专业的一门重要的技术基础课,是一切电类后续课程的基础。通过学习可以使学生获得电工与电子技术的必要理论、基本知识和基本技能,了解相关的应用和发展概况,为今后生活和工作打下良好的基础。[1]
1 现阶段课程教学存在的问题
1.1 对课程的基础性特征没有形成共识
随着电工、电子技术的迅猛发展,知识的不断更新,教学内容不断增加,教学要求也越来越高,但课程的学时却逐渐减少。这给机械类学生学习和教师教学带来一定难度。
1.2 学生对课程重要性认识不够
机械专业学生往往认为就业都是加工岗位,对当前加工设备中控制技术发展趋势认识不足,没有从思想上给予足够的重视,从而影响到学生对整个课程的学习。
1.3 课程内容与实际工作相差较远,教学方法单一
目前的教学方法基本以课堂教学为主,教学内容与现有加工机械的联系性不强,引不起学生关注。另外,在教学中,不断以数学分析的方法进行各类公式的推导和验证,一味要求学生将各种理论和分析方法死记硬背;而忽略了学生的个性差异,缺少师生间的互动和学生有效的参与,学生只是被动地适应教师,其主动性和创造性得不到发挥。这种教学模式使学生感到乏味、没有兴趣,动手实践能力的培养更无从谈起。
1.4 忽视实验环节,手段落后,形式单一
教学主要围绕理论讲授,实验环节只是作为一个次要的附属环节,没有被引起足够的重视。由于实验方案的单一性,每个学生完成相同的实验项目,往往导致实验结果雷同,无法发挥学生的潜能,也难以客观评价学生的动手能力。
1.5 考核方法单一
以往成绩仅由期末的一张试卷决定,这无法体现出学生的真实能力和水平。
为了适应社会需求,培养合格人才,在培养目标的指导下,对课程体系、课程内容、教学方法、教学手段、实践环节、考试方法等方面进行改革已势在必行。
2 重构课程框架,优化教学内容
结合机械专业的教学特点,根据循序渐进的教学原则,将课程内容划分为六个模块:电路、变压器、电机与控制、模拟电子、数字电子、EDA。每个模块在强调自身特点独立性的同时,兼顾与后续课程的联系[2]。各模块教学内容以“实用、适用、够用”为基本原则,注重实用性的同时,抓住重点,应尽量降低难度,及时反映当代电工、电子技术的发展,使学生获得最新科学技术成果的知识。同时加强实践性教学环节的设置,适当介绍一些大规模集成电路芯片、新型的功能电路芯片和电子技术新的电路设计思想和手段,例如EDA技术等,介绍一些电子仿真和设计方面的软件如Multisim,培养学生的动手操作能力。
3 构建多元、现代的教学方法与手段
教学方法与教学手段是教学改革的重要组成部分,直接关系到教学质量与教学水平的提高。采用与应用型本科大学课程特点相适应的教学方法,体现培养应用型本科高级人才的教学模式和教学理念来激发学生学习的积极性和创造性。
3.1 合理安排不同教学内容的讲授方式
课程的教学方式应由具体的内容来确定。对重要的概念、定律、元件的规律必须精讲,但应简化烦琐的推理过程,重点放在对结论的理解和应用上。从能力培养着眼,注重讲练结合,保证练的比重,加强综合训练,培养学生自主学习,增强分析问题和解决问题的能力。
同时,还要注意体现本课程的实践性与联系性,经常结合教学内容介绍一些工程上和后续课程上的应用实例,使学生了解了所学知识的实用价值,从而激发了对课程产生浓厚的学习兴趣。[3]
3.2 课堂教学方法多样化
“授人与鱼不如授人与渔”,教师不但要教给学生知识,更要教会学生如何获取知识;不仅要重视教法,更要指导学生的学法。采用传统的“填鸭式”和“直灌式”的讲授,由于电工与电子技术的原理较抽象、内容较繁杂,使学生感到学习困难,无法激发学生的积极性。因此,在教学过程中,尽量多教给学生如何理解、分析、归纳、总结问题,引导学生掌握学习方法,培养自学能力。为了充分发挥学生的主观能动性,应根据不同的教学内容,巧妙设计一些比较好的教学方法,如启发教学法、换位教学法、反馈教学法等,来激发学生学习兴趣,提高学习热情。
3.2.1 启发教学法
在教学过程中,以学生为中心,教师是活动的引导者、教学的主持人,启发学生思维,引导学生自主学习和探索,重视学生学习动机的焕发和学习兴趣的培养。比如,在讲电机的工作原理时,先提出一个问题:定子与转子之间没有机械联系,电动机通电后,转子为什么能转动?这个问题一提出,一下子就把学生的注意力集中过来了。为了解开疑问,首先复习有关电磁感应知识,对矩形线框在一对磁极中的转动原理进行分析。学生就会突然感悟,其实定子相当于磁极,线框相当于转子。转子转动与此线框能转动的原理一样,是通过电磁来联系的。然后趁势导人新课,既复习了基础理论知识,又启发了学生的思维。这种方法不仅能激发学生的求知欲望,调动学生积极思考,而且对提高课堂教学效率,拓展学生思维,培养学生能力可以起到积极的促进作用。
3.2.2 换位教学法
学生在特定的教学环节临时充当和扮演教师的角色,由被动变主动,在教师指导下的自我思考、自我实践、自我激励,达到对知识的掌握。学生学习由被动变主动,不得不去看书、去思考问题、去发现问题,这有助于那些失去学习信心的同学进人学习状态;有助于那些有表现欲望的同学提高学习兴趣。这种方法可使学生思维变得活跃,语言表达变得清楚,自学与独立思考的能力得到锻炼,创新能力和实践能力得到提高等,达到了“‘教’是为了不教,‘学’是为了更好地学的美好境界”。
3.2.3 反馈教学法
教学应该包含“教”与“学”两方面,而学生有没有学会是关键。要了解学生是否学得好,这就需要反馈。在学习进行一段时间后,可以通过教学反馈表对教学进行反馈,也可通过以检测手段对学生进行了解,建立知识检测“三循环”:1)课前、课尾循环:把上节的重点知识用于课前提问;在课结束时,对本堂课讲解的重点知识用提问的方式进行回顾总结。这样既复习了上节课的内容,又了解了学生每次课学习的情况,通过反馈及时让学生弥补不足。2)章节循环:把一章应知应会的知识内容制成测验题,做到一章一测验,了解学生对每章的掌握情况,并及时讲解学生不会的题目。3)期中、期末循环:在期中和期末时各出几份综合知识检测题,了解总体学习情况,不足的地方再重新过一遍。三个循环层层递进,通过反馈进行教学分析,分析学生知识掌握情况,分析自己在教学工作中的长处与短处,不断总结教学经验,使教学质量在反馈与循环中逐步提高。
3.3 教学手段体现现代化
教学手段的改革与教学方法改革直接相关,是促进教学方法改革,提高教学质量与提高教学现代化水平的一个重要的切人点。
传统教学中,教师只利用讲授法与黑板文字相结合的形式进行教学,整个过程显得枯燥而且缺乏动感,而利用多媒体技术将内容制成图、文、声并茂及动画效果的CAI课件,可有效地弥补传统教学方式中的缺陷,让枯燥的内容变得色彩缤纷、富于动感[4]。同时,在很大程度上缩短了教学时间,满足了压缩学时但不压缩内容的要求。但是,和传统教学相比,采用多媒体教学后,在原有的时间内信息量增大,也相应地增大了学生学习的难度。因此,这就对采用多媒体授课的教师提出了新的要求,教师要改变原有的授课方式,充分发挥现代先进教学方式的优势,从而取得更好的教学效果。
4 实践教学的行动化、情景化
实践教学侧重于对思维方式和动手能力的培养,是理论教学的主要补充,在整个教学环节中具有重要地位,是学生从理论到实践应用的一个重要途径。
在学时有限的情况下,结合学校自身的实际条件,对实验内容进行精心挑选,注意实验类型的多样化,同时又要放宽实验涉及范围。实验分为验证性实验、设计性实验、仿真实验等[5]。同时,增加电子小产品的设计制作、调试、维修、改造等实践活动,或组织学生进行多种形式的课外实践活动,开展电子设计大赛,使学生尽可能多地接触元件、仪器、产品、行业、市场,达到理论联系实际,学以致用的目的。
将职业资格证书与电工实践相结合,充分体现“工学结合”的理念。课程教学中将中级电工上岗证和中级维修电工证笔试考试中电工与电子技术的应知、应会部分内容讲完,通过辅导解决其它内容。利用电工与电子实践进行部分操作训练。这样,教学与考证同步进行,使教学内容更具有针对性,目标更具体,为学生的就业打下一定的基础,真正实现“双证制”教育。
5 考核方法的改革
考试改革应与教学内容改革、教学方法改革相呼应,要改变传统笔试一张卷的考核方法,注重操作能力的考核,针对此种情况,可将实验成绩作为衡量学生对本门课程掌握程度的一部分。根据课程的要求编选典型题目,学生通过抽签方式,在规定时间内完成所抽到的实验,根据实验完成情况以及所用时间的长短给出成绩。把平时实验成绩、实验考试成绩按一定比例计为该学生最终实验成绩。这样可以大大提高学生的实验兴趣和主动性,也给学生一个全面客观的评价,以达到素质教育的目的。这样的考核方法更全面、科学,既能提高学生对考试的重视程度,同时也能增强学生以后的就业竞争力。
6 结束语
电工与电子技术教学改革以培养基础扎实、知识面宽、富有创新精神和竞争意识的学生为目标。通过教学改革,使学生在专业理论知识的学习与专业技术应用能力的培养上都取得了较明显的成效。我们还将不断探索,使我校教育办出特色、办出水平,努力为社会培养、造就一批具有专业理论与技能的应用型工程技术人员,在改革开放的社会进程中,提高教育的社会价值,培养社会需要的高技能人才。
【参考文献】
[1]秦曾煌.电工学简明教程[M].北京:高等教育出版社,2007.
[2]李高建,曾照香.电工电子技术教学改革的研究与实践[J].中国成人教育,2007(20).
[3]胡雪梅,李玉华.机械类电工技术课程教学改革的研究与实践[J].九江职业技术学院学报,2008(3).
关键词:卓越工程师;电工学;教学改革;理论分析;工程实践
作者简介:张红颖(1978-),女,天津人,中国民航大学航空自动化学院,副教授;孙毅刚(1963-),男,山东汶上人,中国民航大学航空自动化学院,教授。(天津 300300)
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2014)06-0062-01
随着我国工业化的快速推进,迫切需要大量的工程技术人才,因此,如何培养出真正优秀的工程师成为我国高等工程教育迫切需要解决的问题。为了贯彻落实《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》和《国家中长期人才发展规划纲要(2010-2020年)》,教育部于2010年6月启动了一项非常重要的教育改革项目,即“卓越工程师教育培养计划”(简称“卓越计划”),旨在促进我国由工程教育大国迈向工程教育强国,促进高等教育面向社会需求来培养人才,对学生的工程实践能力与创新实践能力进行强化培养;并使得所培养出的人才具有更强的创新能力,使他们能够适应经济社会发展的需要,为我国沿着新型工业化发展道路、努力建设创新型国家和人才强国战略服务。
“电工学”作为工科非电类专业的一门技术基础课程,主要是为学生提供学习专业知识和从事工程技术应用的电工技术的理论基础,其内容丰富,涵盖了电工技术、电子技术、电机学、电力电子技术、可编程控制器等方面的知识,理论性和实践性都比较强,在高等学校工科教育中具有非常重要的作用和地位。[1]为了配合中国民航大学(以下简称“我校”)实施的“卓越计划”,“电工学”的教学也要朝着培养学生理论联系实践的方向不断发展,在此过程中,需要不断完善教学内容和教学方法,从而逐步提高学生的工程实践能力以及各项综合素质。[2]基于创新和实践能力在实际工程中的重要地位,在教学中要对卓越工程师进行着重培养,笔者考虑如何在有限的学时中能引导学生提高学习效率和兴趣,因此在教学实践过程中,努力认真钻研教材内容,熟练掌握教材的重点与难点的基础上,探索教学模式改革,重视理论联系实际,以工程应用为导向,让学生积极参与到教学活动中,从而培养学生的自主学习兴趣与能力。
一、教学内容改革
我校卓越班的“电工学”课程学时为理论92学时,实验16学时,但内容较多且抽象,要在有限的学时中将大量的电工学知识传授给学生,就必须要对电工学这门课程的教学内容进行有效的改革。对于非电类专业的本科生,教学的重点不在于让学生掌握深入的理论,而在于培养学生如何将电工和电子的基础知识应用于各自专业的能力,继而有创新性地持续发展各自专业的能力。但目前的电工学教材,对基础理论知识的完整性与系统性非常注重,一直按照电类基础课程电路分析、电机与控制、模拟电子技术、数字电子技术四门课程的顺序安排的。但非电类专业学生的学习兴趣和主动性不佳,主要是缺乏关于现场实验学习方面的内容,因此和专业实际相结合的较少,针对性不强,学生很容易失去求知欲与动力。卓越工程师培养的是应用型人才,因此可以尽量减少授课内容中纯理论性的、抽象的内容。另外,近些年来,电工与电子技术的飞速发展,电子产品越来越趋向高速、宽带、高灵敏度、高密集度和小型化,工业上出现了很多最新的技术和应用。因此,在整个教学过程中,可以加入新技术的讲授环节,例如,可以增加电工与电子技术目前的发展现状与最新的技术进展。通过这种方式,不仅开拓学生对技术领域的视野,也增强了学生对本门课程的学习兴趣。笔者所授课的专业为本校飞行器动力工程和飞行器制造工程专业,在课程开始授课时,将电工学如何应用在他们所学专业以及目前我国电工电子事业发展的概况与前沿技术进行了讲解,很大程度上提高了学生学习的兴趣和积极性。
二、教学方法改革
“卓越计划”的重点是要从工程应用的角度出发,因此,传统的教师教、学生学的教育方式不能充分体现学生的主体地位,必须建立课堂理论教学与实践教学相结合的教学模式,以此来调动学生的积极性和主动性。目前的教学模式十分注重理论分析与结论,但并没有将理论和专业或实际进行联系,不利于学生知识面的扩展。因此,新的教学模式应该将学习、研究与实践融为一体,以培养学生自主、合作、探究学习的能力。新的教学模式应以引导型教学为主,讲授法、讨论法和案例分析法作为主要教学方法。在教学过程中,教师只是组织者、引导者和合作者,让学生成为课堂学习的主体,为学生创造一个有创新思维活动的空间,学生通过教师的思维引领进行积极的思考。
笔者在讲授电子元器件的时候,会把相应的实物带到课堂,并结合工程实际应用说明元器件的特性,首先调动学生学习的兴趣和积极性。另外,设计了一些具有工程实际应用价值的案例,作为典型的教学案例,以此来引入相关的基本概念、基本原理、基本计算方法,并阐述这些基本原理在各个学科专业中的运用,并且结合仿真软件展现应用效果,这样不仅增强了学生的学习兴趣,而且也调动了学生对仿真分析和设计的兴趣。
三、课程考核方式的改革
教学的最终目的在于引导学生学习知识技能的同时,使其掌握学习方法,因此重在学习过程。传统的电工学课程考核方法主要通过笔试试卷来检测,最终的考核成绩由几部分的综合构成,包括学生上课的出勤情况、课堂提问回答问题情况、平时小测验情况,以及作业完成情况、实验报告的撰写情况等。这种考核方式比较适合考核学生书本知识掌握的水平,但不能完全反映学生的知识应用能力、实践能力和创新能力。为了配合我校的“卓越计划”,笔者认为考试形式可采用闭卷理论考核与实践考核相结合的形式,以此来考查学生对基础知识的掌握和动手实践能力。其中实践考核可以是对实际电路的设计与仿真,具体的考核题目最好与学生所学的专业相关,也可与企业的生产实践、教师的科研项目相结合,让学生主动参与实践、主动创造、主动探索,通过创造性思维和创造性实践,充分发挥其创新潜能,全面提升学生的工程实践能力。以这样的形式考核,所考核的指标主要为:对仿真软件,例如LabVIEW[3]或Multisim的熟悉与使用;对电路模型的设计与实现;对仿真结果的分析与总结。实践考核可采用小组答辩方式进行,要求学生讲述所设计电路的应用前景,以及用到的理论与技术,并详细说明设计思路与过程,并对实现情况进行总结。这样的课程考核方法,能够提升学生日常学习的紧迫感与能动性,认真积极地对待电工学课程学习中的每一部分,养成独立思考、认真完成的习惯,这样将极大地推动电工学课程建设和教学质量的提高。
四、探索新的实验内容
电工学作为一门专业技术课程,具有知识面广、理论性和实践性强的特点,实验教学一直占有非常大的比例。[4]目前的实验内容多为验证性的实验,而综合性、设计性和研究创新性的实验相对较少,不能充分发挥学生主动思考和解决实际问题的能力。笔者认为,应该在考虑实验学时和教学大纲的基础上,对实验内容推陈出新,在电工学课程所要求的基础知识上,挖掘新的实验内容和实验方案,减少基础性实验,增加综合性、设计性和开发性的实验,设计新颖的实验环节,从而培养学生的工程素质。甚至可以让学生根据所学知识,自行设计实验,并根据实验内容与老师讨论实验方案和实验步骤,让学生主动开拓知识面,并灵活运用和归纳知识,提高学生的创新性思维能力和灵活运用知识的能力,加强学生的动手能力培养。
五、结束语
为了适应社会的发展,提高人才培养质量,笔者结合“卓越工程师培养计划”的教育模式与“电工学”课程的特点,在教学内容、教学方法、实验环节以及考核方式几方面进行了改革探索,并取得了初步的效果。然而,这也将是一个持续的过程,要不断探索,研究更加符合我校“卓越计划”的行之有效的“电工学”改革方案。
参考文献:
[1]秦曾煌.电工学[M].第七版.北京:高等教育出版社,2009.
[2]李珺,宋文龙,尹力.高校电工学课程教学改革的探索[J].教育探索,2013,(11).
关键词:电工仪表与测量 课程 教学法
一、把生动直观的电工仪表引入课堂
对于中职中专学生来说,枯燥的纯理论讲解,很容易让他们感到乏味,提不起学习的兴趣。教师的课堂教学必须面向全体学生,让每一个学生参与到教学活动中来。通过将直观生动的电工仪表实物、模型、多媒体音像引入课堂中来,激发学生的学习兴趣,可大大调动学生学习的积极性。比如,当学习万用表、钳形电流表这些便携式仪表时,在讲授完理论知识之后,要及时带领学生使用仪表来测量实物,比如电池、电阻、交流电等,包括学生的手机电池,都可以随手拿来测量。通过动手,可以及时发现并纠正学生在仪表使用上的错误,并引导学生主动提出想了解的相关知识,再鼓励他们自己寻找答案。学生乐于学习,积极发言,踊跃实践,一扫过去课堂沉闷的填鸭式教育,让学生成为学习的主人,使每一位学生在课堂上都有收获。
二、根据学生情况因材施教
调查了解学生的志愿,以学生的基础和未来发展为依据,将学生分成两个部分:对口升学与就业。对于准备升学的学生,要强化应试能力的训练,侧重理论知识的学习,结合教学大纲的考点要求,适当加大知识的深度和难度,比如各种仪表的原理以及测量电路等重点难点务必牢固掌握。而对于准备就业的学生,则要侧重于职业技能训练,让学生在大概了解工作原理的基础上,重点培养实际动手操作能力,并把实践操作与具体设备、企业紧密联系,让学生在类似企业工作的环境状态下,对实训操作产生浓厚的学习兴趣,主动寻找实训中遇到的各种实际问题,培养良好的工作、学习态度。
三、采用对比法教学事半功倍
仪表的各章内容基本都是独立的,甚至一节只介绍一种仪表的特点和使用方法。仪表课本的这一特点有利有弊,利在于,即使学生前一两节甚至一两章没有掌握,也不影响后面内容的学习,随时都能让学生体会到获取新知识的快乐;弊则在于,由于各章缺乏紧密的联系,导致学生觉得比较凌乱。所以,老师应该经常引导学生对所学的内容进行归纳、分析、对比、总结,例如各种测量机构构造、原理的对比,模拟式与数字式仪表结构、原理和使用方法上的对比,同一电量(电阻、功率、电能)的几种不同测量方法的对比等等,通过前后内容的对比学习,让学生感觉条理分明,简洁易懂,既复习了旧知识,又巩固了新知识,且学生会理解得更加深刻,达到了事半功倍的良好教学效果。
四、采用鼓励式教学激发学生自信心
中职生正处于青春期,他们既保留着小孩子的天真活泼,又有着青少年的倔强叛逆。笔者曾有一个学生,就是老师们心中典型的后进生,经常旷课,课上玩手机或者睡大觉,每次提问题他都两个字“不会”。即便如此,笔者也依然鼓励他,要他认真听课,多动脑筋,下次争取能回答上来。终于有一次提问,他很小声地回答对了,笔者立刻把他的答案重复了一遍,然后问同学们对不对,同学们异口同声的大声说:“对!”,笔者当即给予他充分的表扬和鼓励,并要同学们给他鼓掌喝彩。从此以后,这个学生找回了自信,再未逃过课,在课堂上就仿佛变了一个人,学习变得积极主动,认真听课,踊跃发言,最后取得了非常优秀的成绩。老师们采用鼓励式教学,能帮助学生树立信心,重塑自我。老师一句表扬的话语,就能改变一个孩子一生的事例很多!
五、勤动手、多实践,让学生技能更熟练
实践是检验真理的唯一标准,理论必须联系实践才能学以致用。仪表作为一种电工必备仪器,可在平时的电工、电子实验课上进行实习,比如用万用表进行收音机的安装与调试,用兆欧表检测电动机的绝缘电阻性能等,通过实践发现不足之处,今后加以注意并改正。电工仪表随着电工、电子技术的发展而发展,反过来,电工仪表又为电工、电子技术发展提供有力的支持,所以熟练掌握常用的仪表测量方法对于电工来说,具有十分重要的意义,一定要让学生勤动手、多实践,为今后的职业生涯打下稳固的基础。
[关键词] 工作过程 电工 电子技术 教材
中等职业学校课程采用教学做一体化模式组织教学成为共识。教学环境模拟工作环境,教学过程模拟工作过程,所学即所用等教学的基本理念也深入人心。在这种大的背景环境下,我们对电子技术应用等相关专业的《电工电子技术应用》课程进行了大力改革,编写了新的教材。新教材从教材内容到教材组织形式上都与传统的教材有了明显的区别:内容上更加适合学生的认知水平和认知规律;组织形式上充分的体现了工作过程的系统化。投入使用之后,有效的提高了教学效果。
一、基于工作过程的《电工电子技术应用》教材编写的基本原则
1、紧抓一个抓手
指的是教材内容的组织上要紧紧抓住“工作过程”这个抓手。电子技术应用专业的学生毕业后的对口岗位一般是电子产品维修员、电子产品质检员、电子产品设计员、电子产品销售员、电子产品生产管理员等岗位。教材内容的组织上,就要根据不同的内容构建相关岗位的相对“真实工作环境”。比如“三极管的检测”与质检员的工作密切相关,就要构建真实的检测环境:给出检测的质量标准,总结检测的方法步骤,撰写检测报告等工作过程在教材上充分体现。使学生完成一个工作过程,会干一样活,形成一定的技能。
2、围绕三个目标
三个目标指的是知识目标、技能目标、素养目标。其中知识目标和技能目标在教材上是比较好体现的。除了内容上更加贴近工作实际,表现形式上更加贴近工作环境,其他与传统教材无异。素养目标指的是团队合作精神、创新精神等精神层面的目标,这在传统教材中是极少体现的。现在看来,这些素质作为一个社会人在将来的工作岗位上也是必不可少和至关重要的。素养目标的可以体现在“活动”中,比如设置一定的“讨论”环节培养其创新精神;也可以体现在考核标准上,比如以小组为单位完成一定的工作任务,以小组为单位进行考核,从而锻炼小组成员的团队合作精神。
3、突出三种能力
三种能力即:社会能力、专业能力、方法能力。社会能力指的是团队合作、与人沟通、独立完成工作等能力;专业能力指的是完成本岗位工作所需的理论知识层面的和技能层面的能力;方法能力指的是获取信息、分析问题、解决问题等方面的能力。这三种能力的培养在教材内容的选择和组织上要有意的突出出来。
二、基于工作过程的《电工电子技术应用》教材编写的基本步骤
教材编写中,充分借鉴德国双元制教学的经验,具体分以下几步:
1、岗位分析
就是分析本专业学员毕业后,对口的岗位或岗位群有哪些。
2、调研需求
结合分析得到的各个岗位,到相关单位和企业进行调研,看一看各个岗位对员工有哪些知识和能力的要求。为了得到可靠的数据,需要事先拟制调查表。调查表内容包括知识、能力、素养三方面的调查项目。
3、创设工作任务
按照调研的结果,创设工作任务。工作任务一定是对口岗位上实实在在存在的工作任务。整个教材的工作任务一定要将所有的知识点包含进来。内容体系贯穿一条主线―电路,以电路作为载体,以电路作为教材工作任务划分的依据。各工作任务内容相对独立和集中;任务内容的排列顺序遵循由简到繁、由易到难的原则,前面任务出现的知识点,后面的任务不再出现。工作任务的名称一定要体现工作的过程化,采用“工作对象+动作”的命名规则。比如:直流稳压电源的制作和调试。
4、确定内容
根据确定的工作任务,结合课程的特点,遵循学生认知规律原则和理论与实践一体化的原则,将教学内容进行整合,确定每个任务的知识点,确定技能和素养。知识点要包括陈述性知识和经验性知识。陈述性知识主要解决“是什么”和“为什么”的问题;经验性知识主要解决“怎么做”和“怎么做的更好”的问题。
5、组织编写
教材编写人员以本专业有丰富教学经验的老师为主体,同时要吸收企业的实训师、对口岗位的员工、往届毕业生。以方便内容的组织和工作过程的操作为基本依据,坚持过程精益化,工作情境化,学习工作化,资源信息化的原则。
6、教材审定出版
审定人员必须由本专业的专家构成。审定人员必须进行详细的论证,提出意见和建议,然后再由编写人员对教材进行修订。如有必要,需多次修订,然后才能出版。
三、基于工作过程的《电工电子技术应用》教材的基本形式
将整个教材内容分成若干个工作任务,根据需要可将工作任务分解成若干个子任务,每个子任务包括“学习目标”、“相关知识”、“任务指导”、“拓展延伸”四部分内容。
1、学习目标
说明本任务学习所要达到的目标,包括知识和技能和素养三方面的目标。在教材中出现目标的目的有二:一是可以让学习者了解初步本任务学习哪些知识点,会干哪些活。从而做到心中有数。二是让学习者了解相关知识点和技能需要掌握到什么程度,是需要了解的,还是需要理解的,还是需要灵活应用的。从而在学习过程中有的放矢,有意的调整自己的努力方向。
2、相关知识
是教材内容的重点,主要介绍与本任务密切联系的相关理论知识。需要说明的是,本任务牵涉到的部分知识可能在前面的任务中已经说明,那么在本任务中就不再涉及。
组织的基本模式是教学做一体化,理论与实践一体化,在完成相关测量的基础上讲解理论知识。为了增加教材的趣味性和可读性,本部分内容的组织分成“看一看”、“学一学”、“测一测”、“练一练”等活泼的模块。其中,“看一看”主要看器件外形、电路结构、实验结果等直观的现象,解决“是什么”的问题;“学一学”主要是针对“看一看”中的现象进行解释和说明,解决“为什么”的问题;“测一测”主要是针对具体的简单电路或器件进行相关参数和性能的测量,解决“怎么做”的问题;“练一练”部分主要是针对以上知识和技能进行的练习,以加深印象,增强熟练程度。
3、任务指导
说明完成本任务具体的步骤、方法、标准、要求、操作规程、注意事项等内容。主要是解决“怎么做得更好”的问题。
4、拓展延伸
主要包含两方面的内容:一是与本任务相关的较难的内容,比如:各类计算及课程标准要求之外的需要学员了解的拓展知识;二是与专业课程结合紧密的相关专业课上需要讲解的典型电路的分析和讲解。通过这个模块,拓展学生的知识面。这部分内容主要是针对学有余力的学生。
需要说明的是,在编写具体任务时,根据需要利用Multisim、protel等仿真软件加入了部分虚拟仿真实验,加大了学员的信息化素养的培养力度。同时在每个任务后面都附上了考核的标准,增强了学习的指向性。
基于工作过程的《电工电子技术应用》教材集中体现了“做中学、学中做”、“边做边学”的职业教育理念。试用期间,学生普遍反映,比较适合他们的认知特点,比较实用,能有效的指导实践操作。
参 考 文 献
关键词:虚拟实验室;客户端设计;生成电原理图;数学模型
引言
电子技术实验室是闽南理工学院示范性实验教学基地,也是电子信息工程、电气自动化等专业重点建设的实验室之一,在目前以信息化教学为主导的引领下,从实验教学的实用性、便捷性和经济性考虑,构建基于VisualC#.NET开发设计的虚拟电子技术实验教学客户端平台,是目前我院实验教学电子化、信息化管理建设的一个重要任务与发展方向。电子技术虚拟仿真客户端实现了信息电子化管理,不仅让我院实验教学管理更加效率化和便捷化,让学生脱离了过去繁冗的纸张式、人力式操作,同时,该客户端的实现减少了实验教学人员的编制数量以及实验相关的工作量。因此,构建完善的电子技术虚拟仿真客户端势在必行。学生个人信息、实验数据、实验报告、实验考核成绩查询等,都应该在网上得到很好的支持。实验数据是电子技术虚拟仿真客户端应包含的一项重要数据资源,其包含的数据量大,数据出误时需要及时更新,管理上较为复杂。因此,单纯地依靠人工来管理是难以实现的。该客户端平台以电工电子实验硬件资源为基础,实现网络虚拟实验、实验数据管理与处理等需要而设计,在很大程度上减轻实验教学人员的的工作负担,实现了电工电子类实验教学的网络化、高效化、规范化,减少了人为的误操作而损坏实验硬件设备。
1客户端系统的设计
针对电子技术虚拟仿真客户端系统项目需求的角度进行分析,确定了系统中各个子系统的主要功能及任务。研究了客户端界面的设计原则,提出了基于VisualC#.net的客户端设计方法及数据库的设计原则。
1.1客户端系统需求分析
功能结构如图1所示。客户端的主要任务不是确定整个系统怎样完成工作,而是确定这五个子系统必须完成哪些工作,可以说是对系统客户端实现的功能提出完整、清晰、具体、准确的要求。需求分析过程要求客户端要完成的具体任务如下:首先明确对客户端的综合要求,主要包括性能要求、功能要求、运行要求及其它要求。性能要求包括数据准备度、响应时间、和适应性能要求;功能要求主要描述了整个系统要完成的全部功能;运行要求是对系统运行过程中硬件环境、软件、接口的要求;其它要求主要包括安全性、可靠性、保密性、可维护等方面的要求,以及今后可能涉及到改进升级问题做出分析。系统数据要求分析,通过对系统的信息流向归纳抽象出系统的数据逻辑关系,并对系统的动态数据、静态数据、数据库类型、名称以及数据采集方式进行详细描述。导出目标系统的详细逻辑模型,根据上面两项分析得出客户端系统的详细逻辑模型,并用数据流图、IPO图、数据字典来表示。
1.2系统设计流程
系统客户端共包含5个子系统:身份认证子系统、通信子系统、工具箱子系统、电子元件数据库子系统、电原理图自动生成与调整子系统。用户只要通过校园网使自己的计算机联入Internet,就可以通过客户端访问虚拟实验系统。客户端是用户直接打交道对象,多个客户端可以同时登录到系统服务器,同时完成不同的实验。系统服务器和所有的实验客户端都处于校园网的高速局域网中,用户在正常情况下通过客户端登录到服务器上,即可随时进行实验,如果客户端需要进行维护、修改时,可以随时从服务器上注销。交互设计,任何产品的功能体现都是通过人与机器的交互能力来判断的,如果这种交互更为简单,也就是说开发的产品更方便用户使用,这是交互设计的最终目标。因此,交互设计的核心要重点体现出人的因素,并按照以下原理来设计:①有错误提示信息时,方便用户纠正;②用户控制界面简单化。给出用户多种操作选择的提示信息;③允许兼用键盘和鼠标;④允许用户在操作过程中,可能因为某种原因需求中止当前操作去执行其它任务;⑤快速反应信息。用户在操作过程中,往往会出现操作不当靠成心理上的焦虑而陷入误区,系统快速反应信息可以必免这种情况发生;⑥使用的语言是面向用户的高级语言,方面阅读;⑦方便退出。视觉设计是在结构设计的基础上,根据用户的心理特征进行包括页面、字体、色彩等方面的设计。视觉设计的目标是让用户操作过程心情舒畅,其设计原则如下:①用户可根据自己需求改变界面色彩、风格;②色彩协调搭配。界面色彩反差不应过大,必免造成界面花花绿绿,尽量少用红色和绿色;③使用真实的图形符号;④具有视觉索引。用户根据不同的图形符号能够快速判断其代表的内容,达到用图形来刺激视觉的效果;⑤条理清晰、布局合理。总之,客户端界面设计的目标是为了满足用户的需求,整个设计过程都是围绕用户的考虑的,此外还应充分考虑整体的布局,界面各元素的位置、图标与色彩搭配的问题,以达到美化的效果,提高界面的可阅读性并具有吸引力。
2建立数学模型
实验电路原理图自动生成的过程,本质上就是对实物电路图到电路原理图的转换过程。要完成这一转换过程,需要对实物电路进行建模,对电路的各个组成单元进行抽象、分析、统合、识别的过程。电子元器件的建模是在面包板建模的基础上进行的数学分析,它与元件的端口数、元件的插入位置有关。下面是以二端元件电阻为例进行建模的过程(其它元件与二端元件建模相似)。在面包板上确定二端元件的两个插孔E2、F2,然后从插孔引出两上引线并在这两根引线上替换成电阻的符号图,如图3所示。对应的电阻元件信息表,如表1所示。频率计等,一般在使用过程中都是利用仪器的两个探头与被测电路的两点相连,读取被测两点的数据。测量仪器的建模过程可以参考二端元件的建模方法,其过程基本类似。
3系统功能实现
虚拟电工电子实验系统设计的最大亮点就是为用户提供了电原理图自动生成的功能。用户通过面包板搭建实物电路后,只要点击系统客户端菜单下的“视图”-“原理图”选项,就能够在窗口中查看自动生成的电原理图。但是,由于这一过程是通过数学建模、解析、映射生成的,得到的电原理图并不一定是用户所需的最佳原理图,因此系统还为用户提供手动优化的方法,以提高转换效率。电原理图自动生成的基本原理:矩阵M中的各个元素与面包板上的所有插孔实现了一一对应关系,矩阵中的信息也代表了实物电路的相关信息,用户可以根据实物电路的互连信息网表修改矩阵T值,映射成最优化的电原理图。在修改矩阵M值相关元素时,还要考虑面包板本身插孔的互连信息。相通的插孔数值也应相同(同1或同0),也就是说Ai=Bi=Ci=Di=Ei、Fi=Gi=Hi=Ii=Ji,并体现在矩阵中。
4效益分析及应用前景
随着闽南理工学院的发展状大,学生规模和实验室场所之间的矛盾越来越明显,学院在设备资金的投入也受到了一定限制。因此,电子技术虚拟仿真客户端系统的实现将解决这一主要矛盾,学生只要在网络上登入这一系统便可以完成相应的实验。当前我院还处于传统的实验教学模式,设备老化、实验场所限制、实验教学人员编制、实验室管理、实验工作量等问题都不能找出较好的解决方法。对这一问题,最好的解决办法就是借助计算机网络技术和数据库管理系统,对实验进行网络虚拟仿真,并对数据实行电子化管理。本课题的目的就是开发“电子技术虚拟仿真客户端系统”,通过这一系统为学生提供网络实验平台,实现实验数据信息管理的电子化,提供一个电子化的信息管理平台。
参考文献:
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