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关键词:超级电容器 增程式 电动公交车
作为人们生活中必不可少的出行工具,公交车占据交通行业的重要地位,其以方便、实惠的优势深得人们的喜爱,但是随着其数量的不断扩大,尾气排放所造成的环境污染、燃料费用所造成的高额运行成本,也不断困扰着交通行业和百姓的生活,本人希望提出一个行之有效的对策,既促进交通事业的发展,又能减少环境污染。
1、技术背景
城市公交客车作为城市公共交通的主要运输车辆,其主要特点是运行距离短;车辆平均运行速度低,启动频繁,起步加速快,制动及怠速时间长(约占整个运行周期的50%);另外我国南北地区温度差别高达60℃,在-30~35℃间。上述工况导致现有内燃机驱动的公交车辆存在能耗大,环境污染严重等问题。目前,电动车大致分为混合式和纯电动两种方式。储能装置多以电池为主。主要存在以下问题:(1)电池储能式电动客车充电时间长,充电站占地面积大。目前电池储能式电动客车的充电时间一般在3~6小时,因此只能在夜间集中充电。按照每条线路40台车计算,每条线路需要一座占地面积在1200~1600m2的充电站。一个拥有200条线路的繁华城市在市区中拿出24万平方米~32万平方米的地方建充电站,显然是无法实现的。(2)北方城市冬季气温低,电池能量的使用效率低。我国北方城市夜间最低温度在-30℃左右,而且大多数车辆夜间停在道路两旁,没有暖库,因此夜间低温充电困难;即使解决了充电问题,白天运行时电池的有效输出能量减少20~40%。(3)动力电池的循环使用寿命短。目前电池储能式电动客车以装备锂离子电池为主,在现有技术下,高压锂离子电池组的循环使用寿命在600次以内,因此在公交车中的使用寿命为两年,即在车辆寿命周期内,每台车需要3~4套电池,成本难以接受。(4)城市公交客车利用电池实现增程混合动力驱动没有实际意义。增程式混合动力车的经济性能和环保性能更接近纯电动车,但前提是车辆每日平均行驶里程在50km以内(纯电动行驶)。城市公交客车每日行驶距离在200~300km,采用增程混合动力驱动模式与采用轻度混合动力驱动模式的效果是相同的,而电池成本是轻度混合动力模式的3~5倍。
2、增程式混合动力公交车设计提出的基础
针对电池作为储能设备所存在的问题,提出了利用超级电容器储能的增程式混合动力电动客车理念。超级电容器的特点是充电快,寿命长,低温特性好,成本低。它利用超级电容器的快速充电特性作为增程式混合动力客车的储能装置,在车辆正常运行时,利用终点站的充电设备充电,然后由超级电容器驱动车辆行驶到另一个终点站,再充电后返回,实现全天纯电动行驶。当车辆在意外情况下,单次运行距离超过15km时利用车载发电机组发电驱动车辆行驶。
3、系统的组成
利用超级电容器储能的增程式混合动力公交车,主要由底盘,车身,电机驱动系统,超级电容器能量包,车载充电装置,辅助系统和低压供电系统构成。
电机驱动系统由主牵引电机和电机控制器组成。
超级电容器能量包由超级电容器组件,发电机组和能源管理系统组成,能量包的输入输出端口与开关箱联接,开关箱与车载充电机和电机控制器(变频器或斩波器)相联接。
车载充电装置由受电弓,受电弓控制器和车载充电机组成。
辅助系统由电动助力总成,电动空压机组总成和电动空调机组构成,低压供电系统由DC/DC逆变器,蓄电池组成。
4、工作模式
功率补偿:车辆在离站行驶中,电容器能量包向电机驱动系统供电,电机控制器根据驾驶员的控制指令(加速踏板)控制牵引电机的输出转速和转矩,通过变速箱和后桥驱动车轮以不同的速度转动。
能量回馈:当车辆滑行或刹车制动时,牵引电机的工作模式由牵引转变为发电,其发出的电能由电机控制器反馈到能量包中的超级电容器中。
增程行驶:在车辆需要驶离线路到15km以外的地方时,能量包中超级电容器的电压因能量消耗下降到充电的设定值时,能源管理系统在检测不到受电弓控制器可以充电的指令时,启动发电机组给电容器充电,并将车辆驱动模式由全电动驱动转换为由发电机组供电,电容器提供功率补偿的驱动模式运行。
5、前景展望
利用超级电容器储能的增程式混合动力公交车解决了公交车节能环保的问题,在线路正常运营时实现纯电动模式行驶,即减少了能源成本,又降低了发动机的尾气排放和车辆行驶噪音。同时车辆又具备长距离行驶的能力和低温行驶能力。利用超级电容器储能的增程式混合动力公交车必将成为电动汽车行业上的一个新的亮点。
6、结语
综上所述,我们可以发现,利用超级电容器储能的增程式混合动力公交客车,具有现实意义,可以达到节能环保的目的,值得多部门加以深入的探讨。
关键词:技能培训;考试成绩;SPSS软件
作者简介:何琳(1964—),女,广西玉林人,广西工业职业技术学院副教授,高级技师,研究方向为职业教育课程与教学论。
基金项目:本文系广西新世纪教改工程重点项目“基于多元学业评价理论的高职教育考核模式研究与实践”(编号:2011JGZ096,主持人:张良军)成果之一。
中图分类号:G710
文献标识码:B
文章编号:1001-7518(2012)14-0095-02
一、研究对象与研究方法
(一)研究对象
广西某高职院校2010-2012届学生低压维修上岗证(即电工上岗证)考试成绩。
(二)统计法
应用SPSS软件对2010-2012届学生的电工上岗证考试成绩进行基本描述性统计,相关性和差异性统计检验。
二、电工培训基本情况
学生在学校参加电工培训,培训结束后参加由广西安全生产监督管理局组织的电工上岗证考核,包括理论考核和实操考核。2010-2012届共有1647人参加培训和考证,其中2010届492人,2011届570人,2012届585人;男生1502人,女生145人;计划内培训1223人,计划外培训424人;电子应用技术专业113人,机电一体化专业431人,生产过程自动化专业254人,制冷专业200人,电力专业106人,电气自动化专业319人,汽车维修专业224人。
三、结果与分析
(一)总体成绩
1.描述性统计。统计结果表明,总体理论成绩比实操成绩要好;成绩偏度和峰度都不趋于零,都不能看成正态分布,但理论成绩较趋于正态分布。
2.成绩相关性。总体理论成绩与实操成绩相关性检验,相关系数为0.244,显著性(双侧)为:0.000,在 0.01 水平(双侧)上显著相关,即理论成绩与实操成绩极其相关。也就是说,理论成绩好的学生实操成绩就好,相反,理论成绩差的学生实操成绩也差。
(二)不同样板差异性检验
1.各届学生成绩差异性。统计结果,三届学生的理论成绩有差异,均值:2012届79.98,2010届78.42,2011届71.73。三届学生的实操成绩相差不大,2012届70.61, 2010届70.36,2011届70.34。
采用单因素方差分析,对不同届学生的理论成绩进行比较。结果发现:理论成绩存在显著的届之间差异(F=143.090,P=0.000)。F统计量是平均组间平方和与平均组内平方和的比,如果控制变量的不同水平对观察变量有显著差异,那么观察变量组间离差平方和必然大,F值也就比较大;相反,F值也就比较小;F的相伴概率P小于显著水平,则拒绝零假设,认为控制变量不同水平下各总体均值有显著差异;反之,则认为控制变量不同水平下各总体均值没有显著差异[1]。另外,采用LSD法多重比较的结果表明,三届之间的相伴概率都小于0.05,说明三届理论成绩之间都存在显著差别[1]。同理,对不同届学生的实操成绩进行比较。结果发现:实操成绩不存在显著届之间的差异(F=0.151,P=0.860)。对比检验结果得,届之间理论成绩的差异程度比实操成绩的要大。
2.男女学生成绩差异性。统计结果,男女学生的理论成绩相差较大,女生81.02,男生76.24。男女学生的实操成绩相差不大,女生71.04,男生70.38。从成绩分布来看,男生的实操成绩最不趋于正态分布,而男生的理论成绩、女生的理论和实操成绩比较接近正态分布。另外,分四层(届、性别、专业和培训方式)统计均值表明:2012届计划内机电专业女生的理论成绩最好,均值89.20;2011届计划外汽修专业女生的理论成绩最差,均值66.00。2010届计划内机电专业女生和2011届计划内电子专业女生的实操成绩最好,均值77.50;2010届计划外制冷专业女生的实操成绩最差,均值63.00。
采用两独立样本T检验,理论成绩的F统计量6.780,t 检验结果:t=-6.725,相伴概率为0.000,小于显著水平0.05,则男女学生的理论成绩平均值存在极其显著差异。同理,实操成绩的F统计量2.504,t=-0.817,相伴概率为0.414,大于显著水平0.05,则男女的实操成绩平均值不存在显著差异。对比T检验结果,男女生之间理论成绩的差异程度比实操成绩的要大。
3.计划内与计划外培训学生成绩差异性。统计结果,计划内与计划外培训学生的理论成绩相差不大,计划内76.97,计划外75.76。计划内与计划外学生的实操成绩相差较大,计划内71.71,计划外66.78,计划外的标准差较大。从偏度和峰度分析结果看,计划内的理论成绩最趋于正态分布,而计划外的实操成绩最不趋于正态分布。
对理论成绩采用两独立样本T检验,F=2.351,t=2.273,t的相伴概率为0.023,小于0.05,拒绝T检验的零假设,也就是说,计划内与计划外培训学生的理论成绩平均值存在显著差异。同理,对实操成绩采用两独立样本T检验,F=7.658,t=7.933,t的相伴概率为0.000,小于显著水平0.05,拒绝T检验的零假设,则计划内与计划外培训学生的实操成绩均值存在极其显著差异。对比T检验结果可得,计划内与计划外培训学生之间理论成绩的差异程度比实操成绩的要小。
4.不同专业学生成绩差异性。统计结果,理论均值排名依次为:电力79.59—生产过程自动化78.05—机电77.60—汽修77.58—电子76.34—电气74.62—制冷73.73。实操均值排名依次为:生产过程自动化73.95—机电71.83—电力70.88—电气70.70—电子69.87—汽修67.43—制冷66.04;根据7个专业理论成绩和实操成绩偏度与峰度分析结果比较,生产过程自动化专业实操成绩的分布最趋于正态分布,而制冷专业的实操成绩最不趋于正态分布。
采用单因素方差分析,对不同专业学生的理论成绩进行比较。结果发现:理论成绩存在显著的专业之间差异(F=9.675,P=0.000)。同理,对不同专业学生的实操论成绩进行比较。结果发现:实操成绩存在显著的专业之间差异(F=20.762,P=0.000)。对比检验结果得,专业之间理论成绩的差异程度比实操成绩的要小。
四、结论
(一)电工上岗证理论成绩和实操成绩都属于中等水平,理论成绩比实操成绩要好,说明高职学理论知识比操作技能掌握得好。实操成绩与理论成绩正相关。两种成绩偏度和峰度都不趋于零,都不能看成正态分布,相对而言,理论成绩较实操成绩趋于正态分布。
(二)在理论成绩方面,届之间存在显著差异,2012届最好,2011届最差;而实操成绩方面不存在届之间的显著差异。另外的研究表明,电工上岗证理论成绩与学生前期的电工应用技术成绩正相关,说明各届大学生电工理论基础有显著差异,同时也说明,各届大学生在电工培训中理论知识掌握程度有显著差异,而技能操作培训效果无显著差异。
(三)女生比男生的理论成绩和实操成绩都好,但是理论成绩存在性别间显著差异,而实操成绩无显著差异。说明女大学生的电工理论基础比男生的好,还说明女生的电工培训效果比男生的好。女大学生刚进入大学时,实操技能基础一般比男生差,但是电工考证的实操成绩不比男生差,这是女生在大学期间努力学习的结果,在电工基础实验以及电工培训中女生表现都比男生积极。
(四)计划内比计划外培训学生的理论成绩和实操成绩都要好。理论成绩存在显著差异性,而实操成绩存在极其显著差异性;即实操成绩的差异性比理论成绩的差异性要大。说明计划内比计划外培训学生的电工基础要好,还说明计划外培训效果没有计划内的好。
(五)不同专业学生的理论成绩和实操成绩都有差异,而且,实操成绩的差异性比理论成绩的差异性要大。说明不同专业的电工理论基础和技能操作基础有显著差异,还说明不同专业的电工培训效果不同。
五、建议
(一)要使考试成绩趋于正态分布,除了加强电工培训单位的科学性管理外;还要提高考核部门的理论考核和实操考核的科学性,可以定期对理论试卷和实操试卷进行分析,发现问题要及时修正。2012届的理论成绩最不趋于正态分布,应该对2012届的理论试卷进行科学性分析,如检查试题区分度、难度、效度等。三届学生的实操成绩都不成正态分布,应该对实操试卷进行科学性分析,除了检查试题区分度、难度、效度外,在每年考证前,还应对考评员进行培训,这样可以使考证评分更具有科学性。
(二)根据实操成绩与理论成绩正相关的特点,可以在前期的电工应用技术或电工电子技术课程下功夫,要求学生学好电工理论知识为考取电工上岗证做好准备。还可以在电工培训中,利用各种方法使学生牢固掌握电工理论知识,进而提高学生的电工实操技能的水平。
(三)在电工培训中,要加强对男生的管理,以便提高男生的考试成绩,同时使男生的考试成绩趋于正态分布。特别要关心计划外培训女学生,首先,要让她们克服怕电的心理;其次,培训教师要热情而耐心对计划外培训的女学生进行理论和操作指导;再有,对她们进行榜样教育,让考取电工上岗证的女学生对正在培训的女学生传授经验。
(四)加强计划外培训班的管理,可以成立临时班委会,协助培训教师管理临时培训班的纪律;还可以采用导生制,即培训教师选出几位或十几位平时成绩好的学生充当指导教师,让他们与平时成绩差的学生组成互助小组,好学生带动差学生进行学习,提高培训效率。另外,增强计划外培训教师的责任意识,对计划外培训学生补习电工理论知识,增加计划外培训学生的技能操作训练时间,切实提高学生的操作能力,提高技能培训实效,进而使学生的实操成绩接近正态分布。
(五)对电工基础差的专业,在电工培训中可以增加辅导时间;还可以开设电工技能考证网站,让有意向报考电工上岗证的学生浏览,让学生提前做好准备,如:学好电工应用技术或电工电子技术,做好每一个电工实验;还可以通过网站学习和巩固电工基础知识,再有,可以开发电工技能模拟操作实验,让学生上网学习,以提高学生的技能操作水平。
关键词:面向对象;程序设计;Java;教学方法
作者简介:冯中毅(1971-),男,甘肃白银人,兰州城市学院信息工程学院,副教授;董海棠(1973-),女,甘肃陇西人,兰州交通大学机电工程学院,副教授。(甘肃 兰州 730070)
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)25-0107-02
面向对象是一种对现实世界进行抽象的方法,是程序设计技术发展到一定阶段的产物。通过面向对象的方法,将现实世界中的事物和关系抽象成对象、类、继承、消息等,在进行软件开发时,实现对现实世界的抽象与建模。面向对象的方法以利于理解的方式对复杂系统进行分析、设计和编程。同时,面向对象也能有效提高编程的效率,通过封装技术,消息机制可以像搭积木一样快速开发出一个全新的系统。面向对象主要涉及面向对象的分析、面向对象的设计和面向对象的实现。“面向对象程序设计”课程除了讲授面向对象的概念、方法之外,更重要的是要选择一种充分体现了面向对象概念及方法的程序设计语言。该程序设计语言可以让学生学习面向对象分析、设计和编码技术,并为学生今后的职业发展打下坚实的基础。
Java语言就是一个很好的选择,它具有跨平台、纯粹的面向对象、适合于单机和网络编程等诸多优点。在桌面系统(Java SE)、企业分布式计算(Java EE)以及嵌入式设备(Java ME)的开发和应用上,Java语言都提供了简单且高效的解决方案,且Java语言的使用基于免费的开源代码。
在讲授“面向对象程序设计”课程的过程中,以Java语言作为主要教学内容,经过长期的教学积累,针对该课程教与学中存在的一些问题有了一些经验和解决方案。包括教材和参考书的选用、面向对象概念的讲授、Java语言教学的安排、开发环境的选取、教学和实验内容的筛选等方面,在文中给出了一些行之有效的方法。
一、“面向对象程序设计”课程的教学准备
1.教材和参考书的选用
选用的教材是否合适,与学生的学习效果密切相关。对于学生来说,首先教材要难度适中,否则在学习过程中会产生畏难情绪,甚至过高估计学习的难度以至于放弃这门课程的学习。其次,教材内容要及时更新并有较好的覆盖面,以避免与当前的主流编程实践脱节。最后,教材应该配有实验指导书,以作为上机实验时的材料。根据兰州城市学院信息工程学院(以下简称“我院”)学生的具体情况,选用的教材是《Java2实用教程(第四版)》和该书配套的实验指导书。除教材之外还应给学生推荐一些参考书,以加深和拓宽教学内容,开阔学生在专业学习上的视野。
由于面向对象及Java语言与网络的密切关系,给学生推荐的参考书有《Java程序设计之网络编程》。该书的内容将重点放在了两个方面,一个重点是Java面向对象基础编程,另一个重点是网络编程,包括网络通信技术、Servlet和JSP技术、Java EE流行框架,有助于学生对其主要技术的了解,有利于后续课程的学习。《Java编程思想(中文版)》选择国外经典教材作为学生学习的参考书,学生在阅读中文版参考书的同时,可以再找来英文原版教材对照阅读,能使学生加强对所学知识的理解,也使学生了解到这一课程在国外的教学内容。
2.教学安排
“面向对象程序设计”课程在大三第一学期开设,学生在此前已学习过C/C++高级语言程序设计、计算机组成原理、数据结构、数据库原理及应用、计算机网络等课程,已具备比较全面的专业基础知识,所以该课程的教学设计重点放在面向对象技术、Java语言基础、JDBC编程、Java网络编程。此外Java语言的基本语法类似于C语言,其面向对象的特征类似于C++语言。鉴于此,“面向对象程序设计”课程理论课时数为36学时,上机实践学时数为36学时,根据多年的教学实践,这样的安排是比较合理的。
3.开发环境的选取
Java编程在初学时通常选用Java SE提供的Java软件开发工具箱:JDK(Java Development Kit),是命令行的编程环境,需要用其他的纯文本编辑器来建立Java源程序。使用Windows自带的记事本来编辑源程序,每次都需要打开cmd窗口输入许多命令,如编译命令、运行命令等。这种方式有助于学生对于Java程序的编辑、编译和运行过程的理解,但缺点也是显而易见的。从编辑到运行程序的过程非常繁琐,源代码中的错误不易发现,如果编写的是Applet程序,还要另外编写html文件。虽然目前也有许多很好的Java集成开发环境(Integrated Development Environment,IDE)可用,例如NetBeans、MyEclipse等,但这些系统界面复杂,运行缓慢,耗费内存,而且会屏蔽掉一些知识点,不利于Java语言的初学者。在Java语言学习的后期,可以再去熟悉和掌握一个流行的Java集成环境,如上面提到的集成开发环境。当前MyEclipse开发环境的使用者较多。
在教学中,教师使用了一种既简单又方便Java初学者使用的Java程序编辑器JCreator。首先安装JDK,然后安装JCreator,安装完毕后需要简单的配置。方法如下:在菜单的Configure中选择Options,出现Options对话框,选择JDK Profiles,点New命令按钮,选择JDK的安装目录。按此方法配置后,还可适当优化JCreator的Java开发环境,使它更适于编辑、编译、运行、调试Java程序。在讲授到Java网络编程的内容时,再介绍Eclipse和MyEclipse的安装和使用。
二、教学内容和实验内容的重组
根据“面向对象程序设计”课程的后续课程及学生未来职业的需求,在教学实践中将课程内容划分为五个模块,分别为Java语言基础、面向对象开发技术、Java核心类库和集合框架、JDBC编程、Java网络编程。主要知识点及学时分配如表1所示:
对于以上知识点的上机实践教学,采用了任务驱动教学法,学生上机实践的关键是要找到合适的任务来激发学生的学习兴趣。任务要既能够体现核心知识点,又能够应用于实际中。所以选取有价值的实例作为学生的上机任务,就能使学生积极地参与到教与学的过程中。根据以上分析,在表2中列出了与表1五个模块的各知识点相对应的上机任务。
三、“面向对象程序设计”课程的教学方法改革
教学中的两条主线就是理论和实践。在理论课的教学中要重视选取恰当的案例,通过对小型案例的讲解分析,让学生分层次地理解面向对象程序设计的理论知识和Java语言的内容。再通过让学生独立或在教师指导下完成与理论内容紧密联系的上机任务,巩固所学知识,提高实践技能,加深对理论知识的理解。
五个教学模块中的相应知识点与上机实践任务是按照由易到难来安排的,在教学中是分阶段按步骤地让学生掌握面向对象程序设计的知识和技术。在理论课的教学中首先通过小的案例介绍理论知识,再通过上机课中的任务来锻炼实践技能。在这一过程中学生不仅能学到知识和技能,还能体验面向对象程序设计技术的发展历程,积累更多的开发经验和职业素养。
在理论课和上机实践课两个教学情境中,树立学生是学习主体的意识,让学生全程主动参与教学过程。案例解析式的理论课教学情境,教师提出问题,学生能主动分析问题并提出解决方案,大大提高了学生的学习兴趣。上机实践课堂上,任务驱动式的教学情境充分调动了学生积极性,在教师的指导下或学生独立完成任务都更能激发学生的学习成就感,帮助学生树立起完成下一阶段任务的信心,大大提高学生学习效率和课堂教学效果。
四、结束语
“面向对象程序设计”课程的教学过程中,必须要兼顾理论与实践的教学,提高学生参与度。在教学内容的安排上要体现出由易到难,知识与技能并重的特点。教材和参考书的选择不但要考虑教学内容的先进性,更要考虑学生的特点。文中的这些做法及安排经过实践证明可以有效地提高教学效果,在后续的具有类似知识体系的课程中(如Java EE课程等)也可推广。
参考文献:
[1]耿祥义,张跃平.Java2实用教程[M].第四版.北京:清华大学出版社,2012.
关键词:EDA;电子技术;教学方法;改革
作者简介:习聪玲(1979-),女,陕西渭南人,嘉兴学院机电工程学院,讲师。(浙江嘉兴314001)
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2012)12-0095-02
一、“电子技术基础”课堂教学改革背景和意义
1.课堂教学改革背景
“电子技术基础”课程是高等学校工科测控专业、电信专业及电气专业等学科专业本科生必修的一门重要专业基础课程,是进一步学习“微机原理”、“高频电子技术”等课程的基础。根据《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》(以下简称《纲要》)方案的思考,对高等教育提出了新的发展要求:高等教育承担着培养高级专门人才、发展科学技术文化、促进社会主义现代化建设的重大任务。提高教学质量是高等教育发展的核心任务,是建设高等教育强国的基本要求。着力培养信念执著、品德优良、知识丰富、本领过硬的高素质专门人才和拔尖创新人才。牢固树立主动为社会服务的意识,全方位开展服务。推进产学研用结合,加快科技成果转化,规范校办产业发展。适应国家和区域经济社会发展需要,建立动态调整机制,不断优化高等教育结构。优化学科专业、类型、层次结构,促进多学科交叉和融合。为深入贯彻《纲要》的指导精神,创新人才培养模式,亟需深化教育教学改革,创新教育教学方法,探索多种培养方式,以适应国家创新型人才培养的要求、学校应用型人才培养目标的需要。
2.课堂教学改革意义
人类步入21世纪,进入信息时代。课堂教学也要适应现代社会的发展。“课堂实践式教学模式”教学注重基础理论与工程实践相结合,有助于激发学生在理论学习的同时,注重实践环节,提升工科学生的实践意识、动手能力、设计能力和创新能力,从基础理论教学开始培养工科学生的工程应用观念。“课堂实践式教学模式”就是借助虚拟实验现代计算机仿真工具,将工程实践和工程应用中的实验环节和实践过程引入课堂,使学生在学习基础理论的同时,自然参与到理论的实验来源和工程应用的探索过程。“课堂实践式教学模式”确定了以应用为目的,理论联系实际的工程教育理念,重点培养学生的工程应用能力和创新设计能力,力求使课堂发生如下转变:由课堂的单纯理论教学模式向理论与实践相结合的教学模式转变;学生由理论学习只知其因的书生形式向实践教学的既知其因又知其用的工程应用形式转变;教法由师讲生听的“理论推导”方式向师生在课堂共同实验的“理论―实验―理论―应用”方式转变,目的是使学生由单一地掌握学科理论型向综合学会工程应用型转变。
二、EDA 技术引入的必要性
“电子技术基础”课程包括“模拟电子技术”和“数字电子技术”两门课程,“电子技术基础”教学采用的仍然是传统的教学方法:教师片面追求课程的理论性和系统性,过分强调了基本原理、基本定律的来源、释义、验证或推导过程,然后通过一定的验证性实验巩固所学内容。教师在课堂上往往是填鸭式教学,黑板、粉笔和讲解就是课堂的全部内容。此外,因课程和实验内容与应用实践脱节,学生往往不知学为何用,在学习过程中缺乏足够的学习兴趣和动力。EDA 技术改善电子技术基础课程教学将EDA 技术引入教学,可以使一些语言和文字难以表达或难以理解的现象、复杂的变化过程,通过EDA 的模拟随时以图形、表格及曲线显示出来。学生在此过程中,可以不断修改电路和参数,即时观察输出效果,以加深对电子线路本质的理解,全面掌握所学内容。这样,不仅增加了教学的层面,提高了学生学习的兴趣,而且还可以收到事半功倍的效果。另一方面,由于电子技术课程本身的特点:内容多而杂、知识面广。[1]
EDA是Electronic Design Automation电子设计自动化的缩写,是随着集成电路和计算机技术飞速发展应运而生的一种高级、快速、有效的电子设计自动化工具。其以实验开发系统为设计工具,融合应用电子技术、计算机技术、智能化技术的最新成果,自动完成用软件的方式设计电子系统到硬件系统的逻辑编译、分割、综合及优化、布局布线、仿真,直至完成对于特定目标芯片的适配编译、逻辑映射、编程下载等工作。EDA 技术的教学应用软件主要有EWB、PSPICE、protel99、Max+Plus II、QuartusII、ActiveHDL、Modelsim 等。它们的共同特点是自动化、数据处理能力强、功能丰富完善、开放性和交互性良好。将EDA 技术引入教学,可以使抽象的理论形象化、复杂的电子线路实际化,并可以不断地修改电路和参数,即时观察输出结果,以加深对电子线路本质的理解,全面掌握所学内容。这样,不仅改变传统教学中理论与实际严重脱节的问题,还提高学生学的兴趣,能收到事半功倍的效果。因此,引入EDA 技术,改革和优化“电子技术基础”课程的教学方法、实践环节已经成为必然。
三、“电子基础基础”课程课堂实践式教学模式的实施过程
“课堂实践式教学模式”主要引入课堂虚拟实验教学形式,针对“电子技术基础”课程中的基础理论、基本概念和基础应用,在课堂上通过实验形式进行验证,并在实验过程讨论理论的适用范围、参数变化和影响关系,通过课堂对实验过程讨论激发学生学习兴趣,活跃课堂学习气氛,调动学生的积极性。[2]
1.“电子技术基础”基本概念
“电子技术基础”是电气、电子信息和测控专业的专业基础课,“三基”教学是课程的重点,即培养学生的基本概念、基础理论和基本技能。在电子技术中存在有较多的基本概念,如康华光《模拟电子技术》教材的第三、四章和第七章,提出的PN结的形成、小信号模型、正负反馈,以及在《数字电路技术基础》教材中第四、六章介绍的竞争冒险现象、161芯片形成的计数器基本概念。在原有教学模式下介绍这些内容时往往比较抽象,学生难以理解这些看不到、摸不到的东西。引入验证性EDA仿真和动态软件显示的教学方法,使学生看到这些原理的实现过程及这些概念的实际现象,并可以通过实验直观看到RC电路如何振荡出正弦波并如何转化为三角波和矩形波。更直观地看到161等芯片构成的计数器如何计数,以及人们生活中的数字钟如何来工作的。这些对学生都比较抽象,如果能通过EDA教学软件仿真就可以让学生有一定的认识,同时可以激发学生对本门课程的兴趣。[3]
2.在“电子技术基础”理论应用中引入应用案例
“电子基础基础”是一门专业基础课,其涉及的很多内容可直接作为后续课的应用基础,或直接在工程中实际应用,如《模拟电子电路》教材中的第七、八章中反馈放大电路、功率放大电路,放大电路的最大功率输出等实际工程应用问题,第三章的RC电路在工程中可用作延时器、振荡器等应用,第十章整流二极管在线性电源中的应用等等。在《数字电子电路》中多谐振荡器和和555定时器都是经常在工程领域中用到的。但在传统的教学模式中很少涉及如何运用《电子基础基础》的这些知识,学生在学习了电子技术基础后,往往只是掌握了这些理论知识,而不知如何将这些理论应用的工程中去,解决工程实际问题。在课堂实践式教学模式中插入应用案例的虚拟实践,可使学生在掌握理论的同时,学会如何去应用这些理论。例如可以组织一些电子设计比赛,这样学生就可以把电子技术的理论和单片机结合在一起,做出一些电子产品,或者实现一些逻辑功能。给学生提出了工程应用中的难题就存在于基本理论中的概念。
四、应用案例举例
对于RC正弦波振荡电路,电路的构成如图1所示。
由此引申出信号源电路,以下是设计信号源电路,如图2,这样可以在课堂上通过EDA仿真让同学有更直观的概念,如图3。
五、课堂教学改革预期目的与实施效果
基于EDA的“电子技术基础”课堂实践式教学模式改革将针对“电子技术基础”课程中的这些基础概念与工程应用要点,设计出对应虚拟实验案例,在课堂上演示、讨论,丰富“电子技术基础”课堂内含。预期通过两年的课程教学改革,使“电子技术基础”课程的所有基本概念、基础定律和理论应用结点多建立相应的EDA和应用案例程序,在“电子技术基础”的所有课堂中引入基于虚拟实验实践的教学模式。
参考文献:
[1]康华光,陈大钦.电子技术基础[M].北京:高等教育出版社,2005.
关键词:教学设计;Premiere cs5;遮罩效果
中图分类号:TP317.4
1 教学设计
1.1 教学内容分析。本节课的教学内容是Premiere“应用遮罩”一章中的内容,主要内容是利用Premiere软件自带的遮罩效果制作出精美的视频。通过具体的例子引出新授课的内容,让学生理解“遮罩”的含义以及它的使用方法,通过探索研究,使学生逐步掌握动感视频制作的技巧。本课参考教材为《中文版Premiere Pro cs5多媒体制作实用教程》,该书由聂竹明、蔡冠群等编著,清华大学出版社出版。本次课教学参考时间为2学时。
1.2 教学对象分析。本课学习对象为中职类学校计算机专业二年级学生,他们已经对计算机专业课程,如Photoshop、Flash等有所了解能进行相应操作,同时具备一些自我创新的能力,但仍离不开老师的主导作用。中职计算机专业学生由于课程设置需要,他们的动手实践很强,思维活跃,通过一年多的学习,能够熟练使用一些计算机软件,并对Premiere有极大的兴趣,希望通过对该软件的学习能制作出质量较高的视频作品。学生在本次课之前已经学习了Premiere cs5的基础知识,能制作出简单的视频切换、视频运动效果、视频特效,并对帧、轨道、序列等专业名词有初步了解,但理解不够充分,还需要进一步加强。
1.3 教学目标。(1)知识与技能。能够熟练使用各种遮罩效果,用语言准确清晰地描述各种遮罩的基本原理及制作方法;能够熟练使用软件制作出该课所讲的例子;灵活使用该课所讲授的知识和技巧制作出好的动感视频;(2)过程与方法。在分析、探索、制作视频的过程中充分体会各种遮罩的效果不同之处,掌握遮罩的原理;通过亲自动手实践,完成老师讲解的视频例子,通过理论和实际相结合,在实际操作中掌握各种遮罩效果的使用并加以理解;(3)兴趣与成就感。通过亲自动手操作和主动探索,感受运用Premiere制作视频的乐趣,体验完成视频的成就感;树立了学生的自信心;激发学生的学习主观能动性,培养创新意识和学习兴趣,培养自主学习和探究的能力。
1.4 教学重点和难点。(1)重点:遮罩的概念和遮罩原理及使用方法;(2)难点:各种遮罩效果的使用;“遮”的原理;哪些对象可以作为遮罩。
1.5 教学方法。教学方法:讲授法、演示法、任务驱动法、自主探究法。
1.6 教学设备。计算机、多媒体网络教室软件、投影机、CAI课件。
1.7 设计理念。通过生动精美的例子导出本课,通过对两个教学视频实例的分析,在学生理解了遮罩原理的基础上展示形象化的实例(雷达扫描效果),进行逐步递进式的任务驱动,让学生主动探索研究,使学生充分掌握和理解遮罩的原理、制作方法及操作技巧,出浅入深地掌握所学知识。
2 教学过程
2.1 情景导入,引出新课。老师用纸筒观察周围环境,用手电打光在每个墙上或学生身上,让学生体会这种效果,老师讲述“坐井观天”的故事。学生在听过故事之后分组讨论,总结两个实例中的相同点和不同点,老师补充并总结,从而引出本课内容―遮罩的使用。此环节的目的在于让学生通过身边的具体事物体会遮罩应用的原理,学生在分组讨论中,激发他们学习的兴趣,吸引他们的注意力,调动学习自主性,利于导入新课。
2.2 分析案例,探索新知。观看两个例子,说明遮罩的原理,遮罩是一个轮廓,为对象定义遮罩后,将建立一个透明区域,该区域显示其下层图像。使用遮罩透明方式需要为透明对象指定一个遮罩对象。老师对实例提出问题:(1)要产生遮罩效果,有几种方法?在同一轨道中可否实现?和Flash有什么不同?(2)需要多条轨道做遮罩时各条轨道之间的关系如何?(3)视频中遮罩轨道和被遮罩轨道中分别有什么对象?被遮罩轨道的内容是什么?(4)两个例子中都是文字,但遮罩效果有什么不同?(5)如何让遮罩轨道内容运动起来?
学生通过观察对视频进行分析,回答老师提出的问题。老师引导学生回答并进行补充,最后对问题进行总结。明确指出Premiere中的遮罩和Flash中不一样,Flash中需要两个图层,一个是遮罩层,提供形状,另外一层是被遮罩层,提供被遮挡的内容,而Premiere是利用特效实现遮罩效果,有图像遮罩、轨道遮罩、差异遮罩、移除遮罩、16无用信号遮罩、8无用信号遮罩、4无用信号遮罩7种方式。轨道遮罩需要两条以上轨道,图像遮罩只要一条轨道中有内容就可以。
2.3 自主探究,亲身实践。在学生理解并掌握遮罩基本使用方法后,引导学生利用遮罩效果实现玫瑰心的动态效果。(1)老师展示“玫瑰心”视频,预留问题,引导学生对视频进行分析;1)制作该视频需要几条轨道?并叙述一下简要的制作过程。2)遮罩层是什么对象?3)“心”如何动起来?学生通过观察视频进行讨论,研究出实现遮罩效果的方法;学生在计算机上边操作边讨论,根据老师讲授的内容制作这个遮罩效果,老师加以引导,学生思路豁然开朗。老师总结,重点指出心“动”的关键是被遮罩图片位置的改变;(2)老师引导学生利用其他遮罩键做出其它遮罩效果,看看有什么不同?学生经过对比观察,做出相应结论。学生亲手实践,完成各种遮罩的效果;(3)老师展示“水珠视频”实例,提出问题。1)此例中遮罩效果要用到工具,是钢笔工具简单还是圆形工具简单?2)遮罩效果中“合成方式”中选用“Luma遮罩”还是“Alpha遮罩”效果好?学生观察并分析,讨论后动手操作总结出:利用圆形工具较为简单,“合成方式”中选用“Luma遮罩”效果更好。
此环节设计在于,通过形象逼真的视频效果引导学生对遮罩各种方法的使用,在原视频基础上激发学生的求知欲和学习兴趣,进一步修改完善自己的作品,通过讨论培养学生的探索意识和协作意识,通过任务驱动让学生利用所学知识进行“举一反三”,培养学生的创新能力的自学能力。
2.4 评价总结,提高认识。学生上机操作结束后,互相点评视频效果,老师给予总结。好的视频作品上传到学校网站。此环节设计在于,通过学生互相点评,让学生对自己在本节课的学习成果有一个正确的认知,在作品对比中找到自己存在的不足和差距,把好的视频作品上传学校网站,树立学生的自信心和成就感,提高学习的主动性和积极性。
2.5 总结教学,拓展任务。教师总结本课教学内容,针对本课所讲知识安排课后作业,让学生在网上或其他途径找一些视频作品,分析哪些地方用到遮罩,采用哪种遮罩方法,期望同学们能够灵活运用,制作出更好的视频作品。学生通过老师的点评和总结,认真完成拓展任务。此环节设计在于,通过总结让学生能够正确认识自己的不足和差距,明确学习目标,端正学习态度,调动他们的学习兴趣,鼓励学生积极主动的学习Premiere软件,发挥他们的创新能力。
3 教学反思
本课先预设情景,引出实例,让学生通过观察提出需要解决的问题,从而引出本课所讲授的学习内容;学生经过自由讨论、分析,亲自动手上机操作完成实例解决提出的问题。整个教学环节层层递进,逐步激发学生的探索意识、分析问题、解决问题的能力,让学生由被动的听课者成为课堂教学中的主导者。整节课学生处于探究状态,充分发挥学生之间的相互合作的能力。部分学生可以顺利完成教学任务,个别学生需要降低任务难度,适当进行分层教学。
本课教学已在课堂中实践,取得较好的教学效果,基本达到预期的教学目标。
参考文献:
[1]何健宁.Premiere Pro CS中巧用转场和滤镜制作字幕特效[J].计算机光盘软件与应用,2013(01):174-175.
[2]降华,王雷.《FLASH遮罩动画制作》教学设计[J].计算机光盘软件与应用,2013(03):283-284.