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关键词:电子测量 课程 教学改革
中图分类号:G420 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2014)03(c)-0136-01
众所周知,中职学生基础知识较差,他们竞争意识薄弱,学习能力较差。很多在中职教师岗位上奋战的一线教师时常抱怨:学生的学习反应冷谈,学习积极性差,教师时常被现存的种种课堂不良现象严重打击,身心俱疲,无法或鲜少获得职业的幸福感、成就感。学生的消极反应作用于教师身上,教师无可奈何;教师的消极情绪又反作用到课堂上,学生学习的积极性更差……长此以往,师生间的教与学不断恶性循环,教学质量逐渐日下。
那么,如何改善师生关系,改善课堂教育效果呢?我个人认为,不管什么课程,只要找到合适的教学方法,对症下药,是可以改善课程教学效果,推动教学改革的。以电子专业《电子测量仪器》课程为例,结合学生的实际情况和多年身为一线教师的教学实践经验,我觉得,项目导向、任务驱动教学法在其授课课程中效果良好。下面,我将浅谈这种教学方法在《电子测量仪器》课程教学改革中的实施,不到之处,敬请批评。
首先,纵观现有的关于电子仪表仪器测量的教材,不难发现,众多教材都是选用几种仪表仪器作为代表,然后重在理论介绍它们的内部结构原理,对于仪表仪器应用部分,介绍则比较空乏。然而,这些理论知识,对于刚从初中升学上来的中职学生来说,文字多、内容复杂、陌生、难理解,而且中职学生毕业后大多从事技术工作,需要很强的实操能力。很多教师在教学过程中,为了完成教学任务,照本宣科,而且在安排实验的时候,从元件选取、电路搭建、仪表仪器使用、整理实验场地等,从头到尾,只用两节课时间,匆匆忙忙,只求完成教学任务不追求教学质量。这种枯燥、死板、粗暴的上课模式,对于学习能力较差、学习自觉性薄弱的中职生来说,学习非但没有给他们带来乐趣,反而增加了他们对学习的抵触情绪。
而科学研究表明,教学过程中,学生能记住20%他们听到的,能记住30%他们看到的,能记住50%他们听到和看到的,能记住70%他们所说的,但是他们却能记住90%他们做过的。所以,以伍湘彬老师主编的《电子测量仪器》为例,结合我校的实验设备,以及电子专业学生的特点,我以项目导向、任务驱动教学法为主线,以完成项目任务的形式特别制定了五个项目,完成教学任务:
项目一:通用示波器
仪器:本校设备亚龙YLDS1062D数字示波器。
任务:(1)数字示波器的面板介绍和认识;(2)使用数字示波器对50 Hz的3 V交流电进行波形观察和相应参数测量;(3)使用数字示波器对电路的输入、输出级电路关键点进行波形观察和测量,完成波形绘画;(4)教学视频及教学光盘的播放学习。
教学及能力目标:(1)教师引导、学生操作,通过学生自身体验和感性认识,熟记示波器面板上各功能按键的作用;(2)熟练使用示波器对信号、电路等进行波形观察和测量各种电参量;(3)通过对示波器的其他种类介绍和比较,帮助学生进一步巩固示波器的相关知识,帮助学生提高学习兴趣和树立学习信心。
项目二:函数信号发生器
仪器:本校设备亚龙YL-238函数信号发生器。
任务:(1)函数信号发生器的面板介绍和认识;(2)使用函数信号发生器调出各种波形,用示波器观察并测量各种参数,验证输出是否正确;(3)使用函数信号发生器调出电路所需要波形信号并送往电路;(4)教学视频及教学光盘的播放学习。
教学及能力目标:(1)教师引导,学生操作,通过学生的自身体验和感性认识,学生熟记信号发生器面板上各功能按键的作用;(2)会熟练使用信号发生器调出各种波形,并用示波器观察验证,同时,会将所需信号供给电路。既可以加深对新知识的理解,也对旧知识(示波器)进一步强化和应用;(3)通过对函数信号发生器的其他种类认识和比较,帮助学生进一步巩固信号发生器的相关知识,帮助学生提高学习兴趣和树立学习信心。
项目三:电子电压表(1)
仪器:本校设备南京科华MF47指针式万用表。
任务:(1)指针式万用表的面板介绍和认识;(2)使用指针式万用表测量常用元器件(电阻、电容、二极管、三极管等),并判断元器件极性、好坏;(3)使用指针式万用表测量电路静态参数和动态参数(单管放大电路);(4)教学视频及教学光盘的播放学习
教学及能力目标:(1)教师引导,学生操作,通过学生的自身体验和感性认识,学生熟记万用表面板上各功能按键的作用;(2)会熟练用万用表的欧姆档、电压档进行相应测量;(3)通过对万用表的其他种类认识和比较,帮助学生进一步巩固万用表的相关知识,帮助学生提高学习兴趣和树立学习信心。
项目四:电子电压表(2)
仪器:本校设备优利德UT61E数字万用表。
任务、教学及能力目标:与项目三相似
项目五:电子计数器
仪器:本校设备E312A型通用电子计数器。
任务:(1)电子计数器的面板介绍和认识;(2)使用电子计数器对输入信号进行测量周期、频率;(3)教学视频及教学光盘的播放学习。
教学及能力目标:(1)教师引导,学生操作,通过学生的自身体验和感性认识,学生熟记电子计数器面板上各功能按键的作用;(2)会熟练用电子计数器进行周期、频率测量;(3)通过对计数器的其他种类认识和比较,帮助学生进一步巩固电子计数器的相关知识,帮助学生提高学习兴趣和树立学习信心。
网络教学视频题虚拟仿真实验电子测量仪器一、《电子测量与仪器》网络课程资源建设的特点
1.电类课程的特点
从电子技术的发展来看,电类课程有着自身的一些特点。首先,电类课程的专业知识具有实验性和探索性,甚至是随着科学技术的发展,可能会被新的知识替代。这种技术和知识的更新,在行业中的电子产品上会首先得到体现。实际中,电子产品更新的速度很快。其次,电类课程具有很强的实践性。
2.《电子测量与仪器》网络课程资源建设的特点
结合电类课程专业知识的实验性和探索性,在进行《电子测量与仪器》课程网络资源建设时,宜引入行业中最新的电子测量仪器介绍及其技术讲座,添加相关网络链接、视频和反映技术前沿的文献。结合电类课程很强的实践性,并考虑到网络与电类课程之间的共同点:计算机化,在网络资源应用中,适当地引入虚拟仿真实验。特别是《电子测量与仪器》课程中基于计算机的虚拟仪器技术作为先进的测量技术,使得应用虚拟仪器进行虚拟仿真实验成为可能,电子设计仿真软件NI Multisim很好地做到了这一点。与其它电类课程相比较而言,这是《电子测量与仪器》课程网络资源建设和应用中独有的一个特点。这样,通过最新电子测量仪器、前沿技术和虚拟仿真实验内容的资源建设和应用,以充分发挥网络作为课堂延伸的作用。
二、《电子测量与仪器》网络课程的资源建设
本文基于4A网络教学平台,进行了《电子测量与仪器》网络课程的资源建设。资源建设的基本模块包括课程资源、作业、讨论区、学习活动等。课程资源中包括课程内容、实验内容、常用仪器简介、以及设计常见仪器的芯片资料等,扩展的模块有虚拟仪器、毕业设计等,主要课程资源组织图如图1所示。其中,课程答疑安排在讨论区进行。课程资源呈现的方式有文字、图片、PPT、视频等。根据前述《电子测量与仪器》网络课程资源建设的特点,在网络课程资源建设中还引入了最新的电子测量仪器类产品介绍与讲座类的视频,提供了虚拟仪器前沿技术的参考文献,并设计了选择、应用电子测量仪器的综合性学习活动,即给定测量任务,让学生在NI Multisim软件中加载虚拟仪器进行虚拟仿真实验。为了使学生在课外对课程内容有一个更好的理解,还专门设计了视频题和思考题。
三、仪器产品讲座类视频的合理应用与引导
网络课程作为课堂的延伸,应尽量促进学生自主学习。一方面,学生通过网络课程能对课内的教学内容有更好地理解;另一方面,学生能学到与课内教学内容紧密相关的知识,对课内教学内容进行扩展。结合电类课程专业知识的实验性和探索性,《电子测量与仪器》网络课程引入了仪器产品讲座类视频,其视频内容与课程内容紧密相关,其中包括最新的数字示波器和数字万用表等视频。
下面以数字示波器视频的引入为例。受课内学时数的限制,“数字示波器”的课内教学内容重点讲解数字示波器的原理和测量方法,包括探头的基本应用。而更详细的探头应用及注意事项,则在网络教学平台上通过引入探头视频专题来学习。这拓展了学生学习知识的范围。因为是学生自主学习,在教师不在现场的情况下,仍然应该引导学生学习,所以就视频设计了视频题,让学生观看视频后回答问题,以帮助学生在观看视频的同时思考问题,使学生的自主学习更有效。
“数字示波器”视频有关问题的设计要达到的教学目标是:使学生掌握探头的基本应用和示波器的原理,理解探头使用的注意事项和示波器的功能,并促进学生思考,帮助学生主动建构知识。教学设计遵循循序渐进、由浅入深的原则。首先,将一Flash作为引子。它通过展示一个电子工程师在使用示波器检验产品的过程中遇到的一些困惑,来引出数字示波器产品中使用的新技术。其次,在其视频下方显示相应的提问,学生可带着问题去观看视频。最后,提示回答某个问题后续所需要学习的视频。如设计的问题有:探头的作用有哪些,如何选择、使用探头(详见后续视频:探头专题)。并在作业模块下给出视频题和答案。
四、虚拟仿真实验学习活动
目前,实践性很强的课程的教学安排大多采用课内实验或课程设计来达到培养学生对知识的应用和实践的目的。《电子测量与仪器》课程的内容在强调技术知识的同时,对知识的应用也很重视。基于能应用虚拟仪器进行虚拟仿真实验的课程特点,在《电子测量与仪器》网络课程资源建设中应用NI Multisim软件引入虚拟仿真实验,有利于学生的知识建构和学习迁移。NI Multisim软件中加载虚拟仪器的方式有三种:自带的虚拟仪器、基于LabVIEW的虚拟仪器和NI ELVISmx虚拟仪器。
在学生学习了多种电子测量仪器之后,利用4A网络教学平台的学习活动模块设计基于虚拟仿真实验的综合性学习活动,使学生通过本门课程的学习,能正确地选择测量方案和仪器,达到完成给定测量任务的教学目标。依据教学目标,虚拟仿真实验的学习活动内容为:给学生一个测量任务,让学生在NI Multisim软件中加载虚拟仪器完成仿真实验。具体的任务包括观察滤波前后的时域波形、分析滤波后的信号频率分量和测量滤波器的带宽。考虑到滤波器带宽测量的方法有多种,所以设计了投票环节,给出其中三种测量方案,让学生从中推选出最佳的测量方案。这三种方案有用正弦信号源和示波器的观察法测量、用波特图仪(或频率特性测试仪)的自动扫描法测量、用正弦信号源和电压表的点频法测量。附件作业中提供了NI Multisim设计的语音滤波器电路原理图,以方便学生课外进行仿真实验。共享资源环节要求学生在活动中提供相关资源与同学共享,同时它也是支撑测量结果的依据。
五、结语
根据《电子测量与仪器》课程知识具有实验性和探索性、设计计算机化等特点,且能使用虚拟仪器进行虚拟仿真实验的独有特点,利用4A网络教学平台对课程进行了网络资源建设和应用。通过设计仪器产品讲座类视频题和NI Multisim仿真实验学习活动来引导学生自主学习,从而达到促进学生主动建构知识和学习迁移的目的。实践表明,网络教学是促进学生自主学习的一个有效途径。如何提升大学生网络自主学习的能力还有待研究。
参考文献:
[1]从宏寿,李绍铭.电子设计自动化――Multisim在电子电路与单片机中的应用[M].北京:清华大学出版社,2008.36-64.
[2]杨吉祥,高礼忠,詹宏英.电子测量技术基础(2004年第1版修订)[M].南京:东南大学出版社,2008.
[3]黄小妹.网络自主学习模式下建构主义学习理论应用剖析――以高职公共英语教学为例[J].湖北广播电视大学学报,2012,32(7):39.22.
【关键词】 电子测量 应用与发展 虚拟时代
一、电子测量
如果我们想要对研究对象进行定量评价,就必须通过测量来实现,而在所有的电子技术中,能对研究对象作出中肯的分析和评价的只有测量。那么电子测量到底是什么呢?电子测量是以电子技术为基础手段的一种测量技术,也是测量学和电子学相互作用下的产物。它主要运用电子科学的原理、方法和设备等对各种电量、电信号的性能进行测量,而且也可以通过各种传感装置对非电量进行测量。
二、电子测量的特点和作用
电子测量被广泛的应用,其自身肯定具备了其他技术所没有的特点。首先就是电子测量的测量量程广。量程,就是仪器测量范围上限值与下限值之差,而我们所要测量的大小差距较大,这就对测量的要求更高,量程广就是电子测量技术的显著特点。其次是电子测量的测量速度快。因为电子测量是通过电子的运动和电磁波的传播来进行工作的,所以测量速度是其他技术所不能比拟的。当然不止这两个,例如测量准确度高、频率范围比较宽等也同样是电子测量的特点。
电子测量不仅在科技领域有很大的作用,在我们日常的实际生活中也有很大的意义。电子测量的出现使人们认识了电磁波,对波的了解更加深入;显微镜的不断换代,使人们发现了生命活动的基本单位――细胞。“没有测量,就没有科学”,门捷列夫用这句名言肯定了电子测量的作用,可见电子测量在科学发展中至关重要。
三、应用与发展
电子测量可以通过传感器将非电量变为电量进行测量,这也就是广义上的电子测量。而狭义的电子测量则包括更多的方面,如能量的测量、电路参数、信号特性、设备性能的测量等。电子测量的出现也使一大批电子测量仪器出现。这些仪器经历了从模拟仪器、数字仪器、智能仪器,最后到虚拟仪器的发展过程,到达了二十一世纪电子测量发展的前端。随着科学技术的不断发展,这也就对电子测量提出更高的发现要求,所以应该致力于电子测量技术的深入研究。在未来的发展过程中,电子测量的发展方向有以下几点:
1.加大与计算机、通信技术的融合。计算机、通信是这几年来发展速度飞快的信息技术,电子测量依然是其重要的组成部分。利用先进的科技手段,使电子测量技术与计算机、通信的应用更好的结合起来,相信在未来的发展中可以看到电子测量技术在计算机、通信行业中的应用有更好的发展。
2.制造技术趋于现代化。针对电子测量所研究制造出的测量仪器也不断的发展,但应该加快其发展。在国外,EDA、SMT等制造技术,大大提高了产品的制造质量。而我国也应大量采用CAD、等技术,实现技术的“模块化”,使测量仪器的研究周期不断缩短,这样就是电子测量仪器更新换代加快,有效的提高我国在电子测量领域的发现水平。
3.电子测量仪器的通用化。传统的测量仪器过多的依赖于硬件性能,这就使电子测量仪器在科技领域中的发展受到了限制。硬件性能的操作、控制等在一定条件下会使电子测量仪器不能正常的使用,从而对相关产业的发展产生影响。我们可以根据电子测量的需要,把控制性能与其紧密结合,改变软件的设计从而达到改变测量仪器的功能,使得一台测量仪器可以同时实现多种功能,增加测量仪器的用途。
4.测量平台的扩大化。国家在前期的发展中着重制造业的发展,通过制造业的壮大来提升我国的实力。但随着电子测量的出现,我过也开始发展能为电子测量提供平台的服务行业。但是目前来说服务业的发展数量并不能很好的满足电子测量的发展,所以我国在今后的发展中要大力发展服务业,鼓励那些经济实力雄厚的电子仪器高新技术企业更好更快的发展,给予他们更多的政策支持,促进电子测量技术的发展。
四、虚拟时代
二十世纪八十年代,第一台虚拟仪器在美国诞生。随后就在全世界范围内引起一系列的效应,各国纷纷开始朝着虚拟化方向发展。虚拟仪器产品在全世界所占比重在不断增加,我国也正积极的投入到虚拟仪器的研究中。想要打破国外企业的垄断局面,促进电子测量仪器虚拟化的快速发展,从而带动国内企业的发展,进一步提高自身实力。
结语:第三次科技革命以来,我国科技发展水平走了质的提高,电子测量技术在我国的发展成效也特别显著。但是,未来电子测量技术的发展依然是科技发展的重要部分,而我们更是要实现“兼容性,模块化,软件化”三位一体的发展模式,才能使电子测量技术得到更好的发展。总之,电子测量技术是多领域共同发展的结晶,电子测量技术的发展也必然推动着国民经济的发展,提高我国的国防实力。
考 文 献
[1]石冬青,李俊明. 浅谈电子测量技术的发展及应用[J]. 通讯世界,2016,(12):259-260.
【关键词】电子测量 虚拟仪器 互动 开放
杰出科学家门捷列夫曾说“没有测量,就没有科学”。电子信息科学是现代科学技术的象征,它的三大支柱是:信息获取(测试/测量技术)、信息的传输技术(通信技术)、信息的处理技术(计算机技术),三者中信息的获取是首要的,因为测量是获取信息的重要手段,因此,国内外许多高校的许多工科专业,尤其是电子信息类专业,都把“电子测量”作为一门十分重要的技术基础课程。
电子测量是现代科学获取信息的重要手段,是从事现代电子科学研究的必备基础,也是培养学生实践动手能力的重要标志性课程。其特点是综合性强、实践性突出、应用面广泛、更新迅速。
电子测量包括测量仪器和测量理论两部分。当前电子测量仪器已经经历了由模拟仪器发展到数字仪器,又由数字仪器发展到智能仪器阶段;现在电子测量仪器的发展,主要呈现以下几个趋势:
1)量限扩大化趋势
2)集成化、模块化趋势
便携式仪器越来越多,使用者要求集成化、微型化,例如简单的数字温度计、湿度计等,成本低,可靠性高;仪器模块化,可以方便安装选件,可以方便升级,可以方便故障诊断和维修。
3)智能化趋势
具有很强的自校准、自诊断、自补偿功能;很强的存储、计算、报表输出功能;很好的用户界面,使用户很方便使用。
4)数字化趋势
无论高档还是低档仪器,数字化越来越普及。随着微电子技术的发展,数字电路的成本越来越低;随着各类仪器装上了CPU,实现了数字化后,软件上投入了巨大的人力、财力。今后的仪器归纳成一个简单的公式:“仪器=AD/DA+CPU+软件”,AD芯片将模拟信号变成数字信号,再经过软件处理变换后用DA输出。
5)虚拟化趋势
虚拟仪器的构成:计算机+软件+硬件(用于解决信号的输入输出)
虚拟仪器的特点:性价比高,传统仪器贵,虚拟仪器便宜。传统仪器功能固定,虚拟仪器改变软件即改变了仪器,可根据使用的需求随心所欲地组成仪器。
6)网络化趋势
通过局域网或INTERNET来控制和使用电子仪器,使工程师远在千里之外仍能遥控仪器和获取结果。
7)跨专业多功能化趋势
一台仪器,可测量多种参数,具有多种用途,而且这些参数是跨越传统上我们认为是不同的计量专业的。好处是节约投资,节省空间,携带使用方便。
而测量理论也由经典测量理论发展到经典测量理论与现代测量方法相结合、传统的测量技术与最新的信息科学技术相结合的新时期下的新的测量理论:如误差理论与测试信息论的结合、测试与控制工程结合的测控技术、测试与计算机技术结合的自动测试系统技术、测试与软件和信息处理相结合的虚拟仪器、测试与通信和计算机网络结合的网络化测试技术等。同时,与其他相关课程内容(如模拟数字电路、信号和系统、微机原理和接口技术、通信与控制等)的处理上,充分体现出了本课程与其他课程内容的有机联系和综合应用。
然而现状却是:
1、测量课程的理论内容相对独立。在好多电信学生的心目中,测量课程是独立的,实验更是由于本课程的特点即与其他课程内容的有机联系和综合应用,使得学生容易产生误觉,好象在重复其它课程的实验,无太大新意,而变得好象索然无味,使得本课程成为了一门抽象难懂、深不可测、高不可攀、望而却步的“难学难用”课程了。而使得学生对此门课程兴趣不大或兴趣全无。其实不然,测试一直贯穿于学生的整个大学阶段。刚入校时所学的高数是测试技术的理论依据;计算机是现代测试的重要工具;电路、低频电路、高频电路就是讲解的测试电路;信号与系统、数字信号处理、信息论与编码讲解的就是测试原理。也就是说学生的知识不应是孤立的,而应有机的联系成一体。
2、学时数日渐减少,与其在电信专业里的重要性不相符合。一般高校的测试技术在非电信专业大概就是30―40学时之间,在电信专业为30―60学时之间(还包括实践教学),实验学时就更少的可怜了,对于学生的理论知识的掌握和实践上的应用及创新思维和能力的培养远远不够。
3、随着高校教学改革的深入,虽然每个院校都购入了一些测量仪器,但跟扩招的学生数相比,却还是不够,当然这也与每个学校办学经费紧张有关,但毕竟对于提高学生动手能力和将隐性知识变为显性知识颇为不利。
4、实验孤立,与实际应用之间的联系好象不大。现有的测试技术的实验不外乎是一些测试仪器的使用,非常片面。其实测试技术应该贯穿于整个电信专业的实践当中。在电路实践中反应的是实验仪器的使用;在低频电路、高频电路的实践中反应的是实验电路;在信号、电子测量、传感器中反应的是实验原理;在大学生课外科技活动、电子设计大赛、数学建模、毕业设计中反应的是其综合应用。即其实验的体系结构应以实验仪器为基础、以测量方法为线索、以误差分析来提升、以实际应用为归宿。
故而要优化电子测量的实验教学,必须从现有的这些问题入手,提出相应的改革与整合方法,提高学生的学习兴趣,培养学生的综合能力。可以从以下几个方面入手:
1、研究电子测量实验可与其他课程实验的整合。
测量在电信工程专业中起着举足轻重的作用,并一直贯穿始终。无论是从高数、计算机基础到电路、低、高频电路,再到信号与系统、数字信号处理、信息论与编码;从微机原理、单片机到EDA、MATLAB、DSP、ARM,无不与测试技术相关。高数是测试技术的理论依据;测量电路与系统由各种电路、传感器和计算机构成;测量仪器的使用和测量电路的设计与调试过程中可利用一些计算机语言进行辅助设计和仿真。测量技术的讲解可以站在信号的高度上讲解,使得学生起点更高,更能充满信心的找到自己未来的人生目标。故而可将学生四年的实验课统一安排,统筹规划;先从实验仪器的基本使用,到应用实验仪器测量基本电路及其电参数,再到实验仪器的熟练使用、扩展使用;最后到自行选用实验仪器,计算参数,构成测量电路,设定实验步骤,完成各种任务。这样即可合理安排学时,避开学时压缩对课程带来的不利影响;又可避免重复劳动所带来的厌倦心理;还方便开设一些综合性课题。
2、提高学生的学习兴趣。
【关键词】电子测量;方案;选择
电子测量是以电子技术理论为依据、以电子测量设备为手段、对各种电量和非电量所进行的测量。随着科学技术的迅速发展,在工业、农业、交通运输、航空航天、国防建设等国民经济的诸多领域都广泛应用着电子技术,而电子测量又是电子技术中进行信息检测的主要手段,它是一门发展快、应用面宽、实践性强的重要应用学科,在现代科学技术中占有举足轻重的作用和地位。在我国实现四个现代化的伟大事业中,科学技术的现代化是关键,科学实验手段的现代化是实现科学技术现代化的必要条件,而电子测量正是各个学科领域科学实验手段现代化的重要标志。
科学技术的发展对电子测量的需求面越来越宽,促进了电子测量的应用范围更广泛,电子测量仪器种类更多,准确度和灵敏度更高,测量方法更加多样化。在实际测量中该如何从众多的测量方案中选择出最佳方案呢?应从以下几个方面来综合考虑,从而选择出最佳测量方案。
1.测量方法要合理
电子测量方法有很多种,按测量手续分类,分为直接测量法(万用表测电阻)、间接测量法(伏安法测电阻)和组合测量(电阻器电阻温度系数的测量);按测量方式分类,分为偏压式测量法(使用万用表测量电压电流)、零位式测量法(利用惠斯登电桥测量电阻)和微差式测量法)偏差式与零位式相结合的方法);按被测量的性质分类,分为时域测量(用示波器观察脉冲信号的上升沿、下降沿等)、频域测量(用频谱分析仪分析信号的频谱)、数据域测量(用逻辑分析仪等设备对数字量或电路的逻辑状态进行测量)和随机测量(对各类噪声信号进行动态测量和统计分析);另外,按照对测量精度的要求分为精密测量和工程测量;按照测量者对测量过程的干预程度分为自动测量和非自动测量;按照传感器与被测对象是否接触分为接触式测量和非接触式测量;按照被测量的属性分为电量和非电量测量等等。
在众多的测量方法中,到底哪一种是我们选择的最佳方案呢?对于测量方法的选择要综合考虑以下几个方面内容:①被测量本身的属性;②所要求的测量精确度;③测量环境;④现有的测量设备等。例如,要测量正在工作的白炽灯的电阻,万用表再方便、电桥再精确,在直接测量时二者也无能为力,而间接测量法中的“伏安法”是最佳选择方案;如果要获得某一电信号随时间变化规律的波形,用示波器测量将是我们选择的最佳方案;例如,要测量一小段导线的电阻,由于阻值非常小,精确度再高的万用表也派不上用场,而双臂电桥法就是最佳测量方案[1]。
2.综合误差要最小
在实际测量中,由于人们对客观规律认识的局限性、测量仪器本身的局限性、测量手段的不完善、测量时外界条件的变化、检测人员的疏忽大意及测量经验等多种因素的影响,都会造成被测量的测量结果与其真实值之间存在一定的误差,测量误差的来源包括仪器系统误差、使用误差、人身误差及影响误差等。虽然产生误差的原因多种多样,但按误差基本性质和特点,误差可分为三种:即系统误差、随机误差和粗大误差[2]。当测量误差超过一定限度时,测量工作和测量结果就会变得毫无意义,甚至会带来负面影响,导致人们会根据这个不正确的测量结果做出错误地分析、判断,从而大大阻碍了工作的顺利进行,严重的会造成巨大经济损失。
因此,从误差的角度来看,最佳的测量方案应做到各方面因素造成的综合误差越小越好,也就是说使每一项测量误差都达到最小。由于每项误差使受一些客观因素限定的,所以要依据测量的要求、现有的仪器、测量环境及工作人员的素质等具体条件来综合比较各种可行方案,分析各项误差可能达到的最小数值,选择合成误差最小者作为现有条件下的最佳方案。
在最佳方案中要针对下列不同误差类型尽可能减小相应的误差:针对系统误差,要尽可能选择用精度较高的仪器仪表进行测量;针对环境误差要尽可能控制测量的环境;针对人身误差要尽可能采用数字仪器并采取多次测量求其平均的方式减小偶然误差;针对方法与理论误差要选取某些特殊方法来减小理论误差[3]。
3.测量花销要经济实惠
仪表的准确度是指仪表的真实值与被测量真实值的一致程度,反映了测量的各类误差的综合。综合误差越小,精确度越高,仪表灵敏度描述了对被测量的反应能力,即仪表所能测量的最小被测量。精确度和灵敏度都是仪表的重要技术指标。但是在我们进行仪表的选择时,不能一味地追求灵敏度而不考虑自身的经济条件,况且高精确度高灵敏度的仪表也不一定时我们工程或者应用的最佳选择,我们要从我们的要求实际出发,来选择相对经济实惠又可以完成相关测量的方案来完成我们的测量。例如,在一般电阻测量中,我们用普通万用表就可以满足测量要求,而不需要买一个较为昂贵的精密电桥进行测量。
因此,在选取我们的测量方案的时候要考虑到一定的经济利益,我们的测量才能在工程实践中得到广泛应用,才会更有价值。
4.测量方法要简便易行
在科学技术飞速发展的今天,快节奏高效益也要求我们迅速获得被测量的测量结果,因此我们要追求测量简便易行。所谓简便易行,是指测量仪表或测量方法操作简单、测量步骤少、读取结果时间短,这样的测量过程时间短、速度快,因操作造成失误的几率小。然而对不同的操作者,要求也有所不同。比如要测量一个电阻阻值,有五种方案:用电阻箱测量、用万用表测量、用电压电流表测量、用直流电桥测量、用自动LCR测量仪测量。对于操作者,如果只会熟练使用其中一种方法,那么这种方案就是我们要选取的最佳方案;如果五种都会熟练使用,那么最简便易行的就是万用表测量了。对于测量人员,在满足测量要求的情况下,要在众多测量方案中选取最为简便易行的方案,以适应生产和科研发展的要求。
在实际的测量中,对于最佳测量方案的选取不能只从某一个方面来考虑,一切以满足实际测量需要为宗旨,以适应科研要求和工程生产为目的,在此前提下,综合考虑各方面因素,尽量减小测量误差,权衡利弊,在各种方案中选择最佳方案,挑选出最合理的测量方案,来达到我们的测量目的[4]。
5.要考虑干扰与共地的影响
在考虑了上述因素的情况下,测量时还需要根据测量信号的频率特性等考虑干扰与共地对测量结果的影响。电子设备是在一定环境下工作的,在实际环境中不可能存在理想的环境状况,而必然存在着自然的或者人为因素产生的电磁能量,这些电磁能量通过一定途径进入工作电路,从而产生正常工作所不需要的信号。这些信号有些是瞬间或偶然出现,有些是伴随着电子设备的使用而长期存在,影响电子电路的正常工作。因此,在生产中,电子仪器、仪表或分散控制系统工作时,或者对参数测量时,电子回路都需要有一个公共电位参考点,这个参考点我们通常称为工作接地点。合理设计电路或者回路中的接地点可以有效地防止干扰[5]。
在某些电路测量中,当用浮地的、相互独立的仪器进行测量,测量结果是正确的,但如果测量仪器共地,由于负极接地的电子仪器的接入,测量仪表的负极所接的被测点就被强制接地,原本电位不为零的点的电位强制变为零,改变了电路结构,这时出现测量结果不正确甚至电路和仪器损坏。因此在实际电路进行测量前,一定要注意首先弄清楚仪器负极是否共地,电路能否用共地的仪器进行测量,一定要认真分析,千万不能盲目接电路,造成不必要的错误和损坏[6]。
6.总结
现代电子测量是一门发展迅速、应用广泛、对现代科学技术发展起着巨大推动作用的测量分支,现在几乎找不到没有运用电子测量技术的科技领域。同时电子测量也是一门对科技成就十分敏感的学科,它与科技同步发展,这使得电子测量技术知识不断更新,这也就要求测量人员不断吸取新的科技知识,时时寻求测量最佳方案,力求测量方案更加规范化、科学化、现代化,跟上电子测量的时代步伐。
参考文献
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作者简介:
武怀玉(1972—),男,工程师,陕西广电网络传媒股份有限公司安塞县支公司副经理,从事广播电视管理和有线电视网络建设工作。
关键词: 电子测量技术 理论教学 探索和实践
电子测量技术是一门综合课程,它的内容涉及很广。在以往的高职教学中,由于实习实训硬件条件较差,教学过于偏重于书本理论学习,加上高职学生与普通高校学生学习基础相比要差些,学生大多因学习吃力而渐渐失去兴趣,导致教学效果不甚理想。随着我国经济条件的改善,政府加大了对高职教育的基础设施和实验实训设备的投资,实验实训的硬件条件得到了巨大改变,加上校企联盟逐渐成熟化,形象化教学在高职作为重要的教学手段逐步得到推广。我院在创办全国高职示范以来,更是加大了实验实训的课时量,学生的职业能力得到了发展。电子技能是一项基于复杂脑力活动的高级技能,电子测量技术的课程教学亦有两个方面要求――原理学习和职业技能训练,二者并不矛盾,相互促进,故教学中不应厚此薄彼,这也是符合高等职业技术教育要求的。对于高职教学来说,怎样才能达到技能训练和理论学习的统一?如何使两者完美结合,使教学效果最大化,达到“润物细无声”的境界,是每一个高职教学工作者必须面对的课题。
在电子测量技术教改课程建设中,我院在加大实验实训课时比重的基础上,对于如何开展电子测量技术理论教学,进行了一些探索和实践。
一、重整课程模块
电子测量技术课程涵盖模拟、数字、电路和微机方面的知识内容,甚至涉及高数和统计数学方面的知识点,可谓内容“庞杂”,教师首先要对教材进行分析,明确理论要讲哪些内容、讲到什么程度,都要进行细致的分析。要寻找与实验实训内容的切入点,很好地将理论教学融合到实验实训教学中。为此,我们制订了新的课程标准和基于项目的教学设计,在对教材分析的基础上,把理论教学分为基础理论和新技术新仪器的介绍两个部分。基础理论部分是相对固定的,而新技术新仪器则是动态的,可以随时进行更新。电子测量技术课程理论教学可以分为五个模块,每个模块由若干要点组成。一是测量误差与数据处理模块,要求学生掌握电子测量误差分类以及运用测量误差理论进行测量数据处理及测量结果的表示。二是电子测量仪器的原理与使用模块,主要内容包括信号发生器、示波器、电压表、电子计数器原理与使用,学生通过实验任务完成,能熟练使用仪器。三是基本电参数的测量,主要根据测量任务,组建电子测量系统。四是电信号特性的测量,主要是使用频率特性测试仪和频谱仪原理和使用。五是小型电子测量系统的设计,内容包括信号发生器、时基发生器、频率计和数字电压表等设计项目,根据教学课时量的多少进行选用。其次是理论讲到什么深度,这要根据学生的就业方向决定。例如,就业方向是检测方向的,就要具有一定的理论支撑。电子测量技术理论要讲得深些,但是也要适度,要本着够用的原则。
二、加强理论内容载体实验实训项目的设计
我院进行了教学改革,把课程按职业能力递进思路分为两个层次。
一层主要是基本电子测量仪器的使用模块。该层主要体现在教学手段为“教学做合一”、强化“双基”能力的培养。在这个模块教学中,由于学生已经修完模电、数电等课程,如果把学生完成实验实训任务看成是“做”的过程,教师就要把理论知识嵌入到具体的实验实训项目中,理论教学实施可以在“做”前讲,可以“做”的过程中讲,也可以“做”后讲,即在实验实训任务完成后进行理论知识的归纳和总结。“复习”起到温故而知新的作用,是电子测量技术理论知识的“反刍”阶段,是知识系统化的过程,能够更好地体现“知识够用”的教学目的。在这个教学模块中,我们根据现有的实验室仪器,适时嵌入理论知识点,让学生看着具体的实物讲解电路原理和各旋钮的功能,从而避免了课程教学的抽象问题,有利于学生对理论知识的消化和吸收。例如在信号发生器应用实验中,嵌入模电的正弦信号产生以及波形变换等知识点。二层是整机测试模块。该层主要体现学生根据电子测量任务,组建电子测量系统,完成实际的电子测量实际操作,采集数据并且处理数据,提取被测对象最具特征信息的能力。它是“就业”前的适应期,能够起到加快学生职业能力养成的催化作用。我们在该层加入收音机装调和电视机调修两个实训模块。当然也可以根据不同的生产任务和岗位需求,适当调整模块的相应实训内容。
三、课赛结合,培养学生电子仪器的设计能力
创造能力是一个民族强盛标志之一,是一个国家快速发展的推进剂。电子仪器的精度和智能水映了一个国家的科技水平。为此,每两年国家都会举行全国大学生电子设计竞赛,在每年的设计题目中,都有关于电子测量仪器方面的、旨在提高大学生电子仪器的设计能力的题目。从2007年后,该项竞赛分为高职高专组和本科组两个组别。高职高专组更强调对动手能力、电路调试能力以及设计报告的撰写能力的考查,因而在电子测量技术教学中,我们有意识地加入小型电子仪器设计,通过设计了解电路设计步骤、设计方案选择、电路参数的计算、电路组装和调试。每个设计都是相对复杂的、综合的项目工程。例如在学完信号发生器子模块内容时,就可以进行函数信号发生器设计与制作;在学完电子计数器后,进行数字频率计的设计和制作。经过几个电子设计项目之后,学生通过电子仪器的设计,理论水平和动手能力都得到了显著的提高,同时也激发了学生的创造热情。我院积极组织学生参加全国以及江苏省电子设计竞赛,都取得了较好的成绩。
四、通过网站建设,加大习题库和试题库建设,编写了大量试题和习题
这有利于学生课后知识的消化和自主学习能力的养成,也有利于学生“工学交替”,方便学生去工厂实习,学生遇到学习困难或者发现问题后,可以通过网络BBS论坛和电子邮箱,及时得到教师指导,有利于电子测量技术理论与实践的结合,从而进一步促进职业能力的形成。
五、跟踪电子测量新技术和新设备
关键词:介绍,原则,使用与管理
Abstract: the engineering measuring instrument is project of construction planning and design, construction and management phase measuring work have need of various orientation, location, the Angle measurement, high, mapping and photogrammetry, and other aspects of the instrument. This paper will engineering measurement instrument introducing, use, and about management.
Keywords: introduction, the principle, the use and management
中图分类号: [TU198+.2]文献标识码:A 文章编号:
一.工程测量仪器的介绍
1.水准仪
测量两点间高差的仪器。由望远镜、水准器(或补偿器)和基座等部件组成。按构造分:定镜水准仪、转镜水准仪、微倾水准仪、自动安平水准仪。水准仪广泛用于控制、地形和施工放样等测量工作。中国水准仪的系列标准有:DS05、DS1、DS3、DS10、DS20等型号(“DS”表示“大地测量水准仪”,“05、1、3、……”分别为该类仪器以毫米为单位表示的每公里水准测量高差中数的偶然中误差)。在水准仪上附有专用配件时,可组成激光水准仪。
2.电子速测仪
由电子经纬仪、电磁波测距仪、微型计算机、程序模块、存储器和自动记录装置组成,快速进行测距、测角、计算、记录等多功能的电子测量仪器。有整体式和组合式两类。整体式电子速测仪为各功能部件整体组合,可自动显示斜距、角度,自动归算并显示平距、高差及坐标增量,具有较高的自动化程度。组合式电子速测仪,即电子经纬仪,电磁波测距仪,计算机及绘图设备等分离元件,按需要组合,既有较高的自动化特性,又有较大的灵活性。电子速测仪适用于工程测量和大比例尺地形测量。并能为建立数字地面模型提供解析数据,使地面测量趋于自动化,还可对活动目标做跟踪测量,例如对于港口工程中的船舶进出港口的航迹观测。
3.陀螺经纬仪
将陀螺仪和经纬仪组合在一起,用以测定真方位角的仪器。在地球上南北纬度75°范围内均可使用。陀螺高速旋转时,由于受地球自转影响,其轴向子午面两侧往复摆动。通过观测,可定出真北方向。陀螺经纬仪主要用于矿山和隧道地下导线测量的定向工作。有的陀螺经纬仪用微处理机进行控制,自动显示测量成果,具有较高的测量精度。激光陀螺经纬仪则具有精度较高、稳定和成本低的特点。
4.激光测量仪器
装有激光发射器的各种测量仪器。这类仪器较多,其共同点是将一个氦氖激光器与望远镜连接,把激光束导入望远镜筒,并使其与视准轴重合。利用激光束方向性好、发射角小、亮度高、红色可见等优点,形成一条鲜明的准直线,做为定向定位的依据。在大型建筑施工,沟渠、隧道开挖,大型机器安装,以及变形观测等工程测量中应用甚广。常见的激光测量仪器有:①激光准直仪和激光指向仪。两者构造相近,用于沟渠、隧道或管道施工、大型机械安装、建筑物变形观测。目前激光准直精度已达10-5~10-6。②激光垂线仪。将激光束置于铅直方向以进行竖向准直的仪器。用于高层建筑、烟囱、电梯等施工过程中的垂直定位及以后的倾斜观测,精度可达0.5×10-4 。③激光经纬仪。用于施工及设备安装中的定线、定位和测设已知角度。通常在200米内的偏差小于1厘米。④激光水准仪。除具有普通水准仪的功能外,尚可做准直导向之用。如在水准尺上装自动跟踪光电接收靶,即可进行激光水准测量。⑤激光平面仪。一种建筑施工用的多功能激光测量仪器,其铅直光束通过五棱镜转为水平光束;微电机带动五棱镜旋转,水平光束扫描,给出激光水平面,可达20的精度。适用于提升施工的滑模平台、网形屋架的水平控制和大面积混凝土楼板支模、灌筑及抄平工作,精确方便、省力省工。
5.正射投影仪
将具有倾斜和地面起伏的中心投影像片变换成正射影像图的摄影测量专用仪器。正射影像图具有成图快速、信息丰富、直观易识等特点,正射投影仪一般分光学投影和电子投影两类,可以联机或脱机作业,制作正射影像图。
二.仪器的选用原则
选用测量仪器应从技术性和经济性出发,使其计量特性(如最大允许误差、稳定性、测量范围、灵敏度、分辨力等)适当地满足预定的要求,既要够用,又不过高。
1.技术性在选择测量仪器的最大允许误差时,通常应为测量对象所要求误差的1/3~1/5,若条件不许可,也可为1/2,当然此时测量结果的置信水平就相应下降了。在选择测量仪器的测量范围时,应使其上限与被测量值相差不大而又能覆盖全部量值。在选择灵敏度时,应注意灵敏度过低会影响测量准确度,过高又难于及时达到平衡状态。在正常使用条件下,测量仪器的稳定性很重要,它表征测量仪器的计量特性随时间长期不变的能力。一般来说,人们都要求测量仪器具有高的可靠性;在极重要的情况下,比如在核反应堆、空间飞行器中,为确保万无一失,有时还要选备两套相同的测量仪器。在选择测量仪器时,应注意该仪器的额定操作条件和极限条件。这些条件给出了被测量值的范围、影响量的范围以及其他重要的要求,以使测量仪器的计量特性处于规定的极限之内。此外,还应尽量选用标准化、系列化、通用化的测量仪器,以便于安装、使用、维修和更换。
2.经济性测量仪器的经济性是指该仪器的成本,它包括基本成本、安装成本及维护成本。基本成本一般是指设计制造成本和运行成本。对于连续生产过程中使用的测量仪器,安装成本中还应包括安装时生产过程的停顿损失费(停机费)。通常认为,首次检定费应计入安装成本,而周期检定费应计入维护成本。这就意味着,应考虑和选择易于安装、容易维修、互换性好、校准简单的测量仪器。测量准确度的提高,通常伴随着成本的上升。如果提出过高的要求,采用超越测量目的的高性能的测量仪器,而又不能充分利用所得的数据,那将是很不经济,也是毫无必要的。此外,从经济上来说,应选用误差分配合理的测量仪器来组成测量装置。
三.仪器设备使用与管理
1.仪器的开箱、入箱及安置
1).仪器开箱前,应将仪器箱平放在地上,严禁手提或怀抱着仪器开箱,以免仪器在开箱时仪器落地损坏。开箱后应注意看清楚仪器在箱中安放的状态,以免在用完后按原样入箱。
2).仪器在箱中取出前,应松开各制动螺旋,提取仪器时,要用手托住仪器的基座,另一手握持支架,将仪器轻轻取出,严禁用手提望远镜和横轴。仪器及所用部件取出后,应及时合上箱盖,以免灰尘进入箱内。仪器箱放在测站附近,箱上不许坐人。
3).安置仪器时根据控制点所在位置,尽量选择地势平坦,施工干扰小的位置,安置仪器时一定要注意仪器,检查仪器脚架是否可靠,确认连接螺旋连接牢固后,方可松手。但应注意连接螺旋的松紧应适度,不可过松或过紧。
4).观测结束后应将脚螺旋和制动、微动各螺旋退回到正常位置,并用擦镜纸或软毛刷除去仪器上表面的灰尘。然后卸下仪器双手托持,按出箱时的位置放入原箱。盖箱前应将各制动螺旋轻轻旋紧,检查附件齐全后可轻合箱盖,箱盖吻合方可上盖,不可强力施压以免损坏仪器。
2.仪器的管理
1).各种测量仪器应符合局集团公司关于计量器具管理规定。
2).新购仪器、工具,在使用前应到国家法定计量技术检定机构检定。新购置的仪器、转拨给其他项目的仪器,应结合仪器认真阅读说明书,从初级到高级,基本操作后高级操作,反复学习、总结、力求做到“得心应手”最大限度地发挥仪器的作用,不熟悉仪器操作的人员不得盲目用机。
3).各种测量仪器使用前后必须进行常规检验校正,使用过程做好维护,使用后及时进行养护。
4).各种光电类、激光类仪器必须定期送到具有资质的部门进行鉴定。鉴定时间不宜超过规定时间,以确保测量的准确和精度。
5).严禁使用未经检验和鉴定、校正不到出厂精度、超过鉴定周期,以及零配件缺损和示值难辩的仪器。
6).使用全站仪、光电测距仪,在无滤光片的情况下禁止将望远镜直接对准太阳,以免伤害眼睛和损害测距部分发光二级管。
7).在强烈阳光、雨天或潮湿环境下作业,务必在伞的遮掩下工作。
8).对仪器要小心轻放,避免强烈的冲击震动,安置仪器前应检查三脚架的牢固性,整个作业过程中工作人员不得离开仪器,防止意外发生。
总结
使用误差(也称操作误差),它出现的最主要原因是使用者操作不当,或者没有参考仪器的使用环境而强行使用。这样自然会影响测量的准确性。比如:仪器安置位置不对、没有及时对仪器归零、没有按照操作流程操作、各种接线接触不良造成电压不稳等。这些不规范的操作和使用,对会对实验结果造成影响。环境误差主要是指由于外界自然环境的变化造成电子仪器的测量误差。一般来讲,电子仪表测量工具都会在使用说明书中标明其工作的工作环境要求。如果在这个范围之外进行测量将会造成一定的误差。比如:强电磁干扰环境、极度严寒和高温环境、超负荷环境等。
2电子仪表发展现状和趋势
2.1我国电子仪表测量技术发展的现状
国内的电子仪表测量工业和技术在近几年有了长足的进步。随着对国际先进技术的引进和消化,测量仪表的功能和精确性都有了很大的进步,许多设备在功能的全面性上已经接近国际先进水平了。行业的发展受到国家在技术和财政政策的支持,已经步入了发展的快车道。许多国产的仪表已经使用了国际化的设计、生产标准,已从CAMAC、PC总线、STD总线向VXI、PXI总线发展,从堆叠式测试系统向标准化、模块化测试系统发展,并先后研制出国产化VXI模件、VXI测试系统及PXI系统,使我国测试系统技术水平逐步进入国际先进行列。
2.2我国电子仪表测量技术的主要问题
虽然近年来,我国的电子仪表测量技术有了一定发展,但是还有很多技术障碍没有突破,比如:电子仪表的软件系统和集成化不够发达,各模块单元之间没有形成完整的融合,功能集成较为单一。像电子电路、同轴器等核心组件与总线技术、软件系统没有完成结合。此外,自动化与模块结构化程度不够。电子仪器测量的自动化程度是衡量一个国家电子测量的技术时代的重要标准。由于历史原因,我国相关企业在生产过程中,对于世界上最先进的第三代电子仪表测量系统学习程度较浅,对于自动化、智能化的开发速度较慢,距离市场需求还有一段距离。不少企业仍然过分追求高精度或者功能全面型,对于系统化和稳定性的处理不够好,制约了其进一步发展。
2.3电子仪表测量技术的主要发展成果
近年来,世界上先进的电子仪表测量设备不断出现,高精度、智能化、全功能已成为电子仪表设备的发展方向。新开发的各种仪表,都一个突出的特点,就是强大的稳定性,像微波毫米波矢量网络分析仪,它最突出的优势在于:工作频带宽;测量精度高;大动态范围;高速实时测试;再比如可以完成超高速测量的VXI总线技术、可以进行毫米级别波段测量的电子信息测试仪等。
3总结
关键词:中职教育 教学改革 教学设计
一、教学目标设
教学目标设计,即教师教学生什么,学生学什么。课堂教学目标的设计应该遵循以下原则。
第一,学生需求原则。学生将来工作后需要的知识是多方面的,包括道德修养知识、知识技能,为人处世职业精神等都需要发展。这就需要教师在进行教学设计时,尤其是实训教学设计时,要结合具体情况进行符合学生实际情况的教学设计,以满足中职学生对技能掌握的需求。中职学校教师所面对的学生是中职生,中职生知识基础比较差,所以,我们根据中职生的特点,从他们专业角度去进行教学目标的设计。例如,在教授电子测量仪器这门实训课时,首先要从最基本的电子测量仪器万用表来切入,让学生知道什么是万用表,是一种多用途电子测量仪器,一般包含安培计、电压表、欧姆计等功能,有时也称为万用计、多用计、多用电表,或三用电表。万用表有用于基本故障诊断的便携式装置,也有放置在工作台的装置,有的分辨率可以达到七、八位。数字多用表(DMM)就是在电气测量中要用到的电子仪器。它可以有很多特殊功能,但主要功能就是对电压、电阻和电流进行测量,数字多用表,作为现代化的多用途电子测量仪器,主要用于物理、电气、电子等测量领域。这样,学生对这门课程应能知道教师要教什么,他们要学什么。
第二,用人单位的实际需求原则。用人单位需要什么样的技能型人才,学校就应加强在这方面的培训。现在国家实行创新人才计划,那么,学生直接面对的是具体的岗位,直接面对的是具体产品,那么掌握相应岗位过硬的专业技能就显得尤为重要,所以,教师就要在实训方面加强力度,教学目标的设计就要围绕实用的技能进行实训。例如,现在从事电子产品安装生产的企业,他们重视的是产品安装、调试、焊接,而笔者所在学校就专门开设了一门课程,即电子设备安装与调试,那么,教师就要以安装、调试、焊接为主线,并将这些作为这门课的教学目标,即围绕企业的需求而进行学校教学目标的设计。
第三,课堂教学目标的教学设计内容要由浅到深、由基础到精练。课堂教学目标具有层次性,这是符合中职学校学生掌握实际技能的发展规律的,有时,一堂课的教学目标不可能完全包括学习结果的所有层次,但也绝不能仅仅局限在某一个内容上。例如,在电子设备安装与调试这一实训课程中,首先要使学生对组装的设备元件有一个初步认识,知其作用并能用仪器检测其好坏,达到掌握“知识”的教学目标,进而提出更高的要求,怎么能把这些元件按照设备电气原理图组装在电路板上并进行调试,达到“领会”的教学目标。
当然,教学目标的设计还要考虑到教学目标的全面性与整体性,它们是相互联系的,它们都是对不同类型的课堂教学目标提出要求,那么在实训教学中要体现实训的特点,从简单的电子元件的识别判断到成品的调试,教学目标的设计要有一个整体性,首尾呼应才能达到预期的教学目标。当然中职生智力素质并不差,他们的思维敏捷、动手能力较强,对新事物、新观念容易接受,适应性强。所以,必须注重发掘他们的潜力,因材施教,加强实践教学环节,改变“填鸭式”的传统教学方法,培养学生的操作能力,让学生在实践中学习、在实践中进步。
案例分析:在电子设备安装与调试这一课程中,其中有一节实训课是组装收音机。在实训前,教师首要分析要放在教学内容上,明确这一节课要教给学生什么知识,那就是如何用万用表检测电子元器件、如何焊接、如何调试等。而这部分内容在整个实训教学内容中地位是最重要的,只有很好地完成这个步骤,教学才能往下进行,这就是教师对教学内容的分析。学生在教师的引领下,充分发挥他们的主动性,在以前充分了解各种电子元器件性能的基础上,用万用表实际去检测,从而验证他们在课本上学到的理论知识。这就是通过案例从教学对象、教学内容来分析在实训课教学中如何进行教学目标的设计。
中职学生直接分配到生产企业单位就业,动手能力直接关系到学生的薪资待遇。因此动手能力的培养在教学环节中显得尤为重要。
二、教学策略设计
教学策略设计是指为实现教学目标而进行的教学思考和研究,即教师如何教,学生如何学。在实训教学中应该从以下三方面进行教学策略的设计,即教学内容、教学方式、现代多媒体网络设计。
案例分析:在组装收音机这一实训课中,在教学策略设计上将围绕这三个方面进行。第一,教学内容上的教学策略设计。首先使学生进行收音机电子器件性能质量的检测,然后进行组装焊接,最后,进行整机的调试。第二,在教学方式上教学策略设计。教师先给学生演示一遍整个检测、组装、调试过程,然后让学生自己进行实操,对个别学生要进行单独指导或以小组为单位进行讨论。在教学方法、方式的选择上,主要依据不同的课型、不同的教学目标、不同的教学内容、不同的教学设备和条件、学生的实际情况、教师自身的素质和条件而定。除了保留传统的教学方法,还可以尝试教学法、抬头教学法、情景教学法、案例教学法、项目(或任务)教学法等。在这个教学过程中根据本课程特点采取多种教学方法,如收音机原理的讲授法、收音机组装的讲练法、组装完毕后的比较法、讨论法。第三,现代多媒体网络教学策略设计,可以充分发挥运用现代多媒体教学技术,例如,教师可以把收音机的组装过程分解开来录成视频,通过网络在大屏幕上让学生观看,这样有利于学生整体观看,教学效果直观,同样其他实训课也可以进行多媒体组合设计。
三、教学考核机制设计
教学考核设计是依据教学目标对在教学过程中教师、学生完成教学目标结果如何的一个评定。考核设计是教师完成教学目标的设计的一个重要环节,中职学校学生主要是技能的学习,是为了将来适应社会实际岗位的需求,工作单位需要的是“真材实料”,而学校教师只有通过科学的考核才能选拔出符合单位实际岗位需求的人才。所以教学考核的设计就显得更为重要,即教师教得怎么样,学生学得怎么样。教师通过考核来反馈信息,能及时地调整自己的教学工作方式、方法,能使教师和学生及时了解教师的教学方法和教学方式在实际教学中有哪些缺点和不足,在哪些方面需要改进,并能判断出学生在学习过程中有哪些问题,是教师的问题还是学生的问题。这样可使教师在今后的教学过程中针对前面出现的问题有的放矢地改进教学。而学生通过考核获得反馈信息,能知道在学习过程中哪些方面自己有不足,哪些是在今后需要加强和改进的,可以有效地激发并调动学生的学习兴趣,推动课堂学习,以便更好地完成自己在中职阶段学习的任务。
案例分析:首先,在组装收音机这个实训项目教学过程中,先调查学生对电子元器件性能的了解程度等。如大约有多少学生掌握了电阻、电容、二极管、三极管、电位器、中频变压器等基本元件的性能,甚至收音机的工作原理及电路图的识读,其掌握程度怎么样。对焊接掌握程度怎么样,以前有没有接触过类似的焊接,有没有调试过其他的设备等,这样才能制订出相应的教学计划,有的放矢,也能使教学计划顺利进行。其次,在教学过程中,为完成教学考核目标设计,保证教学目标得以实现而进行阶段性考核。阶段性考核的主要目的是改进、完善教学过程,那么在该课程中的具体应用就是让学生懂得什么性能的电子元器件是好的,什么样的焊点是合格的,什么样的调试步骤是正确的,然后要有针对性地检查学生成品,指出存在的问题及解决的办法,当然还可以进行抽查,抽查时注意高、中、低搭配,以便了解各层次学生对本次实训课的掌握情况。并对本次实训掌握较差的学生进行重点指导,提高实训效果,就是常说的阶段性考核设计。阶段考核设计是整个考核中最重要的一个阶段,是承上启下考核阶段,通过这一阶段的考核,可以使教师明确这一阶段的教学目标完成得怎么样,存在哪些失误,在接下来的教学过程应该怎样改进,同时也可以了解学生在这一阶段的学习效果和存在的问题。最后是一个实训项目结束的总结性考核设计。总结性考核是以预先设定的教学目标为基准,对学生在该实训项目上的完成情况做一个总体评估,即总结性考核。而在本课中注重审视自己的教学效果,包括学生组装完毕的收音机成功率有多少,失败在什么地方,是电子元器件测试问题,是电路板的焊接问题,还是整机调试问题,这些都需要教师和学生共同来总结,为后续的教学工作打一个好的基础。