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模擬電子技術基礎課程旨在學習電路原理課程的基礎上,通過學習模擬信號的產生、傳輸、處理、變換的基本原理、基本電路和基本分析方法,培養學生對各種功能電路工作原理的定性分析和性能指標的工程計算能力,培養學生對模擬電路系統的綜合分析和設計應用能力。本課程是一門實踐性很強的課程,知識點繁多,抽象性強,注重學生綜合能力和動手能力的培養,因此,作為實驗指導教師,如何提高模擬電子技術基礎課程實驗課教學水平是值得深入探討和研究的問題。
實驗課和理論課是不同的,理論課以教師的“講”為主,而實驗課注重的是學生的“做”。我校模擬電子技術課程面向的是生物醫學工程專業的學生,實驗課設置為六個基礎性的實驗和一個綜合性設計實驗,基礎性實驗內容圍繞基礎性知識,注重“做”的過程來啟發實驗現象和分析實驗過程中的問題,幫助學生掌握理解、驗證和熟悉重點的理論知識,培養學生實驗的基礎能力;設計性實驗緊扣專業方向,選擇與簡單醫療設備設計相關的內容,是知識點應用的整合,不僅調動了學生實驗操作的興趣,而且培養了學生的創新能力。我們的實驗課采取以下方式來進行開展。
一、課前準備
從歷次實驗課的情況來看,單次實驗課內容設置為三個學時,時間顯得不足,如課前準備不充分,實驗課時很可能不能達到預期的目的。因此,課前準備是做好實驗課的重要保證。具體包括:1,書寫預習報告。課前明確實驗預習內容,要求學員熟悉實驗步驟,明確實驗任務,如遇到不清楚的問題要求學生在預習報告中進行標識,方便學員在實驗課時有針對性。為了調動學員積極性,實驗課時進行抽查,嚴格規定未完成者不能進入實驗室,確保預習報告質量;2、軟件仿真。要求學員用Multisium軟件對實驗電路進行搭建,結果仿真,讓學生熟悉電路結構,對實驗現象有個初步的認識,也有助于學員對實驗電路各元器件功能性的理解。3,思考題啟發。課前布置預習思考題不僅可以提高學員對實驗內容的理解認識,而且可以升華實驗內容,理清實驗電路結構和認識實驗過程中注意事項,增強了針對性,減少了盲目性。比如,在晶體管單管電壓放大器的調試實驗課前,可以讓學員們思考“在測試Av,Ri和Ro時怎樣輸入信號的大小和頻率,為什么信號頻率一般選擇1KHz,而不選擇100KHz或更高”問題,這個思考題可以幫助學生延伸到電路的工作頻帶范圍,也可以提醒學員們在實際電路測試時選擇合適的信號源。
二、課中操作
實驗課教學將理論知識和實驗操作有機的結合起來,課中操作以學生為主,教師為輔。需要注意:1.首先應該讓學員重視實驗課。組織觀摩實驗做得好的同學的實驗結果、展示學員的實驗成果促進學員興趣的培養。實驗課和理論課學習相輔相成的,兩者不可孤立。2.講解內容簡練,突出重點,有層次性。講解時間一般設置為15-20分鐘,講解內容包括實驗目的、實驗原理、實驗內容和注意事項。由于實驗目的和實驗原理在學員預習時已經有所了解,并且實驗原理已經在理論課中詳細講解,反復講授反而讓學員感覺乏味,可設置5分鐘以內。實驗內容和注意事項為講解重點,需要詳細的給學員講解電路的搭建方式和電路功能,采用幻燈片直接將電路的連接圖展示給學員,這樣可以一目了然。3.促進學員之間合作意識。指導教師需要對實驗課中發生的各種突況進行處理,可能無法兼顧每一個學員,有的學員即使遇到困難,也不主動向老師提問,于是將實驗操作能力強的學員和弱的學員進行搭配,學員之間可能有更多語言,有問題時可以及時得到解決,營造活潑的氛圍。教師應該多兼顧實驗能力弱的學員,這些學員可能在實驗過程積極性差,一旦遇到問題,卻不習慣向教師和同學請教,這樣很可能讓他們變得孤立,漸漸失去信心,教師應該經常性的主動詢問他們是否有問題,給予重點關注。4.注重實驗內容的擴展,培養能力。不同學員之間實驗能力不同,每次時間課可以增設選做內容,做得快的學員可以通過選做內容的實踐獲得更大收獲,培養創新能力。5.對測試實驗數據嚴格把關。為了保證實驗效果,在時間允許的前提下,實驗操作完成后要求學員將實驗數據交給教師審查,數據不正確的原因可能是沒有正確連接線路或儀器操作不當,也可能是由于導線損壞或儀器不能正常工作等問題導致的。但不管何種原因,要求學員必須利用手中的測試儀器,通過自己的分析和測量慢慢找到問題所在,完成實驗任務[1]。6.實驗后討論。預留最后5分鐘對本次實驗進行評價,帶學員們回顧一下本次實驗課的核心內容,Multisium軟件電路仿真不同情況下的實驗現象,讓學員們對本次課有進一步的認識,評述實驗過程中學員們遇到的問題和注意事項,培養學員嚴謹的實驗態度和養成良好的習慣。
三、課后整理
課后整理是比較容易忽視的問題,卻是非常重要的一環。實驗課時間短暫,學員們匆匆的連接電路,測試數據,可能很多學員對實驗內容的理解還不夠深入,實驗課后整理可以幫助學員理清楚實驗過程,解決殘留的問題。可以從以下幾個方向著手:1.整理數據,書寫實驗報告。明確實驗報告的書寫內容,重點突出實驗數據的分析和討論,通常實驗數據和理論值存在偏差,要求學員分析原因。2.實驗室長期對學員開發。對于實驗能力弱的學員要有耐心,可以給他們提供二次實驗的機會,實驗室長期對他們開發,讓他們慢慢尋找自信,對于實驗后認為實驗還存在問題的學員,也可以再次實驗發現問題,給予他們平臺支持。3.教師實驗報告批改。要求學員在實驗課后一周內統一交給指導老師,老師在三個工作日內完成實驗報告批改,附上說明和問題提示,給出實驗報告成績,將批改后的實驗報告發給學員,學員的實驗報告或實驗中可能還存在不足,這時候學員看到指導老師的評語后就會注意這些問題,認識不足,實驗成績的好壞也是一種鞭策和激勵。
總之,實驗教學是高等學校培養學生實驗能力的主要手段,也是高等教育的重要組成部分,它既是聯系理論教學的橋梁,又是培養學生基礎實踐能力并在科研實踐中培養創造性實驗能力的有效途徑,在培養學生的創新能力方面有著理論教育不可取代的作用[2]。
參考文獻
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【中圖分類號】G71 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089(2014)10-0216-01
我校自2008年開始招收電信學院本科留學生,自此開始了電子技術基礎課程的教學工作。到目前,電信學院有來自肯尼亞、尼日利亞、剛果等國家的留學生近80余人,對其在教學上采用全英文授課方式。電子技術基礎是一門重要的專業基礎課,電子技術基礎實驗也是學生在大學教育階段進入的第一個工程性實踐環節,其教學效果直接影響后繼專業課程的學習,對學生基本技能,創新能力培養等方面有著不可替代的作用。
1.教學現狀
留學生多來自肯尼亞、尼日利亞等非洲國家,他們有自己的母語且從小就學習了英語,但基本不了解中文,因此,英語成為師生間交流互動的唯一工具。課堂上采用全英文教學,由于教師的非英語專業水平,表述是否清晰,學生是否理解和接受,成為課堂上非常重要的環節[1]。因此,留學生教學過程中,教師除了要有扎實的專業知識,還要具備讓學生認可和接受的語言表達能力[2]。
電子技術基礎課程在教材上使用了英文原版教材,由于其語言地道,老師和學生都容易理解和接受,但英文原版教材在內容講解上有的地方過于繁瑣,根據教學大綱要求對教學內容進行了篩選。課堂上,當講解比較復雜的電路時,由于分析推導過程較長,學生經常會失去耐心,教師講得口舌干燥,聽課效果卻非常不理想。在實驗教學方面,學生進入實驗室以后, 教師就會擔心學生不按操作規程進行實驗,怕學生出現危險或損壞元器件與設備,實驗中教師忙得團團轉,分不開身,學生在實驗中學習到的東西很少,更不用說創新了。
2.教學實踐
2.1 課堂教學[3]
課堂教學中注重學生互動,聽取學生建議,防止語言交流不暢引起理解歧義。每章內容中都結合幾個工程實例進行講解,加深學生印象,使其覺得學之有益。另外在每章結束后還加以鞏固練習,大約15個左右選擇題,同學依次作答并說明理由,跟蹤學生掌握情況。教學中當講到比較抽象的內容時,如晶體管內部載流子的運動,多子與少子的漂移、擴散和復合等可以通過Flash動畫直觀的展示其過程[4],不僅加深了學生對微觀結構的理解, 又培養了學生的空間想象能力,提高了學生學習興趣。當講解比較復雜的電路時,可將EWB和EDA軟件應用到課堂教學中來,仿真出結果或波形等,吸引學生注意力并加深電路的理解,防止課堂內容枯燥影響聽課效果。如在講共射極放大電路、共集電極放大電路和共基極放大電路時,三種電路中都需要推導輸出和輸入的關系,以及電路參數對輸出的影響等,由于推導過程復雜,學生難免會分散注意力,難于理解,這時可以通過仿真軟件給出模擬結果,讓學生直觀的看到過程的變化,從而加深印象。
傳統的教學中學生多處于被動的學習過程,他們就像一臺存儲器一樣接受教師講解的各方面內容,然后按教師講解的步驟一步步完成任務,沒有創新的意識和想法。在電子技術基礎課程教學改革過程中,逐步引導學生改革這種教學觀念和學習習慣,并重點對學生自主學習能力方面進行了培養。在自主學習過程中,教師起輔助引導作用,學生作為學習主體。通過自主學習能力的培養,使學生能夠獨立學習,善于思考,有助于創新能力的培養。我們對學生自主學習過程進行了檢驗,由教師提出任務,學生在教師的指導下,以自身已有的知識和經驗來獨立完成任務。下面兩幅圖是兩名學生通過自主學習完成任務后給同學們講解的過程,講解的內容涉及組合邏輯電路和計數器方面的知識,分別就這部分知識在實際中的應用給出分析。圖1中(a)圖是其中一名同學講解用加法器和減法器等組合邏輯電路設計簡易計算器的一個應用,圖(b)是另一名同學講解用計數器和數碼管顯示電路設計一個數字電子鐘的一個應用,得到了同學們和教師們一致的好評,也激發了同學們獨立思考問題和解決問題的能力以及創新能力的培養。
(a) (b)
圖1 學生通過自主學習過程完成的任務
2.2 實驗教學
實驗教學中,由于實驗室設備局限性和有限的學時,無法開出全部的實驗內容,且實驗中一些大膽的設想在真實的實驗過程中無法實現,應用EDA仿真軟件就可以實現上述內容模擬,既克服了實驗設備的局限性又降低了實驗器材的損耗。學生通過仿真軟件的使用,將軟硬相結合[5],既拓寬了思路又學習到了新方法,還可用于自己設計電路,提高了學生創新思維和創新能力。另外,根據實驗內容和仿真平臺的使用,還編寫了電子技術基礎實驗英文講義,以引導學生完成實驗并進行拓展。
2.3 開展課外科技活動
學院對于每屆的留學生,在校學習一年后,都組織學生按照自己的學習興趣參照本專業教師的研究方向,選擇導師,加入到教師的科研隊伍中,發揮他們的特長,閱讀一些國外參考文獻及資料,了解國外研究現狀等。并指導他們參加各種課外創新活動,將“教學――科研――創新”于一主線,培養學生動手能力和創新能力。其中我院的留學生薩尼、阿達姆和卡利德在2013年全國大學生電子設計競賽中獲得遼寧省一等獎的成績,這與學生平時參與實踐活動是分不開的。
【關鍵字】 模擬電子技術實驗 教學內容 課堂教學 考核
《模擬電子技術實驗》是《模擬電子技術》課程教學的一個重要環節,也是培養學生動手能力和應用能力的重要途徑,教學效果的好壞將會影響學生對后續課程的學習。
同時,獨立學院學生普遍存在專業基礎知識較差,動手能力不強,如果按照傳統的實驗教學模式進行教學,學生只是機械地按照實驗指導書進行實驗操作,大多數學生處于知其然不知其所以然的狀態,不利于學生動手能力和創新能力的培養。
因此針對獨立學院以培養工程應用型人才為教育目標,結合學生自身特點和多年實驗教學經驗,對《模擬電子技術實驗》教學改革提出自己的一些見解。
一、教學現狀
目前我院采用武漢恒科科教儀器公司生產的模擬電子技術實驗箱,總共有九大功能模塊,采用插線的方式進行實驗。《模擬電子技術實驗》安排了32個實驗學時,包括常用電子儀器的使用、單管共發射極放大器、結型場效應管放大器、集成運算放大器線性應用、集成運放波形產生電路、多路直流穩壓電源設計、音頻功率放大器等7個實驗項目。
通過多年的實踐,我們發現在教學中存在諸多不足,采用固定實驗模塊,學生只是機械地連接電路,缺乏對學生的動手能力和創新精神的培養,有些動手能力較強的同學,很快就完成全部實驗內容,也不利于整個教學活動的開展。因此必須對教學內容,教學實施方法做一些改革。
二、教學內容的改革
在全部7個實驗中,其中有6個是驗證性實驗,學生只需要照著電路圖在實驗箱上連接電路即可測出實驗結果,這樣不利用學生動手能力和創新能力的鍛煉,為了提高實踐能力,去除一組驗證實驗,對音頻功率放大器實驗,要求學生自己動手設計電路,計算電路的各個參數,通過各個原件連接電路,完成最后的組裝和測試,充分體現學生的自主創新能力。
三、課堂教學實施方法的改革
1)理論課教師參與實驗課的指導,在實驗開始前,給學生提出預習要求,對實驗內容有所了解,在實驗課堂教學時,對學生進行提問,解決學生的實際問題。
2)一個實驗要在幾個學時內完成,對大多數學生來說是有難度的,實驗老師必須對實驗內容,實驗步驟,注意事項教學詳細的講解,對比較難的電路現場演示,實時解決學生的各種問題,同時動手能力較強的同學在完成實驗后,可以和教師一起指導其他學生,達到事半功倍的效果。
3)將EDA技術引入教學,對實驗內容可以采用proteus仿真軟件進行演示,讓學生很直觀地看到實驗結果,從而提高學生學習積極性和興趣。
4)針對學生在實驗過程中存在的共同問題,進行現場講解,答疑解惑,并正確引導學生的自主意識,對于動手能力較強的同學,可以引導他們對實驗內容教學擴展,提出新的要求,提倡學生多方面多角度思考問題,不斷提高學生的創新能力。
5)對部分實驗內容可以錄制成視頻,利用計算機網絡和學生分享,拓寬學生的學習途徑。
四、考核改革
實驗的評分應該更加注重平時的表現,將實驗前的預習納入最終考核成績,在每次實驗前,對學生的預習情況進行考核,實驗預習,實驗操作各占總成績的30%,實驗結果,實驗報告各占總成績的20%。
五、總結
本文提出了一些獨立學院《模擬電子技術實驗》教學改革的看法和見解,并在本院學生中進行了實施,取得了較好的教學效果。
然而時代在不斷的發展,對教學的要求在不斷更新,我們每一位教師都應該不斷改進教學手段,不斷提到教學質量,為培養高質量的人才出一份力。
參 考 文 獻
[2]楊聚慶,劉嬌月.高職光纖通信課程實驗教學探索與實踐[J].實驗室科學,2007年03期
[3]程永強.高頻電子線路教學實踐與體會[J].太原理工大學學報(社會科學版),2003年S1期
[4]王艷春.單片機課程教學改革的實踐與探討[J].吉林廣播電視大學學報,2005年02期
[5]王兵玲. 《電工與電子技術》課程教學改革模式初探[J].山東商業職業技術學院學報,2005年03期
[6]王艷春.單片機課程教學改革的實踐與探討[J].吉林廣播電視大學學報,2005年03期
關鍵詞 電視傳媒;視頻音頻;數字化存儲技術
中圖分類號 TP3 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708(2017)188-0060-02
現如今,我國很多的電視傳媒機構都已經對很多的視頻、音頻節目素材進行了積累,對這些素材進行分析我們能夠看到,很多的素材都具有較強的歷史意義,因此,如何才能夠在對這些資料的管理過程當中采用現代數字化技術,使得工作效率能夠得到有效的提升,并對現代化發展的趨勢進行適應對電視臺來講已經成為了十分重要的研究課題。當前,我國的多媒體行業正在得到快速的發展,而在這樣的背景下,電視臺也有著更多的選擇。本文從實際出發,對如何將計算機技術與資料管理進行結合,使得素材得到有效保存以及調用進行了介紹,并對電視傳媒機構視頻資料數字化存儲的優勢進行了
探討。
1 電視傳媒機構視音頻資料數字化存儲工作的概念
在全國各級電視臺當中,利用光盤、磁帶等形式對視音頻素材進行保存有著廣泛的基礎,而這也是電視節目持續發展的寶貴財富。現如今,電視臺節目收錄、播出等數字化改造正在越來越完善,計算機網絡也得到了十分廣泛的普及。對于電視臺的發展來講,數字視音頻網絡的應用是十分重要的趨勢,而網絡存儲技術則能夠使得電視臺迅速的對市場需求進行響應,從而更好地對市場的變化進行適應。
2 電視臺視音頻資料數字化存儲的應用特點
之所以要對電視臺的視音頻資料進行數字化的存儲,就是利用對高效數字管理系統的構建來實現。在該系統當中,能夠支持與服務節目的制作以及實時播出,并對外提供對節目的查詢以及檢索等服務。
在電視行業當中,對視頻、音頻等資料的處理具有一定的特殊性,海量的信息以及存儲量對傳輸效率以及傳輸質量都有很高的要求,而實時查詢還有著更高的性能要求。因此,就必須要將產品與先進的存儲技術進行
結合。
通過對相關技術的了解我們發現,目前,相關存儲區域網技術具有較好的發展態勢,如傳統的交換機加RAID陣列相比,這種優勢能夠使得用戶的操作難度得到最大限度的降低。在對系統進行訪問的過程當中,用戶能夠對數據進行隨意的查詢,而并不需要對后臺的配置參數過多的關心,使得數據共享更加的
高效。
2.1 電視數字化技術設備改造是重要基礎
電視數字化設備直接關系這電視臺能否都對視音頻節目進行數字化的存儲以及制作,是數字化當中十分重要的一個組成部分,在數字化過程當中,需要涉及到很多的步驟,而不是簡單的對存儲方式以及介質進行改變,是需要將壓縮、網絡傳輸等多種技術進行結合,對多種先進技術進行利用,而數字化技術的使用,也會使得傳統的電視臺工作模式受到沖擊,使得電視臺的傳統工作模式發生
改變。
2.2 數字視頻網絡對電視行業數字化進程起到至關重要的作用
現如今,電子設備正在人們的日常生活、工作當中發揮著越來越重要的作用,也得到了越來越廣泛的普及,而數字視頻網絡的概念更是在很早的時候就已經得到了提出,對于電視行業來講,數字視頻網絡的概念并不陌生,但是很多電視臺對于數字視頻網絡的建設卻沒有起到足夠的重視。從實際的調查當中我們看到,我國的很多傳媒機構數字視頻網絡以及數字設備的發展效果并不理想,但由于該項技術的作用正在日益增大,我國的各個電視臺也已經開始對這類系統展開相應的構造和應用。
2.3 數字化技術設備管理水平的高低影響著電視臺的發展速度以及規模
對電視數字化技術設備的管理進行加強,能夠使得電視臺的工作效率得到有效的提高,并防止資料流失的情況發生,可以說,對于這一課題的研究具十分重要的意義。現如今,市場當中出現了越來越多的數字化技術設備,而在這樣的背景下,光電的設備管理部門對于數字化技術設備的管理、配備等工作仍然還存在著很多的
問題。
3 電視臺視音頻資料數字化存儲工作當中需要注意的問題
從技術的角度上來看,想要使得數字化存儲的各項功能得到有效的實現,還應對以下幾個方面的問題進行注意。
3.1 正確選擇存儲方式
現如今,硬盤陣列、光盤庫、數據流磁帶是較為常見的打了容量存儲介質。這些存儲介質都有著各自不同的性能以及特點,能夠對不同的應用方式進行使用。而電視臺更多的是對視音頻素材以及電視節目進行存儲,現如今的資料往往是在磁盤庫、光盤庫、數據流磁帶庫當中的量的進行存儲,如果需要在線存儲,則通常采用低碼率視音頻分離存儲的方式。
3.2 做好數據存儲壓縮
本文提到的數據存儲壓縮主要是對視音頻資料的壓縮。所謂的視音頻資料數字化,就是將傳統的模擬信號轉化成二進制碼。而復合編碼以及分量編碼則是數字視頻信號編碼的主要形式。所謂的復合編碼就是將彩色信號編成PCM形式,而分量編碼則是將R、G、B信號轉換為PCM形式。復合編碼以及分量編碼的數碼率分別為142兆比特/秒以及212兆比特/秒。這樣的高數碼率會對網絡傳輸以及設備造成一定的影響,這就需要在保證質量的基礎上壓縮數字視頻信號。現如今,M-JPEG以及MPEG是比較流行的壓縮標準,前者對于視頻編輯比較使用,而后者采用幀間壓縮的方式,則能夠獲得更好的圖像質量,而對于電視資料的存來講,后者較為
理想。
3.3 網絡傳輸不可或缺
目前,隨著計算機技術在人類社會的不斷推廣,人們每天都能夠接受到海量的信息,這使得社會進入到了信息化的時代,而在信息化社會當中,電視臺作為大眾的主要傳媒之一,對網絡化以及計算機化的實現是十分重要的一種趨勢。這也要求相關的工作人員在對數字化存儲方案進行設計過程當中,對網絡視頻實時傳輸的質量進行相應的考量。
4 結論
總而言之,對于很多的電視臺來講,在數字化生產過程當中,視音頻數字化存儲管理已經成為了十分重要的一個組成部分。從技術的角度上來看,數字化存儲管理能夠使得電視臺當中的視頻、音頻資料得到共享利用。而將IT技術與AV技術進行結合,則衍生了元數據組織管理、分級歸檔存儲系統等方面的研究課題。除此之外,對現有的存儲系統進行數字化方面的改進過程當中,一方面要對技術、設備是否先進進行考慮,另一方面還要與電視臺的實際情況相結合,對改造的可行性進行考慮。只有這樣,才能夠使得電視臺的一些迫切問題得到解決,并保證電視臺的資料存儲系統能夠得到有效的升級,并最終實現全臺數字化系統的
目的。
參考文獻
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關鍵詞:數字圖像處理;液晶屏;識別
中圖分類號:TP311文獻標識碼:A文章編號:1009-3044(2012)15-3679-05
Digital Image Processing Based on the Ammeter’s LCD Screen Recognition Research
WANG Cai-yun
(Shenzhen Longgang Vocational Technical School, Shenzhen 518172,China)
Abstract: This article from the basic principle of digital image processing and method to begin, through the camera image acquisition, and then the image processing and analysis, on all images in a meter image common image feature, through an appropriate design of image fea ture extraction, target and background of the reliable separation, thus realizing the intelligent meter LCD screen to identify and positioning. Key words: digital image processing; LCD Screen; identification
隨著我國信息化建設和國際化發展進程的加快,自動識別技術已經廣泛應用在各個工程領域,利用數字圖像識別技術對國家電網實現對電表智能化,自動化的管理上起到了關鍵技術作用。由于液晶屏作為電表上非常明顯的標志物,因此提取液晶屏作為圖像處理特征,對實現整個電表的識別與定位打下了可靠的基礎。下面從數字圖像處理中的顏色轉換、中值濾波、直方圖均衡化、及二值化提取算法等原理與技術,講述如何實現對國家標準智能電表液晶屏的識別與定位。
1智能電表圖像采集和預處理
用普通數碼相機拍攝得到的國家標準電表圖像,如圖1所示。從這組照片中了解到實際圖像中電表情況的復雜性,一幅圖像中可能存在一個或多個電表,電表的擺放角度或水平、或垂直、或與圖像水平線成一定角度,電表的背景也比較復雜。此外,由于照明或拍攝角度的不同,得到的電表圖像可能存在比較強的反光,這些因素增加了液晶屏識別和定位的難度。
基于圖像分析,將RGB圖轉化為HSL圖后,再分離得到H圖、S圖和L圖,效果如圖2所示。從圖2中可看到,其中的H圖和S圖中電表的液晶屏、液晶屏的周邊以及表身具有與圖像背景較大區分度的特征,這些特征即使在具有較強反光和亮度不同時仍然存在,這在H圖中表現得尤其明顯,因此選擇H圖作為實驗下一步的研究對象。
將圖2中的色調圖通過中值濾波[1]平滑去噪和直方圖均衡化灰度拉伸處理之后,可得到如圖3所示的色調圖及其灰度分布的直方圖。
選擇全局灰度均值作為閾值對圖3中的色調圖進行二值化,實現目標與背景的分離,實驗效果如圖4所示得到二值化[2]圖像。分析圖4可知液晶屏具有明顯的特征,且與圖像其它部分顯著分離開;此外,液晶屏的周圍及電表表身區域在二值化色調圖中基本上呈現白色。因此,可以通過這幾個特征在二值化后的色調圖中識別出液晶屏。
2使用形態學提取算法實現液晶屏識別與定位
為了使圖4所示的二值化色調圖中液晶屏與圖像其它部分的分離更徹底,以便實現液晶屏的分割,一種有效的途徑就是通過對二值化色調圖進行開操作或閉操作處理。如圖5所示是分別進行兩次開操作或兩次(或多次)閉操作得到的結果。
根據圖5所示的結果,設計基于輪廓提取的液晶屏提取算法如下【algorithm_img_1】:
(1)對二值化色調圖開操作i次(i從2開始),在得到的色調圖中進行輪廓提取,通過以下方法對屏幕進行篩選:
(1.a)刪除面積過小(比液晶屏標準面積的20%還小)和面積過大(比液晶屏標準面積的180%還大)的輪廓;此外,由于輪廓所圍區域為白色,計算得到的面積為負值,而在色調圖中液晶屏為黑色,所以還可以直接刪除所圍面積為負值的輪廓。
(1.b)采用傾斜矩形對輪廓進行擬合,計算所得到的擬合矩形的面積、擬合面積相對誤差(擬合矩形面積與輪廓面積之差,再除以擬合矩形面積,該指標主要衡量矩形擬合的可信度)以及長寬比,當擬合矩形面積不位于標準面積20%和180%之間,或擬合面積相對誤差大于0.2,或長寬比不位于1.2和2.8之間時,則刪除輪廓。通過篩選的“液晶屏”信息保存為鏈表,設其鏈表頭為Screen HeadOpen。如果ScreenHeadOpen == NULL,并且i < iMax(最大操作次數,一般2到1次即可),則令i = i + 1,返回(1)繼續查找。
(2)針對ScreenHeadOpen鏈表中的每一個元素(可能的液晶屏),通過電表已有的幾何信息,計算液晶屏四周的矩形環以及四個方向(上、下、左、右)的表肚矩形在圖像中的位置,然后在閉操作兩次的二值化色調圖上統計這些區域的黑像素概率(即黑點總數除以像素總數),當矩形環黑像素概率小于0.1并且表肚矩形黑像素概率小于0.1時,確認該“液晶屏”與矩形環以及表肚矩形構成一個電表。所有通過確認的電表信息保存為鏈表,設其鏈表頭為DianbiaoHeadOpen。
(3)將(1)中對二值化色調圖開操作i次,換成閉操作i次,進行類似的(1)~(2)的處理流程,最后得到確認的電表信息保存為鏈表,其鏈表頭為DianbiaoHeadClose。
(4)對比DianbiaoHeadOpen鏈表和DianbiaoHeadClose鏈表中的每一個元素,計算液晶屏中心坐標的相對誤差,確認兩個電表是否完全相同,如果相同,則刪除其中一個;最后,將剩余的電表信息進行合并,得到DianbiaoHead。
上述算法處理得到實際效果如圖6所示,實現電表的液晶屏的識別和定位,從而實現智能電表粗定位。
3結論
通過對智能電表進行圖像采集、預處理及分割算法,從RGB圖到色調圖系列處理,最后鎖定對色調圖作為二值圖進行提取算法,實現智能電表液晶屏的識別與定位。實際應用中,除了基于色調圖的信息,還可以通過紋理特征實現對目標的識別和定位,這將在以后的學習工作中值得繼續探討。
參考文獻:
1.當前《電子技術基礎》課程的特點
1.1《電子技術基礎》的課程內容對于當前的《電子技術基礎》課程,其主要包括了2個大類,一個是模擬電子技術基礎,另一個是數字電子技術基礎,《電子技術基礎》課程是電類專業學生的專業基礎課程。課程內容主要是研究各種半導體晶體管的性能特點以及各種工作電路的工作原理。
1.2《電子技術基礎》課程的教學特點對于當前《電子技術基礎》課程的教學,很多技校常常是先圍繞理論知識教學,即在《電子技術基礎》課程教學課堂上,以《電子技術基礎》教材為主,教授過程中,主要是按照相關的教材來進行講解,在理論教授之后,進行相關的實踐教學。理論知識的教學一般是按照班級進行的,即由一名老師教授多名學生的一種教學方式,目前眾多技校所使用的《電子技術基礎》課程教材都比較陳舊,使得學生學習起來非常困難、生澀。
2.當前《電子技術基礎》課程教學中存在的一些問題
2.1《電子技術基礎》課程所使用教材過于陳舊對一些技校電類專業教材進行調查發現,許多技校所使用的《電子技術基礎》課程教材是十年內前出版的教材,使得《電子技術基礎》教材對于當前快速發展的電子信息技術不能很好的滿足,而且許多教材大多是參照大學電子技術課程教材內容,使得教材內容偏向了理論知識,理論性過于集中,使得對于當前的許多技工學生而言,《電子技術基礎》教材內容過于理論而不能理解和學習,使得最終學生失去了學習興趣。
2.2《電子技術基礎》理論課程學時過多,實踐學時過少在目前的眾多技校電類專業課程表中,《電子技術基礎》課程所占據的學時非常多,但是在這些學時中,60%以上是理論學時,實踐學時僅僅占有40%。有的甚至一學期的理論教學學時高達120學時,但是《電子技術基礎》實踐教學學時僅僅為短短的20~30學時,使得學生的實踐學習時間不夠多,最終使得學生的實際動手能力不夠強。
2.3《電子技術基礎》課程理論教學過于抽象很多技校的電類教學老師在講授《電子技術基礎》理論知識的時候過于偏向教材,在教學的時候,單純的參照PPT教學,而教學內容也大多以教材中的電類知識基本概念以及電器設備工作原理為主,不能在教授理論知識點的同時不能做到知識之外的延伸,而忽略了學生的學習和掌握能力,使得學生的學習興趣和動力受到了阻礙,最終影響了學生對《電子技術基礎》課程的掌握程度,這種課堂理論教學模式是有著非常大的弊端。
2.4《電子技術基礎》課程實踐教學過于模式化在當前許多技校電類實驗室中,很多實驗器材和設備都偏向于驗證性實驗。通常在進行《電子技術基礎》課程實踐教學之前,一般先由教學老師準備實驗所需要用到的試驗電路以及相關的器材,在學生進行實驗之前,通常是由教學老師講解實驗的目的、內容、步驟、注意事項以及實驗重點,最后再讓學生來進行相關的實驗操作,但是由于很多的技校院校學生的綜合素質不是很高,使得他們對于這種過于模式化的實驗不能很好的接受和操作,最終他們常常成為了《電子技術基礎》課程實踐教學實驗中的旁觀者,而且他們所操作進行的實驗一般也是按照教授老師的方法來做,無法在實際操作能力方面得到提升。
3.以就業為導向的一體化教學改革
3.1《電子技術基礎》課程教材的改革一本教材是一門專業課程知識和教學的載體,是教授老師進行教學的主要工具,更是學生進行自主學習的主要工具。當前的《電子技術基礎》課程所使用的教材是十年內前出版的教材,使得《電子技術基礎》教材對于當前快速發展的電子信息技術不能很好的滿足,因此對于《電子技術基礎》課程教材的改革應該圍繞培養技能型的職業教育來進行編寫,并以能力教授為基礎,以學生應用為教材目的。《電子技術基礎》課程教材的理論部分應該設定一個度,即“必需”和“夠用”,“必需”教材內容應該包括電子技術相關的基礎點和原理,而“夠用”教材內容則包含在接下來的教學過程中關于專業崗位需要掌握的專業知識。而且針對當前的《電子技術基礎》教材偏難問題,新教材應該適當的降低難度,以實踐應用為主來進行理論講解。
3.2精簡學時,增加實踐教學的學時對于《電子技術基礎》課程理論學時過多、實踐學時過少的問題,應該精簡理論教學學時和增加實踐教學的學時,來提高實踐教學學時所占《電子技術基礎》課程總學時的比例得到提高,以此來增加學生實踐動手的機會,來提高學生對電路的認識以及運用能力,最后可以提高他們以后結業之后進入社會的技能掌握程度。
3.3《電子技術基礎》理論教學新模式在理論知識講解過程中,可以實施相應的課堂活動來帶動學生的自主學習,將理論知識與實踐知識運用結合在一起來進行教學,還可以通過分配任務的方法來將學生劃分成幾個小組來進行,以此來提高學生的自主動手能力,又不會造成學生難以理解教材理論知識的尷尬教學場景的發生,在學生小組中,學生自身可以通過合作來進行對相關電器、電路、儀表的認識和使用,在此基礎上,教學老師再指導他們來進行整個電子技術基礎系統地學習。
3.4《電子技術基礎》實踐教學新模式以就業為導向的一體化教學在《電子技術基礎》實踐教學體現更加明顯,通過教學老師在課堂上講授《電子技術基礎》相關知識點的同時,來進行實驗的演示,在理論教學中通過相關電路的視頻來教授學生,然后再在接下來的實踐教學過程中,來引導學生,先給學生講解實驗的工作原理,在確定所有學生明白實驗原理之后,再進行電路的組建分析以及實驗注意事項的分析,對于那些基礎較差的學生,教學老師可以多加關注并加以指導,在實驗的過程中,可以將學生劃定幾個實驗小組,進行相應任務的劃分,培養的分工合作能力。
4.結束語
1采用模塊化合理設計現代電子技術課程體系
設計的模塊化現代電子技術課程體系框圖如圖1所示。該課程體系大致分為三大類模塊:基礎電子技術模塊、專業電子技術模塊和實踐模塊。其中基礎電子技術模塊包括:電路原理、模擬電子技術、數字電子技術。現代電子技術模塊包括:微機原理/單片機、EDA技術。實踐模塊包括:電工電子技術實驗、基礎課程設計、專業課程設計、開放創新實驗室、學生科研與競賽和畢業設計。該課程體系的特色在于:強化實踐模塊,通過多種途徑,為學生創造電子技術實踐和提高的條件,強調培養學生工程實踐能力、創新意識和創新能力,建立學生從基礎課學習到社會就業的直接通道。
2完善現代電子技術精品課程建設
按照精品課程評估體系扎實推進課程體系建設,具體包括:
2.1推進課程教學基礎建設和教學實踐平臺建設
完成課程教學大綱、教案、多媒體課件、教學參考書、網絡教學資源、課程建設與管理規劃、實踐教學設計、教學質量控制控制等基礎性工作;并按照有關要求,建設了課程網站,優化資源配置的教學模式。建成省級電子信息實驗教學示范中心1個、省級機電工程實驗教學中心1個、省級電工電子基礎實驗平臺1個,校級開放創新實驗室1個,建成6個校企聯合實驗室和多家校企合作實習基地,拓展了學生進行電子技術設計實踐平臺。
2.2推進課程教學內容建設 突出知識的應用性
按照“分立元件起步,集成電路落腳,突出技術應用”來組織教學,努力提高學生的綜合素質和創新能力。根據電子技術的飛速發展的客觀實際,教學內容以集成電路為重點,重外部特性,輕內部結構;重實用電路,輕基本電路;重技術應用,輕理論分析;把電子技術的新概念、新器件、新設備溶入課堂教學中去;突出技術性、應用性,引入新技術、新器件,正確、妥善處理傳統內容與新知識、新技術之間關系,對教材內容的精選要遵循“少而精”的原則,教材水平應保持與本學科發展相適應的科學水平。
2.3形成“一體化,多層次”的教學體系
通過對傳統的電子技術實驗課進行優化、整合,分階段開設基礎板塊、提供板塊、拓展板塊3組系列,并增加“創新實驗”和“開放實驗”,既體現不同層次的差異,又形成一個有機整體,突出了“基礎、提高、綜合、創新”的特點。將原有以電子技術理論課程教學為主體,變為理論教學與實驗教學并舉,驗證性、應用性訓練與創新性訓練并舉,從原來被細化的按專業方向培養學生,變為按一級學科特點培養人才。
3創新教學方法 更新教學手段
利用現代化教育手段,設計多媒體課件,開展課堂演示實驗教學,創新教學方式。通過應用EWB,MATLAB和Multism軟件,制作了電路原理、模擬電子技術和數字電子技術演示實驗軟件,并課程教學中新增了演示實驗環節,使抽象的理論變得形象,加深了學生對知識點的理解,增強學生對實際應用知識點的感知力。通過引人電子設計自動化工具軟件,形成“電子仿真工作平臺”,對現成的組合邏輯器件及時序邏輯電路進行功能驗證,提供簡便快捷、準確有效的實驗手段,可以豐富教學內容,更新課程的教學思路,提高課程的實踐性與應用性。另一方面,也可以借助計算機網絡環境,將數字電子技術課程教學資料(例如:課件、講義、教案、輔助教學材料、試卷等)上網,使其成為共享的資源,能促進數字電子技術課程的交流和改革。模擬仿真突破了教學難點,具有化繁為簡、化難為易、化抽象為具體的功能。
4以開放創新實驗室為平臺 加強第二課堂實驗基地建設和指導
4.1建立開放創新實驗室和校企聯合實驗室
為學生搭建良好的電子技術實踐和創新平臺學生通過項目申請,進入開放創新實驗室;實驗室則為學生提供電子技術實踐場所、儀器設備、元件耗材,并由相關的老師負責指導。具體做法是:首先,每學期開學初,學生向實驗室提出申請;其次,經指導老師審核、實驗室管理老師批準,申請獲得通過后的學生將進入創新室,借用儀器設備(如:計算機、示波器、直流電源、信號發生器)搭建自己的實驗平臺;學生可以根據自己電子系統設計的需要,使用實驗室中的電子設計設備,如打印機、轉印機、銅板腐蝕劑、鉆臺等公共設備,并申請常用的電子元器件。同時,常年有課題組教師負責創新實驗室學生的輔導。在學生座位的安排上,將高年級的學生和低年級的學生進行穿插安排,充分調動學生自主學習的主動性,讓高年級的學生起到良好的傳幫帶的作用。創新實驗室為學生提供了一個良好的實踐平臺,極大地提高了學生實踐與創新能力。
4.2利用每年暑假時間 進行大學生電子設計競賽培訓
以全國大學生電子設計競賽為切入點,舉辦電子設計培訓。培訓的重點放在實踐能力提高上,注重實踐訓練,彌補理論教學上的不足。根據競賽征題要求及歷年競賽試題,培訓內容采用基礎平臺+模塊化訓練。其中基礎平臺主要內容包括:傳感器、放大器、振蕩器、運算放大器、調制與解調、數字電路、單片機小系統。模塊化訓練主要內容是歷屆競賽試題和本年度的模擬試題,具體類型有電源、信號源、無線電、儀器、數據采集與控制類。實踐證明,這種培訓模式是行之有效的,能迅速提高大學生的動手能力,培養其創新意識和協作精神。
5加強學生科研引導和畢業設計建設 提高創新能力
5.1引導學生申報各類科研項目
鼓勵學生申報校團委科研項目、省級和校級大學生創新實驗項目,并為學生項目立項和項目實施提供指導。
5.2加強學生科研引導和畢業設計指導
以畢業設計形式或課程設計形式,引導高年級學生參與電子技術類產學研項目,鍛煉學生解決實際問題的能力和創新能力。學生通過獨立完成課題的設計、制作、調試和實驗分析,鍛煉分析問題和解決實際問題的能力,促進創新意識、創新能力和工程實踐能力的培養調,提升適應未來工作的自信心。近年來,有多名大學生通過參與教師與企業間的項目合作,得到了良好的鍛煉,畢業后直接到企業就業,成為技術骨干。
6改革成效
6.1電子技術類課程教學質量顯著提高
改革后的電子技術課程在授課內容、教學方法上都有了明顯的進步,課堂互動性增加,學生的學習興趣提高了。項目實施以來,電子技術相關的課程授課效果良好,在期末測評中獲得同學們的好評,有多位教師獲得省級、校級教學名師稱號。
6.2學生電子技術實踐和創新能力顯著提高
各類科技創新活動取得佳績項目組依托開放創新實驗室,通過暑期的大學生電子設計競賽培訓,每年完成約100人次的電子技術設計培訓;每學期指導進入開放創新實驗室和校企聯合實驗室的學生約60人,四年來累計指導學生約400人次;指導的大學省級創新創業實驗項目、校級創新實驗項和團委科研立項目60多項;四年來,本項目組成員指導大學參加了全國、全省大學生電子設計競賽,獲得各類獎項32項,其中一等獎6項、二等獎11項、三等獎15項;指導的學生分別獲得2009、2011和2013年福建省大學生課外學術科技作品競賽二、三等獎。
6.3學生畢業設計課題完成質量顯著提高
通過現代電子技術課程體系改革,學生對新技術的掌握和實踐動手能力都應該比以前有所提高,這部分學生在畢業設計中就可以做一些難度較大、有實用意義的課題。四年來,指導約200名大學生開展與電子技術相關的畢業設計,取得良好成績,近30位同學獲得校級優秀畢業論文。
6.4獲得社會的廣泛關注和用人單位的好評
幾年來,以開放創新實驗室和校企聯合實驗室為平臺的現代電子技術課程體系,培養了一大批實踐能力強、創新意識強、具有團結協作精神的大學生,這些學生畢業后能勝任與電子技術相關的技術工作,成為公司的技術骨干,獲得用人單位的好評。
7結束語
隨著電子技術的發展,傳統的教學方法也逐漸被改變,多媒體、互聯網逐漸走進課題。多媒體、互聯網信息含量大,資源豐富,可以很好的滿足我們的教學需求。在近幾年時間里,學校集中師資編寫了一套與我系《數字電子技術》《模擬電子技術基礎》《電子實驗技術》教材匹配的電子課件。在這幾年的多媒體電子教學的實踐中,我們將我院4個班級200多個學生作為調查對象,進行了多種問卷調查,調查他們對課件內容、課堂節奏、表現形式的調整的感受,并征求學生對多媒體課堂教學的看法、建議及要求。在取得學生信息反饋后,我們在課件內容、課程節奏、課堂形式方面又進行了調整,使課堂更加符合學生需求。這樣,我們的課堂變得更加豐富多樣,既節約了時間,又增加了課堂信息量,獲得了學生一致好評。
二、變革教學方法,采用多媒體教學
在采用多媒體教學之初,我們只在《數字電子技術基礎》《模擬電子技術基礎》這兩門課安排在多媒體教室,以進行先行試驗。我們任課教師負責創造多媒體教學的條件。而學校也安排了我系全體教師參加現代教育技術的培訓,以提高教師自身的現代教學技術水平。這樣,我們的改革工作得以順利展開。在開展多媒體教學之初,理論課教師帶頭在理論教學、實驗教學和課程設計環節率先使用自己制作的電子教學課件。我們積極地研究多媒體應用的規律,不斷總結實踐經驗,逐步修改、完善教學課件。經過幾年努力,終于研制出了《數字電子技術基礎》《模擬電子技術基礎》《電子技術實驗》三門課的電子課件。最終,多媒體課堂代替了傳統的“粉筆加黑板”的模式,使得我們的課堂煥然一新。隨之,我們將《數字電子技術基礎》《模擬電子技術基礎》兩門課的電子課件及輔導教案上傳到校園網,更加方便了學生的學習。
三、加強學生實際操作能力,進行創新教育與實踐
為了加強學生的實際動手能力,我們在系里所有班級中開展了電子電路仿真與教學設計的教學。同一設計題目,采用虛實結合的教學方法,讓學生先在計算機上進行虛擬設計與仿真,然后再到實驗室進行實際設計、實驗。不僅如此,我系還先后開設了“電子電路CAD”、“電子設計與仿真技術”等選修課程,成立了“家電維修興趣小組”、“電子設計培訓指導小組”,為學生提供了多元的、良好的學習環境,很多學生被吸引參加選修課及課外實踐小組活動,大大提高了他們的學習興趣及實際動手操作能力。
四、全面改造實驗室,創造良好的實驗環境
為了更好地提高我系電子技術教學水平,我們實地考察了周邊高校的電子技術實驗教學情況。在比較的過程中發現,我校電子技術實驗室設備比較落后,于是我院向學校申請進行電子技術實驗室改造。在學校的重視下,為我系實驗室投資700多萬元,進行實驗室全面改造及設備更新。購置了“信號與系統實驗箱”、“光纖光柵傳感實驗儀”、“高頻電路實驗箱”、“單片機微機接口實驗箱”、“通信原理實驗”,并新建成了電子信息綜合實驗室,配置了EWB、Mat-able、PSPICE等電子設計軟件。新的電子技術實驗室,極大地改善了我院的教學情況,充分滿足了師生教研、學習方面的需求。
五、結語
關鍵詞:電子技術實驗;電子技術課程設計;電子競賽;反饋促進機制
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2016)30-0132-02
電子技術課程是我校理工科專業重要的技術基礎課程之一,其實踐教學體系內容包括電子技術實驗、電子技術課程設計、電子技術創新活動、國家級省級電子競賽等。電子技術課程實踐教學體系決定它們對學生的培養和能力要求是分層次、臺階式、循序漸進的,但是它們之間的內在聯系和反饋促進機制長期受到忽視,在實踐課程體系的設置上缺乏層次化、立體化和系統化的整體考慮[1]。電子技術實驗教學是整個實踐教學體系的基礎,長期以來存在的課程體系設置不科學、實驗內容陳舊落后、與實際需求脫節等問題制約了學生在后續實踐環節中的學習與能力的培養。目前對實驗教學的探索、研究和改革,重視程度不夠,缺乏科學合理的系統化實踐教學模式。因此,根據電子技術實驗課程內容和知識結構的調整和個性化人才培養的需要,有必要對電子技術實驗課程的教學大綱、教學內容、教學方法和考核方式等幾方面進行改革。
一、電子技術實驗教學現狀及改革的必要性
(一)電子技術實驗教學現狀
我校電子技術實驗教學環節改革起步較晚,從2009年電子技術實驗開始獨立設課,模擬電子部分實驗18學時,數字電子部分實驗18學時,實驗一人一組,我們在多年的實驗教學中一直延續老方法,傳統的教學模式沒有改變,而恰恰是這樣偏偏延緩了教學改革的實施,表現在以下幾點:
1.電子技術實驗雖然形式上已經獨立設課,但在實驗體系結構、內容設置仍然依附于理論教學,沒有真正意義上成為一門相對獨立,有自己的教學大綱和教學重點的自成體系的一門課程。
2.在當代五彩斑斕的世界中,學生們被大量的新鮮事物所吸引,使他們對于傳統的教學模式感到厭倦,實驗內容不出新,學習興趣缺乏,動力下降,從而使得教學成績低下,顯而易見這已經適應不了教學改革的需要。
3.傳統的實驗教學模式在實驗課程設置上內容單一、缺乏綜合性。當代教學研究是多個學科相互交叉實行,我們現在不能將傳統的教學實驗內容細化,需要將每個部分都結合起來,使實驗課程更加的綜合化。
4.傳統的實驗教學模式只注重于學生整體的均衡發展,忽視了學生的個性發展,致使培養出的學生只能稱為合格的產品,而不能稱為具有創新精神的人才。
(二)電子技術課程實驗與課程設計的關系以及現狀
電子技術實驗是電子技術課程設計的前提與基礎,每年暑假或者寒假,學生在進行課程設計的時候,面對課程設計題目,許多學生感到無從下手,頭腦里沒有相關的思路,不清楚解答問題的切入點,常常因此耽誤了很多的時間。究其原因筆者認為在平時的電子技術實驗教學中,學生從沒有單獨從頭至尾解決一個問題,每個實驗的內容涉及的知識容量較少,綜合性不高,而且每個實驗的實驗目的、原理及方法、實驗步驟都是事先準備好的,學生幾乎不需要太多的思考[2]。而課程設計無論是實驗步驟還是實驗方法,這些都需要學生自己親力親為去進行,鍛煉學生在課程中的嚴謹性,使得實驗和理論課程統一化。
(三)電子技術實驗教學與電子競賽的關系及現狀
我校從1997年以來,每年有數百名本科生參加了國家級省級電子競賽的選拔與培訓,取得了豐碩的成果。這些成績對許多感興趣的學生鼓舞很大,參賽的學生逐年增多,同時參與的范圍也不斷擴大。參加過電子競賽的學生,無論是系統設計、方案論證、整機裝調,還是選用新器件以及創新能力,都得到了全面提高,同時也增強了他們的自信心。但是能夠參加最終競賽的學生畢竟是少數,受益面不夠。因此,我們希望借鑒電子設計競賽這個平臺,把在競賽中所了解到的信息及經驗,反饋到電子實驗教學中來,逐漸轉化為日常教學規范內容,讓更多的大學生從中受益。
二、電子技術實驗改革的措施以及方案
不斷改革和完善電子技術實驗相關的教學體系,教學改革不應單純是某一方面改革,而應從教學大綱、教材建設、內容設置、教學方法和考核模式等方面全面展開。
(一)改革試驗教材的內容,完善相關的實驗教學體系
教材的編寫和實驗的改革緊密結合,是實驗改革的結晶和升華。新版的實驗教材是在實驗內容單獨設課,在實驗教學的體系結構、內容設置的改革中,不斷總結相關經驗的基礎上編寫的。在保留原有特色的基礎上,借鑒了電子競賽所涵蓋的知識點以及相關院系反饋意見進行了修訂,重點是對以下內容進行了合理的調整:
1.模擬電子部分實驗內容:分立元件實驗少保留幾個,多增加相關的集成電路實驗,同時加入模擬可編程器件實驗以及應用實驗。
2.數字電子部分實驗內容:在保證基礎的前提下,適當加大可編程器件實驗的個數以及相關內容。
3.綜合性或者系統設計性實驗內容:適當增加一些有關模擬電路,數字電路和接口電路的綜合性實驗,同時加強模擬可編程和數字可編程器件的實驗內容,條件允許的情況下,可加入研究開發性的實驗。
(二)強調綜合設計性的實驗,使實驗與課程設計有機結合
增加綜合設計性的實驗比例,給學生更多的選擇機會,充分發揮他們的想象力、創造力。這類實驗一般周期較長,難度較大,教師只作指導性工作,并提出實驗要求,實驗準備到實際操作由學生自己完成。綜合設計性實驗作為課程設計的基礎,在實驗選題上要注重,即將實驗內容與下一步的課程設計連續起來,為課程設計打下基礎,使學生提前介入課程設計的一些基本步驟,改變過去在課程設計時無從下手的被動局面,這不但有利于培養學生的綜合應用能力以及工程實踐能力,同時反過來電子技術課程設計的內容又能作為大型綜合性實驗去嘗試[3]。
(三)創建開放創新實驗室,使電子技術實驗與電子競賽完美結合
創建時間開放、內容開放的創新實驗室,為那些優秀的學生提供個性發展的機會,同時通過吸取競賽中有益的經驗,把以前那種小范圍、短時間的賽前突擊培訓活動慢慢轉化成日常教學的規范內容,盡可能讓更多的大學生從中受益,從中探索出適合我校實際的大學生創新與實踐能力培養的新途徑,實現均衡發展與個性發展的完美結合;創建開放的創新和實踐實驗室,依據電子競賽的相關內容和經驗,把經常用到的電子功能盡可能模塊化、規范化,例如電子競賽中經常用到的可調電壓源、電流源設計等,并盡可能引入一些比較先進的模擬器件進行難度較大的設計和嘗試。通過這些措施,方便學生具體情況具體分析,針對于各個功能的模塊進行組裝,使得設計更加的編輯化[4]。
(四)積極發展虛擬電子技術實驗、網絡實驗教學
實驗手段可采取實際電子實驗和虛擬電子實驗相結合的形式,尤其在實驗室空間緊張和實驗經費短缺的情況下,利用EDA軟件進行仿真電子技術實驗。從電子技術發展的趨勢看,進行仿真是設計電子產品的前提和必經之路,目前,現在的教學電子技術理論教學、電子技術課程設計等課程都設立了專用的教學網站,學生可以在網站上瀏覽并下載自己所需要的學習資料,采用這種靈活自主的學習方式,促進了枯燥教學的多彩性,使得教學方向向網絡化發展,更具有時代性,從而達到更好的教學效果。
(五)實驗考核方法改革
傳統的考核方式都是閉卷考試,這種封閉式的考核以延續多年,而針對于實驗考核,嘗試多種方法,開卷與閉卷考試相結合,多元化的考核方式使得學生針對于評定具有多選性。
三、結束語
實驗教學改革是教學改革的重要組成部分,通過構建科學合理的多層次、立體化的實驗教學模式,采取虛擬與實際相結合、實驗室內與實驗外相結合、統籌安排與自主開發相結合的模式,合理設置虛擬性實驗內容、驗證性實驗內容、綜合設計性實驗內容、研究創新型實驗內容的比例,建立科學合理、有利于創新能力培養的實驗考核辦法,修訂或編寫配套實驗教材,完善電子技術綜合創新實驗室,加強大學生創新實踐等方面能力的培養。通過以上這些措施,不但訓練了學生的創造思維,同時強化了學生的工程意識,而且提高了學生綜合應用知識的創新能力,也縮短了就業后的適應期。
參考文獻:
[1]畢滿清,楊錄.電子技術實驗與課程設計教材介紹[J].華北工學院學報:社科版,2008,(4):67-69.
[2]馬麗霞.新型實驗教學模式的探索[J].教學研究,2008,(7):24-37.
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