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【中圖分類號】G64【文獻標識碼】A【文章編號】2095-3089(2016)04-0163-02
在電力電子技術的不斷發展與技術革新下,開關型直流穩壓電源以其自身的工作表現與其可靠性成為我國電力系統中廣泛使用的一種設備。在實際應用中,開關型直流穩壓電源自重輕,工作內故障低,工作效率高,且其性價比占優勢,并具有功耗曉得良好表現。相比于其他開關型電源,開關型穩壓電源應用范圍廣,競爭力強,特別是對于粒子加速器等電源應用范圍來說,開關型穩壓電源具有著良好的專業性與穩定性。通過對于開關型穩壓電源的技術標準研讀與相關的影響因素分析,目前此類技術研究區域人員都是采用移相控制橋來對DC/DC變換小信號模式進行開關型穩壓電源的電路設計。
1.對于動態小信號模型的相關闡述
對于動態小信號模型來說,不同的模型選取進而得到的設計結果都會存在差異。所以,在模型的選取上,應根據其實際情況進行分析與配置。對于開關電源來說,其本質是作為一個非線性的控制對象在進行工作,如果要對其進行成功的設計與分析,那么在進行指導建模時,應以近似建立在其穩態時的小信號擾動模型為依據。這一思路一方面取決于小信號擾動模式穩態時具有與設計目標相近的工作表現;另一方面也是由于這樣的模型對于大范圍擾動時的擬態不夠精準,會造成相應結論的誤差或偏差。基于此,以小信號擾動模型來進行開關型穩壓電源的電路設計是保證其最終設計結果滿足設計要求的必要條件。
2.開關型穩壓電源的相關性能指標
2.1性能指標之穩定性
通過相關數據與實踐結果研究表明,在不同的開關型穩壓電源系統設計下,會產生不同程度的魯棒性。而在暫態特性方面,其表現也會相應提高。但對于直流新穩壓電源來說,其系統下對于增益余量的要求是大于或等于40dB,對于相位余量的要求則是大于或等于30dB。
2.2性能指標之瞬間響應指標
當開關電源處于非穩定狀態下,由于其所受的干擾,輸出量會出現相應的抖動現象。且其抖動量會隨著其干擾而變化,當干擾停止時,則其最終也會回到穩定值,基于此,在對開關型穩壓電源進行這方面的性能指標確定時,是以過沖幅度與動態恢復時間的長短來衡量其系統的動態特性的。在此定義下,瞬態響應指標內容主要是表現為,如果穿越頻率越高,則其系統恢復到動態平衡點的時間就越短,另一方面,系統在干擾情況下所表現的過沖幅度與其相位余量呈相關性。
2.3性能指標之電源精度
在電源精度方面,其控制要求嚴格,一般其最終的電源精度誤差需要控制在設計目標的1‰以下,且其紋波不得在1‰以上。考慮到紋波自身的分類有高頻與低頻兩種,而這兩種紋波是基于開頭頻率表現的。如高頻紋波就是受到開頭頻率的影響,必須通過濾波器進行控制。而低頻紋波則是受到電網波動的影響,必須通過系統的負反饋來進行控制。
3.關于開關型穩壓電源的電路設計
3.1關于系統下的補償網絡與相關相關設計應用
目前來說,對于開關型直流穩壓電源系統來說,其補償網絡是通過PI或者PID的算法來設計與制作的。也就是說,PI調節器的主要作用是對抗高頻紋波影響,也就是提高系統對于高頻干擾能力的抵抗性,但對于PI調節器來說,動態性差的缺點是無法忽視的。目前來說,實際應用中通過引入微分算法后可以有效提高系統的響應速度。但其缺點也顯而易見:一方面是由于零點的大量引入直接造成系統對于高頻信號的敏感度大幅度提高,放大器在此情況下,很容易產生堵塞現象;另一方面則是當開關紋波的放大倍數得到增大時,放大器也會隨之進入非線性區,這結果只會造成整個系統的不穩定。目前來說,對于這些缺陷是以超前滯后的方法來進行補償的。
3.2關于開關型穩壓電源的電路設計原理
3.2.1理想性技術指標如下:(1)輸入交流:電壓220V(50—60Hz);(2)輸出直流:電壓5V,輸出電流3A;輸入交流電壓在180—250V區間變化時,輸出電壓相對變化量應小于2%;(4)輸出電阻R0<0.1歐;(5)輸出最大紋波電壓<10mv。3.2.2關于開關型穩壓電源的基本工作原理。當線性自流穩壓電源處于低頻率工作狀態下時,那么調整管的工作由于其體積大,則其效率相應低,但當其調整管工作處于開關狀態下時,那么其的工作表現就為體積小,效率高。
3.3開關型穩壓電源的電路設計探究
從以上論述可以看出,開關型直流穩壓電源系統其低功耗的特點是由于晶體管位于開關工作狀態下時,對于功率調整管的功耗要求低。特別是對于理想狀態下的晶體管來說,當其處于一種截止狀態時,晶體管所經過的電流為0,相應的功耗也就為0;另一方面,由于開關型穩壓電源系統的穿越頻率較高,所以對于電路的動態響應速度得以提高,而且整個系統的響應速度不受低通濾波器的影響;另外,相對于直流470V的電壓來說,并環穿越頻率遠未達到這一頻率,輸出只為48V,特別是其電壓穩定性方式,經過測試,其低頻紋波穩定率都在0.996以上,完全滿足了設計要求。
4.結語
綜上所述,在進行開關型穩壓電源的電路設計時,小信號的模型選擇是關鍵點。為了進一步提高開關型穩壓電源系統的穩定性,超前滯后網絡補償原理有效地彌補了精度電源的紋波限制高的問題。通過實踐也表明,開關型穩壓電源的適用性非常強,必將為人們生活提供更好的服務。
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電子技術課程是一門專業性、實踐性很強的學科,傳統的講授+PPT教學模式很難適應當前教學要求。任務驅動式教學模式是一種建立在建構主義教學理論基礎上的教學方法,它以教學任務為主線,教師為主導,學生為主體,并以協作的方式完成教學任務,可以培養學生的自學能力和相對獨立地分析問題、解決問題的能力。本文闡述了任務驅動式教學模式在電子技術課程中的運用方式。
關鍵詞:
任務驅動;電子技術課;應用
由于學生學習能力、個體素質、學習意愿等存在差異,導致電子技術課程教學一直是授課教師“頭疼”的課程。如何把學生的興趣吸引到教學中,讓學生主動有效地完成教學任務是筆者一直思考的問題。
一、任務驅動教學模式的核心
任務驅動是一種建立在建構主義教學理論基礎上的教學方法,屬于探究式教學模式,適用于培養學生的自學能力和相對獨立地分析解決問題的能力。它包括五個環節:提出任務、分析任務、自主學習、完成任務、過程評價。任務驅動教學模式創新性的以任務為主線、學生為主體、教師來引導作為基本內涵,學生作為主體參與到教學中,教師在教學中起到組織、引導、控制、促進、改善作用。這種模式充分調動學生的主動性、創造性和學習興趣,讓學生在“動”的過程中學到知識。
二、任務驅動教學模式教學的過程
第一步:教學開展前,教師確定主題,提出任務。第二步:學生結合自己意愿和能力,分析任務并分組。第三步:教師對核心內容進行輔導和講解,學生按照任務要求借助多媒體設備、圖書資料等進行自主學習。第四步:學生對任務內容進行實踐性操作,小組分工配合和個人技能相結合,教師協助學生解決遇到的困難。第五步:每組學生講解和展示自己完成的項目,學生互評,教師進行總體評價。
三、對任務進行設計的方法
在教學任務設計的階段,對學生現有的知識結構和水平進行評估,針對學生的特點進行設計,做到讓學生有興趣且樂于構建知識體系。第一,差異化的任務設計。根據學生知識掌握的能力和意愿不同,在設計任務時應相互關聯而又存在差異。在保證核心知識不變的前提下,把握知識脈絡,突出重點,抓住關鍵,做到因材施教。其具體步驟為,教師通過實例授課講解任務用到的新知識與技巧,學生根據實例做出類似項目,掌握任務中所包含知識點和技巧;學生完全理解和掌握知識點;學生自行設計或按照自己的思路進行探索,提高學生的積極性和學習興趣。第二,協作性的任務設計。團隊配合是當今社會大力提倡的能力之一,一個人的智慧和精力有限。為了使學生將來工作后快速適應崗位和工作氛圍,在任務設計中教師應加入協作性配合模塊。良好的團隊配合不僅事半功倍,同時也充分發揮分析能力和講說能力,使他們在相互討論、爭辯中解決問題。
四、任務驅動教學模式在課程中的運用
以直流穩壓電源課程為例。一是教學任務的設計。直流穩壓電源電路由變壓、整流、濾波、穩壓四部分構成,電路中變壓器起到變壓作用。二極管起到整流作用——將交流電轉換成脈動直流電。電容起到濾波作用。電路的調整使輸出電壓穩定。二是學生對任務進行分析。直流穩壓電源的內部構造是什么?每個元器件的作用是什么?是如何實現直流穩壓的?三是內容講解和學生自主學習為核心。教師將核心內容二極管及其整流電路、濾波電路、穩壓電路,進行講解。學生根據任務要求自行查閱相關資料,試析解決問題。四是完成任務。學生對直流穩壓電路進行實踐性操作,組裝和調試電路。調試內容主要有調整、測試電源輸出電壓、空載電流、負載電流、電壓調整率、電流調整率和紋波電壓等。教師在一旁指導并協助學生解決出現的問題。五是評價總結。做到“三評”,即小組自評、每組互評、教師講評。對于掌握慢、基礎不扎實的學生要加強小結和知識點回顧;對于掌握快、能力更好的學生要引導他們繼續探索更深層次的知識,這樣將使每個學生都有收獲和成就感,真正實現了分層教學和因材施教。任務驅動教學模式是對現有教學模式的一種改進和創新,實施它的目的在于培養學生的自學、觀察、動手、研究和分析問題的、協作和互助、交際和交流能力以及生活和生存的能力。學與做相結合的模式體現了中等職業教育的特點與特征,是促進中等職業學校學生全面發展的一種有效教學方法。
作者:李永建 單位:河北省廊坊市高級技工學校
參考文獻:
[關鍵詞]電子實習;教學模式;教學改革;教學效果
[DOI]10.13939/ki.zgsc.2015.41.189
高職電子工程實習是一種注重實際動手能力培養和鍛煉的基礎課,要求學生在掌握扎實的理論知識基礎上,學會理論聯系實踐,在實踐中不斷提升動手能力和創新水平,是促進學生理論知識上升到實踐能力的重要環節,也是保證學生能夠適應企業工作崗位的重要教學內容。因此,探討如何改進電子工程專業實習教學方法和質量具有十分重要的現實意義。
1 電子工程實習教學現狀分析
當前電子工程實習教學過程中,由于學校教學軟硬件條件存在明顯差異,且行業內新技術、新工藝不斷出現,電子工程實習教學存在一些比較突出的問題,主要有以下幾種情況:
(1)實習內容簡單陳舊,無法滿足當前電子工程應用發展需要。當前電子工程實習內教學內容還停留在傳統焊接、組裝以及基本儀器使用層面上,學習內容陳舊、缺乏有機統一,不能有效調動學生學習積極性。學生學完相關課程后,只是知其然不知其所以然,難以達到培養創新實踐能力的教學目的。
(2)實習教學模式設計不科學合理,嚴重限制了學生創新動手能力提升。從現有實習教學模式來看,學生要在有限的課時內掌握電子器件原理、電路組裝、焊接和拆卸、運行測試只是外,還要學習電路設計、Protel99se 軟件、PCB工藝制板以及電路焊接檢測等內容,繁重的實習任務嚴重擠占了學生自我發揮想象力和動手創造的空間,不利于促進學生電子系統綜合設計能力、創新能力培養和發展。
(3)對新工藝技術關注不足。實習教學內容與行業最新技術發展脫節嚴重,學生對當前企業引入的新電子工藝技術和設計技術缺乏足夠了解,相關動手能力不足,嚴重限制了其社會就業能力提升。
2 電子工程實習教學改革路徑
根據高職院校課程改革指導思想,以及電子工程人才培養目標,以提高學生實踐創新能力為出發點,本文提出了電子工程實習教學三段式改革方案,分別是:
第一階段:電子工藝基本技能訓練階段
該階段主要強調專業基本技能學習和訓練,要求學生掌握電板組裝、焊接、測試等多項基礎技能和實踐能力。學生要掌握以下幾個方面的專業知識和技能:
(1)熟悉電子元器件工作原理和檢測方法。通過分解講授、現場示范、學生實操等方法,幫助學生掌握電子元器件內部組成結構、工作原理和檢測方法。
(2)直流穩壓電源設計。通過指導學生自行設計和組裝最簡單的直流穩壓電源著手,幫助學生掌握電路設計方法和動手能力。
(3)Protel99se 軟件設計。對于電子工程專業學生來說,掌握計算機輔助電路設計是最基本的要求。要在實習課程中引入Protel99se 軟件設計方法,幫助學生掌握Protel99se軟件使用技能。
(4)電源電路PCB 設計。幫助學生掌握最新PCB 設計理念和技術,熟悉PCB 制作工藝和方法。通過開展實習實踐活動,讓學生自行設計穩壓電源PCB板,在這個過程中熟悉感光板、熱轉印等工藝技術,為以后設計和制作電子產品奠定專業技術基礎。
(5)電子產品組裝、焊接和調試。設置簡單的穩壓電源組裝、焊接和檢測教學內容,幫助學生了解和熟悉電子系統設計要點和方法。提高學生電子系統調試、測試、故障診斷動手能力。
第二階段,任務驅動的開放式教學階段
學生在自行設計簡單的穩壓電源過程中,可以對電子產品設計方法和流程進行熟悉了解,并在此基礎上進一步強化學生的動手能力、電子產品綜合設計能力、理論與實踐相結合能力,最后逐漸掌握更加專業化、系統化的電子產品組裝、測試技能。通過開展任務驅動的開放教學,給學生自由選擇學習內容的空間,發揮其主觀能動性和創造性,自行摸索和探討電子設計設計、組裝和調試方法,形成良好的專業素養和動手創新能力。
考慮到教學改革處于前期摸索階段,為方便器件、管理以及考核,為學生提供半開放式教學嘗試,結合專業課學習內容以及以往電子設計大賽科目,為學生提供選擇題目,要求其用可以支持ISP單片機AT89S52為核心選器件設計制作一個電子系統,例如交互式信號發射器、自動化線路巡查車設計、數控穩壓電源設計、電動機功率限額監測器等。另外,教師可以鼓勵學生自主選題,另課余時間搜集相關資料和文獻,自行完成電路程序編寫和測試。教師驗收學生設計作業合格后,學生可以進入到第三個教學實習環節。
第三階段,綜合設計制作測試階段
學生完成第二階段實習任務后,教師要利用1~2周的時間點評學生前面兩個階段實習效果。通過在課堂上演示學生設計作品,共同探討作品中存在的問題并指正;教師也可以要求學生自己做好作品設計展示方案,在課堂上邊演示和回答師生提問,這樣不僅可以加深學生對設計產品的認識和理解,還可以鍛煉他們的口頭表達能力。
第一個階段可以夯實學生電子工程基礎動手能力和技能,掌握扎實的焊接、組裝、調試、檢測試能力。第二階段可以引導學生自行開展研究,通過搜集專業資料和文獻,完成電子產品設計,這可以有效提高其綜合動手和實踐能力,有利于增強學生創新意識。第三階段主要對前兩個階段學習成果進行鞏固和提升,進一步提高學生理論聯系實踐、學科知識運用能力以及創新能力。
3 結 論
本文就電子工程實習教學改革進行了一些嘗試和探索,希望能夠起到拋磚引玉的作用,今后有更多學者投入到這方面的研究中來,不斷補充和完善相關理論體系,促進電子工程實習教學水平提高。
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職業中專電子專業中《電子技術基礎與技能》是一門集知識和技能于一體、實踐性很強的課程,要求學生既要學好理論知識,又要掌握實際操作技能。其主要是培養具有一定的理論基礎知識和很強的實踐操作能力的技術人才。為此,《電子技術基礎與技能》教學對實現中職培養目標具有非常重要的作用。在《電子技術基礎與技能》教學中,如何采用有效的教學方法來提高學生的實踐能力和創新能力,以適應將來的工作需要?這將是所有電子專業教師值得深思的問題。眾所周知,傳統教學理念顯然不能適應當前《電子技術基礎與技能》教學的要求,往往導致一些自我學習和控制能力較差的學生從起初的對電子專業感興趣,很快變成厭學、懼怕,使電子專業教學達不到應有的效果。這就要求我們突破傳統的教學模式,積極探索,尋找一些有效的教學方法。
“任務驅動”教學法是一種建立在建構主義教學理論基礎上的教學方法,它將以傳授知識為主的教學理念轉變為解決問題、完成任務為主的多維互動的教學理念,將再現式教學轉變為探究式教學。任務驅動教學法的實施包括六個環節:提出任務、分析任務、自主學習、完成任務、過程評價。“任務驅動”教學法強調學生的學習活動必須與“任務”或問題相結合,學生在處理“任務”的驅動下展開教學活動,以探索問題的方式來引導和維持學生的學習興趣和動機;教師引導學生由簡到繁、由易到難,循序漸進地完成一系列“任務”,在完成“任務”的過程中,培養分析問題、解決問題的能力。在這個過程中,學生帶著真實的任務學習,擁有學習的主動權,會不斷地獲得成就感,可以更好地激發他們的求知欲望,從而培養獨立探索和創新的能力。在電子技術基礎教學中充分體現出以任務為主線、教師為主導、學生為主體的特點,并在情景創設、任務確定、自主學習、效果評價等環節上精心構思,積極探索,從而獲得較好的教學效果。
一、《電子技術基礎與技能》教學中實施任務驅動教學法的必要性
新的形式對職業教育提出新的要求,培養高技能、搞素質的新型復合人才是職業學校的重要課題。因此,必須更新教學理念,積極推薦可能改革,采用新的教學模式和方法,為社會培養更多的合格職業人。而《電子技術基礎與技能》是一門實踐性很強的課程,該課程內容主要包括:直流電路、交流電路、模擬電路、數字電路、直流穩壓電源等,知識點多、散、碎,教師在教學時,若采用任務驅動教學法,在教學過程中將重要內容設計成包含若干知識點的綜合任務,學生在完成任務的過程中,就會在具有明確目標的任務驅動下,自發地學習各個知識點,將零散的知識點有機地串聯起來,形成一個系統的理論,其分析問題、解決問題的能力也會得到提高。對培養學生的職業能力具有重要的作用,采用“任務驅動”教學方法能有效提高教學效果。
二、任務驅動教學法的實施過程
(一)注重思想、培養興趣
眾所周知,進入職業中專的學生大部分都屬于初中學校的“雙差生”,其表現在學習成績差、行為規范差、對自我要求不嚴格、對待自己沒有明確目標等等。所以這部分學生進校以后對專業的選擇基本上都是模糊的。為此,正確的定位學生、調整學生的心態、幫助學生正確認識專業、培養學生對專業的興趣是非常重要的。
(1)調整學生心態,讓學生認清專業學習目標
首先,給學生全方位的介紹電子專業,給學生腦海里對電子專業有一個初步的認識,讓學生在專業方面對自己有一個目標。 其次,借助目前的行業形勢,制定適當的教學方法。目前,社會需要大量的熟練的操作人員和檢驗、設計人才。但是目前職校生整體素質不是很高,學生的自我學習和自我調控能力都停留在比較低的層次上,這就要求專業教師針對職校生的就業特點,對電子專業理論知識進行分析、重組,把課程目標定位于能夠熟悉基本的電子技術理論,了解相關的電子產品的設計、安裝、檢測和維護方法,重點掌握電子技術的實踐操作能力,為企業的生產和管理服務。
(2)激發和培養學生的學習興趣
采用“任務驅動”教學,可以變抽象為具體,變枯燥為有趣,讓學生樂于去操作、掌握。當學生完成了某一任務后,內心就會產生一種成就感,一種喜悅感,一種沖擊力。這種力量不僅增強了學生的自信心,還提高了學生學習知識和技能的興趣。 同時,教師要分層次地給學生下達任務。教師下達給學生的任務過于容易,學生會認為沒有挑戰性,從而失去興趣;教師下達給學生的任務太難,學生又會產生自卑畏難心理,從而失去學習的信心。因而教師應在實際的課堂教學中,根據學生的實際情況,分配不同層次的任務,讓不同學情的學生都嘗到成功的喜悅。
(二)注重過程、增強能力
中職學生的教學都應該“以學生的能力為本位”。因此在教師教學過程中不管采用何種手段和方式都得以提高學生的能力為目的,鑒于此要求本人認為只有在教學過程中采用有利于學生學習、能夠激發學生潛能的教學方法才能夠讓學生的綜合能力得到提升。 尊重學生的認知差異,因材施教,為不同的學生提出不同的任務。最基本的任務是面向全體學生的,要求人人都能完成。其他任務則讓學生思考、設計、創新。開放性任務的設計,激發了學生的靈感,使走在前面的學生發揮自己的潛能,掌握得更多。
首先教師應對提出的任務進行深入的研究,準備好該任務討論可能涉及到的有關知識。然后以比較藝術性的方式介紹項目任務的內容,充分調動學生的積極性,吸引學生的注意力。通過學生討論,按照實際工作的完整程序,共同制定計劃,共同完成整個項目。在這個任務的實施過程中,教師必須起到指導作用,用所學的知識點,面向全體學生,做好示范。關注學生對該任務計劃實施過程,創設良好的學習環境,引導學生自主學習,激勵學生進行思考。該部分主要要求學生掌握電路設計、布線的工藝、元器件的選擇、焊接組裝技能以及整體調試檢測等程序,強調知識的系統性和完整性,將所學的理論知識和操作技能進行有機結合,在此一般以五六人為一組,分工實施,以增加互相協調和綜合處理能力。
(三)善于評價、促進發展
從事職業教育的人都了解,我們教育的對象大部分是初中階段已經邊緣化的學生,為此他(她)們幾乎很少受到老師真正的贊許。但是這些學生從心里面還是希望得到老師的認可。任務完成后的總結評價是必不可少的重要環節。科學的評價學生有利于自己的教育教學,更加有利于學生的發展。讓學生表達、分享自己都學會了什么,總結任務驅動教學活動對他們的意義。老師可以從理論設計、動手操作、工作態度、創新能力等方面給學生進行評價。通過總結,使學生找到自己理論及操作技巧上的不足,以及在任務實施過程的最大收獲與體會。其次,教師對學生完成任務情況作出檢測和評價,既有利于掌握學生學習情況,通過提出改進意見,又有助于學生學習得以提高。教師可根據學生具體完成情況,靈活決定是否要對某些環節重新作出講解和示范。
三、任務驅動教學法在《電子技術基礎與技能》教學中的應用實例
以教材項目一中的任務一《制作可調直流穩壓電源》為例,淺析任務驅動教學的應用模式,本任務包含交流電源、整流電路、濾波電路、穩壓保護電路等內容。
(一)提出任務。任務的提出要以教學的內容為依據,既要與書本知識緊密結合,又要有一定的想象空間,讓學生既能掌握所學的知識,又可以自主創新。任務的難易程度要針對學生的實際水平來確定,要幾乎讓每個學生在老師的指導下,都能完成規定的任務。
例
①、能分析可調直流穩壓電源原理;
②、能正確區分元件,識讀電路圖、接線圖和裝配圖;
③、能夠根據裝配圖在萬能板上放置并焊接好相應的元件;
④、接通電源,用示波器調試電路,測試穩壓性能。
(二)分析任務。分析任務可在教師指導下進行,采用討論或問答等方式調動學生的主動性,可視具體情況把總任務分解成一些“階段任務”,“階段任務”又可以分解成更小的“分任務”,逐步細化。通過細化任務,可使學生明確具體的小任務,培養學生解決問題的思路,從而明確學習的方向和目標。
例
總任務:制作可調直流穩壓電源
分任務:教師指導學生進行任務細分
階段任務一:工作原理部分
分任務1:了解電源穩壓電路中需要使用到的電阻、電容、二極管等元件的特點、型號及主要技術參數;
分任務2:理解整流電路、濾波電路、穩壓保護電路的特點;
階段任務二:安裝電路部分
分任務1:掌握需要使用的元件的安裝檢測方法;
分任務2:掌握通孔元件的焊接技巧;
階段任務三:調試與檢測部分
分任務1:接通電源,看可調直流穩壓電源電路能不能正常工作;
分任務2:若電路不能正常工作,查找原因并排除故障。
(三)自主學習。細化任務之后,要求學生閱讀教材具體內容或查找相關課外資料,確定解決“分任務”的方法。這一過程是培養學生自主學習的重要步驟,要充分調動學生的積極性和主動性,鼓勵同學之間交流討論,找到比較好的解決方案。教師要做好此過程對學生的評價考核,主要包括學生學習的積極性與資料的檢索能力,能否遵守紀律及是否具備團隊合作精神等。學生根據分任務要求自主學習,教師要求學生通過閱讀教材具體內容或查找相關課外資料,確定解決“分任務”的方法。
(四)完成任務。完成任務階段可以是一個由完成“分任務”到“階段任務”再到“總任務”的過程,由于此階段是一個由理論付諸于實踐的過程,學生會遇到很多意想不到的困難,教師要及時恰當地對學生進行指導,解決學生遇到的難題,督促學生按時完成任務內容,并進行階段性檢查評估,尤其要經常進行安全教育,培養學生的安全意識,切忌違規操作,以保證學生能順利地完成任務內容,達到教學目的,學生課內不能完成的實踐操作,在教師的指導下可以延伸到課后進行。
一種新的教學方法的出現將會大大地提高電子專業教學的效果,它是凝聚了許多有經驗的老教師及同行專業教學人員的智慧與心血,本人在電子專業課程運用該教學方法得到了前所未有的幫助。
1.任務驅動教學法的實施效果。在使用任務驅動法教學中除了考慮任務設計問題還要考慮課堂管理、評價等問題,在課堂管理方面,教師要處理好“動”和“靜”的問題,建立和諧的師生關系和課堂氣氛,從學生的實際情況入手,查漏補缺,其重點和難點根據學生完成的效果進行調整,課堂上教師要充分地了解學生,在學生學習遇到困難時,教師可以強調學生為主體、教師為主導的教學思想,符合目前的教學理念。教師為學生支起支架;在學生學習不夠主動時,給學生提出問題,引導學生去探究;在學生完成基本任務后,調動學生的創作欲望,進一步地完善任務創作。由于每個學生都有自己的任務,成為一個人人參與的創造實踐活動,注重任務實施的過程,不僅能提高學生的動手實踐能力,而且能夠將理論知識和實踐經驗進行互換。使學生有一個很高的學習積極性,體驗求知的艱辛和樂趣,培養分析和解決問題的能力。課程教學中以小組為單位完成項目任務,學生學習氣氛濃烈,通過討論交流促進知識的積累,顯著提高學生的參與意識,樹立團隊合作精神。這種自主學習方式,使學生的個性化得到充分發展,加強了自我學習能力和自我調控能力的進步,促進創新能力的培養。
2.任務驅動教學法的實施注意事項。在應用任務驅動法時,要仔細推敲每個知識點、統籌兼顧,為學生設計、構造出一系列典型的操作性“任務”,讓學生在完成“任務”中掌握知識、技能和方法。真正體現教學中學生的主體地位和教師的主導地位,充分發揮學生的主觀能動性,訓練他們的各種創造性思維,全面提高他們的綜合素質。教師只有認真考慮任務驅動教學法的每個教學環節才不至于走進任務驅動教學法使用的誤區,任務驅動教學法還有很多需要去研究的地方,還需要廣大教育工作者在實踐中不斷去完善它,一切以學生為中心,培養能夠自主探究及創新的國家信息化人才。
綜上所述,任務驅動教學法在培養學生的實踐能力和創新能力、充分發揮學生的主觀能動性和創新精神方面起到了突出的作用。但是任務驅動教學法并不是普遍的使用于電子專業課程的教學。比如,低年級的學生對有關的基本概念和基本操作尚沒有任何相關的知識和經驗,要完成給定的任務會比較困難。在我從事電子專業課教學過程中,充分感受到了任務驅動教學法的重要性,并取得了很好的教學效果。所以我認為只要合理的將任務驅動教學法運用于電子專業課教學中,一定會起到事半功倍的效果。
參考文獻
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[3]何克抗,李文光.教學技術學[m].北京師范大學出版社:30-60.
[4](美)j.布羅菲.激發學習動機[m].華東師范大學出版社:15-45.
任務驅動法的教學思想理念就是將學習融入到實踐的過程中,在實踐的過程中學習,也即是創建以學習為目的的任務讓學生或是師生來共同完成,在激發學生去完成任務的過程中,也是學生學習的過程,最終以任務的完成情況來衡量教學效果。這種教學方法不同于傳統的教學方法,它不再僅僅只是強調理論知識的講授和積累,而是在解決實踐問題過程中學習知識,以完成任務為主的互動式教學方式。在電子技術教學中應用任務驅動教學,將學生置于真實的情景中去探索、去協作、討論完成任務的方法,重在培養學生的創新能力、分析問題能力和解決問題的能力。
二、電子技術教學中應用任務驅動法的理論前提
任務驅動教學理念在電子技術教學中提出之后,關鍵還在于教學流程的設計。教學流程設計關系到教學理念能否實現教學的目標。電子技術教學中應用任務驅動教學,需要根據學習的內容和學生自身的知識和能力而定。其中包括:課前準備、創設任務情境、設計任務目標、布置任務、明確目標,學生分組、制定計劃,學生自主學習、討論、發現問題、解決問題,任務的實施,最后是任務完成、評價。其特征表現為以情景任務為明線,以幫助學生掌握知識和技能為暗線,以老師為主導、學生為主體。首先是情景任務,任務是電子技術教學知識和技能的載體,對學生需要學習的知識和技能融入到任務中,任務的設計要以教學內容和目標為導向。其次是幫助學生獲取電子技術教學的知識和掌握技能,這是任務驅動教學法的目標,即是要求學生通過在完成任務的過程中要達到什么樣的目的,掌握到哪些知識和技能。最后,是老師主導、學生為主體。在任務驅動教學活動中,發揮主體作用的是學生,老師在這個過程主要起引導的作用。學生在完成任務過程中自主學習、自主探索、與其他學生協作配合,老師對一些疑難雜癥提供顧問幫助,但不提供直接參與完成任務的幫助,并評價學生任務最終完成的效果。
三、電子技術教學中應用任務驅動法的實踐思路
基于任務驅動法在電子技術教學中的應用理論前提,在教學實踐當中,考慮到電子技術的知識點具有多且零散的特點,采用任務驅動教學法可以將若干知識點融入到設計的任務中,讓學生在任務目標的驅動下主動去學習相關的知識點,并將零散的知識有機串聯起來。具體的實踐舉措可歸納為以下幾點:
第一,創設具有情境的任務。通過創設現實生活中的實際情境,一來可以增加趣味性,吸引學生參與的興趣,二來可以讓學生更直觀形象的理解情境的內容,從而有利于激發學生的聯想能力,促使學生去搜索自己原有認知結構中的知識。也就是說,在采用任務驅動教學法進行電子技術教學的時候,所創設的情境要跟學習的知識、主題具有相關性,用生活中學生經歷過的真實情境來引導進入學習情景。案例分析:在現實生活中,其實有很多情境都包含著電子技術知識,比如在學習“半導體二極管及其應用電路”、“穩壓電源”知識時,可以創設這樣的任務情境:充電寶蓄電池充電電路、電動車充電器電路等,然后布置給學生任務:裝接一個集成直流穩壓電源任務。綜合上面的分析結果,可看出在采用任務驅動法進行教學時,任務的設計是相當重要的,所以要根據不同的學習目的來設計不同類型的任務,確保教學內容和教學目標的緊密結合。任務類型根據大小可以分為系統任務和獨立任務。筆者認為系統任務是對整個學習階段內所要掌握的知識和技能來進行設計的,他需要通過多個課節的實現才能完成,也即是可以分解為多級子任務來完成。
第二,分析驅動教學任務的目標。分析任務需要在老師指引下,調動起學生的積極主動性,共同討論、分析任務,然后把任務再進一步細分成“階段任務”,通過這種任務細分的過程,培養學生思考問題、解決問題的思路,在總任務目標的指引下,將任務切分成多個小目標來分階段完成。案例分析,承接上述的裝接集成直流穩壓電源的任務,可將其再次劃分為三個階段性任務:首先,半導體二極管的識別及極性檢測;其次,半導體二極管應用電路的測試與分析;再次。穩壓電路的測試與分析。通過三個階段性任務,可以讓學生來達到熟悉二極管外形和特性、掌握整流電路基本組成、工作原理、簡單工程計算、掌握電容濾波基本形式、掌握集成穩壓器使用常識等學習目標。在此值得一提的是:獨立任務是在每個課時內完成的任務。其中開放性任務一般都是小的任務,一般在學量的新知識和新技能,而學生這方面的背景知識又不夠時所使用的任務類型,這類任務一般先由老師設計完成,學生在老師的指導下以小組合作或個人獨立完成的任務,這種任務的特點就是學生自主性比較低。
第三,分組討論和自主學習。任務驅動教學方法還需要讓學生養成協作、配合的能力。期間要求對學生進行分組,分組要考慮到實踐器材的分配情況、以及學生能力強弱相互交叉配合的實際情況。案例分析:根據以上的驅動教學任務,可將學生配成一組5~8人,讓能力較強者作為組長,由組長協調分派任務并對任務的完成過程實施監督。分組后,組長分派任務要保證人人有份,比如有些負責查閱教材、有些負責翻閱課外資料、有些負責實驗操作、有些負責記錄、整理、有人負責發言解說等等。通過這樣的任務分配,可以讓學生積極主動發揮自身的能動性,培養他們的集體榮譽感和使命感,以及在協作配合中自主學習的習慣。分組討論和自主學習,是在學生具有一定技能和知識的情況進行,老師用案例展示、限定主題和條件的方式,由學生根據主題規劃任務,這種任務類型有利于培養學生的創造能力。
第四,確定方案和實施任務。確定方案和實施任務,是在學生知識和技能都比較豐富的情況下進行,此時學生掌握了電子技術教學相關知識和技能,但還沒形成系統認知,所以教師可以設定較少限制條件,給學生更廣的發揮空間。案例分析:根據以上假設的裝接一個集成直流穩壓電源的任務,不同的組,其畫出來的電路圖肯定是五花八門、不盡一致的,有的畫對了,有的也會畫錯,但錯與對,暫時不關緊要,重要的是要先讓學生們各自來陳述自己所設計的電路圖的原理,以了解他們的設計思路,從而掌握他們對知識的掌握情況。然后在老師的綜合評價下,引導學生重新討論并修改設計方案。最后各分組根據自己設計的方案進入到實施任務階段,來進行電路的焊接、檢測及技術指標的測試。任務實施是任務驅動教學方法的核心環節,在這個過程中,教師要發揮引導和技術顧問作用,引導學生正確使用知識、發現新知識、綜合應用知識。
第五,評價任務完成效果。任務完成后,并不意味著學習就完成了,最后的評價、總結也是非常重要的。評價,就是評價各分組對任務的完成結果的情況、完成過程中的情況,在這個過程中可以總結和反思做的不足的地方,同時還要分享做的比較好的地方,最大化的把任務完成效果反饋出來。就以上的驅動任務教學,采用學生自評、學生間互評以及教師評價相結合的方式,力求評價結果的客觀、公正。評價結果顯示:學生參與驅動任務教學過程中,學生的學習態度良好,具備團結的團隊協作精神,基本能夠分析問題和解決問題,并獲取相應的知識。另外學生的學習方向和目的明確,學習動力得以有效發揮,不斷完善自身知識結構,提高自身綜合素質能力。
四、電子技術教學中應用任務驅動法的經驗總結
電子技術教學應用任務驅動教學方法,以上實踐教學中,筆者歸納出若干點經驗。第一,任務要聯系知識點,能夠將大部分的教學內容的知識點融入到任務中來,而且還要求這些知識點在任務中形成一個有機整體,可以讓學生通過完成任務來獲取到系統的知識和技能。第二,任務設計的素材要源自實際的生活,才能讓學生深刻認識到知識源自于生活,又要回歸到解決生活中的問題去,從而認識到學習知識的意義。第三,任務的設計要難易適中,太難會打擊學生學習的興趣,太容易又不能充分激發學生創造性和主觀能動性的發揮。因此任務設計要有具備可實現性和可操作性。
五、結束語
【關鍵詞】行為導向;項目教學;電子技術基礎
1 概述
《電子技術基礎》是中等職業學校電子類專業必修的一門基礎課程,學好這門課程對學生后續其他課程的學習及其在日后在電子行業的發展都有較大影響。但該課程理論性強,原理抽象,采用傳統知識灌輸的教學形式已不適應現代技能型人才的需求,也不適應中等職業學校學生的現狀,應當對本課程的教學方式進行改革。
2 傳統《電子技術基礎》課程教學存在的問題
2.1 傳統教學以理論為主,輕視學生實踐能力的培養:《電子技術基礎》課程結構的特點是以理論體系為主線,配合實驗、實踐環節來培養學生的實踐能力。理論與實踐分離,先理論,后實踐;重理論,輕實踐。另外,課程理論教學內容多,教師對學生的評價也往往以考察理論知識為主。這樣就造成學生以理論學習為主,輕視技能訓練,影響了實踐能力的提高。
2.2 教學過程以教師為中心,學生習慣被動學習,學習積極性不高:本課程理論分析抽象、難理解,故為了讓學生理解、掌握知識,傳統的課堂教學教師講,學生聽,以教師為中心,學生習慣被動接受。未以實訓引領的教學使學生缺乏感性認識,常常使學生感到枯燥乏味,課程實驗、實訓也往往流于形式。最終使學生認為《電子技術基礎》在專業實際工作中沒有用處,只為應付考試而被動學習。
3 《電子技術基礎》課程項目教學在實踐中的應用
中等職業學校的學生的普遍特征以及社會對技能型人才的需求要求教師改變教學方式,扭轉理論與實踐在教學中的地位,提高課程有效性。采用行為導向的項目教學法,針對學生形象思維較好的特點,有利于增強學生感性認識。以項目作為載體,理論聯系實際,突出學生能力的培養。以任務作為領引,學生有了明確的學習目標,成為學習活動的主體,學生轉變被動學習為主動學習。過程中教師發揮主導作用,引導學生發現問題、提出問題和解決問題,教師即從向學生灌輸知識轉變為引導和輔導學生學習。
《電子技術基礎》課程采用項目教學實施過程如下:
3.1 為了能夠有效地實施項目教學,需要對課程原有理論和實踐內容進行整合,打破原有教材體系,以項目、任務為載體,重構課程知識點。
根據課程知識目標和能力目標的要求,這些項目有制作含整流元件的電子器件、制作含放大元件的電子器件、制作含振蕩電路的電子器件、制作含數字電路的電子器件等(每個項目又可含若干任務,可根據學校實際情況設置,如含整流元件的電子器件項目包括制作可調直流穩壓電源,制作單向、雙向可控硅調光燈電路等)。這些綜合性的電子制作項目要涵蓋課程的主要教學內容。通過完成這些項目,學習課程相關的理論知識,訓練相應的技能,使學生獲得課程所要求達到的能力,如常用元器件的識別和檢測、常用儀器和工具的使用,電路圖識圖,印制板設計和制作,典型電子電路的故障分析和檢修,典型電子電路的初步設計能力等。
3.2 項目任務的實施,要制定項目教學計劃和教學設計,計劃好每次課程教學的項目內容和進度。并對學生進行分組(便于學生討論、交流)。現在以制作可調直流穩壓電源為例說明:
(1)知識引領。教師先介紹要制作的電路功能、電路的組成及其各部分的作用。然后,引導學生學習教材的有關內容。分任務學習電路所用到的二極管及其整流電路、濾波電路、穩壓電路、三端集成穩壓器、電路圖識讀等相關知識。期間,師生、生生間要多開展討論,并解答學生的疑問或引導學生自主解決問題。還要根據學生實際設置不同難度的思考題,讓學生在課本和實踐中尋找答案。
(2)實訓操作,過程中教師指導學生訓練識別和檢測電阻器、二極管等電子元器件、識讀電路圖、設計和制作電路印制板以及焊接、組裝、調試等基本技能。再根據實訓數據探討所學知識,幫助學生將感性認識上升到理性認知,利用實踐進一步印證、理解和掌握所學的理論知識。學生遇到問題時,鼓勵學生通過查閱資料、小組討論,培養學生的學習能力、分析問題和解決問題的能力。
(3)項目評價。項目任務的考核和評價有助于促進學生學習,作為評定學生總成績的依據。檢查內容和形式應包括學生完成電路制作的情況,應會應知的掌握程度。此外,還應考查學生的學習表現、分析問題和解決問題的能力等。
4 在實踐中遇到的一些問題
(1)加大了教師的工作量,同時要求教師要具備較高的理論水平和實踐能力;
(2)學生整體素質偏低,自控能力、文化基礎、學習能力不強,有較強的厭學情緒和依賴心理。項目教學法要求學生有較強的自主學習能力,對項目教學法帶來較大的困難;
(3)項目教學的核心是要完成某個具體任務,過程中應避免學生只顧完成項目制作任務,而忽視理論學習的傾向。
5 項目教學的實踐效果
項目教學法將枯燥的理論學習轉化為理論聯系實際的實踐活動,學生熱情和興趣明顯提升,積極參與項目制作,實現“做中學,學中做”,學生感到學有所得,學有所用,還能學以致用,學習的自覺性和主動性都得以提高。教改符合中職學生形象思維優于抽象思維的一般特征,實現了以能力為本位的課程教學,提高了課堂教學有效性,學生的實踐能力提高了,在各種技能競賽中的成績也越來越好,對其職業發展也起到了很好的推動。
參考文獻
[1] 李新華, 葛立臣. 《項目教學法在高職“電工電子技術”課程中的應用》. 民營科技, 2012第1期
【關鍵詞】汽車電子排擋 開發與設計思路 相關探究
隨著信息技術以及汽車制造業的迅速發展,汽車電子排擋技術越來越受到青睞與關注。但我國汽車電子工業起步相對較晚,電子排擋的生產線及其相關主要零部件對于進口的依賴度相對較高。為此,加強對汽車電子排擋的開發與設計對進一步提高我國汽車生產競爭力有著至關重要的影響與意義。
1 擋位要求
集手動擋與自動擋為一體的電子排擋主要包含六個擋位,這六個擋位具體為空擋(N)、手動與自動切換擋(A/M)、升擋(+)、降擋(-)、倒車擋(R)以及前進擋(G)。這其中,空擋、前進擋以及倒車擋處于穩態的位置,而其余擋位處于非穩態位置。
A/M是手動與自動模式的選擇擋,當駕駛員想要切換至手動模式進行駕駛時,只需將換擋桿向左打到這一選擇擋位置就好,同樣的由自動擋切換到手動擋也是如此。在空擋的情況下,變速箱與發動機處于相脫離的狀態,此擋位的使用與傳統的手動變速器使用類似,例如司機在遇到紅燈時就需將汽車擋位掛到空擋位置處,此外,由于這種擋位的設計沒有停車擋,為此司機在準備停車以及拔出車鑰匙之前一定要將擋位掛到空擋上,否則汽車會自動發出警報聲對司機加以提醒。
2 結構設計
電子排擋的機械結構主要有手柄、外殼、磁鐵以及電路板等幾部分組成。開關對應面上是自動模式下的選項開關;滑動片安裝在手柄下面,主要用于駕駛員換擋時的移動擋桿。固定栓主要用于將底座、電路板以及上面的外殼固定,以防止在撥動擋桿時因電路板位置不穩定而造成的信號采集失誤。
3 電路設計
硬件電路設計是整個電子排擋系統的一個重要部分,它首先對駕駛員所選擇的不同擋位進行識別,再通過微控制單元MCU的處理后對讀到的傳感器信號進行編碼,之后編碼信號傳送到TCM端面,來以此實現換擋的功能。在進行硬件電路設計時,應遵循資源節約、高性價比以及持續發展的原則。
就MCU控制模塊來說,各擋位和傳感器觸發具備一定的對應關系。電子排擋硬件電路的主要作用有:
(1)通過傳感器對駕駛員的操作意圖進行采集,并對干擾信號進行過濾。
(2)將采集到的相關信號輸送到MCU,并依照相關協議進行相應的處理。
(3)之后,將處理的結果信息準確實時地傳輸給變速器的控制機構。
4 主控制器(MCU)模塊
電子控制單元作為整個電子排擋系統的核心與關鍵,其設計的好壞直接影響著整個系統運行的品質。電子排擋系統作為比較典型的實時控制系統,其控制的實時性特征明顯。而由于汽車工作的環境相對較為惡劣,汽車內部元件所處的環境溫度變化區間較大,這也就在一定程度上對電子控制單元的設計提出了相應的要求。為此,在考慮到設計成本問題的同時,一款芯片若能夠在滿足系統所需功能的同時也盡可能節省成本,這便是最佳的選擇。本文所設計的電子排擋系統是以低功耗型單片機為核心控制單元的,該芯片是主要采用了8位CMOS閃存單片機,其不僅僅有著較為精確的內部振蕩器以及遇起始位時的自動喚醒功能,同時其工作時電壓的轉換范圍相對較寬泛。此外,該芯片的使用與操作也較為便捷,同時其運算能力也比較優越,可承受的工作溫度也較為寬泛。一芯片總共有三組I/O口,本文所述的系統主要將RC的8個I/O口以及RA的一個I/O口作輸入使用,以此接收相應的傳感器輸出,而RB其中的4個I/O口主要用作MCU的輸出。最后,九個上拉電阻作用主要是提高輸出電平與芯片輸入信號的噪聲容限,通過對抗干擾能力的增強以進一步防止系統復位時引起的不穩定狀況。
5 電源相關設計
電源模塊設計主要需要解決兩個電源之間轉換功能的實現問題。電源模塊主要有供電和穩壓兩個重要功能。在汽車電子排擋整個控制系統中,需要進行供電的器件的主要有兩部分,其中一部分是用于傳感器等功率性器件的供電,另一部分是用于相關數字器件的供電。一般的車載系統都是12V的直流電源,而絕大多數單片機系統芯片都要求5V的直流電,這就需要將車載電源轉換為能夠滿足單片機系統的直流穩壓電源。本文設計主要運用大功率型三極管和穩壓管來實現將12V的直流電源將為5V的直流電源的工作。這其中,兩個三極管組成的共射,使得電路進一步放大,進而對信號也起到了雙倍放大的作用。而電容起到一定的濾波作用,以用來消除車載電源抖動的相關干擾,同時,電阻連接在三極管的基極和發射極之間,起到了一定的穩定靜態工作點的作用,而二極管在防止電源反接,避免燒壞電路板等方面起到保護電源的作用。
參考文獻
[1]周曉翠.汽車電子排擋電路設計及電磁分析[D].控制科學與工程,湖南大學,2012.
[2]周曉翠,孫煒,陳彩霞.采用圓柱形永磁體的汽車電子排擋的開發[M].汽車工程,2012.
作者簡介
陳建(1981-),男,河南省中牟縣人。大學本科學歷。現為河南職業技術學院講師。研究方向為車輛工程。
高云(1980-),男,安徽省淮北市人。大學本科學歷。現為河南職業技術學院講師。研究方向為車輛工程。
關鍵詞:課程改革;工作任務;課程項目;技術情境;教學導航
作者簡介:陳麗茹(1962-),女,遼寧開原人,哈爾濱電力職業技術學院信息工程系,副教授;劉蓮秋(1964-),女,遼寧蓋州人,哈爾濱電力職業技術學院信息工程系,副教授。(黑龍江哈爾濱150030)
中圖分類號:G712 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2012)12-0093-02
隨著我國科技和經濟的迅猛發展,社會對人才的需求正在發生著深刻的變化,教育行業受到各方面的重視。在教育部和財政部實施的國家示范性院校建設政策鼓舞下,高等職業技術學院以服務為宗旨,以就業為導向,以培養高級應用型、技藝型人才為目標。這類人才主要是在不同行業、企業的工作和生產過程中負責管理、監督、檢測、分析、技術服務等幾項工作。因此,高等職業技術學院正進行較大規模的專業建設和課程改革,要求高職專業的學生除了具備必要的基礎理論、專業技術知識外,還必須具有解決工作生產中實際問題的能力,以適應今后的工作。
“電子技術”分為模擬電子和數字電子兩大部分,在教學中從職業崗位工作任務分析著手以掌握知識和技能為根本、以工作方向為培養目標、以工作過程為導向,強調把完整的工作過程及其操作要求作為課程內容。當工作過程導向課程運用項目載體設計學習情境時,這一工作過程實際上就成了完成具體項目的自始至終的步驟。通過課程分析和知識、能力、素質分析,打破傳統的教學模式,構建了“以工作任務為中心、以課程項目為主體的教學方法”。在教學中掌握課程技術原理及應用方面知識體系的完整性是非常重要的,使學生在完整的工作過程中培養應對復雜技術情境的能力。在教學中以典型電子電路制作的工作任務為中心,以多模塊應用為切入點,引入對學生創新能力的培養,讓學生在具體應用電路的制作過程中開發創新思維,完成相應工作任務,并構建相關的理論知識,發展職業能力。
一、模擬電子技術教學導航
模擬電子技術是研究對仿真信號進行處理的模擬電路的學科。它以半導體二極管、半導體三極管和場效應管為關鍵電子器件,包括功率放大電路、運算放大電路、反饋放大電路、信號運算與處理電路、信號產生電路、電源穩壓電路等研究方向。
理論知識:基本半導體知識、放大電路、集成運算放大電路、直流穩壓電源。
技能訓練:常用元件的識別與測量、放大電路性能分析、集成運算放大電路基本應用。
1.模塊1:半導體器件
(1)知識重點:半導體基礎知識;半導體二極管外部特性;晶體三極管外部特性。(2)知識難點:半導體PN結。(3)教學方式:從半導體PN結入手,簡單介紹半導體的基本結構與工作原理。結合實踐教學,重點掌握半導體的外部特性。(4)技能要求:二極管與三極管的簡易測試。
2.模塊2:放大電路
(1)知識重點:放大電路的基本組成;放大電路的分析;多級放大電路的極間耦合;負反饋對放大電路的性能的影響。(2)知識難點:放大電路的分析;放大電路的負反饋。(3)教學方式:從基本放大電路入手,介紹放大電路的靜態與動態分析、多級放大、電路反饋;結合實踐教學,重點掌握放大器的外部特性。(4)技能要求:放大電路靜態工作點的調整與動態參數測試。
3.模塊3:集成運算放大器
(1)知識重點:集成運放的結構和特點;基本運算電路;集成運放的線性應用電路。(2)知識難點:集成運放的線性應用電路。(3)教學方式:從理論集成運放條件入手,掌握各基本運算電路和電壓比較器的功能;結合實踐教學,重點掌握集成運放的外部特性。(4)技能要求:電路的調整與測試。
4.模塊4:直流穩壓電源
(1)知識重點:整流與濾波電路;穩壓電路;開關電源。(2)知識難點:開關電源。(3)教學方式:從二極管整流特性、電容器充放電入手,講解整流、濾波電路;穩壓電源重點講授集成穩壓電路和開關電源。(4)技能要求:電路的調整與測試。
二、數字電子技術教學導航
數字電子技術主要研究各種邏輯門電路、集成器件的功能及其應用,邏輯門電路組合和時序電路的分析和設計、集成芯片各腳功能。隨著計算機科學與技術突飛猛進地發展,用數字電路進行信號處理的優勢也更加突出。為了充分發揮和利用數字電路在信號處理上的強大功能,可以先將模擬信號按比例轉換成數字信號,然后送到數字電路進行處理,最后再將處理結果根據需要轉換為相應的模擬信號輸出。
理論知識:集成門電路與組合邏輯電路、時序邏輯電路、波形產生與整形電路、中規模集成電路應用。
技能訓練:組合邏輯電路應用、時序邏輯電路應用、邏輯電路限定符號識圖。
1.模塊1:數字電路基礎
(1)知識重點:數字脈沖信號;二進制與8421BCD碼;基本函數與邏輯運算;邏輯函數的化簡和變換。(2)知識難點:邏輯函數的化簡和變換。(3)教學方式:從二進制與邏輯函數基本規則入手,學習邏輯運算規則、邏輯函數化簡與變換。(4)技能要求:邏輯函數的化簡和變換。
2.模塊2:組合邏輯電路
(1)知識重點:基本邏輯符號及意義;門電路的邏輯功能和基本特性;組合邏輯電路的分析常用組合邏輯電路的邏輯功能。(2)知識難點:基本邏輯符號及意義;組合邏輯電路。(3)教學方式:從基本原理與邏輯符號讀解入手,重點介紹電路的邏輯功能與外部特性。(4)技能要求:基本邏輯符號讀圖;門電路和組合邏輯電路。
3.模塊3:觸發器
(1)知識重點:各類觸發器的邏輯功能;觸發器限定符號及其意義。(2)知識難點:觸發器之間的轉換關系。(3)教學方式:借助限定符號意義讀解,幫助理解各種觸發器的邏輯功能與控制方式;結合實踐教學,重點掌握電路的外特性。(4)技能要求:觸發器的邏輯功能測試。
4.模塊4:時序邏輯電路
(1)知識重點:時序邏輯電路的特點;時序邏輯電路的限定符號及其意義;寄存器;集成計數器應用。(2)知識難點:集成計數器應用;限定符號及其意義。(3)教學方式:從觸發器入手,由D觸發器構成寄存器;由T和T觸發器分別構成同步和異步二進制計數器。借助限定符號的意義來理解時序邏輯電路的邏輯功能。結合實踐教學,重點掌握電路的外特性。(4)技能要求:常用的相關集成電路的應用。
5.模塊5:波形產生與整形電路
(1)知識重點:555定時器;多諧振蕩器與單穩態電路;施密特觸發器;石英晶體振蕩器。(2)知識難點:555定時器;多諧振蕩器。(3)教學方式:以555定時器為重點,介紹多諧振蕩器、單穩態電路和施密特觸發器的功能。重點掌握電路的外特性。石英晶體振蕩器從阻抗頻率特性入手。(4)技能要求:常用的相關電路的應用入手。
三、電路組裝、測量與調試教學導航
電子電路組裝、測量與調試在電子工程技術中占有重要的地位,任何一個電子產品都是由設計焊接組裝調試形成的,焊接是保證電子產品質量和可靠性最基本環節,調試是保證電子產品正常工作的最關鍵環節。
理論知識:常用電子儀表、電路的裝配、調試與測量知識。
技能訓練:常用電子測量儀表的使用、常用電路元件與數字集成電路測量、電路的裝配與調試。
1.模塊1:常用電子儀器知識重點
(1)知識重點:雙蹤示波器;半導體管特性圖示儀;毫伏表;信號發生器;集成電路測試儀。(2)知識難點:雙蹤示波器;半導體管特性圖示儀。(3)教學方式:重點講授電子儀器的操作和使用方法。(4)技能要求:儀器的基本操作方法;半導體特性測量。
2.模塊2:電子元器件的識別與簡易測量
(1)知識重點:電子無源元器件;電子有源元器件;表面安裝元器件。(2)知識難點:表面安裝元器件。(3)教學方式:重點講授各種電子元器件的識別與選用方法。(4)技能要求:元器件的識別與選用方法、常用數字集成電路測試。
3.模塊3:電路的裝配、調試與測量
(1)知識重點:裝配、焊接工藝;電路測試與測量。(2)知識難點:電路測試。(3)教學方式:介紹電路裝配工藝,分析電路測試與測量基本方法,結合實訓進行教學。(4)技能要求:電路裝配、測試與測量。
四、電子電路仿真教學導航
電路仿真技術是近十年來在電子技術研究領域的一場革命。設計人員利用計算機及其軟件的強大功能,在電路模型上進行電路的性能分析和模擬實驗,從而得到準確的結果,然后再付諸生產,極大地減少了實驗周期和試制成本,提高了生產效率和經濟效益,受到了電子生產廠家的一致歡迎。現在,電子仿真技術已成為電子工業領域不可缺少的先進技術,因此為了確保電路設計的成功,消除代價昂貴并且存在潛在危險的設計缺陷,就必須在設計流程的每個階段進行周密地計劃與評價。電路仿真給出了一個成本低、效率高的方法,能夠在進入更為昂貴費時的原型開發階段之前,找出問題所在。
理論知識:EWB與Multisim平臺基本知識,Multisim在電子仿真實驗中的應用。
技能訓練:模擬電路電子仿真和數字電路電子仿真。
模塊:電子電路仿真。
(1)知識重點:Multisim平臺的使用;Multisim在電子仿真實驗中的應用。(2)知識難點:Multisim軟件的使用。(3)教學方式:從電子實驗實例入手,學習Multisim軟件的使用,在學會使用的基礎上,結合電子知識,完成電子實驗的仿真。(4)技能要求:用Multisim進行電子仿真的方法。
五、綜合實訓項目――有源多媒體音箱的設計與制作
1.知識要求
掌握模擬電子技術和數字電子技術的綜合應用思路;掌握電子產品綜合設計的基本思路。
2.技能要求
能進行電子電路的綜合制作調試;能有條理地撰寫設計說明書;能對設計項目進行總結展示。
3.教學任務
通過有源多媒體音箱的設計、制作及測試,掌握電子產品的設計流程及注意事項,學會元器件的特性測試和電路組裝、測試,熟悉電子產品組裝的工藝要求及生產過程。
4.教學活動設計
(1)通過讓學生利用圖書館、上網等手段查閱相關資料,在教師指導下對有源多媒體音箱進行設計,掌握電子產品的設計流程及注意事項。
(2)在校內生產線的工作崗位上,根據所設計電路選擇元器件,進行元器件的性能、參數測試。規劃電路板,進行元器件的布局和印制電路板的制作。完成各部分電路的焊接、組裝,對已經組裝的電子產品進行參數測試及調試,使其達到設計要求。
(3)要求學生撰寫實踐報告及產品說明書。
5.相關知識
(1)理論知識。元器件的識別、測試方法;印制電路板的制作,元器件的布局;焊接工藝、電路調試方法;產品說明書的撰寫。
(2)實踐知識。元器件的選擇、測試;印制電路板的規劃和制作;元器件的焊接、組裝;電路的調試及參數測試;實踐測試報告的編寫。
“電子技術”課程的教學改革就是以職業為導向,以提高學生就業競爭能力為目的,以市場需求為運作平臺。因此應將該課程實訓的內容和電子元器件及電路的研發實驗、生產流程與企業結合到一起,通過校企合作,學生以一個普通職業人的身份,真正達到工學結合的課程改革。
參考文獻:
[1]教育部關于加強高職教育人才培養工作的意見[Z].教高[2000]2號.
[2]教育部關于以就業為導向深化高等職業教育改革的若干意見[Z].教高[2004]1號.
關鍵詞:穩定;故障;分布式診斷;實驗樣機
中圖分類號:TD64 文獻標識碼:A 文章編號:1674-7712 (2012) 14-0003-02
車載控制電源作為電力機車控制系統的重要組成部分,一旦出現故障將導致整個列車控制系統的癱瘓,將會對行車安全造成無法預計的嚴重后果。針對這種情況,研制出一套具有能夠實時準確的監測及預測診斷車載控制電源的實時運行情況,是當前保障電力機車安全運營急需解決的問題。車載控制電源系統包含了整流、逆變、變壓、控制等多個子系統,再加上系統自身的寄生參數對整體性能和系統穩定性都起著決定性作用,而這些子系統的寄生參數相互之間有著緊密的耦合關系。所以,使用傳統的系統故障診斷方法不能夠對車載控制電源進行全面實時的診斷。
針對目前存在的問題和控制電源自身的故障診斷計算量大,子系統寄生參數的分析方法不明確的問題。提出了使用分布式故障診斷的方法,將整個車載控制電源系統分割為相互之間有一定獨立性的不同子系統,分割之后可以針對不同子系統采取各自最有效的故障診斷方式,不需要考慮其他子系統的結構和參數。系統診斷的復雜程度得到了大大的降低,與此同時可以針對特性不同的子系統采取更加準確有效的診斷方法,從而系統診斷的可靠性和準確性得到了大大的提高。[1,2]
一、故障診斷方法及建模
(一)分布式診斷原理
(二)車載控制電源的電路結構
電力機車的電氣控制系統都需要車載控制電源來進行供電,其是機車控制系統的重要組成部分。它性能的好壞與電力機車的安全運有著直接的關系。伴隨著機車控制技術的逐步提高,控制系統精細程度的不斷增加,由直流穩壓電源直接供電的子系統也在不斷的增多。尤其是各種控制、檢測設備的大量使用,控制電源保證無故障運行就顯得越發重要。[2,4,5]
對上面提出的車載控制電源故障關系圖,我們分成如下三個步驟:
1.將系統分區為不同級。將模型中的反饋環分配給分區中的各級。
2.建立對應于系統循環因果模型的非循環因果模型。
3.建立的非循環因果模型的分區。
經過以上三步,通過優化系統的分區,使他們變成相互獨立的故障區,來實現結構簡單、計算準確高效和診斷穩定可靠的分布式故障診斷系統。[3,6,7]
二、診斷系統整體結構
基于前面的理論研究工作,采用了分布式的設計思想,針對列車的實際運行環境中具有的三大特點:運行中電磁干擾非常嚴重、機械震動大、溫濕度條件苛刻。因此在故障診斷系統設計的時候,除了診斷系統自身需要得到絕對可靠的保障之外,還必需要一些附加的電路來對采集到的信號進行信號不同的調理,以確保故障診斷過程中使用到的信號的可靠性。考慮到以上的種種因素,我們進行了車載控制電源故障診斷系統的初步設計。系統的基本結構框圖如圖3所示,圖中的虛線框中是為以后增加子模塊預留的擴展接口。
三、試驗結果
分布式車載控制電源故障診斷系統目前有樣機正在線上運行,經過了兩年的試驗運行,一共診斷出各種故障68次,下面對試驗運行過程中診斷出來的故障進行對比分析。
試驗證明,分布式故障診斷系統車載110V控制電源上的能夠較準確的起到診斷的作用,其診斷精度及穩定性已具備工業推廣的要求。
四、結論
本文提出了一種新型的車載電源故障診斷方法—分布式故障診斷,采用該方法試制出來的實驗樣機運行結果良好,基本達到了預期的準確可靠診斷的目標,具備工業推廣的價值。
參考文獻:
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