時間:2023-01-19 06:48:04
開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇模擬電子技術基礎,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
針對我校《模擬電子技術基礎》課程教學中存在的問題,結合CDIO新的教育理念,進行創新性教學改革。通過篩選教學內容、革新教學手段、改變教學方法等手段,激發學生學習興趣、增強實踐動手能力,在教學實踐中獲得了良好效果。
關鍵詞:
模擬電子技術;CDIO教育理念;教學創新
一、CDIO教育理念
CDIO是由MIT和瑞典幾所大學,創立的工程教育模式,是以產品、過程和系統的構思、設計、實施和運行全生命周期為背景的教育理念,讓學生以主動的、實踐的方式學習,獲取工程能力。融入CDIO的《模擬電子技術基礎》課程教學,就是在教學活動采用現代教學手段、更新教學模式和學習環境,盡可能地為學生提供接近工程實際的學習經驗,加強課程理論教學和實踐的結合。
二、教學內容的優化
教學內容是教學改革的重要環節,是提高教學質量的核心。根據我校畢業生回饋的信息,結合CDIO工程教育理念,從實用性和工程性角度出發,新的教學內容重點強調電子器件的外部特性,淡化器件內部工作原理,并結合實際實際工程項目來講授知識點,實現了傳統的以教師為中心教給學生向以學生為中心學會學習的轉變。經過改革,最終確定的教學內容為四部分,它們是:以直流穩壓電源的設計項目講解半導體二極管器件特性、相關的整流電路、濾波電路和穩壓電路;以簡單實用的功率放大電路項目講解三極管特性、三種基本放大電路的工作原理和分析方法、功率放大電路,并簡單介紹多級放大電路的分析方法;以信號運算和處理電路的設計項目來講解差分放大電路、集成運算放大電路、基本運算電路、放大電路中的反饋這些知識點;以波形發生器和信號轉換電路的設計來講解電壓比較器和震蕩電路。
三、教學方法的改革
為了改變過去學生被動學習局面,需要教師將CDIO工程教育理念靈活的貫穿于整個教學活動中來。上課時,教師可以拿些日常生活中常用的物品來講解有關的模電知識,以吸引學生的“眼球”,讓學生覺得學有所用,調動他們的學習積極性。另外,教師也可自己做個簡單實用的功放,在課堂上演示,結合實物講解電路元件、電路組成、工作點設置、工作原理,學生會覺得的所學這些理論確實實用,學習興趣會一下子高漲起來。重要的是,結合實物講解相關理論內容完畢,一定要實時提出工程項目來引導學生思考、研討、設計、仿真,提倡“做中學”的教學方法,以增強學生的工程實踐意識,培養分析問題、解決問題的能力,提高團隊合作精神。這樣通過實物講解、項目激勵,挑起了學生的學習欲望,完成了我校模擬電子技術以學生動手為主,教師為輔的教學方式轉變。
四、教學手段的更新
利用現代教育技術,更新《模擬電子技術基礎》的教學手段,采用板書和多媒體相結合,充分發揮現代教學手段和傳統教學手段的各自優勢。對于典型電路的分析方法、典型的應用電路盡量采用板書教學,以發揮教師個性化教學,給學生留出思考和做筆記的時間,并輔以課件動態演示,為學生打下扎實的理論基礎;對于結構復雜的大規模集成電路的特性及應用,利用多媒體教學可以將電路清晰、扼要地動態演示,幫助學生理解。而且,為了把CDIO教育理念更好地貫穿到教學中來,課堂上還引入了Multisim仿真軟件。這樣,教師可以在課堂上一邊結合實物講解理論內容,一邊引導學生學會使用軟件來仿真電路,加深對理論知識的理解。學生在課堂上隨機就學了該軟件來輔助項目設計,不必要專門抽出課時講解,還為提出的工程項目設計提供了技術支持,以驗證學生設計項目的正確性。另外,利用我校建精品課程的機會,系里還建立了資源豐富的模擬電子技術課程網站,不僅包含了授課課件、教學視頻錄像等內容,還有例題精解、聯系思考、項目開發包、試題庫,為學生提供了交互式的學習平臺,使課內教學和課外輔導有機結合起來,相互補充。
五、考核改革
結合教學創新,把考核與平時作業和項目設計掛鉤。以往習題都是就地取材,布置教材章節后面的習題,學生反饋當時也會做,但一做實物還是傻眼,總覺得不知如何把學到的知識應用到工程中來。經過改革,我們結合項目設計來布置相關習題。例如,通過直流穩壓電源項目要求,布置關于二極管單相導電特性和穩壓特性的試題,整流電路中二極管型號的選擇,濾波電容的容量計算等。這樣不但使學生深入理解所學課程內容,把理論應用于實際工程,還體驗到了設計的成就感,提高了理論與實踐結合的能力。期末試卷從網站的試題庫抽取,實現教考分離,試題內容盡可能地與實踐結合起來,避免了學生臨時抱佛腳,而是持之以恒地以項目促學習,以學習做項目。經過改革,《模擬電子技術基礎》考核分期末試卷、項目設計實物、平時作業、和實驗和考勤五部分組成,它們分別占60%、25%、5%、5%和5%。項目設計采取分組合作設計,一學期下來,其成績是整個學期要求的所有項目的平均成績,這就促使學生平時設計、調試項目,把考核重心放在實踐上來(歷時一個學期,時間較長,要求老師嚴格把關)。
參考文獻:
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關鍵詞:模擬電子技術 教學方法 教學手段
模擬電子技術課程是應用電子技術和電氣類等專業的專業基礎課程,主要研究電子線路的基本概念、基本原理和一些基本電路的分析方法。但是由于課程內容龐雜繁多,實踐性較強,所以在實際教學過程中,無論對于教師的教,還是學生的學,都存在著一定的困難。有的同學基本上聽不懂,有的同學是上課聽懂了,但是作業不會做,有的作業會做了,但是只是記住了基本知識點,而缺乏實際的運用能力。
一、激發學生的興趣,從第一堂課入手
興趣是最好的老師,無論多么困難的知識,在興趣的驅動下,都能夠達到事半功倍的效果。在《模擬電子技術基礎》的教學過程中,利用學生所熟悉的、感興趣的東西,引發他們渴望解決的問題,幫助他們進行分析、啟發他們思考、激發他們的學習興趣,使他們逐步學到科學的思維方法,養成勤于思考的習慣,為以后的學習工作打下良好的基礎。尤其在第一堂課的教學中,激發學生的學習興趣尤為重要。所以,在講解緒論時,可以首先介紹電子線路的發展概況,讓學生意識到電子線路與日常生活息息相關,并且是一門以驚人速度發展的科學技術。然后,通過大量列舉學生身邊常見的實例,激發學生興趣。比如,多媒體教室里的揚聲器,可以把聲音放大,讓學生分析是什么原因,同學們踴躍發言,積極討論,最后達到一個共識:通過某種電路,電路中肯定存在使信號放大的元器件。這種器件是什么呢?又是如何放大的呢,為什么可以放大呢?當學生百思不解時,教師拿出預先準備好的三極管,讓學生傳看它的外部結構,并通過多媒體展示它的內部結構,分析其工作原理,并向大家介紹,就是這個小小的元器件,在電路中扮演了放大信號的角色,讓學生對模擬電路課程中應用到的基本元器件形成一種感性認識。激發學生對模擬電路的學習興趣,收效不錯。
二、改進教學手段,充分利用多媒體和網絡教學
傳統的教學方式,只靠教師的板書和黑板上畫圖講解,學生缺乏感性認識,容易疲勞,注意力難以集中,學習效率低。因此,如果改進《模擬電子技術基礎》教學中的傳統方法,充分利用多媒體和網絡,使用多種手段相結合,以上問題就不難解決了。例如,在講解二極管和三極管的微觀結構時,利用課件生動形象地展現微觀粒子的運動情況,學生就很容易理解;在演示實驗中,對于比較復雜的電路,使用單個元器件逐一連接,既浪費時間和精力,且實驗結果也不一定理想,這時可以采用模擬仿真軟件,讓實驗過程和結論一目了然。另外,讓學生多接觸現代化教學手段,既讓枯燥乏味的理論課程充滿了活力,引發學生學習的興趣,又引導學生了解到學習的重要性和必要性。
三、轉變教學思路,多采用啟發式教學
在講授新課過程中,結合課程內容,采用啟發式教學提出相關問題讓學生進行思考討論,既可以提高學習興趣,又能培養學生進行探索式思考的能力。利用已經學過的知識作為新知識的基礎和階梯,得出問題的分析解決方法或思路,從而體會到學習的快樂,增強求知的欲望。例如,在講解穩壓電源一章時,先列舉平時常用的各種電源轉換器。大家都知道,市電提供的電壓通常是220伏的交流電,而充電器的輸出電壓基本上是3~5伏的直流電,引導學生思考其工作原理,分析需要用到的元器件。首先從高電壓得到低電壓,必須用到的電路就是變壓器電路,經過變壓之后的電路仍是交流電,要想得到直流,需要用到整流電路,通過步步引入,講解整流電路的工作原理和電路特點,但是整流之后的電壓并不是穩定的直流電壓,還存在很多的交流成分,所以要將其轉化為比較平滑的電壓,考慮應用濾波電路,濾除交流成分,使直流電路變得比較平滑。穩壓電路的作用就是使電網電壓波動或負載電流變化時保持輸出電壓基本不變。在整個過程中逐層深入,引導學生進行深入思考,讓學生找到自己在分析問題解決問題上的差距,完善自己的思考方式,并使學生對正確的結果產生深刻的印象。然后采用實物展示電路,加深對實際電路的理解,產生很好的效果。
四、理論聯系實際,在實驗中培養解決實際問題的能力
模擬電路是一門操作性很強的課程,單純只為講解理論知識,是遠遠不夠的,只有和實驗合理結合,才能夠真正使學生學以致用,達到培養學生能力的目的。模擬電路實踐教學分為兩種:一種是驗證性實驗,主要是對理論知識的驗證;另一種是設計性實驗,是對學生綜合能力和知識水平的考察和鍛煉。在驗證性試驗中,學生通常只是一味地依據教材做實驗,而忽略了理論知識和實踐的結合,將兩者分離,使實驗與理論脫節。作為教師,在實驗中應啟發學生運用自己所學的理論知識去觀察實驗現象,解決分析實驗中出現的問題,做到二者互相聯系和呼應,自然會提高學生實驗的興趣及效果。設計性的實驗就是讓學生自己設計實驗方案,裝配實驗電路,測量實驗數據。學生做實驗時,會遇到各種各樣的問題,這時可以引導學生獨立思考并給出合理的解釋。尤其在實驗過程中出現設備或電路故障時,可以指導學生對損壞的設備進行維修或對電路故障進行診斷。總之,在實踐教學中,讓學生結合理論知識對實際問題進行思考,從而達到培養學生解決問題的能力。
五、結束語
《模擬電子技術基礎》課程的教學承擔著培養創新人才的艱巨任務。在該課程的教學中應積極思考,運用多種教學方法和手段,探索培養學生能力的途徑。《模擬電子技術基礎》課程的教學任重道遠,如何更好地培養學生的創新思維,還有待于進行更加深入地探討。
參考文獻:
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[2]戴輝.在《模擬電路》教學中利用多媒體技術的探索[J].信息技術教育,2009.
【關鍵詞】模擬電子技術基礎;教學質量;教學內容
0 引言
模擬電子技術和數字電子技術課程同屬于電子技術基礎課程,其中處理模擬信號的電路屬于模擬電路,而數字電路時處理數字信號的電路,這兩種電路就形成相應的兩門課程。其中模擬電路時較難的一門課程,俗稱“模電”,但在大多數學生眼中,它卻成了“魔電”,足見其難的程度。但是現實生活中的大多數電路時模擬電路,尤其是今年來全國電子設計大賽如火如荼的召開,模擬電路的影響力受到越來越多學生的關注,但是學習起來卻有難度,本文主要從教材的選用、教學內容的選取以及教學方法的改進等方面進行了一定的分析和探討,并從中提出了一種較為有效的提高教學質量和學習效率,并能消除學生對于模擬電子技術基礎的恐懼心理的方法。
1 主講教材的選取
經過多年的課程教學和對各大高校該門課程的調研,從中發現主要有兩種教材使用率很高。其中一個是高等教育出版社出版由康華光主編的教材,另一本是是清華出版社出版的由童詩白主編的教材。康華光版的教材思路清晰,知識點的編排邏輯性強,課程內容易學易懂,而童詩白版的教材更側重于基本概念的講解,邏輯性強,知識點豐富,學生需要掌握的內容多,學生學起來較為吃力,所以一般選用康華光主編的教材。本校采用的也是這本教材,而將童詩白版的教材作為主要的參考資料,以增加學生的知識面。
2 主講內容的取舍
所謂的模擬電路就是處理模擬電壓和電流的電路,而由于現實生活中大多信號較為微弱,所以要進行信號的放大,這也是模擬電子技術課程的核心部分,同時放大電路的設計也是歷年全國電子設計大賽必選題目之一,因此本課程的主講內容自然非放大電路莫屬。
放大電路主要有兩種類型的電路構成,其一是由三極管、場效應管等分立元件組成的放大電路,主要分布在教材的第三和第四章;其二是由集成運算放大器所形成的放大電路,主要分布在第二和第七章。
除放大電路外,還有一個重要內容是直流穩壓電源。因為既然稱之為電路,必然有供電電源且大多數電源為直流電源,但是現實生活中由于發電廠的原因大多為交流電源,所以必然需要一種交流轉為直流的電路,此電路就是直流穩壓電源,主要分布在第三和第十章。
由此可知,主講內容就是放大電路和直流穩壓電源,且主要分布在第二、三、四、五、七和第十章。
3 教學方法的改進
確定好主講內容,教學方法自然也要改進,不能從頭講到尾、面面俱到,而應該講重點內容,從簡單內容開始,減少復雜原理的講解,提高學生的學習興趣,總而言之是避難就易,使學生擺脫“魔電”的困擾。
這里主要提一下放大電路內容的教學方式。先介紹分立元件組成的放大電路,該部分由三個方面組成:三極管、場效應管的放大原理,兩者組成的放大電路類型和放大電路的分析方法。其中三極管、場效應管的放大原理是難點,教師可以少講,只需讓學生知道只有這兩種器件可以用于放大即可,避開難點,而放大類型是簡單內容,學生易于掌握且為主要內容,最后一個是放大電路的分析方法,這也是學生學習模擬電子技術必須掌握的核心內容,同樣采用避難就易的方式,重點講解分析的步驟和技巧,而分析的步驟主要分為兩大步,其一是直流狀態下的靜態分析,其二是交流狀態下的動態分析過程。
至于集成運算放大器組成的放大電路更為重要,但其實它的分析非常簡單,只需掌握虛短、虛斷的分析方法即可。
所以,通過“避難就易”的教學方式,學生一般能克服對于“模電”的恐懼心理。
4 結束語
本文通過對于模擬電子技術課程主講教材的選用、主講內容的取舍和教學方法的改進等方面進行一定的分析和探索,找出了一條適合教學、學生易懂的教學方式,經過多年的實際應用,學生反映非常好,各位專家也是大為贊賞,值得各院校推廣。
【參考文獻】
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[3]韋忠善.模擬電子技術教學改革探討[J].職教論壇,2008(07).
摘 要 電路與模擬電子技術是高職電類課程教學體系中的兩門基礎課,將“電路”與“模擬電子技術”這兩門課的基本特征和內在聯系相互貫通,改革教學方法,實現兩門課的貫通教學。從而加強兩門課的關聯性,降低學習難度,提高學生的學習興趣,提高教學效果。
關鍵詞 電路 模擬電子技術 貫通教學 關聯性 教學效果
中圖分類號:G424 文獻標識碼:A DOI:10.16400/ki.kjdkz.2015.08.043
Teaching of Vocational College "Circuit" and
"Analog Electronics" Two Courses
DENG Youlin, LIU Haimei
(Hu'nan Vocational Institute of Safety Technology, Changsha, Hu'nan 410151)
Abstract: Circuits and analog electronics is electrically Courses Higher Education System in two basic courses, the basic characteristics of "circuit" and "Analog Electronic Technology" course of two interconnected and internal relations, the reform of teaching methods to achieve two classes teaching. Thus enhancing the relevance of two classes, reducing the learning curve and improve students’ interest in learning, improve teaching effectiveness.
Keywords: circuit; analog electronics; teaching; relevance; teaching effectiveness
0 引言
“電路”是高職電類課程的第一門入門課,屬于專業基礎必修課,主要是引導學生認識電路,掌握與電路有關的基本理論知識和基本分析方法、分析能力等,從而為后續課程的學習打下堅實的基礎。“模擬電子技術”是“電路”的后續課程之一,是在掌握電路有關的基本知識和分析方法之后,學習電子技術的基本理論知識和技能,著重培養學生利用基礎知識解決實際問題的能力。這兩門課程的教學效果受到很多因素的影響,其中一個重要的因素是這兩門課之間的關聯程度和貫通教學。例如,“電路”中涉及到的疊加原理、兩大約束以及戴維南定理等內容,都是“模擬電子技術”課程需要掌握和經常用到的基礎理論和分析方法。
通過擔任這兩門課程的教學任務,并對教學效果進行對比的基礎上發現,大多數學生學習“模擬電子技術”課程感覺到很吃力,主要原因是沒有把這兩門課很好地銜接起來、實現融會貫通。如果在“電路”的教學過程中能夠將工程應用題中的非線性電路進行線性化這一思想提前傳授給同學們,那么,后續的“模擬電子技術”的學習就會輕松、容易很多,理解起來也就更簡單。將兩門課程的知識點進行銜接,在“電路”教學過程中,提前引入“模擬電子技術”中的電路模型,并引導同學們用“電路”中的基本原理和基本方法進行求解,這樣對后續“模擬電子技術”的學習起到很好的鋪墊作用。而在“模擬電子技術”中復習和強調“電路”教學內容中的基本知識和分析方法,實現這兩門課程的融會貫通和相互滲透、相互銜接。
2 優化和改革兩門課程的傳統教學方法
2.1 貫通教學,合理分配教學課時
課堂教學時間是有限的,如何讓學生在有限的時間內,理解和掌握一些相關的知識點,就需要教師抓住所講內容之間的聯系與銜接,相互滲透,采用鋪墊式和復習式的方法,對有關知識點進行綜合的講解和運用。“電路”和“模擬電子技術”中的許多知識點是有銜接關系的,“電路”的學習為“模擬電子技術”的學習打下了堅實的基礎,“模擬電子技術”的非線性電路的學習則需要運用到“電路”中的線性電路分析方法和基本原理。由于這兩門課之間的知識點聯系比較緊密,教師應該從多角度對相關知識進行綜合性的講解,以增加學生的理解能力和融會貫通能力。將這兩門課進行比較學習,增強學生對相互關聯知識點的印象,進而掌握相關知識點。
另外,由于“電路”與“模擬電子技術”是分別在一學期的上、下學期教學的,在課時分配方面,應該根據知識點的難易程度合理分配課時。由于電路中的基本概念、定律和分析方法這些內容在“大學物理”、“高等數學”等課程中有所涉及,屬于比較基礎的內容,理解和學習起來并不是那么費力。而“模擬電子技術”這門課的內容涉及了微觀粒子的運動、特性曲線以及工程中的近似等效等,對大多數學生來說知識點比較生疏,需要教師花費更多的時間去講解,將抽象的內容具體化,讓學生能夠充分地吸收消化。
因此,對于整體64學時的教學安排,這兩門課程比較合理的教學分配應該是“電路”24課時,“模擬電子技術”40課時。這樣,采取前緊后松的教學節奏,將容易理解和掌握的電路部分加快教學進度,進入到模擬電子技術部分就有更充足的時間進行詳細的、全面的講解。從而,使這兩門課的整體學習效果達到最佳。
2.2 因材施教,突出把握教學重點
“電路”與“模擬電子技術”涉及的內容較多,要求學生在有限的課堂時間中掌握好相關的知識點,教師必須利用好每一節課的教學時間,提高教學質量。因此,教師在授課過程中必須突出重點內容。在每一章節開始學習之前,都要梳理一下本章節的內容,將其劃分為“了解”、“理解”和“掌握”三個層次,并提前告訴學生哪些是本章的重難點內容,需要花費更多的時間去學習和鉆研。這樣,在實際教學過程中,對于只需了解的內容要提醒同學們提前自學,上課時無需花費過多的時間,對于需要理解和掌握的內容,則要重點講解。有了層次分明的學習計劃,學生學習起來也不會混亂,而是目的性強,目標清晰。例如,在講授放大電路分析時,由于時間的限制,可以重點介紹三極管放大電路及其分析,而將場效放大電路的分析作為自學的內容。這樣學生在學習時就目標明確,只需要掌握好三極管放大電路的理解和掌握上,將該部分內容學好了,就可以運用同樣的分析方法進行場效放大電路的分析。
2.3 活躍氛圍,增加教學的趣味性
“電路”與“模擬電子技術”作為專業技術基礎課,理論性較強,定理定律、公式和概念較多,如果采用傳統的教學方法,對于圖形圖表、原理圖、結構圖等理解起來有一定的難度,并且比較枯燥無味。這樣就會導致學生在學習過程中感覺到很吃力,逐漸喪失學習的積極性,產生厭學和抵觸心理,這種教學方式下的教學效果必然很差。因此,要加強課堂的趣味性,提高學生的學習熱情和積極性,可以采取鼓勵學生主動參與課堂教學,提高學生的主體能動性,也可以采用多媒體技術來豐富教學內容,增加教學的趣味性。
首先是提高學生學習的積極性,變被動為主動,從而提高教學質量。例如,在講到動態電路分析這一章時,只需介紹電容原件的一階零輸入響應、零狀態響應以及全狀態響應等的求解內容和分析方法,對于電感元件的類似內容就可以交給學生課下自學,下次課時要求同學們根據自學的結果,將有關內容講給大家聽,其他同學可以互相補充,自由發言。這樣,經過討論和思維碰撞,一方面增強了學習氛圍,激發了學生的學習積極性,另一方面也提高了教學質量,發揮了學生的主體參與性。
其次,可以采取多媒體技術進行課堂教學。通過生動有趣的、豐富多彩的、新穎的畫面、圖像和音效來展現教學內容,將靜態的圖像轉化成物體運動狀態的動態過程,增加學生對該內容的理解能力和學習興趣。從而展現出形象、生動、充滿趣味性的教學內容,激發學生的學習積極性和學習欲望,同時也提高了教學效果。
2.4 學以致用,加強實踐教學
理論只有密切聯系實際才會產生實際的作用,學生學習的最終目的也是為了學以致用。而傳統 “電路”和“模擬電子技術”的教學與實際生產實踐有一定的差距,他們更像是一門物理課,缺少實踐認識。例如,傳統的電路課中學完電阻后,對他的認識僅僅停留在電阻的矩形符號、歐姆定理及其計算方法,而對電阻的種類、容差及其與實際應用相關的概念一無所知,但這些知識恰好是實際的生產生活中用得最多、最重要的知識。
因此,需要增加實驗教學的比重,培養學生的動手能力和實踐認知,并將相關內容的實驗進行對比,培養綜合分析能力。同時,實驗的內容也要有重點、有層次,例如隨著電子技術的發展,大規模集成電路越來越受到重視,而這部分內容,在課程教學中只講到其理論部分的學習,而對解決實際器件的使用問題等較少涉及。
綜上所述,為了在教學過程中增加實踐教學的比例,可以在授課時引入生產生活中與此內容相關的知識,豐富學生的實踐認知和知識結構。例如,在講授電阻知識時,除了介紹歐姆定律和基爾霍夫定律之外,還可以擴充一些有關電阻種類、容差等在實際應用中經常會碰到的問題。并通過開展實習實踐或者課程實驗等方式,使學生能夠零距離地體會和掌握“電路”與“模擬電子技術”的理論基礎知識和實際應用問題。
3 教學成效
在教學過程中,在傳統教學方法的基礎上引入多媒體教學,增加教學的趣味性和豐富性,調動學生的積極性,避免以往理論知識學習的枯燥性,也加深了學生對相關知識的理解和掌握程度。另外,充分調動學生學習的主觀能動性,改變以往教師為主體的教學方法,從而促進師生之間的交流,增強教學效果。另一方面,將理論與實踐相結合,既加強了學生的動手能力,也增加了學生學習的積極性和主動性,學習成績得到明顯的提升。在理論知識掌握牢固的基礎上,鼓勵學生參加電子設計大賽等,也能培養他們的動手能力和解決實際問題的綜合能力,為以后的工作積累經驗。
4 結語
“電路”和“模擬電子技術”作為電子信息類專業的專業基礎課,體現了其專業性和基礎性。因此,教師在教學過程中也要關注其專業性和基礎性,將知識體系與當前的產業實踐整合在一起。通過在原有的理論知識基礎上引入實踐相關知識,還要在原有理論思維方式基礎上引入實踐相關的基礎知識,將這些知識點及其內在聯系以特定的方式講解出來,實現“電路”和“模擬電子技術”兩門課程的貫通教學。使學生在掌握電子元器件和電路工作原理的基礎上,培養工程思維模式,以適應未來生產實踐的需要。
參考文獻
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[4] 夏百戰,石世光.電路與模擬電子技術實驗課程教學改革與探索[J].電化教育研究,2010(4).
【關鍵詞】模擬電子技術;教學改革;教學手段
0 引言
高職教育是培養高級技術型人才的一種教育形式,它與普通本科高等教育有著截然不同的培養目標。因此,高職教育在其教學計劃、課程體系、教學內容乃至教學方法等方面都應具有顯著的特色。模擬電子技術是模擬電子技術是高職電子信息類、電氣信息類、計算機應用等專業的一門關鍵性的技術基礎課程。為了提高模擬電子技術課程的教學質量,改進教學效果,提高學生分析問題和解決實際問題的能力,培養適應現代科學技術發展的高質量人才,近幾年來我們從模擬電子技術課程的教材選用、教學內容、教學手段和實驗教學等方面進行了一些改革和探索。
1 課程教學中存在的問題
模擬電子技術課程的理論學習往往有大量復雜的電路分析,抽象的理論概念較多,內容覆蓋面廣,理論性和實踐性強,但學生不會將理論知識運用于實踐。同時,由于本門課程內容偏重理論,學生在學習過程容易感覺乏味枯燥,學習效果不好。因此,傳統的課堂教學中存在以下的問題:(1)學生學習積極性不高;(2)教學方式和教學手段單一化;(3)課程試題庫陳舊;(4)實驗教學內容陳舊;(5)理論和實踐嚴重脫節。
2 模擬電子技術課程改革的一些思路與想法探討
2.1 教材選用的原則
教材選用要符合學院辦學層次和培養目標,不能用本科教材或中職教材代替高職專科生教材。基礎理論教材要符合培養目標,以應用為目的,堅持以適用、夠用為準則。專業課教材要強調專業知識的實用性和行業崗位的針對性。康華光的《電子技術基礎》(第五版)教材內容全面,知識結構豐富,但面對專科生要是我們選用此教材,首先是學生會被嚇倒,然后是老師沒辦法完成教學任務,而讓學生對教材的選用無比失望。胡宴如主編的《模擬電子技術基礎》教材內容精煉,知識結構簡單一些,本人覺得更適用于專科生使用。
2.2 教學內容的更新
值得強調的是:本文中的模擬電子技術課程是教學內容點的集合,筆者把知識點和相應的能力點相融合而成的有機整體稱之為教學內容點(或稱為教學項目)。例如,共射放大電路知識點和三極管放大電路的動態指標測量能力點相融合而構成共射放大電路教學內容點。以高職教育的培養目標和高職電子信息類、電氣信息類、計算機應用等專業教學計劃為依據,模擬電子技術課程教學內容的重點是:
(1)PN結的單向導電性,半導體二極管伏安特性和主要參數,整流濾波電路的組成、工作原理及主要計算公式。
(2)半導體三極管的工作原理、特性曲線和主要參數。
(3)共射放大電路和共集放大電路的靜態分析、動態分析。
(4)場效應管的工作原理、特性曲線和主要參數,共源極放大電路的靜態分析、動態分析。
(5)集成運放的基本知識。
(6)反饋的概念、類型和負反饋對放大電路的影響。
(7)“虛短”和“虛斷”的概念、集成運放構成的運算電路、信號產生電路。
(8)正弦波振蕩電路。
(9)功率放大電路。
(10)直流穩壓電源電路。
根據理論教學要以應用為目的、以必須夠用為度的高職教學要求,我們降低了放大電路的圖解分析法、多級放大電路的計算、放大電路的頻率響應、差動放大電路的分析計算、OCL功率放大電路和晶閘管應用電路等教學內容的教學要求。
2.3 教學方法與教學手段的改變
現代化教學手段提高教學質量。在課堂教學中使用現代化的教學手段,通過文字、聲音、圖形、動畫等多種媒體對模擬電子技術課程內容進行有機的整合和生動的表達,給教學注入生動翔實的內容和豐富的信息,以充分適應模擬電子技術課程前后概念與內容相互交錯的復雜需要。多媒體教學擴大了課堂教學的信息量,有利于提高課堂效率,促進了教師表達方式的多樣性。不但增強了課堂教學內容的生動性與形象性,而且增強了教學過程中的互動性,有利于知識的獲取與保持。達到直觀、省時、高效的目的,有利于更深入地向學生講授理論實質,活躍課堂氣氛。
2.4 理論與實際相結合
在實驗教學方面,合理配置演示性、驗證性和設計性、綜合性實驗,充分利用仿真實驗的便利條件,并將仿真實驗及硬件實驗將課堂教學和實踐環節相融合,使學生對理論知識更好的消化和吸收,鍛煉學生分析問題和解決問題的能力。例如,在實踐教學環節中,可以適當引入和靈活配置Matlab、Labview、proteus等仿真軟件,由學生設計和實現虛擬實驗,通過靈活配置一些仿真參數,對實驗結果進行分析和討論,通過圖形對比,使學生從理論認識進一步深入到感性認識,以更好地理解和鞏固通信原理課程中的概念和結論。具體設計題目包括:直流穩壓電源電路設計、擴音機的制作、調光控制器的制作等等。通過上述實驗教學方面的改革,可以使教學理論聯系實際,使學生具備一定的感性認識,并培養學生的觀察能力、思維能力、自學能力以及發現問題、分析問題及解決問題的能力。
3 結語
隨著現代科技的發展,各學科間呈現出互相滲透、互相融合的發展趨勢,對人才的培養帶來了更高的要求。培養大批具有工程素質和創新能力的高技能電子人才,是社會發展的需要。通過對《模擬電子技術》課程的教學改革與實踐,不僅豐富了教學手段,提高了教學效果,而且調動了學生的主觀能動性,有效地培養了學生的創新能力和科研能力。
【參考文獻】
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[3]王淑娟,蔡惟錚.電子技術課程全方位建設的研究與實踐[J].南京:電氣電子學報,2005,27(2):10-13.
1雙語教學實施情況
《模擬電子技術》是一門技術性和實踐性很強的專業基礎課程,本課程是我系電子信息工程和應用電子技術兩個專業的學生初次學習電子技術的課程,“入門”難是學生普遍存在的問題,我們認為難就難在學生對基本概念似是而非、基本原理理解不透、基本分析方法掌握不牢、基本計算方法應用不足,所以,在教學過程中,我們特別注重基本概念、基本原理、基本分析方法和計算方法的講解,并力求引導學生舉一反三,觸類旁通。同時我校屬于二本院校,學生的英語基礎普遍偏低,要求英語基礎比較薄弱的學生用英語來學習一門比較抽象的專業課程就難上加難了。為了解決以上問題,更好的在我系開展模擬電子技術雙語教學,采用了以下方法:第一,在大一第二個學期開設電子信息類專業英語課程,讓學生掌握電子技術專業的相關專業英語術語,同時讓學生掌握用英語怎么來描述電子技術中的工作原理,特點,以及了解專業英語和普通英語的區別。為大二開設的模擬電子技術的雙語教學打下良好的基礎。第二,為解決雙語教學師資難問題,我系特組織兩名有留學經歷,英語功底扎實的年輕教師到國內高校學習考察模擬電子技術雙語教學,同時精心備課,突出重難點,將抽象的內容通過CAI課件盡量具體化。第三,展開多種模式的雙語教學目前模擬電子技術雙語教學采用大部分學生能接受的混合型雙語教學模式和輔助雙語教學模式相結合的方式,即一些比較簡單的內容以及課后小結和討論部分采用中英文結合雙語教學模式,而模擬電子技術中的電路特性等重難點內容采用輔助雙語教學模式。第四,對考核方法進行改革為突出英語的重要性,增加平時成績的比例,從原來的平時成績占期末成績的20%增加到30%,同時成績構成要多樣化。
2雙語教學實踐的評價
雙語教學的效果可以通過學生對該課程的感受與認識和學生對知識的掌握和運用情況兩個方面來衡量,通過對我系電信11級兩個班的雙語教學問卷調查中可以發現:認為模擬電子技術雙語教學授課中中英文比例適合的占大多數,說明大部分學生認可了雙語教學。同時有九成以上的同學認為模擬電子技術雙語授課進度適中。
3小結
雙語教學實踐在我系開展的時間不長,要取得很好的成效需要任課老師精通自己的專業的同時還要有較高的英語水平,把比較抽象的內容用英語具體化,同時需要提升教學理念,改革教學內容,改進教學模式,才能提高學生的學習興趣并能掌握相關知識。對于學生而言,首先要提升他們對雙語教學的認識,其次要提高他們應用英語的水平,讓學生自覺提高英語應用的綜合素質,調動學生的學習積極性。
作者:李小武 單位:湖南科技學院電子工程系
關鍵詞:Proteus仿真;模擬電子技術;職業教育
模擬電子技術課程是我校五年制高職電子信息工程技術專業核心教學與項目訓練課程,電子信息工程專業人才培養方案賦予模擬電子技術課程的任務是:使學生掌握線性典型基本單元電路的工作原理,學會分析模擬電路的一般方法,培養一定的計算分析能力,培養較強的操作技能,為學生的終身學習及工作打下堅實基
礎。在教學中,如何完成專業人才培養方案賦予課程的任務?如何讓電路理論與實際應用之間很好地對接?如何化繁為簡、形象生動地理解所學所教?這些問題一直困擾著師生,本文結合Proteus仿真軟件在模擬電子技術課程中的教學做一些嘗試。
一、職業院校模擬電子技術課程教學模式變革
模擬電子技術課程是電類專業非常重要的專業基礎課程,它不但集繁雜理論、實驗實踐于一體,與工程實際也密不可分;而且對專業能力的形成、后續課程的深入學習影響深遠。傳統的“粉筆+書本”教學模式已經完全無法適應教育現代化進程的不斷推進和
素質教育的深入開展;突出以能力為本位、以學生為主體、以就業為導向的理實一體化模式在模擬電子技術教學實踐中效果明顯。模擬電子技術課程理實一體化模式中的“理”是指電路的原理或理論,“實”是指實驗或工程實踐。理實一體化模式教學既要求師生做好理論的教和學,同時要求在課堂內外對學生展開實踐教學,深入實驗室、工作現場為學生進行講解,配合理論,加深學生對模擬電子技術相關知識的理解與認知。
但在實際教學中,“實”的教學經常受到經費和實驗或實踐條
件的限制,無法及時提供實驗或實踐場所或所需元器件來裝接、調整電器參數,而且存在儀器和元器件的損耗問題。在“理”的教與學過程中,師生共同面對抽象枯燥的電路理論、空洞復雜的電路分
析——干澀無味又難以理解,師生的教與學都費力、費時,還無法達到預期的教學效果。
迅速發展的電子與信息技術提供了EDA教學新平臺,如果恰當地運用EDA工具軟件虛擬仿真來輔助教學,可以較好地克服我們在理實一體化教學中遇到的這些困難。EDA是電子設計自動化(Electronic Design Automation)的縮寫。在電子領域中,EDA技術發揮著重大的作用,是現代電子設計的核心。在模擬電子技術教學中,從早期的EWB到現在的Multisim,我們的確感受到了EDA的仿真技術能打破專業教學上的一些局限性,在激發學生學習興趣的同時保證了良好的教學效果。
二、Proteus與模擬電子技術課程教學
1.認識Proteus軟件
Proteus是英國Labcenter electronics公司開發的EDA工具軟件,雖然只有20多年的歷史,但在全球的使用范圍很廣。Proteus軟件的功能強大,它集電路設計、制版及仿真等多功能于一體,不僅能夠對電工、電子技術學科涉及的電路進行設計與分析,還能對微處理器進行設計和仿真,并且功能齊全,界面多彩,是近年來備受電子設計愛好者青睞的一款電子線路設計與仿真軟件。Proteus主要由ARES和ISIS兩大模塊構成,ARES主要用于印刷電(PCB)的設計及其電路仿真,ISIS主要用于原理圖的設計并仿真:包含有模擬電路仿真、數字電路仿真、單片機仿真。Proteus軟件所提供了30多個元件庫,8000多千種元件,且隨著版本的不斷升級,數量仍在不斷增加,元器件涉及數字和模擬、交流和直流等25個大類。
2.結合Proteus仿真平臺的模擬電子技術課程教學
Proteus仿真結果的顯示形式非常適合于學生認知電路的功能,是模擬電子技術教學良好的輔助手段。恰當地應用,不僅可以幫助學生掌握模擬電子技術教學的基礎知識、基本理論、基本分析和設計方法,為學習后續課程提供必要的理論基礎知識和實踐技
能,還可以培養學生對知識的廣泛興趣,激發他們的創造性。與傳統實驗方式相比,是一種更能突出以學生為中心的開放式教學。
選擇Proteus軟件與模擬電子技術教學相對接,是因為它不但在電路仿真功能上可以和Multisim相媲美,而且它的PCB制版功能也可以和Protel相媲美,更重要的是它的單片機仿真功能是其
他任何EDA軟件都不具備的。可以看出Proteus軟件的功能不但強大,而且每種功能都不遜色于同類軟件,是電子信息類專業學生學習專業課程難得的一個工具軟件。當然,電路的仿真屬于理想狀況,并不能完全代替實驗室實驗。如果我們能合理安排一些實踐內容和實踐時間,輔以Proteus軟件來學習,我們的教和學就會事半功倍。
參考文獻:
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Abstract: Analog Electronics Technology is a important specialty basic course. In this paper, the use of scientific teaching methods and means, will organically combine teaching and learning, will improve the ability to impart knowledge and unity. As a teacher, found a number of teaching experiences, summed up some of problems about the students in the learning process, from the teaching practice of recent years. It provided assistance to improve teaching effectiveness and teaching methods.
關鍵詞: 模擬電子技術;教學;探討
Key words: Analog Electronics Technology;teaching;discussion
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A 文章編號:1006-4311(2012)11-0260-02
0 引言
模擬電子技術這門課是針對電子信息及其相關專業開設的一門重要的專業技術基礎課,它主要研究對仿真信號進行處理的模擬電路。這門課的學習是以半導體二極管、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、電源穩壓電路等方面的研究。掌握了這門課,不僅可以使學生獲得電子技術方面的基本理論、基本知識和基本技能,而且還可以培養學生分析問題和解決問題的能力,為今后深入學習有關電子技術某些領域中的內容打下牢固的基礎。
1 課前的準備工作
模擬電子技術是一門比較難的專業基礎課,大部分學生反映理解起來會比較吃力。這就需要老師在課下下足功夫,課堂上的理論講授也要不斷地激起學生的興趣。我認為課下準備中,最重要的就是講稿的書寫。老師寫講稿的過程,實際上就是知識瀏覽的過程。但光靠瀏覽是完全不夠的,需要不斷的充實與積累。因此光靠一本教材是不夠的,需要從圖書館借來至少四本相關學科的書籍。這些書籍首先要和教材上的方法進行比較,選取比較容易理解的,這主要是從學生的角度考慮。其次,需要完善教材上的內容,增添重要的,尤其是和現實生活聯系緊密的內容,這方面主要可以培養學生的興趣。最后,把自己總結的方法和積累的內容記在講稿上,這將是一筆寶貴的經驗總結。幻燈片的制作也是很重要的一個環節。備課時,幻燈片的瀏覽實際上是知識的一個反復回放的過程,因此它制作的好壞,往往決定著一節課效率的高低。幻燈片的制作要以講稿為主。對于模擬電子技術這門課,由于電路分析和推導較多,幻燈片應以電路圖為主,其間加一些簡單的說明。但電路圖的分析過程和公式推導,要在黑板上一步一步寫清楚,絕對不能加任何跳躍式運算。否則學生在后面的學習將會感到很吃力。對于模電的重要章節,如放大電路的分析基礎,負反饋放大電路等,一定要加設習題課。通過習題把書上的重點內容反復回顧,達到進一步理解的效果。
2 課中的教學手段
2.1 多媒體教學的直觀性 多媒體教學課件融文字、圖像、動畫等信息于一體,形式豐富、形象直觀生動,使學生耳目一新。由于模擬電子技術的講授涉及到很多電子電路的分析。如果采用傳統的“講稿+黑板+粉筆”的教學模式,必然會浪費很多上課時間,而且學生學習的思路也會打斷。所以要借助多媒體輔助教學。
2.2 多媒體教學的改進 多媒體教學的應用,使教師板書急劇減少,學生的大部分注意力集中在投影屏幕上、老師會缺少與學生的交流。因此多媒體在課堂上絕對不能占據主導作用。
模擬電子技術是一門比較特殊的課程。以電子電路分析能力,測試能力,電路的安裝和制作能力為主。如果將所有分析過程全部粘貼到ppt上,那么多媒體課件的信息量就會增大,屏幕切換速度快,學生聽起課來就會毫無重點,課后復習就會比較困難。因此,我認為對于這門課,ppt上應該僅僅包含電路圖部分,而所有的分析過程必須在黑板上一步一步講清楚,不能有跳躍式步驟。在講解過程中,應該多和學生交流,通過分析,獨立思考,來培養學生的應用實踐,理論結合實際。
2.3 激發學生的求知欲 在科技高速發展的今天,要想跟上時代步伐,必須有學習知識的欲望。各專業學生必須清楚自己所學專業在社會中的需求方向和自己的興趣,以便來確定奮斗方向,激發學習積極性。由于三本學生的學習底子薄弱,加上高考失利,會給他們帶來信心足、自卑心重,懷疑自己的學習能力等一系列消極因素。在這樣的情況下,教師應該對學生抱有期望,信任并施以關注的情感,使他們感到自己可以得到重視。模擬電子技術是一門較難的專業基礎課,很多學生剛開始學習PN結的時候就會很吃力,再加上課下有些學生的自制力較差,不預習功課。后面老師講的內容根本是一頭霧水,上課只為混日子,更有甚者直接逃課。
3 課后的討論環節
課后的討論是建立在一定的學習基礎上。學生如果專業基礎課的底子不牢,那么討論也就無從談起。電子專業的基礎課程和專業課程知識聯系緊密,比如數字電子技術要以模擬電子技術為基礎,而模擬電子技術又與電路分析的相關知識聯系緊密。老師的教學過程也是這樣,單講一門課程的專業知識不夠,一定要把相關的知識點提供給學生。當學生自己解決問題時,自然就會聯想到相關專業知識,一旦記憶模糊,學生自然就會查找,而這個通過查找獲取是指的過程本身就是鞏固舊知識的過程。當學生依靠自己的能力解決問題時,教師就要充分發揮引導和啟發的作用,保留正確的觀點,提出新的思路,讓學生自己進行判斷,提出自己的看法,教師再根據學生的觀點,加以解釋和說明。通過反復討論,學生不但鞏固了舊的知識,在對老師提出觀點的思考和認可中輕松地學習并掌握新的內容。課后的討論一定要注意一點,就是教師至始至終都要尊重學生提出的觀點,不管正確與否,給學生充分的肯定。因為對學生而言,每個人的知識水平和理解能力均有所不同,所以只有將問題交給大家,讓每位學生都有機會,提出自己的觀點,才能使每位學生在有限的時間內進行積極的思考,從而培養學生的興趣,提高學習的積極性。
4 答疑與考試
教學不僅僅是課堂上的行為,課下老師與學生面對面的個別交流是促進師生感情,從而使學生更加重視本門課程的重要手段。比如安排答疑就是一個很好的師生交流和溝通的機會。在課下與學生除了交流和課程相關的內容之外,更多的是要交流有關人生觀、世界觀以及未來職業發展等與學生切身相關的課外內容。因為教書不但是教師的責任,而且育人更是教師的天職。在答疑的期間,教師要把學生在課堂上沒有掌握的知識重新讓他們接受,教師還應當真誠的與學生交流,敢于和善于用自身的經歷、經驗和教訓去現身說法的教育學生,形成一種平等的、和諧的、良好的師生關系。這樣,也會使學生更加認同和喜歡你這個老師,甚至“愛屋及烏”,喜歡上你講授的這門課,還可以和你成為知心朋友。而對于考試,我想闡述幾點,首先,命題的難度和題量要根據培養計劃的學時安排和同學們的掌握程度來衡量。接著,難點和重點區分開,比如放大電路的頻率特性這部分內容是難點但不是重點,而負反饋放大電路這部分內容既是難點也是重點。最后,應該出一到兩個附加題,可以把學生層次拉開,這樣既做到了讓大部分學生能得心應手,也做到讓個別學生有發揮的余地。
5 結束語
模擬電子技術是公認的“老師難教、學生難學”的課程,有些學生在學習這門課的過程中戲稱其為“魔鬼電子技術”。而作為教師,必須要把握住課程的特點,結合所教學生的已有基礎,不斷擴充最新的相關技術進展,保證良好的教學效果,只有這樣才能把這門電子專業的基礎課講授好。而以上是作者在講授《模擬電子技術》課時的一些體會,我相信,作為教師,無論教授哪一門課,必須抱著一種熱愛教育事業、熱愛教師職業、熱愛學生的信念,不忘肩上擔負的重大責任,這樣才能真正的教好書,育好人。
參考文獻:
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【關鍵詞】數字電子技術;應用現狀;發展趨勢
0.前言
數字電子技術是當前發展最快的學科之一,電子技術可分為數字電子技術和模擬電子技術,就邏輯器件而言,已經從20世紀40年代的電子管、20世紀50年代的晶體管和20世紀60年代的小規模集成電路,從中等規模到大規模集成,至今已發展到了超大規模集成電路。近幾年又出現了可編程邏輯器件,為數字電路設計提供了更加完善方便的器件設計過程和方法也再不斷的演變和發展。半導體技術的大力發展推動了PC等電子設備的廣泛使用,數字電子技術作為電子時代的支撐技術,在全球電子信息化的進程中起著巨大的推動作用。
1.數字電子技術較模擬電子技術的優勢
數模信號之間的轉換往往是要將模擬信號轉換為數字信號、數模轉換是將傳感器從自然界獲取的連續的信號波形經過濾波、去噪等處理,最后形成由固定高低電平組成的數字信號,也就是人們常說的“0101”信號。
之所以在信號處理中多是將模擬信號轉換為數字信號,主要原因包括如下幾點:
(1)模擬信號有無窮多種可能的波形,同一個波形稍微變化就成了另一種波形,而數字信號只有兩種波形(高電平和低電平),這就為信號的接收與處理提供了方便。
(2)模擬信號是由一連串連續的信號波形組成的,其信號極其容易受到干擾,這些干擾不僅僅是來自信號的采集階段,也來自信號傳輸過程中和電子元器件造成的誤差,這就導致了采集信號的精度難以得到保證,從而影響試驗的準確性或系統的可靠性。而數字電路中只采用高低電平對信號進行編碼,這就保證了信號的抗感染能力,提高了信號的精度。
2.數字電子技術的應用
從二十世紀七十年代以來,信號的數字化處理模式席卷了全球的電子技術領域,模擬信號的數字化越來越得到推崇,我們就以下兩個例子來說明數字電子技術的實際應用。
2.1 USB總線微波功率計
將數字電子技術應用于虛擬儀器中,結合相應的軟件設計,開發出USB總線微薄功率計,以實現對微波功率的采集測量與傳輸。
該微波功率計由USB通信接口、微信號檢測電路等組成功率探測器,在探測器采集到相應的微波功率信號后,首先由已燒寫程序的微信號檢測電路芯片對采集信號進行去噪、求差值和累加等操作,然后對信號數據進行固件程度修改,最后,USB通信接口通過鏈路將處理好的數據信息發送到上位機,再由上位機程序來對數據進行分析處理。
由于集成應用了數電技術,該功率計體積小巧、測量精度高、系統操作簡單,而且收發數據可以與PC機進行交互,匹配性較好。
2.2雷達接收機
數字電子技術的不斷發展成熟,使得其應用范圍已經涉及到精密設備的生產制造中。雷達接收機作為軍民兩用的高精度電子設備,其要求要具有較強的抗干擾能力,這就要求雷達接收機要具有較寬的工作頻段和高靈敏度,因此現代雷達接收機正逐漸由模擬接收機轉變為數字接收機。
雷達接收機的數字化轉型主要是要解決低噪聲放大器、抑制混放電路和I/Q解調技術的研發,而這些技術的研發都必須建立在數字電子技術的基礎上,比如放大器和抑制混放電路都需要數字變頻和數字濾波技術。
3.數字電子技術未來的發展趨勢
3.1數字電子技術未來的發展趨勢
隨著信息化時代的到來,社會需求推動著電子技術的飛速發展,數字電子技術更是成為社會和經濟發展的主力軍,市場需求推動著信息技術向更深層次的邁進。因此科技信息的不斷進步加速了產業的升級換代,這就要求數字電子技術必須要順應市場的需求。數字化是電子技術的必由之路,這已經成為當代的共識。我國的電子技術研究者經過多次探索和實驗,使得數字化的歷程在不斷進行著一系列的重大變革。當代我們所應用的電子產品由于技術的不斷革新正在以前所未有的速度進行更新換代,而這種革新又主要表現在大規模可編程邏輯器件的廣泛應用之中。特別是在當今這個時代,半導體的工藝水平經過不斷開發已經達到了深亞微米,芯片的集成高度也達到千兆位,時鐘頻率也正在向千兆赫茲以上發展,數據傳輸位數甚至達到了每秒幾十億次,這些技術在之前是難以想象的,這就注定SOC(System 0h aCh5p)片上系統必將成為未來集成電路技術的發展趨勢。電子設計技術在不斷的更新換代,發展到了今天,又將面臨另一次更大意義的突破—5PGA在EDA(電子設計自動化)基礎上的廣泛應用,此技術的廣泛應用必將在我們的信息時代再創奇跡。
3.2數字與模擬電子技術之間的融合
數字與模擬電子技術之間的融合促進了新型電子器件的誕生,不斷地提高性能一直是電子器件追求的目標,模擬技術與數字電子技術的融合首先提高了傳統電子器件的性能,促進了新型電子器件的誕生。例如,傳統電位器噪聲大、使用壽命短、可靠性差,而集成了EEROM、電子開關和線性電阻技術數字電位器因改變了傳統電位器的機械結構,從而根除了傳統電位器的固有缺陷,提高了其性能。目前各種電子產品中廣泛應用的開關電壓調節器、D類音頻功率放大器都是數字與模擬相結合的新型電子器件。
4.總結
隨著科技的大力發展,數字電子技術將更廣泛地應用到生產生活中去,要大力發展數字電子技術,就要擺脫傳統技術理念的束縛,將其與新興技術結合起來,從而大大提高自身的工作效率,為電子產品向數字化邁進奠定了堅實的基礎,為未來的科技發展保駕護航。
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1.模擬電子技術傳統教學中的問題
將EDA仿真軟件應用于模擬電子技術理論和實踐教學,提出一種基于EDA仿真平臺的理論分析與仿真分析相輔相成、虛擬仿真實驗和實際實踐相結合的教學模式。通過仿真電路和波形顯示,加深學生對理論的理解,有效解決模擬電子技術理論概念抽象,電路分析復雜的難題。同時通過EDA技術的引入,引導學生進行基本電路的分析和設計,為實際電路的設計應用打下基礎。
2.EDA技術在模擬電子技術理論教學中的應用
EDA即電子設計自動化,以計算機和仿真軟件為工具,可以完成整個電路從系統級到物理級的設計與分析。常用仿真軟件有Matlab、Protel、Multisim和PSpice等,考慮到Multisim先進的電路仿真和設計功能且一年級時曾作為學生的自修課程,本次教學研究采用Multisim軟件。在模擬電子技術的理論教學中,對于那些概念分析抽象、不易理解的部分,利用Multisim,教師可以構建電子電路模型進行仿真演示,通過波形圖和數據直觀展示各種參數變化和虛擬故障對電路靜態動態性能的影響,具體而又生動,不僅可以加強學生對理論知識的理解,還可以激發學生的學習興趣,提高課堂教學效果。例如在模擬電子教學中第一次講解共射放大電路時,很多同學對放大線路中各個節點的波形分不清楚,不知道直流信號和交流信號如何疊加在同一個電路中,電路中各節點信號的相位關系如何覺得難以理解。傳統教學中,僅僅靠在黑板上畫圖講解,教師難講,學生難懂,費事費力效果卻不好。現在針對這個問題,教師可以通過Multisim搭建基本共射放大電路模型,設置模型參數,觀察仿真波形。共射電路輸入信號(節點2波形)和輸出信號(節點5波形)的反相關系,并且根據波形的峰值可以直接算出電路的電壓放大倍數。節點2和節點4波形是靜態工作點電壓和交流信號疊加信號,c1和c2兩個電容起到隔直作用。通過Multisim軟件的演示過程,直接把抽象的理論轉化成直觀的視覺感受,電路各點波形在學生的腦海里留下深刻的印象,教學效果事半功倍。教學過程的前期,可以在課堂上現場建立電路模型,演示如何進行仿真,讓學生逐漸掌握Multisim的使用。在教學過程的中后期,隨著學生對Multisim軟件的熟悉,為了節約課堂時間,可以事先把教材中需要講解的電路模型搭建好,用到時直接調用即可。通過這種理論教學和軟件演示相輔相成的教學方式,使得學生把電路原理、工作波形和數學關系等緊密結合在一起,全面掌握模擬電路的基礎理論,更好地理解這門課程。
3.EDA技術在模擬電子技術實踐教學中的應用
模擬電子技術在傳統的教學過程中,實踐教學基本都是基于實驗平臺操作。實驗平臺的特點是安全、便于操作,但是平臺電路有限,只能覆蓋課程教學中一部分基礎電路,基于實驗平臺的實驗基本都是驗證型實驗,且操作過程中平臺電路元件易損壞,不能很好地達到鍛煉學生動手能力的目的。這就使得學校教學比工程實際滯后,不利于工科應用型人才的培養,造成學生眼高手低,進一步影響學生的就業和發展。因此,模擬電子技術實踐教學中引入仿真軟件,將平臺實驗和軟件虛擬實驗結合,先采用軟件對實驗進行設計仿真,后平臺實驗進行實際電路搭建,既加強了學生對理論的理解,又突出了學生的動手能力。實踐教學分成兩部分,第一部分是基本電路的驗證和演示實驗,加深學生對書本基礎理論的理解。該部分實驗相對比較簡單,學生主要在實驗平臺上進行操作,同時以Multisim仿真為輔,對一些在實驗平臺上難以操作的部分進行仿真驗證。如研究靜態工作點對電路動態性能的影響,實驗平臺操作只能觀察電路中的一個電阻參數改變對電路輸出波形的影響,而在虛擬仿真平臺上,可以對電路中所有涉及到靜態工作點的元件參數進行更改,進而觀察電路波形的變化,并且還可以連續改變元件參數對波形的變化進行實時觀測。第二部分是模擬電子技術課程設計,要求學生自己分析設計一個較大規模復雜模擬電路,給出嚴格的設計思路、理論推導和元件選型依據,在仿真軟件平臺上搭建出具體電路模型并通過仿真實驗驗證,然后進行實際電路焊接,充分發揮學生的主體作用,調動學生對該課程學習的主動性、積極性和創造性,提高學生對模擬電路的認識分析能力和創造能力。
4.結論
本文在模擬電子技術教學中引入EDA技術,探索教學改革創新的新手段,將仿真演示融入理論教學,把平臺實驗和虛擬實驗相結合,為課程教學提供了一種新的思路和模式,達到了較好的教學效果。
作者:王冬菊 單位:安徽師范大學自動化系
關鍵詞 應用型大學 模擬電子技術 教學改革
中圖分類號:G424 文獻標識碼:A DOI:10.16400/ki.kjdkz.2017.04.058
Abstract To meet the demand of the discipline constructions of the application-oriented university, the applied and practical teaching reforms of "analog electronic technology" course are discussed. Several aspects of the course are researched such as the educational reform ideas, teaching methods and creative practical teaching. Through downsizing the theory teaching and focusing on experimental and practical teaching methods, cultivate students' learning interests and improve the teaching quality.
Key words application-oriented university;analogue electronic technique; teaching reform
模擬電子技術是電氣電子類等專業的基礎課程,旨在培養學生分析解決問題和實際動手能力,為日后從事電子技術的開發和創新實踐工作打下一個堅實的基礎。模擬電路包含了許多不同功能類型的電路,且工作狀態較為復雜,要求能靈活運用多種分析方法來解決實際問題。[1]
目前模擬電子技術課程的教學存在以下幾個突出問題:
該課程應用領域廣泛,理論性和系統性較強,且與其他相關學科聯系緊密,如電路、數字電路、電磁場等課程,而學生在之前學習這些課程時,只是將其簡單地分開、孤立地學習,并未達到融會貫通;而且在課程安排上,模擬電子技術又在這些基礎性課程之后,導致很多學生遺忘了前面所學過的知識,底子薄,基礎較差。另外,模擬電子技術課程的理論性強,掌握難度較大,再加上有限的課時安排,導致一些學生無法準確理解和把握理論知識。
該門課程對學生的理論掌握水平和實際動手能力要求較高,在教學設施和教學條件有限的情況下,學生們只能做一些簡單的電路的建模與仿真實驗課程,而不是真正的模擬電路設計。
正是由于該課程的這些特點,導致了學生對該課程的學習積極性不高,有抵觸情緒,普遍認為該課程學習難度較大,很難掌握。結果導致許多學生本門課程學習效果不佳,甚至影響了后續的專業課學習。由于學生本身能力因素和普通應用型高校的地位,這些問題在短期內無法全部有效解決,所以我們必須做一些針對性的教學改革,來改善教學效果和學生的學習現狀,以提高教學效果。教改采用的方式是將課堂上的理論知識講授與相關的模擬電子技術實驗相結合,通過項目實訓的方式加強和深化學生對模擬電路的認識和應用能力。[2]
1 教改思路
(1)引導學生樹立職業規劃,激發學生的學習興趣。首先,必須使學生認識到模擬電路設計在他們所學專業課程中的重要性,以及在他們畢業工作后到底能從事什么樣的工作,引導學生做一個合理的職業規劃。鼓勵學生自主學習,讓學生了解當今社會和企業到底需要什么的人才,以及如何成為一名合格的人才。不僅要把學生動員起來,還要對教學內容和教學方法進行改革,使我們的人才培養方案能夠滿足社會和企業的需求。
(2)對教學內容進行科學合理的整合。在教學內容上突出實際應用性,簡化器件結構和工作原理的教學。重點講解二極管、三極管和MOS管的宏觀特性、器件的主要參數和其在模擬電路中所起的作用。對于模擬電子技術中涉及到的半導體物理的一些艱深難懂的知識點,還有半導體器件的諸多微觀特性等,一律做淡化處理。因為過多而枯燥的理論學習,會增加學生的學習負擔,降低學習興趣。強調基本理論和基本分析方法的掌握和運用,引導學生體會模擬電路設計的理念和技巧,積累經驗,提升解決實際問題的能力。[3]
(3)強調實驗與實踐教學。我們應該改變傳統的教學方法,將理論知識與電路模擬仿真結合起來,培B他們自學的能力,去學習和理解一些知識的模擬電路。強化電路功能的應用與擴展,引入研究型和設計型實踐教學環節,基于此思路,特獨立開設了“模擬電子技術實驗”和“電子技術課程設計”這兩門課程。
(4)改革成績評價體系,改變學生學習的傳統觀念,最后的成績不僅僅局限于理論課考試,還需要完成相關的電路設計實訓,運用項目教學法,把學生分組,要求每組完成一項模擬電路設計任務,引導學生在學中做,在做中學,為日后從事電子技術的相關工作打下良好的基礎。
該教改方式已經成功地應用于福建江夏學院三年了,收到了良好的教學成果,并得到得到了學校領導、教師和學生的認可。
2 教學方法與教學手段的改進
2.1 利用網絡和多媒體輔助教學
采用多媒體設備將模擬電子技術課程中一些抽象復雜的原理和現象,以圖像、動畫等形式直觀明了地演示出來,增強了學生的感性認識,再配合教師授課過程中對現象的解釋,使學生完成從感性認識到理論學習與歸納的升華,加深學生對理論知識的理解。既能降低教師授課的負擔,又極大地調動了學生學習的求知欲和積極性,起到事半功倍的效果。
當前,我國各高校都在大力開發利用網絡化教學資源,比如:國家精品課程,尤其是“慕課”等新生的輔助教學的網絡平臺的涌現,為師生提供了海量的數字化資源。學生可以根據自己喜好,在網絡平臺上選擇課程進行學習,自由安排學習時間、地點,自行下載電子教案、教學課件和課后習題等學習資源。并且網絡教學還具有廣泛的互動性,一方面師生可以在網絡教學平臺上共同討論交流學習經驗,也可以在我們平時面授的過程中,搜集并集中處理一些共性的問題。這種線上和線下結合的教學方式,現已取得了明顯的效果。[4]
2.2 利用EDA工具輔助教學
借助于EDA工具輔助電路設計是當今電路設計的一個重要手段,也是學生們必須掌握的一項基本技能。EDA工具可以較為精確的計算和模擬一些簡單電路的參數和實際工作效果。可以把EDA工具引入到理論課教學中,通過直觀地仿真演示,加深學生對一些基本電路的理解。將理論性和應用性相結合,并為后續的實驗、實踐教學做好鋪墊。由于課時的限制,要求教師在備課時要精心設計演示實例,引導學生思考并參與進來,最終得出結論。[5]演示實例過程中要格外注意對關鍵步驟的強調。例如,在講授放大電路失真種類和原因時,理論講授效果通常很差,學生通過想象的方式很難真正掌握精髓。而借助于EDA工具演示,通過設置不同的器件參數、輸入正弦波信號、讓學生通過直觀的比較加深了對失真原因這一重要知識點的理解,并且在日后實踐中可以直接去判斷失真的種類,分析產生的原因,并在實踐中加以解決。此外,在布置課后習題時也要求學生對作業中的問題進行仿真,與自己的計算結果進行核對,引導學生自行解決問題。
2.3 獨立開設實驗和課程設計課程配合理論教學
應用型本科教育要求我們在教學內容上要更加注重實驗和實驗的教學,為此我們獨立開設“模擬電子技術實驗”和“電子技術課程設計”兩門課來配合理論教學,可以彌補理論教學中的不足。為了深入開展實踐教學,拓展實踐教學內容,我們增加了實驗和課程設計這兩門課程的學時。實驗課程以基礎和驗證性實驗為主,貫穿于整個學期,用來配合理論課的學習;實驗課程的后期安排一些綜合設計性實驗,培養學生的綜合、系統性思維。課程設計課程安排在期末,目的是提高學生綜合運用所學知識的能力,提升對電子技術和工程項目的整體性認識。其授課形式是由學生自主選題,查閱文獻材料,進行EDA仿真,購買電子元件并進行電路的焊接調試。教師進行技術指導,并給出合理的建議。要求學生獨立撰寫課程設計報告,格式工整,完整詳盡地敘述電路設計方案與電路設計和制作過程中出現的問題和解決方案。教師可以將其中的一些普遍存在或是比較重要的問題提取出來,組織集中講評。在學中做,在做中學,高效地完成實踐教學任務。還鼓勵學生將課程設計的內容再進一步拓展、升華,將一些有創新性和學術性的成果寫成學術。選拔表現優秀的學生參加全國電子設計競賽和其他院校間的學術交流活動,最大限度激發學生的學習興趣與創造熱情,在更高的層面上提升學生的實踐能力。
3 教改后取得的成果
經過三年的教學實踐,“模擬電子技術”這門課的授課效果和學生成績有了明顯改善。表2 是近三年模擬電子技術課程的期末成績統計表。由于實施了新的教改方案,尤其是增加了實驗與實踐的環節部分的教學內容,使學生的學習興趣和動手能力都有顯著的提升,完成了該門課程的培養目標。
4 結束語
模擬電子技術是一門注重實踐、而充滿樂趣的課程。為了響應科技創新,萬眾創新的時代主題,要求我們在教育理念和教學手段上要不斷突破創新,才能培養出符合社會需求的高素質應用性人才。廣大生共同努力,共同進步,為社會培養和輸送具有實踐和創新能力的應用型人才。
參考文獻
[1] 張德升.《電子技術》課程教改與實踐[J].平原大學學報,2001.18(4):95-96.
[2] 劉浩,任立紅,唐莉萍.《電子技術》課程教改與實踐[J].中國電力教育,2012(35):52-53.
[3] 彭汐單,楊璐,孫俊杰.《模擬電子技術》實踐教學的改革與探索[J].江西電力職業技術學院學報,2011(1):86-87.
關鍵詞:電路;模擬電子技術實驗教學;Multisim;仿真
1概述
計算機專業是軟硬件結合、面向系統開發和應用的專業,而電路與模擬電子技術作為計算機專業的專業基礎課,要求學生能夠熟練掌握電子電路的基本分析方法,以便掌握計算機的硬件知識以及計算機接口電路的分析與設計。通過本課程的學習,要求學生掌握電路與模擬電子技術的基本理論、基本知識和基本技能,對其應用及未來發展方向有所了解,為今后學習后續課程以及畢業生就業拓展更寬的領域。
2課程教學中存在的問題
計算機專業很多學生認為計算機專業是學習軟件編程的,電路與模擬電子技術課程不屬于計算機專業課,能否學好無關緊要,在學習上重軟件輕硬件;另一方面,該課程概念多、內容抽象、邏輯性較強,造成學生對課程學習力不從心,排斥這些課程的學習。當學生畢業后從事計算機相關工作的時候,發現自身硬件知識非常薄弱。嵌入式系統是當前最熱門最有發展前途的IT應用領域之一,隨著嵌入式系統開發和應用的盛行,掌握硬件理論和計算機專業的軟件理論是IT行業工作人員在新時代的基本要求[1]。電路與模擬電子技術課程的主要內容包括電路和模擬電子技術,理論知識既抽象又難懂,使得學生感覺枯燥乏味,學習熱情大幅下降,而該課程的內容不斷增加,教學計劃要求講授的知識與學時少的矛盾更加突出。以我校計算機專業為例,課程本身理論學時44學時,實驗10學時。理論知識比較深奧,實驗學時較少,要在有限的時間內讓學生接受和理解課程還很困難。如果充分利用先進的媒體,適當地引入Multisim10仿真軟件,這樣有利于學生接受復雜的知識,取得良好效果[2-4]。
3Multisim仿真軟件在電路與模擬電子技術教學中的應用
在電路與模擬電子技術課程中Multisim軟件是美國NI公司推出的一個用于電路設計和仿真的工具軟件,它的功能很強大,以形象生動的仿真效果而被譽為“虛擬電路電子實驗室”,因此它是電子類專業教學的重要仿真軟件。設計人員可利用此軟件對所設計的電路進行仿真和調試。Multisim仿真軟件在電路與模擬電子技術教學應用中的優勢體現在[5]:
3.1電路與模擬電子技術課程是一門理論性很強、難度較大的課程。一臺PC機和一個仿真軟件就可以搭建電路,通過Multisim圖形化的仿真環境,可以將抽象、枯燥的電路理論直觀的展現出來,降低教學難度,提高課堂教學效率,學生容易理解和掌握。
3.2在實驗教學中搭建電子實驗平臺,實現了虛擬實驗和實際實驗的結合。Multisim仿真實驗和實際實驗相比具有直觀、簡單和速度快等特點。學生既可以在計算機機房做實驗,也可以把實驗搬回宿舍。仿真實驗不需要真實環境的介入,元器件較多,在實驗過程中元件沒有損耗,實驗室維護方便,這樣的“電子實驗平臺”有助于提高學生實踐能力。
3.3電路易受到干擾模擬電子技術部分在實驗室環境中實驗波形易出現較大失真,而仿真實驗沒有干擾信號,可實時觀測參數對波形的影響,比真實的實驗更能反映實驗的本質,更加準確、真實、形象。
4Multisim10在電路與模擬電子技術課程教學中的應用
4.1將開關J1斷開,電路中暫不引入級間反饋
當輸入電壓是正弦交流電時,在輸出端通過萬用表可測得輸出電壓為。沒有引入級間反饋時,該放大電路總的電壓放大倍數為。
4.2將圖中的開關J1合上,引入電壓串聯負反饋
加上正弦輸入電壓,由虛擬示波器看到,輸出電壓的幅度明顯下降,但波形更好。
結束語
Multisim仿真軟件在電路與模擬電子技術課程教學改革中的應用與實踐順應我校轉型發展的大趨勢,把仿真教學融入課堂,改變教學方法和手段,引導學生在課后自己去分析更多復雜的電路,通過對虛擬儀器的熟練使用,提高了學生的自學能力,增強了理論教學的靈活性,激發學習的興趣和主觀能動性,大大提高教學質量和教學效果。
參考文獻
[1]包蕾,管冰蕾.計算機專業電子技術基礎課程教學內容的組織[J].科教導刊,2015,(4):139-140.
[2]吳玲敏,王維娜.Multisim10仿真技術在“電路基礎”教學中的應用與實踐[J].教育教學論壇,2017,(9):64-66.
[3]張志友.Multisim在電工電子課程教學中的典型應用[J].實驗技術與管理,2012,29(4):108-110.
[4]羅廷芳,南江,李偉.NIMultisim10在電工電子技術教學中的應用[J].電子設計工程,2012,20(6):154-157.