发布时间:2023-09-27 10:03:19
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电子技术是一门比较抽象难懂的课程,但却是职业学校机电专业学生必学的一门课。由于职业学校的学生基础较差,而且大部分学生学习兴趣不高,所以,他们对电子技术知识接受起来更加吃力。但是,只要在教学中采取适当的措施,引导得当,还是能够使他们较快地入门的。
笔者从事中等职业学校机电专业教学工作,在教学中积累了一定的经验。下面我结合自己的亲身经历就如何使学生较快地学好电子技术这门课程谈一些经验和体会。
一、培养学生对电子技术的兴趣,以兴趣促学习
“兴趣是最好的老师。”在教学过程中,针对学生好奇心强、思维活跃等特点,只要在教学中设法激发学生的兴趣,就迈出了成功的第一步。现在电子产品已经渗透到生活中的各个领域。在教学中,可以从日常生活中经常使用的电子产品谈起,激发学生的兴趣。
例如,在学极管整流电路时,可以拿学生平时使用的手机充电器为例提出问题:我们知道,日常生活中使用的电源大部分都是220 V,50 HZ的交流电,手机充电器的电源输出的却是直流电,那么手机充电器是怎样把交流电转换成直流电的呢?这是因为手机充电器内部有一个整流电路,它能把交流电转换成直流电。
这样就自然而然地引出了课题,并且激发了学生的好奇心,让他们自然地联想到整流电路的组成元件是什么?它的原理是什么?然后再借题发挥,讲一下整流电路的结构及原理。讲完之后再让学生拆开手机充电器观察其结构及接线方式。课后与学生交流,发现学生对这一部分内容印象深刻,学习积极性也很高,收到了很好的效果。
另外,在教学过程中适当地运用教具也能够激发学生兴趣,收到很好的效果。在讲各种基本电子元件的时候,例如二极管,可以先让学生认识实物,说明元件的基本作用,激发学生想知道元件为什么会具有这种作用的兴趣,这样就达到了调动学生学习积极性的目的。
接下来在讲原理的时候,学生乐于接受,理解起来就容易多了。因此,只要掌握了兴趣这一块敲门砖,引导学生学好电子技术这门课就容易多了。
二、初学电子技术,理论不要太多
对中等职业学校的学生来说,他们毕业之后从事的一般是理论简单而实践性强的工作,不需要进行产品的设计和开发,所以,在教学中应适当降低理论难度,注重结果的传授。对理论不要讲得太多、太深。而且理论多了也容易使学生产生畏惧心理,丧失学习兴趣。
在教学过程中对初次学习电子技术的学生,应该先不要讲过多的理论和原理,可以先直接把结果告诉学生,让学生对基本元件的作用有一个整体认识,首先克服他们的畏惧心理,使学生感到电子技术这门课并不难。对于比较复杂的理论知识,有些是没必要让学生掌握的。
例如,大规模集成电路,它的内部结构和原理就没必要让学生深入了解,只需让学生掌握它的作用及各个引脚的外围元件就可以了。至于深层次的了解,等学生具有一定水平后再进行学习研究,就会比初学时容易得多。
三、注重实践,以实践促提高
“实践出真知。”电子技术是一门实践性较强的课程。如果只讲理论而没有实践,学生学完之后还是不能完全地掌握。在教学中讲清理论的同时,通过实践来巩固所学知识,加深学生对知识的理解和认识,可使他们的知识水平在实践的过程中得到迅速提高。
在教学过程中每讲完一部分内容要随时安排实验。例如,在学习两级功率放大电路时,我利用学校的电工电子实验室,给学生准备好所需器材,并给出电路图,让学生根据电路图,自己动手组成电路。等老师检查无误后,再指导学生在电路的输入端加上输入信号,让学生测量电路中各个电压及电流值,并用示波器观察输出信号,最后将得出的结论与所学原理相对照。
这一过程中,学生亲自动手组装电路来验证理论知识,加深了学生对知识的印象。学生更乐于接受,老师也省去了不少麻烦。另外,还可以让学生试着去维修一些日常生活中常用的电子产品,例如,收音机、手机电源等,让他们将所学理论应用于实践之中。通过这种理论联系实际的方法,能够使学生在实践中体会到学习的乐趣,从而在学习中取得很大的进步。
四、运用现代教学手段,变抽象为直观
利用多媒体教学课件不仅可以使教师讲课更为省力,而且可以把抽象的理论变得比较直观,让学生接受起来更为容易。
在电子技术课程中,信号是看不见摸不着的,因此信号的流程就更为抽象,单靠教师的讲解学生接受起来非常吃力。通过多媒体课件来辅助教学就不一样了。通过课件可以演示信号的流程及信号在传输过程中的变化,使原本看不见摸不着的东西变得一目了然,学生学习起来就容易多了。所以说,作为当今社会的专业教师,必须掌握现代教学手段。
2 A/D转换分析插件
逻辑分析仪软件的A/D转换分析插件通过分析模拟量与数字量相互转换过程中的数字量的值,得到对应的模拟值,根据这些模拟值用光滑的曲线形象的描绘模拟量的波形图。用户还可以根据具体的Enable条件使能输出的模拟值。A/D转换分析插件设置界面如图1所示,各参数说明如下:
A/D输出:选择A/D转换的数据输出总线,在下拉框中可供选择的有用户在逻辑分析仪中的总线/信号设置的所有作为总线(多根信号)的总线/信号的名称。
Enable:选择A/D转换输出的数据有效条件。可以选择有“总是有效”和结合某一信号的状态,一般是时钟信号,可以是该信号的高电平、低电平、上升沿和下降沿。
十名称:设置虚拟总线的名称,方便用户标识分析后的虚拟总线。
显示位置:选择分析得出的数据波形图的显示位置。可供选择的分别是在相应真实总线显示位置的上面和下面。
颜色设置:显示的颜色是模拟量和模拟量波形的颜色。
确定:确认用户的设置。
取消:取消用户的设置操作。
3 应用实例
下面以D AC0832为例,详细讲解A/D转换分析插件的应用和测试结果。DA C0832是采用CMOS工艺制成的单片直流输出型8位数/模转换器。通过LAB6052采集数字值和时钟信号,结合时钟信号分析数字值,得到对应的模拟值,根据这些模拟值用光滑的曲线描绘模拟量的波形图,并与示波器观察到的DAC0832的输出作比较。具体步骤如下:
(1)、把DA C0832的数字量输入引脚D10-D17依次接到逻辑分析仪的PODB0~PODB7,控制时钟信号连接到PODB8,并命名总线和信号的名称,然后连接逻辑分析仪地线GND。总线/信号的设置如图2所示。
(2)、设置A/D插件,注意A/D插件默认Enable(使能)为always,根据芯片具体的工作方式,分别可选择在某信号的高电平、低电平、上升沿或下降沿有效。在本例中,选中Enable的下拉框,把always改为时钟信号DA_CLK,并把DA_CLK设为高电平有效,具体如图3所示。
(3)、由FPGA产生幅度调制信号所需的数字量和控制时钟,并输出到DA C0832,单击逻辑分析仪的启动(单次)图标触发运行。观察D/A[0]~D/A[7]的数据,可以看到,逻辑分析仪已经采集到了大量的数据,直接对这些数据进行分析是个令人头疼的问题,但有了A/D转换分析插件,问题就变得非常简单了。如图4所示,经过A/D转换分析插件对采集到的数据进行分析,得到对应的模拟值,根据这些模拟值N3 A/D转换分析插件设置用光猾的曲线描绘模拟量的波形图,得到的波形与我们设想的完全一致,是一个幅度调制信号。波形是光滑的,说明设计能很好地满足时序要求。
通过示波器观察DAC0832的输出以验证我们的结论,可以看到输出信号如图5所示,示波器观察到的波形与逻辑分析仪中通过A/B转换分析插件拟合得到的波形是一致的。
以上是时序能满足设计要求的情况,若时序不能满足设计要求,则经过A/D转换分析插件的分析后,在模拟量的波形图上将会看到明显的毛刺,如图6所示,此时可通过毛刺定位到问题处,通过查看信号间的时序,分析并解决问题。
本书适用于射频电路设计与分析的大学高年级学生、研究生及工程师。
胡光华,高级软件工程师
《电子技术基础》是电工电子专业重要的一门专业技术基础
课,由于该课程理论性强,内容抽象,所以使得许多学生对该课程产生畏难情绪。科学巨匠爱因斯坦曾说:“兴趣是最好的老师。”浓厚的学习兴趣是学生学习的最佳内驱力,教师要根据该课程的特点,结合学生自身情况,把握细节,增强学生对《电子技术基础》的学习兴趣,使他们产生强烈的求知欲,促进思维意识的萌发,同时也有力地推动了教育教学的改革创新。下面根据本人的教学实践,就如何提高学生的学习兴趣讲几点建议。
一、注重入门教学,合理选择教学内容
绪论作为教材的第一课,也是学生了解《电子技术基础》的入门教学,在整个教学中有画龙点睛的作用。《电子技术基础》内容理论性较强,难以理解,这就要求教师在入门教学时要选择好教学内容,减少数理论证,把掌握概念和突出应用技能作为教学的重点,做好充分的准备,认真上好第一课。在讲第一课时,我就从介绍日常生活中的电子产品开始,如,智能手机等移动通讯设备、数码相机、计算机等,让学生认识到我们的生活中处处离不开电子技术,再介绍一些电子技术基础与所学专业的联系,引起学生的重视和
思考。通过简单的介绍,不仅达到了很好的课堂效果,学生的好奇心也被充分调动了起来,一下子产生了学习兴趣。
二、联系实际生活,理论与实践相结合,提高学生学习兴趣
电子技术课程有操作技术性较强的特点,电路的制作、测量和调试以及设备的使用是学习电子技术的关键。在教学活动中要始终坚持理论与实践相结合的原则,一方面,把所讲的内容与实物相结合,使理论具象化;另一方面,理论的学习一定要与实际操作结合,可以将理论知识的讲授穿插到操作之中。例如,电子仪器的使用,教师就可以边讲理论知识边给学生做示范,这样所得的结论更容易被学生接受和牢记。同时,教师也要积极引导学生将所学的知识运用到生活当中,可以利用节假日组织学生到社区、街头进行义务维修家电活动,并在旁边予以技术指导,不仅能使学生在实践中总结和积累经验,还能提高学生的操作技能,培养学生思考、解
决问题的能力,进而提高学生的学习成就感,激发学生的兴趣和
动力。
三、运用多媒体课件等现代化教学手段,加强直观教学
《电子技术基础》中电子电路的知识点比较抽象,在传统的教学方法中,教师只能通过讲解分析原理图等简单的来让学生接受电路分析的理论,枯燥乏味,学生注意力容易分散,极易产生厌学等不良情绪。多媒体技术以生动的图像、声音等效果将一些抽象难懂的概念变成具体可观的图画,取代了传统课堂上的粉笔、黑板,使课堂不再死板乏味。教师可以利用3DMAX、Flash等软件制作一些比较形象的、直观的课件演示。还有一些费时费力的实验,可以利用EWB、Multisim等软件来模拟实验,这样可以让学生在多媒体教室观测一些实验结果或数据,让学生的手、脑、眼、耳都动起来,唤起学生的情绪和兴趣,从而极大地提高了课堂效率。
四、重视探究性学习,任务驱动教学
所谓任务驱动是以建构主义教学理论为基础的教学方法,通过探究问题来激发和维持学生的学习兴趣和热情。这种教学方法的基本特征是:“以任务为主线,以教师为主导,以学生为主体”鼓励学生在学习中独立思考,发现问题,并依据自己所学的知识动手解决问题。在日常的教学中,教师应将任务驱动法运用到《电子技术基础》的课堂上,例如,在学习“三极管的电流放大作用”时,可以采用小组合作的学习方式,布置几个简单且循序渐进的任务,通过小组合作,制定出解决问题的方案。通过这种方法,既培养了学生的团队合作意识,又提高了学生的人际交往能力,同时通过引导学生解决问题,增强了学生的求知欲和课堂的趣味性,能够让学生自主学习,快乐学习。
五、提高教师自身素质和人格魅力
教师作为学习的主导,自身的素质也是影响学生学习兴趣的因素之一。要提高学生的学习兴趣,教师应具备知识素质、语言素质和勇于创新的能力。如果教师学识广博,知识完备,那就更容易将知识有效地串联起来,使得教学思路更加清晰,同时也能增强本学科与其他学科的联系,拓宽学生的知识面;如果教师语言精准生动、幽默风趣,那么所讲解的内容才会更加的清楚易懂,深入浅出,激发学生的学习兴趣;如果教师思维敏捷不混乱,勇于创新,采用灵活多样的教学方法,那么学生就更加容易接受新知识。这就要求教师要提高自身的专业素质,增强社会责任感和职业道德水平,成为受学生欢迎的教师,利用人格的魅力来激发学生的学习兴趣。
俗话说:“学无止境”,同样,教学活动也是永无止境的,学生对《电子技术基础》兴趣的培养是一个循序渐进的过程,教师要不断总结教学经验,加强与学生的沟通交流,给学生创造一个和谐互动的学习氛围,同时还要把教学改革创新放在第一位,采用多种方式调动学生的积极性,注重实践,使学生所学的知识融会贯通,为我国培养出竞争力强、创造力强、业务精良的电子技术人才。
参考文献:
《模拟电子技术基础》是根据西北工业大学面向21世纪课程教材建设的总体规划,并结合现代科学技术发展的形势与当今的应用环境组织编写的。
全书共分为8章,是电子技术基础的一个重要分支,是电气、电子信息类和部分非电类专业本科生在电子技术方面入门性质的技术基础课。课程主要内容包括半导体基础知识、放大电路基础、多级放大电路、集成运算放大电路、放大电路的频率响应、放大电路的反馈、信号的运算和处理、波形的产生和信号的转换、功率放大电路等。
课程通过对常用电子器件、模拟电路及其系统的分析和设计
(来源:文章屋网 )
电子技术基础是职业学校电工电子类各专业最为重要的专业基础课程之一,也是一门实践性很强的课程。在教学过程中,不少学生对看不见摸不着的电子现象的相关知识缺乏感性的认识,其中一个重要的原因在于实验设备的不足;另一个重要的原因在于讲授理论课难以进行同步的实验;同时,对于复杂的原理、现象缺少相关的多媒体辅助教学平台,用传统教学方法难以讲解明白;再者就是授课时间不够充足,学生动手机会不多。近几年来,笔者在教学中尝试运用EWB仿真软件进行辅助教学,使抽象的理论直观化、形象化,使实验与理论得到了有机结合,教师教得轻松,学生也学得愉快,达到了事半功倍的效果。
一、EWB简介
EWB是加拿大Interactive Image Technologies公司推出的一个专门用于电子电路仿真和设计的EDA工具软件,是计算机仿真技术在电子技术中的应用。EWB软件提供了上万种真实精度的电子元器件模型,标准的电子元器件符号、外形和操作方法与实际电子仪器十分相似的虚拟仪器(万用表、函数信号发生器、示波器、数字信号发生器、逻辑分析仪等)以及稳态分析、瞬态分析、噪声分析、失真分析等十多种对电路进行仿真分析的手段。它具有如下四个特点:
1.采用直观的图形界面创建电路,可在计算机屏幕上模拟仿真实验室的工作台,绘制电路图需要的元器件和电路需要的测试仪器均可直接从屏幕上选取。
2.EWB具有完整的混合模拟与数字模拟功能,可任意在系统中集成数字及模拟元器件。EWB能自动进行信号转换。在输出信号的观察上,EWB具备即时显示的功能。
3.EWB软件带有丰富的元器件库,可提供多种电路分析方法。
4.EWB具有虚拟的仪表设备,包含函数信号发生器、万用电表、示波器、逻辑分析仪等,可具体的模拟实际的测量情况。利用EWB提供的虚拟仪器可以用比在实验室中更灵活的方式进行电路实验,仿真电路的实际运行情况,使学生熟悉常用电子仪器的测量方法。
二、EWB在电子技术课程教学中的应用
下面以分压式工作点稳定电路为例,介绍EWB在电子技术课程中的应用。在本例中我们主要对该电路的直流工作点和交流电路进行分析。
1.绘制原理图(如图一所示)
2.静态工作点分析
其静态工作点的估算为
按图一连接好电路,运用“Simulate/Analysis”菜单中的“DC Operating Point”功能选项分析直流工作点,结果如图二所示,UCEQ=5.1V(节点2减去节点3的电压),UBQ=2.9V(节点4的电压)。与理论分析的数值相符。
3.交流分析
运用“Simulate/Analysis”菜单中的“AC Analysis”功能选项进行交流分析,得到如图三所示结果,即在工作点稳定电路中小信号作用下的频率响应,包括幅频特性和相频特性。
除了以上两种分析,EWB仿真系统还可以进行瞬态分析、参数扫描分析、温度分析等。
三、结语
总之,基于EWB的电子电路课堂教学大大丰富了电子电路课堂教学方法,拓展了教学内容的广度和深度,为学生创造了更多的动口、动脑、动手的机会,使学生的学习状态由被动变为主动,学习积极性大大提高,同时它也因更贴近现代科技、更具有时代气息而受到学生的欢迎。
参考文献:
[1]钟文耀,段玉生,何丽静.EWB电路设计入门与应用.北京清华大学出版社,2002.
[2]李克庆,张俊燕.计算机辅助教学体系初探[J].中国冶金教育,2001.
作者简介:金楠(1982-),男,河南商丘人,郑州轻工业学院电气信息工程学院,讲师;杨存祥(1966-),男,河南台前人,郑州轻工业学院电气信息工程学院,教授。(河南 郑州 450002)
基金项目:本文系郑州市科技攻关项目(项目编号:112PPTGY249-7)的研究成果。
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)27-0111-02
著名的Newell倒三角理论指出,电力电子技术是由电力技术、电子技术与控制理论三者交叉综合而成。随着三项技术快速发展,近年来,电力电子技术在器件制造、控制方法和系统设计等方面发展迅速。目前,电力电子技术广泛应用于智能电网、开关电源、电机驱动、绿色照明等重要行业,并且其应用领域仍在不断扩展。[1]尤其是新能源发电与分布式发电、高压直流输电和柔流输电、用户电力技术和电能质量技术、储能技术等大功率电力电子技术已经融入到电力系统各个环节。因此,电力电子技术已经成为支撑智能电网的关键技术之一。
电力电子技术是郑州轻工业学院(以下简称“我校”)电气工程及其自动化专业基础核心课程,该专业每年有150名学生学习此课程。目前总学时为58学时,其中理论教学50学时,实验8学时。在以往本科教学过程中,并未设置计算机仿真的教学安排。仅有的实验学时安排4次实验,分别是单相半控整流桥实验、三相全控整流桥实验,交流调压电路实验和直流斩波电路实验。实验内容陈旧落后,无法满足电力电子技术快速发展的需要。
电力电子技术课程教学应与该技术的发展相适应,然而,目前在实际教学过程中存在以下问题:首先,学生对该技术兴趣浓厚,但目前教师授课内容主要以波形理论分析为主,内容枯燥,不易入门。其次,教学内容零散,缺少系统设计训练。系统设计是多种知识模块的组合,但教学中缺乏知识模块之间相互贯通的内容。因此,在设计实际系统时无从下手,缺少应用系统设计的知识与技能。再次,教学实验装置中所使用的控制方案主要是利用运放组成的比例积分控制,难以将微控制器技术、数字信号处理技术与电力电子技术相结合,无法实现复杂控制算法。学生普遍反映电力电子课程理论分析较多,课程中缺少真实案例,不易理解,希望增加实验数量。由于受到实验条件限制,增加硬件实验需要更新添置实验设备,周期较长。
因此,在电力电子课程中增加了应用系统设计部分,通过使用PSIM软件对应用系统进行仿真研究,填补基础理论教学与实际应用之间的断带,帮助学生加深对基础理论和应用系统设计知识的理解,掌握利用仿真技术进行辅助分析与设计的技能。
一、PSIM软件
计算机仿真技术通过搭建模拟实际器件的仿真模型,为系统分析提供有效方法,极大简化了电力电子与电气传动系统分析与设计的过程。仿真中需要使用数学模型代替实际器件,通过数值方法求解电力电子系统中状态变量的运动规律。由于工程人员无法完成复杂的数学建模、数值求解和编程工作,PSIM、SABER、MATLAB等仿真软件的出现极大提高了科研、开发效率。
PSIM是专业的电力电子与电机控制仿真软件,与其他通用性仿真软件相比,占用资源少,仿真速度快。该软件主要应用于基本电力电子电路设计、电气传动系统设计、电机设计、新能源发电系统设计等领域,基本覆盖了电力电子与电气传动领域的主要内容。PSIM软件在电力电子应用系统设计课程教学中有以下特点:[2-4]
特点一:PSIM软件的基本操作简单,学生能够较快掌握并进行简单的电路设计,易于入门。与其他软件的复杂操作配置相比,通过两个学时的简短功能介绍后,学生可以自主使用PSIM软件仿真验证电力电子课程中的基本电路和理论。教学实践表明,学生经过简单操作能够产生教材中长篇介绍的复杂波形,减小了入门难度,容易引起兴趣和求知欲。
特点二:包含电力电子技术课程中涉及的全部元件,能够实现模拟控制和数字控制,便于将控制理论的基本方法应用于电力电子系统设计。通过设计高性能控制算法,培养学生解决复杂控制问题的能力。
特点三:对于复杂的电力电子应用系统,PSIM可以通过编写动态链接库(DLL)的方法实现控制算法,同时能够与其他仿真软件配合使用,增强了仿真系统的扩展性,为希望深入学习的学生提供了有力的工具支持。
特点四:针对可再生能源领域,PSIM具有光伏电池模块和风机模块,通过配置参数得到设计所需的仿真模型,提高了仿真效率。
PSIM软件具有强大的功能和扩展性,在日本新能源产业技术开发机构(NEDO)、清华大学、华中科技大学等国内外电力电子教学科研机构得到了广泛应用。因此,我校电力电子课程体系改革中,加入了该软件教学部分,以培养学生电力电子系统分析与设计的综合能力。以有源电力滤波器为例介绍使用PSIM软件进行系统设计与仿真的过程。
二、并联有源电力滤波器(Active Power Filter, APF)仿真
变频器、开关电源等电力电子装置广泛应用于现代工业。由于许多电力电子装置具有非线性、冲击性和不平衡性,这些装置从电网中吸收能量维持正常工作的同时,将一部分能量以谐波电流的形式注入到电网。电力电子装置的广泛使用导致电网中谐波污染问题日益严重,造成电网电压波动和电流波形畸变,成为影响供电质量的突出问题。[5]
有源电力滤波器是解决电力系统非线性负载产生谐波污染问题的有效装置,通过检测谐波源产生的谐波电流,利用逆变装置产生等幅值、反相位谐波电流抵消负载谐波电流,从而提高功率因数、降低网损、改善电能质量。[6]
1.APF的原理与电路结构
图1(a)为并联型有源电力滤波器系统结构图。其中,es表示交流电网电压,负载为谐波源,产生谐波电流并消耗无功。并联型有源电力滤波器由两部分组成,即谐波电流检测电路和补偿电流发生电路。谐波电流检测电路检测出补偿对象电流中的谐波分量,以此作为补偿电流指令参考值。补偿电流发生电路根据指令参考值,产生实际补偿电流。功率变换电路采用电压型逆变器,PSIM仿真模型如图1(b)。
2.基于瞬时无功功率理论的ip-iq谐波电流检测算法
ip-iq谐波检测算法是瞬时无功功率理论的改进,该算法对电网电压初始相位没有严格要求,检测结果不受电压波形畸变的影响。考虑直流侧电压波动下的谐波电流检测算法如图2。
其中,A相电压ea通过锁相环(PLL)模块后产生同相位的正弦和余弦信号,检测得到三相负载电流ia、ib、ic经过C32变换后得到坐标系下电流分量iα、iβ,C32用(1)式表示:
(1)
然后经过C变换后得到ip、iq,用(2)式表示:
(2)
ip、iq经过低通滤波后得到直流分量、,经过CT变换、C23变换后得到负载电流的基波分量iaf、ibf、icf,其中。负载电流与其基波分量相减得到有源电力滤波器谐波电流检测值iah、ibh、ich。
稳态运行时,APF直流侧电容的平均电压需要保持恒定。由于电路损耗会产生直流侧电压下降,需要从系统注入有功功率补偿损失功率,维持直流侧电压恒定。损耗电流幅值由直流侧电容电压实际值与参考值的偏差量经过PI调节器后得到,损耗电流相位与系统电压相位相同。利用PSIM软件能够实现上述谐波检测补偿算法。
3.仿真结果
仿真系统参数如下:电网线电压380V,频率50Hz,非线性负载为三相整流桥接阻容性负载,并联电阻5Ω,并联电容470μF。APF直流侧电容2000μF,初始电压600V。有源滤波器与电网连接电感为2mH。
APF在0.2s时投入工作,图3(a)中,ISA为A相电网电流波形,I_LA为A相负载电流波形。仿真结果表明,APF投入工作后,电网电流谐波成份得到有效治理,谐波畸变小于3%。PSIM软件中包含功率因数表与视在功率表模块,图3(b)为系统功率因数及视在功率波形。仿真结果表明,APF能够补偿负载谐波和无功电流,提高系统功率因数使之接近1,同时系统输出视在功率下降到4.45KW。由于负载消耗的视在功率下降,线路电流减小,降低了线路损耗。利用PSIM软件验证了APF及其控制算法的有效性,为实际装置的设计与调试提供了理论依据。
三、结论
实际教学过程中,电力电子技术的理论计算和波形分析较为枯燥,教师单一课堂讲授,学生被动学习的效果并不理想。PSIM软件使学生能够借助仿真工具对电力电子功率变换电路及控制方法进行验证,引起了对该课程的浓厚兴趣。利用该软件能够完成本文中有源电力滤波器这类复杂电力电子系统的分析与设计,培养了学生实践创新、主动学习的能力,帮助学生掌握利用仿真工具辅助设计的技能,取得良好的教学效果。PSIM软件操作简单、内容丰富,对优化课程教学内容、调整教学思路方法、培养工程实践能力发挥了重要作用。
参考文献:
[1] 王兆安,刘进军.电力电子技术[M].北京:机械工业出版社,2011.
[2]关静.基于PSIM的电工基础课程教学方法的探索[J].中国现代教育装备,2010,(19).
[3]罗如山,陈政石,刘美.基于PSIM的“电力电子技术”仿真教学研究[J].中国电力教育,2012,(27).
[4]洪武.PSIM在电力电子技术教学中的应用[J].实验科学与技术,
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2012)08-0144-02
一、引言
《电工电子技术实训》是以实践性为主的一门专业技术基础课程,不仅涵盖了电工电子技术学习和应用过程中的基本知识和技能训练,还为学生提供了独立思考和进行自主设计的平台,实践基地创新能力实践教学是学生实践训练的入门向导。
知识结构是人才素质的一种“无形”存在,能力则是知识的有形体现。近年来我国高等教育事业取得了较大的发展,对学生的教育也从理论教育提高到理论和实践教育相结合的人才培养模式。但是,我们要培养综合性人才,其能力结构中不仅包括敏捷的抽象思维能力,而且还应有实践性很强的动手能力、组织能力、创新能力、分析解决实际工程问题的能力。
二、电工电子技术实训存在的几个问题
原有《电工电子技术实训》课程中,虽然重视了对学生动手能力和操作技能的培养,但仍然存在以下几方面的问题:
1.从教学形式上说,主要是在实训教室里,先由教师讲授原理、操作方法以及注意事项等,再由学生按照原理图和操作说明实际动手操作,学生只要被动地“照葫芦画瓢”完成操作就行了,极少有自己自由发挥的空间,学生的主动性和积极性也无法得到充分调动。
2.实践教学内容比较单一。实训内容一般都以实训教室现有的设备,和从市场上购买的成套的电子产品“套件”组装为主,教学内容与学生的所学课程和知识体系的联系有限,不易调动学生的学习兴趣。
3.教学内容跟生产实践联系不紧密。面对竞争激烈和就业形势,大学生的动手能力和实际分析问题、解决问题的能力显得尤为重要,但在当今社会化生产的条件下,学生很难实际动手体验,所以对许多与实际联系密切的知识的认知还只停留在书本上的文字与图片中。
针对上述现有课程中存在的问题,《电工电子技术实训》课程不仅要将原来的学时压缩到少而精,还要着重学生“自身能力”的培养,给学生最大的自主空间,尽量挖掘学生的主动性和创新能力。
三、电子技术实训培养模式改革的目的
1.培养学生动手实践能力。参加电工电子技术实训,不仅使学生学到基础知识,初步掌握操作技能,而且还能培养学生的实践动手能力。实践是检验真理的唯一标准,对于大学教育而言,就必须加强大学生的实践动手能力,实践是创新的基础,是创新的源泉,要想培养出优秀的人才,就先要抓住实践能力的培养,学生通过实践活动,不仅提高动手能力,分析问题、解决问题的综合能力,还能够提高理论与实践相结合的认识。总之,通过学生在各个层次上的实践活动,使学生学到很多书本上学不到的东西。对学生在毕业后步入社会参加工作有着深远的意义。所以,电工电子实训改革的目的就是要培养学生的实践动手能力。
2.培养学生思维创新能力。高等学校的培养目标,不仅要学生掌握理论知识,更重要的是要使学生具备较强的科学实验和独立工作能力,激发他们的科学创新潜能,培养高层次的创新人才。电子电工实训是大学生在大学中重要的一门科学实验课程,除了要求学生掌握基本知识,方法和技能,还要让学生养成独立思考的能力,在实训过程有自己的想法,自己的思维。要达到这个目的,教师可以根据学生各自的学习情况精心设计,安排一些启发性的问题,让学生设计制作自己的设计发明作品或电子小产品,帮助学生带着兴趣从多个角度思考问题,研究问题,解决问题。
中图分类号:TN782-34文献标识码:A
文章编号:1004-373X(2011)01-0191-03
Multisim Simulation Testing Plan of Gate Circuit′s Delay Time
LI Ming-biao
(Department of Physics, Bohai University, Jinzhou 121000, China)
Abstract: A method to test the delay time of gate circuit by Multism simulation software is introduced. Three kinds of testing projects are proposed: the odd gate circuit is connected from head to end to form the ring vibrator circuit, and then calculate the transmission delay time of gate with the oscillator signal period produced by the virtual oscillograph; the odd gate circuit is connected from head to end to form ring vibrator circuit, and then test the waveform delay time of the input and output signals on one of the gates by the virtual oscillograph; the rectangle pulsing signal is added at the input port of a gate to test the waveform and delay time of input & output signal on a gate. The method solved the problem that the test effect is unconspicuous because oscillographeh upper frequency limit, and also solved the problem that testing circuit can not work normally as Multisim simulation software initial state is set up zero.
Keywords: gate circuit; delay time; Multisim; simulation testing
0 引 言
门电路的传输延迟时间tpd是表示工作速度的指标[1-2],实验室硬件测量的一般方法是[3],将N个门(N为奇数)首尾相接构成振荡周期为T=2Ntpd的环形振荡电路,用示波器通过显示的波形测量出振荡周期T后,再计算出传输延迟时间tpd。
由于门的传输延迟时间tpd很短,测量时受示波器上限频率限制,测量效果较差,而用Multisim软件仿真测试,可获得理想的实验效果[3]。
以下分析用Multisim 2001[4-8]版本,所得结论也适于其他版本。
1 Multisim仿真测试方案
1.1 测试方案1
将奇数个门首尾相接构成环形振荡电路,用虚拟示波器测试所产生振荡信号的周期,计算门的传输延迟时间。
设所用门的个数为N,振荡信号的周期为T,则传输延迟时间为:
tpd=T/(2N)
以反相器74LS04N作为仿真实验器件,构建仿真实验电路如图1所示。
图1 测试方案1的仿真实验电路
由于Multisim软件将每个门的初始输出状态设置为0,直接用奇数个门首尾相接构成环形振荡电路进行仿真时,出现“Unable to determine the simulation timestep automatically”的提示,无法同步仿真模拟。解决的方法是在左边第一个门U1A的输入端接入转换开关J1,仿真时先将开关J1置于接地状态,电路对输入的0信号进行处理后便脱离设置的初始输出状态,再将转换开关J1置于接输出端构成环形振荡电路。
仿真前,可对74LS04N的上升延迟时间及下降延迟时间进行设置,如设置rise delay=10 ns,fall delay=10 ns。
仿真时示波器显示的波形及振荡周期测试如图2所示。
测试的振荡周期T=102.2 ns,则传输延迟时间tpd=T/(2N)=102.2/10=10.22 ns,结果与设定值基本一致。
图2 图1电路输出波形及振荡周期测试
1.2 测试方案2
将奇数个门首尾相接构成环形振荡电路,用虚拟示波器测试其中一个门的输入信号、输出信号波形及延迟时间。
以反相器74LS04N作为仿真实验器件,构建仿真实验电路如图3所示。
图3 测试方案2的仿真实验电路
仿真前,可对74LS04N的上升延迟时间及下降延迟时间进行设置,如设置rise delay=10 ns,fall delay=10 ns。
仿真时示波器显示的输入信号、输出信号波形及延迟时间测试如图4所示。
测试的传输延迟时间tpd=11.1 ns,测量结果与设定值基本一致。
1.3 测试方案3
在一个门的输入端加入矩形脉冲信号,测试一个门的输入信号、输出信号波形及延迟时间。外加信号的周期T= 2Ntpd,以保证门的工作频率和前述其他测试方法相同。
图4 图3电路输入、输出波形及延迟时间测试
以反相器74LS04N作为仿真实验器件,构建仿真实验电路如图5所示,信号发生器输出矩形脉冲的频率选为10MHz。
仿真前,可对74LS04N的上升延迟时间及下降延迟时间进行设置,如设置rise delay=10 ns,fall delay=10 ns。
仿真时示波器显示的输入信号、输出信号波形及延迟时间测试如图6所示。
图5 测试方案3的仿真实验电路
图6 图5电路输入、输出波形及延迟时间测试
测试的传输延迟时间tpd=11.0 ns,测量结果与设定值基本一致。
2 误差分析
上述三种测试方案的测试结果表明存在误差,原因是组成测试电路时门的输入端、输出端接入测试仪器,使门的输入端、输出端存在负载效应,从而使延迟时间略大于设定值。
在测试方案1中,示波器接至┮桓霆门的输出端,仅对门的输出端产生影响;测试方案2、3中,示波器接至一个门的输入端、输出端,对门的输入端、输出端均产生影响。所以测试方案1测试的延迟时间小于测试桨2、3;测试方案2、3测试的延迟时间基本相同。
3 结 语
Multisim软件仿真具有丰富的仿真分析能力,但也存在一些问题及不足,使用时必须认真分析思考软件的设置条件,改进仿真实验方法,才能达到预期的实验效果。
所述方法具有实际应用意义[9-10],这些方法亦可用于其他功能逻辑门传输时间的仿真测试。
参 考 文 献
[1]阎石.数字电子技术基础[M].北京:高等教育出版社,2006.
[2]康华光,陈大钦.电子技术基础数字部分[M].4版.北京:高等教育出版社,1999.
[3]任骏原.数字电子技术实验[M].沈阳:东北大学出版社,2010.
[4]郑步生,吴渭.Multisim 2001电路设计及仿真入门与应用[M].北京:电子工业出版社,2002.
[5]朱力恒.电子技术仿真实验教程[M].北京:电子工业出版社,2003.
[6]尹勇,李林凌.Multisim电路仿真入门与进阶[M].北京:科学出版社,2005.
[7]陈先荣.EWB在电子技术实验中的辅助教学应用[J].实验技术与管理,2006,23(10):88-90.
[8]张晶,李心广.基于Multisim的电路设计与仿真[J].计算机仿真,2005,22(5):109-110.
[9]任骏原.电子技术课程CAI教学模式的探索与实践[J].电气电子教学学报,2009,31(4):99-100.
[10]习晓远.仿真技术在实验教学中的作用和地位[J].实验室研究与探索,2002,21(4):26-27.
[11]任骏原.Multisim在触发器工作波形分析中的应用
[12]黄蒙,彭良玉.仿真软件在复杂电路中的应用
作者简介:
作者简介:汤赐(1978-),男,湖南湘潭人,长沙理工大学电气与信息工程学院,讲师。(湖南 长沙 410114)
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)17-0042-03
电力电子技术是使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术,其应用范围非常广泛,涉及一般工业、交通运输、电力系统、通信网络、计算机、新能源发电等。“电力电子技术”已成为本科教学阶段的专业基础课程,[1]地位十分重要。然而由于课程难,内容多,课时少,所以上好“电力电子技术”是一件具有挑战性的工作。教案的制作和使用有助于应对这一挑战。
很多非师范院校出身的大学教师都没有写过教案,只写过讲稿,笔者也一样。直到拜读北京理工大学龚绍文教授所著《大学青年教师教学入门:大学施教学初步》,[2]才正式接触大学讲课的教案。读完深受启发,对自己所授课程也尝试着写教案,并应用于实际教学,取得了较好的教学效果。下面对如何做好“电力电子技术”教案谈谈自己的一些认识和体会。
一、“电力电子技术”教案制作和使用的目的及其结构
“电力电子技术”教案是教师为某次课的宏观指导思想和具体课堂进程而设计的教学方案,用来保证课堂教学质量达到规定要求。
一般来说,一次“电力电子技术”课的教案由两大部分组成:概述和教学进程。概述主要用于阐释教师对本次课的基本认识和实施教学的指导思想,涉及授课对象及其特点(重点是学生的专业特色、就业去向、已有的知识基础和学习能力)、题目或主题、教学目的、重点和难点、讲授方法和教学手段等。[3]教学进程则负责具体组织教学步骤,用以落实概述中的基本分析和指导思想,通常按授课时序写明每个教学段落的教学要求、教学内容、表达方式和时间分配等细节。
二、“电力电子技术”教案优劣的评判标准
由于“电力电子技术”教案制作和使用的目的是为了保证课堂教学的效果,因此教案的基本结构及其具体内容能否真正实现该目的才是评判优劣的标准。一份较好的“电力电子技术”教案应该具备六个特征。
1.教学目的明确
不论是向学生传播电力电子技术知识,还是培养他们的思想品质,都是孕育在具体教学内容的传授之中,因而在制作教案时,要把每次课的教学目的具体化、明确化,并通过教学内容这一载体反映出来。
2.教学内容充实
首先,要保证包含了“电力电子技术”课程最基本、最重要和最核心的教学内容;其次,应适当介绍与上述教学内容有关的最新进展,拓宽学生知识面;最后,可尝试结合自己的科研经历,讲出对上述教学内容实际运用的切身体会。
3.教学重点突出
依据“电力电子技术”课程的基本要求和教学大纲,确定每次课拟向学生介绍的重要知识点或需要培养的重要能力。值得指出的是,随着电力电子技术的发展,特别是电力电子器件的发展,“电力电子技术”课程的教学重点是会发生变化的,因而不应把课程的重点看成是固定不变,年年如此的。[4]例如,西安交通大学王兆安教授和黄俊教授主编的《电力电子技术》(第4版)[1]实现了以基于晶闸管的电路为主体内容,向以采用全控型器件的电路为主体内容的转移,充分反映了电力电子技术学科的新进展,因此,在教学时,要重点介绍基于全控型器件的电路以及控制这些电路的PWM技术。
4.教学方法得当
教学方法是多种多样的,包括讲授法、谈话法、讨论法、直观教学法、准直观法、边讲边练法、单元教学法、发现教学法、程序教学法、案例教学法、暗示教学法等,[2]上述方法都有各自的优势和不足,适用于不同的场合,因此,不应盲目肯定或否定一种方法,而应结合教学模式、教学手段和教学设备加以综合使用。对于“电力电子技术”这门课程而言,笔者非常信赖案例教学法——通过演示MATLAB/Simulink模型搭建与仿真分析来传授学生点石成金的“金手指”。
5.教学手段多样
语言表达(包括肢体语言)和黑板板书、多媒体屏幕显示、实验演示等是帮助教师阐述教学内容和讲解思路的两类重要教学手段。前者作用于学生的听觉,后者则作用于学生的视觉,二者形成合力,共同保证课程的教学效果。
6.教学进程合理
根据“电力电子技术”学科的发展、自己的理解和听课学生的实际情况,对教材中的内容进行消化、整理和布局,反映在教案上,就是如何给每次课的讲授内容分段并确定它们的讲授顺序。
三、“电力电子技术”教案制作的准备工作
为了制作一份能够体现出教学目的明确、教学内容充实、教学重点突出、教学方法得当、教学手段多样和教学进程合理等诸多特征的教案,需要完成以下三个方面的准备工作。
首先是要做好整体性备课工作。整体性备课是对“电力电子技术”课程的全面准备,是教师能否讲好这门课程的最关键的一步。只有对“电力电子技术”课程有了整体上的把握,对教学内容已经做到了融会贯通,才能在具体讲授每次课时有一个全局的高度、有一种俯视的自信,才能清晰流畅、举重若轻讲授课程,犹如庖丁解牛,游刃有余。
其次是要做好每次课的备课工作。整体性备课是非常重要的,但课还得一次课一次课的讲。事实上,只有每一次课都讲好了,整体性的把握才能落到实处,因此,在每一次讲课之前也要备好课,具体来说:要根据教学安排表明确本次课所讲授内容的大题目,确立教学目的,选择具体内容及讲授重点;根据教学的具体内容确定教学模式,例如,课堂讲授、实验或讨论等;要把教学内容组织成一次讲授式或议论式或谈话式的文稿,应服从并服务于主题,把各部分内容按起始段、中间段到结尾段的顺序安排组织好;选择合适的教学方法和教学手段;写出一份教案来,准备在课堂中使用。
最后是要多向有丰富授课经验的老师请教,尤其是要多听他们的授课,并及时写下自己听课后的体会,融入到自己的授课中去。多听(听人授课)、多讲(自己授课);再带着问题去听,带着体会去讲……完成几个循环往复的提高过程。
四、“电力电子技术”教案示例
为了更直观地说明笔者上述认识和体会,本节给出了“电力电子技术”绪论课的教案实例以供参考。
1.概述
课程名称:电力电子技术
本课内容:绪论
授课单位:电气与信息工程系
授课对象:D电气工程06-4,5,6
授课时间:90分钟
(1)教学目的。通过对“‘电力电子技术’课程及电力电子技术的地位与作用是什么?什么是电力电子技术?它的发展经历了哪些阶段?目前主要应用在哪些领域?”等问题的初步说明,使学生们对电力电子技术有一个宏观意义上的了解。
(2)教学意义。“电力电子技术”作为电力系统及其自动化专业的选修课,理论性较强,比较难学。考虑到本科生都有一定的自学能力,加之内容多、学时少,这就不可能讲授过细。“绪论”可以为学生们从课程整体内容上把握“电力电子技术”的实质问题提供帮助。
(3)教学重点。“电力电子技术”课程及电力电子技术的地位与作用;电力电子技术与电子学、电气工程、控制理论三者的关系;电力电子技术目前主要应用的领域(结合授课对象所学专业的特点及需要)。
(4)教学难点。无。
(5)教学方法。课堂讲授,给出主要内容。
(6)教学安排。先简单进行自我介绍,再引出本次课的主要内容:
回顾学生已学课程,提出问题:各门课程如何衔接并构成整体?“自动控制原理”中的理论如何运用,并实现对交流电动机的控制?
在介绍“什么是电力电子技术?”时,要重点介绍它与电子学、电气工程、控制理论三者的关系。
在介绍“电力电子技术的发展经历了哪些阶段?”时,要扣住电力电子器件的发展史这条主线。
在介绍“电力电子技术目前主要应用在哪些领域?”时,要针对授课对象的专业特点与需要,重点介绍电力电子技术在交直流电机调速、交直流电力机车、电力系统FACTS和HVDC、太阳能和风能发电、电动汽车、超导储能、不间断电源、开关电源中的应用,并注意衔接好电气工程与电子学、控制理论之间的关系。
(7)教学手段。以口授为主,一定量板书。
2.教学进程(见表1)
五、结束语
教学效果和学生的收获是教学研究的出发点和落脚点。由于课程难,内容多,课时少,所以笔者对如何制作并使用教案来上好“电力电子技术”课程谈了谈自己的认识和体会,涉及“电力电子技术”教案制作和使用的目的及其结构,优劣评判标准,以及需要完成的准备工作等方面,并给出了一个具体的教案示例,希望能起到抛砖引玉的作用。
参考文献:
[1]王兆安,黄俊.电力电子技术[M].第4版.北京:机械工业出版社,2000.
2灵活多用的教学方法
为了让学生愿意去学他们想学的知识,在教学过程中有必要采取多种教学方法,如:兴趣教学法、启发引导教学法、团队合作教学法。这里我们以兴趣教学法为例,讲解教学方法多的好处。很多学生反映,想学但是总是学不好,或者不知道如何去学。老师上课讲的知识都背了,记了,但是一碰到题目还是不会,久而久之,当初励志学好该门课程的决心垮了,日子一久就真的扶不起来了。其实导致这种原因的根本,还是兴趣和应用的问题,正像佛学说的一样,要“入门”。在项目开始之前,教师把提前做好的实物,演示给学生观察,激发学生学习兴趣,提高学习的主动性,然后分析完成这个电子产品,我们应该具备哪些知识,接下来,就是知识的引入,这就好像数学的证明题一样,我们先给出结论,然后拿条件去证明,这样学生就会知道学这些知识的目的了,他们也就愿意去学,也能听懂。
【中图分类号】 G434 【文献标识码】 A 【文章编号】 1674-4772(2013)03-023-01
在信息技术飞速发展的背景下,综合视频、动画、图形、声音与文字于一体的媒体系统多媒体技术已逐渐代替了以往了黑板粉笔教学方式,成为现阶段各中学课程教学中常用的教学手段,对教育模式的改革具有重要意义。中等职业学校中电子技术的课程主要包含两个版块,分别是电子技术理论基础、实训,该课程是多数电子相关专业中必要的基础课程,例如信息工程、应用电子技术、自动控制技术以及机电技术等专业。实验性强、理论性强、内容多以及概念抽象是电子技术课程的特点,且该门课程基础是否扎实对学生而言,会影响到对后续相关课程的掌握。大部分中职学生的学习能力以及基础知识水平较差,电子技术课程的枯燥以及传统教学方式无法提起学生的学习兴趣。而多媒体技术则是有效解决目前电子技术教学状态的有效手段。
1. 在电子技术课程中应用多媒体技术的优势
1.1 缩短授课时间
传统的教学方式中,授课教师除了要讲解电子技术基础理论知识外,还要通过粉笔黑板,绘制电路图、结构图等,且课堂上临时绘制结构图、电路图,容易忽略了一些细节,这样不仅加大了授课教师的工作量,消耗了大部分授课时间,还无法保证教学质量。将多媒体技术应用到课程教学中,一来可在上课前准备好电路图以及真值表等,将其插入课件中,通过多媒体技术将粉笔绘图所消耗的时间节省下来,合理分配授课时间。
1.2 调动学生对课程的兴趣
大多数中职学生在接触电子技术课程之前,所掌握的相关知识较少,初中时所学的物理知识仅能作为入门的基础知识,枯燥的传统教学方式无法提起学生对新知识的好奇。根据近年来的教学实践可发现,在教学中应用多媒体技术可充分调动学生的学习主动性。多媒体技术可将枯燥的理论知识通过图片、动画、视频等方式实现立体化、形象化、具体化,帮助学生理解抽象的理论知识,有效缓解学生的学习压力,使学生对该门课程产生兴趣。
1.3 提高教学质量
由于多媒体技术的运用,将电子技术课程中课时短与内容多的矛盾解决,促进了电子技术课程的教学质量。首先,该技术改变了授课教师的教学观念,对授课教学寻求先进、现代的教学方式具有促进作用。其次,对授课教师传统的授课方式进行了调整,使教师在制作多媒体教案的过程中,通过搜集许多最近学科信息,丰富了教学内容。最后,提高了课程的教学效率以及教学质量,将过往枯燥单一的电子技术课程生动化,充分调动了学生多电子技术的学习兴趣以及实践热情,从而提高教学质量,实现该课程的教学目标。
1.4培养学生的自主学习能力
电子技术课程属于基本课程之一,包含电子技术理论基础、实训两个版块,与实际工程有紧密关系。所以在电子技术的授课中,不仅要重视理论知识的讲解,还要重视动手实践。在授课中充分运用多媒体技术,弥补过往单一教学方式中的不足,将虚拟实验教学融入到教学过程中,将复杂的电路工作流程形象化。此外,推广计算机辅助教学,使学生在预习新的知识点时,通过网络搜集与之相关的知识,下载相关的资料(教师电子讲稿、课前知识点、课后习题解答方法、电子试卷等),从而培养学生的自主学习能力。
2. 在教学课程中应用多媒体技术的弊端
2.1授课教师对多媒体技术过度依赖
授课教师在备课阶段将教学素材准备好,未及时更新多媒体课件中的知识,使授课课件中的教学素材和示范内容脱节,而且仅通过播放幻灯片传播知识,学生并不能充分掌握作图技巧。现阶段,中职学校有许多课程均应用了多媒体技术,导致少数教师将课程中的所有知识点均罗列在多媒体课件中,授课中知识略微阐述,与学生缺乏课程互动,未能将多媒体教学方式的效果充分发挥。
2.2未考虑学生的接受能力,信息量过大
由于在课程教学中应用多媒体技术有效节省了黑板操作时间,因此导致课堂内容的增加。多媒体课件中所包含的课程知识与文字图形较多,信息量过大而授课时间有限,加快了授课的进度,使学生深入了解知识点的时间不足,无法消化大量的知识。
3. 结合多种课程教学方式,提高教学有效性
多媒体技术是通过计算机辅助课程授课的一种教学手段,仍处于不断探索与发展中。授课教师应根据中职学校的具体情况,结合多种课程教学方式,将各个不同教学方式的长处综合起来,提高教学有效性。以教学过程的角度出发,教师应采取启发式教学方法,正确引导学生,通过引导过程给予学生启发,使学生对知识点深入思考。以教学内容的角度出发,教师应采取对比教学方法,对不同概念的不同以及联系正确掌握。以教学形式的角度出发,教师应采取多媒体教学方法,将教学难度降低,改善课程气氛,调动学生对课程的兴趣。
根据调查可看出,在中职电子技术课程教学中应用多媒体技术可有效改善以往枯燥的教学方式,使电子技术理论知识生动化,提高学生对实训课程的主动性以及教学效率。同时,中职教师要正确看待多媒体教学方式,将其作为辅助课程进行的手段,而不是将其替代原有的教学方式,要合理利用多媒体技术的优势,结合原有教学模式的优势,并不断对现有的教学方法进行创新,提高中职电子技术课程教学的质量。
笔者所带的电子技术基础课,是一门专业基础课。电子技术是研究电子器件、电子电路及其应用的科学技术。电子器件是指第一代的电子管以及第二代的晶体管,需要重点学习的是晶体管。而所谓的电子电路是指电子器件与电阻器、电感器、电容器、变压器、开关等元件适当地连接起来所组成的电路。电子技术基础课程由模拟电子技术和数字电子技术两部分组成。模拟电路有半导体器件、基本放大电路、放大电路的负反馈、低频功率放大电路、集成运算放大器和直流稳压电源等内容,数字电路有组合逻辑电路、集成触发器、时序逻辑电路等内容。通过电子技术基础课程的学习,学员应当掌握电子技术各种基本电路(包括集成电路)的组成、基本工作原理以及性能特点,熟悉电子技术工艺技能和电子仪器的正确使用方法,能够读识常见的电子线路图,测试常用的电路功能,并具有排除故障的能力。
电子技术基础这门课,其本身内容比较庞杂,技术术语较多,基本概念和电路的种类较多,同时课程的难点主要集中在前面几章,使得学员感觉有入门难的错觉。即使在全日制学校中,学生全力以赴地学习,电子技术基础也是一门学习起来较困难的课程。而在我校的职工中专中,电子技术基础是宽带技术和移动通信技术专业的学员的必修课程。因此,这门课程如何能够让学员愿意学,并且学得会,成为这几年笔者执教电子技术基础的主要任务。
首先是教学内容的改革。电子技术基础课程学习先要学习电子器件,现在的电子器件包括晶体二极管、晶体三极管和场效应管。其中的重点内容是晶体二极管和晶体三极管。这些电子器件与之前学员学过的电阻器、电感器、电容器、变压器、开关等电子元件不同,具有非线性,也就是说,它们的特性不能用公式来描述,因而难以使用公式进行计算。而学员们从前面所学的电子元件开始,习惯了用公式来进行计算。实际上,晶体二极管和晶体三极管的特性,我们都是用曲线的形式来描述的。其中,晶体二极管用伏安特性曲线描述,而晶体三极管更是要用输入特性曲线和输出特性曲线来共同描述。学员们都是第一次接触电子器件,同时他们的文化水平普遍比较低,总是觉得难以理解。
针对学员们工作中主要是电子电路的应用,笔者在教学过程中,比较强调电子电路的实用性,即尽量减少电子器件内部的机理分析,避免繁杂的数学推导和理论分析,适当降低理论知识的深度和难度。如半导体的特性具有掺杂性、热敏性和光敏性,教学时则不去深究半导体内部的结构,只是强调半导体中的两种载流子分别是空穴和自由电子,当空穴数目较多就形成P型半导体,自由电子数目较多就是N型半导体,让学员有个结论性的概念,以便后面晶体二极管和三极管的学习。
在“半导体二极管的导电性能”学习时,本人用逆止水阀门来做比喻:当有正向水流阀门就被冲开,阀门中有水流过;当有反向水流阀门反被压紧,阀门中无水流过。并不深究二极管PN结加正向电压时削弱了PN结内电场,使得多数载流子能顺利通过PN结形成正向电流,而二极管PN结加反向电压时加强了PN结内电场,多数载流子难以通过PN结。
在“半导体三极管组成的基本放大电路”学习时,由于电子器件的特性是具有分散性,元件的实际参数值与标称值有一定偏差,实际参数值受环境温度等因素的影响而偏离设计值,特别强调要注重物理概念,采用工程的观点,要忽略一些次要因素来进行估算。因此,根据三极管基本放大电路,分别画出相应的直流通路和交流通路图,再据此进行直流参数基极电流、集电极电流和集电极发射极间电压以及交流参数输入电阻、输出电阻和电压放大倍数的计算。