电子学入门范文

导语：想要提升您的写作水平，创作出令人难忘的文章？我们精心为您整理的13篇电子学入门范例，将为您的写作提供有力的支持和灵感！

篇1

电子琴是现代电子科技与音乐结合的产物，是一种新型的键盘乐器。随着改革开放的不断深入，人们物质生活水平得到很大提高的同时，精神生活需求也出现了前所未有的膨涨。电子琴这一新生乐器以其丰富的音色，特有的节奏、美妙的音乐和易于掌握等优点深深打动了人们。但由于缺乏从事电子琴教学的专业教师和系统的教材与演奏曲目，导致电子琴教学一度出现鱼龙混杂、停滞不前的局面。我们电子琴教师必须重视入门阶段的基础训练，只有充分掌握了电子琴弹奏基础的同时又能熟练地控制和运用音色、节奏、音量、和弦等各种功能，才能使我们弹奏出优美动听的电子琴乐曲。

一、教给学生正确的演奏方法

1.基本坐姿

凳放琴前正中，人在凳的前半端坐稳，身体略向前倾，上臂自然下垂，背部和肩、肘、腕各关节都自然放松，双手各指弯曲，手心朝下自然放于左右腿上。坐正后，从肘部提起前臂将手部五个指尖自然支撑在琴键上时，肘关节下部略高于琴键为宜。如果琴过高或过低可将琴架加以适当调节。

2.基本手型的练习

手形训练中最规范的说法莫过于“半握球”形了。在训练基本手型的过程中容易出现的问题是手放不平、掌关节塌陷等。教师须针对这些问题采取手段加以训练。抬起手臂将手臂悬于胸前，手指之间稍分开，各指关节自然弯曲，手腕放平，掌关节略凸起，将手慢慢放下用手指尖接触键盘上。由于小指较短，为了接触琴键容易造成手的重心压向小指导致手放不平。小指可不要落到琴键上悬于琴键上方，手的重心有靠向拇指方向的感觉以保证手面平整，手臂自然放松但不能松懈，不能将手臂的重量压向掌关节。将中指压住琴键作为支点向上用力，将力量送至掌关节，手腕慢慢稍向上抬起，通过反复的支撑练习、可增强掌关节的支撑力。

3.五指触键练习

臂慢慢抬起，在手臂的带动下手掌自然下垂，手腕凸起。然后慢慢放下，在手指接近琴键，手腕基本放平的瞬间，手指果断触键弹出第一个音。这时手的自然重量落在手指尖上，手腕放松不要下沉用力。手指的第一关节应自然弯曲，保持手的平衡稳定。在保持四拍以后再徐徐抬起，继续以同样的方法弹第二个音，如此依次练完五个音。在弹奏大指时应注意第一、第二关节略弯曲，第二关节向外稍稍拉开一些，触键后自然放松，不可向内推压用力，否则会造成第二关节变形。在弹奏二、三、四、五指时，第一关节要站牢，不要折指，手指力量垂直向下，不要向掌心用力。解决这一问题可以通过以下方法加以训练。一是将右手2、3、4、5指与左手5、4、3、2指的第一关节相互勾住，来体会力量传送第一关节的感觉。二是将双手抬至胸前，两手各指相对合拢，拱起呈棒皮球状，五对指尖肉垫相对顶住（即1对1、2对2、3对3 、4对4、5对5），邻指间稍分开，以相对的指尖“拍打”各种节奏组合来训练弹奏动作。

4.连音奏法

连续弹奏两个或两个以上的音称为连音奏法。它要求先用手的自然重量落下去弹奏第一个音，然后将这个手指保持在琴键底部继续发音，直到下一个手指触键发音的一瞬间才离键。这时要注意避免发生因离键过迟而产生的两音同时发声和因过早离键而产生的两音断开的现象。力量的重心应从一个手指转移到另一个手指，手腕也应跟随手指力量的重心平稳地移动。在学习连奏时一个常见的问题是当一个手指触键时，其它的手指也跟着用力，尤其是拇指和小指容易紧张翘起来，从而造成整个手背的紧张，解决这个问题的方法是，当一个手指触键后不要急于弹第二个音，而是要检查一下其它手指是否处于自然、放松的状态，等到下一个手指抬起，从心理到手指都作好了充分的准备后再果断地弹奏下一个音，而前一个手指应迅速离键。

5.跳音

跳音奏法即断奏也可以说是手腕的运动。它比非连单更为短促，更为轻巧和有弹性。弹奏时手臂保持较平稳的状态。只用手腕的上下摆动来弹奏，手指在触键后要马上离开，这时手腕要尽快抬起回到原来的位置，准备弹奏下一个音。在弹奏断音时要利用手腕摆动的弹性来弹奏，有一种向下“甩”的感觉，同时指尖要站住，手指的第一关节不要软，把力量集中、有弹性地送入键盘。根据不同的音乐要求，跳音还可以有手臂、手腕、手指等不同的奏法，但手腕的弹性及自下向上的弹跳是奏好跳音的基础。

6.音阶、琶音

在弹奏音阶时，最困难也是最重要的就是拇指的移动。在弹奏八度以上的音阶时，拇指要从3、4指下面钻过去。拇指在触键后，马上要向下一个要弹的位置移过去。这时手腕可略高一些，不要过分下垂，否则拇指很难钻过去，并会出现一跳一跳的现象，使音阶不能连贯地演奏下去。在弹奏琶音时，由于音程的距离比音阶更远，所以就更加困难。要想把琶音弹奏得均匀、流畅，手臂的放松及手腕的旋转动作是必不可少的。手腕的旋转动作就是在弹奏琶音过程中，当拇指触键时，手腕处于正常位置，当拇指离键向下一个位置移动，而其它手指在弹奏时，手腕逐渐抬起，直到拇指弹奏下一个音时，手腕又回到原位，并开始准备下一个动作，周而复始。初学时可把琶音分开来慢练，以一个八度为单位，严格按照规范的手法练习，体会手指运动中的位置感。

7.和弦

弹奏电子琴自动伴奏的和弦时要注意合理运用和的转位，不要拍打琴键，手指要贴键弹奏，有一种推的感觉，手指触键要整齐，如果手指有先后弹出，和弦的性质就会出现错误。

二、培养学生良好的学习方法

1.识谱法

识谱是贯穿整个电子琴学习各阶段的重要课题。识谱上出现问题必然导致练习过程的错误，影响练习目的的实现。识谱前要做到三看三抓：一看谱号，就能明确音符的唱法。二看调号，明确是什么调，什么音要变化。三看拍号，知道强弱规律，一抓节奏、二抓音准、三抓节拍。三看三抓是识谱的关键，能够避免很多容易出现的错误。

2.分段练习法

练琴最忌讳的恐怕就是从头到尾反复地弹。分段练习，就是根据音乐或者根据练习曲目的技巧内容，把乐曲分成若干部分，逐段加以练习，练好一部分再练下一部分，最后把各部分连起来练。这样练习的优点是节省时间，针对性强，最适合于较长的练习曲与乐曲。分段练习要按乐曲的结构进行。

3.攻克难点的练习

差不多每个练习曲或乐曲都有重点和难点。但在具体的练习过程中常常会碰到意想不到的困难和问题，在这个时候教师应根据具体情况提出问题，并分析其技术要领，给予正确的示范和解决办法。通过学生的反复练习，集中突击，直到最终完全克服。

篇2

调动学生的学习兴趣和动机是一个重要环节，因为学习兴趣是学习成功的一半，而学习动机能激发学生进行学习，并使学习指向一定的目标。如何调动学生的学习兴趣和动机呢？可以拿以前学生做过的电路进行演示和介绍，帮助同学们找到了努力的方向和目标，激发了他们的学习兴趣和动机，对电子专业要学什么内容也有了大概的了解。

二、对学生进行基本功的教学

基本功教学很重要，一定要求学生人人过关，人人会做、能做。教师对学生既要严格要求，因为“严师出高徒”，不严学不会技术，又要施以鼓励，激发他们的智能和潜能。学生在教师的鼓励和严格要求中定会有收获。在这种苦乐交织的学习过程中，学生们享受着成功的乐趣，难道还会学不会技术吗？既然如此，具体该如何对学生进行基本功教学呢？

1.教学生正确使用万用表

2.教学生认读和检测元件

3.教学生手工焊接技术

4.教学生识读电子电路图

三、教学生焊接趣味电路

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电子技术是技工学校电子专业必修的专业基础课程，它具有内容多和理论性、实践性、连贯性强等特点。学生开始接触电子技术前，对这门课程感到很陌生，再加上目前技校的学生普遍存在基础知识差、学习动力不足的现象，使大多数学生感到入门难，甚至有厌学的状况出现。为了解决这些问题，提高他们学习的积极性，培养他们的兴趣，对他们进行入门的教育尤为重要。下面结合我多年从事电子技术的教学实践，浅谈一下对学生进行入门教育的做法。

一、联系生活实际，激发学习兴趣

兴趣是最好的老师，没有兴趣，也就没有学习的动力。因此，在开学之初的头几节课，我改变了传统的教学方法，没有按照课文原有的安排来授课，而是拿一些课前安装好的电子电路示教板，如电子鸟、熊猫眨眼电路、声光控延时熄灭电路、书写台灯调光电路等，在课堂上给学生演示，并告诉他们这些电路有的用在儿童的玩具上、有的用在我们日常生活中，总的来说，电子技术与我们的日常生活息息相关。

二、基本功的教学

对学生进行基本功的教学，为今后学习其它电器课程打下良好的基础，是一项关键的任务，这就要求学生每人要做、每人要勤做、每人要做好，一切从最简单的操作方法开始，循序渐进，点点积累。那么如何对学生进行基本功的教学呢？

1、教会学生正确使用万用表。

以MF50型万用表为例，可按以下方法进行教学：

（1）了解仪表的性能。首先让学生认识万用表面板和刻度盘上的功能，如面板上有机械调零、欧姆调零、功能转换开关、正负极表笔插孔、三极管放大倍数插孔、100μA和2.5A插孔的位置、作用以及功能转换开关旋至不同位置的量程范围。按着讲解刻度盘上各条刻度线的含义与功能转换开关各挡位如何配合使用、电池的正确安装方法。在用万用表测量电阻之前，应首先欧姆调零。

（2）选择挡位。用万用表测量电阻时，应先选挡。如何选挡呢？任意选一个测量电阻挡位，然后把红、黑表笔直接接触电阻器的两端，看指针是否指在欧姆刻度线从左算起的1/2－2/3之间的刻度范围内，因为只有在这个范围内读出的数据，才比较准确。完成了此步骤后，可选此挡进行测量。 转贴于 若指针偏向“0Ω”刻度处时，则选取小一挡再试，若指针偏向“∞Ω”刻度处时则选取大一挡再试，直到选出使指针落在合理的读数范围内为止，此时为测量电阻的最佳挡位。但要注意，每换一个挡位测量电阻时，必须进行欧姆调零，否则读出的数据不准确。

（3）测量和读数。选定挡位并测量后应如何读数？将红、黑表笔接触电阻器的两根引脚，指针示数稳定后可读数，读数时，视线与被读刻度线应垂直。此外，在用万用表测量某元件的电压时，应以并联方式接入；测量某元件通过的电流时，应以串联方式接入。无论是测量电阻、电流还是电压，应注意所选挡位的单位和倍率。

（4）整理和维护万用表。在完成每一项测试后，特别是在完成电阻测试后，一定要牢记将功能转换开关旋至OFF挡或交流电压最高挡，防止在下次测量时，误用电阻挡来测量电压，导致万用表损坏。

2、学习认识和检测元件。

要让学生学会认识元件的图形符号和与之相应的实物，了解各元件制作的材料、功能、主要的参数和不同的分类，掌握各元件的命名、部分的含义和标识。例如电阻器的直接标志法和色环标志法，二极管正负极性的判别和三极管发射极、基极、集电极的判别以及它们各自的命名。除此之外，还要掌握对电子元件好坏的检测。

3、掌握手工焊接方法。

（1）学会正确使用电烙铁的方法。当发现电烙铁漏电时，应及时进行检查和处理，直到确认安全后方可使用。

（2）对烙铁头进行处理。新使用的电烙铁，必须用砂布或锉刀将烙铁头表面的镀铬层去掉，然后将电烙铁通电加热至一定的温度时，再给烙铁头镀上一层焊锡后，才能焊接。

（3）在焊接电路练习时，教师必须边示范、边讲解，甚至要手把手地去辅导，对学生在焊接练习中出现操作不当的地方，及时纠正和引导。

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本书阐述了现代民用和军用飞机的核心—航空电子系统的基本原则和基本理论，涉及到飞行员的头盔显示器、数据输入和控制系统、飞行控制系统、惯性传感器、大气数据系统、导航系统、自动驾驶仪和飞行管理系统等方面。为了满足高度安全性和完整性的要求，这些系统使用现代技术手段进行集成。本书运用诸多专业领域知识，使航空机载系统的重要组成部分—航空电子（控制）系统成为一门引人入胜、充满挑战的学科领域。本书第3版对诸如直升机飞行控制、电传飞行控制等方面做了修订和更新，并在适当的地方进行改进，增加了系统的覆盖面，直升机飞行控制中增加了新的一节。

本书共分10章：1.绪论，包括航空电子学的重要性和任务、航空电子环境和单位的选择等；2.座舱显示和人机交互，包括平视显示器、头盔显示器和显示技术等；3.空气动力学和飞机控制，包括空气动力学基础、飞机稳定性和飞机动力学等；4.电传飞行控制，包括电传飞行控制的特点和优点、控制律和数字实现等；5.惯性传感器与姿态控制，包括陀螺仪与加速度计和姿态测量等；6.导航系统，包括惯性导航和GPS全球定位系统等；7.大气数据和大气数据系统；8.自动驾驶仪和飞机管理系统；9.航空电子系统集成；10.无人机。

本书工程实用性强，理论与实际应用相结合，并辅以严谨的解释，便于工程技术人员理解和应用。本书既可用作航空院校相关专业的教材，又可供相关工程技术与研究人员参考使用。

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将电子设备的尺度再降低一个等级，就到了纳米层次，在纳米维度上理解电流的特性越来越重要。本书力求对从宏观尺度到原子层次的传输现象做一个深入浅出的概述。有两种方法可以制造纳米尺度的设备，一种是自上而下的方法，这种方法在半导体工业中已被成功应用，另一种是自下而上的方法，这种方法正是目前纳米科学研究的前沿。自下而上的纳米技术并不能完全取代自上而下的技术，两者往往相辅相成。但无论哪种方法，都需要深刻理解纳米尺度的传输效应。

本书共分为6章：1.量子力学的基本概念及其与材料电特性的关系，并从量子力学角度对电阻和晶体管中的传输效应进行了解释；2.从量子力学角度阐述了电流、电压和电阻之间的量子特征关系；3.量子与宏观区域的边界，并介绍了几何、尺寸和微观结构是如何影响纳米尺度下的阻抗特性的；4.用于在纳米尺度下探测结构电特性的技术――扫描探针显微镜方法；5.电流产生的负面效应――纳米线中的热效应和电子迁移，这些负面效应非常重要，因为微处理器中晶体管的收缩会造成它们之间的连接体也产生收缩，而纳米尺度上小线的回弹性与微米尺度上长线的回弹性不同；6.分子电子学，通过对这一领域的研究有望实现新型的电路功能。

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我们知道，传统的教学方法是黑板、粉笔和教师不厌其烦的灌输，学生和教师之间的交流十分简单，学生学习起来吃力，教学活动也显得枯燥乏味。

现在的电化教学则打破了传统的教学模式，它采用多媒体语音设备，将录音、录像、投影、DVD、教学软件播放机甚至包括计算机等多种教学媒体集于一体，由教师根据不同课型的要求，灵活机动地运用相关的媒体进行教学实践活动。多媒体教学充分利用声像信号，使教学活动更加富有乐趣，在教学中学生们有身临其境之感，学习兴奋点得到多方面的刺激，这样既增强了他们的学习兴趣和积极性，又大大提高了教学质量。

二、在教学中应用多媒体的意义

电子技术是一门非常抽象的课程，同时又是电子学中最基本、最重要的课程之一，它要为后面的专业课打下基础。但由于它的抽象使得许多学生在第一个环节就感到学习得很吃力，这使得后面的专业课学习起来就更艰难了。因此，为了提高学生学习兴趣，降低学习难度，教师就要充分运用现代化的教学手段，运用电教媒体的图形、动画、声音等多维集成效应，从而对学生的感官产生强烈的刺激，使课堂教学新颖别致、直观生动、灵活多样，为学生营造对知识深入理解、形象记忆、兴趣盎然的优良学习环境，从而缩短学生的思维时间，压缩思维内容，拓展学生的视野，开启其创新性思维。

三、多媒体在教学中的应用

那么,在教学活动中如何适当应用多媒体才能取得最佳教学效果呢？笔者总结了以下几点。

1.创设情景，引发动机

情景教学法是指，教师运用多媒体，再现式创设具有情绪色彩的、具体生动的形象或场景，使学生在愉悦的氛围中学习知识，受到感染和教育的一种教学方法。电教媒体具有声画并茂、视听结合、动静相宜、感染力强等特点，以跨越时空的非凡表现力,大大增强人们对抽象事物与过程的理解与感受,从而将课堂教学引入全新的境界。利用电教媒体可以再现或创设教学所需的情景。第一次上电子技术课时，教师可以打开预先利用多媒体制作的画面优美的三维视图和多种效果图，对电子产品及电子元件进行初步的介绍，也可以播放由前几届学生自己研制的电子小制作来吸引学生，再配上幻灯片，还可以把自己制作的一些有关电子发展悠久历史和美好前景的短片展现给学生，使他们身临其境，了解电子学科发展史，从而激发学生强烈的求知

欲望。

2.模拟过程，形成表象

电子学科的概念比较抽象，不易理解，而且有些知识无法用语言叙述清楚，又不能提供真实事例展示在学生面前。而借助多媒体就可以很方便地将电路原理进行模拟及仿真，使一些普通条件下无法实现或无法观察到的过程和现象，生动而形象地显示出来，从而使课堂教学变得生动有趣。例如，放大电路的工作过程就可以采用仿真技术，让学生看到整个的放大过程，他们也就真正了解了放大器放大过程只不过是一种能量的转化。学生可以从仿真中明白为什么要加直流电源、为什么要设置静态工作点，又可以从实验中去测量这些参数。这样，通过电教手段展现的一组经过仿真并各有联系的动态教材，就能使学生很快掌握放大电路的工作过程及其中的关键点。再如，在讲解“原子核外电子的排布”一节时，“电子云 ”这一概念就不好理解，通过教师的口头讲解，学生只能知道它是原子核的运动特征，但究竟按规律能不能形成电子云及电子云的形状，对于学生来说还是一个疑团，此时教师的讲解对于他们来说没有什么说服性。这时我们就可借助电教手段，通过类比，模拟建立一个声、光、色、形于一体的形象化模型，从而给学生带来很深刻的印象。

3.演绎原理，启发思维

电子学科在教材中有大量的原理及概念等，这些内容用传统的教学方法去讲解很枯燥，甚至会逐渐削弱学生的学习兴趣。为此，我们可以通过图像或动画模拟电路的变化过程，动态的演示可帮助学生掌握其原理和概念，并利用课件的互动性让学生参与其中，这样既达到了授课的目的，又激发了学生的学习动机，变被动接受为主动学习。因此，运用电教媒体可以启发、引导学生积极参与，主动获得知识和能力。教师应根据电子技术不同的教学目标，确定电教媒体的不同作用点，使学生由被动、机械的接受过程和单一的“储存”过程，变成主动、思辨的发现过程及多途径的思维“检索”过程。

例如：对于差分放大器这一课题，教师可以进行如下设计。

教学目标：掌握差分放大器的工作原理及零飘的抑制过程。

电教媒体作用点：化抽象为具体，使学生进行过程

观察。

教学方式：巧妙设置点拨，层层深入开拓思路。

教学过程：出示题目及讨论目标―分组讨论―集中探究―仿真演示―小结训练。

检测手段：学生根据观察，自己总结原理与过程。

根据这一设计方案，教师要利用多媒体仿真信息快、可提供大量信息的特点，在讲差分放大器时，对设计选择题，给出不同的现象（由零飘所带来的一些现象），再通过启发引导学生讨论（为什么不给输入也会有输出呢？），拓展思维，提高其形象思维能力。

4.设疑引思，获得新知

运用电教媒体提供典型的现象或过程，或者设有疑问及富有启发性的事物与现象，引导学生去探索新知，提高能力。

例如：教师在讲放大器失真时，就可以先设疑引思。

（1）假设我们的Rb电阻不变，调节Rc电阻的阻值，看RL上面的输出波形有什么变化（引出饱和失真现象，再由学生讨论一下为什么）？

（2）假设我们的Rc电阻不变，调节Rb电阻的阻值，看RL上面的输出波形有什么变化（引出截止失真现象，再由学生讨论一下为什么）？

（3）假设我们Rc电阻不变，Rb电阻的阻值也不变，只是调节电源电压，看RL上面的输出波形有什么变化（是否有失真现象）？

（4）如果上述参数都没有发生变化，只是改变输入信号源的大小，观察输出电阻RL上的波形又有什么变化？

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中图分类号：TN4 文献标识码：A 文章编号：1001-828X（2013）05-0-01

RFID 是射频识别技术（Radio Frequency Identification）的英文缩写，是一种从八十年代逐渐走向成熟的非接触式自动识别技术，它是一项利用射频信号自动识别目标对象实现无接触并获取相关数据信息的技术。他的发明源于无线电通信技术，并包含了现代计算机智能控制系统和智能识别技术，具有非接触、数据存量大、不易损坏、可识别各种复杂运作的物体等优点。如今，RFID技术已经被广泛的应用到各个领域，如：电子商务、物流、信息和资金等方面，是当前最受人们关注的技术之一。随着无线射频识别（RFID）在近些年的不断发展，其在智能门禁系统方面的应用也已逐渐趋于成熟。

一、RFID 技术工作原理

RFID 技术工作原理并不复杂：是用RFID系统为无源系统，即当射频卡进入读卡器读取范围内后，接受读写器发出的射频信号，凭借产生的感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的信息。通过读卡器的读取处理，会自动将信息送至中央信息管理系统进行有关数据处理。

二、智能门禁系统

智能门禁系统是一种智能化数字安全管理系统，简单来说就是管理人员出入的智能化系统。可以控制不同身份的人出入区域，随时记录各类人员的出入情况，对没有权限进入区域的人会礼貌拒绝，这种智能安全系统大大的提高了控制区域的安全性，保护各项财产不受侵犯。其工作的基本原理是：在系统控制的所有范围内，预先对各种不同地域和层次设置出相对应的密码和卡片，在每个地方的入口处或档案室门口等处安装读卡器，人员想要进入，需要把卡放在读卡器上识别，并且输入密码正确，读卡器把读取到的数据和密码一同发送到控制器，经控制器的快速判断后，如检测合格，门锁会自动开启，方可顺利通过。否则系统则会自动报警。智能门禁系统的出现代替了传统的门锁，而卡和密码代替了传统的钥匙，以这种高科技的智能管理系统配合电脑实行全方位的管理，有效的避免了很多安全隐患，解决了传统门的很多不足，其优良的设计和精准的检测技术为人们的出行带来了意想不到的方便。

三、系统设计方案

1.系统硬件组成

门禁系统硬件设备主要由控制器、感应读卡器、电锁、电脑和通讯扩展器组成，且系统采用总线形网络结构，这样扩展方便，最多可连接二百多个智能门禁控制器。由于每个智能门禁控制器最多可选择四扇门，以此来满足用户的不同需求，也就是说，每个子网络最多可控制一千多扇门。如果门禁系统是总线型有线传输出入口控制系统，那么可以选择采用RS485总线型网络组网，其传输距离为一千米以内，覆盖面及其宽广，如需延长则增加中继信号放大器即可。当持卡者进入门禁系统的监控范围内，使用读卡器读卡，门禁控制器随即接收读卡器所传递过来的信息，并发送至中央控制系统进行判断处理，完成后，智能门禁控制器对门锁进行相关动作，并且把接收到的讯息进行记录整理，并且传送给中央控制器作为历史存档，供以后查询使用。在出门时，只需按下出门按钮，门锁会自动打开，整体运作过程方便快速。

2.系统实现的主要功能

智能门系统除了可以满足一般的安全防护外，还结合电脑加强了系统的管理性和精准的人员出入记录等。这些优点使智能门系统的安全性大大提高，并且缩短了系统的反应能力，其具有以下功能：

门权限制：可以把门禁智能系统预先设定为根据人员权限判断是否有通行资格，为了更加精准可以配合设定有效日期，在一天内也可设置多个时间段，每个时间段的起始时间可随意调整、任意设定，这项功能更加了符合人性化和管理化。

电子钥匙：发行授权后的电子卡，可以当做钥匙，将电子卡在感应器前晃一下，感应器接收到正确信息后，指示灯随即由红变绿，门锁将自动打开。持卡者通行后，控制系统将会记录通行者的姓名、卡号、开门的时间和日期等信息。这样方便以后管理者在需求时，可调取通行记录以便查询使用。

操作密码和权限：每位有权限的操作人员有随意修改自己密码的权利，以此提高安全意识和性能，同时，门禁智能系统也可把不同的操作人员分别授予不同的操作权限，方便操作管理。另起联动功能：当发生意外与紧急情况时，中央控制器能够同时对各个控制器发出讯号， 打开所有的门禁系统以疏散人员并且发出报警信号。此外，门禁智能系统当遇到非法侵入情况时也能够及时报警。

四、结语

随着时代的发展与科技的进步，各行各业逐渐加强了安全意识，对于财产的防范工作也提高了警惕。对此，智能门禁系统的发展将有更宽广的空间，未来的智能门禁系统设计必将更方便、精准，快捷、人性化。也将会用于更多的行业，将会覆盖物流管理、消费系统等行业，真正做到贴近人们生活，给人们带来更多的安全和保障。

参考文献：

[1]陈健，汤瑞财.基于RFID-SIM的门禁管理系统研究[J].中国科技信息， 2010（22）.

[2]李春茂，王鑫.射频识别技术安全问题研究[J].实验技术与管理，2007（12）.

[3]黄超，刘玲，霍汉强.RFID技术在体育赛场管理的运用[J].大众科技，2009（07）.

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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.

篇9

收稿日期：2007―10―25

项目来源：本文系浙江省教育厅科研项目（编号：20061890）和浙江省现代远程教育学会2006年度规划课题（编号：DES-06G06）的系列成果。

作者简介：孙爱萍（1975―），女，汉族，河南省新野人，远程教育杂志社编辑，浙江广播电视大学远程教育研究所助理研究员，硕士，研究方向：教学设计、远程教育。

在远程教育中，教学设计过程会涉及到多种理论：学习理论、教学理论、媒体传播理论、系统理论等等。学习理论的发展经历了三个发展阶段：行为主义、认知主义和建构主义。笔者将分别介绍这三种学习理论及其在远程教育学习材料设计中的运用。

一、行为主义学习理论及其在远程教育学习材料设计中的运用

1.行为主义学习理论。行为主义认为学习是学习者可观察行为的变化。在一个具体的环境刺激呈现之后，学习者能够表现出一个恰当的反应，学习就算是发生了。行为主义看重的是行为后果并认为：得到强化的反应在未来发生的可能性就大。所以环境因素在教学设计时被置于优先的位置。教学设计者应该：（1）确定哪一个线索能够引发预期的反应；（2）安排与预期刺激相匹配的有提示的练习情境；（3）安排环境条件以使得学习者能够依据预期的刺激做出正确的反应并且从反应中接受强化。

2.在远程教育学习材料设计中的运用。“嵌入技术（embedded devices）”是用来描述教学设计者在设计远程教育学习材料时所使用的方法。对于行为主义学习理论来说，常用的嵌入技术有下列几种：陈述学习目标、将学习任务分解成小的学习步骤，前测、交互活动、案例、自测、即时反馈、对重要知识点的总结与列举、学习提示、激活（在电子学习材料中）、超级链接（在电子学习材料中）。在以上方法中讲解测试法（tell-and-test）的运用最为普遍。在讲解测试法中，每个主题都包括下面两个部分：解释性的文本（必要时会附有表格和例子）和测试。这种方法强调的是记忆而不是理解，因此适合于入门阶段初级知识的习得，可作为一种辅助教学手段运用于英语、数学、统计、地理、科学等学科教学中。

二、认知主义学习理论及其在远程教育学习材料设计中的运用

1.认知主义学习理论。认知理论强调知识获得和内部心理结构，关注的重点为学生学习的过程中信息是如何接收、组织、储存和提取的。认知主义和行为主义对反馈、学习者分析和任务分析都比较看重，不同的是行为主义运用这些策略来调节行为的预期方向，而认知主义则是为了指导和支持准确的心理联结。由于强调心理结构，认知理论通常适用于推理、问题解决、信息加工等学习任务。对应的学习策略有类比、隐语、框架提纲、层级关系、图表、记忆术、概念匹配和先行组织者等。

2.在远程教育学习材料设计中的运用。辅导法（tutorial）是认知主义者设计远程教育学习材料时运用得较多的一种方法，辅导法的典型特征就是教材编写者先呈现一些输入材料，如文字介绍、表格或案例，然后安排一些相关的交互活动，进行交互活动的目的在于帮助学习者理解所学的材料。辅导法中的活动安排有多种，如：类比、排序、绘制图表、简答、论述等。在一个完整的学习单元中会有系列这样的输入――交互设计。辅导法最适合于外语、数学、科学、会计、医药等良构知识领域，而不适合于管理学和创作性写作，因为后者的答案是多元的，需要学习者形成自己的观点。

三、建构主义学习理论及其在远程教育学习材料设计中的运用

1.建构主义学习理论。建构主义学习理论认为知识是个体依据自己经验来创造意义的结果。学习行为是由具体情景决定的，因此在现实情境中学习以及选择与学习者的生活经验相关的学习任务就显得至关重要。乔纳森曾经提出知识获得的三个阶段：入门、熟练和精通，建构主义学习环境最适宜于熟练阶段的学习，因为在这个阶段，可以找出入门阶段学习所存在的误解与偏见，必要时还可以修正和抛弃。入门阶段的学习最好采用较为客观主义的行为主义方式或认知方式。但是，当学习者面对一个复杂和非良构的问题需要更高级知识时，应转向建构主义学习方式。建构主义所倡导的教学策略和方法是：帮助学习者积极地探究复杂的主题或环境，并且象某个领域的专家那样来思考问题。

2.在远程教育学习材料设计中的运用。行动反思法（reflective action guide）是建构主义者设计远程教育学习材料常用的方法。这样设计的材料往往是为了帮助学习者通过经验反思来学习，所以会：对目标和学习结果解释很宽泛，制定项目、设定学习任务要求学习者同他人如同事进行合作，鼓励学习者记录学习经历并进行经验反思，运用案例研究，根据学习者的经历设计开放式的活动。这种方法被广泛应用在医学和工程方面的特殊问题中。行动反思法基本方法是：设置真实的学习问题、让学生自己去寻找解决问题所需要的任何资源。基于问题的课程设计可能会含有辅导教师准备的学习材料，学生可能也会用到其他的一些资源如图书馆、网络、数据库等等。

教学设计更像一件工艺品，它有待于转化成一项技术。在实际中，大多数教学设计者都会在不同的时段运用到不同的学习理论。佩吉•A•埃特默（Peggy A Ertmer，1993）认为，行为主义、认知主义和建构主义是一个连续统一体；学习者在连续统一体中居于哪个位置――知道是什么，知道应该怎么做和行动中的反思，这又是一个连续统一体。最适宜的教学策略是在两个连续统一体中相一致的策略。我们必须依据学习任务的性质和学习者的原有知识水平来做出取舍，要依据学习者现有的能力水准、学习任务的类型、在这一情境中达成最优学习效果的各种适当方法来做出科学的选择和综合的考虑。

参考文献：

〔1〕盛群力，马兰主译.现代教学原理、策略与设计〔M〕.杭州：浙江教育出版社，2006.

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对电气类专业的学生来说，电子技术基础是一门具有关键性作用的入门课程。鉴于中职学校的学生在基础方面比较薄弱从而导致理论知识和专业技能方面能力欠缺的问题，要求学校在设计教学时，应该调整教学的方式以及方法，把教学的重点放在课本上，并且以专业的目标作为起点，使学生对专业知识更加理解，提高总体掌握专业知识的程度，改变学生整体呈畏难趋势的状况。

一、中职电子技术基础教学存在的问题

1.教材设置的弊端

目前，中职学校电子技术教科书在编排内容方面过于注重知识的严密性以及知识之间的逻辑关系，这样会使教学内容过于深奥，比如在讲解电路原理的时候就过于深奥，导致很多中职学校的学生不能接受，因为他们的理论知识和专业技能方面的基础薄弱，所以在教学安排上应该把教学的重点放在实用性比较强的理论知识以及专业技能方面。

2.教学模式的弊端

目前，中职学校的教学在处理学生问题以及授课方面依然采用传统的落后的观念以及方法。例如：依然是“你听我讲，你记我念”的传统教学模式，在观念和教学方式上丝毫没有任何的更新和创新，学习评价毫无亮点可言，而且在教学上缺少实践，几乎很少有符合教学的实验课程，对于这种几乎有很少的“理论教学与实验相结合”的教学模式，学生在学习的过程中已经无法接受，同时由于在教学过程中很少对学生进行鼓励，所以这样的教学效率不是很高。

二、中职电子技术基础教学的优化改革

1.教材内容的优化设计

①在进行优化《电子技术基础》中必须注重以及掌握好教学中基础知识的重要性，尽量遵守“需要、够用”原则，中职教育的基本目标就是向社会提供一线的服务、生产以及管理方面的人才，因此在培养专业知识方面一定要注意实用性强而且针对性强。②《电子技术基础》的改革与完善应该是围绕毕业生的应用能力和技术进行，确定了如何提升毕业生的应用能力和技术这一主干后，围绕这一主干，进行去粗取精，删繁就简，以此来凸显教材的实践性应用方面的优势，培养和提高学生的专业能力。③除了现有的教材之外，学校还应该根据具体情况，结合校内以及校外的实验和训练经验，在已有教材的基础上再增编《电子技术基础实验、实训指导书》和《电子技术基础综合项目实训——收音机的组装指导书》等学习指导书来帮助学生学习，进一步提高学生的专业技能。

2.教学手段的优化改革

教学是一门科学也是一种艺术。应该以学生的实际情况和教育教学的规律为基础来进行改革。在进行教学的过程中应该注意教学气氛的和谐，提出问题之后应做适当的引导，让学生产生对知识的好奇心，这样学生就会积极主动的去学习。如通过情境教学的手段将电流的定义讲解给学生：在教室中将学生作为电子，把座位看作是空穴。让几个学生承担自由电子的角色，通过电场的作用，它们均能够定向移动最终形成电流。这样就可以使课堂气氛变得活跃，学生就会对知识产生兴趣，在轻松的氛围下就会轻而易举地学到知识。

3.学生技能水平的逐步提高

所有技能的掌握都不是一蹴而就的，它是一个不断被学习掌握的过程。以教材和客观事实为依据，笔者认为把学习的重点放在万用表的使用上（测量电流、电阻和电压），重点学习万用表的基本结构，这样才能有效提高电子技术基础技能，所以，应该对万用表的基本结构进行学习。在这个基础之上，进行电阻测量，组接基本的简单电路，测量电压和电流，让学生一步一步地掌握和学会正确地使用万用表。具体到教学过程中，为了巩固和提升学生使用万用表的熟练度和技能，还可以每学习一种元器件，就让学生使用万用表检测一次。在完成一般电子元器件的学习以后，教学生进行焊接。为了让学生的动手能力、分析能力和水平得到切实的提高，可以让学生自己动手实践。

总之，要以“服务为宗旨，以就业为方向，发展产学一体的教育，为我国建设提供高素质技能型的专门人才”为宗旨和行动指南，使电子技术基础教学水平进一步得到提高。

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信息技术课程是中职学校学生公共的课程。随着信息时代的迅猛发展，信息技术的更新换代，信息技术课程教学内容相对较为丰富。信息技术课程相对于其他学科来说具有很强的时代性和实用性，与人们的生活、社会发展有着很强的关联性。尤其，现如今是信息时代，更加注重人才的信息技术和信息素养等等，这就要求教师在开展信息技术教学活动时，应结合信息时代的背景来创新教学模式。在此，笔者结合自己多年的教学经验，粗略谈一下信息技术环境下的中职新教学实践。

一、开展信息化教学活动

信息时代的迅猛发展使得多媒体成为教育教学中必不可少的教学工具，其多媒体技术的图文并茂、声音、图像等动静结合的表现形式丰富了课堂教学形式，同时信息技术可以将各个时空的事物再现在学生面前，更直接、更形象地来刺激学生的感觉，拓展和延伸了课堂教学范畴，有助于激发学生的学习兴趣和探究欲望。因此，笔者认为在信息技术环境下，教师应在课堂教学中引入多媒体技术，开展信息化教学活动，进而促使电子技术教学更生动、形象，提升学生对信息技术的认知深度。如：在学习“PowerPoint

2003演示文稿制作入门”教学内容时，笔者首先播放了一些幻灯片作品，以此来刺激学生想要学习的欲望，进而笔者提出幻灯片设置主题“校园快报”，让学生自主探究、制作动画片，学生则通过互联网搜索图片、收集相关信息等等，制作出各种各样的幻灯片作品。这样，让学生自己摸索运用信息技术来进行信息技术内容的学习和实践，变被动学习为主动探究，有利于提升信息技术课堂教学效果。

二、建立电子学生档案

多媒体技术目前已经运用到教学的多个环节中，其便捷、储存等优势使得学生的档案信息由纸质变为电子档案，发生了形式和运用多方面的变化。尤其网络的普及，使得电子档案得到了广泛运用，只要资源共享教师就可以随时随地查阅、记录等等。可以说，电子档案是基于信息、技术的一种学生知识、技能、学习过程的数字化表达方式。笔者在教学过程中基于信息技术普及的环境建立了电子学生档案。即：每位学生的个人信息、家庭背景、教育阶段、现阶段的学习目标、学习实情、日常表现情况、作业情况、自我反思、作品范例等内容。将学生的全部信息都以电子化显现，这样不仅能够有效掌握并记录学生的全面信息，而且也有助于教师与家长更好地沟通，如：教师可以将每位学生的电子信息通过网络传给家长，拓宽了对学生监督和督促的途径。此外，学生电子档案的建立和运用也为教学评价体系提供了便利条件和真实有效的依据，同时也能够让学生通过这些信息更好地了解自我，进而起到自我反思的作用，深化了信息技术课堂教学。

三、实施多元化、科学化评价体系

评价是课堂教学必不可少的环节，其作用在于对学生的总结和督促。多元智能理论提出评价不能够单一地针对某个人的某一个方面，而应是多元化的、全面的。现在的社会需要的是全能人才，即综合素养、综合实践能力强。因此，教师也应结合时展需求实施多元化的评价体系。笔者在教学中，根据信息技术功能多样化、便捷化等特点，实施电子信息化的评价体系，借以促使评价体系的科学化。即：运用信息技术来构建评价环境，如QQ群、邮件，如果学校条件允许的情况下可以使用信息技术的评价软件。让学生、教师、家长共同作为评价的主体，参与评价，其内容包括学生的个性、心理素质、学习能力、学习态度、自主解决问题能力、实践能力、交流与互动情况等等，从学习、行为、素质、潜力多方面来对学生进行考核。之后，教师运用多媒体技术对每位学生的信息进行整合处理，之后通过网络或者其他途径将评价信息展示给相应的学生。而学生对于评价的相关信息可以通过邮件或者QQ、MSN等工具与教师进行交流，这样不仅可以避免学生与教师当面交流的尴尬，而且还有助于学生对信息技术的实践、掌握和了解。

总的来说，中职学校作为培养人才的重要场所，应结合社会发展需求来决定教学模式。而现如今社会、人们的生活等都离不开信息技术。作为教师在开展信息技术教学时应运用信息技术学科本身的特点来开展信息化教学模式，进而让学生更深入地认知和了解、实践信息技术，最大限度地强化学生的信息素养和综合信息技能。

参考文献：

[1]祝智庭.信息教育展望[M].上海：华东师范大学出版社，2002.

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作者简介：丁新平（1975-），男，甘肃定西人，青岛理工大学自动化工程学院，副教授；马淋淋（1979-），男，黑龙江黑河人，青岛理工大学自动化工程学院，讲师。（山东 青岛 266520）

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）06-0053-02

随着半导体器件技术的日益成熟和数字控制技术（Digital Signal Control）的飞速发展。电力电子技术在国民经济和工业生产中的地位越来越突出：节能减排的很大一部分比重都是通过以电力电子技术为核心的变频调速、高效节能灯具等电力电子节能产品完成。在国家大力发展的新能源利用以及分布式发电等领域，电力电子技术也是大有用武之地，作用越来越明显。同时，电力电子技术人才供不应求，国家需要大量电力电子技术的应用型人才。

本科教学中，对电力电子技术的要求越来越高。而电力电子技术教学中存在的主要问题是该门功课属于理论和实践结合性非常强的课程，任何一个环节出现问题都会影响到学习效果。高校中电力电子技术课堂教学主要以理论讲解为主，在教学过程中配以部分典型电路的实验验证等实践教学。而实验项目的完全封闭性（考虑到学生安全性等原因）造成了学生在学习过程中的盲目性和迷茫感。学生很难把课堂所学理论知识和实际应用项目联系起来。笔者调研后发现，学生由于缺乏对理论知识相对应实践环节的感性认识，学习的主动性和积极性不高。学生最主要的迷茫感是——学习的电力电子电路能用到什么地方？怎么去用？成天讲的电力电子器件在实际中到底如何控制？这些问题在传统课堂教学中得不到有效解决，久而久之，学生就丧失了学习的积极性。单纯为了分数的学习使得教师教得费劲，学生学得没劲。

Saber仿真软件是一款专门针对电力电子学而开发的仿真软件，其主要应用于科研人员对新型拓扑电路的验证上，为实验验证提供相关参数和对新电路的有效性进行验证。[1，2]先有很多仿真软件都是把物理特性用数学模型表示出来，然后在数学模型的基础上进行仿真。这些仿真电路和实际硬件电路相差较多，更不能给人带来更直观的硬件电路设计指导作用。Saber仿真软件最大的优点是“硬件化”仿真思想的植入，其在仿真时能够完整还原真实系统，而不是用数学模型来代替系统特性进行设计研究。Saber仿真软件应用在电力电子技术课堂教学中将解决目前在学习过程中困扰学生的主要难题。

第一，增加学生的成就感，进而培养学生的学习兴趣。很多时候，学生在接触到一门新课的时候，都会有一个过程：满怀信心和好奇地去了解和学习感性认识和理论入门主动（或被动）学习考试。在一门课程学习过程中，起关键作用的是感性认识和理论入门阶段，如果此时能有真实的应用电路来入门，其必然的结果将是学生主动和有兴趣去学习，效果将不言而喻。Saber软件的“硬件化设计”给人以电力电子电路的真实感，解决了学生学习过程中由于理论公式推导而造成的“实际电路和理论分析对不上号”的困境，能够起到“感性认识电路仿真出结果学习成就感学习兴趣”的良性循环。

第二，培养学生的主动思考能力。一改传统教学中课堂上教师枯燥地讲和学生被动听的教学模式，变被动听课为主动参与设计电路，通过在仿真软件上自己搭建电路及设计闭环控制器，培养了学生主动思考问题的能力。

第三，在课堂教学中，引入硬件仿真电路的现场演示，增加电路的直观和感性认识。通过仿真电路对电力电子电路工作原理和工作模式的验证和演示，现场用“硬件电路”验证了理论分析的结果，加深了学生对所学电力电子电路知识的认识和掌握。

第四，实验前认识电路工作原理，验证各部分实验波形，为知识点的更好掌握和实验的顺利进行做前期准备工作。有些论文介绍计算机仿真软件能够部分或者全部代替实验教学，[3]笔者持否定观点。仿真软件无外乎是理论知识的验证，其根本代替不了实验对学生实践动手能力的锻炼。笔者认为要学好学通“电力电子技术”这门课程，不但要保留电力电子实验，还应该增加相关课程创新项目等实践活动来增加学生在实际设计中对理论知识的加强和融会贯通。

一、典型电力电子电路工作原理介绍

几乎所有的电力电子电路都可以用Saber软件实现仿真，其中包括各种电能转换电路：AC-DC，DC-DC，DC-AC，以及AC-AC电路。在现代电力电子技术里面颇具代表性的几种典型电路有：应用于开关电源中的DC-DC斩波电路之Boost /Buck/Buck-boost电路；广泛应用于节能减排中，作为变频调速系统主要能量转换环节的电压源全桥逆变电路（VSI）；大功率场合应用较广的可控整流电路。限于篇幅限制，本文主要以Boost电路和电压源逆变器为例进行阐述。

作为应用较广的电路之一，Boost电路能够实现对输入电压的任意升压功能，通过控制开关管的占空比能够控制输出电压的大小。在闭环控制器的作用下，该电路能够抑制输入电压扰动和负载扰动对系统的影响，保持恒定的输出电压。Boost电路除了应用于开关电源DC-DC中外，主要应用在PFC电路实现功率因数的校正。同时，在新能源能量转换电路中，其可以作为前级电路以实现MPPT（Maximum Power Point Tracking）调整功能，在实现光伏模块和燃料电池等新型能源的最大功率输出的基础上，实现对输入电压的升压功能。图1所示为Boost电路在光伏电池发电中实现MPPT和升压功能的原理图。图2为实现PFC功能的Boost电路，能够实现较高的功率因数，减少了开关电源对电网的影响，并得到相对稳定的直流电压。

图3为应用广泛的变频器主电路图，电网输入，经过二极管不控整流得到6脉波波动的直流电，再通过电压源逆变器实现DC-AC转换，得到所需的可控交流电（CVCF或者VVVF），实现电机的变频调速功能。全桥电压源逆变器控制可以采用比较简单的SPWM控制或者SVPWM方法实现。

二、Saber软件在电力电子典型电路中的应用

1.课堂授课中的应用

Saber软件应用到课堂教学中，可以增加上课时学生的参与性和理论知识验证的直观性。为枯燥的课堂教学带来生机，具体例子为：在讲授DC-DC斩波电路时，必须要讲明白两个前提（概念）：一是稳态的概念，二是电感的伏秒平衡（电容的安秒平衡）法则。在此基础上，所有的变换电路都可以解释并推导出来。在讲到这两个概念的时候，学生很难理解透彻，大多数情况下学生都是一知半解的状态，这时能够利用Saber软件进行说明则会起到事半功倍的效果。在电路启动阶段，此时电感电流从零开始上升，然后振荡几个周期，最后进入稳态阶段，具体如图4所示。稳态状态最关键的现象是：每个开关周期，电感电流的上升变化量和下降变化量保持相等，通过电感公式VL=Ldi/dt可以推导出电感的伏秒平衡法则。用该法则可以推导出几乎所有DC-DC斩波电路输出-输入电压关系。用该仿真软件直观验证和理论推导相结合教学效果非常好。

在讲不同DC-DC电路输出-输入电压关系时，推导的公式可以直接用Saber仿真软件验证，具体如图5所示，Vout=（1/（1-D）Vg=12/0.6=20V。图5直观显示出两个关键现象：一是让学生知道了开关管是如何驱动的；二是输出-输入电压增益的验证。DC-DC斩波电路另一个比较关键的概念是电路的连续工作模式（CCM）和断续工作模式（DCM）。通过仿真软件能够非常直观地呈现给学生，当电感电流较大的时候，电路工作在连续工作模式（CCM）下；当电感电流变小到在一个开关周期里面有部分时段电感电流等于零，此即进入了断续工作模式（DCM）。具体仿真演示结果如图6所示。

在讲到其他电力电子电路时，Saber仿真软件在讲课中的直观性优势也非常明显，譬如以电压源逆变器为例，其交流输出电压频率和幅值受调制波的控制而变化。最直观的讲解如图7仿真所示，图7上半部分为调制因子M的波形，可以控制交流输出电压的大小，也就是说输出交流电的频率和调制信号频率相同，而幅值和调制信号幅值成正比。通过上下两部分仿真图的比较，非常直观地看出逆变器输出电压和调制信号之间的关系。

2.课后设计电路时的应用

Saber仿真软件还可以作为课后设计电路参数和闭环控制器的主要依据。工业应用中，绝大部分产品都是工作在闭环控制方式下，以达到抑制输入扰动和负载扰动、最后输出稳定的直流电压。在主电路参数（L，C）选型和闭环控制器设计上，Sabrer软件起到指导和验证的作用。在控制器参数设计完毕后，可以通过Saber仿真软件进行初期验证，对参数进行优化和微调以得到最优的控制参数。图8所示是Boost变换器在闭环控制器的作用下进行的负载扰动和输入扰动仿真验证，由图可以看到在PI闭环控制器的作用下，系统具有抑制负载扰动和输入电压扰动的能力，输出电压Vout很少受两种扰动的影响。

三、结论

本文研究了Saber仿真软件在“电力电子技术”教学中的应用。在教学中通过引入Saber软件使得课堂教学生动直观，一改传统教学中的死板和枯燥。以“电力电子技术”课程里的几种典型电路为例，详细地说明了如何有效地应用Saber软件辅助传统课堂教学以收到直观生动和事半功倍的效果。

参考文献：

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1.引言

数字频率计是通讯设备、计算机、电子产品等生产领域不可缺少的测量仪器。由于硬件设计的器件增加，使设计更加复杂，可靠性变差，延迟增加，测量误差变大。通过使用EDA技术对系统功能进行描述，运用VHDL语言，使系统简化，提高整体的性能和可靠性。采用VHDL编程设计的数字频率计，除了被测信号的整形部分，键输入和数码显示以外，其他都在一片FPGA上实现，从而让整个系统非常精简，让其具有灵活的现场更改性，在不改变硬件电路的基础上，进一步改进提高系统的性能，使数字频率计具有高速，精确度高，可靠性强，抗干扰等优点，为数字系统进一步的集成创造了条件[1]。

2.数字频率计的工作原理

频率测量方法中，常用的有直接测频法、倍频法和等精度测频法[2]。其中直接测频法是依据频率的含义把被测频率信号加到闸门的输入端，只有在闸门开通时间T（以ls计）内，被测（计数）的脉冲送到十进制计数器进行计数。直接测频法比其他两个方案更加简单方便可行，直接测频法虽然在低频段测量时误差较大，但在低频段我们可以采用直接测周法加测量，这样就可以提高测量精度了。直接周期测量法是用被测周期信号直接控制计数门控电路，使主门开放时间等于Tx，时标为Ts的脉冲在主门开放时间进入计数器。设在Tx期间计数值为N，可以根据Tx=N×Ts来算得被测信号周期。因此本文采用低频测周，高频测频的方法来提高精度，减小误差[3]。

3.主要功能模块的实现

该系统设计的控制器是由状态机实现，通过在不同测量档位，选择合理的时基信号频率降低误差，确定各状态转移条件和状态名，采用低频档位测周，高频档位测频的方法。20MHz晶振送入分频器，分出各档时基信号和其它模块所需的触发信号，分频器将各档时基信号传给状态机，同时待测信号进入状态机，状念机进行状态转换，将量程溢出信号和状态显示信号表征在发光二极管上。如图表1所示。

表1 频率量程状态

3.1 状态机模块

首先对系统复位，如果此时状态机的初始状态为Fl00k，若超量程信号送入状态机，则状态转换到FlM，如果仍有超量程信号则状态转换到F10M，如果仍有超量程信号则状态转换到F100M，如果还有超量程信号则状态转换到Overflow H产生高溢出信号；若欠量程信号送人状态机，则状态转换到P1ms，如果有超量程信号则状态转换到P10ms，如果仍有超量程信号则状态转换到P100ms，如果仍有超量程信号则状态转换到P1s，如果还有超量程则状态转换到OverflowL产生低溢出信号[4]。如图1所示。

3.2 计数器模块

在“待计数信号”的两个时钟周期内完成计数与控制信号（Over与Low）的传输，在量程合适的情况下，还将计数值输出。这两个时钟周期内，第1个时钟周期完成计数，第2个时钟周期完成控制信号的传输与计数值输出。这样做的好处是稳定，将计数与控制信号传输分开进行。避免了一些可能遇到的“时钟跳变”。但这种做法的缺点也很明显，那就是在测周期模式下，假如待测信号是1Hz的，那么系统可能需要2s（两个时钟周期）才能显示正确的数值。

3.3 十分频模块

由于1kHz～10kHz的信号无论用测频法还是测周期法都是不可行的，可以采用预分频的方法[5]，将1kHz～10kHz的信号十分频，然后用测周期法测出周期，再计算出频率。

3.4 同步整形电路模块

通过同步整形电路处理外部的异步信号，超量程和欠量程。源程序如下：

library ieee；

use ieee.std_logic_1164.all；

entity SignalLatch is

4.系统的功能仿真和验证分析

据状态转换图，这里将状态机的程序分成两个进程，进程1完成状态转移过程，进程2控制各状态下的输出值如下图2所示，timecounter=clocktested为50KHz。为了方便观察，将数值改小，计数值大于100且小于或等于1000时输出！将clock1设为50K，clock2计数时钟设为5M，得出仿真如图3所示Result为100符合计数要求。如图4所示给clk1一个5KHz的频率，经过十分频后clk2输出0.5KHz，clk1的周期是0.2ms，经过十分频后是2ms.。同步整形电路仿真如图5所示。

由以上模块进行仿真得出了频率的测量。如图6、7、8所示。

图8

5.结论

采用此方法设计的数字频率计占用FPGA芯片资源较少，成本较低，减少了电路的尺寸，具有一定的参考实用价值。利用Quartus II平台进行了仿真和硬件测试，基本达到了设计的要求。系统具有较好可靠性，灵活性。

参考文献

[1]王本有，孟坚，苏守宝.一种基于FPGA的数字IC设计[J].电子技术.

[2]潘松，黄继业.EDA技术实用教程[M].北京：科学出版社，2010.

[3]黄任.AVR单片机与CPLD/FPGA综合应用入门[M].北京：北京航空航天大学出版社，2004.

[4]韩威，徐火生，方湘艳.EDA与集成电路工程设计[M].北京：科学出版社，2009.