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(2)本课程工程性、应用性强,而且理论课安排与实践不在同一个学期,实验与课程设计仅36学时,在很大程度上影响学习效果.
(3)通信电子线路学习内容主要是分立元件电路,与社会需求的集成电路不一致.
2改革方案
2.1教学内容改革
目前有关通信电子线路的教材大部分以介绍分立元件电路为主,我们现选用的是刘彩霞等编著的《高频电子线路》也不例外,分立元件电路学习更利于学生了解各电路的组成原理,而且分立元件价格便宜,实现成本低,有利于学生自主进行电路设计.但目前所售电子产品的结构主要以集成电路为主,大大减少分立元件使用,随着集成规模不断扩大,电路设计新技术、新器件不断出现,为了达到学校应用型人才培养目标,满足社会需求,在理论教学过程中,考虑适当淡化分立元件电路分析、设计内容,加强集成电路外部特性、功能应用的分析.例如:学习调幅、调角、锁相电路时,可介绍一些芯片在这些电路的应用实例.课程学习以学生熟悉的无线话筒、收音机作为模拟通信系统的例子为主线,先介绍整个课程各章节涉及的模块在系统中的功能,让学生对系统有一个总体的概念,不至于“只见树木不见森林”.各部分电路的授课侧重点在电路各部分的作用、电路特点,推导过程仅做大概介绍,推导结果的实际意义可以做深入分析,讲述电路工作原理跟实际电路要紧密结合,比如,学习反馈型振荡器原理,可以结合广泛应用、简单可行的电容反馈三点式振荡电路作分析,从这个切入点“举一反三”,可以更好理解电路的原理;善于利用图、表进行分析,比如,通过选频特性曲线来理解放大电路的中心频率、通频带、选择性等指标参数的意义.课堂适当利用仿真软件,通过调整电路一些元件的参数,观察元件参数变化对输出波形的影响,从直观上看到电路各元件的作用.例如,讲述调幅信号概念、分析调幅信号时,利用仿真软件可以看到调幅电路输出的调幅波,并改变调制输入信号等参数观察波形的变化,便于学生对比学习,激发学习兴趣.
2.2教学方法的研究
以理论与实践紧密结合为出发点,根据学生实际情况,探索集多媒体和板书教学、互动式教学、网络教学于一体的立体教学方式.
(1)多媒体和板书教学相结合.多媒体教学手段能将难懂的内容直观化,突出要点,有助于抽象的概念的理解和方法的掌握;多媒体方法图文声像并茂,能充分调动激发学生的学习兴趣,吸引学生注意力,有助于提高教学效果.通过多媒体仿真实验演示,让学生更好地理解课程教学难点,培养学生的探索、创造能力,如讲述频率调制时,将调制前后的波形用多媒体展示进行对比,学生就十分容易理解频率调制的概念.该课程有大量的电路图、波形图,利用多媒体还可以节省画电路图的时间,提高课堂教学效率,避免了传统板书画图耗时,容易出错的弊病.这门课程中公式推导很多,若只是利用多媒体展示,学生一下难以理解相关内容,因而对课程的重点、难点通过板书教学效果更好,教师边写边提问让学生对某个问题进行思考,通过问题驱动学生去学习、讨论,从而解决问题.
(2)课堂授课的多样化.在教学过程中,充分注重实践的引导作用,需要时从实验室找一些元器件、电路板等实物带到课堂上让大家传看,让学生可以切实感受到单元电路的功能,每个元件的作用,大大提高学习兴趣.也可考虑把教学课堂搬到实验室进行,边演示边讲述理论知识,使学生有直观感性认识,这样能很好地帮助学生理解理论知识,激发学习积极性.
(3)网络平台作为辅助学习方式.网络化教学提供了培训教师与学生之间实时或非实时的、多种方式的互动平台.利用这个平台学生根据存在的问题选择相应的内容进行学习,学生能在合适的时间轻松愉快的环境中更好地进行学习,极大地调动学生的学习积极性,教师可以利用平台为学生构建含有丰富教学资源的学习环境,对学生学习行为的跟踪,与学生互动,为教学提供很大的方便.
2.3实践教学
以大实验观为指导思想,多方位利用现有教学资源,建立集类型多样化实验项目、课程设计、毕业设计、课外创新活动以及教师科研于一体的实践教学体系,有效解决了课内学时不足带来的瓶颈问题.
(1)实验项目:实验跟理论课安排在同一学期,便于学生边学习边实验,有利于学生加深通信电子线路基本单元电路的理解,掌握通信电路参数的测量方法.另外,理论课教师要参加实验教学,这样有助于提高教师理论与实践结合的能力.
(2)课程设计:课程设计旨在培养学生的设计应用能力、分析解决问题的能力.课程设计过程中,老师只从设计方法上做指导,具体设计由学生根据老师的要求到网上或图书馆自行查找资料,独立完成无线发射接收系统的电路设计及其PCB板的设计,使学生的实践技能和应用能力得到较大的提高.
(3)课外创新实践:为了鼓励学生积极参与科学研究、技术开发、学科竞赛及各类社会实践活动,提高学生综合运用知识能力、系统设计与工程实践能力,培养创新意识和团队协作精神,在学生中搭建创新实践的平台.创新实践以学生课外自学为主,教师辅导为辅,学生可根据兴趣自行选题,或由教师给出相关参考方向,设计并制作一个具有某种功能的通信电子系统.同时,积极鼓励学生参加国家级、省级、校级等各种电子信息类大赛活动,参加创新创业训练计划活动,让学生参与教师的科研项目.项目组成员最好有层次搭配,让高年级学生带领低年级的学生一起完成实践项目.通过实践训练,部分学生会具备一定的通信电路分析设计和解决问题能力,对通信方向产生强烈的兴趣.通过做项目的少数同学激发班里其他同学参与项目的热情,在同学中形成爱学习、爱动手的良好氛围.
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1.师资力量的来源单一,缺乏企业背景
由于地处一线城市,学校对具有高学历、高职称和海外留学经历的青年人才的吸引力还是比较大的,这些青年教师的加入,使教师队伍充满了朝气与活力,知识与年龄结构也比较合理。但限于现有的高校评价导向作用,学校并不愿意从企业引进技术研发、生产工程师充实教师队伍。而教师基本从学校到学校,善于或者更乐于做项目、发论文,对教学研究兴趣不高,对企业生产流程的了解不多。这种师资结构与应用型人才培养目标的需求是有错位的,对《通信电子线路》这种应用性较强的课程教学更为不利。
2.高等教育的快速大众化与传统精英教育的理念冲突
近几年来随着高考的扩招,高等教育已从精英教育快速进入了大众教育,越来越多的基础一般的学子有条件接受高等教育,这就需要普通本科院校教师认真去研究学生的特点,从原有的精英教育的理念中走出来,在教学内容的组织、教学方式与手段等方面适应这种变化。据统计超过80%的学生毕业后从事的工作岗位与研究、开发关系不大,以培养研究性人才为目标的精英教学理念有必要根本改变,毕竟因“才”施教是从古至今颠扑不破的真理。
3.教学的手段比较传统,与学生的学习习惯难匹配
学生反映课程难学无非是教材中的公式推导比较多,图表比较复杂,教师在考核中对理论的完整性和准确性要求比较高,学生大量背诵和记忆概念与公式,计算比较复杂,尤其是非线性近似分析方法与前期学习的课程内容差别较大,学生不容易掌握与理解。实际上这些困难固然是客观实在,但也与教师的教学方式过于传统,教学手段比较陈旧不无关系。教师使用粉笔在黑板上熟练推导公式,追求课堂教学的深度、广度的传统已经不适应现在学生的学习习惯。据社会调查反映,很多学生获取知识途径已经不仅仅是课堂与教材,互联网的普及已经迅速改变了学生的阅读与学习习惯。在教学考核中就经常发现学生回答问题的答案来自网络。因而慕课、微课以及多媒体技术等基于互联网的教学手段有效利用是每个教师必须掌握的内容。4.学生对专业的认可度低,缺乏学习的热情与主动目前高考录取中推行平行志愿的方式,这种方式有利有弊。为了避免出现由于不服从专业调剂而不得不降批次录取的情况,学校与家长大都选择了学校优先,牺牲专业志愿的策略。这种情况容易出现学生集中填报热门专业,导致学校其它专业出现大量的调剂生,由于不是学生和家长心目中最理想的专业,学生对被调剂录取的专业缺乏认同感,学习的兴趣与主动性降低。这种情况在商学院这种以商为主,多种学科共同发展的院校尤为突出,比如电子信息工程专业的学生有很大部分从财经类专业调剂,对专业课程学习的热情就可想而知了。
三、课程的教学改革
《通信电子线路》课程是一门涉及理论知识面较深的专业课程,其课程内容与最新技术发展联系极其紧密,知识更新快,对理论与实践的有机结合要求高,因而在教学中要紧紧抓住课程的特点,将理论与实际应用紧密结合,避免为理论而教学,结合学校的应用型的定位和专业发展的方向,从实践着手,从实际出发,以提高学生分析和应用能力为目标,大力进行课程教学的改革,形成课程建设与教学的特色。针对课程教学内容的特点,在具体实施中主要采取以下几种措施:
1.概念、原理性内容以课堂讲授为主,注重多课程知识体系的衔接与融合。例如调制与解调的概念在本门课程中非常重要,从时域的角度定义也非常清楚的,但学生在学习了《信号与系统》课程后,应该能从频域的角度再度认识调制与解调的含义,从而对于滤波、带宽等相关知识点的理解就更深刻,这也是正确理解频谱线性搬移的基础。将高频功率放大电路的与《模拟电子技术》中的信号与功率放大电路分析方法进行对比,找出异同点,这对帮助学生梳理知识体系非常有利。
2.典型案例教学以分析、讨论为主,培养学生灵活运用能力。《通信电子技术》课程中需要分析的电子线路非常多,例如实现频谱搬移的电路就有二极管电路、三极管电路、场效应管电路、查分对电路等,公式推导也比较复杂。因而在课程教学中就紧紧抓住非线性分析特点,以最简单、最有代表性的二级管电路来分析讨论。具备了模拟电子技术基础的同学可以比较清楚的分析出二极管电流与信号以及输出电流之间的公式关系。老师再引导学生将开关函数K(ωt)的表达式代入,利用余弦公式,学生自己就可以得到输出信号组合频率的特点。在此基础上,老师进一步提出问题,比如信号位置互换、二级管反向、电路不对称等多种情况请学生分析讨论,通过这种方式强化学生对电路结构与AM、DSB调制波之间的关系的正确理解,效果比较明显。
3.抓住学生的兴奋点,发挥网络教学的优势。如何调动学生的学习兴趣,通过课程学习增加专业的认同感是我们课程教学是否成功的一个标志。前面我们分析过学生的特点,实际上学生的可塑性非常强,老师需要做的就是了解学生的心理,以近可能贴近学生的方式调动主观能动性。俗话说兴趣是最好的老师,除了在教学中注意引导学生充分利用网络资源,通过网络学习有关的新知识,了解通信技术的发展,培养锻炼自学能力外,我们还重点进行了网络教学资源的建设,课程相关的资源如教学大纲、电子课件、教师授课录像、练习题、实验指导书、参考资料均已上网,开发了8个多媒体动画的教学案例,完成了电子讲义的编辑并以网页的形式挂在课程网站上,实现教学资源的网上阅读、浏览、交流和下载等功能。这些网络教学手段的实施顺应学生阅读习惯,收到了较好的效果。比如电子课件的上网,基本解决了同学记笔记的难题,上课时可以更加专注。为了方便学生开展自学,组织课程组教师开发了基于JSP的通信电子线路自测和考试系统,具备自动/手动抽题和组题等多种功能,可实现在线自测和考试。网络教学的实施打破了“教材一本书”的单一格局,实现了全方位、多视角的课程教学模式,发挥了多种教学资源的配合、互补、协调作用,有助于激发学生的学习自主性,改善传统教学效果。
4.考核是学习的指挥棒大多数学生学习的主动性是不够的,学习基本上还是围绕考试这个指挥棒来进行,应对传统的笔试方式最好的办法就是记忆与练习,这也是目前应用与学习考核脱节最严重的地方。虽然我们的教学方式与内容进行了很多改革,但如果考核模式仍然固步自封,不进行相应的改革,还是事倍功半。针对通信电子线路课程的特点我们对考核形式与内容进行了改革与尝试,具体说就是将考核分为理论考核与实践考核两个部分。对于理论考核目前主要有开卷、闭卷与半开卷三种形式,各有利弊。其中闭卷考试最为常见,对于通信电子线路这种公式、图表较多的课程,学生复习的确比较吃力。开卷考试题目设计比较关键,应保障有一定的设计量和较多的阅读量,衡量标准比较难控制,尤其是对学生掌握情况把握不准时,设计性的题目难度可能会出现较大偏差,影响评价的客观性、准确性。半开卷就是在考试中允许学生带一张手写的A4纸,这种方式较好的解决了公式、概念的记忆问题,特别有利于学生的复习准备,是一种综合的方式。在考核中我们在评分体系中新增加了一个环节,就是期中考试结束后,老师要求学生对答错的地方进行原因分析,根据订正与分析的情况进行适当的加分,这种方式对学生的复习督促较大,受到欢迎。相对考试的形式,考核的内容也很关键,针对我校学生的特点结合岗位需求,我们在设计考试题目中有意降低了设计、计算类题目比例,增加了应用分析类问题的简答,例如要求学生解释英语考试中调频广播和调幅广播的差别;飞机起飞、降落期间要求关闭手机的原因等等,突出了对学生应用能力考核。实践性教学环节是课程教学的重要组成部分,《通信电子线路》课程的实验设备由于其工作频率高和设备造价控制等原因,技术指标不高,抗干扰比较差,实验操作、调试比较复杂,学生普遍存在畏难情绪。因而想做好实验不仅需要教师精心设计和安排,还要有学生的积极配合。以往实验中经常发现部分学生在实验室充当一名旁观者,只是简单记录数据提交报告就万事大吉,没有达到调试、训练、提高的实验的目的。因而我们在考核中增加了实操考核,具体说就是学生在完成全部实验后,在老师提供的实验项目中随机抽取,独立完成实验,老师按完成的质量评定分数,计入课程考核成绩。通过考核办法的改革,学生对实验的重视程度明显加大了,主动性、积极性很高。从卷面上看学生记忆性回答逐步减少,理解性回答部分正确率加大,说明学生在慢慢接受考核重点的转变,学习的效果有提高。
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《高频电子技术》作为通信和电子类专业的一门重要的专业基础课,主要讲授无线电信号传输原理,以及应用于通信系统、高频设备中的高频电子线路的组成、基本原理和基本分析方法,是一门实践性很强的专业基础课程。在高频条件下,很多元器件和电路都会呈现出非线性特性,因此其理论分析常使用泰勒级数法、折线法等分析方法。而这些分析方法都存在着一定的误差,同时由于布线等因素也对高频电路有直接的影响,因此在课堂教学之外,必须通过实践环节来对教学内容进行验证和补充。实践教学的目的是培养学生的基本实验技能,加深对高频电路理论的理解,学会高频常用仪器仪表的原理和使用,使学生掌握常用高频电子线路的设计、组装、调整和测试技能,并初步具备工程实践能力。实验教学不仅能够加深学生对于理论知识的理解,而且对学生的创新能力和动手能力的培养起着非常重要的作用。
2.高频电子线路实验教学的现状分析
现行高频电子线路实验教学中普遍采用高频电子线路整机实验箱。实验箱中主要是设计好的模块电路,一般包括十多个为配合理论课程而设计的验证性实验和个别作为学生综合设计性实验的系统实验,学生的任务只是连接电路、测量输入输出,对所学理论进行验证。这种模式存在以下几个问题:(1)这种模式缺少了学生感兴趣的、真正锻炼学生动手能力的电路的设计、调试等实践环节,学生感觉实验基本没什么意义,做实验时敷衍了事,达不到预期的实验目的;(2)实验箱与实验电路板都是已经设计制作好的成品,而高频电路恰恰在这些方面有一些特殊的要求,这样学生在做实验时就无法得到这方面相关的经验与教训,真正需要自己动手设计与制作时则会出问题;(3)目前学生普遍反映这门课程非常难学,究其原因主要是实验内容陈旧,理论与实践存在一定程度的脱节,很多学生对课堂的理论知识不能及时应用,因此理解得不透彻。
目前我院对《高频电子技术》课程安排了15个学时的实验教学,为总学时(75学时)的20%。但作为一门实践性很强的课程来说,这个比重还应当再适量扩大。为了满足学校对提高学生实践能力的要求,达到本课程的实践教学目的,目前的实验教学模式和教学内容必须进行改革。
3.高频实验教学改革的探讨
3.1更新实验内容
在保留原有的经典实验项目基础上增加综合性、设计性的实验的比例,尽可能增大学生动手设计、调试环节的比例,激发学生的学习兴趣。目前所开的验证性实验主要有谐振放大器、丙类高频功率放大器、振幅调制解调器等,而开设可综合性实验和设计性实验,可以让学生在这些模块电路的基础上加以改进或自制合适的实验电路来实现。这样在完成基本实验的基础上,学生可以根据兴趣和实验能力,自行增加相应的实验内容,从而提高主动性和创造性。同时,对于基本实验,也要考虑增加新技术内容,例如,数字频率合成技术,使学生能够接触和了解最新的高频电子技术。这样既能加强学生对理论知识的掌握,又能锻炼其动手能力。
3.2改进实验方法
随着计算机仿真技术的发展,我们将其引入到教学中,利用仿真软件来辅助实验教学。在教学中,我们使用的仿真软件是Multisim。它是一种用于电路实验教学的交互式仿真软件,具备强大的虚拟仪器仪表功能,提供双踪示波器、逻辑分析仪、波特图示仪、数字万用表等多种虚拟仪器、仪表。通过此仿真工具,能非常方便地将元器件的选择、原理图设计、系统仿真运行等融为一体,对所做实验进行模拟仿真,提高实验教学效果,增加学生对所学内容的理解及分析设计能力。
一方面,对于验证性实验,在实验前学生可以根据给出的电路原理图,利用仿真软件进行仿真,调节电路中相应器件的参数,观察相应的仿真结果,结合所学的理论知识判断结果是否正确。还可以不拘泥于所规定的实验内容,根据自己的想法,对实验电路进行修改或改变元器件的参数和输入信号,对输出信号的进行观测、研究和分析。其后在实验课中进行实际验证,这样学生通过将仿真结果、理论分析、实际实验结果三者进行比较,不仅能加深对电路原理及相应参数对其性能的影响的相关理论知识的理解,而且能体会到理想电路和高频电路间的区别,提高学习兴趣。另一方面,对于综合性、设计性实验,学生在制作实际电路之前,先通过仿真软件对所设计的电路进行验证,看其是否可行。根据仿真结果对电路的元件参数进行调节,或对电路的某些部分进行修改,从而提高学生电路设计、分析、调试的能力。这样通过将仿真实验和传统实验相结合,发挥各自的优势,取长补短,可有效地提高实验教学成效,调动学生的学习积极性,进而提高他们解决实际问题的能力。
3.3增开课程设计
为了缓解学校对提高学生实践能力的要求和实验课时紧张之间的矛盾,我院在《高频电子线路》授课的下个学期增加了高频电子线路课程设计。在学生完成了整个课程的学习后,进行综合性实践训练,要求学生在所学的基本单元电路基础上,结合通信领域的先进技术,联系实际,进行系统的搭建。在设计过程中,坚持以学生为主体,可以让学生自拟题目或指导老师提供一些参考题目。首先让学生通过框图画出相应的原理电路图,并运用仿真工具进行设计、分析和仿真,经过老师确认后进行电路的制作。电路制作完成后,通过仪器测量,通过调整电路参数等修改设计方案,使电路最终达到设计要求。课程设计由教师辅导、学生课外自学、设计制作、论文写作,答辩等环节组成。通过原理电路设计、电路板设计、安装设计,单元电路调试及系统总调的设计过程,着重培养学生掌握高频电子线路单元电路及系统电路的设计方法及能力,熟悉电子线路设计和开发的相关工具,为学生今后的科研工作打下坚实的理论及实践基础。
第一阶段通过基础实验,学生已经掌握所学各环节知识并具备了一定的分析能力、设计能力;第二阶段通过课程设计,对基础实验教学环节进行拓展,使学生分析问题、解决问题、设计电路的能力有质的飞跃,由元件到环节最终达到系统级的认识。通过设计、调试,学生会遇到理论教学中,甚至实验环节中一些意想不到的许多实际问题。这种“两阶段”的实验教学模式,全面提高了学生的电路设计能力及工程应用能力。
4.结语
本文针对我院“高频电子线路”课程实验教学的现状及要求,对如何进行实验教学改革提高实验教学效果提出了几点看法。首先通过对现有实验项目进行改革,更新实验内容,改进实验方法,强化课堂教学内容,着重培养学生掌握高频电子线路单元电路的设计分析方法及能力;其次引入课程设计环节,建构“两阶段”的实验教学模式,即课内实验和课程设计两个阶段,采用传统内容与现代内容相结合、软硬件结合、虚拟和实际结合、教师命题与学生自拟题目相结合,充分调动学生的学习积极性,重点培养学生独立设计制作电路、独立分析解决问题等能力,熟悉电子线路设计和开发的相关工具。实验教学模式的改革,实现了课内教学与课外科技活动紧密结合、相互促进,提高了学生学习兴趣,延伸了教学范围,培养了学生的工程实践能力和运用创新能力。
参考文献:
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纵观国内外高校,有关通信工程专业的人才培养的现状和存在的问题主要体现在下面几点。
1.通信与信息技术日新月异。高等学校正面临着“教什么,如何教;学什么,如何学”的严峻挑战,人才的培养模式正在由知识型向能力素质型转变。
2.通信工程专业的教学现在还是停留在原来20世纪90年的教学内容和教学理念上:以教师为主体、以书本为中心进行传授知识,没有一个系统的、全局的、结构合理的、开放式及动态自适应的教学内容体系和教学模式来适应以学生为主体、以开发学生智力和能力为中心的开放型现代教学内容和教学模式。传统教学模式试图把教学变成一种“模具”,将学生塑造成由同一副模具浇铸的产物。这不仅会影响学生个性的发展,而且在某种程度上会压抑学生学习的主动性,尤其是会限制学生创造性思维的活动空间。当人类步入21世纪的网络时代,社会需要大量的创新人才。这就迫切需要新的教学形式和手段来突破传统的教学模式。
二、实验实践教学――影响通信工程专业的人才培养的关键因素
在通信技术飞速发展的今天,要求通信技术人员必须具有良好的理论基础和实践经验。因此为了培养合格的通信专业学生,除了要讲授最新的理论知识外,还要通过大量的专业实验让学生理解、验证理论知识,了解其应用。在传统的实验教学中,对一些实验仪器的工作原理,内部结构以及外形、功能、注意事项等很难在短时间内向学生交待清楚,如果学生实验中操作不当会造成仪器的损坏。而且,在通信工程专业相当多课程的实验环节所需要的实验设备比较昂贵,特别是有关“场”的课程,比如再谈“射频电路”的实验教学,一般来说射频分成三大领域―阻抗、频率、功率,彼此之间又互有关联,测量设备则包括了网络分析仪、频谱分析仪,高带宽的功率计、频率计、扫频源等等,建一个射频实验室需要几百万甚至上千万的投资,测量设备的昂贵制约了实验室设备的采购,而各设备复杂的操作也让有限的课时无法有效地进入实验,加上学生无心的破坏,均让建设实验室的老师望之却步!所以,纵观通信专业实验、实践环节的教学发展趋势,存在三大矛盾:电子信息技术的快速发展与电子实践教学落后的矛盾;创新实践能力的高要求与传统实践教学落后的矛盾;教学多元化要求与实践教学资源不足的矛盾。实践教学对国家、对学生的重要性怎么强调都不过分。理论教学是对知识的传授,实验教学对学生进行技术的传授,而实习环节就是对学生能力的培养,培养学生的工程实践能力、创新实践能力和第一职业能力。
三、实验实践教学改革――建立有鲜明特色的创新实验、实践教学体系
不断完善实践教学体系,深化实验教学改革,大量开设综合性、设计性实验。通信工程专业要在教学计划中构建完整的工程设计训练体系。要加强课程设计、实习和毕业设计(论文)等环节的管理和实施,把工程化教育和学生实践能力、应用能力的培养落到实处。
1.变革传统实验教学简单模式,构建虚拟网络仿真实验系统。通信专业实验室建设普遍存在设备采购昂贵、投资巨大,实验室设备操作复杂等问题,制约了通信专业实验室的建设。为了解决上述的制约实践环节教学的三大矛盾,我们可以借鉴国内外部分高校的虚拟实验室制作方案,以某些重点课程为突破口,逐步构建通信专业的虚拟网络仿真实验系统。
我们以通信专业主干课程《高频电子线路》相配套的高频电子线路实验的虚拟网络仿真实验系统为例,阐述这方面的构想。由于高频电子线路课程是通信工程的专业基础课,是其它后续专业课的基础,是通信工程专业方向的主干课程,因此高频电子线路实验教学的虚拟化和网络化具有非常重要的意义。我们以高频电子线路实验教学为突破口,希望能够为传统实验教学的改革作出一些贡献。
高频电子线路实验的虚拟网络仿真实验系统实质就是建立高频电子线路仿真实验教学的数字化、网络化系统。分别按照实验过程的模拟演示、数字化实验仪器的建设、实验的互动仿真、实验的实时仿真等四个大的方向建立。
(1)实验的模拟演示方向。现有的实验教学课件非常少,如果我们以高频电子线路为突破点把理科的实验过程一一做成模拟演示,力求对课堂和实验教学产生较大的帮助,取得更好的教学效果。
(2)数字化实验仪器的建设。实验仪器是传统实验的必备条件,学校为此投入了大量的资金但还是不能满足需要;同时仪器的维修和保养也是个问题。如果把实验仪器逐步数字化不但能满足网络教学的需要,还可以缓解学校对于仪器设备投入的资金压力,可以实现仪器的共享,同时还可以向其它院校销售。
(3)实验的互动仿真。实验最强调动手能力,实验的网络化和数字化后如何体现动手能力确实是个问题,只有充分发挥实验的互动仿真才能解决此问题。可以采取动画互动和实验仿真软件互动的方法解决此问题。
(4)实验的实时仿真。国外对实验仿真软件的开发已经进行了多年,而国内对这方面的研究相对较少。国内大多采用购买国外产品的形式完成实验,但这些软件的价格非常高,所以我们应该发挥我国的软件资源优势自主开发相关软件来解决此问题。
虚拟网络仿真实验系统目标是改革实验教学的简单模式,激发学生兴趣,增强学生对专业课程的深度了解,采用实时显示结果和动画模拟,参数修改等手段,并且给出错误提示,增强了学生回答未知问题的能力。本实验系统采用可虚拟现实的科学理念,免去巨额的实验设备投资,当然不会存在学生损坏实验仪器的问题。
2.建立网上自助教学系统。为了解决教学多元化要求与实践教学资源不足的矛盾,适应目前的教学要求个性化发展和激发式教学的需要,我们可以引入网上自助教学的概念,逐步建立网上自助教学系统。 “自助”即学生学习的自助,它不再依赖于非学生自身的学习压力,而是激发学生本身对学习过程中的问题的探索和兴趣爱好,让学生主动地到网络上寻找实例进行比较并寻求解决,举例来说,当发现自己在课程设计中遇到了问题,最好的方法莫过于与同类设计进行比较,引导学生利用先进网络通信的优势,通过网络搜索来解决问题,提高自我解决问题的能力。同样地,“自助”也是教师的教学自助,它为教师在课堂以外的场所对学生进行指导提供了可能,帮助教师通过学生的实际作品发现教学过程中值得注意的问题,也引出新的教学目标和方向。最有效的方法是鼓励每位任课老师建立个人网站,对自身任教的每门课程建立课程网页,最终建立网上自助教学系统,通过网络的资源和优势进行互动式教学。
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【Keywords】aviation; equipment; reliability; technology
【中图分类号】V243.1 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069(2017)04-0141-02
1 引言
随着我国整体科学技术的不断发展,以及近年来在航天事业上的巨大发展,在航天产业中具备极大影响的电子通信设备其可靠性越发的受到人们的重视。目前众多的电子通信生产企业在其生产理念上,已经逐渐建立起了以切实检验手段来进行产品质量保障的体系,可靠性、质量已经成为设备使用者的最重要的关注点。在此背景下,论文围绕航空电子通信设备的可靠性,分三部分展开了细致的分析探讨,旨在提供一些该方面的理论参考,以下是具体内容。
2 航空电子通信设备可靠性设计的重要意义
2.1 是通信电子设备使用寿命的直接影响因素
首先基于航空事业其本身的特点,往往使用的周期很长,这也就要求航空电子设备具备很长的使用周期。而电子通信设备的可靠性设计便是电子通信设备使用寿命的最直接影响因素。从整体上观察,电子通信设备的设计、安装以及使用和后期的维修过程,可靠性都参与其中,因此也可以说目前在通信电子设备设计上可靠性已经成为一个设计的重点所在。
2.2 是信息时代人们对电子通信设备的基本需求
随着我国科学技术的整体抬头,目前市场上的电子通信设备也越发的多元化和多样化。而随着通信电子设备数量的增多,在航空事业方面对通信电子设备的选择要求也就相应提升,除了要求通信电子设备满足基本的通信功能之外,在使用感受以及可靠性等方面,也提出了更多的要求,因此航空通信电子设备的可靠性设计是时代背景下的一个客观要求。
3 航空电子通信设备可靠性的主要影响因素
3.1 制造技术及制造条件的影响
在航空电子通信设备可靠性方面的影响因素,首先便是生产航空电子通信设备的制造技术以及制造的条件。就目前的航空电子通信设备发展趋势进行观察,便捷化、智能化以及多功能化是未来的发展趋势,而要实现这一趋势就必须在航空电子通信设备的生产环节,保障一个良好完整的生产体系。目前存在着一部分生产厂家,在生产中并不具备完备的生产的条件,进而难以保障航空电子通信设备的生产质量,在可靠性方面就会存在一定不确定性。
3.2 恶劣天气的影响
因为航空电子通信设备的使用往往位于外界,而地球的环境十分多变,在太空更是会受到诸多的宇宙因素影响。雷电天气、雨雪天气等都会对航空电子通信设备产生一定干扰和破坏,影响设备的正常工作状态,而这些因素便会对航空电子通信设备的可靠性产生一定的影响。
3.3 外界电磁的影响
航空电子通信设备在使用原理上,电磁波是其最为主要的一环,但是在航空电子通信设备使用时常常会受到一些外界电磁的影响。地球本身就是一个巨大的磁场,而这些电磁场中的电磁波所产生的辐射,便会对航空电子通信设备的正常工作产生一定的影响,进而对航空电子通信设备的可靠性造成了影响。
4 保障航空子通信设备的可靠性措施
4.1 不断优化、简化电子线路
不断进行航空电子通信设备电子线路的优化和简化,便可以极大化的减少外界磁场对航空电子通信设备可靠性的影响。而在航空电子通信设备可靠性设计时,必须在满足基本的航空电子通信设备功能以及质量的基础上,通过不断地进行技术创新,实现制造流程的优化,从而达到航空电子通信设备电子线路的简化和优化,具体而言可以从以下几个方面入手:①在元器件的使用通道设计上,可以设计为几个元器件共同使用一个通道,进而实现线路通道的减少[1];②在元器件的使用数量上,可在保障基本功能之上,通过技术创新,尽可能减少对元器件的使用数量;③在设备组成上,尽可能使用软件对硬件进行代替;④对于设备中的一些模拟电路可使用数字电路进行代替。但在整体的线路简化、优化的过程中必须注意,不能为了最大化的简化路线,而导致元器件在使用过程中出现集成电路板被过载烧坏的现象,更不能将一些成熟性不足的技术和设计方案使用到航空电子通信设备电子线路的优化和简化中。
4.2 深化低耗功率设计
目前在航空电子通信设备可靠性提升设计方面,低耗功率设计已经得到了一定的应用,但是从整体上进行观察,低耗功率设计还有很大的进一步深化空间,因此在提升航空电子通信设备可靠性方面,可以进一步对低耗功率设计进行深化。从航空电子通信设备性能上进行观察,航空电子通信设备正逐渐朝着高密度化以及微型化的方向发展,而这一趋势直接导致了航空电子通信设备中元器件数量的增多以及集成电路在能耗方面的提升,进而在航空电子通信设备的使用过程中持续发热的现象越发凸显,而这一问题就可能会导致,航空电子通信设备使用可靠性受到影响。因此在目前已有的低耗功率设计基础上,还需要进一步深化低耗功率设计,保护航空电子通信设备电路安全,也提升航空电子通信设备的可靠性[2]。
4.3 依托维修性设计提升设备可靠性
除了设计制造环节提升航空电子通信设备可靠性之外,面对航空电子通信设备机械化工作环境和恶劣天气导致的航空电子通信设备损坏,还需要通过维修性设计,在航空电子通信设备的后期使用上提升其可靠性。具体而言,航空电子通信设备的制作人员必须保障航空电子通信设备在故障出现后的检查和拆卸十分方便;此外对于航空电子通信设备的一些元器件必须是可以在市场上买到的,不能大量使用一些不再生产和使用的元器件。
5 结语
综上所述,随着我国航天事业的整体抬头,以及通信电子设备的不断多元化和多样化,人们逐渐对通信电子设备的可靠性提出了新的要求,而通信电子设备的可靠性设计本身,也直接对通信电子设备的使用寿命产生影响,也是时代背景下的一种必然要求。航空电子通信设备可靠性方面,制造技术及制造条件、机械化工作环境、恶劣天气、外界电磁都会对其产生影响,基于这些影响因素以及结合航空电子通信设备的特殊性,不断优化、简化电子线路、深化低耗功率设计、依托于维修性设计提升设备可靠性是切实有效保障航空子通信设备可靠性的具体措施,值得相关企业充分合理地参考使用。
篇6
大连海洋大学是我国北方地区唯一的一所以海洋和水产学科为特色,多学科协调发展的涉海高等院校,为振兴辽宁老工业基地,适应辽宁省及全国沿海省市对海洋渔业通信工程发展的需要,发展区域经济,满足我国和全省经济建设对海洋渔业通信工程专业人才的需求,大力发展信息产业建设,通信工程专业自2003年开始招生。在开办的这十二年时间里,我们下大力气,狠抓专业建设规范,注重教学质量。随着本专业师资力量的逐步增强,我们对本专业的发展现状、发展规律的深入研究把握,对专业定位的认识逐步统一,大连海洋大学通信工程专业的特色目标和人才培养目标逐步清晰明确。
1培养目标
大连海洋大学信息工程学院通信工程专业是从学校的学科专业结构特点和学科特色出发,合理配置学校的教学资源,在电子信息工程、通信工程、自动化、计算机科学与技术、船舶与海洋工程和航海技术的学科交叉基础上设立的专业。学校以提升人才培养质量为核心,立足辽宁,面向黄、渤海,辐射全国,为区域经济建设服务,为国家水产和海洋事业服务,致力于培养德、智、体、美全面发展,知识面宽,基础扎实,综合素质高,具有创新精神和实践能力,敬业、专业、乐业、创业的复合性应用型人才的人才培养战略。在人才培养过程中注重培养学生的自主性、研究性学习的能力和分析问题、解决问题的能力,结合地方经济社会发展需要确定本专业的培养目标、任务和要求,加强海洋渔业通信方面的特色教育。在多年办学经验的基础上,经多方调研,结合本校实际,制定并逐步完善了通信工程专业的培养目标:以培养德、智、体、美全面发展,熟练掌握通信技术、通信系统和通信网络的基本理论、基本知识和基本技能与方法,并具备电子和计算机技术等方面知识,具有较强的工程实践能力,能够从事固定通信、移动通信及船舶通信等现代通信系统及设备的研究、设计、开发与应用的,具有海洋、渔业科学背景的人才。
2课程体系的改革和优化
课程体系主要包括课程设置、教学内容及课程结构,是教学思想、教育理念的具体化,也是实现创新能力培养与综合素质提高的保证。课程设置是否科学,教学内容是否合理,直接影响创新能力的培养与综合素质的提高。按照我校建设“蓝色大学”理念,构建了通信工程专业蓝色人才培养方案。培养方案坚持“加强通识教育、拓宽学科基础、凝练专业方向、提升实践能力、培养创新精神”的人才培养原则,优化人才培养过程,构建课内、课外一体化的培养模式,依照“浅蓝、蔚蓝、湛蓝、深蓝”的蓝色课程体系,用蓝色课程元素来承载水的精神与海的文化,延伸至涉海涉水教学内容要素。(1)浅蓝(通识课程)包括公共基础课(思想政治理论课、大学外语、大学计算机基础、高等数学、大学物理、体育等),公共选修课(军事理论、健康与安全教育、选修课),公共集中实践环节(军训)。通识课程虽然不一定与通信专业有直接联系,但它是培养具有远大的理想、高尚的情操、科学的思维、可持续发展的能力和健康的心里的人才,为进一步学习提供方法论的不可缺少的课程。基于学校开展课程建设的“双百工程”,从公共选修课着手,打造了蓝色海洋类、人文与社科类、艺术与体育类、自然科学与技术类共100门校级精品视频公开课。其中蓝色海洋类公共选修课有利于进一步加深学生的海洋知识背景。(2)蔚蓝(学科基础课)包括复变函数、电路理论、信号与系统、模拟电子技术、数字电子技术、高频电子技术、数字信号处理、微机原理与应用、电磁场与电磁波、单片机原理与接口技术、通信原理等。学科基础课是通信工程专业学生必须具有的基本知识结构,为专业课程提供有效的支撑,使学生具备本专业的基础理论和基本工程应用能力,有独立获取知识、提出问题、分析问题和解决问题的能力及开拓创新精神,为学生后续学习专业方向课打下坚实的基础。(3)湛蓝(专业课)包括专业必修课(电子线路仿真、电子线路CAD、移动通信、计算机通信、DSP技术与应用)、专业方向课、专业任选课(C++高级语言程序设计、随机信号处理、电视原理与技术、现代通信系统仿真技术、计算机网络安全、嵌入式系统开发技术、数据结构C、扩频通信、通信工程专业英语)。通过对其他高校相同专业的大量调研,反复论证比较,通信工程专业设立两个专业方向:通信工程(程控交换技术、船舶通信、光纤通信)、计算机通信(数字通信、多媒体通信技术、计算机网络技术)。通信专业依托海洋信息技术,在船舶通信、船舶导航、海洋渔业3S技术等方面进行了卓有成效的尝试,同时,紧随时代的发展,对部分课程进行压缩和调整,开设一些学生喜爱的,又能与现实接轨的课程,如扩频通信、嵌入式系统开发技术等选修课。(4)深蓝(专业集中实践环节)包括模拟电子技术课程设计、数字电子技术课程设计、电子线路仿真课程设计、电子线路CAD上机、高频电子技术课程设计、现代通信系统仿真技术上机、通信原理课程设计、单片机原理与接口技术课程设计、通信工程专业教学实习、通信工程专业实习、通信工程专业毕业设计(论文)等。专业集中实践环节对培养通信专业逐步树立工程观念、提高解决工程实际问题的能力和创新能力,有着极为重要的作用。
3强化实践环节,培养提高创新能力
通信工程专业将实践环节作为培养学生创新精神和实践能力的主要途径,制定了科学合理的实践教学方案,构建了多层次、全程化实践教学体系,较好地保证了通信工程专业实践教学的需要。坚持实践教学与理论教学并重、实践教育与创新教育结合,对构成实践教学的各个要素进行整体设计,所有的实践环节围绕培养学生实践动手能力和创新能力而展开,把实践环节分成实验教学、课程设计、实习、毕业论文(设计)、科技创新五个模块,模块之间衔接紧密、层层推进,为学生从入门到提高再到创新夯实基础。
3.1实验教学
实验教学模块主要依托辽宁省海洋信息技术重点实验室、辽宁省实验教学示范中心,以提高实验动手能力为主线,以掌握基本实验技能和方法、融会贯通科学知识、促进创新思维为主要教学目标。加强基础课、主干课实验;实验内容优化配合,避免重复或脱节;增加设计性、综合性实验的比重,形成基本实验、选做实验、设计性和综合性实验组成的立体化实验结构;对含有实验的课程,加大实验教学在整个课程考核中的比例;鼓励学生自主设计实验。在2013版培养方案和教学大纲中都有体现。针对不同课程的特点,有选择地在教学过程中引入仿真实验环节,以缓解实验设备和空间的紧张情况,有效扩展实验空间和时间,节省资金。
3.2课程设计
课程设计着眼点是把理论学习与工程实践相结合,让学生初步掌握设计的程序和方法。一般以单门课或课程群为主选择题目,它是毕业设计的初级阶段。课程设计教学中压缩验证性课题,增加能够体现设计型、综合型和创造性的课题。在课程设计教学设计过程中,鼓励学生自主选题,自行讨论方案,自己组织实施,给予学生自我发挥的余地,充分激发学生的创造性思维,为学生个性的发挥和创造能力的锻炼创造条件。
3.3实习
以校内外实习基地为平台,以使学生学会理论联系实际、建立工程意识和锻炼实际操作技能为主要教学目的,并且通过接触社会,增强学生的劳动观念和社会责任感。目前,通信工程专业校外实习基地2个(人民4810厂,北京尚观科技有限公司大连分公司),合作的企事业单位有18个(渤海船舶重工有限责任公司等),同时学校也正在积极运作与通信公司合作。到企业参观实习和请企业技术专家来校讲座,通过参观和专家公开课的形式,使学生对企业文化、船舶通信及导航设备的发展现状与趋势和本行业领域的前沿技术等有所了解,有利于学生学习目标的确定和职业素质的提高。
3.4毕业论文(设计)
以学院各类实验室、校内外实习基地为平台,学生通过完成毕业论文(设计),在综合运用专业知识能力、外语和计算机应用能力、信息资料检索和收集能力、论文撰写能力和解决实际问题等能力上有较大提高。为切实保障毕业论文(设计)的质量,从以下几方面进行加强:①精心设计备选题目,组织开题报告。学生选题后,在指导教师指导下,查阅文献和撰写文献综述,并精心组织好开题报告,以保证毕业论文的先进性、可行性;②加强毕业论文的中期检查,以保证毕业论文在有限的时间内按质按量完成;③建立毕业论文答辩规范和质量标准,在毕业论文答辩期间开展“毕业论文检查周”活动,有效提升了毕业论文的质量。④学校出台了《大连海洋大学本科生学位论文学术规范检测暂行办法》,针对毕业的本科生的学位论文进行了学术不端行为的检测,有效地杜绝了学术不端行为。3.5科技创新以各类兴趣小组和科技社团、大学生科技创新基地、科研实验室为平台,学生通过参加大学生创新创业训练计划项目、科学研究等活动,使创新意识和能力得到进一步培养和提高。低年级的学生专业基础还比较薄弱,鼓励他们参加兴趣小组或者科技社团,以增加学生对创新的认识,提高学生对创新的兴趣;高年级的学生参加各种校内外的竞赛,使学生在竞赛过程中自主学习、自我探索、自我发现。目前,通信工程专业学生在教师有针对性的训练下,参加了“飞思卡尔杯”全国大学生智能汽车竞赛、“大唐杯”全国大学生移动通信技术大赛、“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛、全国大学生电子设计大赛等,并取得了优异的成绩。
4结语
大连海洋大学通信工程专业作为涉海高校的“非特色”专业,在复合性应用型培养目标的前提下充分利用和挖掘自己的优势资源,发挥地方特色、行业特色;在加强学生思想道德教育和身心素质培养的同时,主动适应国家和辽宁省沿海经济带发展的新需求,抓住实践能力和创新精神培养的核心,对通信专业的人才培养模式进行调整,使之更好地符合学校的定位与专业培养目标的要求,从而更好地适应社会需要,符合高等教育的发展趋势,并在实践中不断探索与发展。
主要参考文献
[1]李松松,郭显久,等.电子信息工程专业人才培养模式的探索与实践[J].中国电力教育.2011(22):51-52.
[2]刘冬,石焕玉,等.通信工程本科专业应用型人才培养模式研究[J].吉林省教育学院学报,2013,5(29):72-73.
[3]江海,田春艳.机械类应用型本科人才培养模式的探索与实践[J].装备制造技术,2010(3):159-160.
篇7
通信原理是通信、电子信息工程等专业重要的必修课程,所包含内容不仅需要在模拟电子线路、数字电子线路等专业课的基础上进一步深化理论,而且和实际应用联系紧密,具有很强的实践性。更为重要的是,此课程使用的问题研究思路和分析方法对后续其他课程的深入学习及实际工程问题的解决具有重要作用,是电子信息工程专业中具有承接作用的核心课程。
通信原理课程教学具有内容多、数学公式多、理论性强等特点,是电子信息工程专业公认的“老虎”课程。独立学院学生中虽然也有个别高考发挥失常的优秀学生,但是大多数的学生表现出学习习惯不好,基础知识掌握不扎实和学习能力较弱等特点。因此,如何针对基础差的学生保证其基本教学质量的同时,又能为优秀学生的充分发展提供良好的条件,实现学生的多元化教育,是独立学院“通信原理”课程教学面临的首要问题。
1面向独立学院的教学内容组织
1.1 有针对性地精炼教学内容,实施多元化递进式教学
通信原理课程理论性强,涉及内容多且数学味道浓郁,是一门让多数本科生都感觉学习吃力的专业课程。依据独立学院已有的教学经验,如果采用传统的授课方式势必会使学生难以掌握。对此,我院按照对学生能力的把握,以学生能力培养为准则,从学生的实际情况出发,因材施教,将课程内容按照难易程度和重要级别进行了层次划分,制定了递进式的教学策略,以保证教学内容与学生能力的匹配。此策略突出强调对于基本概念、定理及方法的掌握,同时兼顾对深层次内容的介绍,解决了课时少,内容多的矛盾。
递进式教学策略将课程内容划分为核心层、进阶层和扩展层。核心层为教学重点内容,包括基本概念、定理和结论。这一部分要求学生必须理解掌握,且能够做到举一反三。进阶层为需要一般掌握的知识,在实际讲授中简化数学推导,重点加深学生对结论理解并强化对结论的应用。扩展层包含需要了解的知识,讲课时点到为止。如此,可以使大部分学生掌握课程中的基本原理,满足教学质量的要求。同时,针对准备进一步进修的优秀学生,在进行三个层次的学习外,在内容的深度和难度上加大培养力度。比如,可在课程教学中进行相关考研题的思路讲解,并在课后布置适量与考研相关的扩展作业等。
1.2 系统化地引用理论知识,推动学生形成完整认知体系
通信原理中的理论方法是对前期的电路、模拟电子线路、数字电子线路、通信电子线路、信号与系统等专业基础课程的综合运用,只有对前期知识融会贯通,才能实现对通信原理课程内容的真正理解。
因此,我们在教学中紧紧围绕这个宗旨,将通信过程中的各种理论方法按照其应用场景转化为对已学课程内容的实际应用案例,使得学生既能巩固已学知识,又能学会将理论用于实践的方法思路,去除以往普遍存在的“课程无用”这一错误印象。此种内容组织方式使得学生能够从解决问题的过程中体会到“征服”难题的,从而使学生加强了对专业的认识。
2多种教学形式综合应用
课堂讲授是理论学习的主要渠道,应循序渐进,逐步启发引导学生主动思考,促使其形成主动学习的动力与习惯。通信原理课程理论性强、内容多,在授课过程中,仅仅依靠教师讲,学生听这种“填鸭式”的教学是不够的。应将多种教学方法相融合,循序渐进地引导学生思考及学习。
2.1 适度使用多媒体教学
适度使用多媒体教学,将多媒体教学与传统教学有机地融合。多媒体课件具有信息量大、形象直观等特点,可以加快教学进度,让学生集中精力对课程内容进行理解消化。近年来,越来越多的教师选择放弃传统教学方式而改用多媒体课件进行课堂教学。但是,独立学院的通信原理课程教学实践表明,不能过分依赖多媒体教学而放弃板书教学,此教学经验对于独立学院教学的作用和意义更为突出。
相对于重点大学的本科生,独立学院学生学习基础相对薄弱,对于公式推导及定理证明等理论内容的学习较为吃力,难以快速接受新知识。独立学院学生的惰性也表现得更为明显。虽然教师可以通过使用多媒体教学的方式为学生节省课堂教学时间,但是我们通过调查发现其效果与初衷是背道而驰的:因为在课堂上仅有视觉和听觉的刺激而没有动笔的行为环节,很多学生容易出现思维溜号的现象而无法跟上课堂的教学速度;在获得教学课件后,又往往将其束之高阁。如此,其学习效果反而不好。 转贴于
因此,独立学院的通信原理课程教学应将多媒体教学与传统教学有机结合。板书教学过程可以促使学生通过记笔记的行为环节加深对理论的记忆,也让学生在书写过程中有更多的时间进行分析思考;对于某些既是重点内容又抽象难懂的知识点,在理论讲授的同时使用多媒体进行动画展示或者仿真分析,就能使学生对所学知识有一个更加形象生动而又透彻的理解,提高学习的兴趣和热情。
2.2 理论与实验有机结合
单纯的理论学习是很难掌握通信原理课程精髓,必须辅以适当的实验,对习惯于感性认识学习方式的学生更是如此。同时,针对当前的社会需求,众多独立学院也突出强调对于学生实践能力的培养。为此,针对独立学院通信原理课程的教学更应强调实验环节在教学过程的作用,通过实践激发学生学习热情,通过感性认识推进理性认识。
当前,我院的通信原理课程实验分为计算机仿真和硬件实际操作两部分。计算机仿真可以让学生将所学的理论知识通过计算机真实的再现出来,而不用担心损坏器件、仪器设备等问题,从而可以鼓励学生大胆尝试,极大地调动了学生学习的热情和积极性、使学生从“让我学”转变为“我要学”,真正做到积极思考、主动学习。实际操做部分以验证性硬件实验为主,使学生能通过真实的体验进一步增强信心。在课程教学中也鼓励学生进行自主设计性实验,增强了学生综合运用知识解决问题的能力。
3重点突出,强调思维方法培养
理论知识的生命力在于其解决实际问题的可用性。对应的,人才的能力不是取决于记住了多少知识点,而是体现在是否能够使用恰当的方法正确运用理论知识。通信原理课程的初学者如果没有经过一定的锻炼,基本都会出现遇到问题无法解决的情况,这对于基础本已薄弱的独立学院学生更加突显,容易造成学生因为过多的难题产生厌学情绪。
为了解决这一问题,我们强调采取讲练结合,强化典型题分析的方式。对于重点的内容讲清、讲透,同时对相关部分的经典例题讲方法,讲思路。最后再将所涉及部分的内容结合实验或实际工程进行进一步分析说明。让学生在掌握了系统理论分析后,更了解系统在实际工作中起到的作用,充当的角色。
教学实践表明,此种教学方式不仅能使学生易于接受,同时也让教学变得更加深入。
4结束语
本文通过分析通信原理课程及学生的特点,从内容、形式及方法等方面对独立学院通信原理课程教学建设进行了探索,探讨了符合独立学院客观实际特点的课程教学方式方法。教学实践证明,这些方法可以有效调动学生学习的积极性和主动性,有利于培养学生的自学能力,提高学生自身的综合素质。
尽管如此,我们也清醒地认识到,随着通信技术的不断更新和应用领域的日益扩大,如何更好地因材施教,进一步提高教学效果和水平是独立学院教学工作者应该探索和思考的问题。
参考文献
[1] 樊昌信,曹丽娜编著.通信原理(第六版)[M].北京:国防工业出版社, 2006
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通信原理是通信、电子信息工程等专业重要的必修课程,所包含内容不仅需要在模拟电子线路、数字电子线路等专业课的基础上进一步深化理论,而且和实际应用联系紧密,具有很强的实践性。更为重要的是,此课程使用的问题研究思路和分析方法对后续其他课程的深入学习及实际工程问题的解决具有重要作用,是电子信息工程专业中具有承接作用的核心课程。
通信原理课程教学具有内容多、数学公式多、理论性强等特点,是电子信息工程专业公认的“老虎”课程。独立学院学生中虽然也有个别高考发挥失常的优秀学生,但是大多数的学生表现出学习习惯不好,基础知识掌握不扎实和学习能力较弱等特点。因此,如何针对基础差的学生保证其基本教学质量的同时,又能为优秀学生的充分发展提供良好的条件,实现学生的多元化教育,是独立学院“通信原理”课程教学面临的首要问题。
1面向独立学院的教学内容组织
1.1 有针对性地精炼教学内容,实施多元化递进式教学
通信原理课程理论性强,涉及内容多且数学味道浓郁,是一门让多数本科生都感觉学习吃力的专业课程。依据独立学院已有的教学经验,如果采用传统的授课方式势必会使学生难以掌握。对此,我院按照对学生能力的把握,以学生能力培养为准则,从学生的实际情况出发,因材施教,将课程内容按照难易程度和重要级别进行了层次划分,制定了递进式的教学策略,以保证教学内容与学生能力的匹配。此策略突出强调对于基本概念、定理及方法的掌握,同时兼顾对深层次内容的介绍,解决了课时少,内容多的矛盾。
递进式教学策略将课程内容划分为核心层、进阶层和扩展层。核心层为教学重点内容,包括基本概念、定理和结论。这一部分要求学生必须理解掌握,且能够做到举一反三。进阶层为需要一般掌握的知识,在实际讲授中简化数学推导,重点加深学生对结论理解并强化对结论的应用。扩展层包含需要了解的知识,讲课时点到为止。如此,可以使大部分学生掌握课程中的基本原理,满足教学质量的要求。同时,针对准备进一步进修的优秀学生,在进行三个层次的学习外,在内容的深度和难度上加大培养力度。比如,可在课程教学中进行相关考研题的思路讲解,并在课后布置适量与考研相关的扩展作业等。
1.2 系统化地引用理论知识,推动学生形成完整认知体系
通信原理中的理论方法是对前期的电路、模拟电子线路、数字电子线路、通信电子线路、信号与系统等专业基础课程的综合运用,只有对前期知识融会贯通,才能实现对通信原理课程内容的真正理解。
因此,我们在教学中紧紧围绕这个宗旨,将通信过程中的各种理论方法按照其应用场景转化为对已学课程内容的实际应用案例,使得学生既能巩固已学知识,又能学会将理论用于实践的方法思路,去除以往普遍存在的“课程无用”这一错误印象。此种内容组织方式使得学生能够从解决问题的过程中体会到“征服”难题的,从而使学生加强了对专业的认识。
2多种教学形式综合应用
课堂讲授是理论学习的主要渠道,应循序渐进,逐步启发引导学生主动思考,促使其形成主动学习的动力与习惯。通信原理课程理论性强、内容多,在授课过程中,仅仅依靠教师讲,学生听这种“填鸭式”的教学是不够的。应将多种教学方法相融合,循序渐进地引导学生思考及学习。
2.1 适度使用多媒体教学
适度使用多媒体教学,将多媒体教学与传统教学有机地融合。多媒体课件具有信息量大、形象直观等特点,可以加快教学进度,让学生集中精力对课程内容进行理解消化。近年来,越来越多的教师选择放弃传统教学方式而改用多媒体课件进行课堂教学。但是,独立学院的通信原理课程教学实践表明,不能过分依赖多媒体教学而放弃板书教学,此教学经验对于独立学院教学的作用和意义更为突出。
相对于重点大学的本科生,独立学院学生学习基础相对薄弱,对于公式推导及定理证明等理论内容的学习较为吃力,难以快速接受新知识。独立学院学生的惰性也表现得更为明显。虽然教师可以通过使用多媒体教学的方式为学生节省课堂教学时间,但是我们通过调查发现其效果与初衷是背道而驰的:因为在课堂上仅有视觉和听觉的刺激而没有动笔的行为环节,很多学生容易出现思维溜号的现象而无法跟上课堂的教学速度;在获得教学课件后,又往往将其束之高阁。如此,其学习效果反而不好。
因此,独立学院的通信原理课程教学应将多媒体教学与传统教学有机结合。板书教学过程可以促使学生通过记笔记的行为环节加深对理论的记忆,也让学生在书写过程中有更多的时间进行分析思考;对于某些既是重点内容又抽象难懂的知识点,在理论讲授的同时使用多媒体进行动画展示或者仿真分析,就能使学生对所学知识有一个更加形象生动而又透彻的理解,提高学习的兴趣和热情。
2.2 理论与实验有机结合
单纯的理论学习是很难掌握通信原理课程精髓,必须辅以适当的实验,对习惯于感性认识学习方式的学生更是如此。同时,针对当前的社会需求,众多独立学院也突出强调对于学生实践能力的培养。为此,针对独立学院通信原理课程的教学更应强调实验环节在教学过程的作用,通过实践激发学生学习热情,通过感性认识推进理性认识。
当前,我院的通信原理课程实验分为计算机仿真和硬件实际操作两部分。计算机仿真可以让学生将所学的理论知识通过计算机真实的再现出来,而不用担心损坏器件、仪器设备等问题,从而可以鼓励学生大胆尝试,极大地调动了学生学习的热情和积极性、使学生从“让我学”转变为“我要学”,真正做到积极思考、主动学习。实际操做部分以验证性硬件实验为主,使学生能通过真实的体验进一步增强信心。在课程教学中也鼓励学生进行自主设计性实验,增强了学生综合运用知识解决问题的能力。
3重点突出,强调思维方法培养
理论知识的生命力在于其解决实际问题的可用性。对应的,人才的能力不是取决于记住了多少知识点,而是体现在是否能够使用恰当的方法正确运用理论知识。通信原理课程的初学者如果没有经过一定的锻炼,基本都会出现遇到问题无法解决的情况,这对于基础本已薄弱的独立学院学生更加突显,容易造成学生因为过多的难题产生厌学情绪。
为了解决这一问题,我们强调采取讲练结合,强化典型题分析的方式。对于重点的内容讲清、讲透,同时对相关部分的经典例题讲方法,讲思路。最后再将所涉及部分的内容结合实验或实际工程进行进一步分析说明。让学生在掌握了系统理论分析后,更了解系统在实际工作中起到的作用,充当的角色。
教学实践表明,此种教学方式不仅能使学生易于接受,同时也让教学变得更加深入。
4结束语
本文通过分析通信原理课程及学生的特点,从内容、形式及方法等方面对独立学院通信原理课程教学建设进行了探索,探讨了符合独立学院客观实际特点的课程教学方式方法。教学实践证明,这些方法可以有效调动学生学习的积极性和主动性,有利于培养学生的自学能力,提高学生自身的综合素质。
尽管如此,我们也清醒地认识到,随着通信技术的不断更新和应用领域的日益扩大,如何更好地因材施教,进一步提高教学效果和水平是独立学院教学工作者应该探索和思考的问题。
参考文献
[1] 樊昌信,曹丽娜编著.通信原理(第六版)[m].北京:国防工业出版社, 2006
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1.1 根据不同专业的要求设置教学大纲电子技术基础作为专业基础课涉及电气、电子信息类等相关专业。但不同专业对电子技术基础的教学要求不同,另外该课程在不同专业的人才培养规划中地位也不同,必需根据不同专业对该课程分层次教学。内容及要求在调查研究的基础上,结合各个专业的实际情况进行分类。通信工程、电子信息工程、电子信息科学与技术等专业在后继课程中重点强调信号的传递、滤波、通信;电子科学与技术、集成电路设计与集成系统等专业强调半导体器件的内部工作原理和结构构造、光刻工艺;自动化、机械电子工程等专业强调过程控制、信号转换、嵌入式开发;计算机科学与技术等专业则强调半导体器件的存储、信号的同步、复位等……基于上述情况,按照不同的专业要求和专业基础,对该课程的教学大纲进行整合修订。修订后的教学大纲按专业分层次提出要求,使教学内容与专业基础相适应;重视基本概念、基本分析方法、基本技能;强调新技术与新知识的应用,反映电子信息技术的新进展。
1.2 理论教学内容注重工程能力培养工科学院的学生,必须具备良好的工程设计、解决工程实际问题的能力。学生的工程素质养成至关重要。为达到这样的目标,我们对理论课的结构、内容进行了调整。
1.2.1 电路的设计内容可分解为两部分。
一部分是电路元器件的选择,安排在半导体器件之中讲解;另一部分是电路模型的设计,分别溶入相应的电路分析内容中讲解,有利于与电路计算、分析、设计紧密结合,便于学生的理解及运用。
1.2.2 在课程内容上删减了纯理论推导的内容,增加了实用的工程实例电路,不仅使学生的理论与工程实践紧密结合,而且极大地调动了学生学习的积极性,开发其创造性。
1.2.3 将与电子技术相关的各门课程知识进行归纳与总结,将其渗透到理论课程教学中,并有针对性地进行应用技能的强化训练。如将传感器内部电路与控制电路显示电路等有机的结合起来,突出了分析与设计能力的培养,有效地克服了相关内容之间联系差、应用脱节的弊病,收到了较好的效果。
1.3 实践教学内容注重动手能力、创新能力提高
1.3.1以电子技术实验为核心,将与之相关的电工学、嵌入式系统、单片机、传感器等课程的实验内容引进电子技术实验课内,进行合理地调整与组合,将独立分散的,互不相干的实验,有机结合成综合性、设计性、实用性较强的实验项目。使实验更具有目的性、关联性。
1.3.2 将综合实验内容划分为三个层次。基本综合型、提高综合型、基本设计型,根据学生的不同知识层次及实验目的,开设相应的实验项目和内容。基本综合型、提高综合型、基本设计型的实验题目由教师指定,综合设计型和创新型实验可由教师指定,也可由学生自拟,给学生更大的自主性和灵活性,能够给学生足够的空间充分发挥学生的想象力。
1.3.3 为突出工程应用能力和实际技能的训练,增加了实用的工程实例电路的实验项目,不仅使学生的理论与工程实践紧密结合,而且极大地调动了学生学习的积极性,开发其创造性。突出了“以应用为目的,密切联系工程实际,重在工程素质培养”的教学改革要求,使课程的内容更具有针对性、实用性。
1.3.4 根据实验内容安排实验学时,避免了有的学生“吃不饱”,有的学生“吃不下”。
二、教学方法与教学手段改革
2.1 采用启发式教学法
启发式教学法,即从最基本的单元电路入手,分析电路组成及工作原理、总结电路特点、指出电路存在的问题、引导学生如何解决所存在的问题、怎样改进电路,然后提出改进后的电路;对于改进后的电路,进一步分析其电路特点,再启发学生思考由于电路结构的改进而给性能带来的变化,这样通过分析问题、解决问题、归纳提高的思路来讲解相关内容。比如讲解触发器的电路结构时,先基本触发器,然后钟控同步触发器、主从 RS 触发器、主从 JK 触发器、最后边沿触发器的顺序进行,在分析前者存在问题的基础上启发学生引出后一种电路形式。采用这种启发式教学方法,不仅可使学生熟悉相关电路的形成过程,而且学生通过教学过程,体会分析问题解决问题的真正含义。
2.2 改进传统教学方法和手段,适当利用多媒体辅助教学。
传统的电子技术基础教学手段是教师讲述、板书、推导、挂图等,然而这种教学模式使学生缺乏感性的认识,学生不能从直观感知信息中获得知识,可适当使用多媒体辅助教学。把枯燥抽象的内容以声音、图像、视频、动画等形式生动形象地表现出来,有助于促进和加深学生对抽象内容的理解和记忆,使之简单、清晰、明朗化。
2.3加强双语教学
由于现在互联网飞速发展,地球已经真正变成“村子”。交流的便利给中国带来了快速发展的机遇,我们也需要大量的具有国际竞争能力的人才。具有国际竞争力的人才应该具有很好的和世界沟通能力。这就需要我们在培养学生的过程中,既要注重知识的体系,也要注重语言的的“国际化”。授课过程中,我们应采用中英文并用的形式,中文当然是主体,但是关键性术语应该给出具体的英文单词。并给出相应的英文参考文献,鼓励学生阅读原版英文教材,了解具体器件中外的不同应用和差距。
三、总结
3.1适当引入电子技术学史、联系时代前沿。
电子技术学史是研究电子线路发展历史的科学,电子线路的发展史,就是一部创新史,电子线路的新发现,新产品,都蕴涵着科技工作者的创新活动。在教学过程中有序地介绍一些电子线路学史可以激发起学生了解和学习电子线路的欲望。在研究电子学史过程中,同学会发现电子线路理论的建立无法和生产、科学实验相脱离。从而使学生了解实验的重要作用。在教学过程中按照电子技术的理论体系进行讲授的同时,对一些电路规律,可以从历史的角度讲述电路定律的建立过程,同时介绍与之相关的科学家在建立该理论时研究问题的思维路线、解决方法,注意把学生带进科学家的复杂思维和艰苦创造的“情景”中去,从而使学生了解科学家对显而易见的事实提出的质疑常常是发现问题的前提,善于观察、勤于思考是创新的基础。随着科学技术的发展,电路的发展也由离散的单个器件变成集成化。与之对应的电子技术的更新换代也在同时进行。因此,除了教材内容,教师还应根据各专业领域的新发展、新课题,结合教材内容,不断地将实践中正在使用和即将推广使用但还没来得及进入教材的新知识和新技术充实到课堂教学中来。这些前沿知识和技术与学生周围的生产和生活实际息息相关,这样的课堂具有现代气息,既开阔了学生的视野,又激发了学生的求知欲和研究兴趣。
3.2明确教学目的,改革考试、考核方式。
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2.1、目的
我选择了《信号的调制与解调的matlab仿真》这个课题作为毕业设计其主要目的是通过此次课程设计进一步学习和巩固通信原理及其相关知识,并学会利用所学的知识能,在设计过程中能综合运用所学知识内容,进一步熟悉和掌握matlab的使用方法;对信号的调制与解调原理及其实现有较深的了解;为即将进入社会参加工作打下坚实的基础; 掌握收集资料、消化资料和综合资料的能力等等。
2.2、意义
从事电子通信业而不能熟练操作使用matlab电子线路设计软件,在工作和学习中将是寸步难行的。在数学、电子、金融等行业,使用matlab等计算机软件对产品进行设计、仿真在很早以前就已经成为了一种趋势,这类软件的问世也极大地提高了设计人员在通信、电子等行业的产品设计质量与效率。众所周知,实际过程中信号传输都要经过调制与解调这一过程,由于消息传过来的原始信号即调制信号具有频谱较低的频谱分量,这种信号在许多信道中不宜传输。因而,在通信系统的发送端通常需要有调制过程,反之在接收端则需要有解调过程。
3、国内外的研究现状和发展趋势
3.1、研究现状
matlab是由math works公司于1984年推出的一种面向科学与工程的计算软件,通过matlab和相关工具箱,工程师、科研人员、数学家和教育工作者可以在统一的平台下完成相应的科学计算工作。
matlab 本身包含了 600 余个用于数学计算、统计和工程处理的函数,这样,就可以迅速完成科学计算任务而不必进行额外的开发。业内领先的工具箱算法极大的扩展了 matlab 的应用领域,所以matlab自推出以来就受到广泛的关注,信号处理工具箱就是其中之一,在信号处理工具箱中,matlab提供了滤波器分析、滤波器实现、fir滤波器实现、iir数字滤波器设计、iir数字滤波器阶次估计等方面的函数命令。
3.2、发展趋势
由于我们所面对的工程问题越来越复杂,过去所依赖分析的技术已逐渐不敷使用。利用电脑来分析及解决工程问题已是当今工程师的必要工具。使用 matlab 软件进行科学计算,能够极大加快科研人员进行研究开发的进度,减少在编写程序和开发算法方面所消耗的时间和有限的经费,从而获得最大的效能。
4、研究的主要内容及设计成果的应用价值
4.1、研究的主要内容
1、信号调制与解调的原理
众所周知,实际过程中信号传输都要经过调制与解调这一过程,由于消息传过来的原始信号即调制信号具有频谱较低的频谱分量,这种信号在许多信道中不宜传输。因而,在通信系统的发送端通常需要有调制过程,反之在接收端则需要有解调过程。但是在计算机中的模拟和实现都是采用数字化的方法的,如果将采样的频率放的高一些,数字的所造成的失真就不容易察觉了,采用计算机对信号进行处理的话,非常的方便,这也是数字代替模拟的的原因之一。
2、信号调制与解调的基本方式
在信号调制中常以一个高频正弦信号作为载波信号。一个正弦信号有幅值、频率、相位三个参数,可以对这三个参数进行调制,分别称为调幅、调频和调相。也可以用脉冲信号作载波信号。可以对脉冲信号的不同特征参数作调制,最常用的是对脉冲的宽度进行调制,称为脉冲调宽。数字信号调制的三种基本方式,有振幅键控(ask)、频率键控(fsk)和相位键控(psk)。
在信号的解调中首先已调信号中检出调制信号的过程称为解调或检波。幅值调制就是让已调信号的幅值随调制信号的值变化,因此调幅信号的包络线形状与调制信号一致。只要能检出调幅信号的包络线即能实现解调。这种方法称为包络检波。检波后的信号,再经低通滤波,滤除高频信号,即可获得所需调制信号,实现解调。
3、信号调制与解调的matlab教本程序编制
利用matlab 本身包含了 600 余个用于数学计算、统计和工程处理的函数,就可以迅速完成科学计算任务而不必进行额外的开发,而且信号与系统,通信系统工具包可以很容易的使用matlab开发语言—— m 语言快速的实现信号调制与解调这一过程的仿真。
4、整个系统的实现过程
首先利用matlab编制教本文件,对信号调用相应的函数进行各种调制,产生各类已调波及对其进行解调,同时进行频谱分析,然后利用simulink工具箱对其进行解调仿真,通过改变参数并观测结果为系统的设计和改进提供了良好的依据。
4.2、信号的调制与解调的matlab仿真的应用价值
调制与解调是信号处理应用的重要问题之一,而系统的仿真和设计是设计过程中的重要步骤和必要保证。利用matlab可以很方便的进行通信系统的分析和仿真,尤其对于我们电子信息专业的教学与设计非常有利,另一方面还可以为开设《高频电子基础》和《信号与系统》等课程提供模拟信号的调制与解调的计算机虚拟试验。
5、工作的主要阶段、进度
(1)、XX年秋季学期第11周前
接受毕业设计任务书,学习毕业设计(论文)要求及有关规定。
(2)、XX年秋季学期第12~20周
阅读指定的参考资料及文献(包括10万个印刷符号外文资料),基本完成开题报告、外文翻译等任务。
(3)、XX年年春季学期第1周
进一步修订完善开题报告、外文翻译,使其在内容及格式上符合毕业设计(论文)规范要求。
(4)、XX年年春季学期第2周到第6周
完成各单元电路设计,protel辅助分析。
(5) 、第6周至第12周
完成电路制作,调试。
(6)、第13周
完成毕业设计,全部成果交指导老师批阅。
(7)、第14周
毕业答辩
6、最终目标及完成时间
完成硬件设计,提供protel电路原理图及pcb印制版图,最终达到硬件软件能准确无误的应用的目标。
完成时间:第15周
7、现有条件
现有protel软件及制作硬件的必要设备,可以完成本课题的研究与设计。
参 考 文 献
1. 谢自美等 电子电路设计、实验、测试。 武汉: 华中科技大学出版社。 XX年7月。 二版
2. 全国大学生电子设计竞赛组委会。 第五届全国大学生电子设计竞赛获奖作品选编XX. 北京: 北京理工大学出版社。XX年1月。 一版
3. 孙继平等 900mhz dds|pll在矿井无线通信系统中的应用 煤炭科学技术 XX年10期
4. 张肃文等 高频电子线路。 北京: 高等教育出版社。 1993年4月。 三版
5. 王正谋 protel电路设计实用教程。 北京: 电子工业出版社。 XX年6月。 一版
6. 郭勇等 protel 99 se 印刷电路板设计教程。 北京: 机械工业出版社。 XX年6月。 一版
7. 许自图 电子电路彷真平台与教程。 武汉: 华中科技大学出版社。 XX年1月。 一版
8. 全国大学生电子设计竞赛组委会。 第五届全国大学生电子设计竞赛获奖作品选编94-99. 北京: 北京理工大学出版社。 XX年1月。 一版
9. 曾兴雯等 高频电子线路。 北京: 高等教育出版社。 XX年1月。 一版
10. 肖玲妮等 protel 99 se 印刷电路板设计教程。 北京:清华大学出版社。 XX年8月。 一版
11. 刘庆泉 任波 刘寅生 跳频通信中变通带锁相环路(pll)的研究 沈阳理工大学学报 XX年02期
12. 彭烨等 一种应用于fsk调制器的数字可编程振荡器 四川理工学院报 XX年01期
篇11
The Research of Practice Teaching Model and System for the Electronics Information Specialty in Independent Colleges
GE Zhen, DENG Minghua
(Engineering College, Wuhan Yangtze Business University, Wuhan, Hubei 430074)
Abstract In independent colleges, the training goal is to train applied talents Electronics information specialty who can meet the social needs, therefore, two aspects that should be focused on in the process of personnel training, the cultivation of practical ability and innovation ability. The paper shows the establishment of practice teaching system for the electronics information specialty of independent colleges from three aspects, that is, the experimental teaching system, the production and engineering practice system, and the innovative practice system.
Key words Independent colleges; electronics information specialty; practice teaching system
1 当前实践教学环节的现状
目前,电子信息技术已渗透到社会发展的各个领域。培养适应社会需求的电子信息类专业人才,对促进产业发展和改造传统产业有着重要的意义。民办高校以应用型人才为培养目标,必须把电信类课程实践教学体系的建设和实验教学质量摆在重要的位置。但是,民办高校在诸多方面仍存在着明显不足。主要表现在:第一,实践教学体系不完善。第二,实践教学形式单一。多以验证型为主,综合型、设计型、创新型实验较少。一些验证性的实验,内容也比较陈旧,实验教学仅用来验证以及巩固理论教学。①第三,教学方法和教学手段较为落后。第四,实践性师资缺乏。
2 实践教学体系的改革思路
(1)实验内容要与时俱进,适应学生需要。必须创新实验教学模式,改革实验内容,建立全方位的设计性实验和综合性实验来替代纯验证性的实验。(2)创新实验教学的教学方式和学习方式。实验教学的重点是进一步提高学生分析和解决问题的能力。实验教师的教学要以学生为中心,将理论和实际应用结合起来,进行启发式的教学,使学生逐步养成独立分析和解决问题的习惯。(3)开展丰富的第二课堂活动。学生创新能力的培养仅仅依靠第一课堂是远远不够的,必须采用多种形式开辟第二课堂活动,为学生营造一个能进行课外科技活动的良好氛围。
3 实践教学体系的创建
基于对当前民办高校应用型人才培养目标的理解,我们将企业实习、技能竞赛等内容纳入实践教学体系。该体系建设主要涵盖三点:实验教学体系、生产与工程实践体系、创新实践体系(图1)。
图 1 实践教学内容体系结构图
3.1 实验教学体系
实验教学体系主要涉及三个方面:基础性实验、实训型实验、课程设计。
(1)基础性实验主要包括电路理论、模拟电子线路、数字逻辑电路实验等课程。通过这些课程的学习培养学生的思维能力,提高学生分析问题、解决问题的能力,树立理论联系实际的工程观点。民办高校的人才培养目标是培养具有实践创新能力的应用型人才,这就要求在实验内容体系、监控体系等方面必须进行探索,形成一套科学、完善、规范、严谨的实验教学体系。传统的基础性实验多以验证性实验为主,比如模拟电子线路实验。我们可以在保证原有的实验项目不变的前提下,增加设计性实验项目。目的是让学生综合运用基础性知识,进行实际电子系统的设计、安装和调试,以加深对电子电路基本知识的理解,提高综合应用知识的能力、分析解决问题的能力和电子技术实践技能。通过实验还给学生一种可以掌控实验的成就感,提高学习兴趣。在实验的教学监控上,加强实验原理及实验注意事项讲解、实验过程监控、实验报告批改、总结等教学过程的管理;规定“凡无故缺席实验的同学最终成绩为不及格”,杜绝学生无故旷课;通过课前提问考查学生预习效果;通过监督实验过程考查学生对实验的掌握程度;通过批改实验报告考查学生分析和总结实验的能力,从而提高教学效果。
(2)实训教学是对学生进行能力的训练。它包括基本技能、专业技能、综合技能等操作性训练和模拟教学。目前,我校开设了不同类型的实训项目:传感器实训、电子工艺实训。传感器实训将电路分析和单片机基础知识结合起来综合设计和应用,依据相应课程的基本知识设置,通过学生自主地实验,运用最小系统版、各种传感器,掌握基本的传感器检测信号的处理和控制,处理后再结合实际应用程序的分析和软件的烧录,通过获得数据和观察现象来加深对理论知识的理解和对应用方面的研究。电子工艺实训主要是锻炼学生的电子工艺能力。通过学习和实践,使学生接触电子元器件,电子材料及电子产品的生产实际,了解电子工艺的一般知识和掌握最基本的焊接,组装产品的技能,了解电子工艺生产线的流程和基本管理知识,从实践中还使学生得到严格生产劳动纪律的培养。
(3)课程设计是某一课程的综合性实践教学环节。课程设计环节的效果直接影响着学生实践知识、实践能力、综合素质的提高和创新能力的培养。近年来,在实践教学计划中占有相当的比重。目前我校开设的课程设计主要有模拟电子线路课程设计、数字逻辑电路课程设计、单片机技术及其应用课程设计等。
3.2 生产与工程实践体系
生产与工程实践体系包含四个方面:认知实习、课程实习、专业实习等。认识实习主要是帮助新生深入了解自身所学专业及课程设置情况,提高学习兴趣,培养专业素质,提高专业技能。有目的有针对性地学习专业课程,为更好的适应就业和升学做好准备。课程实习,是在有关课程的教学任务完成后,走进企业、走进工厂进行理论联系实际的专业实践阶段。通过在教师指导下完成实习课题,将理论与实践的有机结合。培养了学生运用知识解决实际问题的能力,而且有助于树立职业意识,为专业实习和就业做准备。电信类专业实习的内容包括从事电子产品开发、设计、生产;通信领域相关产品的研究、设计、制造。在力所能及的条件下积极承担实习单位安排的其它工作。通过专业实习,使学生能够学到相应的专业知识,提高理论解决实际问题的能力,使学生进一步了解熟悉未来的工作环境。锻炼学生的社会适应能力,为将来的就业奠定基础。
3.3 创新实践体系
创新型人才培养的包括:实践能力和独立解决问题能力的培养,创新思维和创新能力的培养,本着学生个性和才能全面发展的指导思想,通过不断摸索和实践,总结出一套可行的创新型人才培养思路。
(1)技能竞赛。鼓励学生参加学科竞赛、各种各样的社会实践活动、科技创新等活动,不仅可消化书本上的知识,还可增长才干和提高技能。②电信类学科竞赛包括全国大学生数学建模比赛、国家计算机等级考试、网络设计大赛、行业资格认证、全国大学生电子竞赛、全国大学生“飞思卡尔杯”智能赛车竞赛、全国“挑战杯”课外设计竞赛等。参加这些竞赛,可提高学生的实践动手能力、科研开发与创新能力。
(2)学生科研。作为一名高素质的电信类专业毕业生,在掌握扎实的理论知识同时,还要具备一定的科研素养。本科教学中基本没有涉及关于科研方法的内容,因此学生在这一方面显得尤为薄弱。特别是在刚开展毕业设计时,对科研项目感到无处下手。鉴于此,我系近年来坚持在毕业论文实践教学中培养学生的科研素养。在加强教师自身的科研素养的同时,还要在毕业论文的指导过程中重视培养学生的科研意识、传授正确的科研方法。例如,我们要求学生在毕业论文开题报告中要阐述如下内容:①选题的意义;②研究创新之处;③研究的主要内容;④拟解决的关键问题。带着问题查阅资料,积极与指导教师进行讨论。每隔一段时间,学生要向指导教师汇报研究进展及下一步研究计划。并回答老师的两个问题:①从已经得到的实验结果中得到什么结论。②下一步做什么。如此,在毕业论文结束时,同学们一般都能对自己的课题有更深入的理解。在此过程中,科研素质也得到一定程度的提高。
4 结束语
实践教学对学生创新能力和实践能力的培养起着重要的作用。学生综合应用能力和创新能力的高低是衡量实践教学质量的最终依据。我校电信类专业实践教学的改革,经过几年的探索与实践,已取得了一定的成绩,我校的就业率超过90%,优质就业的学生比例也逐步提升,学生参加学生科研、学科竞赛等各项第二课堂实践活动的规模也逐步扩大。但是,民办高校在人才培养目标、资源条件、实验指导思想等方面都不同于公办院校。因此,改革将是一项艰巨的工作,还有待于我们进一步在理论上深入探讨,在实践中加以改进。
篇12
余雨晴的论文《高频电子线路精品课程网站建设》,基本完成了高频电子线路精品课程网站的设计,论文介绍了设计思想、制作过程,并设计了基本的网站雏形。阅读指导教师指定的参考资料、文献,开题报告有实施方案,并按要求完成外文翻译,设计基本合理,对网站建设提出了个人见解,作者基本掌握了网站建设的基础理论。论文撰写规范,符合学位论文答辩要求。
同意该同学参加学位论文答辩。
评阅教师评语
余雨晴的论文《高频电子线路精品课程网站建设》,基本完成了高频电子线路精品课程网站的设计,论文介绍了设计思想、制作过程,并设计了基本的网站雏形。网站设计基本上合理、科学,表明作者基本上掌握了相关专业知识。毕业论文撰写符合规范要求,论文达到了本科毕业论文的要求。
同意该生参加学位论文答辩。
答辩委员会评语
答辩小组通过对余雨晴的论文《高频电子线路精品课程网站建设》的审核,认为该论文选题具有研究价值,基本上完成了网站的设计任务,设计基本上合理、科学。该生基本完成了毕业论文任务书所规定的内容,论文撰写基本符合规范,答辩时能基本正确地回答问题。
经答辩小组讨论,答辩成绩定为及格。
2、杨婷
指导教师评语
杨婷同学的论文《PLL技术及其应用》,较好地完成任务书规定的设计任务。论文在详细分析PLLIC电路的基础上,利用锁相集成电路设计了红外自动控制水龙头。红外自动控制水龙头运用LM音频锁相环芯片设计,同时结合定时器芯片和三端集成稳压器等组合而成,设计合理。该生除全部阅读指导教师指定的参考资料、文献外,还能阅读一些自选资料,并提出较合理的开题报告实施方案,按要求按时完成外文翻译,译文质量较好。对对研究的问题能正确分析,反映出作者较好地掌握了电科专业基础理论与专业知识,论文撰写规范,符合学位论文答辩要求。
同意该同学参加学位论文答辩。
评阅教师评语
杨婷同学的论文《PLL技术及其应用》选题具有实际意义,较好地完成了规定的任务,论文在详细分析PLLIC电路的基础上,利用锁相集成电路设计了红外自动控制水龙头,红外自动控制水龙头是运用了LM音频锁相环芯片设计,同时结合定时器芯片和三端集成稳压器等组合而成的电路。设计合理,表明作者比较好的掌握了电科专业相关的知识。毕业论文撰写符合规范要求,论文达到了本科毕业论文的要求。
同意该生参加学位论文答辩。
答辩委员会评语
答辩小组通过对杨婷同学的论文《PLL技术及其应用》的审核,认为该论文选题具有研究价值,论文利用锁相集成电路设计了红外自动控制水龙头电路,设计合理,表明作者比较好的掌握了相关专业知识,设计的产品具有一定的使用和参考价值。该生认真完成了毕业论文任务书所规定的内容,论文撰写符合规范,答辩时能正确地回答问题。
经答辩小组讨论,答辩成绩定为良好。
3、王锐
指导教师评语
王锐同学的论文《基于FPGA技术的电子密码锁》,完成了任务书所规定地研究(设计)任务。论文采用EDA技术通过自顶向下的设计方法对数字密码锁进行了设计,描述了数字密码锁的总体结构、主要功能、设计流程、模块划分及总体和各模块的VHDL源程序,并且给出了数字密码锁设计的仿真结果。外语资料翻译尚可,论文格式基本规范,论述基本准确,达到了预期的要求,符合学士学位论文答辩的要求。
同意该同学参加毕业论文答辩。
评阅教师评语
王锐同学的论文《基于FPGA技术的电子密码锁》选题具有一定的实际意义,基本上完成了规定的任务,主要工作包括用EDA技术通过自顶向下的设计方法对数字密码锁进行了设计,描述了数字密码锁的总体结构、主要功能、设计流程、模块划分及总体和各模块的VHDL源程序,并且给出了数字密码锁设计的仿真结果,存在的不足主要是没有具体实现。毕业论文撰写符合规范要求,论文达到了本科毕业论文的要求,同意该生参加学位论文答辩。
答辩委员会评语
答辩小组通过对王锐同学的论文《基于FPGA技术的电子密码锁》的审核,认为该论文选题具有一定的研究价值,作者具有一定的阅读参考资料的能力,认为完成了毕业论文任务书所规定的内容,行文基本流畅,答辩时能较比较正确地回答问题。本文尚存在全篇结构不够合理、没有完全实现等缺陷。
经答辩小组讨论,答辩成绩定为中等。
4、周洋
指导教师评语
周洋同学的论文《纯音听力计的设计与实现》,较好地完成了任务书所规定地研究任务。论文从听力计的发展趋势和面临现状出发,基于对系统结构和功能要求的分析,论述了仪器的工作原理,软、硬件设计方法和纯音信号与噪声信号的实现过程。外语资料翻译尚可,论文格式基本规范,论述基本准确,达到了预期的要求,符合学士学位论文答辩的要求。
同意该同学参加毕业论文答辩。
评阅教师评语
周洋同学的论文《纯音听力计的设计与实现》选题具有一定的实际意义,基本上完成了规定的任务,从听力计的发展趋势和面临现状出发,基于对系统结构和功能要求的分析,论述了仪器的工作原理、软、硬件设计方法和纯音信号与噪声信号的实现过程,设计基本合理。毕业论文撰写基本符合规范要求,论文基本上达到了本科毕业论文的要求,同意该生参加学位论文答辩。
答辩委员会评语
答辩小组通过对周洋同学的论文《纯音听力计的设计与实现》的审核,认为该论文选题具有一定的研究价值,作者具有一定的阅读参考资料的能力,基本完成了毕业论文任务书所规定的内容,行文基本流畅,答辩时能较比较正确地回答问题。本文尚存在全篇结构不够合理、设计没有完全实现等缺陷。
经答辩小组讨论,答辩成绩定为中等。
5、李思静
指导教师评语
李思静同学的论文《调频电路及其设计》,很好地完成任务书规定的设计任务。论文采利用导频制调频立体声发射接收技术及高性能的专用发射与接收集成电路,设计了一套基于BA和CXA的小型无线调频立体声系统。该生除全部阅读指导教师指定的参考资料、文献外,还能阅读较多的自选资料,较好地理解课题任务并提出开题报告实施方案,能出色完成外文资料的翻译,对研究的问题能较深刻分析,反映出作者很好地掌握了有关基础理论与专业知识,论文撰写规范,符合学位论文答辩要求。
同意该同学参加毕业论文答辩。
评阅教师评语
李思静同学的论文《调频电路及其设计》选题具有实际意义,完成了规定的任务,论文采利用导频制调频立体声发射接收技术及高性能的专用发射与接收集成电路,设计了一套基于BA和CXA的小型无线调频立体声系统,表明作者很好的掌握了调频通信方面的知识。毕业论文撰写符合规范要求,论文达到了本科毕业论文的要求。
同意该生参加学位论文答辩。
答辩委员会评语
答辩小组通过对李思静同学的论文《调频电路及其设计》的审核,认为该论文选题具有研究价值,作者设计了一套基于BA和CXA的小型无线调频立体声系统,作者很好的掌握了调频通信方面的知识。具有很好的阅读参考资料的能力,认真完成了毕业论文任务书所规定的内容,行文流畅,论文撰写符合规范,答辩时能正确地回答问题。
经答辩小组讨论,答辩成绩定为优秀。
6、王莉
指导教师评语
王莉同学的论文《无线电遥控系统设计》,较好地完成任务书规定的设计任务。论文设计了一种无线电遥控系统,包括发射电路的设计和接收电路的设计,实现了远程遥控功能。该生除全部阅读指导教师指定的参考资料、文献外,还能阅读一些自选资料,并提出较合理的开题报告实施方案,按要求按时完成外文翻译,译文质量较好。对对研究的问题能正确分析,反映出作者较好地掌握了有关基础理论与专业知识,论文撰写规范,符合学位论文答辩要求。
同意该同学参加学位论文答辩。
评阅教师评语
王莉同学的论文《无线电遥控系统设计》选题具有实际意义,较好地完成了规定的任务,论文设计了一种无线电遥控系统,包括发射电路的设计和接收电路的设计,实现了远程遥控功能。设计合理,表明作者比较好的掌握了相关专业知识。毕业论文撰写符合规范要求,论文达到了本科毕业论文的要求。
同意该生参加学位论文答辩。
答辩委员会评语
答辩小组通过对王莉同学的论文《无线电遥控系统设计》的审核,认为该论文选题具有研究价值,论文设计了一种无线电遥控系统,包括发射电路的设计和接收电路的设计,实现了远程遥控功能。设计合理,表明作者比较好的掌握了相关专业知识,设计的产品具有一定的使用和参考价值。该生认真完成了毕业论文任务书所规定的内容,行文流畅,论文撰写符合规范,答辩时能正确地回答问题。
经答辩小组讨论,答辩成绩定为良好。
7、赵霞
指导教师评语
赵霞同学的论文《电子信息科学与技术专业网站设计》,较好地完成电子信息科学与技术专业网站设计,完成了总体方案设计及留言板模块和新闻管理功能模块的结构设计与编程。本设计由两位同学合作完成,赵霞同学负责新闻管理功能模块的设计,其开发主要包括后台数据库的建立和维护以及前端应用程序的开发两个方面。该生除全部阅读指导教师指定的参考资料、文献外,还能阅读一些自选资料,并提出较合理的开题报告实施方案,按要求按时完成外文翻译,译文质量较好。论文撰写规范,符合学位论文答辩要求。
同意该同学参加学位论文答辩。
评阅教师评语
赵霞同学的论文《电子信息科学与技术专业网站设计》选题具有实际意义,较好地完成了新闻管理功能模块的设计,其开发主要包括后台数据库的建立和维护以及前端应用程序的开发两个方面。网站设计合理、科学,表明作者比较好的掌握了相关专业知识。毕业论文撰写符合规范要求,论文达到了本科毕业论文的要求。
同意该生参加学位论文答辩。
答辩委员会评语
答辩小组通过对赵霞同学的论文《电子信息科学与技术专业网站设计》的审核,认为该论文选题具有研究价值,较好地完成了新闻管理功能模块的设计,其开发主要包括后台数据库的建立和维护以及前端应用程序的开发两个方面,设计合理、科学。该生认真完成了毕业论文任务书所规定的内容论文撰写符合规范,答辩时能正确地回答问题。
经答辩小组讨论,答辩成绩定为良好。
8、周星
指导教师评语
周星同学的论文《电子信息科学与技术专业网站设计》,较好地完成电子信息科学与技术专业网站设计,完成了总体方案设计及留言板模块和新闻管理功能模块的结构设计与编程。本设计由两位同学合作完成,周星同学负责网站页面的设计和留言板系统的设计。该生除全部阅读指导教师指定的参考资料、文献外,还能阅读一些自选资料,并提出较合理的开题报告实施方案,按要求按时完成外文翻译,译文质量较好。论文撰写规范,符合学位论文答辩要求。
同意该同学参加学位论文答辩。
评阅教师评语
周星同学的论文《电子信息科学与技术专业网站设计》选题具有实际意义,较好地完成了新闻管理功能模块的设计,其开发主要包括网站页面的设计和留言板系统的设计。网站设计合理、科学,表明作者比较好的掌握了相关专业知识。毕业论文撰写符合规范要求,论文达到了本科毕业论文的要求。
同意该生参加学位论文答辩。
答辩委员会评语
答辩小组通过对周星同学的论文《电子信息科学与技术专业网站设计》的审核,认为该论文选题具有研究价值,较好地完成了网站页面的设计和留言板系统的设计,设计合理、科学。该生认真完成了毕业论文任务书所规定的内容论文撰写符合规范,答辩时能正确地回答问题。
经答辩小组讨论,答辩成绩定为良好。
9、蔡凌云
指导教师评语
蔡凌云同学的论文《数字调频发射机的设计》,较好地完成了任务书所规定地研究任务。论文主要采用数字信号处理(DSP)和直接数字频率合成(DDS)技术,实现了数字调频发射机的设计。本设计由两位同学完成,该生主要负责数字调频发射机的数字调频调制模块部分的设计。外语资料翻译尚可,论文格式基本规范,论述基本准确,达到了预期的要求,符合学士学位论文答辩的要求。
同意该同学参加毕业论文答辩。
评阅教师评语
蔡凌云同学的论文《数字调频发射机的设计》,较好地完成了任务书所规定地研究任务。论文主要采用数字信号处理(DSP)和直接数字频率合成(DDS)技术,实现了数字调频发射机的设计。本设计由两位同学完成,该生主要负责数字调频发射机的数字调频调制模块部分的设计,设计基本合理。毕业论文撰写基本符合规范要求,论文基本上达到了本科毕业论文的要求,同意该生参加学位论文答辩。
答辩委员会评语
答辩小组通过对蔡凌云同学的论文《数字调频发射机的设计》的审核,认为该论文选题具有一定的研究价值,数字调频发射机的数字调频调制模块部分的设计基本合理。作者具有一定的阅读参考资料的能力,基本完成了毕业论文任务书所规定的内容,答辩时能较比较正确地回答问题。
经答辩小组讨论,答辩成绩定为中等。
10、张佳富
指导教师评语
张佳富同学的论文《高频功率放大器及其设计》,基本地完成了任务书所规定地研究任务。论文对高频功率放大器的发展以及应用做了介绍,设计了基本合理的高频功率放大器电路。外语资料翻译尚可,论文格式基本规范,论述基本准确,基本达到了预期的要求,符合学士学位论文答辩的要求。
同意该同学参加毕业论文答辩。
评阅教师评语
张佳富同学的论文《高频功率放大器及其设计》,基本地完成了任务书所规定地研究任务。论文对高频功率放大器的发展以及应用做了介绍,设计了基本合理的高频功率放大器电路,设计基本合理。毕业论文撰写基本符合规范要求,论文基本上达到了本科毕业论文的要求,同意该生参加学位论文答辩。
答辩委员会评语
答辩小组通过对佳富同学的论文《高频功率放大器及其设计》的审核,认为该论文选题具有一定的研究价值,高频功率放大器电路的设计基本合理。作者具有一定的阅读参考资料的能力,基本完成了毕业论文任务书所规定的内容,答辩时能较比较正确地回答问题。
经答辩小组讨论,答辩成绩定为中等。
11、李薇
指导教师评语
李薇同学的论文《数字调频发射机的设计》,较好地完成了任务书所规定地研究任务。论文主要采用数字信号处理(DSP)和直接数字频率合成(DDS)技术,实现了数字调频发射机的设计。本设计由两位同学完成,该生主要负责系统在DSP方面的设计。外语资料翻译尚可,论文格式基本规范,论述基本准确,达到了预期的要求,符合学士学位论文答辩的要求。
同意该同学参加毕业论文答辩。
评阅教师评语
李薇同学的论文《数字调频发射机的设计》,较好地完成了任务书所规定地研究任务。论文主要采用数字信号处理(DSP)和直接数字频率合成(DDS)技术,实现了数字调频发射机的设计。本设计由两位同学完成,该生主要负责系统在DSP方面的设计,设计基本合理。毕业论文撰写基本符合规范要求,论文基本上达到了本科毕业论文的要求,同意该生参加学位论文答辩。
答辩委员会评语
答辩小组通过对李薇同学的论文《数字调频发射机的设计》的审核,认为该论文选题具有一定的研究价值,系统在DSP方面的设计基本合理。作者具有一定的阅读参考资料的能力,基本完成了毕业论文任务书所规定的内容,答辩时能较比较正确地回答问题。
经答辩小组讨论,答辩成绩定为中等。
12、宋治桦
指导教师评语
宋治桦同学的论文《射频功率放大器》,完成了任务书所规定地设计任务。论文通过图例和对比进行分析,阐述了射频功放的基本理论;在研究了射频功放的工作状态、负载和调谐等外部特性的基础上设计了一种射频功率放大器。外语资料翻译尚可,论文格式基本规范,论述基本准确,达到了预期的要求,符合学士学位论文答辩的要求。
同意该同学参加毕业论文答辩。
评阅教师评语
宋治桦同学的论文《射频功率放大器》选题具有一定的实际意义,基本上完成了规定的任务,在研究了射频功放的工作状态、负载和调谐等外部特性的基础上设计了一种射频功率放大器,设计基本合理。毕业论文撰写符合规范要求,论文达到了本科毕业论文的要求。
同意该生参加学位论文答辩。
答辩委员会评语
答辩小组通过对宋治桦同学的论文《射频功率放大器》的审核,认为该论文选题具有一定的研究价值,作者具有一定的阅读参考资料的能力,认为完成了毕业论文任务书所规定的内容,答辩时能较比较正确地回答问题。
经答辩小组讨论,答辩成绩定为中等。
13、邹元杰
指导教师评语
邹元杰同学的论文《基于单片机STCCLED点阵显示》,很好地完成任务书规定的设计任务。系统以STCC单片机为主控芯片,利用温度测量,实时时钟芯片和数据存储技术并配合软件,实现了温度的测量、时间、数据掉电不丢失等功能,最终很好地完成了规定任务。该生对研究的问题能较深刻分析,反映出作者很好地掌握了有关基础理论与专业知识,实际动手能力强,论文撰写规范,符合学位论文答辩要求。
同意该同学参加毕业论文答辩。
评阅教师评语
邹元杰同学的论文《基于单片机STCCLED点阵显示》,选题具有实际意义,完成了规定的任务。系统以STCC单片机为主控芯片,利用温度测量,实时时钟芯片和数据存储技术并配合软件,实现了温度的测量、时间、数据掉电不丢失等功能,最终很好地完成了规定任务。毕业论文撰写符合规范要求,论文达到了本科毕业论文的要求。
同意该生参加学位论文答辩。
篇13
在低压配电系统中,低压断路器是应用最为广泛保护装置之一,主要应用于要求实现保护且不频繁操作的场合。它不仅能在正常工作情况下接通、分断负载电流,而且允许在故障或不正常的情况下自动切断电路,从而保护变压器、用电设备和供电线路;同时通过上下级线路的选择性配合,能够避免非故障区域的停电,减少不必要的损失。鉴于此设计一款智能的低压断路器具有很大的现实意义[1]。
2.总体方案设计
论文所设计的系统包括参量中央处理控制模块、信号采集模块、信号调理模块、人机交互模块、通信模块以及电源模块等。图1为硬件系统结构框图:
图1 整体结构框图
本论文所设计的智能断路器控制单元所要实现的基本保护功能包括:三段电流保护(过载长延时保护、短路短延时保护及短路瞬时保护)和单相接地保护,用户可根据实际需要选用过电压保护、低电压保护。
3.电路设计
3.1 单片机I/O口扩展
图2 AT89C51RC2单片机接口扩展原理图
AT89C51RC2单片机最小系统如图2所示,本论文所实际的智能控制系统是以AT89C51RC2片上系统为核心的单片机应用系统。
3.2 A/D转换模块
由于AT89C51RC2单片机内部并没有集成ADC模块,因此必须外接ADC芯片,这里我们选用了一种美国TI公司生产的TLC1543芯片。TLC1543是一款11模拟输入通道,高性价比,采用CMOS工艺的10位开关电容逐次逼近原理实现的模数转换器。该芯片内置3路自测方式,片内集成系统时钟,固有的采样和保持功能,具有转换速度快、误差小的特点[2]。TLC1543芯片采用串行通信接口,与单片机接线简单,引线很少,能够很好节省单片机的I/O资源。TLC1543芯片与单片机接线如图3所示。
3.3 电源模块
常用的电压源设计有电流源供电和电压源供电。由于电流互感器装设在装置的出线端,一旦断路器跳闸,控制单元就将失去电压,所以必须设置备用电源来保证电源模块失去供电电压之后单片机、LCD显示器等电子元件的正常工作,电源电路设计较为复杂。因此,我们采用电压源供电的方式,即任意取一相电压经电源变压器变压、整流单元整流后,采用DC-DC模块转换为所需电压。电压源供电是由装置进线端馈电线路供电,只要馈电线路不失去电压,即使断路器跳闸,也能保证控制单元的正常供电。系统电源电路如图4所示。
图3 TLC1543芯片与单片机接线原理图
图4 电源输出原理图
3.4 通信模块
为了对测量数据显示、后续数据处理及测量信号校正,可利用单片机的串行口与PC机进行串行通信,将单片机采集的数据传送到PC机中,由PC机的高级语言对数据进行整理及统计等复杂处理。在实现计算机与单片机之间的串行通信时,通常采用标准通信接口进行串行通信。美国电子工业协会(EIA)正式公布的通信标准总线包括:RS-232、RS-449、RS-422、RS-423、RS-485等[3]。在串行通信中,应用最广泛的标准总线是RS-485,其通信距离约为1219m,最高速率10Mbps。SN65LBC184芯片与单片机AT89C51RC2的接线如图5所示。
图5 串口通信电路
3.5 温度检测、时钟输入电路
为了防止因温度过高导致断路器误动作甚至损坏设备本身,采用MAXIM公司微型化、高性能的1-Wire数字温度传感器DS18B20对智能控制单元工作环境温度进行检测与控制。
现代化的配电系统往往要求能够记录故障发生、人员登录、设备操作等的具体时间,以便在事后进行故障分析。这就要求我们给智能控制单元配备实时时钟输入电路。DS1302芯片是MAXIM公司推出的一款性能较好、功耗低的实时时钟芯片。
单片机与DS1302芯片、DS18B20芯片的接线原理如图6所示。
图6 DS1302、DS18B20与单片机的接线原理图
图7 主程序流程图
4.系统主程序
主程序是整个软件系统的中枢,它不仅指挥着程序流程,而且将各功能子模块有效地连接起来,因此主程序的设计对于整个软件设计起着至关重要的作用。系统上电或复位后,首先进行系统自检,判断硬、软件有无故障,如果有故障则报警,然后开中断,判断是否需要设定整定值,随后进行信号采样,一周期采样完成后计算有效值,所计算的有效值与事先设置的整定值进行比较,判断有无故障或不正常工作状态发生,随即判断是否需要脱扣,如果系统发出脱扣信号则系统推出,如果无故障发生或不需要脱扣,则返回到采样环节循环。本文设计了如图7所示的整体程序流程图。
图8 显示功能界面
5.仿真
本设计所用的仿真软件为英国Lab Center Electronics公司出版的EDA工具软件,它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能,还能仿真单片机及器件。它是目前比较好的仿真单片机及器件的工具。智能断路器不仅能够显示三相电流、三相电压、频率、温度参数,而且还具有时间显示的功能,由于1602是显示字符的液晶显示屏,一共能显示2行,每行能显示16个字符。所以参数的显示需要通过键盘进行切换。显示功能界面如图8所示。在试验中,我们采用一个继电器代替脱扣电路,当仿真开始时,继电器闭合。当系统出现故障时,继电器断开以保护设备。
6.结论
本文结合具体设计要求,系统能够实现三段电流保护、单相接地保护、过电压保护、短路保护、欠电压保护以及过温保护,保护精度控制在正常的范围之内。本文为实现断路器的智能化和可通信等功能。经仿真调试结果表明,该系统不仅实现了较好的保护功能,还实现了测量和监控等功能。所设计的控制器可靠性高,实时性好,特别是实现了现场通信,应用前景广阔。
参考文献
[1]卢丽君.基于TLC1543的单片机多路采样监测系统的设计[J].仪器仪表与分析监测,2007(4):5-6,40.