数字电子技术基础论文实用13篇

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数字电子技术基础论文

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丰富多彩是整合课程最突出的优点,因而在整合的过程中需要对心理学、教育学以及教育技术学等相关的理论进行借鉴,通过联系二者的结合点,用系统的手段将教学系统中的学生、老师、教学内容等各方面的因素进行整合,做到协调的一致性,从而将各种因素的优势发挥出来。课程整合的成功在于量变到质变的改变教堂教学与管理、教师备课、师生关系等等方面,通过自身的优势与对成功经验的借鉴,整合二者的原则需要对以下几个方面进行遵守:第一,对电子技术基础课中信息技术的作用做到正确的认识,在整合二者的过程中教学的主体依旧是课程本身,这是无可争议的。在整合的过程中其个体自身的特点不能因信息技术的加入而被改变,必须对个体特征的继承性进行强化。任务作为信息技术服务的对象,要以任务为主体,不能做到随意的更改。教学目标与学科特点的特殊性使得天然联系的二者的优势被削弱。对电子技术基础课来说,信息技术处于服务地位,传统教学的优势不可能因信息技术的加入导致改革教学模式而废掉。对多媒体教学手段使用的标准就是服务教学,目标就是将教学目的达到,不可做到本末倒置。通过这几年的实践可以发现教学要从实际出发,对传统的教学优势要进行保持,这是对信息技术与电子技术基础课进行整合所需要遵守的。第二,在学习过程中学生与教师的作用做到正确的认识。在整合过程中对教师为主导、学生为主体的原则做到肯定,在教师的指导下可以优化教学过程。老师的作用不可能由多媒体技术来代替,而且在整合过程中对老师的要求反而更高,老师不仅要在授课能力方面过硬,还有对现代信息技术有着深入的了解,二者还要有效地结合起来。当然,在对教师的主导地位进行强调的同时也不能忽视学生的主体地位,作为学习的主人,其主体意识必须明确,同时要将学生在学习过程中的积极性、主动性等做到充分的发挥。在整合过程中学生对新的学习方式与环境进行适应的时候老师要起到帮助的作用。不能让学生对信息技术有抵触情绪,要让他们认识到信息技术可以帮助自己更好的寻找知识,对问题进行解决。在整个课程整合过程中,学生作为参与者,在知识的构建过程中,学生应该主动去完成学习的任务与目标,在这个过程中学生对资料的获取可以通过网络信息资源寻求帮助。就像老师在电子技术基础课中仅仅出题目,余下的是学生所要完成的,学生可以通过信息技术进行,老师在这个过程中起到帮助的作用。通过对课程的整合,学生的自主学习能力得到了很好的锻炼,而且他们的信息素养也因此得到了有效地培养。

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相对于传统的电视技术来说,数字电视的诞生是源于互联网技术以及数字技术的使用。所以在进行数字电视的故障检查时,其故障往往也是源于数字技术进行故障的查询。首先,频道搜索故障。在数字电视使用的过程中,往往会出现这样的情况:邻居家的电视能够搜索到一百多个频道,但自己家的电视往往只能搜索到几十个频道。遇到这种现象就首先要意识到进行线路检测。其次,无图像故障。这种故障往往是在数字电视安装之初出现,或者是在用户搬家过程中自行接线造成这种现象。遇到这种问题,技术人员首先要想到的是线头与插孔是否相对应。其三,马赛克故障。即在看电视的过程中,画面会突然卡住不动,或者是图像在动,但是屏幕上却出现大量的马赛克。造成马赛克的原因主要是数字频道与模拟频道间的非线性产物。其次是用户家中装修铺设的电视电缆及器件不合格,造成网络的阻抗不匹配(信号反射过大)引起QAM信号严重畸变或信号功率电平衰减严重造成的。最后,机顶盒故障。常见的如机顶盒漏电、画面滚屏、无法开机、空频道、缺频点和信号中断等。

3数字电视故障判断及排除对策

尽管数字技术的发展已经相对成熟。但在任何一个技术发展的进程中,都存在利弊两个因素。数字电视的运行原理是通过对几套节目进行压缩编码,从而让节目能够在模拟频道内进行传输,到达用户终端。而在数字电视使用的过程中,其所有故障的出现都是源于信号传输问题。一旦信号传输出了问题,必然会导致用户终端的数字电视无法观看。所以对于技术人员来说,要快速的对存在的故障进行合理判断,才能够确保在第一时间为用户查找出问题的成因,用最短的时间来解决数字电视使用过程中出现的各种故障。

3.1技术人员自身素质的提升对于数字电视技术人员来说,通过学习不断提升自身对数字技术的了解和认知,是推动数字技术人员更快速解决问题的根本原因。通过自身技术水平的提升,能够推动其在数字故障排除过程中问题诊断和解决的效率。

3.2快速实现数字电视故障排除的技巧

3.2.1频道搜索不全问题的快速解决解决的数字电视频道搜索不全故障一查线路,二查电压,三查网络。排除该问题时,首先需要对接线的规范性进行查验。在具体的分线过程中,用户应该使用分支分配器来进行不同接线,以确保收视的准确性。如果在接线过程中,没有合理的将不同的分支进行有效区隔,而是将所有的线头都缠在一起,那么就很容易造成这种信号搜索不全的现象发生。其次是各个接线的绝缘外壳是否完整。如果某根线的绝缘外壳出现问题,从而导致漏电,这也有可能造成频道搜索不全的现象发生。其次是室外分配网络的检查。如果分配网络出现问题,也是有可能导致问题的发生。

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饭店拥有各种经营管理资源,饭店正是利用这些资源来产生经济效益、社会效益或环境效益。可配置性是饭店资源所具有的基本特点,通过特定的配置和管理行为,饭店资源会发生形态的改变,并聚合成满足顾客需要的饭店产品。因此,科学认识饭店资源的配置属性,是正确进行饭店竞争力管理的基础。

1饭店资源的配置性分类

对饭店资源进行配置,其目的在于通过对不同饭店资源在不同用途之间的使用来提高单体资源的增值能力,并通过资源之间的结合来积聚综合利用优势和过程优势,从而提高饭店的效益水平。

饭店资源都蕴涵有程度不同的自然属性和社会属性。在一个较短的时期之内,技术水平如果没有较大的改善,资源的自然性越高,其增值能力的固化度就越高,它通过人为组合和调配所能产生的增值效果也就越低,比如低值易耗品,由于其使用的广泛性和获取的随意性,它的获取成本和使用成本均可以进行理性的控制,在饭店产品的价值链结构中,它的价值扩散能力是较低的,饭店只能从低值易耗品中得到一般的资金投入回报。

社会性高的资源的增值能力通常不受技术水平的限制,而受管理水平或者说资源配置水平的限制。资源的社会性越高,它通过不同的配置组合产生的增值效果的差异性也就越大。比如顾客偏好信息,同样的顾客偏好信息对不同的饭店有不同的增值效果,饭店对顾客偏好信息理解地越准确,所生产的产品与顾客偏好就越吻合,其增值效应和市场效应就越大,越能给饭店带来超出一般资金回报率的利润水平。从这个角度而言,可以将饭店资源分为三类,即弱配置性资源、中度配置性资源和强配置性资源。

如图1所示,弱配置性资源通常是自然属性较高的设施和物品资源,它们虽然也经过人为的加工,具有一定的社会属性,但比起财力资源、人力资源等中度配置资源来说,其社会属性显然要低得多。设施和物品资源的质量是比较容易测定的,它们的增值能力也比较容易预测,对它们进行配置组合所能够产生的综合效益和过程效益是比较低的。

财力资源、人力资源、技术资源(这里通常是指新兴技术)、市场信息等资源的增值潜能则难以预测,不同的配置组合能够产生不同的综合效益和过程效益,其配置性是较高的。相比而言,组织惯例、饭店文化等组织资源是软性程度更高的资源,它们超越了饭店组织实体,并依赖于内在的社会心理和饭店规范而连接在一起,其社会性比弱配置性资源和中度配置性资源要高。相应地,对这些资源进行配置组合能够带来的增值效果更加难以确定,因此其可配置性要高于前两者,我们称其为强配置性资源。

2饭店资源的竞争力层次及其动态转化

(一)饭店资源的竞争力层次

资源配置的目的是营造饭店的竞争优势,为饭店的利润获取提供竞争基础。饭店资源本身就是竞争的基础因素之一。或者说,饭店内的各种资源本身就有竞争力的层级区别。从竞争力角度而言,饭店资源包括核心资源层、优势资源层、基础资源层和劣势资源层等四个层级:

饭店核心资源层。饭店核心资源是与饭店核心竞争力紧密度较高的相关因素之一,它是指在饭店的资源体系中,具有较强的价值增值能力、较为稀缺而且不易被竞争对手所模仿的资源种类。核心资源层对应于强配置性资源,饭店通过对这种资源的开发和维护能够获得持续性的竞争优势,保持饭店的竞争地位。饭店文化、组织资源等强配置性资源通常属于饭店的核心资源。

饭店优势资源层。优势资源是指有一定的价值增值能力、具有稀缺性但容易被竞争对手模仿和复制的资源种类,它对应于中度配置性资源。饭店优势资源能为饭店提供一定的竞争力,但这种竞争力容易被竞争对手赶超,因此不具备可持续性。像饭店的菜肴制作技术、客户资源等中度配置性资源与饭店的优势资源存在较大程度的关联性。

饭店基础资源层。基础资源指具有一定的价值增值能力,但不具备稀缺性的饭店资源种类,它对应于弱配置性资源。这种资源能够提供一定的价值,没有它们饭店会处于竞争的劣势,但是其它饭店也很容易取得同样或类似的资源,因此它不能成为形成饭店竞争优势的资源。饭店的水、电、设施设备等弱配置性资源种类都属于基础性资源。

饭店劣势资源层。饭店劣势资源是指没有价值增值能力的资源种类,它没有明确的配置层次指向。这种资源不能为饭店提供竞争优势,它往往是饭店的负担。像不适应岗位发展需要的员工就属于饭店劣势资源,摒弃这种资源可以降低饭店的经营管理成本,提高饭店的相对竞争力。

(二)饭店资源竞争力层次的动态转化

如图2所示,在饭店资源的分层系统中,饭店的核心资源是饭店所独有的,市场上不具备同类资源,饭店正是凭借这种资源营造出自己有别于其它饭店的竞争优势,由于这种资源不易被竞争对手所模仿,因此其竞争优势是持续的。

饭店优势资源也是构成饭店竞争优势的资源种类之一,但由于它可以被其它饭店所模仿,因此这种资源所营造的竞争优势有一个逐渐式微的过程,或者说,这种资源会逐步退化为饭店的基础资源。

劣势资源的存在是饭店中一个难以避免的配置问题。其根本原因是,由于信息不对称,饭店难以完全了解市场中的资源情况,因此资源交易行为蕴涵着和劣势资源发生契约关系的可能性。同时,饭店内部的资源在使用过程中有一个自我老化过程,设施设备、员工的技能、管理人员的管理思想都会在使用过程中出现背离资源基本要求的情况,如果这些得不到及时的修复,相应的资源就会转化为劣势资源。

饭店资源还会与外部市场资源进行动态交流,内部转化和外部转化往往交织在一起,互为推动。

3饭店资源的分类配置策略

在饭店的资源构成体系中,物品设施等弱配置性资源自然属性高,它在空间上具备较强的可流动性,可替代性也高;技术资源、客户资源等中度配置性资源依赖于人的识别和管理,它的扩散通常受整体环境的限制,因此其可流动性和替代性要低于弱配置性资源;而饭店文化等强配置性资源具备更强的内隐性和社会性,它更多的表现为隐性的规范和价值理念,它是饭店行为长期积淀和延续的结果,它的可流动性和替代性最弱。但这也使这种资源难以被模仿,由此它也具备更强的增值性。因此,弱配置性资源、中度配置性资源和强配置性资源分别对应于强替代性、一般替代性和弱替代性。对资源流动性和替代性的判断有助于更好把握资源配置的时间决策点,采用反应速度不同的配置模式。

如表1所示,基础性的弱配置性资源流动性强,饭店需要对资源的变化做出迅速的反应和调整,其配置手法是迅捷反映型的配置模式。

中度配置性资源流动性较强,但其发展脉络较为缓和,具有相当程度的可预见性,因此一般采用常规、例行的配置流程。比如,人力资源需要饭店进行持续的更新、培训和结构调整,它的配置行为有其常规性和延续性。强配置性资源可替代性低,它的改变需要较长的时间,其配置行为通常是中远期的战略性规划调整。比如,良好的饭店文化、成熟的组织惯例等强配置性资源的形成是饭店员工在长期的工作中逐步形成的,它不可能一蹴而就,因此需要饭店有长期的战略发展规划。

饭店的资源随着其配置性由弱到强的变化,它的增值性也逐步增强,增值性越强的资源与饭店核心优势的关联度越大,饭店由此所能维持的竞争优势也越长久。

参考文献:

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【2】王孝俭、邓胜全.数字电子技术实验指导书:西北农林科技大学,2007

【3】唐亚楠.数字电子技术同步辅导:中国矿业大学出版社,2009

【4】邱关源.电路(第五版):高等教育出版社,2008

【5】华成英、童诗白.模拟电子技术基础[M].第四版:高等教育出版社,2006

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[2]《一种电子密码锁的实现》,杨茂涛主编,福建电脑2004

[3]《数字电路逻辑设计》(第二版),王硫银主编,高等教育出版社

[4]《555时基电路原理、设计与应用》,叶桂娟主编,电子工业出版社

[5]《数字电子技术基础》(第四版),阎石主编,高等教育出版社1997

[6]《新型电子密码锁的设计》,李明喜主编,机电产品开发与创新2004

[7]《电子技术基础(数字部分)》(第五版),康华光主编,高等教育出版社

[8]《模拟电子技术基础》(第三版),童诗白华成英主编,高等教育出版社

[9]《电子线路设计·实验·测试》(第三版),谢自美主编,华中科技大学出版社

参考文献

[1]周润景张丽娜丁莉.基于PROTEUS的电路及单片机设计与仿真(第二版).北京航天航空大学出版社2009.12

[2]李朝清.单片机原理及接口技术(第三版).北京航天航空大学出版社.2006.12

[3]周兴华.手把手教你学单片机.北京航天航空大学出版社.2006.12

[4]张文利.微机原理及单片机接口技术.中国科学技术大学出版社2007.7

参考文献

[1].阎石数字电路技术基础[M].高等教育出版社,2005

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EDA技术是以数字电子技术课程知识为基础,具有较强实践性、工程性的专业课程。将数字电路设计从简单元器件单元电路设计,EWB软件仿真提到了更高一级的可编程操作平台上,进一步巩固和提高学生电子电路综合设计能力。但是,传统的教学模式是将两门课程分开,先上数字电路,后上EDA技术,分两学期授课。这样的教学模式存在弊端,减弱了课程之间的联系,降低了学生对数字电路理论的认识程度。通过对EDA技术课程的教学改革,以实训的方式采用项目教学法,使学生在较短的时间内掌握EDA技术基础及其实验系统,从数字系统的单元电路,如译码器、计数器等入手,加深对数字电路基础理论的认识,逐渐完成数字系统设计。

1. EDA技术及其在教学中的应用

1.1 EDA技术

EDA技术即电子设计自动化(Electronic DesignAutomation)是以计算机为工作平台,融合了应用电子技术、计算机技术、信息处理及智能化技术的最新成果而形成的一门新技术毕业论文格式,是一种能够设计和仿真电子电路或系统的软件工具。采用”自顶向下”的层次化设计,对整个系统进行方案设计和功能划分,系统的关键电路用一片或几片专用集成电路(ASIC)实现,然后采用硬件描述语言(HDL)完成系统行为级设计,最后通过综合器和适配器生成最终的目标器件。图1为一个典型的EDA设计流程。

图1 EDA设计流程图

1.2 EDA技术在教学中的应用

在教学过程中,EDA技术利用计算机系统强大的数据处理能力,以及配有输入输出器件(开关、按键、数码管、发光二极管等)、标准并口、RS232串口、DAC和ADC电路、多功能扩展接口的基于SRAM的FPGA器件EDA硬件开发平台,使得在电子设计的各个阶段、各个层次可以进行模拟验证,保证设计过程的正确性。从而使数字系统设计起来更加容易,让学生从传统的电路离散元件的安装、焊接、调试工作中解放出来,将精力集中在电路的设计上。同时,采用EDA技术实现数字电路设计,不但提高了系统的稳定性,也增强了系统的灵活性,方便学生对电路进行修改、升级,让实验不在单调的局限于几个固定的内容,使教学更上一个台阶,学生的开发创新能力进一步得到提高。

2.课程教学改革实施

2.1课程改革思路

课程改革本着体现巩固数字电路基础,掌握现代电子设计自动化技术的原则来处理和安排EDA技术教学内容。打破传统的从EDA技术概述、VHDL语言特点、VHDL语句等入手的按部就班的教学方法,以设计应用为基本要求,开发基于工作过程的项目化课程,以工作任务为中心组织课程内容,让学生在完成具体项目的过程中来构建相关理论知识。将EDA技术分为四个方面的内容,即:可编程逻辑器件、硬件描述语言、软件开发工具、实验开发系统,其中,可编程逻辑器件是利用EDA技术进行电子系统设计的载体,硬件描述语言是利用EDA技术进行电子系统设计的主要表达手段,软件开发工具是利用EDA技术进行电子系统设计的智能化的自动设计工具,实验开发系统则是利用EDA技术进行电子系统设计的下载工具及硬件验证工具。采用项目化教学方法,以实训的方式展开,让学生在“学中做,做中学”。

2.2课程改革措施

以电子线路设计为基点,从实例的介绍中引出VHDL语句语法内容。在典型示例的说明中,自然地给出完整的VHDL描述,同时给出其综合后的表现该电路系统功能的时序波形图及硬件仿真效果。通过一些简单、直观、典型的实例毕业论文格式,将VHDL中最核心、最基本的内容解释清楚,使学生在很短的时间内就能有效地掌握VHDL的主干内容,并付诸设计实践。这种教学方法突破传统的VHDL语言教学模式和流程,将语言与EDA工程技术有机结合,以实现良好的教学效果,同时大大缩短了授课时数。表1为课程具体内容及实训学时分配。

 

能力

目标

学习情境

项目载体

课时

QuartusⅡ开发工具使用能力

QuartusⅡ开发环境、实验系统

二选一音频发生器设计

6

VHDL语言编程能力

VHDL语言基本结构

计数器电路设计

6

VHDL语言并行语句

8位加法器设计

8

VHDL语言顺序语句

7段数码显示译码器设计

8

VHDL语言综合运用

数控分频器的设计

8

层次化调用方法

4位加减法器的设计

4

综合开发调试能力

8位16进制频率计设计;

十字路通灯设计;

数字钟设计;

波形信号发生器设计,等。

(任选一题)

20

总计

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2电子技术基础课程包括的知识点汇总

2.1模拟电子技术部分

分立元件:二极管、三极管(晶体管)、场效应管、晶闸管等。集成元件:集成运算放大器、晶振、三端集成稳压管等。常用电路:三极管放大电路、集成运算放大电路、负反馈放大电路、振荡电路、直流稳压电源等。

2.2数字电子技术部分

集成元件:各种集成芯片(与门、或门、非门、与非门、或非门、与或非门、同或门、异或门、加法器、编码器、译码器、数值比较器、数据选择器、RS触发器、D触发器、JK触发器、T触发器、计数器、寄存器等)。常用电路:组合逻辑电路(无记忆功能)和时序逻辑电路(有记忆功能)。

3电子产品组装与调试实训项目的改革

根据以上电子技术基础课程所包括的知识点,查找到比较更切合实训要求的实训内容即数字温度计[1]。数字温度计主要由温度检测电路、信号放大电路、V/F变换电路、频率测量电路、超温告警电路和电源电路所组成。框图中各部分电路简介:温度检测电路:温度检测电路主要由并联式稳压器、电桥和差分放大器组成。信号放大电路:同相比例运算放大器,主要有2个作用,其一是用于将上一级的信号进行同相放大,其二是调整因元件参数偏差引起的测量误差。V/F变换电路:电压频率转换电路。计数译码显示电路:设有锁存器、七段显示译码器和输出驱动电路,显示选用3只七段LED数码管。门控电路:采用V/F转换器进行A/D转换,就应该对V/F转换器输出的频率在固定时间内进行计数,当门控信号为高电平时,计数器允许计数,当门控电路变化为低电平时,计数器禁止计数。以上电路中包括了电子技术基础中大部分的常用分立元件、集成芯片及电路,学生可以通过对元件的检测进一步熟悉各种分立元件,在整个电子线路的分析中,学生通过分模块进行分析,掌握分析电路的方法和产品的调试。因此,数字温度计符合本实训项目内容改革需要。

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社会的发展,民族的振兴,人才是关键。创新性人才的培养需要创新性的教育,创新性的教育需要充分发挥老师和学生的创造性。创新性人才的培养没有固定的模式,山西师范大学对电子信息专业的学生,通过开展“基础课程实验教学-开放性实验教学-大学生创新性实验项目-大学生挑战杯竞赛-毕业论文设计实践”这一人才培养模式,以实验为主导,努力把学生锻炼成社会所需要的创新性人才[1]。现将我们基本作法简介如下。

一、基础性实验教学

基础性实验教学就是开好数字电路、模拟电路、微机原理、高频电路、通信原理、数字信号处理、信号与系统、自动控制等专业课的实验教学,打好坚实的基础,其次学好本专业的选修课,如传感器技术、EDA技术、测试技术、电子产品设计等,只有在学好基础课加选修课的同时,才能实现从“封闭式”向“开放式”转轨,从“传统教育”转型为“创新教育”[2-3]。

二、开放性实验教学

开放性实验教学就是在做好基础实验的前提下,学生在老师的指导下,独立设计、安装、测试完成相关内容的一些实验(包括计算机仿真和实际动手操作),学生利用实验室的开放,一方面在实验箱插接完成了每门课规定的必做实验内容,另一方面利用课余时间将实验进行计算机仿真和动手安装、测试,从而举一反三开发新的实验内容,通过开放性实验训练,学生可以制作出非常有特色的各种演示实验电路板及各种创新作品,如以下两个图片是我院电子信息技术专业学生亲自动手制作的三极管电流分配关系演示仪、单双向可控硅导通性能演示实验装置(见图1、图2)。

三、大学生创新性实验项目

在学好本专业课程的前提下,老师积极鼓励学生参加校级、省级大学生创新性实验项目,例如我校学生2010年申报了省级项目《以模糊滤波算法及单片机应用为基础的新型烟雾报警器》,2011年申报了省级项目《中学物理电学演示实验箱的设计与制作》,2012年又申报了10多项校级、省级的《大学生创新性实验项目》[4]。

四、大学生挑战杯竞赛

近几年来,越来越多的电子专业学生积极申报大学生“挑战杯”竞赛项目,2010年有多名学生申报了校级、省级的第四届大学生“挑战杯”竞赛项目,其中有五项分别是中学物理演示实验的研发、可控硅导通特性演示仪的设计与安装、掌上数字IC电路演示器、新型的烟雾报警器、矿灯瓦斯报警装置等作品分别获校级的一、二、三等奖,用电子技术开发中学物理演示实验、矿灯瓦斯报警装置等分别获省级奖项。2012年又有多名学生申报了校级、省级的大学生创业计划项目和大学生课外制作项目,这充分说明了我校学生的实验创作水平正在大幅度的提高[5-6]。

五、毕业论文设计实践

毕业论文的设计实践是学生经过几年来的实验训练,充分展示自己才能的机会,实践证明,凡是参加过各种项目竞赛的同学,毕业设计的能力与其他同学相比,就明显的占有优势,毕业设计论文的成绩一般都为优秀,比如2012年毕业生的论文用数字集成芯片设计制作声光控彩灯控制电路、传感器特性演示仪的仿真设计与制作、LED光电特性测试器的设计与制作等,都是非常有特色的优秀的毕业论文,很有创新性[7]。

六、结语

总之,通过这一创新实验教学模式的实践,笔者深刻体会到,电子信息技术专业学生实验创新能力的培养与实验课、大学生创新性实验项目、挑战杯项目是紧密相连的,绝不是简单地把实验仅仅作为辅助教学的工具,而是要实现多方的融合,从而达到培养学生创新精神与实践能力的目标。在实施过程中只要方法得力,措施得当,培养有知识、有能力、有创新性的大学生一定能取得成效[8]。

参考文献:

[1] 成协社,刘薇,王立全.开展创新性实验教学实现理论到创新的有效对接[J].实验室科学,2011,14(1):200-202.

[2] 张娴,王士芬,徐竟成.建设精品实验项目 深化创新人才教育[J].实验室研究与探索,2011,30(11):87-89.

[3] 赵玉华,王红.实验室在创新人才培养中的作用[J].实验室科学与技术,2010,8(2):181-183.

[4] 张万奎.大学生科技竞赛与实验教学[J].中国电力教育,2008(10):145-146.

[5] 梁艳.电子技术实验教学改革[J].信息系统工程,2010(5):95-97.

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随着信息技术的迅猛发展,人类社会信息化进程明显加快,特别是电子技术正向数字化、集成化、网络化、综合化和智能化方向发展,电子技术应用领域不断拓宽,新技术、新知识、新工艺、新器件不断出现,对电子技术类相关的人员需求十分巨大。这对于高等教育来讲既是机遇又是挑战,如何培养适应社会需求的高素质电子技术类人才是高校电子技术相关专业教学改革的重点。

随着计算机技术、网络技术和多媒体技术等信息技术的发展及其在教育中的应用,数字化教学资源日益受到人们的青睐,开发高质量的数字化教学资源已成为教育信息化的迫切需要。随着电子技术教学改革的深人发展,基于计算机和网络为特征的数字化教学已经成为电子技术教学改革的主要方向。

2.数字化教学资源建设的意义

高校是培养现代化人才的摇篮,其最终目标就是培养高素质创新人才。以计算机为核心的现代教育技术向人们展示了其多媒体化、人工智能和全球网络化的发展特性,正是这种特性可以便于创设一种全新的教育环境,创造出有利于培养创新人才的教育环境。

信息数字化有效地促进了教育教学手段的多样化,教学模式的多元化。它强调学生的自主创新学习,让学生获得更大的学习空间和自由,培养学生的自主学习能力和创新思维能力;易于实现人际之间的广泛交流和协作,支持人际之间的智能互;易于实现学习环境的虚拟化,提供给学生更多的创造空间和实践的自由。

创建信息化教学环境的首要条件就是建设内容丰富的数字化教学信息资源库。利用多媒体和网络技术与现代教育技术的结合,创建数字化教学资源库,搭建教育信息化平台,建设现代教育技术的应用环境,充分调动教师和学生互动教学的主动性和积极性,反映了当代教育教学的迫切需求。

3.电子技术类课程数字化教学资源的建设

3.1数字化教学资源建设的内容

数字化教学资源是指经过数字化处理,可以在多媒体计算机上或网络环境下运行的,可以实现共享的多媒体学习材料。它具有多样性、共享性、扩展性、工具性等特点。数字化教学资源涵盖的内容十分广泛,有多媒体课件库、多媒体素材库、视频资源库、网络课程、数字化图书馆、教师教学网站群、专业课程资源库等多方面。

电子技术类课程是电子信息工程、通信工程、计算机科学与技术、电气工程等多学科应用型本科专业的专业基础课程,具有理论性强、实践性强、发展速度快、多学科交叉、应用领域广泛等特点,学生对该课程内容掌握程度直接关系到人才培养的质量。针对电子技术类课程的特点,其数字化教学资源的建设应重点放在多媒体课件库、视频资源库、网络课程、虚拟实验、试题库和习题库等方面的建设。主要构建一个以电子技术课程全方位、开放性的数字化教学资源支撑下的理论课教学、实验课教学和网络自主学习的全新的教学体系和模式,以网络教学平台资源建设为核心,为学生搭建一个自主学习的平台。

在建立数字化教学资源体系的系统模型时,教师应该以学生为主体,以建构主义为理论基础,以现代教育理念为指导思想,重视学生的学习过程和师生双方的共同活动。电子技术类课程主要包括《模拟电子技术》、《脉冲数字电路》等课程,我们将结合我校实际,在校园网基础上,借助局域网络、多媒体制作工具和网络编程工具,针对教学的授课、自学、考试、答疑和实验五个环节,利用基于Web的网络教学平台,构建相关课程的理论教学资源、实践教学资源、习题库、试卷库、答疑讨论系统等,整合和完善电子技术类课程的教学资源,丰富教学内容,完善教学手段,形成全方位、立体化、开放式教学模式。

结合电子技术类课程的要求和特点,我们可以构建出相关教学资源库的框图:(如图1)

3.2电子技术类课程数字化教学资源建设的方法

数字化教学资源应该结合网络教学平台进行建设,利用多媒体信息技术和计算机网络技术,在相关课程建设基础上,建设全方位、立体化、开放性的课程教学数字资源。具体建设方法如下。

3.2.1平台构建

首先应充分调研该类课程数字化教学资源建设情况,并结合本校实际,初步构建一个网络教学平台,提出总体设计思路。

3.2.2整合资源

将电子技术类相关课程进行梳理,在原有课程建设的基础上,按照总体框架,补充、完善、整合各种理论和实践教学资源,形成系列教学资源库,完成具有“渐近性”与“多层次”性、能满足不同层次学生要求的习题库建设,建立高质量的电子技术类课程试题库,并进行数字化处理。在资源整合过程中应注意规范化、规划性和协调性。

3.2.3运行调试

当数字化教学资源库建设完成后,应该进行网络教学试运行,同时根据师生提出的问题进行修改和完善。

3.2.4评价与维护

数字化教学资源的建设是长期的过程,需要对教学资源不断地积累和更新,同时应支持教学过程的跟踪统计,具有对教学过程的评价展示,才能充分体现师生互动功能,才能极大地拓宽课程教学空间,达到预期的效果。

依托课程网络教学综合平台,通过教学资源建设和教学手段现代化建设,力争在课程建设方面取得突破。

3.3电子技术类课程数字化教学资源建设需考虑的问题

3.3.1发挥网络教学的优势和利用多媒体的属性。电子技术类课程相对较为枯燥,学生学习兴趣不够浓厚,而网络和多媒体具有集成性、控制性、交互性、多元性等特点,能把符号、文字、声音、图形、动画和视频图像等信息集于一体。因此教师应采用视频、动画模拟演示等多种方法,使得学生更易于理解和接受。

3.3.2网络教学资源的设计开发应具有科学性、知识性和趣味性。教师既要考虑教学的需要,坚持实用的原则,又要不断创新,兼顾学生的兴趣。

3.3.3注意理论联系实际。电子技术课程的实践性很强,因此教师不仅要注重理论教学资源的建设,而且要重视实践教学资源,通过构建虚拟实验室,使学生通过电脑即可像在实验室中操作实验设备般对电路进行验证和设计。同时将大学生科技创新实践活动资料及对学生进行职业培训的项目资料也放在网络平台上,供广大学生学习参考,由此激发学生自主创新学习的学习兴趣。

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要提高人才培养质量,增强毕业生的适应能力,实践教学平台的建立和优化是当前高等教育教学改革的重点和难点,也是影响当前高校人才培养质量的最突出的环节.考虑到民族院校以及学生的具体情况,我们采用了在实验和实践课程体系的构建上,建立“分层”、“递进”的循序渐进式的实践教学体系,以课程实验和学年论文为基础,到课程设计、专业综合实践、专业社会调查、专业见习、毕业实习、毕业论文,逐步提高学习难度,提高要求,达到逐步提高学生动手能力、应用能力和创新能力的目的.在培养方案中,实践教学平台按照电子信息类专业人才基础能力培养:这其中包括电子元器件的识别和特性、电路原理和特性、电子常用仪器的使用方法、测量技术、手工焊接技术、SMT技术、PCB制作技术的掌握等,通过课程实验、金工实习、电子工艺实习等课程达到训练提高的目的;科技论文与技术报告等的写作能力培养通过学年论文、电子线路课程设计报告、电子综合设计报告、专业见习报告和专业社会调查报告完成;电路设计与技术开发能力培养通过课程实验、电子线路课程设计、电子综合设计、毕业设计等实践环节递进式完成;专业前沿领域信息与企业需求了解等方面内容通过专业社会调查实践和专业见习完成,设置这一环节的考虑是:一方面让学生毕业前主动走向社会,与用人单位进行接触,了解他们将来的工作环境和内容,了解他们毕业当年的用人状况和信息,去接触他们在学校和书本上没有接触到的知识,了解行业动态开阔眼界.另外,这一实践环节设置在第八学期开学初,也正是用人单位招聘人员的时间,学生也可利用这一时间找到自己的一份工作.在培养方案中,实践教学平台部分学分在整个方案中占到了34%共60学分,与原培养方案相比,较大幅度提高了实践教学课时在总学时中的比例,增加了实践教学内容,为培养素质高、能力强的电子专业工程技术人才提供了良好保证.

3对相关问题的几点思考

2011新版人才培养方案的制定已经结束,从2011级开始运行,从目前情况来看运行良好.但是,如何在培养目标上达到预期目的,还有许多问题存在于方案之外,需要我们去处理好.(1)为实现培养方案而应具备的教学软、硬件条件也要同步进行建设,如师资队伍、实验、实习基地、课程建设、教学经费以及与之相配套的教学大纲和规章制度等等;(2)虽然在培养方案中设置了较为合理、科学的实践性教学环节,但是因电子信息类学科的实践性教学需要较高的软硬件条件,在目前学校教学经费并不宽裕,设备条件有待进一步改善而且每年招生数量相对较多的情况下,如何让每一个学生有足够多的机会亲自动手参与其中,成了我们要解决的问题;(3)在强调重视基础教学、提高实践能力的背景下,如何让学生涉及一定深度的专业知识,提高创新能力,比如兄弟院校以赛课结合带动实践教学〔8〕,以工作过程导向带动实践教学,以项目带动实践教学等等,是我们需要进一步探讨和努力的问题和方向;(4)用有限的教学经费,能否很好地完成实践类环节教学内容,达到预期目的,如何与企业、行业保持密切联系,特 别是聘请企业、行业专家走进校园,参与培养计划的实施,是处在电子技术行业并不多的地区民族院校需要解决的问题.

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高职数字电子技术教学的目标确立是为了更好地指导该课程的教学方向,对有效落实教学体系起到了指导性的作用。围绕着这个目标建立教材的筛选处理,再依托EDA的技术,强化理论和实践的教学,最后通过课程的设计创新来形成独具教学质量的体系。

一、高职数字电子技术教学的目标

实践教学和理论教学是高职数字电子技术教学综合体系,通过实验、实习、课程设计等内容,完成基本操作技能、综合能力和应用能力的三级能力培养要求,培养学生观察、分析和解决实际问题的能力及创新思维的综合能力。

(一)基本操作技能的培养

实验是整个实践教学环节的基础,可以分为验证性实验和设计性实验。验证性实验可以使学生了解器件功能和使用要求,掌握基本测量方法与仪器仪表的使用技能,熟悉实验操作规范以及学习实验报告的书写要求等基本技能,为进一步深入学习理论知识和能力培养奠定基础。对于初学的学生,必要的验证性实验是培养基本操作技能的主要途径,是素质教育的基础。

(二)综合能力的培养

验证性实验过多会使学生失去对实验的“神秘”感和探索欲望,思维缺乏灵活性和创造性。开设综合性、设计性、实践性实验,可以增加实验的灵活性、创造性,激发学生的求知欲和学习的兴趣,使学生能初步地将所学的基本理论知识独立应用于实践中。在观察和探索的基础上,通过教师的引导激发他们积极思维,逐步提高学生分析问题和解决问题的能力,并使学生的基本技能得到进一步提高。

(三)应用能力的培养

运用虚拟、仿真等技术手段,采用较为先进的EDA技术,一方面可以使实验更加接近工程实际,激发学生的参与性;另一方面通过接近工程实际的课题,使学生多方位多角度地观察、思考、探索和想象,提出多种设想和解决问题的方案。在此基础上,再引导学生进行收敛思维,确定解决问题的最佳方案,完成方案拟订、实施方案的设计、电路制作、安装调试等环节,达到在实践中学、在实践中练的目的,使理论与设计融为一体。从工程角度出发促使学生了解科研活动的全过程,增强学生的求知欲和科研意识,体会理论设计与实际中的距离。这不仅能训练学生思维的逻辑性和独创性,培养严谨的科学态度、科学的思维方式、创新意识和创新能力,还能培养学生的工程观念,训练学生工程应用技能,达到培养应用能力的目的。

二、对教材进行适当处理,把握理论上的度

“数字电子技术”是计算机、机电、自动化类专业的一门重要的专业基础课.当前,随着以培养技术应用型人才为目标的高职教育的日益发展,以及高职对特色的强烈渴望,迫切需要形成与高职教育培养目标相适应的课程体系。

《数字电子技术》的主要任务是培养学生掌握数字电子方面的基本知识和基本分析、设计方法,训练学生数字电路制作与调试的基本技能;培养学生严谨的科学态度、科学思维方式以及创新意识和创新能力。它共有五大模块,包括数字逻辑基础模块、逻辑门电路模块、组合逻辑电路模块、时序逻辑电路模块和综合模块,主要作用就是要求学生能看懂基本电子电路图,学会使用电子元器件手册,能制作、调试、软件仿真、实验验证相关电路,了解数字电子技术在实际生活中的应用,培养学生的职业岗位基本能力和职业素质。由于许多中专升格的高职院校目标定位还不够明确,在办学上仍处于探索阶段,没有系统的、适合自身办学特色的教材,所以一般都选择本科院校教材的压缩版,课程内容不适应高职教育的特点,加上大部分高职生(特别是偏远地区)的学科基础差、底子较薄,在学习的过程中存在着一些不适应现象,学习效果较差。根据高职教育教学“基本理论教学要以应用为目的,以必需、够用为度”的基本原则要求,就必须从“广而深”的知识中选择、重构“少而精”的教学体系。在教学内容的选择上就必须考虑实际工程需要,突出基本理论、基本分析方法和知识的应用,传统的逻辑函数化简方法像代数法、卡诺图法只需要简单分析介绍一下,回避繁琐的集成电路内部分析和数学推导过程,着重介绍器件(或集成元器件)的作用、主要参数、使用方法。如在讲授TTL与非门电路原理时,可结合原理图作简单分析如此:TTL与非门利用T1的多个发射级结构实现“与逻辑”功能,中间级从T2的集电极和发射极分别输出两个相位相反的信号,以驱动T3、T4;当输入信号中有任何一个为低电平时,都将使T1饱和,T2、T4截止,T3导通,输出端Y为高电平,当输入信号全是高电平时,则T1倒置工作状态,其集电结正偏,发射结反偏,使T2、T4饱和,而T3导通,输出端Y为低电平。而对于电路中各个三极管的导通或截止,电路的输入、输出特性,拉电流和灌电流的概念等,不进行详细的分析和计算,只要求学生记住TTL与非门的电压传输特性和噪声容限等主要结论、多余输入端的处理方法和使用中的注意事项,注重理论联系实际,以会用为最大目标。另外,适当采用清晰的最新的电子元器件实物照片,努力减小与现实实际工程应用差距并争取同步,增加学生感性认识和进一步提高学生学习兴趣。这样的处理,既可以让这些基本素质较差的学生理解基本原理,又可以从少学时中留出足够的技能训练时间。

三、以EDA技术为支撑,将理论教学与实践教学融为一体 转贴于

《数字电子技术》是一门应用性很强的技术基础课,其基本理论与实践技能是许多后续课程的基础,理论与实践的密切结合,在本门课程中显得尤为重要。高职教材大多在每章都有演示实验、验证性实验或综合设计,根据我校实习设备的配备情况,在技能实训中往往2-5人一组,这样,经常有学生光看不做,学习缺乏主动性。又由于电子技术教学中所涉及的电路图、电子元件、操作方法和工序都很细微,设备或元件故障多等问题,在操作过程中,学生会碰到各种不同的问题,教师忙于协助解决,上课效率无法提高,从而影响了整个教学计划。根据多年的教学实践,我们把EDA技术引入实验教学,采用EWB仿真实验与传统实验教学形成互补,以解决上述问题。即在课堂教学中,结合教学内容,运用EDA技术对这些实验进行仿真,动态配合课堂教学和做虚拟数字电路实验,让学生感到如同置身于真实的实验实训环境中安装调试一样,形象逼真,让学生在不知不觉中学习,同时可以弥补实验仪器、元件少的不足以及避免仪器、元器件的损坏,还可以避免因实验仪器、元件不足以及仪器、元器件的损坏因素造成实验失败给学生带来挫折感,保证实验能在短时间内成功演示或验证。为了加强学生的实际实践能力,开设了全天开放的创新实验室,学生可以利用课余时间结合硬件实验平台和EWB虚拟电子实验台等亲自完成验证性实验、综合设计等,有些学生还结合全国大学生电子设计竞赛,进行创新设计和制作。此举既提高了学生学习的兴趣和动手能力,又可以为大学生电子设计竞赛培养优秀人才。

四、注重课程设计和创新设计

电子技术课程设计是数字电子技术理论教学完成后进行的一次综合性训练,以进一步培养学生综合运用所学理论知识、独立设计电子产品和对电子产品实际安装、调试的能力。学生经过本课程的理论学习和技能实践后,对于一些中、小规模集成电路的工作原理、逻辑功能、使用方法、等基础知识已有一定的理解,掌握了电路的基本分析方法和基本设计方法,具备了一定的动手能力,在期末便可结合专业发展实际、现有实验条件和电子设计竞赛、创新设计竞赛等,有针对性地进行相应课程设计。课程设计内容由指导教师根据难易分成不同的课题,也可以让学生自行选题,由指导教师根据学生的掌握情况指定由学习较好的学生担任课题负责人,其它学生可根据自己的实际情况选择加入,指导教师要对课题组成员做宏观调配,一般同一小组中应该有不同层次的学生,以达到优秀的学生带动较差的学生共同进步的目标。

在课程设计中,在确定设计方案、电路逻辑功能的设计实现、主要参数和芯片等元器件的选择、电路仿真、安装调试、故障排除等,遇到问题时,除了本组成员之间相互讨论外,各小组之间也可以参与其中,相互交流,指导教师负责审查,作好启发、引导工作并帮助学生解决疑难问题。对学习基础较差的学生,加强辅导与检查;对学习能力较强的学生,适当提高要求,结合工程实际,增大设计方案的创新性,以充分挖掘学生的潜力,激发学生的创新思维。

通过开展课程设计,全面培养学生的科学作风、实验技能以及综合分析、发现和解决问题的能力,使学生具有创新、创业精神和实践能力,促进学生知识、能力、素质协调发展。

五、开展多样化教学,继续提高教学质量

可以开展诸如项目课程,该教学过程需要不断地变换教学组织形式,比如完成工作任务时需要采用小组形式,集体讲授时需要采用班级形式,讨论问题时又需要采用小组形式。在实施项目教学时,相当多的需要模拟企业组织活动结构,让学习者“身临其境”。为了适应这种不断变化的教学组织形式的要求,学校的教学场所,包括课堂桌椅都要做相应变化。

项目化教学提高了学生学习的积极性,分析问题、解决问题、自我探究、自主学习和口头表达等能力得到很好的发展,并形成了良好学习品质。学生在学习的过程中互相帮助,加强了团结合作意识,增进了同学间的相互了解。这样既学到了知识,提高了学习兴趣,使学生的实际应用能力得到很好的培养和锻炼,还增强了探索创新精神。

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基金项目:本文系2013年度广西高等教育教学改革工程重点项目“电工电子学类课程体系的创新改革与实践”(项目编号:2013JGZ101)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)30-0102-02

随着科技的进步,电工电子技术在工业、农业、科研、教育、医疗、文化娱乐、日常生活等领域的应用范围不断扩大,各行业的技术人员也要掌握更多的电工电子知识和技能。“电工学”课程是国内高等学校大多数工科非电专业的一门必修基础课程,它所涉及的教学内容丰富,包括“电路理论”、“电工测量”、“安全用电学识”、“电机学”、“电气控制技术”、“可编程序控制器”、“模拟电子技术”、“数字电子技术”等方面的知识,这些教学内容涉及多门课程。[1]随着电工电子技术的迅速发展,新的技术不断涌现,“电工学”课程的教学内容也在不断地增加。但是,“电工学”教学学时却在减少,学时少与教学内容多这一矛盾更加突出。因此,要达到良好的教学效果,必须对“电工学”课程进行教学改革。广西大学根据“电工学”课程的特点和要求,对其在教学大纲、教学内容、教学方法、实验教学和考核方法等方面进行改革。

一、教学大纲和教学内容的改革

1.教学大纲的改革

“电工学”实质上是电类专业电路、电机学、模拟电子技术和数字电子技术等课程的简化和浓缩,教学内容涉及面广,概念多,理论性和实践性强。“电工学”的教学对象涉及的专业较多,如土木、机械、化工、材料等专业,不同的专业对该课程的要求也不同。[2]如果对各个专业采用统一的教学大纲,必然导致有些专业的学生学少了不够用,而有些专业的学生学多了没有用。因此,我们根据各专业要求制定出有针对性的教学大纲,做到因材施教。在这个基础上制定出其相应的学时。针对不同的专业将“电工学”课程分为46学时、66学时和72学时。学时多的专业,所学的内容相应就多些;学时少的,所学的内容也就少些。

2.教学内容的改革

“电工学”作为一门非电类专业学生的必修基础课程,其基本概念、基本理论和基本方法是教学重点,这些必须讲得清楚、透彻,要让学生掌握这些基本的知识。对于一些系统的理论知识和繁烦的数学推导、论证,尽量删减。为此,对教学内容进行精简和优化。

(1)电路部分,压缩部分电路分析的内容,重点强调电路的基本概念和基本的分析方法,如基尔霍夫定律、支路电流法、结点电压法、叠加定理、戴维宁定理,而诺顿定理不作讲解。此外,对于这些定理的由来不做讲述,只讲述如何应用。电路的暂态分析部分,教学重点放在三要素法和微分电路、积分电路的应用,对于如何求解微分方程简要阐述即可。

(2)电机部分,重点讲授广泛应用的三相异步电机,对直流电机及伺服电机,仅作简要的介绍。电机自动控制部分,围绕继电接触器和常用低压电器的工作原理进行展开,重点是要让学生掌握基本控制环节的组成、作用和工作过程,能读懂简单的控制电路原理图,并能设计简单的控制电路。

(3)模拟电子技术部分,弱化对二极管、三极管的内部机理分析,重点放在其外部特性及应用方面;对于放大电路部分,重点突出基本概念和基本分析方法,以共射极放大电路为例讲授如何分析放大电路的静态和动态分析方法,共集放大电路强调其组成和应用,而共基放大电路不作讲解。

(4)数字电子技术部分,压缩分立元件内容,重点放在集成元件的应用上。

此外,在教学过程中,除了让学生牢牢掌握本课程的基本理论外,还向他们介绍电工和电子技术的新产品、新技术、新方法,结合当前科技发展拓宽学生的视野,开拓他们的创新思维。通过对教材内容做适当的优化,收到了良好的教学效果。

二、教学方法的改革

“电工学”课程涉及的教学内容多,并且大部分内容都很抽象,学生理解起来有一定的难度。为此,要努力提高学生的学习兴趣,激发他们的求知欲。这就要求我们在教学的时侯,要做到深入浅出,把抽象的东西形象化。

第一,要做好课前引导工作。这要求教师对教学内容要做好充分准备。上课时,先把上一次课的内容简要复习一次,并把布置的作业详细讲解,然后给学生简要阐述本次课的教学内容,采用提问式的方法引出具体的知识点。从知识点切入,逐渐向外扩宽,循循善诱。通过这样的方法,既可让学生巩固上一次课的知识点,也可激发学生的好奇心,提高他们学习的积极性。

第二,合理安排教学内容,突出教学重点,注重与学生的互动交流。教学过程中,要做到重点突出,对重点内容要详细讲解。在课堂上,增加课堂讨论的时间,并将课堂问答作为平时成绩考核的一部分,达到与学生互动、交流的目的,进一步提高学生的自学能力。在课外,通过电子邮箱、QQ、电话和学生沟通,并且每周安排一次答疑时间,让学生有更多的时间和教师交流。通过这些方式,不仅有助于教师更好地了解学生的学习情况和自己教学中存在的不足之处,还能大大地改进师生关系。

第三,开拓视野,培养学生的创新思维。在课外,我们给学生介绍一些与电工电子有关的专业期刊,让他们了解电工学的学科前沿,有利于拓宽知识面。围绕教学大纲,给定一些题目,让学生完成课程小论文的写作。学生通过查阅课外资料,更好地了解电工和电子技术的发展和应用,大大提高了他们的学习兴趣。

第四,改进教学手段。把教学手段和教学方法有机地结合,可以达到事半功倍的效果。在教学手段上,充分利用多媒体教室,将多媒体课体与黑板板书有效地结合起来,以课件为主,板书为辅,在课堂中合理运用。课后习题和测验题的讲解,利用板书逐步给出解题步骤,让学生慢慢理解和消化。对于各种原理图和结构图,利用多媒体课件可以提高图的美观度,由此增加其直观性,并且可以提高效率。对于一些学生难以理解的抽象内容,通过采用课件、动画等手段进行展示,使得抽象的教学内容形象化,进一步提高学生的理解能力和接受能力。如在讲解三相电路时,通过播放一个单相电机和三相电机发电的动画,使得学生更好地理解和接受相关的理论知识。灵活运用多种教学手段,可以更好地激发学生的学习兴趣。

第五,理论与实际相结合,进一步提高学生的感性认识和学习兴趣。比如,在讲解三相电源时,结合实际生活,说明要采用三相四线制供电和三相负载不平衡的原因;在讲解常用控制电器时,拿一些实际使用的交流接触器、行程开关到教室给学生讲述,让学生对其结构有更直观的认识;在讲解电气自动控制时,用学生熟悉的电梯作为例子进行各种控制技术的讲述,把课本的理论与实际生活结合起来,达到学以致用的目的。

三、实验教学的改革

“电工学”是一门理论和实践性很强的课程,实验教学是教学中必不可少的一个内容,它和理论教学相辅相成。学生通过实验,不仅能加深理解书本上的内容,提高动手和思考能力,还能培养他们的创新能力。与理论课程相对应,实验课程也分为电路、电机及控制、模拟电子技术、数字电子技术四部分的实验内容。电路部分的实验包括触电现场的紧急救护和基本定律、定理(如基尔霍夫定律、叠加定理、戴维南定理)的验证实验。学生通过搭接实验电路、调试、测量即可完成。这些验证性实验的目的就是为了让学生正确使用常用的仪器仪表,掌握正确的实验方法。电机及控制、模拟电子技术、数字电子技术这三部分的实验,采用开放设计性实验。根据给定的题目,如设计异步电动机的正反转,要求学生自己设计实验方案和实验电路,确定所用元件的参数及仪表。这些开放设计性实验,旨在鼓励学生创新,用多种方法来完成实验,进一步增强他们对理论知识的理解和掌握,培养他们的思考能力和应用能力。实践结果表明,实验效果较好,培养了学生的动手能力和学习兴趣。

四、考核方法的改革

“电工学”课程考试为闭卷考试,以期末考试成绩作为学生期评成绩的考核方法存在以下弊端:不能客观反映学生学习的真实水平;部分平时不认真学习的学生,通过期末突击复习也有可能会取得较高的成绩,这对平时认真学习的学生来说不公平。因此,将考核分为平时成绩和期末考试成绩两部分。为了公平、全面评价学生的平时成绩,对平时成绩的考核方法进行改革[3],其考核方法为:根据学生上课的出勤情况、作业成绩、实验成绩、测验成绩、课堂表现和课程论文得到其原始的平时成绩,其计算公式为:原始平时成绩=(作业总平时成绩+n次测验成绩之和+考勤成绩×2+实验成绩×2+课堂表现+课程论文)/(n+7)。将原始平时成绩从高到低排序,从高分到低分评定其最终平时成绩,并且最终平时成绩的每个分数段按一定比例分配。学生的期末考试的卷面成绩即为其期末考试成绩。学生的期评成绩=最终平时成绩×40%+期末考试成绩×60%。这种考核方法比较全面、客观、公平,有利于提高学生学习的主动性,调动他们的积极性,更好地提高教学质量。

五、结论

“电工学”是一门教学内容丰富的专业基础课,经过以上几个方面的改革和探索,学生由原来的“害怕、抵触”情绪转变为“我要学”,大大提高了学习的主动性和积极性,教师和学生对“电工学”的教学都比较满意,取得了很好的教学效果。

参考文献:

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一 前言

数字电子技术是计算机及通信类专业的重要的专业基础课,其中关键的环节就是培养学生的实践能力和解决问题的能力,因此,生动形象的课堂教学和全面的实验体系对教学效果和知识的应用能力有着非常重要的作用。然而,由于实验仪器的的老旧,数量有限,使得实验的开出率以及实验内容的扩展都受到限制。为顺应现代教育的发展,实施的现代化远程开放教育,将计算机虚拟仿真技术应用于数字电路教学中。其中理论教学结合多种教学方法和现代化的教育技术,将基础知识和理论形象地表现出来,有助于学生理解。课堂教学和实验教学都利用计算机虚拟仿真软件将所学理论联系实际,并加以应用,在此研究基础上提出了基于虚拟仿真技术的所有电子技术课程教学的新模式。

二 计算机虚拟仿真技术

虚拟现实(Virtual Reality)技术,简称VR,涉及计算机图形学、人机交互技术、传感技术、人工智能等多个领域。它由计算机硬件、软件以及各种传感器构成的三维信息的人工环境――虚拟环境,可以逼真地模拟现实世界(甚至是不存在的)的事物和环境,人投入到这种环境中,立即有“亲临其境”的感觉,并可亲自操作,与虚拟环境进行交互[1]。

计算机虚拟仿真技术,是在多媒体技术、虚拟现实技术与网络通信技术等信息科技迅猛发展的基础上,利用计算机技术将仿真技术与虚拟现实技术相结合,是一种更高级的仿真技术。虚拟仿真技术以构建全系统统一的完整的虚拟环境为典型特征,并通过虚拟环境集成与控制为数众多的实体。实体可以是模拟器,也可以是其他的虚拟仿真系统,更多的是计算机。实体在虚拟仿真软件所提供构建的环境中相互作用,以表现客观世界的真实特征。虚拟仿真技术的这种集成化、虚拟化与网络化的特征,可以满足现代教育的发展需求[1]。

三 课程教学的若干问题及改革研究

对于理论教学环节,首先是教学内容陈旧。当前大中专院校所用的教材内容都是十几年前的,即便是近几年出版的教材,也只是内容的深浅不同,体系结构基本相同。比如教材中主要说明的74LS系列的芯片在目前实际应用中已经被淘汰,真正是学的没用,用的没学。现在的学生在学习中,非常关注所学知识的实用性,如果不能学以致用,就影响到学习兴趣和学习积极性。因而在课程教学中要及时更新教学内容,讲解传统芯片的同时多介绍一些现在普遍使用的芯片,当然也要根据学生学习程度,最大可能激发学生的兴趣[3]。

其次是教学方法。常用的教学方法无非就是这几种:讲授法、讨论法、谈话法、阅读指导法。根据课程的特点和教学要求,不能一成不变的套用传统的教学方法。这些方法对有些课程很有效,但是对计算机课程不一定全部适合,因此需要探索适合本课程需求的新的教学方法。笔者在教学中通常有如下几种方法:讲授法,这是传统的教学方法,教师口述基本事实、原理和推理过程。部分定理,原理及产品采用讲授法。例举法,就是以典型例题说明某个定理或元件的应用,这是本课程用的最多的一种方法。在数字电路课程中有很多芯片的实际应用,有些是针对某部分内容的很典型的例子,这些例子对于学生理解和掌握此部分知识非常有用。任务驱动法,就是教师布置一些运用某个知识点的题目,要求学生在课堂上有限的时间里做出来,并检查完成情况。这样学生对该节课所学知识从理论到应用有了一个全方位的认识,而且对每个知识点掌握得都比较透彻,这是近年来比较流行的一种教学方法,也是计算机专业课程特有的一种教学方法,对提升教学效果有显著作用。

再次是教学手段,不是单纯的使用多媒体课件,而是结合计算机专业特点引入现代化教育技术和手段,很多典型例题用计算机仿真软件在课堂验证,让学生直观形象地了解电路的工作情况,从而掌握电路或芯片的应用。

对于实验教学环节,首先是实验设备简陋。很多高校数字电路实验设备包括我校仍然使用老式实验箱,即由固定数字电路芯片搭建的实验,学生只能按实验教材设计的实验按步骤做固定的实验,实验内容都是以芯片讲解为主,目的是对芯片功能进行验证。因此学生把实验课当完成任务,实验环节没有促进教学,相反影响了教学效果。很多新的芯片不能认识和实践,使得实验教学方法与实际应用的要求严重脱节。其次在实验教学过程中,由于实验设备老化,个别元件被损坏或接触不良,导致学生实验中,出现一些问题,电路连接完全正确,但是就是得不到正确结果,结果费了很多时间去排除故障,这样做实验当然激发不了学生的兴趣,相反还会阻碍他们进一步探索。再次,由于实验条件的限制,实验项目只能停留在验证性实验层次,学生的设计能力和综合应用能力都得不到提高,利用电子电路的计算机虚拟仿真软件multisilm10就可以解决这个问题,利用这个软件可以自行设计集成电路,综合应用各种芯片,完成所有的数字电路实验[4]。在教学实施中,根据学生情况分验证性实验、设计性实验和综合性实验三个层次完成实验教学目标。

四 计算机虚拟仿真技术在课程教学中的应用

1 课堂教学中的应用

在课堂讲到门电路的工作原理或集成电路的应用时,可以现场用计算机仿真软件演示电路的工作过程,使学生更好地理解门电路的工作原理和芯片的工作情况。从而掌握电路的应用。这样,教学过程是由原理到应用,由简单到复杂,由抽象到现实,循序渐进地完成理论知识的学习。数字电路的基本单元是门电路,那么理解其工作原理非常重要,但是此部分对于大部分同学来说都是难点,如何突破这个难点呢?利用软件建立仿真电路,真实地展现输出电压随输入电压的变化情况,就会获得很好的效果。下面是利用仿真软件说明TTL与非门工作原理的课堂实例:

(1) Vi=0V,输入接低电平。那么Q1导通,Vb1=0.8V,Ib5

(2) Vi=3.6V,输入高电平。那么Q1的发射极电流从发射极(0.852mA)流入,从集电极流出,Q1的发射极和集电极倒置状态。Vb1=2.443V,Vb5=0.843V,Vbc1+Vbe2=2.443-0.843=1.6V,导致Q2、Q5导通。由于Vc2=0.886V,Q4、Q5截止。输出Vo=0.018V。其电路仿真如图2:

2 实验教学中的应用

大学生需要有独立的设计能力和对电子器件的综合应用能力,这就决定了本课程的实验体系应该是三个层次,在简单的验证性实验的基础上必须开设有创造性的设计性实验和综合性实验。然而实验室有限的数字电路实验箱只能做几个简单的验证性实验,无法满足设计性实验和综合性实验的设备要求。但是,利用电子电路的计算机仿真软件就可以扩展实验室,提供所需要的一切电子元件和芯片,搭建任意难度,任意复杂的电路,并验证其正确性。同时利用仿真软件的可配置性,配合适当的电路可做出多种不同的应用。在实验课程中,提前给出了三种实验的一些题目和内容,要求验证性实验必须都完成,设计性实验可选做一至两个,综合性实验选做一个。下面简要说明学生利用仿真软件选做的数字电子钟逻辑电路的设计实例。

要求用中、小规模集成电路设计一台能显示日、时、分秒的数字电子钟,选用器材主要有:安装有仿真软件的计算机若干台,集成电路(CD4060、74LS74、74LS161、74LS248),晶振、电阻、电容若干,数码显示管,三极管、开关若干。

提示设计方案,包括数字电子钟的电路框图和四个主要模块的实现细节,学生依据电路框图和提示信息设计逻辑电路图,并将其在虚拟实验环境中用仿真电路实现。下面给出数字电子钟的电路框图。

篇幅所限,参考电路就不给出,但是通过这个实例可以看出虚拟仿真技术在课程实验中的重要作用。不但节省很多设备购置费用,不受地点和环境的限制,而且和真实实验具有相同的效果。既然如此,为什么不广泛应用呢?

五 总结

论文对数字电子技术课程教学提出很多问题,在实际的教学实践中对这些问题进行了探索,将计算机虚拟仿真技术引入教学中,采用现代化教育手段进行课程改革。课堂教学提出了很多适合本课程并行之有效的教学方法,重要电路工作情况的计算机仿真演示,部分例题的计算机仿真验证,增强其直观性和真实性,加强学生的理解。实验教学也利用计算机仿真软件,采用虚拟实验和真实实验相结合的方式,扩充建立了虚拟实验室,扩展了实验内容,在无需花费很大代价的情况下,满足了设计性实验和综合性实验的条件,从而完成三个层次实验体系的建设。在本文的研究基础上,可将虚拟仿真技术推广应用到所有电子技术课程教学中,引发电子技术课程改革的新局面。

参考文献

[1] 吕,邓春健等.利用EDA技术全面改进数字电路课程教学[J].福建电脑,2008,(6).

[2] 刘静,边晓娜等.基于EDA平台的虚拟电子实验研究与实践[J].计算机教育,2007,(7).

[3] 黄培根等著.multisim 10 计算机虚拟仿真实验室[M].北京:电子工业出版社,2008.

[4] 黄荻.融入EDA技术,深入数字电路课程改革[J].中国现代教育装备,2008,(2).

[5] 江晓安等编著.数字电子技术[M].西安:西安电子科技大学出版社,2002.

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2完善现代电子技术精品课程建设

按照精品课程评估体系扎实推进课程体系建设,具体包括:

2.1推进课程教学基础建设和教学实践平台建设

完成课程教学大纲、教案、多媒体课件、教学参考书、网络教学资源、课程建设与管理规划、实践教学设计、教学质量控制控制等基础性工作;并按照有关要求,建设了课程网站,优化资源配置的教学模式。建成省级电子信息实验教学示范中心1个、省级机电工程实验教学中心1个、省级电工电子基础实验平台1个,校级开放创新实验室1个,建成6个校企联合实验室和多家校企合作实习基地,拓展了学生进行电子技术设计实践平台。

2.2推进课程教学内容建设 突出知识的应用性

按照“分立元件起步,集成电路落脚,突出技术应用”来组织教学,努力提高学生的综合素质和创新能力。根据电子技术的飞速发展的客观实际,教学内容以集成电路为重点,重外部特性,轻内部结构;重实用电路,轻基本电路;重技术应用,轻理论分析;把电子技术的新概念、新器件、新设备溶入课堂教学中去;突出技术性、应用性,引入新技术、新器件,正确、妥善处理传统内容与新知识、新技术之间关系,对教材内容的精选要遵循“少而精”的原则,教材水平应保持与本学科发展相适应的科学水平。

2.3形成“一体化,多层次”的教学体系

通过对传统的电子技术实验课进行优化、整合,分阶段开设基础板块、提供板块、拓展板块3组系列,并增加“创新实验”和“开放实验”,既体现不同层次的差异,又形成一个有机整体,突出了“基础、提高、综合、创新”的特点。将原有以电子技术理论课程教学为主体,变为理论教学与实验教学并举,验证性、应用性训练与创新性训练并举,从原来被细化的按专业方向培养学生,变为按一级学科特点培养人才。

3创新教学方法 更新教学手段

利用现代化教育手段,设计多媒体课件,开展课堂演示实验教学,创新教学方式。通过应用EWB,MATLAB和Multism软件,制作了电路原理、模拟电子技术和数字电子技术演示实验软件,并课程教学中新增了演示实验环节,使抽象的理论变得形象,加深了学生对知识点的理解,增强学生对实际应用知识点的感知力。通过引人电子设计自动化工具软件,形成“电子仿真工作平台”,对现成的组合逻辑器件及时序逻辑电路进行功能验证,提供简便快捷、准确有效的实验手段,可以丰富教学内容,更新课程的教学思路,提高课程的实践性与应用性。另一方面,也可以借助计算机网络环境,将数字电子技术课程教学资料(例如:课件、讲义、教案、辅助教学材料、试卷等)上网,使其成为共享的资源,能促进数字电子技术课程的交流和改革。模拟仿真突破了教学难点,具有化繁为简、化难为易、化抽象为具体的功能。

4以开放创新实验室为平台 加强第二课堂实验基地建设和指导

4.1建立开放创新实验室和校企联合实验室

为学生搭建良好的电子技术实践和创新平台学生通过项目申请,进入开放创新实验室;实验室则为学生提供电子技术实践场所、仪器设备、元件耗材,并由相关的老师负责指导。具体做法是:首先,每学期开学初,学生向实验室提出申请;其次,经指导老师审核、实验室管理老师批准,申请获得通过后的学生将进入创新室,借用仪器设备(如:计算机、示波器、直流电源、信号发生器)搭建自己的实验平台;学生可以根据自己电子系统设计的需要,使用实验室中的电子设计设备,如打印机、转印机、铜板腐蚀剂、钻台等公共设备,并申请常用的电子元器件。同时,常年有课题组教师负责创新实验室学生的辅导。在学生座位的安排上,将高年级的学生和低年级的学生进行穿插安排,充分调动学生自主学习的主动性,让高年级的学生起到良好的传帮带的作用。创新实验室为学生提供了一个良好的实践平台,极大地提高了学生实践与创新能力。

4.2利用每年暑假时间 进行大学生电子设计竞赛培训

以全国大学生电子设计竞赛为切入点,举办电子设计培训。培训的重点放在实践能力提高上,注重实践训练,弥补理论教学上的不足。根据竞赛征题要求及历年竞赛试题,培训内容采用基础平台+模块化训练。其中基础平台主要内容包括:传感器、放大器、振荡器、运算放大器、调制与解调、数字电路、单片机小系统。模块化训练主要内容是历届竞赛试题和本年度的模拟试题,具体类型有电源、信号源、无线电、仪器、数据采集与控制类。实践证明,这种培训模式是行之有效的,能迅速提高大学生的动手能力,培养其创新意识和协作精神。

5加强学生科研引导和毕业设计建设 提高创新能力

5.1引导学生申报各类科研项目

鼓励学生申报校团委科研项目、省级和校级大学生创新实验项目,并为学生项目立项和项目实施提供指导。

5.2加强学生科研引导和毕业设计指导

以毕业设计形式或课程设计形式,引导高年级学生参与电子技术类产学研项目,锻炼学生解决实际问题的能力和创新能力。学生通过独立完成课题的设计、制作、调试和实验分析,锻炼分析问题和解决实际问题的能力,促进创新意识、创新能力和工程实践能力的培养调,提升适应未来工作的自信心。近年来,有多名大学生通过参与教师与企业间的项目合作,得到了良好的锻炼,毕业后直接到企业就业,成为技术骨干。

6改革成效

6.1电子技术类课程教学质量显著提高

改革后的电子技术课程在授课内容、教学方法上都有了明显的进步,课堂互动性增加,学生的学习兴趣提高了。项目实施以来,电子技术相关的课程授课效果良好,在期末测评中获得同学们的好评,有多位教师获得省级、校级教学名师称号。

6.2学生电子技术实践和创新能力显著提高

各类科技创新活动取得佳绩项目组依托开放创新实验室,通过暑期的大学生电子设计竞赛培训,每年完成约100人次的电子技术设计培训;每学期指导进入开放创新实验室和校企联合实验室的学生约60人,四年来累计指导学生约400人次;指导的大学省级创新创业实验项目、校级创新实验项和团委科研立项目60多项;四年来,本项目组成员指导大学参加了全国、全省大学生电子设计竞赛,获得各类奖项32项,其中一等奖6项、二等奖11项、三等奖15项;指导的学生分别获得2009、2011和2013年福建省大学生课外学术科技作品竞赛二、三等奖。

6.3学生毕业设计课题完成质量显著提高

通过现代电子技术课程体系改革,学生对新技术的掌握和实践动手能力都应该比以前有所提高,这部分学生在毕业设计中就可以做一些难度较大、有实用意义的课题。四年来,指导约200名大学生开展与电子技术相关的毕业设计,取得良好成绩,近30位同学获得校级优秀毕业论文。

6.4获得社会的广泛关注和用人单位的好评

几年来,以开放创新实验室和校企联合实验室为平台的现代电子技术课程体系,培养了一大批实践能力强、创新意识强、具有团结协作精神的大学生,这些学生毕业后能胜任与电子技术相关的技术工作,成为公司的技术骨干,获得用人单位的好评。