電路設計實訓總結范文

時間:2023-03-21 17:36:28

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電路設計實訓總結

篇1

數字電路教學設計項目教學學習興趣現代化電子技術飛速發展,數字電路更是以系統集成化、設計自動化、用戶專業化和測試、智能化的趨勢出現。數字電路教學中如何能應對電子技術的發展,同時又遵循高等職業教育以職業為基礎、以能力為本、理論夠用為度的原則,圓滿完成課程的教學任務,用項目教學法是行之有效的手段。

一、關于項目教學法

1.項目教學的概念

項目教學法,是圍繞一個實踐項目而展開的教學活動,其目的是在項目實施過程中使理論與實踐教學同步進行,從而充分調動學生參與的積極性,提高學生解決實際問題的綜合能力。

2.項目教學法的關鍵

項目教學法的關鍵,是把整個學習過程分解為一個個具體的工程或事件,設計出一個個合適的項目教學方案。這樣,不僅傳授給學生理論知識和操作技能,更重要的是培養他們的職業能力。

3.項目教學法的優點

項目教學法,是讓學生實施一個具體的項目,學生學習的目的很明確,能極大地調動學生的學習積極性,提高學習興趣。項目教學法大多要分小組完成,通過小組內及小組間的充分交流、討論、決策等,提高學生合作能力,強化學生的團隊意識。而合作能力和團隊意識,恰恰是當前社會化大生產所要求的基本素質。項目教學法在實施過程中會涉及到很多學科知識,能促進課程間的整合。

二、項目教學法的教學實踐

數字電路課程是高職電氣專業一門承上啟下的專業基礎課,具有較強的邏輯性、應用性和工程實踐性。內容包括數字電路基礎、組合邏輯電路基礎、組合邏輯集成電路、時序邏輯電路基礎、時序邏輯集成電路、半導體存儲器與可編程邏輯器件、數模和模數轉換器和脈沖信號的產生與整形共8章節。按照“以能力為本位,以職業實踐為主線,以項目課程為主體的模塊化專業課程體系”的總體教學設計要求,本門課程以培養靈活應用常用數字集成電路來實現邏輯功能的能力為基本目標,打破學科課程的設計思路,緊緊圍繞工作任務完成的需要來選擇和組織課程內容,突出工作任務與知識的聯系,讓學生在職業實踐活動的基礎上掌握知識,增強課程內容與職業崗位能力要求的相關性,提高學生的就業能力。本課程可以分成6個項目完成,分別是:全加器電路設計、搶答器的設計與制作、同步計數器電路設計、數字鐘電路的設計與制作、用可編程邏輯器件設計數字鐘電路和A/D 和D/A 轉換功能仿真。第1到3章劃為第一個項目,內容是:全加器電路設計。以下就以第一個項目為例完成教學設計。

1.教材分析

這部分內容包含3個章節:數字電路基礎、組合邏輯電路基礎、組合邏輯集成電路。每章節后面都有本章小結、思考題與習題、技能要求和實訓內容以及書最后的實驗內容部分。很顯然,編者也在強調技能和實訓的重要性,但在進行教學設計時采用項目教學法能很好地體現實踐能力為主。

2.教學設計

此部分內容重點是掌握邏輯函數的表示方法,會進行邏輯函數的變換和化簡;能正確理解基本門電路邏輯功能;會用基本邏輯門電路設計簡單組合邏輯電路。如何把內容連貫,用某個項目來體現,我們可以結合實驗內容以及常見的電路來解決。那么,學習項目選取的基本依據是該門課程涉及的工作領域和工作任務范圍,在具體設計過程中,還以相關專業的典型產品為載體,使工作任務具體化,產生具體的學習項目。項目的難度要適中,要適合學情,讓學生都能動手參與,能充分調動他們的積極性,使學習更有目的性,讓學生在職業實踐活動的基礎上掌握知識。本項目內容是全加器的電路設計。采用全加器的設計這樣的項目內容,那么,組合邏輯集成電路,此部分章節中的編碼器、譯碼器與數碼顯示器等內容暫時就使用不到,我們可以把這些內容劃分到下一個項目中去,而只是涉及到它的前面一部分內容二進制加法器。這樣,不會顯得項目量過大,知識太擁擠,學生學習困難的問題。

3.教學過程的組織實施

項目教學法的教學步驟,具體是以下六個步驟:情景設置,操作示范,獨立探索,明確項目,協作學習,學習評價。本項目可以包含這幾個模塊:(1)完成基本門電路的測試;(2)用74LS00實現多種邏輯功能;(3)用基本門電路設計全加器電路。每個模塊參考學時都可以是4學時,它們的學習目標不相同,由淺入難,循序漸進,慢慢引導學生掌握理論知識,增加實踐經驗。每個模塊除了列出的工作任務以外,根據學生層次的不同,還可添加相應的拓展知識。模塊一邏輯門電路測試工作任務包含測試TTL門電路74LS00、74LS04、74LS20、74LS32、74LS86邏輯功能并記錄測試數據和整理歸納總結,列出74LS00、74LS04、74LS32、74LS86 邏輯表達式,狀態真值表。它相關的理論知識:基本邏輯運算和復合邏輯運算,基本門電路邏輯功能,邏輯函數的基本表達式。模塊二用與非門電路實現多種邏輯功能工作任務有用74LS00實現下列邏輯功能:或非F=A+B、與或F=AB+CD、4輸入與F=ABCD、異或和同或。相關理論知識:邏輯代數的基本定律和規則,邏輯函數的化簡方法,邏輯函數表達式。模塊三全加器的設計與制作工作任務:用基本門電路設計判奇電路,用基本門電路設計半加器電路,用基本門電路設計全加器電路。相關理論知識:組合邏輯電路的分析方法,用基本門電路實現組合邏輯功能。全加器是能夠計算低位進位的二進制加法電路,全加器的邏輯圖如圖所示。

篇2

(一)課程設計理念

以企業需求為導向,以專業培養目標為核心;針對電子產品制作、檢測、調試與管理崗位的電子工藝技能;以電子產品制圖制板員、電子產品維修試驗員、工藝助理工程師、SMT操作員的職業能力培養為主線;實訓內容源于電子企業產品生產工藝的技術應用;培養勝任電子企業電路設計制作、調試維修與工藝管理工作的高技能應用型人才;教學宗旨是服務于企業,服務于社會。

緊跟企業電子產品生產新工藝、新技術,經過社會調研與崗位分析,確定電子產品制作、檢測、調試與管理崗位的電子工藝技術應用職業能力,依據課程教學目標和職業能力要求,開發出實訓項目。以項目為引導,選取企業生產的實用電子產品為載體呈現教學內容,依據電子產品生產過程,融入職業資格標準,設計出相應的學習任務。

構建“雙師結構”教學團隊,與企業兼職教師合作,保障校內外實習實訓等教學工作的順利實施;建設具有模擬真實工作場景的校內生產性實訓室和具備實踐補充功能的校外實習基地,使學生在真實的生產環境中得到鍛煉。

采用基于電子產品制作工藝的“項目引導、任務驅動”教學模式,實施以行動為導向,以電子工藝技能培養為核心的“做前知、做有依、做中思、做有果”四位一體教學組織,運用案例分析、項目教學、分組討論、角色扮演、現場教學、現代教育技術等多種教學方法和手段,引導學生積極思考、勇于實踐,提高教學效果,做到學生、學院和社會三方受益。

二教學內容的選取

(一)教學內容選取步驟

第一,崗位調研分析。針對電子工藝技術應用職業崗位進行調研與分析,得出典型工作任務;依據職業崗位要求,分析出完成典型工作任務所需的知識、技能和素質。

第二,職業能力確定。依據課程教學目標,對同類知識、技能歸集和序化,分析出電子工藝技術應用崗位的三層次職業能力。

第三,實訓項目開發。以電子工藝技能培養為核心,按照生產現場用到的不同電子產品生產工藝,開發出相應的實訓項目。

第四,教學載體確定。以實訓項目為引導,選取行業企業生產的,能涵蓋實訓項目工藝要求的典型電子產品作為教學載體。

第五,學習任務設計。參照“電子設備裝接工”和“電子產品制版工”的職業資格標準,融入環保要求和企業安全文化,以電子產品生產過程為主線,設計出相應的學習任務。

(二)選取教學內容

3教學載體確定

選取實際應用多、適用范圍廣、易于操作的雙聲道BTL功放、SMT調頻收音機和KJD11-36型局部通風機自動切換控制器作為教學載體,分別涵蓋了單面板通孔安裝電子產品制作、單面板表面安裝電子產品制作、單面板混合安裝電子產品制作及雙面混裝電子產品制作的職業能力要求。

載體一為雙聲道BTL功放,通過載體一的設計制作,可以使學生掌握單面板通孔安裝電路的設計制作方法和工藝要求。

載體二為SMT調頻收音機,要求學生在掌握單面板通孔安裝電路設計制作基礎上,通過載體二的設計制作,學習表面安裝電路的設計制作方法,并能綜合運用所學的通孔安裝和表面安裝電路設計能力。

載體三為KJD11-36型局部通風機自動切換控制器,通過載體三的設計制作,要求學生在掌握單面板混合安裝電路設計制作方法的基礎上,學習雙面板混合安裝電子產品的設計制作方法和工藝要求。

一個教學載體即是一個實用電子產品,教學過程中,要求對產品進行電路板設計制作、檢測調試及工藝設計管理。通過3個產品的制作,學生掌握了根據電路要求,選擇元器件安裝方式,設計并制作單、雙面電路板,確定適合的生產工藝,調試組裝為電子成品的方法,提高學生專業知識的綜合應用能力。

三教學內容的組織與安排

(一)整體教學組織與安排

“做前知”―――學生制作產品前,由教師通過演示操作、視頻解說、圖片說明等形式,說明學習任務,學生通過聽、看、試操作等形式,知道了做什么,明確任務。

“做有依”―――學生動手操作前,教師通過講演結合、學做結合、討論互動、設疑、啟發等教學方法,將該怎么做所依據的理論知識與操作技能傳授給學生。

“做中思”―――學生在產品制作過程中,通過自查,進行質量檢測(包括電路設計檢驗、電路性能檢驗、電子產品質量檢驗等),填寫學生自查表,反思任務存在的問題,分析、總結任務實施情況。

“做有果”―――在每個任務完成后,學生自制出電子產品,并進行成果展示與考評。

(二)單元教學組織與安排

每個學習任務均以《任務單》的形式呈現,《任務單》使學生在學校的學習過程如同在工作崗位的工作過程。我們設計的《任務單》為校本教材的角本,經過教學實施、信息反饋,優化學習任務及《任務單》,形成校本教材。《任務單》包含教學方案、任務布置、相關知識、技能要點、工作計劃表、任務實施、學習考價、相關習題、后續任務安排等部分內容。

教學方案:主要用于指導教師的教學和學生的學習,包括學習目標(知識、技能、素質目標)、學時安排、教學方法和材料等。

任務布置:由3~5名學生組成學習團隊,教師通過演示操作、視頻解說、圖片展示等形式,講解、說明項目內容,使學生明確學習任務目標。

相關知識:本著“體現職業性和必須夠用”的原則,為學生提供與電子產品生產相關的,完成學習任務所需要的基礎知識,講授時注意引導學生自己探索發現規律性技術,鼓勵、敦促學生自己動手嘗試,在生產實踐中思考、總結、創造;學生可瀏覽網站或查閱教材、參考書進行理論知識和技能操作的學習。

技能要點:為學生提供與產品生產相關的實踐知識和崗位所需的職業素養要求。通過教師(師傅)的演示,使學生初步認識產品生產工藝和技能要點,做到有的放矢。

工作計劃表:由學生按照電子產品制作的工作過程,列寫出工作計劃表,使學生熟悉工作步驟,理清工作思路,按工作計劃進行操作。

任務實施:通過具體產品的生產工藝過程,訓練學生及團隊的電子工藝技能,提升安全質量意識,培養職業能力。實際操作時注意為學生提供切磋技藝的機會,即邀請動手能力強、掌握快的同學進行操作示范、經驗介紹,同學自由提問,為學生之間的交流、互助創造條件。

學習考評:根據《項目考核標準》、《實訓報告考核標準》和教學要求,設計出學生自我考評表、教師(師傅)對學生考評表、教師(師傅)對學生團隊考評表。以考評表的方式,檢驗學生學習效果。考評內容包括學生成果展示、學生自查、自我考評、教師(師傅)考評學生、教師(師傅)考評學生團隊、教師考核、點評等。

相關習題:學生通過完成相關習題,鞏固所學的知識點、技能點。

后續任務安排:該任務完成后,布置下一階段的任務要求,學生可以通過團隊討論、查閱資料、現場收集資料等方式,熟悉后續學習任務。

四考核與評價

為充分調動學生的學習積極性,突出對學生職業素養與職業能力的全面考核與綜合評價,制訂了《項目考核標準》和《實訓報告考核標準》,采用學生、專職教師(教師)和企業兼職教師(師傅)三方共同參與的過程考核辦法,通過對4個項目中的11個任務進行學生自我考評、教師(師傅)對學生考評和教師(師傅)對學生團隊考評,評定學生的綜合成績。

在教學過程中,針對每個學習任務,學生要在校內實訓室和校外實習基地完成,需要將學校專職教師與企業兼職教師的考評相結合;在學生走上工作崗位之后,需要對自己的工作表現進行自我評估,為鍛煉其自我評價的能力,學生需要對自己的工作表現進行評價。因此,在課程的考核與評價中,學生、專職教師和企業兼職教師共同參與,進行過程考評。

學生綜合成績由對四個項目的過程考核成績決定,其中,項目一、二各占20%,項目三、四各占30%。過程考核中,學生自我考評占20%、教師(師傅)考評學生占30%、教師(師傅)考評學生團隊占30%,實訓報告完成情況占20%。

其中,學生自我考評是學生根據自己在任務實施過程中的表現進行考評;教師(師傅)對學生考評是考核學生在產品制作過程中表現出的自主能力、溝通能力、合作能力、新知識和新技能掌握能力、綜合應用能力和創新能力,教師(師傅)對學生團隊考評是考核學生團隊在產品制作過程中表現的團隊協作能力,實訓報告主要考核學生應知應會內容的理解與領悟情況。各實訓項目成績由四部分組成,任何一部分缺失都不能構成完整的實訓過程。

學生綜合成績的評定用如下公式計算:課程綜合成績=

確立學生的主體地位,將“以教為本”轉變為“以學為本”,盡可能使教與學的活動在真實的工作情境中進行,促進學生從學習者角色向工作者角色轉變。開放校內實驗實訓室、機房供學生自主學習使用,應用技能實訓項目允許學生自由選取、自主完成,讓學生的個性得到充分發揮,將學習權還給學生,培養其自主學習的習慣。通過完成學習任務,使學生掌握學習和工作的方法,在群組勞動中學到知識、鍛煉能力,并有機會發揮所長,在團隊合作中找到自己的位置,分享成功的快樂。這不僅活躍了課堂氣氛,還加強了學生的合作能力、交流能力。

(二)把實訓教學搬進工廠,貼近企業工程實際

課程每一個實訓項目的制作都是在真實的工作環境中邊做邊學完成的。為在實訓室中營造職業氛圍,我們不僅購買了工廠生產用的設備,將實訓場地按照工廠的標準建設布置,張貼操作規程、安全注意事項等條例標識,還要求學生必須穿著實訓服并以實訓班組的形式參加實訓,讓學生盡可能地在真實的崗位環境中實訓。

(三)探索實踐了基于電子產品制作工藝的“項目引導、任務驅動”教學模式

依據本課程知識、技能、素質目標,選取實用電子產品作為載體引入到教學過程中,基于工作過程構建教學過程,開發具有實用、可操作、可檢驗,并注重趣味性的實訓項目。在項目引導下,以培養單面板通孔安裝電子產品制作、單面板混合安裝電子產品制、雙面混裝電子產品的設計與制作三個層次的職業能力為主線,按照電子產品生產工作過程,從電路板設計電路板制作組裝產品整機調試維修,分別設計出3個學習任務來完成電子產品的設計、制作與調試維修。

參考文獻

[1]職業技能鑒定指導編審委員會.電子設備裝接工職業資格標準[M].工業與信息化部出版社,2005.

[2]姜大源.當代德國職業教育主流教學思想研究[M].清華大學出版社,2007.

篇3

關鍵詞:電子科學與技術;實驗教學體系;微電子人才

作者簡介:周遠明(1984-),男,湖北仙桃人,湖北工業大學電氣與電子工程學院,講師;梅菲(1980-),女,湖北武漢人,湖北工業大學電氣與電子工程學院,副教授。(湖北 武漢 430068)

中圖分類號:G642.423 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)29-0089-02

電子科學與技術是一個理論和應用性都很強的專業,因此人才培養必須堅持“理論聯系實際”的原則。專業實驗教學是培養學生實踐能力和創新能力的重要教學環節,對于學生綜合素質的培養具有不可替代的作用,是高等學校培養人才這一系統工程中的一個重要環節。[1,2]

一、學科背景及問題分析

1.學科背景

21世紀被稱為信息時代,信息科學的基礎是微電子技術,它屬于教育部本科專業目錄中的一級學科“電子科學與技術”。微電子技術一般是指以集成電路技術為代表,制造和使用微小型電子元器件和電路,實現電子系統功能的新型技術學科,主要涉及研究集成電路的設計、制造、封裝相關的技術與工藝。[3]由于實現信息化的網絡、計算機和各種電子設備的基礎是集成電路,因此微電子技術是電子信息技術的核心技術和戰略性技術,是信息社會的基石。此外,從地方發展來看,武漢東湖高新區正在全力推進國家光電子信息產業基地建設,形成了以光通信、移動通信為主導,激光、光電顯示、光伏及半導體照明、集成電路等競相發展的產業格局,電子信息產業在湖北省經濟建設中的地位日益突出,而區域經濟發展對人才的素質也提出了更高的要求。

湖北工業大學電子科學與技術專業成立于2007年,完全適應國家、地區經濟和產業發展過程中對人才的需求,建設專業方向為微電子技術,畢業生可以從事電子元器件、集成電路和光電子器件、系統(激光器、太能電池、發光二極管等)的設計、制造、封裝、測試以及相應的新產品、新技術、新工藝的研究與開發等相關工作。電子科學與技術專業自成立以來,始終堅持以微電子產業的人才需求為牽引,遵循微電子科學的內在客觀規律和發展脈絡,堅持理論教學與實驗教學緊密結合,致力于培養基礎扎實、知識面廣、實踐能力強、綜合素質高的微電子專門人才,以滿足我國國民經濟發展和國防建設對微電子人才的迫切需求。

2.存在的問題與影響分析

電子科學與技術是一個理論和應用性都很強的專業,因此培養創新型和實用型人才必須堅持“理論聯系實際”的原則。要想培養合格的應用型人才,就必須建設配套的實驗教學平臺。然而目前人才培養有“產學研”脫節的趨勢,學生參與實踐活動不論是在時間上還是在空間上都較少。建立完善的專業實驗教學體系是電子科學與技術專業可持續發展的客觀前提。

二、建設思路

電子科學與技術專業實驗教學體系包括基礎課程實驗平臺和專業課程實驗平臺。基礎課程實驗平臺主要包括大學物理實驗、電子實驗和計算機類實驗;專業課程實驗平臺即微電子實驗中心,是本文要重點介紹的部分。在實驗教學體系探索過程中重點考慮到以下幾個方面的問題:

第一,突出“厚基礎、寬口徑、重應用、強創新”的微電子人才培養理念。微電子人才既要求具備扎實的理論基礎(包括基礎物理、固體物理、器件物理、集成電路設計、微電子工藝原理等),又要求具有較寬廣的系統知識(包括計算機、通信、信息處理等基礎知識),同時還要具備較強的實踐創新能力。因此微電子實驗教學環節強調基礎理論與實踐能力的緊密結合,同時兼顧本學科實踐能力與創新能力的協同訓練,將培養具有創新能力和競爭力的高素質人才作為實驗教學改革的目標。

第二,構建科學合理的微電子實驗教學體系,將“物理實驗”、“計算機類實驗”、“專業基礎實驗”、“微電子工藝”、“光電子器件”、“半導體器件課程設計”、“集成電路課程設計”、“微電子專業實驗”、“集成電路專業實驗”、“生產實習”和“畢業設計”等實驗實踐環節緊密結合,相互貫通,有機銜接,搭建以提高實踐應用能力和創新能力為主體的“基本實驗技能訓練實踐應用能力訓練創新能力訓練”實踐教學體系。

第三,兼顧半導體工藝與集成電路設計對人才的不同要求。半導體的產業鏈涉及到設計、材料、工藝、封裝、測試等不同領域,各個領域對人才的要求既有共性,也有個性。為了擴展大學生知識和技能的適應范圍,實驗教學必須涵蓋微電子技術的主要方面,特別是目前人才需求最為迫切的集成電路設計和半導體工藝兩個領域。

第四,實驗教學與科學研究緊密結合,推動實驗教學的內容和形式與國內外科技同步發展。倡導教學與科研協調發展,教研相長,鼓勵教師將科研成果及時融化到教學內容之中,以此提升實驗教學質量。

三、建設內容

微電子是現代電子信息產業的基石,是我國高新技術發展的重中之重,但我國微電子技術人才緊缺,尤其是集成電路相關人才嚴重不足,培養高質量的微電子技術人才是我國現代化建設的迫切需要。微電子學科實踐性強,培養的人才需要具備相關的測試分析技能和半導體器件、集成電路的設計、制造等綜合性的實踐能力及創新意識。

電子科學與技術專業將利用經費支持建設一個微電子實驗教學中心,具體包括四個教學實驗室:半導體材料特性與微電子技術工藝參數測試分析實驗室、微電子器件和集成電路性能參數測試與應用實驗室、集成電路設計實驗室、科技創新實踐實驗室。使學生具備半導體材料特性與微電子技術工藝參數測試分析、微電子器件、光電器件參數測試與應用、集成電路設計、LED封裝測試等方面的實踐動手和設計能力,鞏固和強化現代微電子技術和集成電路設計相關知識,提升學生在微電子技術領域的競爭力,培養學生具備半導體材料、器件、集成電路等基本物理與電學屬性的測試分析能力。同時,本實驗平臺主要服務的本科專業為“電子科學與技術”,同時可以承擔“通信工程”、“電子信息工程”、“計算機科學與技術”、“電子信息科學與技術”、“材料科學與工程”、“光信息科學與技術”等10余個本科專業的部分實踐教學任務。

(1)半導體材料特性與微電子技術工藝參數測試分析實驗室側重于半導體材料基本屬性的測試與分析方法,目的是加深學生對半導體基本理論的理解,掌握相關的測試方法與技能,包括半導體材料層錯位錯觀測、半導體材料電阻率的四探針法測量及其EXCEL數據處理、半導體材料的霍爾效應測試、半導體少數載流子壽命測量、高頻MOS C-V特性測試、PN結顯示與結深測量、橢偏法測量薄膜厚度、PN結正向壓降溫度特性實驗等實驗項目。完成形式包括半導體專業實驗課、理論課程的實驗課時等。

(2)微電子器件和集成電路性能參數測試與應用實驗室側重于半導體器件與集成電路基本特性、微電子工藝參數等的測試與分析方法,目的是加深學生對半導體基本理論、器件參數與性能、工藝等的理解,掌握相關的技能,包括器件解剖分析、用圖示儀測量晶體管的交(直)流參數、MOS場效應管參數的測量、晶體管參數的測量、集成運算放大器參數的測試、晶體管特征頻率的測量、半導體器件實驗、光伏效應實驗、光電導實驗、光電探測原理綜合實驗、光電倍增管綜合實驗、LD/LED光源特性實驗、半導體激光器實驗、電光調制實驗、聲光調制實驗等實驗項目。完成形式包括半導體專業實驗課、理論課程的實驗課時、課程設計、創新實踐、畢業設計等。

(3)集成電路設計實驗室側重于培養學生初步掌握集成電路設計的硬件描述語言、Cadence等典型的器件與電路及工藝設計軟件的使用方法、設計流程等,并通過半導體器件、模擬集成電路、數字集成電路的仿真、驗證和版圖設計等實踐過程具備集成電路設計的能力,目的是培養學生半導體器件、集成電路的設計能力。以美國Cadence公司專業集成電路設計軟件為載體,完成集成電路的電路設計、版圖設計、工藝設計等訓練課程。完成形式包括理論課程的實驗課時、集成電路設計類課程和理論課程的上機實踐等。

(4)科技創新實踐實驗室則向學生提供發揮他們才智的空間,為他們提供驗證和實現自由命題或進行科研的軟硬件條件,充分發揮他們的想象力,目的是培養學生的創新意識與能力,包括LED封裝、測試與設計應用實訓和光電技術創新實訓。要求學生自己動手完成所設計器件或電路的研制并通過測試分析,制造出滿足指標要求的器件或電路。目的是對學生進行理論聯系實際的系統訓練,加深對所需知識的接收與理解,初步掌握半導體器件與集成電路的設計方法和對工藝技術及流程的認知與感知。完成形式包括理論課程的實驗課時、創新實踐環節、生產實踐、畢業設計、參與教師科研課題和國家級、省級和校級的各類科技競賽及課外科技學術活動等。

四、總結

本實驗室以我國微電子科學與技術的人才需求為指引,遵循微電子科學的發展規律,通過實驗教學來促進理論聯系實際,培養學生的科學思維和創新意識,系統了解與掌握半導體材料、器件、集成電路的測試分析和半導體器件、集成電路的設計、工藝技術等技能,最終實現培養基礎扎實、知識面寬、實踐能力強、綜合素質高、適應范圍廣的具有較強競爭力的微電子專門人才的目標,以滿足我國國民經濟發展和國防建設對微電子人才的迫切需求。

參考文獻:

[1]劉瑞,伍登學.創建培養微電子人才教學實驗基地的探索與實踐[J].實驗室研究與探索,2004,(5):6-9.

篇4

【關鍵詞】合一教學;CAD;三本院校;創新能力

引言

《電子線路CAD及仿真》課程是電子信息技術及相關專業的專業基礎課程,是一門直接面向應用的基礎課程。現代電子電路設計就是使用計算機輔助電路設計,利用計算機繪制電路圖,制作印刷電路板,在計算機的輔助下完成電路設計,利用計算機進行電路優化、數字或模擬電路的仿真。

電子CAD(Protel)已成為當今電子線路設計人員必備的工具。本課程的任務,旨在使學生學會利用Protel進行電路設計的一般方法,為學生將電路理論知識應用于實踐建立一座橋梁。

1.《電子線路CAD及仿真》課程現狀

每個電子類專業都開設《電子線路CAD及仿真》這門課程,但是普遍存在以下幾方面問題:

(1)開課時間太晚

很多學校CAD課程都是在大二上學期才開課,這樣就嚴重影響學生們實際動手能力。電子線路CAD這門課程學習的是一個制圖軟件protel,如果這個制圖軟件沒學,學生自己想動手做一塊板,是非常困難的。很多高校在學生大一的時候就開設了模擬電子線路和數字邏輯電路課程,學習完這兩門電子類專業基礎課程要參加實訓制作電路板,可是由于沒有上電子線路CAD這門課程,導致不會制作電路板。從而影響學生實訓在制作以及參加一些課外電子制作比賽。所以,我們建議電子線路CAD這門課程越早開設越好,不需要專業課程的知識,只要求掌握protel這個軟件的使用,等后續學到了專業課再自己設計電路。

(2)實驗教學課時不足

電子線路CAD這門課程是一門實踐操作能力很強的軟件課程,如果老師只是照本宣科的把知識點從頭到尾講一遍,學生沒能夠自己及時的動手操作實踐一下,理論課程上講的內容很快就會忘記,等到有機會上機操作的時候,就感覺很難入手。所以,建議在硬件資源條件允許的情況下,把理論課程和實驗課程合二為一,統一在機房上課,教師講完一個知識點,就讓學生在電腦上操作,有問題當場解決。授課內容從簡單到復雜,從一個個小任務到最后的完整項目。讓學生很好的體會一個項目的進行過程。

(3)考核體系不完善

由于是一門軟件課程,很多學校在考核上沒有制定一個嚴格的方法,導致學生在學習過程中沒有壓力,總感覺自己會了,實際動手制板的時候PCB布局布線問題多多。要求加大考核力度,掌握不好的同學不給及格。提高他們的動手實踐能力,更早得接觸用人單位的人才需求。

2.《電子線路CAD及仿真》課程改革方法

貫徹應用型本科“理論教學與工程實踐訓練有機融合”的教育教學模式的原則,在具體內容講述中突出重點和難點,使學生全面了解電子電路設計軟件Protel的應用,熟練應用該軟件繪制電路圖,制作電路印刷板。學習該課程使學生具有電路設計軟件的應用能力,掌握電子電路設計軟件的一般方法,為學習不斷升級的軟件和其他電路設計軟件打下基礎。學生在學習該課程時,應以實操為主。教學方法:課堂理論與實踐相結合。

講授方法以實例貫穿始終。學生要在理解課堂內容的基礎上,重在應用,多練多應用。在實際操作過程中理解和掌握Protel99基本原理、操作技能。加大考核要求和難度,平時成績和期末考試相結合的方式,其中平時成績占課程成績40%;期末考試占課程成績60%。平時考核的內容包括課堂回答問題、上機實驗完成情況以及考勤情況等,重在平時課堂教學。強化學生更加熟練掌握電子設計軟件的使用以及專業技能的培養和整體素質的培養。增加仿真軟件的學習內容,讓學生們能夠自己獨立設計電路,并且掌握如何利用仿真軟件進行調試電路和分析電路,從而大大提高學生們獨立思考能力和創新能力。掌握了仿真軟件的使用,學生們就可以離開實驗室,在宿舍調試電路,包括編寫程序等。

3.《電子線路CAD及仿真》課程改革目標

爭取把全院的電子線路CAD課程全部軟件升級,把電子線路CAD課程軟件由原來的protel升級為Altium Designer。讓學生們更早的接觸企業里面使用的軟件。提高電子線路CAD課程的教學效果,又能提高學生電子設計的能力,更好的滿足用人單位的需求。

電子線路CAD課程我院已經開展了10年了,同時我院計算機輔助設計(電子CAD)認證考試工作也已經開展6年,據統計拿到電子設計初級工程師的學生有800多名,拿到電子設計高級工程師的學生有300多名;拿到證書的畢業生就業前景也比較樂觀。對他們的工作也有很大的幫助。

改革目標:

(1)爭取調動多數學生學習電子類課程的積極性,重視平時課堂的學習過程,避免平時松散,考前搞突擊的現象,平時課堂練習質量較改革前有明顯提高;

(2)希望能夠提高學生們綜合運用能力,由于學生通過自己參加實際項目的設計,使學生較早接觸一些綜合應用性強的專業知識,學生在實際動手設計上多下功夫,從而提高他們的綜合運用能力和表達能力,增加了學生互相交流學習的機會;

(3)培養和鍛煉了學生對知識的理解和分析能力、應用能力,有利于解決問題能力、社會調查、交往能力等綜合素質的提高。由單純考核課程的知識轉變為知識、能力和綜合素質的考核。

4.結束語

我院的《電子線路CAD及仿真》課程采用了此教學模式進行課程教學,從這幾年的教學總結情況來看,這種教學方法很受學生歡迎,極大的提高了學生們學習興趣且提高學生的動手實踐能力和創新應用能力,就業情況也非常不錯。課程打破了傳統的學科型教學體系,按項目重新序化了教學內容,涵蓋了常用的兩大類PCB(單面板、雙面板)的設計技能。通過項目化教學改革,激發了學生學習興趣,增強了實踐能力,培養了電子產品系統設計能力,提高了整體素質。以項目為載體的教學模式取得了顯著的教學效果。

通過項目化教學改革,學校學生就業率達到了94%,專業對口率也有較大提高;學生職業能力強,受到用人單位的好評;電子線路CAD初級認證、高級認證工程師通過率均在90%以上;學生參加省級以上競賽多次獲獎。教學改革效果證明項目化教學改革模式是科學的、有效的,符合高職高專學生知識需求和認知規律,符合企業的崗位人才需求。

參考文獻

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[2]閆瑞瑞,田瑞利,米志紅.電子CAD項目化教程[M].北京:電子工業出版社,2010.

[3]張濤.電子CAD課程的教學探討[J].自動化與儀器儀表,2006(1).

[4]周玉蓉,徐益,趙平.基于工作過程的模具設計與制造專業課程體系構建與實施[J].教育與職業,2010,5(14).

篇5

關鍵詞:學情分析;教學思路;認知學徒法;任務設置和分析

單片機技術是中等職業學校電子與信息技術專業的主干課程之一。單片機技術的發展日新月異,應用技術廣泛地滲透到生活的方方面面。人們對單片機技術的向往日益強烈,但由于單片機是一門技術含量比較高的學科,學習起來的確存在一些困難。隨著時代的變化,傳統的授課模式已經不能適應當前的教學需要。如何引導學生科學高效的學習本門課程,是擺在所有任課教師面前的一道難題。下面是筆者在教學過程中總結的一些體悟和感受,與各位同仁分享。

案例背景

1.教材分析

選定教材是電子工業出版社2011年6月第13次印刷,中等職業教育國家規劃教材《單片機原理與應用》第二版,經全國中等職業教育教材審定委員會審定,并且榮獲了中國電子教育學會首屆職業教育電子信息類優秀教材評審二等獎,具有很高的權威性。

本次教學內容選定為第二章“增強型MCS-51單片機結構”中第二節“輸入/輸出口”。緊承上一章節單片機的基礎知識,本章節介紹具體型號單片機結構和使用,尤其是本節“輸入/輸出口”內容更是重中之中,因為單片機所有數據的采集和反饋都體現在端口上。后面的內容都是對端口的精準使用,所以本節內容是起到承上啟下的作用,對本章或是本課程都具有非凡的意義。

2.學情分析

學生均為高一新生,經過前半個學期的學習對專業知識有一定的了解。對絢麗刺激的新事物,好奇心和接受能力強是這個階段年齡人的普遍共性。叛逆心性和不愿受約束更是直接反映在他們的言語和肢體中,所以采用灌輸式教學方式是行不通的。由于中職學生學習積極性和學習能力上有一定的差距,個體之間亦是參差不齊,不會學和厭學的情況比較普遍,上課不注意聽講,偷懶等行為依然存在。這給任課老師的教學提出了更高的要求――不僅要把課程知識更好的呈現出來,還要努力吸引學生的注意力,引導學生科學地學習,掌握學習方法,增強學生的學習興趣和自信心。因此,根據學情分析和章節的主要內容,我決定主要采用“學徒式”教學模式,制定本節教學目標。

3.教學目標

(1) 理解P1、P2、P3和P4端口的結構。

(2) 理解各端口“輸入/輸出”特性(不包含第二功能)。

(3) 合理分配和使用端口。

(4) 培養職業素養,增強學習興趣和自信心。

4.課前準備

根據教學內容,撰寫教案和教學PPT,準備學生導學案和工作頁。課前布置學生觀察交通路口的霓虹燈亮起的時間和相應各路口指示燈的顏色,并記錄在工作頁上。預習本節內容,思考輸入和輸出對應的參考量是什么?為課堂的教學做好充分的準備。

5.教學思路

俗話說:“磨刀不誤砍柴工”,為了更好的達成教學目標和得到較好的教學效果,在課前要理清教學思路,細分教學環節,把握教學步驟,對可能出現的問題做好充足準備。

課堂教學,以“課前任務提問”開始,“任務設置與分析、分組達成目標、小組匯報、總結和反思”等主要步驟構成教學環節。難點是任務的分析,如何啟發和引導學生把任務解析,才能較好的分階段完成。要讓學生體會到“小事做好,難事不難”,把每個小階段完成好,最終才能完成終極任務。重點是分組達成目標。學生水平不齊,既需要保證動作快的同學有事做,又要保證動作慢的同學跟得上,所以采用分小組的方式將動作快的同學與動作慢的同學混合,利用小組互助學習和教師指導相結合的學習方式。課堂要以學生為主體,以能力為本位,以實踐促進思考,實現教學目標和效果。

6.教學手段

(1)任務驅動法:布置任務引導學生積極參與,逐步解決遇到的問題,在實踐中學習和掌握本節知識內容,最終達成教學目標。

(2)認知學徒法:教師把解決問題的關鍵和要領公開化,使學生在教師提供有效的幫助下協同工作解決任務或問題。通過引導學生主動獲取、開發和利用真實領域中的活動工具的方法,來支持學習。強調經驗活動在學習中的重要性,并突出學習內在固有的、依存于背景的、情境和文化適應的本質,要把學習者和實踐世界聯系起來。

7.教學課時

為了更好的完成教學內容和教學目標,使學生的收獲最大,用4課時達成。

8.教學環境和用具

多功能實訓室,相關配套設施。

教學步驟

1.課前任務提問

課前任務布置中,為了采集數據的統一性,需經師生共同討論,指定交通路口位置,以觀測信號燈明亮時間和相應各路口方向信號燈顏色為任務,完成部分學生工作頁。然后在課堂中,對同學進行提問,以此統一測量數據。最后對數據符合要求的同學大加鼓勵;對數據不符合的同學要分析原因,以勉勵和激勵為主,幫助其恢復信心,并對不符合數據的共性原因進行總結。任何的發明創造都始于準確的觀察,正確的描述,所以該環節不能馬虎,需用大約10分鐘完成。

2.任務設置與分析

(1)任務設置。利用電腦和相關軟件模擬交通路口信號燈,要求實驗效果符合課前任務的測量數據,即模擬真實的交通路口信號燈。繪制該電路的原理圖和PCB圖紙。采購器件和相關耗材。完成實物交通路口信號燈的電路,對它們進行焊接和調試。

(2)任務分析。根據任務設置,師生討論如何完成任務。經過討論,該任務可分為三個階段完成。第一階段,電路設計:構建和繪制滿足要求的交通信號燈電路原理圖,反復論證可行性;第二階段,模擬仿真:利用電腦和相關軟件搭接模擬電路,仿真驗證第一階段的電路。如果實驗效果不能滿足要求,返回第一階段重新論證;如果滿足實驗效果,完成該電路的PCB圖紙;第三階段,完成實物交通信號燈電路。根據第二階段經驗證的電路原理圖和PCB圖紙,羅列器件和耗材清單并利用互聯網和其他信息途徑查清所需器件和耗材的價格,做好電路預算。在采購器件和相關耗材后,焊接和調試電路,最終完成實物交通路口信號燈電路。

“一年之計在于春”,同樣為了完成任務設置,任務分析顯得意義重大。由于學生思考必然有不周之處,需教師參與,不斷啟發,引導學生積極探索求真。學生是高一新生,專業能力還不成熟,獨立完成電路設計很困難,所以教師可以給出稍欠缺(根據授課學生水平,本人設置3處故障)的電路設計,交由學生探討論證,完善電路。無論學生是否全部找出教師欠缺電路設計中的故障,都要進行第二階段。可在第二階段中繼續排除故障問題,讓同學們在操作中發現、思考并解決問題,這樣一來教學的效果可能會更好。第二階段,模擬仿真。利用Proteus仿真軟件進行電路仿真能夠得到較好的效果。如果仿真效果滿足任務要求,再利用繪圖軟件,完成電路原理圖和PCB圖紙的任務。第三階段,需要采購器件和耗材,我們可以分成2個時期完成:初期完成器件和耗材的統計,課后完成電路的預算和采購。為了更好指導學生和把握方向,教師可以利用課余時間與學生一起查找資料,做好電路預算。推選2名采購員,陪同學生代表去采購器件和相關耗材,該環節全部交由采購員完成,教師主要保證學生安全。器件和耗材到位后,即可進行第三階段后期。按照電路原理圖和PCB圖紙裝配及焊接電路,并調試達到效果。

3.分組達成目標

分組達成目標是本章節的重點。為保證絕大多數同學都能完成,采用分小組學習,動作快和動作慢同學混合搭配。以小組互助學習和老師指導相結合的模式,完成各個階段任務,使各小組都達成預期目標和效果。該環節學生自由度高,各小組完成進度略有差別,需要教師針對不同情況給予指導或評價。尤其是對進度較慢的小組,要耐心的引導,及時鼓勵,防止“破罐破摔”的現象產生,因為中職學生本身受環境影響較大,一旦出現不好苗頭,可能“感染”其他同學,導致教學目標付之流水。因此,教師要隨時觀察各小組進度情況,保證良好的學習氛圍,絕大數學生齊頭并進。

任務分階段實施。預計各階段完成所需要時間如下:任務開始前和第一階段中電路設計兩項討論大約10分鐘完成。第二階段,模擬仿真大約60分鐘完成。第三階段初期,器件和耗材清單統計,大約10分鐘完成。以上階段內容加上課前任務提問剛好90分鐘,即2節課時。第三階段初期,器件和耗材利用課余時間完成。第三階段后期,裝配、焊接和調試電路。我校本專業學生都有項目實訓經驗,器件識別和焊接基本功較好,出現故障較低,大約60分鐘完成。最后進行小組匯報,大約20分鐘。總結和反思,大約10分。

4.小組匯報

小組匯報可分兩層含義。第一層含義,是在任務各階段完成后,各小組匯報完成情況并且比較數據,進行階段評價。第二層含義,是指項目完成后的各小組的總結匯報。這里指第二層含義,也可以看成是學生自己對本章節學習過后的總結和反思。小組互評和成員互評,對過程中出現的問題總結,反思操作失誤和漏洞,進一步鞏固學習成果。

5.總結和反思

教師在小組匯報的基礎上,再次對本章節內容的進行梳理、總結和反思。

案例反思

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[關鍵詞]EDA技術;電子實訓;教學應用

隨著社會經濟的發展和科學技術的進步,我國的高等職業教育在近幾年來得到了很大的發展。高職教育要培養面向生產一線的應用型技術和管理人才,使之具備現代企業和社會所需要的全面素質和綜合職業能力。這就要求高職教育必須重視職業崗位和實踐教學,實行以職業能力為中心的教學模式,提高應用性和針對性,教學中應注意講練結合,增強學生的應用和綜合能力。教育學家黃炎培曾說過:“職業教育的一個原則,就是手腦并用,做學合一”,如何在教學中實現這一原則,是大家共同關注的問題。

EDA是電子設計自動化(Electronic Design Automatic)的縮寫,EDA就是以計算機為工具,通過仿真和模擬軟件(Multisim、Protel99等)進行原理設計和驗證,利用PCB(Printed Circuit Board,印制電路板)軟件(如Protel99)進行電路板設計,還包括利用可編程邏輯器件(PLD)的設計軟件(如Lattice公司的ispDesign EXPERT)進行編程器件的設計。其中Multisim和Protel99SE是較為流行、適于電子線路教學的EDA軟件。它在計算機上虛擬出一個元件種類齊備、先進的電子工作臺。用它進行實驗教學,一方面可以克服實驗室各種條件的限制,另一方面又可以針對不同目的(驗證、測試、設計、糾錯和創新)進行訓練,培養學生分析、應用和創新的能力。與傳統的實驗方式相比,采用EDA進行電路的分析與設計,突出了實踐教學以學生為中心的開放模式。 不僅實驗效率得到了提高,還能訓練學生正確的測量方法和熟練的使用儀器。仿真實驗幾乎可以完成在實驗室進行的所有電路的實驗,并切和實際,實驗情況非常貼切,選用的元器件和儀器也和實際情況非常相近,一般會使用常規儀器的讀者,都能很快掌握軟件提供的虛擬儀器的使用方法。使學生具有部分EDA軟件的操作應用能力。

一、EDA在課程實踐教學中的應用

電子線路教學中,有與課程同步的實驗。多年來的教學實踐表明,有限的實驗遠不能加深對課程內容的理解,而學生自己又沒有足夠的實驗條件,而且在教師規定的模式下實驗,雖說有成功率高、元器件損耗率低的優點,但實驗中學生依葫蘆畫瓢,機械地重復,沒有一點創造性可言,學生真正學到的東西很少,只得到了一些實驗數據,而對為什么會這樣卻不會去思考,實驗效果可想而知。有時因為設備條件的限制,一些實驗還不能開設。因此,加強EDA在實踐教學中的應用很有必要。

利用EDA軟件提供的虛擬實驗平臺和多種虛擬儀器來測試電路特性,既可節省多種測試儀器,節約經費開支,同時又可以充分發揮EDA精確分析、直觀顯示、全頻帶工作的優良特性。Multisim就是一個類似于電子實驗室的電路仿真軟件,元器件種類齊全,并提供了強大的分析功能和虛擬儀器,適于作為電子實驗室實現形象化的電子教學。更重要的是可以提高實驗效率、深度和廣度,可以使學生不受規定實驗項目的限制,充分發揮學生的主觀能動性和創造性,這對于培養學生分析問題、解決問題的綜合能力具有重要意義。教師可以設定實驗中的電路參數的調整范圍,減少學生的失誤。

二、EDA在電路設計工程實踐中的應用

隨著科學技術的發展,現代電子設計技術已邁進EDA時代。要縮短校企之間的距離,使畢業生能以最短的時間進入角色,生產實踐是的一個重要環節。通過生產實習需要,查找資料、選方案、設計電路、制作電路印制板、元器件篩選、焊接裝配、調試、維修和撰寫實驗總結報告等形式,使學生獲得高職技術人員必須的電子技術工藝和實踐的基本知識、基本技能,從而培養解決電子技術工程實際問題的能力。電子產品的設計生產,從選題、方案論證、性能指標確定、裝調電路、修改、定型參數直到批量生產,是一個復雜而又費時的過程。該過程的任一環節,都對產品性能和經濟效益產生直接影響。傳統的電路裝配、調試過程,一般均采用面包板或專門的焊接板,通過手工連線裝配,檢查無誤后,進行電路測量,最后評估電路性能。若性能與設計值不符時,需調換參數并重新調試測量,直至符合設計要求為止。但是,當電路非常復雜時,采用插接板或焊接板組裝電路時所產生的連線錯誤、器件損壞等人為錯誤,常會造成人力、財力、時間的浪費及錯誤的性能評估。尤其是集成電路的設計,器件在插接板上就無法組合成像集成電路內部那樣緊密復雜的電子電路,裝配板上的寄生參數與集成環境中的完全不同。因此,在裝配板測試的特性將無法準確地描述集成電路的真實特性。所以,電子電路的傳統設計方法已經不適應當前電子技術發展的要求,這就要借助計算機完成電子電路的輔助設計。 EDA包括電子工程設計的全過程,我們可以用Multisim軟件來完成電路圖繪制和仿真分析,進行方案論證,完善設計方案,少走彎路,能更快捷地檢驗設計者的構想,提高設計效率。電路設計完成后,我們可以將設計結果從Multisim軟件中導出到電路板設計軟件Protel99 PCB SE中進行電路板走線,從而設計出合格的電路板圖,作出美觀、規范的電路板。

篇7

電路設計Protel作為船舶電子電氣技術的一門專業技能課,要求學生能夠在讀圖識圖能力的基礎上,以更加貼近設實際的、真實的電子產品為載體,結合項目教學法,抓住原理圖設計和PCB設計兩條主線,培養學生印制電路板設計的基本技能和相關技術。

微課主要為了突出課堂教學中某個難點、重點、疑點內容的微型視頻,為用戶提供碎片化、移動化的網絡學習新體驗。相對于傳統課程,微課內容更加精簡,資源多樣,情境真實。能更好的滿足學生對于知識點的個性化學習、按需選擇學習。

很多實踐性較強的課程,實訓環節的設置多以小實驗的形式出現,實驗內容間相互關系較少,很難培養學生的動手能力和項目設計與開發能力。為了解決現有問題,通過項目教學法與微課相結合的方式,促使Protel課程教學得到了更好的發展,教學效果較好。

2 項目教學法+微課的結合與實施

對于有一定學習能力的學生,采用項目教學方式可取得較好的學習效果,若將Protel項目中的重難點內容做成對應的微課,并提供相關的輔助材料,基礎相對差一點的學生能夠自主選擇網絡平臺反復學習某一知識點,采用此種方式能夠在一定程度上提高項目教學法的教學效果。

3 項目教學法實施

根據在教學過程中項目教學法的具體過程,可以將項目教學法的實施分為三個階段。

3.1 項目選取遵循“適用”原則

項目的選擇至關重要,好的項目,可以極大的提高學生學習的積極性。為提高學生的學習熱情,把課程設計成六個項目,每個項目又分成若干個任務,學生在完成任務的同時來達到掌握知識的目的。項目的選擇遵循以下幾個原則:

①項目的內容盡可能包含課程的知識點,這樣學生掌握的知識會更全面;

②項目基于前面課程的基礎如兩級放大電路PCB設計(模擬電子技術)或者基于當前社會需求量比較多的熱門項目中的一部分,學生通過簡單的查閱資料能夠分析項目。

具體項目設置及分解如下:(圖1)

3.2 項目的實施步驟

3.2.1 教學方案設計

在教學過程中,首先介紹項目的設計來源,引導學生們查閱相關資料,明確項目的設計目標。目標進行任務分解,針對每一項開發任務的設計方法傳授過程中引入相關的知識點,將開發任務與知識點相對應,為了兼顧學生的接受能力,對于重要知識點制作成微課,提交到微課平臺內容,由學生自主學習。其它次要內容可以由學生自主完成。(圖2)

3.2.2 師生互動,邊練邊學

課前,教師下達任務書,學生到微課平臺下載資料,領取任務單。課堂中,對于微課內容進行點播引導學生思考練習。微課中提到的重難點問題可以在屏幕循環播放。學生練習的過程中,教師巡回指導并及時發現和解決學生提出的問題,對于典型問題及時向全體學生進行總結。對于學習進度快的學生可以積極跟隨大屏幕進入下一階段練習,進度慢的同學教師就有更多的時間進行指導,經過試驗,只要及時地給予引導,同學們都很積極地投入到項目中來,大多數同學都能品嘗成功的喜悅。

3.2.3 項目成果的評價

對學生學習情況的總結和評價貫穿于每一個項目中。學生遇到的問題可集中答疑,針對疑難點需反復研究制成微課,為學生平時查閱、期末復習、學習進階的主要資源,這樣學生既可以提高學生的學習效率,鞏固學生學習效果。對學生完成的任務及時客觀評價,有利于提高學生的積極性,體驗到學生學習過程的成就感,樹立自信心。

學生要及時對每一項目對應的任務作出實驗報告,重點寫出項目體會,引導學生對于所學的內容進行歸納、總結。通過項目建立起本項目任務間的聯系,加深對知識點的記憶和理解,完成真正意義上的知識架構。如循環彩燈控制電路PCB項目完成后,讓學生對原理圖設計和PCB設計、原理圖元器件制作、網絡表、布局和布線中存在的問題和各種常用操作方法進行歸納總結等。

4 微課的制作

微課制作采用屏幕錄制軟件Camtasia Studio完成,微課的制作過程分為六個階段,即選題、選人、設計、錄制、后期制作、。

通過完成六個設計好的項目,采用微課與項目教學法相結合的方法,同學們可以熟練掌握利用Protel DXP軟件設計電路板的全過程,為以后的進一步提高奠定了堅實的基礎。

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一、教學設計

智能車作為創意機器人設計的參考原型,是高校進行跨學科創新的典型工程案例,也是實現課賽結合的理想主題,在各類賽事和學科創新活動中獲得了較多成果。CDIO理念下的電工電子實習教學改革,將智能車成果轉化為教學內容,依據教學需要進行模塊化設計,完成教學適配,[7]以智能車主題貫通實習教學的各個環節,增加了課外自學內容,結合虛擬仿真開發技術,使學生在實踐中循序漸進,具備安全用電、電子制作、電子設計與應用創新的各項能力,實現了系統性的工程能力培養目標。教學設計方案見表1,下面從安全用電、電子制作、電子設計、進階引導四個方面進行介紹。

1.安全用電學生具備安全用電常識和解決日常用電問題的能力,是電工電子實習的最低要求。安全用電是工程實踐的基礎,須克服心理障礙,熟悉用電常識與操作規范,防患于未然,主要內容有安全用電常識、常用工具的使用、單相電路、三相電路。需要注意強弱電、交直流的結合對照,做好與后續實習內容的關聯,融會貫通,培養學生的信息獲取與利用能力。單相電路側重培養安全用電技能和看圖接線能力,主要內容是照明用電和室內配電實訓,了解交流市電的使用,在此基礎上加入智能車直流電源課外自學內容。電源作為電子產品系統的供配電部分,是系統調試和故障多發的重點區域,也是安全用電和電路檢修的關鍵環節,智能車電源模塊使用了7.2V電池,對外供電采用雙電源,7.2V直接為顯示模塊、循跡模塊和驅動模塊供電,變換為5V電壓后為MCU模塊供電,初學者容易接錯電源,造成元器件燒壞或者人體燒傷,須提示安全用電。三相電路側重培養看圖接線能力和信息獲取與利用能力,有動力用電和PLC自動化兩個實訓項目,主要內容是電機的繼電控制和PLC電氣自動化,在此基礎上通過智能車的驅動模塊了解直流繼電器及直流電機的控制,了解H橋驅動原理,智能車的驅動模塊用于運動控制,通過兩路控制信號分別對開關管和繼電器進行控制,以實現電機的速度、轉向等動作。達林頓管驅動電機進而控制速度、晶體管驅動繼電器進而控制行進方向。因為該部分屬選作內容,內容較多,比較實用,有助于培養學生的信息獲取與利用能力。

2.電子制作學生具備課外科技制作的能力,是電工電子實習的最低培養目標。電子制作包含儀器的使用、元器件的識讀檢測、焊接工藝、電路調試和整機裝配五個部分。其中儀器的使用和元器件的識讀要結合焊接具體電路來教學,尊重學生在實訓中的主體地位,邊講邊操作,考慮學生信息的獲取與利用能力和效率,有的放矢避免泛泛而談。焊接工藝是電子制作的基本功,主要內容有立方體的焊接、萬用板的焊接、印刷電路板的焊接和拆焊練習,其中立方體的焊接是焊接基礎,采用“準備-加熱-加錫-去錫-去烙鐵”五步訓練法教學,要求學生握持烙鐵要穩,養成焊前對烙鐵頭和引腳進行預處理的習慣,避免虛焊;萬用板的焊接推薦引腳直連法或者用單支線,訓練實例為智能車電源模塊,要求學生養成“先檢測,再焊接,焊前預布局”的習慣;印刷電路板的焊接訓練實例為智能車循跡模塊,學生通過印刷電路板的焊接對PCB結構和標識有一個初步的了解,為后續設計PCB奠定基礎。通電調試前,使用萬用表對照原理圖檢測電路,發現元件焊反或焊錯的,須進入拆焊環節,拆焊可用熱風機或加錫拆焊法,均勻預熱避免長時間加熱某個焊點,以免焊盤脫落;調試時沿電流方向依次檢測,查找虛焊或問題元件,掌握離線檢測電路的方法。通過智能車循跡模塊掌握運放的典型應用和運放電路在線調試的方法,初步具備依據電路原理進行調試分析與解決問題的能力。電子制作教學環節,學生多為初學者,要求指導老師“多演示、多巡視、多指導、嚴驗收”,拆焊練習屬于選作內容,方便學有余力的同學自我提升。

3.電子設計電子設計是是工程型人才培養的關鍵,是電工電子實習的重點內容,直接關系到培養學生的自主學習能力、設計開發能力和工程系統能力培養質量,主要內容包含電路仿真、原理圖繪制、電路板設計、電路板制作和整車調試。電路仿真是進行電子設計與驗證的便捷途徑,學生通過Multisim電子電路設計與仿真軟件,仿真智能車車燈模塊或顯示模塊,分析電路原理,了解集成運放電路典型應用與調試技巧,掌握電路設計的可行性仿真分析和虛擬儀器在電路驗證中的應用,為后續電路板設計奠定基礎。使用AltiumDesigner繪制電路原理圖,或進行原理圖修改,是進行電路板設計的前提,應注意易讀性和效率,學生在繪制智能車車燈模塊原理圖的過程中,要提前發放元器件,自然而然地了解軟件界面、元件與封裝。AltiumDesigner進行PCB電路板設計之前,利用前面焊接的循跡模塊PCB成品,使學生對PCB電路板有個感性認識,然后通過剛繪制的車燈模塊原理圖快速上手,初步掌握PCB設計流程和使用技巧,布置一些課外內容,例如布局原則、布線技巧、批量修改和機電匹配、幫助學生迅速掌握軟件[8],提高自主學習能力。通過熱轉印工藝,了解印刷電路板制作流程,每個環節建議設置簡短提醒,完成車燈模塊PCB的制作,在讀懂電路原理的基礎上獨立完成焊接與調試。最后是整車調試環節。利用已制作并調試成功的五個模塊,配上智能車底座和單片機最小系統板成品,要求學生分組完成整車調試,通過檢測跑道(或地圖)的黑線來自動調整小車前進的方向,使小車不脫離黑線跑完全程,從而實現小車的自動循跡,提高學生的工程系統能力和團隊合作能力,通過對電子設計因果的反思總結,提高學生的設計開發能力。

4.進階引導進階指導是實習課程的課外拓展,是課外創新的新起點。實習課程結束后,進行一次完整的梳理總結,便于知識結構的系統化,利于后續的課外創新實踐。圍繞智能車工程案例,總結單片機電路,梳理電子技術知識的典型應用;科普單片機編程和控制算法,引導學生以智能車為原型,進行創意智能車/機器人的擴展設計與創新,組織學生參加相關賽事,提升學生的應用創新能力。

二、成效

電工電子實習是校級公共實踐平臺,教研組根據現代工程教育理念,采用“分批次多層次多模塊”的方式,逐步推進教學改革,滿足了各個專業的需要。通過模塊化設計的智能車,實現了已學電子技術與后續單片機課程的對接;以單片機電路梳理電子技術典型應用,打通了實習教學各模塊和環節,從傳統的技能培養成功過渡到系統性的能力培養,提高了人才培養水平。制作的“電工電子實習課件(CDIO版)_跟我學做智能車”系列課件,在2014校多媒體教育課件大賽中獲獎,根據5個專業的教學測試,以及教學問卷反饋,完善了教學設計,取得了階段成果。在此基礎上,探索了課賽結合教學模式(圖2)。智能車項目的模塊化設計,考慮了與后續賽事的對接與關聯,預留了MCU編程、創意設計和硬件擴展等內容,把智能車成功打造為學生未來工程實踐的創新起點和參考范例,打通了實習與課外創新環節,引導學生提前進入了課外創新階段,通過組織學生參加智能車、機器人和飛行器等賽事,以競賽帶動學生參加課外創新活動,提高了學生的工程能力和就業競爭力。

三、結論

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關鍵詞:室內配線 實訓接線臺 教學 改革

一、教學大綱中對室內配線的要求

在中國勞動社會保障出版社出版的教材《維修電工技能訓練》中,室內配線主要包括護套線配線、線槽配線、線管配線等內容,實習內容為:在長500mm、寬30mm的木板上做護套線配線練習或者線槽配線練習。

筆者認為,教材的設計還存在一些不足。一是實習內容少,學生練習時間少。二是達不到教學大綱的學時。大綱要求室內配線要達到160學時,而實際的教學情況是該課50學時就匆匆結束。三是與生產實踐結合的室內配線的內容太少。實習時,學生都在木板上配線,一般都平放在桌子上,這種實習方法和實際的室內配線之間有差距,過于簡單。

二、模擬現場生產情境,改革實習教學

1.增加實物

針對教材中的不足,筆者根據具體情況,設計制作了12個“室內配線實訓接線臺”。這個接線臺采用兩個長30mm、厚3mm的角鋼焊接,木板均采用寬1m、長2m、厚5cm的五合板,頂面采用一塊長0.3m、寬0.2m、厚5cm的五合板,較好地解決了天花板配線的問題。

針對配線中的綜合練習,筆者設計了專門的電路,此電路涉及護套線配線、線槽配線、線管配線等多種配線方法。此電路設計的思路如下。每個家庭用戶都應有一個空氣開關,以備出現故障時斷開。一般家庭多為60A空氣開關,供家庭電器的短路保護和過載保護用,于是設計了QS;家庭中五孔插座根據需要安裝,安裝一個插座CZ進行訓練;照明線路分別由單聯開關K3來控制L3和L4,其中L3、L4為并聯的燈泡(在實際中大部分燈為并聯);在上下樓梯照明燈中,分別設計了雙控開關K1和K2控制燈泡L1、L2,而L1、L2為串聯,此方法是為了練習多種接線的方法。

該電路能夠讓學生更好地掌握知識點,從以下幾個方面培養學生的綜合能力。一是正確識讀圖樣,因為電工必須能看懂圖樣,圖樣是電工掌握線路組成的起點。二是熟悉布局與走線。對線路的走向、各個開關插座的位置、放置的地方有系統的了解。三是熟練掌握接線操作。該電路接線盒共有21個線頭,和建筑工地的復雜接線差不多。其中4個燈泡采用串并聯接線,共有8個線頭;2個雙聯開關6個線頭;最后一個開關為單聯開關,共2個線頭;插座3個線頭,左零右火,另一個為接地線;電源開關2個接線頭;接地線不接開關。四是正確使用萬用表。在線路判斷中,用萬用表測量各元器件的相連方法。一般用電阻擋來判斷,讓學生明白不要打錯擋位,更不要把電阻擋調到電壓擋上測量。五是查找故障。當所有的線路安裝完成后,通電試車時按雙聯K1、K2是否接通,接通后阻值R總=R1+R2;K3為單聯,接通后看阻值R總=(R1×R2)/(R1+R2),通過此來判斷線路是否正確 。也可以由教師設置故障,學生分別用電阻擋和電壓擋來查找故障,在查找故障中提高自己的水平。

2.整體房間綜合訓練

在實訓臺上配線,總感覺與生產實際還有差距。于是,筆者通過努力把一間大教室改造成一套單元房,供室內配線練習用,在一定程度上縮短了學生實習與建筑工地室內配線之間的距離。具體實施如下。

(1)綜合建筑工地室內配線情況,進行暗線配線和槽板配線,對于現在已不使用的護套線配線,不再作為重點內容。

(2)房間改造。根據住宅電路要求,對墻壁和天花板進行切割,把線管埋入墻壁內,線管內放入鐵絲,用作電線,最后混凝土抹灰,挖開關、插座洞,暗線布置裝插座、開關、燈泡的位置,最后再給所有墻壁上裝上木板,木板厚30mm、長100mm,主要用于槽板配線。

(3)配線要求。要求每個學生必須在房間做暗線安裝及槽板安裝,并全部做一遍,以熟練掌握室內配線方法。

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一、做一個電子產品

讓學生把電子技術融入生活中,使學生明白自己可以做”一個有用的電子產品“。增強自信心,提高成就感,這是非常的開課序幕,達到提高學生興趣的目的。電子技術課程理論知識深奧、抽象,難以掌握,特別是面對職業學校的學生,理論學習難度太大,盡管近年教材的不斷刪改,為一體化教學服務,但仍缺少一個最關鍵的知識“結點”,這就是“做”。實訓課題中的”做“是為理論教學服務的,難以形成一個鏈。學生實訓后的內容是一個電子垃圾,達不到激勵學生學習興趣的目的,其關鍵點是”做“不的不是一個產品。我們在教學改革中,采用”先做后學“的倒置式教學模式。在實訓課程中做一個產品。教學實例:(1)在半導體二極管整流及濾波電路的章節中,我們把它改為成品直流穩壓電源的制作,并將這個電源用在后續的電路中做電源。首先讓學生按照老師的教學要求,對照電路圖進行元件安裝。(這個過程可以是照貓畫虎,只就工藝進行講解,不講工作原理)。安裝完成后,在老師的指導下進行調試。通過萬用表、示波器等儀器完成電路的測量。這個過程是教學的重點。在此,學生們看到了交流電和直流電的不同,交流電轉化為直流的過程,這個過程就是整流。在此提出電子技術中的第一個知識點,半導體結構及半導體二極管的作用,使學生在看不到二極管的內部結構特征的情況下,一下子就看到二極管的應用過程。從使用的角度告訴學生二極管、電容的元件參數選擇和代換方法。(這是職校學生應當認真掌握的內容),并可作為知識的拓展,講一下”二極管的家族“。其他的內容是作為知識點提出來,在后續的課程中完成。通過”做“和”調“,學生總結出”二極管的單向導電性“和它的V-A關系。這樣做,學生有”勁“,興趣”高“,不僅掌握了知識,更重要的是制作了一個成品穩壓電源,獲得了成就感,增加了自信心。

(2)我們設計了一個分立元件構成的對講門鈴電路,它采用三級放大,第一級采用固定分壓式偏壓電路構成的基本放大電路,第二級采用電壓并聯負反饋放大電路,第三級采用OTL功率放大電路。這個課題是從學生對語言通話的好奇和關注度入手,印刷電路板由老師設計,學生們在老師的指導下進行分級安裝和焊接,在“裝“的過程中老師可以側重對器件的介紹。安裝完成后,首先是讓電路要能夠”傳聲“,使學生產生興奮感和成就感。然后老師再進行低頻小信號電壓放大電路的分級講解,晶體三極管的作用,性能和特征,靜態工作點的作用,負反饋的作用,功率放大電路的特征。在知識學習中,為了讓學生更加全面地了解三極管的特征,理論分析及電路的定性計算方法,在此通過示波器對電路波形進行測量,讓學生真是的看到什么是”放大“。然后當把上偏置電阻去掉后,在無偏置的工作狀態下,三極管又如何工作?在調試的過程和老師的演示中都能夠充分展的展現出靜態工作點設置的重要性。針對這個問題,過去學生很難理解三極管放大電路為什么要設置靜態工作點?什么是交流電路?什么是直流電路?什么是負反饋?功率放大電路的作用等等問題在”做“的過程中一目了然了,學生通過”做“能夠懂其理、悟其性。重要的是這個課題的設計,讓學生收獲了一個電子對講門鈴,是他從學習電子技術的困惑中走出來,可能自己的產品不是那么完美,但每個學生都非常高興,其他專業的學生也十分羨慕,這更激發了學生的學習興趣,取得了教學上的收獲。其實這樣的教學實例很多,我們把模擬電子技術和數字電子技術的理論知識都通過”先做后學“的電子實訓模式進行一體化的教學課改。最后通過與傳統的教學方法對比實試,其結果十分滿意。

二、教學實訓課題的設計

這是課改最難的一道題,面對教學大綱,教學內容,都是一章一章連續進行的過程,而先做產品就必須是一個全面的知識和技能的結合,所以在本次課改中,沒有學到的元件怎樣處理需要老師認真地取舍,對于新器件,可以粗講也可作為黑匣子來用,會用就行,以后再講,或者留為作業讓學生上網查閱資料去學習,但是一個產品必須要與教學的內容相結合,為教學服務,還要有用,有用才有趣。“做“的產品又要遵循三個原則,一是有趣。有趣才能引發學生的學習熱情。現在教科書上有很多例子,但都是為理論知識學習服務的,缺少一個“趣”,這對中職學生來說變成了“讀死書”,形成了三難“老師教起來難,學生學不會難,學習方向不明確學習方法不正確更難”。要做到有趣,就必須跟生活相結合,在實際生活中找例子。模擬電路中,“有源功放的制作”非常適合于功率放大器的學習;“無線話筒”和“無線遙控”能夠同振蕩電路配合進行教學;“晶閘管技術應用”在電壓調節和觸摸開關中都能夠很好進行結合;“聲光控樓梯開關”在數字邏輯門電路中是一個很好的綜合課題;“D觸發器組成的電路在家用分級切換開關”很實用;“4017計數器”是一個萬能電路,可以組成彩燈控制器等多種功能,并可以引導學生去創新和開發;“555”“4093”在數字電路中都是多用途的電路,能夠展開學生飛翔的翅膀,讓學生在“做”中體會“創新”的成果和喜悅,但是作為課題的設計還必須遵循一個原則,即難度不能太高,調試過程不能太難,否則電路設計中的缺陷和元件的離散性都會造成“產品”的不成功,這樣會挫傷學生的興趣,事與愿違,適得其反。其二是“有用”,每個實做的課題都能夠是一個電子產品,而不是一個電子垃圾。我們現在有的實訓教材是為練習而實訓,“做”變成了一個過程,這樣學生就缺乏興趣,做的是一個“圖”,做完后又成為了一個電子垃圾,所以“做”要為用服務,使學生通過“用”來產生興趣。其三是“實用“,有用和實用并不矛盾,實用是有用的升級,是配合教學、完成教學內容后設計制作出最適合自己的產品,可以使知識的綜合,技能的提升。把電子一體化教學在“有趣”、“有用”、“實用”的課題中得以融合,這就是職業教育中電子技術課應達到的最大目標,這樣的教學是通過“做”去掌握電路的原理,了解電子元件的性能,完成教學的任務。反過來,電路理論知識在“做”中得到提高,一種電路多種功能,一個功能又可以由多個電路來完成,使學生從中學會思考,學會創新,敢于去創造。

三、教學方法的改革和創新

“先做后學”是教改。在這個改革的過程中,教學方法和教學手段也應創新和改革。在“做”前,有條件的話,應當是讓學生進行電子線路仿真,先讓課堂動起來,這時老師可少講或不講仿真讓學生自己去摸索。在“做”中,要嚴格工藝要求,按照工廠生產的標準來要求學生。干凈、整潔的環境,防靜電的保護措施,規范的操作工藝都應做到一個“嚴”字,為今后學生走向崗位而培養一絲不茍的職業素養和敬業愛崗的職業精神。在“做”后要調試,要總結,“做”有成功也有失敗,要通過總結來完善學生的學習,通過調試讓學生掌握儀器儀表的使用,掌握電路的工作狀態,工作波形,使學生看到的不是一塊孤立的電路板,而是在儀器上閃爍著波形的具有生命力的包含著特定功能的產品。這個結果學生看到了,電路就讀懂了,理論知識也就掌握了,甚至還會在“做”和“應用”中獲得更多書本上沒有的新知識。教學方法的改,重點是把知識的傳授變成實訓指導,作業改為總結,分析電路成為解決問題。