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    電工電子實訓教程精選(九篇)

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    電工電子實訓教程

    第1篇:電工電子實訓教程范文

    關鍵詞:電子工程訓練;工程制造能力;開放實驗

    我國科技創新型的經濟發展模式和現代科學技術的發展,需要大量具有創新精神、掌握現代專業技術知識,并能靈活運用專業知識解決工程實際問題、具有工程制造能力和素質的專業人才。因此,改革舊的實驗教學模式,構建培養工程科技人才的教學模式勢在必行。高等工程教育由于強化了工程實踐訓練和案例教育,是造就工程科技人才的有效途徑,也是高校本科實踐教育必不可少的重要環節。[1,2]近年來,我校在實踐教學環節進行了一系列的改革和創新,其中機電實習中心進行了開放式電子工程訓練教學的嘗試,并取得了很好的效果。

    一、開放式電子工程訓練教學模式的構建

    開放式電子工程訓練以培養學生工程制造與創新能力為教學目地,使學生在本科期間積累一定的工程制造經驗,培養工程實踐素質。開放式教學模式采取:(1)內容開放,即規定的教學內容與自選內容相結合;(2)時間開放,即學生可靈活選擇課余時間參與工程訓練;(3)教學方式開放,采用教師重點講解與自學相結合、以及輔導與研討結合的教學方法。此外,開放式教學將采用多媒體、網絡、動畫、圖像等技術,以增強工程訓練的教學效果。

    二、開放式電子工程訓練內容的設置

    內容是工程訓練的靈魂。選擇能滿足市場需要的實用性工程項目和產品、引進科研項目、培養電子產品研發的基本技能等,都可以作為開放式電子工程訓練的內容。在我校開展開放式工程訓練的過程中,設置了豐富的訓練題目,如:印刷電路板(PCB)的制作、電子產品的安裝和調試、單片機多種信號發生器的制作、單片機溫、濕度控制器的制作、可編程序控制器聯網應用實踐、可編程序控制器與組態軟件相結合的組態監控綜合應用、智能車控制、交流電動機自動控制系統等等。這些訓練內容涵蓋了電子工程訓練的大部分內容,既有基礎性的技能訓練,也有提高性的創新訓練,有的還結合了電子、電工、控制等綜合知識的應用,適合不同層次的學生根據自身的特點選作。

    這種多層次、綜合性、應用性、趣味性的教學內容,可以使學生在訓練過程中逐步掌握現代電子產品設計、加工技術以及工程應用技能,初步具有電子產品研發和工程制作能力,從而為培養具有創新意識、創新能力和科學思維方法的高素質人才提供了重要平臺。[3,4]

    三、開放式電子工程訓練的教學方法

    傳統的實踐教學方法是教師系統講解實驗原理,詳細安排實驗方法和步驟,學生按照固定的模式去做。這樣不僅耗費大量的時間,而且缺少學生獨立思考和設計的環節,不利于調動學生的積極性,實驗的效果也不好。

    在開放式電子工程訓練的教學實踐中,我們逐步改變了以往的教學方法。例如:在繪制印制電路板、制作單片機應用電路實驗板和開發板的電子工程訓練中,為了充分發揮學生的創新意識和科研能力,我們采用以學生為主體,教師只起輔助的指導作用。具體而言,學生可以參考視頻軟件、網絡資料和相關書籍來學習設計印制電路板和單片機應用電路板的制作步驟和操作方法。教師則可根據需要采用多媒體課件講解protel99等繪圖軟件的使用方法、單片機硬件電路的知識、C語言的編程方法、killc51集成開發軟件的應用等,并引導學生根據訓練內容的需要主動學習各種基本技能,解決單片機應用電路板設計、安裝、調試過程中容易出現的問題。在單片機應用電路設計環節,學生則可以根據個人的興趣和用途,采用不同的單片機芯片獨立進行設計,并完成實驗板的制作、調試。這樣,才能使學生的創新思維和個性得到充分發展,培養學生創新意識和實際動手能力。

    四、開放式電子工程訓練典型案例介紹

    由于開放式電子工程訓練一般都是貼近工程實際的訓練項目,因此涉及到的知識領域也非常廣泛,要在有限的時間內完成這些內容,需要采取有效的教學組織。以“單片機應用電路實驗板的制作”為例,這項訓練包括以下幾個主要環節:繪制電路原理圖和印制電路板圖(PCB圖)、制作印制電路板、安裝和焊接電路板、調試軟硬件等。

    1.單片機應用電路的設計

    通常情況下,參與“單片機應用電路實驗板的制作”工程訓練的學生在此之前并沒有系統學習過單片機的知識,因此在該環節的教學組織中以教師講解單片機應用電路原理和元器件知識為主,學生借助視頻教學課件、網絡教材,以及相關教材自主學習為輔,并且通過實踐制作逐步應用和理解單片機的知識。在上述理論和實踐的基礎上,要求學生能夠發揮主觀能動性,自主設計出具有某些特定功能的單片機應用電路。在這個從理論到實踐、實踐到認識、再從認識回到實踐的學習過程中,培養了學生的自學能力和利用專業知識解決實際問題的興趣,從而為創新能力的培養奠定了基礎。

    2.印制電路板圖的制作

    (1)繪制單片機應用電路原理圖。應用繪圖軟件繪制單片機應用電路原理圖、印制電路板圖,是進行電子產品開發必備的基本技能,也是需要經過多次實踐才能掌握的一項技術。其基本步驟為:1)學生通過自學掌握繪圖軟件的功能和基本用法;2)利用原理圖元件庫編輯器制作元件;3)編輯元件參數;4)掌握在原理圖中放置元件、布線的方法和要求;5)用表格編輯器檢查元件的屬性遺漏;6)對原理圖進行電氣法則測試;7)教師講解原理圖的編輯和調整、元器件的封裝等步驟,用具體實例來講解電路圖常見錯誤,以盡可能減少原理圖中出現的錯誤:如漏畫導線和元件、元件參數不全、導線沒有連通等,最終形成完好的單片機應用電路原理圖。這一環節需要參與的學生既要有專業知識做基礎,也要有對待工程設計一絲不茍的責任心,才能圓滿完成設計任務。

    (2)繪制印制電路板圖。在印制電路板圖的繪制過程中,首先需要利用protel繪制軟件的網絡表和自動布局功能將疊加的元件分開,并手工調整元件的位置,使電路板整體布局合理;然后再利用自動布線功能布置導線的寬度、焊盤的尺寸、通孔孔徑等。具體來講,繪制印制電路板圖的一般原則為:1)元間放置位置要緊湊、距離要短、元件間連線盡量短、盡可能縮小印制電路板的尺寸;2)導線間距大于4mil;3)電源線、地線盡量要粗,以提高電路板帶負載的能力;4)焊盤盡量大,采用橢圓型焊盤,防止鉆孔時損壞焊盤;5)導線與焊盤間距離應盡量拉大,以防止產生干擾信號。

    在工程訓練項目中,學生獨立制作的單片機應用電路印制電路板圖如圖1所示。通過印制電路板的制作,學生還可以學習掌握轉印機、雕刻機、高速視頻鉆等設備的使用方法,進一步了解印制電路板的制作工藝方法和過程。顯然,了解現代電子工業的新技術、新工藝、新設備等,也是積累工程制造經驗的過程。

    3.單片機應用電路實驗板的制作

    (1)元器件的選擇。單片機應用電路實驗板是集編程器、仿真器、ISP下載線、實驗電路為一體的電路板,它利用單片機自身的資源,外加電源電路、時鐘電路、復位電路,構成單片機應用系統。本次工程訓練中,單片機采用應用廣泛的AT89S52芯片(兼容STC89C系列芯片),與其他電路包括RS232串行通信接口、數碼管顯示、LED顯示、蜂鳴器、中斷控制、繼電器控制等,共同構成了單片機應用電路。在此基礎上,學生可以根據控制需要選擇加單片機片外存儲器RAM(6264)、ROM(2764),來擴展單片機存儲空間;或者加模數轉換芯片(ADC0804)和數模轉換芯片(DAC0800),來實現直流電動機的調速控制等。

    (2)電路板的安裝。元器件選定之后,學生就可以自行安裝并焊接電路板。在此環節要注意:1)焊接之前,應檢測印制電路板,防止出現斷路、短路、焊盤脫落的問題,以減少故障;2)電路板焊接重點是集成芯片,其管腳易出現焊接短路的故障,因此要提前練習焊接芯片管腳;3)焊接完成后,要用數字萬用表檢查焊點之間有無短路故障,以確保電路板的焊接質量。焊接好的單片機實驗板如圖2所示。

    (3)聯機調試。單片機應用電路實驗板硬件部分制作完成以后,需要對其進行軟件編程并進行調試以實現特定的功能。步驟如下:1)將通信電纜接入裝有kill C51集成開發軟件的PC機串口和單片機電路板串口;2)為實驗板接入9V直流電源;3)使用數字示波器檢測硬件電路各點信號(如復位信號、時鐘信號、I/O輸出信號);4)用C語言編寫源程序;5)使用kill C51集成開發軟件內嵌的仿真調試軟件進行模擬仿真;6)將調試好的源程序燒錄到單片機內,在實驗板上實現輸入輸出實驗。

    通過反復的調試,學生能夠掌握源程序的編輯、編譯、仿真、在線下載、在線調試方法和過程,并且學會自行解決調試過程中經常出現的錯誤,最終實現單片機應有的功能,圓滿完成工程訓練的任務。

    五、教學改革效果

    實踐證明,開放式工程訓練在高校創新人才培養過程中所發揮的作用是十分重要的。通過典型工程項目和電子產品制作工程訓練,學生的工程制作能力不僅有了顯著的提高,而且可以通過自主學習實現創新型項目的開發,進一步培養綜合素質和創新能力。我校參加過電子工程訓練的學生在電子設計大賽中已經初步展現了自己的工程實踐能力,取得了很好的成績。此外,開放式電子工程訓練也為實踐教學積累了寶貴的經驗,有利于提高實踐教學的效果,由此引發的實踐教學模式的改革將更加適合現代人才的培養要求。

    參考文獻

    [1]韓芝俠,脫慧,饒漢文,等.電子工藝實習教學改革與實踐[J].實驗室研究與探索,2007,26(11):108-111.

    [2]王璐,楊明.電工電子學開放實驗的改革與探索[J].中國電力教育,2010,(36):130-131.

    第2篇:電工電子實訓教程范文

    【關鍵詞】實訓 教學 指導 方法

    對于中職學生來說,由于基礎差、起步低、理解能力弱,實驗的直觀性和新奇性能讓學生親身地體驗和感受到電學知識的神奇,在感知的基礎上提升到對理論的理解,使課堂中難以理解的知識變得輕松而易懂,提高了教學質量的同時也讓學生充分感覺到知識的樂趣。

    一、培養學生獨立動手和思考的良好習慣

    學生獨立進行或者合作進行實驗,能培養學生的獨立性、自主性、合作精神,使電工電子實驗教學成為學生質疑、搜集信息和處理、探究的實踐活動。但是在電工電子實訓教學過程中,我們卻十分擔心學生的安全問題,比如在電動機正反轉實訓時,短路現象和實驗臺的報警聲常常出現,以至于實訓不能順利進行下去,個別學生甚至于不敢打開電源,運行電路。針對此類現象, 在漏電保護器和實驗臺保險裝置的保護下,我們要求學生大膽動手,盡量完成實訓任務。

    二、允許學生在實驗過程中存在錯誤和缺陷

    實訓教學過程中,在不違反實驗室安全條例和規章制度的情況下,允許學生在實訓過程中存在某些錯誤和缺陷。當錯誤和缺陷出現時,往往能促使學生繼續思考或探討,讓學生自己去評價或全面思考自己的實驗,指導教師在必要的時候給予適當的提醒。實訓指導老師,一般不太愿意接受學生的不足,一旦學生在實驗過程中出現了問題,就會馬上提醒學生急剎車,或者阻止學生進一步動手,這樣會失去很多真正挖掘學生才能的機會,也會慢慢養成學生懶惰的習慣,限制了學生的思維發展。

    三、讓電工電子實驗激發并提高學生學習理論課的興趣

    興趣是一種特殊的意識傾向,是動機產生的重要主觀原因。良好的學習興趣是求知欲的源泉,是思維的動力。因此,如何在電工電子實驗過程中,結合學科特點,采用適當的方法激發學生對學習的興趣,是我們積極研究和探討的問題。如做功率因數測試這部分內容時,可要求學生在實驗室接一個日光燈電路,并以日光燈這個感性負載電路為例,觀察并聯電容后功率因數的變化,并讓學生去電子市場了解電容的種類、型號、價格及電容參數的有關情況,通過這種方式加深學生對功率因數概念的理解以及提高功率因數的意義。又如可要求學生自制小型變壓器,教師給出變壓器的參數要求,學生制作完成后自行檢測變壓器是否符合要求,不符合要求再進行改進。這樣,不僅激發了學生的濃厚興趣,更激發了他們的求知欲望,使他們對所學的理論課也更有興趣。這種方式可以極大地調動學生的創新精神和學習積極性。

    四、實訓步驟及實訓指導方法

    實訓過程可以分為指導教師示范操作、分配實訓任務和學生實操訓練展開三個步驟。示范操作:是重要的直觀教學形式,可以使學生獲得感性知識,加深對學習內容的理解,把理論和實際操作聯系起來,這是實訓教學的重要步驟。教師的示范操作要做到步驟清講授晰,動作準確。分配實訓任務:針對每班學生情況進行分組,一般三人一組,指定小組長。按小組給學生分配實訓任務,并分配實訓所需的工具、儀器、設備、元器件、材料等,要求由組長負責進行全面檢查,做好實訓的準備。實操訓練展開:一切準備就緒,檢查完畢之后,實操訓練開始。

    在對課題講解和示范的基礎上,實操訓練正常開展的情況下,實訓教學的指導方法有集中指導法、巡視指導法、個別指導法和總結指導法四種。

    集中指導法:教師對全班或全組的學生,將實訓過程中出現的共性問題進行指導。肯定和表揚學生的工作態度,使大家保持積極的工作熱情。

    巡視指導法:在實訓過程中有計劃、有目的、有準備地對各實訓小組學生的實訓作全面的檢查和指導。在巡視指導中要注意發現學生中能應用理論指導實踐,構思獨特,有創意、學得快、操作好、注重安全等各方面的典型,及時總結推廣,以點帶面,激發大家的實訓熱情。

    個別指導法:是指在實訓過程中教師針對每位學生在掌握知識、技能技巧過程中出現的個別差異進行指導。教師需準確地發現、指出學生操作過程中的問題和偏差,根據實際狀況提出具體的解決問題的辦法,挖掘學生的創造性和獨特性,鼓勵個性化發展,既要肯定成績,又要指出不足,使學生對學習充滿信心。

    總結指導法:是指實訓課題結束后,教師對實訓小組及學生進行總結、考核和評價,肯定成績,交流經驗,分析存在的問題,提供反饋信息,綜合提煉感性知識和經驗,進一步加深認識理解。幫助學生把實踐經驗進一步提高,形成自己的知識和技能。

    五、實訓成績考核

    考核方式一般主要依據預習和實驗報告,但由于這兩項都是在課余時間完成,只能做參考,而且在課余時間完成的實驗報告中,我們發現抄襲的現象比較嚴重,所以平時實驗教學過程中學生的表現和記錄應成為考核的主要環節。如果實訓過程中的表現不好,實驗報告寫得再好也不能得到高分。每次實訓,我們都需要記錄每個學生對待實訓的態度、實際的操作水平、實訓任務完成后儀器設備的整理等。平時成績占到了實驗總成績的70%,其余的30%用最后的一次考核來評定。考核命題的范圍是本學期學生已完成的實驗及相關知識,能充分體現學生的動手及分析問題的能力,命題內容能反應學生運用知識、技能及應變能力,主要測試學生的實驗水平和動手能力。

    【參考文獻】

    1.李先祥,鄺小磊,等.電工電子實驗教學的改革與實踐[J].中山大學學報,2004,24

    2.金平,等.電子技術基礎實驗教學的改革與實踐[J].實驗技術與管理,2005,(2)

    第3篇:電工電子實訓教程范文

    【關鍵詞】電子實訓課;教學方法;學習興趣;技能拓展

    1.與電打交道,安全是首要

    安全是保證實訓教學的重要前提,涉及到師生的人身安全,關系到學校的穩定與發展。安全教育必須警鐘長鳴,要貫穿于整個學生實訓,實習工作的全過程。因此本人認為要上好電子實訓課的前提是先上好一堂精彩的安全教育課。一般的安全教育就是老師講解一些安全操作規程,和操作注意事項。這遠不能從根本上強化學生的安全意識,效果不是很明顯,應該從以下幾個方面入手:

    1.1“大家來找茬”

    我把電子實習方面的所有正確和錯誤的操作做成課件播放給學生看,并讓學生找出其中錯誤的操作,并說出錯誤的原因和由此可能引發的后果。

    1.2“知識搶答”

    提問安全操作規程和觸電急救小常識讓學生回答,對于回答不出來的要著重講解。這樣學生在不知不覺中就學到了好多安全知識。

    1.3“悲劇再現”

    用多媒體真實、生動的再現一個個電子實訓事故的案例,與學生一起分析事故的原因,并告訴學生發生危險時的急救措施。針對一個典型的事故案例,通過那觸目驚心的畫面,使學生在驚悸之余暗示自己在今后的實習過程中要聽從老師的指導,規范操作。

    2.用典型的課題調動和維持學生對電子實習課的興趣

    正確引導學生對電子實習建立一個整體的概念是使學生在實習過程中始終興趣盎然的最積極的方法之一。因為,學生并不是空著腦袋進入學習情境中的,在日常生活和以往各種形式的學習中,他們已經形成了有關知識的經驗,比如:有些學生家中的功放不響了,自己找工具拆開,雖然沒有維修好,但他已經大概了解功放的內部結構,對于電路板,基本元件也有一定的印象。所以,電子實習整體概念呈現需要建立在學生已有的知識和生活經驗之上。教學實踐中,選擇一種學生常見過的電子產品。

    日常生活中,學生對很多電子產品都非常熟悉,但這種熟悉只能停留在操作使用層面上,實習的第一節課將功放解剖開,將這個電器從元器件的選用、檢測到按工藝流程裝配成整機的過程進行介紹。讓學生明確,在電子實習課中需要學習哪些基本技能,學習這些基本技能有什么用?即建立起整體的框架。比如:通過對分立OTL功放制作過程的介紹,幫助學生建立起電子實習整體概念,讓學生明確了學習的基本任務―接下來的學習是完成這個功放的整機裝配,學生的學習活動必須與任務或問題相結合。學生通過自己親自動手裝配一個功放,不僅提高了動手能力,樹立自信,對學習也會產生濃厚的興趣。

    3.以焊接貫穿整個基本技能訓練

    電子產品整機裝配需要焊接。實習時就圍繞著焊接基本技能,讓學生在實習老師的指導下訓練。比如焊接基本動作可以分為四步:電烙鐵點入、焊絲切入、焊絲撤離、電烙鐵撤離,一個焊點可在2-3秒內完成。對于操作步驟及要領,可以通過老師的示范講解,學生操作共同完成,如果把焊接技能單獨分開訓練,找廢舊電烙板來練習,長時間會使學生感覺枯燥乏味而失去興趣, 也不利于基本技能的提高。

    教學實踐中,采取焊接訓練為主線,要將功放整機裝配的其他幾項技能貫穿起來,在手工焊接實習過程中,可以逐步加入元器件識別與檢測,電路圖識讀和測繪等技能的訓練。按焊接的難度遞增順序,一般焊接的訓練從點開始,抓好焊點質量,過渡到元器件的定點定型焊接,元器件焊接之前要對元器件進行識別和檢測,最后到電路的焊接,學習識讀電路圖,按工藝要求進行整機電路裝配焊接,按照要求的參數對電路進行調試(分級調試、統調),如有故障應進行排故。這一過程中,功放整機裝配為總體任務,將各項技能整合于這一總體任務下,通過一定的教學設計,使整個實習訓練難度呈一個階梯的形式遞增,最終完成整機裝配,每個難度等級的訓練都可以用循序漸進的任務來刺激驅動學生的學習興趣,提高實習訓練效率。

    4.通過電路改進,培養學生創新意識與能力

    電路改進是指學生為實現某種功能而將已知功能的電路設計制作成另外一種新功能電路,包括原理圖設計、裝配圖設計、工藝設計、元器件的選用、焊接、調試,即進行電路的創新制作。 創新需要通過借鑒、模仿,結合我校學生的實際情況,將原電路改進成具有某種功能的電路制作可以分成六個階段:

    (1)繪出原理圖、裝配圖及元器件,完成電路制作。

    (2)結合原理圖,學生修改裝配圖或用萬能板自己設計裝配圖,完成電路制作。這一階段主要是鍛煉學生識圖的能力,電子實習中要求學生能夠根據電路原理圖,自己設計裝配圖。

    (3)提出新功能,讓學生為OTL功放設計一直流穩壓電源,要求能調到功放所需直流電壓值,設計原理圖,裝配圖,完成電路制作。 穩壓電源和功放都是電子線路教材中重要的章節,因此對簡單的穩壓電源設計,如串聯可調穩壓電源的設計與制作,對學生來說難度適中。

    (4)將穩壓電源和OTL功放兩個電路分級調試,然后統調,借此加深學生對調試過程的理解。

    (5)提出新功能,如將兩只功放管用一個集成塊來代替,如LM386(LM386在教科書上有介紹),電路將如何改進,學生設計電路原理圖、裝配圖、完成電路制作。

    (6)此電路的擴展性很強,學生完成的作品可以保留作為電子測量課的課題,它的調試測量分靜態和動態,基本上在安裝時已進行了靜態調試如中點電位,在電子測量課中可以增加其它內容比如在靜態調試中加入整機電流的測量。動態調試可以用函數信號發生器輸入一定幅度信號,用示波器觀察輸出波形及幅度,求放大倍數,畫增益曲線等,從而驗證教科書上的理論。

    這六個階段,以模仿為起點,對電路的修改、調整、補充進行創新思維的訓練和實踐。后兩個階段可能有許多學生無法獨立完成,可以采取小組合作的方法,通過集體力量來完成,有利于培養學生之間的協作精神。

    5.與時俱進,用多媒體課件或視頻向學生展示電子裝配方面的前沿知識

    (1)用多媒體向學生展示音頻功放模塊發展史以及未來發展方向:即電子管、晶體管、集成電路、場效應管四個階段。第二和第三階段是同學們通常接觸到的,尤其是集成電路是現在市場上的主打產品,通過視頻讓學生看到功放的不斷發展和進步。功放的發展,也代表了整個電子產品領域的發展。

    (2)用多媒體課件向學生拓展一些電子裝配領域的前沿知識:一般學校的實習課題都是最基本的也是最貼近課本的課題,因此很難跟市場上的具體產品接軌。另一方面,由于學校實習經費和實習條件的限制也不可能讓學生裝配一些比較前沿的元件。但這并不是教育的初衷,實習就是為了讓學生能夠盡早的適應社會。因此我們可以利用多媒體來彌補這方面的不足。比如貼片元件的發展和應用,自動波峰焊接技術、數字集成電路的發展等。

    6.結束語

    以上是本人多年在電工電子實訓課教學中的心得和體會,就如何調動并維持學生對電工電子實訓課的興趣,提高他們的電子技能水平和創新能力談了自己一些做法,僅供大家參考。

    【參考文獻】

    第4篇:電工電子實訓教程范文

    【關鍵詞】精品課程 電子設計自動化 項目教學法

    【中圖分類號】G 【文獻標識碼】A

    【文章編號】0450-9889(2016)05C-0058-03

    電子設計自動化課程是我校電子信息工程技術、應用電子技術和太陽能光電子技術專業的核心專業課程,其前身叫“Protel電路設計”。2010年我校的“電工電子與自動化實訓基地”獲自治區高等職業教育能力建設專項項目并獲自治區財政支持,建設了電子設計與生產工藝實訓室和大學生創新實訓室,隨著印制電路板的設計、生產制作設備和電子產品生產工藝生產線投入教師教學和學生實訓中,從而形成了電子設計自動化課程。2014年電子設計自動化課程被確認為校級精品建設課程。

    精品課程應該體現學科現代教學思想,符合現代科學技術和地方產業發展或行業技術的需要,有利于帶動高校教育教學改革,科學性、先進性、教育性、整體性、有效性和示范性是精品課程較顯著的特點。

    一、加強課程內容體系結構設計,對接崗位能力選取教學內容

    (一)電子設計自動化課程的內容。一是基本知識的學習。將電路原理圖的繪制、元器件封裝庫制作和使用、印制電路板(PCB)的設計和打印等基本知識融入項目進行學習。二是以電子產品設計、制作實例進行綜合實訓。把印制電路板制作、電子產品生產工藝與規范融入這一階段的學習和實訓,培養學生電子產品的設計和制作能力,滿足職業崗位能力培養的要求。

    (二)教學內容的選取符合崗位能力培養的要求。邀請企業工程師到我校講座、指導實訓,參與課程大綱、課程教學內容、實訓內容、實訓指導的制定,使我們的教學能跟上行業的新技術、新工藝,培養的學生符合行業、就業崗位的需求。

    依照項目教學法設置教學內容,將實際開發項目、典型產品案例和學生創新項目引入到教學當中,基于工作過程構建學習情境,如表1所示,教學情境的設置遵循由感性到理性,由簡單到綜合的過程。首先通過學習情境1單管放大電路的印制板制作這個簡單項目的實訓,使學生掌握繪制原理圖、生成網絡表、合理的規劃印制板、導入元件的封裝、元件的布局及布線這些制作印制板的基本知識。然后再進入學習情境2、3的學習,進一步鞏固上面的基本知識,同時引入元件封裝庫的制作等知識的學習。最后通過學習情境4加入復雜原理圖繪制和多層印制板的制作等內容。整個課程以電路的原理圖、PCB 圖設計、元件封裝制作為基礎,以培養學生印制板的制作、電子電路設計和制作能力為核心,將課程建設成集能力培養、職業素養訓導和學生創新能力培養為一體的教學平臺。

    二、加強教學方法與手段改革,不斷提高課程的教學質量

    電子設計自動化是一門實踐性很強的課程,采用項目教學法、任務驅動法將理論知識融入電子產品制作中,實現理論與實踐的有機結合。充分運用精品課程網站的教學資源,利用網站的“電子論壇”“在線討論”及時為學生解決問題,引導和啟發學生自主進行知識的建構,激發學生的學習興趣,全面提高學生的實踐動手能力和創新能力。

    (一)采用集“教、學、練”于一體的項目教學模式。以企業項目、真實產品和學生創新項目設置教學情境,以項目為載體學習電路原理圖的繪制、元件封裝的制作和PCB板的制作等基本知識,克服了傳統的計算機輔助軟件教學和實際使用脫節的教學模式,實現了理論與實踐的緊密結合。該課程在機房和電子設計與工藝實訓室進行教學,建設了一套電路制板設備和一條焊接工藝生產線,做到了教學環境一體化。“電工電子與自動化實訓基地”的大學生創新實訓室和電子設計工藝實訓室是全天開放式運作模式,學生可以隨時進行電子電路的設計和制作。

    (二)把綜合項目化為子任務,做到深入淺出,激發學生的學習興趣。根據產品制作的過程,將項目化為一個個子任務,讓學生在完成項目的過程中掌握制作印制板的基本知識和技能,進而完成相應電子產品的制作、調試,使學生能感覺到學習的快樂和動手制作的成就感,讓學生成為學習的主體,不再是被動的學習。

    (三)采用分層次教學。對于能力強、樂于助人的學生進行強化訓練,增強他們的分析問題能力和動手能力,培養成為班級的“學科帶頭人”,并鼓勵他們多幫助其他同學。而對于理解能力不強、動手能力較差的學生,采用多關注、主動引導他們解決問題,培養學習興趣,保護他們的學習積極性。在這些年的教學中發現培養班級“帶頭人”在班風、學風建設中非常有用,能帶動整個班的學習積極性。

    (四)與企業合作教學。利用校企合作的平臺開展教學,把電子產品的調試與制造工藝階段的學習部分盡量放在企業進行。設計的學習情境盡量以企業項目、真實產品為載體,縮短了教學與行業、產業的距離。安排行業工程技術人員定期到學校交流,他們不斷帶來新的行業或技術信息,使課程教學和技術進步保持同步。

    (五)建立有利于激發學生學習興趣、動手能力和創新能力培養的考核體系。包含考勤、課堂表現、階段學習效果評價,從理解能力、動手能力和團隊合作能力進行評價,達到既能獎勵動手能力強、愿意幫助他人的學生,又能保護落后學生的學習、動手積極性。電子設計自動化課程教學在培養學生的創新思維、動手能力、實踐技能以及團隊合作精神等方面起著重要的作用。在教學中以人為本,以學生為中心,激發并保護學生的學習興趣和動手制作的積極性。

    電子設計自動化精品課程教學內容的設置、教學活動的開展與技能競賽相結合,突出了職業技能的培養。培養學生能夠完成按照電路原理圖進行元器件的選擇、電路原理圖的繪制、PCB設計,完成PCB圖和制板文件,制作出電子產品的PCB板,并在電路板上裝配、焊接與調試,為參加電子設計大賽和技能大賽打下堅實的基礎。經過這些年的教學改革探索與實踐,我們專業的學生參加自治區級以上的職業技能大賽和全國大學生電子設計大賽,獲自治區級以上一等獎6個(18人次)的好成績。

    三、加強課程教材和實訓基地的建設與使用

    (一)教材使用與建設。根據就業崗位的調查研究,緊跟行業的新技術、新工藝,符合高等職業教育的特點,及時更新教學內容,綜合使用下面幾本教材:《Protel DXP 2004 SP2原理圖與PCB設計》(第二版),《電子技術實踐與訓練》(第三版),《電子產品工藝與質量管理》。編寫了《電子設計項目化實訓教程》,選擇典型電路、電子設計大賽的典型題目編寫實訓教程,把電路板的設計與制作流程、電路安裝與調試編寫成實訓指導書,能很好的指導學生學習和實訓。

    (二)校內實訓基地與實訓設備建設。我系電工電子與自動化實訓基地,自2010年獲自治區財政支持建設以來,建設了電子設計與生產工藝實訓室、電工電子實訓室、單片機與CPLD實訓室、大學生創新基地等,具有良好的教學設備與專業技能實訓條件,建有一套完整的電路制板設備和一條電路焊接工藝生產線,滿足單層和雙層電路板的設計制板要求,包含了手工焊接和自動焊接,直插式元件焊接和貼片元件焊接設備,能滿足教師科研和學生實訓的需求。

    我系的教學用機房,大學生創新基地等實驗室的電腦都已聯網,學生可以方便地共享課程資源,通過“電子論壇”“在線討論”充分互動,良好的教學資源和教學環境有效地促進學生的自主學習和課外拓展學習,實現了優質教學資源的共享。

    (三)校外實習基地的建設與利用。電子信息產業是桂林的優勢產業,其總產值占廣西電子信息產業產值50%以上,電子信息企業多達上百家。通過對桂林無線電五廠等電路制板企業的深入調查研究與合作,與4家企業建立穩定的校企人才培養基地,充分利用企業先進的設備和資源,將電路板的制作工藝、電路的焊接和調試階段的學習和實訓放在企業進行。利用學校和企業這兩種不同的教學環境和教學資源,將課堂教學和企業實踐教學有機結合,構建與地方產業對接的實踐教學體系。

    四、課程網站的建設

    精品課程網站是展示課程建設成果的重要平臺。教師通過這個平臺共享優質教學資源,學生則能在平臺上利用課程資源自主學習,提高教學效果。網站資源的優質性、網站的導航和交互性是網站能否發揮其輔助教學功能的關鍵。學校建設了優質課程共享平臺,精品課程也放在其中,有專職人員對網站進行定期維護,保證精品課程網站正常運行。

    (一)共享課程的優質資源。共享了工具軟件、教學課件、項目實訓教程、電子制作實例、電路仿真、工業制版流程、電子產品生產工藝質量管理等資料。根據使用網站人員的評價反饋,緊跟行業的新技術、新工藝,就業崗位的要求,及時更新教學內容,改進教學方法和手段,保證教學資源的優質性。

    (二)網站設置良好的導航。精品課程網站信息量大,為了更好地指導學生利用網站進行自主學習,需要有良好的導航。導航的設計順應學生的認知心理,做到界面友好美觀,操作簡單直觀,讓學生能主動、愉快地自主學習,主動建構專業知識。

    (三)建設交互性強的課程網站。課程網站設置“電子論壇”“在線討論”模塊,教學團隊的成員定時回答學生提出的問題,與學生交流,打造一個學生與學生之間,教師與學生之間的互動平臺,能吸引更多的學生主動參與課程的學習,激發學生的學習興趣。

    五、學科教師隊伍的建設

    為實現人才培養目標,精品課程建設的重要任務是教學團隊的建設,電子設計自動化是理論與實踐聯系緊密的課程,因此,“雙師型”教師的培養則成了教學團隊建設的主要任務。首先,學校政策有保障,制定了相應的人才引進和培養機制。人才引進方面更青睞有企業工作經歷的專業技術人員,應屆畢業生則要求參加過全國電子設計大賽,并獲得全國級別獎項的畢業生。同時鼓勵教師獲取職業資格證書,組織教師參加企業一線實踐、培訓,一旦獲取職業資格證書,學校給予精神和物資獎勵。其次,我們把最后一學期的頂崗實習分成三個階段,分別放在大一、大二、大三,增加與企業交流、學習的機會,并指派老師帶隊到企業進行校外實訓,我們的老師也加入企業的生產管理中,能更好的接觸行業的新技術、先進的生產工藝和企業的管理理念。定期召開教研室交流會,交流教學心(下轉第74頁)(上接第59頁)得和體會,以便協商解決教學過程中遇到的問題。同時鼓勵青年教師積極申報教學、教改科研項目,從中不斷提高課程教學水平和教學效果。

    精品課程建設是一個系統工程,也是一個長期的過程,為使精品課程網站真正起到輔助教學的功能,提高教學效果,應該做好以下幾點:教學體系、方法和手段先進性是精品課程建設的基礎,課程教材和與地方產業對接的實踐教學建設是精品課程建設的重點,課程網站的交互性和教學資源的優質性是精品課程建設的關鍵,學科隊伍的建設是精品課程建設的保障。

    【參考文獻】

    [1]任魏娟.職業教育項目教學法研究[D].華東師范大學,2012

    [2]吳義三.高職高專院校精品課程建設與研究[D].華中師范大學,2011

    第5篇:電工電子實訓教程范文

    關鍵詞:電子線路實驗;教學改革;研究

    隨著電子信息技術的飛速發展,未來社會需要的是動手能力強,具有一定創新能力的高素質專業技術人才。對此,部隊院校也在就如何培養在校學員的實際動手能力問題進行深入研究。帶著這個問題筆者近年來利用節假日休息時間親赴地方高校進行了深入調研,借鑒地方高校辦學經驗,筆者主要就《電子線路實驗》教學改革問題進行了研究。下面談談自己的幾點思考,愿與同事們共商。

    一、目前我院《電子線路實驗》課程教學的基本情況

    《電子線路實驗》課程是我院生長干部大專班學員“軍事電子技術”的基礎課。該課程屬于實踐性教學。其教學目的是:通過本課程的學習和實踐為學員學習相應的理論提供必要的實踐基礎并使其初步掌握電工、電子儀器儀表的使用方法,提高學員的實際動手能力。

    目前,我院生長干部大專班《電子線路實驗》課程只能在學院現有的電子模擬實驗平臺上進行一些較為簡單的模擬電子實驗,實驗內容主要包括:電子線路高頻放大器、中頻放大器、低頻放大器、振蕩器、變頻器、功率放大器、頻率變換、邏輯門、組合邏輯電路的設計、時序邏輯電路設計等簡單的電子電路設計實踐性內容。由于《電子線路實驗》課時少,可供實驗的設備少,學員的實際動手能力較差,難以真正適應未來部隊信息化建設的需要。

    二、關于《電子線路實驗》課程教學改革的思考

    根據目前我院《電子線路實驗》課程的教學實際,結合地方高校的成熟教學經驗,筆者認為,我院生長干部大專班《電子線路實驗》課程應切實從以下方面加大教學改革:

    (一)從教學理念上進行教學改革。學院應從部隊信息化建設的實際需要出發,真正確立起部隊需要什么樣的人才,院校就培養的什么樣人才。要將學院的教學理念由重視基礎理論和專業技術理論逐步向注重學員實際動手能力上轉變,要注重提高學員利用所有知識正確分析問題和解決實際問題的能力。目前地方高校在提高學生實際動手能力方面做了不少創新,值得我們加以移植和借鑒。

    (二)從實驗設備上進行改革。目前,我院的電子線路實驗設備比較陳舊、功能不夠齊全,而且數量也比較有限。隨著電子信息技術在部隊的廣泛應用,EDA技術已成為電子線路實驗教學改革的寵兒,并已成為提高電子線路實驗教學質量的有效途徑。采用計算機模擬進行電子線路實驗,可以大大節省實驗經費,又能開展傳統實踐課中所難以完成的實驗,可以在較短時間內完成傳統實驗方法需很長時間才能完成的實驗課堂,有效地提高了實驗效率,并可以方便地進行多種實驗方案的比較、優化和篩選,從而選擇出最佳的實驗方案,為實際電路的實驗設計與制作打下堅實基礎。另外,采用模擬手段,可使教學過程變得更加生動、直觀、多樣化、圖文并茂,能有效提高學員實驗的興趣,以便拓展學員的視野,充實學員的知識結構,讓學員把更多的精力投人到創造性實驗中。目前,由Interactive Lnage Technologi公司推出的電子工作臺EW13具有界面友好、形象直觀、操作簡便和采用圖形方式創建電路的特點,對元器件既提供了理想模型和實際模型,又可以對它設置不同的故障,所用儀器的外型和操作方法與實際儀器相似,非常適合做測量方法的學習工具。因此,我們要進一步加強電子實驗室建設,積極引進PLC實驗室、計算機及其應用設備,高性能電工電子實驗裝置,數電、模電電氣控制綜合實驗設備,電子線路實驗箱等作為電子線路模擬實驗平臺,使我院的電子線路實驗設備得到質的提高。

    (三)從實驗內容上進行改革。通信指揮教研室在加強電子線路基礎理論教學的同時要注意及時更新教學內容、拓寬學員的知識面。大家知道,電子技術的飛速發展主要體現在器件的不斷更新,從電子管到晶體管,從晶體管到小規模、中規模、大規模、超大規模集成電路,再到可編程邏輯器件乃至數模混合集成電路等,然而萬變不離其宗,電子線路的基本原理沒有變。學員在院校學習的時間有限,所學知識應是部隊信息化建設急用的基礎知識和技能。因此,必須把培養學員分析問題、解決問題的能力放在突出地位,我們的教學不能只處于一種被動的跟蹤,要具有一定的超前思想。電子線路中放大、振蕩、頻率變換、邏輯函數、邏輯門、組合邏輯電路的設計、時序邏輯電路等都是基本內容,對這些內容進行基本的驗證性實驗、設計性實驗是十分必要的;在此基礎上應更新實驗教學內容,實驗教學要結合理論教學,讓學員多用一些由功能單元構成的通用器件進行實驗。只有這樣,才能有利于學員鞏固和加強基礎知識,加深理解、學以致用,為后續課程打下良好基礎,這不僅有利于學員更好地掌握教學內容,而且有利于學員到部隊后能隨時適應部隊信息化建設的需要。

    (四)從實驗的教學方式上進行改革。在實驗教學過程中,教員應依據學員的知識水平,搞好有針對性的教學,對于基礎理論扎實、知識面廣、動手能力強的同學可以給以施展才華的機會,及時給他們提供一些選做內容。如:數字鐘的設計,學員可以根據自己的能力做出1小時計數、24小時計數的數字鐘等。對于一些基礎比較差的學員,要進行重點指導、重點教練;也可讓其編入動手能力強的學員小組內,實現以強帶弱的功效;也可以單獨組織他們,讓他們做一些比較簡單的電路設計,使每個學員都能得到不同的收獲,使其分享自己成功的喜悅,進而激發學員對《電子線路實驗》課程的學習興趣。

    (五)從實驗的教學方法上進行改革。一是可以探索讓學員自擬電子系統設計題目,開展創新實驗活動。學員通過基礎理論課的系統學習,具有一定的動手創造欲望。因此,采取自擬題目設計,讓學員自己查閱資料,選定設計方案,實驗器材,獨立完成裝配調試,最后寫出實驗報告。教員在整個實踐教學過程中主要起指導作用,僅對實驗原理把關,提供參考資料,引導排除故障,最后統一驗收學員的設計電路。而后教員組織實驗結果講評。既要肯定成績,也要指出存在的問題。采取這種教學方法,有效克服了傳統的驗證性實驗教學的種種弊端,進而能有效提高學員的創造性思維能力和實際動手能力。二是將實驗內容專題化。所謂專題化,就是將基礎實驗內容專題化,例如,低頻電子線路基礎實驗內容專題化,是將基本實驗內容劃分為:RC阻容放大器,負反饋放大器,運放的線性應用、非線性應用等若干個專題。但由于實驗學時的限制,學員不可能對每個專題內容都樣樣做到,因而,可以將專題內容分為學員選做內容和必做內容。必做內容,應以訓練學員基本技能為出發點,如RC阻容放大器應為必做專題,因為對于初次接觸電子線路的學員來說,可能有些學員從未拿過烙鐵,對電阻、電容、晶體管等器件還不太認識和熟悉。所以,RC阻容放大器實驗是一個最基本的實驗環節,學員首先應通過這個實驗來熟悉、識別各種元件的特點,熟悉電子儀器、儀表的使用方法。選做內容是學員根據自己的興趣愛好自由選擇專題內容,自行設計、實驗、調試,并由教師進行驗收,最后由學員寫出實驗報告。

    參考文獻

    1.王澄非主編,《電路與數字邏輯設計實踐》,東南大學出版社

    2.馬克聯主編,《電工基本技能實訓指導》,化學工業出版社

    第6篇:電工電子實訓教程范文

    電子技術基礎是一門實踐性、應用性很強的專業基礎課,其任務是對學生進行電子技術基礎知識的教育,為學習專業課和實際工作提供必要的基礎理論知識和基本技能。因此,它在整個維修電工專業的教學中都起著十分重要的作用。但在實際教學中,能學好此課程的學生并不多,往往達不到預期的教學目的。其原因有三:一是教材重理論、輕實踐;二是傳統的教學方法過于單一;三是現在的職技校學生厭學心理普遍,自主學習能力差。為了提高教學效率,培養出社會所需要的操作型、技能型、實用型人才,筆者從以下五個方面談談自己在電子技術基礎課堂教學中的一些體會和想法。

    一、教材處理

    維修電工中級工考證對電子技術基礎的要求分為兩部分:一是讀電子線路圖的理論要求為單管放大電路的分析、計算;反饋的概念、類型、原理;振蕩電路的概念、類型、原理;功放電路的類型、原理;穩壓電路原理;晶閘管、單結晶體管的結構與參數;單相可控整流電路。技能要求為能識別各種電子元器件的符號;能分析簡單電路圖的結構、分析工作原理;能繪制簡單的波形圖,等等。二是電子線路的安裝調試與排故的理論要求為RC阻容放大電路、晶體管穩壓電路、RC橋式振蕩電路等的結構與原理;單結晶體管觸發電路的結構與原理;各種簡單電子線路的調試方法;單相可控整流電路的原理、調試方法;故障現象的分析與排除故障的方法。技能要求為晶閘管、單結晶體管的識別與測試;各種簡單電子線路的安裝與調試;電子線路中簡單故障的排除。

    根據維修電工中級工考證對電子技術基礎的要求,本著理論知識夠用,重在培養實際能力的原則,筆者對教材內容進行了大膽整合,對各種器件和集成電路內部構造及原理方面的內容進行刪減,把重點放在如何使用元件上。對于各種公式不做推導,簡化計算。為此,筆者將電子技術基礎教材整合為晶體管模塊、放大電路模塊、RC橋式振蕩電路模塊、電源電路模塊、功放電路模塊、晶閘管電路模塊六個模塊進行教學。

    二、教室教學

    教室教學是傳統教學方式,電子技術基礎中的二極管基礎知識、三極管基礎知識、負反饋基礎知識、正弦波振蕩電路的基礎知識、整流基礎知識、集成穩壓器基礎知識、晶閘管基礎知識的最佳教學方式就是教室教學。為了提高教室教學的有效性,增加學生的學習興趣,教學方法應盡可能多樣化,根據具體知識點和學生的基礎采用不同的教學方法。常用的教學方法有:講授教學法、多媒體教學法、啟發式教學法、類比教學法、演示教學法、提問教學法、總結教學法等。比如在講解PN結知識點時,就適宜采用Flas教學法(自由電子用黑色圓圈表示,空穴用紅色圓圈表示,黑色圓圈和紅色圓圈像小蝌蚪游動,相遇時消失形成PN結);比如講解二極管管腳判別知識點時,就適宜采用演示教學方法(教師一邊講解判別方法,一邊用萬用表演示);比如講解整流電路時,就適宜采用啟發式教學法。例如:市電提供的電壓通常是220伏的交流電,而充電器的輸出電壓基本上是3~5伏的直流電,這是怎樣實現的呢?首先要從高電壓得到低電壓,必須用到的電路就是變壓器電路,經過變壓之后的電仍是交流電,要想得到直流,就需要用到整流電路。

    三、PROTEUS仿真教學

    在電子技術基礎教學中,分析電路工作過程和元件參數對電路的影響,學生往往很難理解和掌握。這部分知識如果采用PROTEUS仿真教學會取得不錯的效果。PROTEUS仿真軟件提供了各種豐富的分立元件,各元器件選擇范圍廣,可隨時調整和修改元器件參數,不會像實際操作那樣多次地把元件焊下而損壞器件和印刷電路板,可分析各元件參數對電路的作用與影響,使電路調試變得快捷方便,非常接近實際操作的效果。PROTEUS仿真軟件還提供了各種豐富的調試測量工具,如各種電壓表、電流表、示波器等,可測量電路中的各點電壓、電流,波形等。

    例如在講解靜態工作點知識點時,筆者用PROTEUS仿真軟件畫出單管放大電路,不加直流電壓(沒有靜態工作點),在輸入端加入低頻交流小信號,用示波器觀察輸出端(沒有波形輸出);加入直流電壓,用示波器觀察輸出端(有放大的波形輸出)。通過對比,學生立即明白了靜態工作點的作用。并且改變基極電阻,學生可以很清楚地看到輸出波形從截止失真不失真飽和失真變化,從而進一步理解元件參數變化對電路的影響。

    再如,講解電容濾波知識點時,筆者用PROTEUS仿真軟件畫出橋式整流電路,用示波器觀察整流輸出波形;加上濾波電容,再用示波器觀察輸出波形。通過對比,學生馬上就明白了電容的作用。改變電容大小,用示波器觀察輸出波形,學生就能夠加深對此知識點的認識和理解。PROTEUS仿真軟件是一個很好的實用工具,使教師能夠在教學過程中隨時進行演示,深入淺出地分析各種電路的特性,講解各種元件參數改變對電路的影響。從而學生上課容易聽懂,加強了對理論知識的理解,提升了學習興趣,為電子實訓打下一個良好的基礎。

    四、實驗室教學

    在課堂教學中,不僅要注意書本既有知識的理論傳授,更要注重培養學生解決實際問題的能力、自學探索能力等。在教學過程中,筆者采用加強實驗、理論夠用策略,充分發揮電子實驗室的功能,既激發學生的學習熱情,又能通過實驗來掌握理論知識,在實驗中鞏固理論、用理論指導實驗,從而達到較好掌握知識,提高動手能力、創新能力的目的。在教學中,筆者安排了單管放大電路、多級放大電路、反饋電路、功放電路、RC橋式振蕩電路、穩壓電路、晶閘管觸發電路、晶閘管調光電路在實驗室中進行。例如在講解單管放大電路時,筆者先讓學生在實驗室自己動手連接一個共發射極單管放大電路,然后用萬用表測出靜態工作點的電壓,并記錄下來,再用示波器觀察輸入、輸出波形,并記錄下來進行對比分析。讓學生有了這樣的感性認識之后,筆者再結合放大原理,分析學生在實驗中觀察到的現象,學生便很容易聽懂并理解放大原理,掌握知識要點。

    五、評價方式

    學生學得好不好,傳統的教學評價往往采用期末考試這一種形式。然而,這種狹隘的考試評價法只是考查學生死記硬背課堂筆記和書本內容的能力,考試的結果只是造就了一批高分低能者。一個好的教學評價體系應該能夠體現學生是否真正掌握了知識和技能,并能暴露出教學過程中還存在的問題,從而改進學習。

    對此,筆者在教學中從理論知識的考查、實踐能力的考查、分析問題解決問題能力的考查三個方面對學生進行評價。考核的四種方式及其各自所占的比例如下:口頭提問(10%)、書面作業(10%)、課堂練習(10%)、實驗(30%)、期末考試(40%)。

    六、結束語

    從學生的實訓和考證情況來看,本文所提倡的教學方式收到了良好的效果。在該課程今后的教學中還應積極思考,運用多種教學方法和手段,探索培養學生能力的新途徑。

    參考文獻:

    [1]廖芳.電子技術[M].北京:北京師范大學出版社,2006.

    [2]康華光.電子技術基礎(模擬部分) 第4版[Ml.北京:高等教育出版社,1999.

    第7篇:電工電子實訓教程范文

    【關鍵詞】 Multisim 電壓比較器 Proteus 溫度自動控制系統

    電子線路實驗和課程設計是工科院校電子類學生的重要實踐教學環節,是提高模擬電子線路和數字電子線路教學質量的重要方向,是培養學生綜合性設計和創新能力的重要教學環節。傳統實驗受元器件與硬件電路的限制,實驗的靈活性與實時性較差,影響了學生對概念的深入理解,削弱了理論與實際的有機聯系。隨著計算機技術的飛速發展,電子電路的分析與設計方法發生了重大的變革,虛擬實驗廣泛得到應用。目前應用于電子類課程的仿真軟件有很多,如Multisim、Pspice、Max+plusⅡ、Proteus等,大大地提高了電路設計的效率。Pspice主要用于模擬電路的仿真。Multisim 功能強大,提供了數千種電路元件和十幾種常用的電子儀器,可以進行模擬電路和數字電路的仿真,但不支持軟硬件協同聯調。Max+plusⅡ只適用于復雜系統數字電路的設計。Proteus 是一款集單片機和SPICE分析于一身的仿真軟件,功能非常強大。為此,結合本校的實際開課情況,著重分析了Multisim、Protues兩款電子線路仿真軟件在電工電子類課程中的應用。

    1 Multisim、Protues仿真軟件特點

    Multisim是加拿大IIT(Interactive Image Technologies)公司在EWB(Electronics Workbench)基礎上推出的一個專門用于電子電路設計與仿真軟件。它成功地將原理圖設計、系統模擬和仿真、虛擬儀器等融為一體,組成計算機電子工作平臺,既可以克服實驗室器件品種、規格和數量不足,又可以通過驗證型、測試型、設計型等不同形式的訓練,培養學生的分析和時序測試訓練,大大提高了電子設計工作的質量和效率。而Proteus嵌入式系統仿真與開發平臺是由英國Labcenter 公司開發的一款電路分析實物仿真系統, 其仿真特點與Multisim基本相似。但Proteus 還支持第三方軟件的編譯和調試環境。此外,Protues還支持電路仿真模式VSM,當運行仿真電路時,可實現聲、光等逼真效果,非常直觀地檢驗電路硬件及軟件設計狀況。

    2 Multisim、Protues在電工電子課程教學中的應用

    2.1 Multisim在電壓比較電路中的研究

    電壓比較器是集成運放非線性應用電路,它將一個模擬量電壓信號和一個參考電壓相比較,在二者幅度相等的附近,輸出電壓將產生躍變,相應輸出高電平或低電平,可用作模擬電路和數字電路的接口,還可以用作電平檢測、波形產生和變換電路等。以反相滯回比較器為例[1],利用multisim軟件進行分析與計算,進一步掌握比較器的原理與測試方法。

    反相滯回比較器原理圖如圖1所示。觀察可知電路中使用正反饋和相連,而有兩個值,所以對應的就有兩個值。當正飽和時(=) :

    設,當,從。反相滯回比較器的原理一直是學生難以理解的難點,可利用multisim軟件進行仿真,仿真圖如圖2所示,信號源設置500Hz、5V后運行仿真,可以得到如圖3所示的波形。

    由圖2可知,當輸入信號電壓(正弦波)上升到A點,輸出電路翻轉輸出低電平;當輸入信號電壓下降到B點,輸出電路再次翻轉輸出高電平。從圖中還可以看到A點與B點電壓值是不一樣的,即可說明電路的翻轉點的時間是滯后的。可通過調節電位器來改變滯回點。結合比較器原理中(式1)、(式2)計算出時所對應的臨界值,將計算的結果與圖3所示的仿真結果相對比,讓課堂理論教學與實驗教學密切的結合在一起,激發學生對原理的理解,進一步提高動手能力。

    2.2 Proteus在溫度自動控制系統設計的研究

    利用proteus軟件模擬一個水溫自動控制系統[2],當水溫小于或等于20℃時,系統自動加熱;當水溫高于或等于50℃時,停止加熱,并用數碼管顯示20℃~50℃范圍內的溫度。溫度傳感器用負溫度系數熱敏電阻(采用MF58-10),加熱及停止狀態用不同顏色的發光二極管顯示。溫度自動控制系統框圖如圖4所示。

    系統使用具有負溫度系數的熱敏電阻來模擬測量水溫,通過一個固定阻值的電阻和熱敏電阻串聯,與一直流電源組成分壓電路。當溫度發生變化時,熱敏電阻的阻值發生變化,從其二端取出電壓的變化,這樣就將非電量轉換成了電量,然后通過運算放大器(采用運放uA741)將信號放大。而如何將溫度值轉換成電量值成為學生的第一個難點。在proteus仿真過程中是不會出現熱敏電阻的阻值變化現象,只能考慮用一電位器來模擬熱敏電阻的阻值變化。

    此外,溫度自動控制系統的核心是溫度檢測與加熱/停止加熱控制兩個模塊。溫度檢測模塊的主要任務是將T=20和T=50的相對電壓值檢測出來,并將這二個電壓值提供給加熱/停止模塊及加熱、停止狀態顯示模塊。該部分由電壓比較器來實現,利用運放的非線性特性來完成,將T=20、50時對應的電壓值與溫度檢測電壓值進行比較,將比較的結果進行鎖存后傳給控制模塊。

    此時的加熱/停止加熱控制模塊根據電壓比較器的輸出狀態,來獲取加熱、停止加熱的信號,利用D觸發器74LS74的芯片功能,完成系統的自動升溫、降溫等狀態。這一過程都可用proteus進行模擬仿真,能實時的觀察不同的電壓值所對應的控制信號,讓設計的整個流程變得簡單、可控。

    還可設計一溫度顯示模塊,將環境溫度(20℃~50℃)在數碼管上實時顯示出來,即將熱敏電阻隨溫度的變化值通過運放轉換成相應的電壓值,然后通過三位半LED專用A/D轉換顯示芯片TC7107及共陽極數碼管組成的譯碼顯示電路,將環境溫度顯示出來,這樣使得整個系統的設計變得完善。但通過TC7107芯片資料可知的TC7107最大輸入電壓量程為200mv,故先要將環境溫度(20℃~50℃)所對應的電壓值通過運放進行比例縮小,使其到達驅動TC7107所需要的量程范圍的值。

    2.3 Proteus在單片機控制電路中的研究

    Proteus真正超群之處在于它對單片機電路的設計與仿真[3]。它與單片機的程序設計軟件Keil兼容,能夠把Keil編譯好的“*.Hex”文件置于入Proteus的單片機硬件中,從而實現軟硬件一體的電路仿真。

    Proteus是目前最好的模擬單片機器件的工具,它不僅可以觀察單片機寄存器和存儲器內容的改變,還可以在程序調試時,綜合運用Keil中的多種調試功能來詳細觀察電路的工作情況,直接看到硬件電路工作的結果,了解所編程序的對錯,極大方便了單片機軟硬件協同調試。

    以上例子是在講授理論課堂和電工電子實訓中穿插的仿真實驗,給學生帶來了耳目一新的良好效果。既能加深學生對理論知識的理解,又能提高學生實踐動手能力。學生可以隨意對電路結構、元器件參數進行調整,觀察不同狀態下電路的工作情況,加深對理論知識的理解。

    3 結語

    Multisim、Proteus將枯燥復雜的理論分析圖形化,解決了傳統教學中的授課難點,激發學生的學習興趣,提高學生的學習效率。學生通過對電路的不斷調整,使之更加合乎要求,可以培養創新思維和創新能力。同時Multisim、Proteus可以作為學生的仿真實驗平臺,在課堂外進行接近于實際電路的分析和調試,從而加深對理論知識的理解,進一步培養分析問題和解決問題的能力。因此,通過Multisim、Proteus仿真軟件建立的虛擬實驗平臺對高等學校電子類課程的教學有十分重要的作用。

    參考文獻:

    [1]董玉冰 等.Multisim9 在電工電子技術中的應用[M].北京:清華大學出版社,2009.

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