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【關(guān)鍵詞】開關(guān)型;直流穩(wěn)壓電源;探究;電路設(shè)計
【中圖分類號】G64【文獻標(biāo)識碼】A【文章編號】2095-3089(2016)04-0163-02
在電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展與技術(shù)革新下,開關(guān)型直流穩(wěn)壓電源以其自身的工作表現(xiàn)與其可靠性成為我國電力系統(tǒng)中廣泛使用的一種設(shè)備。在實際應(yīng)用中,開關(guān)型直流穩(wěn)壓電源自重輕,工作內(nèi)故障低,工作效率高,且其性價比占優(yōu)勢,并具有功耗曉得良好表現(xiàn)。相比于其他開關(guān)型電源,開關(guān)型穩(wěn)壓電源應(yīng)用范圍廣,競爭力強,特別是對于粒子加速器等電源應(yīng)用范圍來說,開關(guān)型穩(wěn)壓電源具有著良好的專業(yè)性與穩(wěn)定性。通過對于開關(guān)型穩(wěn)壓電源的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研讀與相關(guān)的影響因素分析,目前此類技術(shù)研究區(qū)域人員都是采用移相控制橋來對DC/DC變換小信號模式進行開關(guān)型穩(wěn)壓電源的電路設(shè)計。
1.對于動態(tài)小信號模型的相關(guān)闡述
對于動態(tài)小信號模型來說,不同的模型選取進而得到的設(shè)計結(jié)果都會存在差異。所以,在模型的選取上,應(yīng)根據(jù)其實際情況進行分析與配置。對于開關(guān)電源來說,其本質(zhì)是作為一個非線性的控制對象在進行工作,如果要對其進行成功的設(shè)計與分析,那么在進行指導(dǎo)建模時,應(yīng)以近似建立在其穩(wěn)態(tài)時的小信號擾動模型為依據(jù)。這一思路一方面取決于小信號擾動模式穩(wěn)態(tài)時具有與設(shè)計目標(biāo)相近的工作表現(xiàn);另一方面也是由于這樣的模型對于大范圍擾動時的擬態(tài)不夠精準(zhǔn),會造成相應(yīng)結(jié)論的誤差或偏差。基于此,以小信號擾動模型來進行開關(guān)型穩(wěn)壓電源的電路設(shè)計是保證其最終設(shè)計結(jié)果滿足設(shè)計要求的必要條件。
2.開關(guān)型穩(wěn)壓電源的相關(guān)性能指標(biāo)
2.1性能指標(biāo)之穩(wěn)定性
通過相關(guān)數(shù)據(jù)與實踐結(jié)果研究表明,在不同的開關(guān)型穩(wěn)壓電源系統(tǒng)設(shè)計下,會產(chǎn)生不同程度的魯棒性。而在暫態(tài)特性方面,其表現(xiàn)也會相應(yīng)提高。但對于直流新穩(wěn)壓電源來說,其系統(tǒng)下對于增益余量的要求是大于或等于40dB,對于相位余量的要求則是大于或等于30dB。
2.2性能指標(biāo)之瞬間響應(yīng)指標(biāo)
當(dāng)開關(guān)電源處于非穩(wěn)定狀態(tài)下,由于其所受的干擾,輸出量會出現(xiàn)相應(yīng)的抖動現(xiàn)象。且其抖動量會隨著其干擾而變化,當(dāng)干擾停止時,則其最終也會回到穩(wěn)定值,基于此,在對開關(guān)型穩(wěn)壓電源進行這方面的性能指標(biāo)確定時,是以過沖幅度與動態(tài)恢復(fù)時間的長短來衡量其系統(tǒng)的動態(tài)特性的。在此定義下,瞬態(tài)響應(yīng)指標(biāo)內(nèi)容主要是表現(xiàn)為,如果穿越頻率越高,則其系統(tǒng)恢復(fù)到動態(tài)平衡點的時間就越短,另一方面,系統(tǒng)在干擾情況下所表現(xiàn)的過沖幅度與其相位余量呈相關(guān)性。
2.3性能指標(biāo)之電源精度
在電源精度方面,其控制要求嚴(yán)格,一般其最終的電源精度誤差需要控制在設(shè)計目標(biāo)的1‰以下,且其紋波不得在1‰以上。考慮到紋波自身的分類有高頻與低頻兩種,而這兩種紋波是基于開頭頻率表現(xiàn)的。如高頻紋波就是受到開頭頻率的影響,必須通過濾波器進行控制。而低頻紋波則是受到電網(wǎng)波動的影響,必須通過系統(tǒng)的負(fù)反饋來進行控制。
3.關(guān)于開關(guān)型穩(wěn)壓電源的電路設(shè)計
3.1關(guān)于系統(tǒng)下的補償網(wǎng)絡(luò)與相關(guān)相關(guān)設(shè)計應(yīng)用
目前來說,對于開關(guān)型直流穩(wěn)壓電源系統(tǒng)來說,其補償網(wǎng)絡(luò)是通過PI或者PID的算法來設(shè)計與制作的。也就是說,PI調(diào)節(jié)器的主要作用是對抗高頻紋波影響,也就是提高系統(tǒng)對于高頻干擾能力的抵抗性,但對于PI調(diào)節(jié)器來說,動態(tài)性差的缺點是無法忽視的。目前來說,實際應(yīng)用中通過引入微分算法后可以有效提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度。但其缺點也顯而易見:一方面是由于零點的大量引入直接造成系統(tǒng)對于高頻信號的敏感度大幅度提高,放大器在此情況下,很容易產(chǎn)生堵塞現(xiàn)象;另一方面則是當(dāng)開關(guān)紋波的放大倍數(shù)得到增大時,放大器也會隨之進入非線性區(qū),這結(jié)果只會造成整個系統(tǒng)的不穩(wěn)定。目前來說,對于這些缺陷是以超前滯后的方法來進行補償?shù)摹?/p>
3.2關(guān)于開關(guān)型穩(wěn)壓電源的電路設(shè)計原理
3.2.1理想性技術(shù)指標(biāo)如下:(1)輸入交流:電壓220V(50—60Hz);(2)輸出直流:電壓5V,輸出電流3A;輸入交流電壓在180—250V區(qū)間變化時,輸出電壓相對變化量應(yīng)小于2%;(4)輸出電阻R0<0.1歐;(5)輸出最大紋波電壓<10mv。3.2.2關(guān)于開關(guān)型穩(wěn)壓電源的基本工作原理。當(dāng)線性自流穩(wěn)壓電源處于低頻率工作狀態(tài)下時,那么調(diào)整管的工作由于其體積大,則其效率相應(yīng)低,但當(dāng)其調(diào)整管工作處于開關(guān)狀態(tài)下時,那么其的工作表現(xiàn)就為體積小,效率高。
3.3開關(guān)型穩(wěn)壓電源的電路設(shè)計探究
從以上論述可以看出,開關(guān)型直流穩(wěn)壓電源系統(tǒng)其低功耗的特點是由于晶體管位于開關(guān)工作狀態(tài)下時,對于功率調(diào)整管的功耗要求低。特別是對于理想狀態(tài)下的晶體管來說,當(dāng)其處于一種截止?fàn)顟B(tài)時,晶體管所經(jīng)過的電流為0,相應(yīng)的功耗也就為0;另一方面,由于開關(guān)型穩(wěn)壓電源系統(tǒng)的穿越頻率較高,所以對于電路的動態(tài)響應(yīng)速度得以提高,而且整個系統(tǒng)的響應(yīng)速度不受低通濾波器的影響;另外,相對于直流470V的電壓來說,并環(huán)穿越頻率遠(yuǎn)未達到這一頻率,輸出只為48V,特別是其電壓穩(wěn)定性方式,經(jīng)過測試,其低頻紋波穩(wěn)定率都在0.996以上,完全滿足了設(shè)計要求。
4.結(jié)語
綜上所述,在進行開關(guān)型穩(wěn)壓電源的電路設(shè)計時,小信號的模型選擇是關(guān)鍵點。為了進一步提高開關(guān)型穩(wěn)壓電源系統(tǒng)的穩(wěn)定性,超前滯后網(wǎng)絡(luò)補償原理有效地彌補了精度電源的紋波限制高的問題。通過實踐也表明,開關(guān)型穩(wěn)壓電源的適用性非常強,必將為人們生活提供更好的服務(wù)。
參考文獻:
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電子技術(shù)課程是一門專業(yè)性、實踐性很強的學(xué)科,傳統(tǒng)的講授+PPT教學(xué)模式很難適應(yīng)當(dāng)前教學(xué)要求。任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)模式是一種建立在建構(gòu)主義教學(xué)理論基礎(chǔ)上的教學(xué)方法,它以教學(xué)任務(wù)為主線,教師為主導(dǎo),學(xué)生為主體,并以協(xié)作的方式完成教學(xué)任務(wù),可以培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力和相對獨立地分析問題、解決問題的能力。本文闡述了任務(wù)驅(qū)動式教學(xué)模式在電子技術(shù)課程中的運用方式。
關(guān)鍵詞:
任務(wù)驅(qū)動;電子技術(shù)課;應(yīng)用
由于學(xué)生學(xué)習(xí)能力、個體素質(zhì)、學(xué)習(xí)意愿等存在差異,導(dǎo)致電子技術(shù)課程教學(xué)一直是授課教師“頭疼”的課程。如何把學(xué)生的興趣吸引到教學(xué)中,讓學(xué)生主動有效地完成教學(xué)任務(wù)是筆者一直思考的問題。
一、任務(wù)驅(qū)動教學(xué)模式的核心
任務(wù)驅(qū)動是一種建立在建構(gòu)主義教學(xué)理論基礎(chǔ)上的教學(xué)方法,屬于探究式教學(xué)模式,適用于培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力和相對獨立地分析解決問題的能力。它包括五個環(huán)節(jié):提出任務(wù)、分析任務(wù)、自主學(xué)習(xí)、完成任務(wù)、過程評價。任務(wù)驅(qū)動教學(xué)模式創(chuàng)新性的以任務(wù)為主線、學(xué)生為主體、教師來引導(dǎo)作為基本內(nèi)涵,學(xué)生作為主體參與到教學(xué)中,教師在教學(xué)中起到組織、引導(dǎo)、控制、促進、改善作用。這種模式充分調(diào)動學(xué)生的主動性、創(chuàng)造性和學(xué)習(xí)興趣,讓學(xué)生在“動”的過程中學(xué)到知識。
二、任務(wù)驅(qū)動教學(xué)模式教學(xué)的過程
第一步:教學(xué)開展前,教師確定主題,提出任務(wù)。第二步:學(xué)生結(jié)合自己意愿和能力,分析任務(wù)并分組。第三步:教師對核心內(nèi)容進行輔導(dǎo)和講解,學(xué)生按照任務(wù)要求借助多媒體設(shè)備、圖書資料等進行自主學(xué)習(xí)。第四步:學(xué)生對任務(wù)內(nèi)容進行實踐性操作,小組分工配合和個人技能相結(jié)合,教師協(xié)助學(xué)生解決遇到的困難。第五步:每組學(xué)生講解和展示自己完成的項目,學(xué)生互評,教師進行總體評價。
三、對任務(wù)進行設(shè)計的方法
在教學(xué)任務(wù)設(shè)計的階段,對學(xué)生現(xiàn)有的知識結(jié)構(gòu)和水平進行評估,針對學(xué)生的特點進行設(shè)計,做到讓學(xué)生有興趣且樂于構(gòu)建知識體系。第一,差異化的任務(wù)設(shè)計。根據(jù)學(xué)生知識掌握的能力和意愿不同,在設(shè)計任務(wù)時應(yīng)相互關(guān)聯(lián)而又存在差異。在保證核心知識不變的前提下,把握知識脈絡(luò),突出重點,抓住關(guān)鍵,做到因材施教。其具體步驟為,教師通過實例授課講解任務(wù)用到的新知識與技巧,學(xué)生根據(jù)實例做出類似項目,掌握任務(wù)中所包含知識點和技巧;學(xué)生完全理解和掌握知識點;學(xué)生自行設(shè)計或按照自己的思路進行探索,提高學(xué)生的積極性和學(xué)習(xí)興趣。第二,協(xié)作性的任務(wù)設(shè)計。團隊配合是當(dāng)今社會大力提倡的能力之一,一個人的智慧和精力有限。為了使學(xué)生將來工作后快速適應(yīng)崗位和工作氛圍,在任務(wù)設(shè)計中教師應(yīng)加入?yún)f(xié)作性配合模塊。良好的團隊配合不僅事半功倍,同時也充分發(fā)揮分析能力和講說能力,使他們在相互討論、爭辯中解決問題。
四、任務(wù)驅(qū)動教學(xué)模式在課程中的運用
以直流穩(wěn)壓電源課程為例。一是教學(xué)任務(wù)的設(shè)計。直流穩(wěn)壓電源電路由變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓四部分構(gòu)成,電路中變壓器起到變壓作用。二極管起到整流作用——將交流電轉(zhuǎn)換成脈動直流電。電容起到濾波作用。電路的調(diào)整使輸出電壓穩(wěn)定。二是學(xué)生對任務(wù)進行分析。直流穩(wěn)壓電源的內(nèi)部構(gòu)造是什么?每個元器件的作用是什么?是如何實現(xiàn)直流穩(wěn)壓的?三是內(nèi)容講解和學(xué)生自主學(xué)習(xí)為核心。教師將核心內(nèi)容二極管及其整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路,進行講解。學(xué)生根據(jù)任務(wù)要求自行查閱相關(guān)資料,試析解決問題。四是完成任務(wù)。學(xué)生對直流穩(wěn)壓電路進行實踐性操作,組裝和調(diào)試電路。調(diào)試內(nèi)容主要有調(diào)整、測試電源輸出電壓、空載電流、負(fù)載電流、電壓調(diào)整率、電流調(diào)整率和紋波電壓等。教師在一旁指導(dǎo)并協(xié)助學(xué)生解決出現(xiàn)的問題。五是評價總結(jié)。做到“三評”,即小組自評、每組互評、教師講評。對于掌握慢、基礎(chǔ)不扎實的學(xué)生要加強小結(jié)和知識點回顧;對于掌握快、能力更好的學(xué)生要引導(dǎo)他們繼續(xù)探索更深層次的知識,這樣將使每個學(xué)生都有收獲和成就感,真正實現(xiàn)了分層教學(xué)和因材施教。任務(wù)驅(qū)動教學(xué)模式是對現(xiàn)有教學(xué)模式的一種改進和創(chuàng)新,實施它的目的在于培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)、觀察、動手、研究和分析問題的、協(xié)作和互助、交際和交流能力以及生活和生存的能力。學(xué)與做相結(jié)合的模式體現(xiàn)了中等職業(yè)教育的特點與特征,是促進中等職業(yè)學(xué)校學(xué)生全面發(fā)展的一種有效教學(xué)方法。
作者:李永建 單位:河北省廊坊市高級技工學(xué)校
參考文獻:
[關(guān)鍵詞]電子實習(xí);教學(xué)模式;教學(xué)改革;教學(xué)效果
[DOI]10.13939/ki.zgsc.2015.41.189
高職電子工程實習(xí)是一種注重實際動手能力培養(yǎng)和鍛煉的基礎(chǔ)課,要求學(xué)生在掌握扎實的理論知識基礎(chǔ)上,學(xué)會理論聯(lián)系實踐,在實踐中不斷提升動手能力和創(chuàng)新水平,是促進學(xué)生理論知識上升到實踐能力的重要環(huán)節(jié),也是保證學(xué)生能夠適應(yīng)企業(yè)工作崗位的重要教學(xué)內(nèi)容。因此,探討如何改進電子工程專業(yè)實習(xí)教學(xué)方法和質(zhì)量具有十分重要的現(xiàn)實意義。
1 電子工程實習(xí)教學(xué)現(xiàn)狀分析
當(dāng)前電子工程實習(xí)教學(xué)過程中,由于學(xué)校教學(xué)軟硬件條件存在明顯差異,且行業(yè)內(nèi)新技術(shù)、新工藝不斷出現(xiàn),電子工程實習(xí)教學(xué)存在一些比較突出的問題,主要有以下幾種情況:
(1)實習(xí)內(nèi)容簡單陳舊,無法滿足當(dāng)前電子工程應(yīng)用發(fā)展需要。當(dāng)前電子工程實習(xí)內(nèi)教學(xué)內(nèi)容還停留在傳統(tǒng)焊接、組裝以及基本儀器使用層面上,學(xué)習(xí)內(nèi)容陳舊、缺乏有機統(tǒng)一,不能有效調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。學(xué)生學(xué)完相關(guān)課程后,只是知其然不知其所以然,難以達到培養(yǎng)創(chuàng)新實踐能力的教學(xué)目的。
(2)實習(xí)教學(xué)模式設(shè)計不科學(xué)合理,嚴(yán)重限制了學(xué)生創(chuàng)新動手能力提升。從現(xiàn)有實習(xí)教學(xué)模式來看,學(xué)生要在有限的課時內(nèi)掌握電子器件原理、電路組裝、焊接和拆卸、運行測試只是外,還要學(xué)習(xí)電路設(shè)計、Protel99se 軟件、PCB工藝制板以及電路焊接檢測等內(nèi)容,繁重的實習(xí)任務(wù)嚴(yán)重擠占了學(xué)生自我發(fā)揮想象力和動手創(chuàng)造的空間,不利于促進學(xué)生電子系統(tǒng)綜合設(shè)計能力、創(chuàng)新能力培養(yǎng)和發(fā)展。
(3)對新工藝技術(shù)關(guān)注不足。實習(xí)教學(xué)內(nèi)容與行業(yè)最新技術(shù)發(fā)展脫節(jié)嚴(yán)重,學(xué)生對當(dāng)前企業(yè)引入的新電子工藝技術(shù)和設(shè)計技術(shù)缺乏足夠了解,相關(guān)動手能力不足,嚴(yán)重限制了其社會就業(yè)能力提升。
2 電子工程實習(xí)教學(xué)改革路徑
根據(jù)高職院校課程改革指導(dǎo)思想,以及電子工程人才培養(yǎng)目標(biāo),以提高學(xué)生實踐創(chuàng)新能力為出發(fā)點,本文提出了電子工程實習(xí)教學(xué)三段式改革方案,分別是:
第一階段:電子工藝基本技能訓(xùn)練階段
該階段主要強調(diào)專業(yè)基本技能學(xué)習(xí)和訓(xùn)練,要求學(xué)生掌握電板組裝、焊接、測試等多項基礎(chǔ)技能和實踐能力。學(xué)生要掌握以下幾個方面的專業(yè)知識和技能:
(1)熟悉電子元器件工作原理和檢測方法。通過分解講授、現(xiàn)場示范、學(xué)生實操等方法,幫助學(xué)生掌握電子元器件內(nèi)部組成結(jié)構(gòu)、工作原理和檢測方法。
(2)直流穩(wěn)壓電源設(shè)計。通過指導(dǎo)學(xué)生自行設(shè)計和組裝最簡單的直流穩(wěn)壓電源著手,幫助學(xué)生掌握電路設(shè)計方法和動手能力。
(3)Protel99se 軟件設(shè)計。對于電子工程專業(yè)學(xué)生來說,掌握計算機輔助電路設(shè)計是最基本的要求。要在實習(xí)課程中引入Protel99se 軟件設(shè)計方法,幫助學(xué)生掌握Protel99se軟件使用技能。
(4)電源電路PCB 設(shè)計。幫助學(xué)生掌握最新PCB 設(shè)計理念和技術(shù),熟悉PCB 制作工藝和方法。通過開展實習(xí)實踐活動,讓學(xué)生自行設(shè)計穩(wěn)壓電源PCB板,在這個過程中熟悉感光板、熱轉(zhuǎn)印等工藝技術(shù),為以后設(shè)計和制作電子產(chǎn)品奠定專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)。
(5)電子產(chǎn)品組裝、焊接和調(diào)試。設(shè)置簡單的穩(wěn)壓電源組裝、焊接和檢測教學(xué)內(nèi)容,幫助學(xué)生了解和熟悉電子系統(tǒng)設(shè)計要點和方法。提高學(xué)生電子系統(tǒng)調(diào)試、測試、故障診斷動手能力。
第二階段,任務(wù)驅(qū)動的開放式教學(xué)階段
學(xué)生在自行設(shè)計簡單的穩(wěn)壓電源過程中,可以對電子產(chǎn)品設(shè)計方法和流程進行熟悉了解,并在此基礎(chǔ)上進一步強化學(xué)生的動手能力、電子產(chǎn)品綜合設(shè)計能力、理論與實踐相結(jié)合能力,最后逐漸掌握更加專業(yè)化、系統(tǒng)化的電子產(chǎn)品組裝、測試技能。通過開展任務(wù)驅(qū)動的開放教學(xué),給學(xué)生自由選擇學(xué)習(xí)內(nèi)容的空間,發(fā)揮其主觀能動性和創(chuàng)造性,自行摸索和探討電子設(shè)計設(shè)計、組裝和調(diào)試方法,形成良好的專業(yè)素養(yǎng)和動手創(chuàng)新能力。
考慮到教學(xué)改革處于前期摸索階段,為方便器件、管理以及考核,為學(xué)生提供半開放式教學(xué)嘗試,結(jié)合專業(yè)課學(xué)習(xí)內(nèi)容以及以往電子設(shè)計大賽科目,為學(xué)生提供選擇題目,要求其用可以支持ISP單片機AT89S52為核心選器件設(shè)計制作一個電子系統(tǒng),例如交互式信號發(fā)射器、自動化線路巡查車設(shè)計、數(shù)控穩(wěn)壓電源設(shè)計、電動機功率限額監(jiān)測器等。另外,教師可以鼓勵學(xué)生自主選題,另課余時間搜集相關(guān)資料和文獻,自行完成電路程序編寫和測試。教師驗收學(xué)生設(shè)計作業(yè)合格后,學(xué)生可以進入到第三個教學(xué)實習(xí)環(huán)節(jié)。
第三階段,綜合設(shè)計制作測試階段
學(xué)生完成第二階段實習(xí)任務(wù)后,教師要利用1~2周的時間點評學(xué)生前面兩個階段實習(xí)效果。通過在課堂上演示學(xué)生設(shè)計作品,共同探討作品中存在的問題并指正;教師也可以要求學(xué)生自己做好作品設(shè)計展示方案,在課堂上邊演示和回答師生提問,這樣不僅可以加深學(xué)生對設(shè)計產(chǎn)品的認(rèn)識和理解,還可以鍛煉他們的口頭表達能力。
第一個階段可以夯實學(xué)生電子工程基礎(chǔ)動手能力和技能,掌握扎實的焊接、組裝、調(diào)試、檢測試能力。第二階段可以引導(dǎo)學(xué)生自行開展研究,通過搜集專業(yè)資料和文獻,完成電子產(chǎn)品設(shè)計,這可以有效提高其綜合動手和實踐能力,有利于增強學(xué)生創(chuàng)新意識。第三階段主要對前兩個階段學(xué)習(xí)成果進行鞏固和提升,進一步提高學(xué)生理論聯(lián)系實踐、學(xué)科知識運用能力以及創(chuàng)新能力。
3 結(jié) 論
本文就電子工程實習(xí)教學(xué)改革進行了一些嘗試和探索,希望能夠起到拋磚引玉的作用,今后有更多學(xué)者投入到這方面的研究中來,不斷補充和完善相關(guān)理論體系,促進電子工程實習(xí)教學(xué)水平提高。
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職業(yè)中專電子專業(yè)中《電子技術(shù)基礎(chǔ)與技能》是一門集知識和技能于一體、實踐性很強的課程,要求學(xué)生既要學(xué)好理論知識,又要掌握實際操作技能。其主要是培養(yǎng)具有一定的理論基礎(chǔ)知識和很強的實踐操作能力的技術(shù)人才。為此,《電子技術(shù)基礎(chǔ)與技能》教學(xué)對實現(xiàn)中職培養(yǎng)目標(biāo)具有非常重要的作用。在《電子技術(shù)基礎(chǔ)與技能》教學(xué)中,如何采用有效的教學(xué)方法來提高學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力,以適應(yīng)將來的工作需要?這將是所有電子專業(yè)教師值得深思的問題。眾所周知,傳統(tǒng)教學(xué)理念顯然不能適應(yīng)當(dāng)前《電子技術(shù)基礎(chǔ)與技能》教學(xué)的要求,往往導(dǎo)致一些自我學(xué)習(xí)和控制能力較差的學(xué)生從起初的對電子專業(yè)感興趣,很快變成厭學(xué)、懼怕,使電子專業(yè)教學(xué)達不到應(yīng)有的效果。這就要求我們突破傳統(tǒng)的教學(xué)模式,積極探索,尋找一些有效的教學(xué)方法。
“任務(wù)驅(qū)動”教學(xué)法是一種建立在建構(gòu)主義教學(xué)理論基礎(chǔ)上的教學(xué)方法,它將以傳授知識為主的教學(xué)理念轉(zhuǎn)變?yōu)榻鉀Q問題、完成任務(wù)為主的多維互動的教學(xué)理念,將再現(xiàn)式教學(xué)轉(zhuǎn)變?yōu)樘骄渴浇虒W(xué)。任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法的實施包括六個環(huán)節(jié):提出任務(wù)、分析任務(wù)、自主學(xué)習(xí)、完成任務(wù)、過程評價。“任務(wù)驅(qū)動”教學(xué)法強調(diào)學(xué)生的學(xué)習(xí)活動必須與“任務(wù)”或問題相結(jié)合,學(xué)生在處理“任務(wù)”的驅(qū)動下展開教學(xué)活動,以探索問題的方式來引導(dǎo)和維持學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動機;教師引導(dǎo)學(xué)生由簡到繁、由易到難,循序漸進地完成一系列“任務(wù)”,在完成“任務(wù)”的過程中,培養(yǎng)分析問題、解決問題的能力。在這個過程中,學(xué)生帶著真實的任務(wù)學(xué)習(xí),擁有學(xué)習(xí)的主動權(quán),會不斷地獲得成就感,可以更好地激發(fā)他們的求知欲望,從而培養(yǎng)獨立探索和創(chuàng)新的能力。在電子技術(shù)基礎(chǔ)教學(xué)中充分體現(xiàn)出以任務(wù)為主線、教師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體的特點,并在情景創(chuàng)設(shè)、任務(wù)確定、自主學(xué)習(xí)、效果評價等環(huán)節(jié)上精心構(gòu)思,積極探索,從而獲得較好的教學(xué)效果。
一、《電子技術(shù)基礎(chǔ)與技能》教學(xué)中實施任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法的必要性
新的形式對職業(yè)教育提出新的要求,培養(yǎng)高技能、搞素質(zhì)的新型復(fù)合人才是職業(yè)學(xué)校的重要課題。因此,必須更新教學(xué)理念,積極推薦可能改革,采用新的教學(xué)模式和方法,為社會培養(yǎng)更多的合格職業(yè)人。而《電子技術(shù)基礎(chǔ)與技能》是一門實踐性很強的課程,該課程內(nèi)容主要包括:直流電路、交流電路、模擬電路、數(shù)字電路、直流穩(wěn)壓電源等,知識點多、散、碎,教師在教學(xué)時,若采用任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法,在教學(xué)過程中將重要內(nèi)容設(shè)計成包含若干知識點的綜合任務(wù),學(xué)生在完成任務(wù)的過程中,就會在具有明確目標(biāo)的任務(wù)驅(qū)動下,自發(fā)地學(xué)習(xí)各個知識點,將零散的知識點有機地串聯(lián)起來,形成一個系統(tǒng)的理論,其分析問題、解決問題的能力也會得到提高。對培養(yǎng)學(xué)生的職業(yè)能力具有重要的作用,采用“任務(wù)驅(qū)動”教學(xué)方法能有效提高教學(xué)效果。
二、任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法的實施過程
(一)注重思想、培養(yǎng)興趣
眾所周知,進入職業(yè)中專的學(xué)生大部分都屬于初中學(xué)校的“雙差生”,其表現(xiàn)在學(xué)習(xí)成績差、行為規(guī)范差、對自我要求不嚴(yán)格、對待自己沒有明確目標(biāo)等等。所以這部分學(xué)生進校以后對專業(yè)的選擇基本上都是模糊的。為此,正確的定位學(xué)生、調(diào)整學(xué)生的心態(tài)、幫助學(xué)生正確認(rèn)識專業(yè)、培養(yǎng)學(xué)生對專業(yè)的興趣是非常重要的。
(1)調(diào)整學(xué)生心態(tài),讓學(xué)生認(rèn)清專業(yè)學(xué)習(xí)目標(biāo)
首先,給學(xué)生全方位的介紹電子專業(yè),給學(xué)生腦海里對電子專業(yè)有一個初步的認(rèn)識,讓學(xué)生在專業(yè)方面對自己有一個目標(biāo)。 其次,借助目前的行業(yè)形勢,制定適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法。目前,社會需要大量的熟練的操作人員和檢驗、設(shè)計人才。但是目前職校生整體素質(zhì)不是很高,學(xué)生的自我學(xué)習(xí)和自我調(diào)控能力都停留在比較低的層次上,這就要求專業(yè)教師針對職校生的就業(yè)特點,對電子專業(yè)理論知識進行分析、重組,把課程目標(biāo)定位于能夠熟悉基本的電子技術(shù)理論,了解相關(guān)的電子產(chǎn)品的設(shè)計、安裝、檢測和維護方法,重點掌握電子技術(shù)的實踐操作能力,為企業(yè)的生產(chǎn)和管理服務(wù)。
(2)激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣
采用“任務(wù)驅(qū)動”教學(xué),可以變抽象為具體,變枯燥為有趣,讓學(xué)生樂于去操作、掌握。當(dāng)學(xué)生完成了某一任務(wù)后,內(nèi)心就會產(chǎn)生一種成就感,一種喜悅感,一種沖擊力。這種力量不僅增強了學(xué)生的自信心,還提高了學(xué)生學(xué)習(xí)知識和技能的興趣。 同時,教師要分層次地給學(xué)生下達任務(wù)。教師下達給學(xué)生的任務(wù)過于容易,學(xué)生會認(rèn)為沒有挑戰(zhàn)性,從而失去興趣;教師下達給學(xué)生的任務(wù)太難,學(xué)生又會產(chǎn)生自卑畏難心理,從而失去學(xué)習(xí)的信心。因而教師應(yīng)在實際的課堂教學(xué)中,根據(jù)學(xué)生的實際情況,分配不同層次的任務(wù),讓不同學(xué)情的學(xué)生都嘗到成功的喜悅。
(二)注重過程、增強能力
中職學(xué)生的教學(xué)都應(yīng)該“以學(xué)生的能力為本位”。因此在教師教學(xué)過程中不管采用何種手段和方式都得以提高學(xué)生的能力為目的,鑒于此要求本人認(rèn)為只有在教學(xué)過程中采用有利于學(xué)生學(xué)習(xí)、能夠激發(fā)學(xué)生潛能的教學(xué)方法才能夠讓學(xué)生的綜合能力得到提升。 尊重學(xué)生的認(rèn)知差異,因材施教,為不同的學(xué)生提出不同的任務(wù)。最基本的任務(wù)是面向全體學(xué)生的,要求人人都能完成。其他任務(wù)則讓學(xué)生思考、設(shè)計、創(chuàng)新。開放性任務(wù)的設(shè)計,激發(fā)了學(xué)生的靈感,使走在前面的學(xué)生發(fā)揮自己的潛能,掌握得更多。
首先教師應(yīng)對提出的任務(wù)進行深入的研究,準(zhǔn)備好該任務(wù)討論可能涉及到的有關(guān)知識。然后以比較藝術(shù)性的方式介紹項目任務(wù)的內(nèi)容,充分調(diào)動學(xué)生的積極性,吸引學(xué)生的注意力。通過學(xué)生討論,按照實際工作的完整程序,共同制定計劃,共同完成整個項目。在這個任務(wù)的實施過程中,教師必須起到指導(dǎo)作用,用所學(xué)的知識點,面向全體學(xué)生,做好示范。關(guān)注學(xué)生對該任務(wù)計劃實施過程,創(chuàng)設(shè)良好的學(xué)習(xí)環(huán)境,引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí),激勵學(xué)生進行思考。該部分主要要求學(xué)生掌握電路設(shè)計、布線的工藝、元器件的選擇、焊接組裝技能以及整體調(diào)試檢測等程序,強調(diào)知識的系統(tǒng)性和完整性,將所學(xué)的理論知識和操作技能進行有機結(jié)合,在此一般以五六人為一組,分工實施,以增加互相協(xié)調(diào)和綜合處理能力。
(三)善于評價、促進發(fā)展
從事職業(yè)教育的人都了解,我們教育的對象大部分是初中階段已經(jīng)邊緣化的學(xué)生,為此他(她)們幾乎很少受到老師真正的贊許。但是這些學(xué)生從心里面還是希望得到老師的認(rèn)可。任務(wù)完成后的總結(jié)評價是必不可少的重要環(huán)節(jié)。科學(xué)的評價學(xué)生有利于自己的教育教學(xué),更加有利于學(xué)生的發(fā)展。讓學(xué)生表達、分享自己都學(xué)會了什么,總結(jié)任務(wù)驅(qū)動教學(xué)活動對他們的意義。老師可以從理論設(shè)計、動手操作、工作態(tài)度、創(chuàng)新能力等方面給學(xué)生進行評價。通過總結(jié),使學(xué)生找到自己理論及操作技巧上的不足,以及在任務(wù)實施過程的最大收獲與體會。其次,教師對學(xué)生完成任務(wù)情況作出檢測和評價,既有利于掌握學(xué)生學(xué)習(xí)情況,通過提出改進意見,又有助于學(xué)生學(xué)習(xí)得以提高。教師可根據(jù)學(xué)生具體完成情況,靈活決定是否要對某些環(huán)節(jié)重新作出講解和示范。
三、任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法在《電子技術(shù)基礎(chǔ)與技能》教學(xué)中的應(yīng)用實例
以教材項目一中的任務(wù)一《制作可調(diào)直流穩(wěn)壓電源》為例,淺析任務(wù)驅(qū)動教學(xué)的應(yīng)用模式,本任務(wù)包含交流電源、整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓保護電路等內(nèi)容。
(一)提出任務(wù)。任務(wù)的提出要以教學(xué)的內(nèi)容為依據(jù),既要與書本知識緊密結(jié)合,又要有一定的想象空間,讓學(xué)生既能掌握所學(xué)的知識,又可以自主創(chuàng)新。任務(wù)的難易程度要針對學(xué)生的實際水平來確定,要幾乎讓每個學(xué)生在老師的指導(dǎo)下,都能完成規(guī)定的任務(wù)。
例
①、能分析可調(diào)直流穩(wěn)壓電源原理;
②、能正確區(qū)分元件,識讀電路圖、接線圖和裝配圖;
③、能夠根據(jù)裝配圖在萬能板上放置并焊接好相應(yīng)的元件;
④、接通電源,用示波器調(diào)試電路,測試穩(wěn)壓性能。
(二)分析任務(wù)。分析任務(wù)可在教師指導(dǎo)下進行,采用討論或問答等方式調(diào)動學(xué)生的主動性,可視具體情況把總?cè)蝿?wù)分解成一些“階段任務(wù)”,“階段任務(wù)”又可以分解成更小的“分任務(wù)”,逐步細(xì)化。通過細(xì)化任務(wù),可使學(xué)生明確具體的小任務(wù),培養(yǎng)學(xué)生解決問題的思路,從而明確學(xué)習(xí)的方向和目標(biāo)。
例
總?cè)蝿?wù):制作可調(diào)直流穩(wěn)壓電源
分任務(wù):教師指導(dǎo)學(xué)生進行任務(wù)細(xì)分
階段任務(wù)一:工作原理部分
分任務(wù)1:了解電源穩(wěn)壓電路中需要使用到的電阻、電容、二極管等元件的特點、型號及主要技術(shù)參數(shù);
分任務(wù)2:理解整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓保護電路的特點;
階段任務(wù)二:安裝電路部分
分任務(wù)1:掌握需要使用的元件的安裝檢測方法;
分任務(wù)2:掌握通孔元件的焊接技巧;
階段任務(wù)三:調(diào)試與檢測部分
分任務(wù)1:接通電源,看可調(diào)直流穩(wěn)壓電源電路能不能正常工作;
分任務(wù)2:若電路不能正常工作,查找原因并排除故障。
(三)自主學(xué)習(xí)。細(xì)化任務(wù)之后,要求學(xué)生閱讀教材具體內(nèi)容或查找相關(guān)課外資料,確定解決“分任務(wù)”的方法。這一過程是培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的重要步驟,要充分調(diào)動學(xué)生的積極性和主動性,鼓勵同學(xué)之間交流討論,找到比較好的解決方案。教師要做好此過程對學(xué)生的評價考核,主要包括學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性與資料的檢索能力,能否遵守紀(jì)律及是否具備團隊合作精神等。學(xué)生根據(jù)分任務(wù)要求自主學(xué)習(xí),教師要求學(xué)生通過閱讀教材具體內(nèi)容或查找相關(guān)課外資料,確定解決“分任務(wù)”的方法。
(四)完成任務(wù)。完成任務(wù)階段可以是一個由完成“分任務(wù)”到“階段任務(wù)”再到“總?cè)蝿?wù)”的過程,由于此階段是一個由理論付諸于實踐的過程,學(xué)生會遇到很多意想不到的困難,教師要及時恰當(dāng)?shù)貙W(xué)生進行指導(dǎo),解決學(xué)生遇到的難題,督促學(xué)生按時完成任務(wù)內(nèi)容,并進行階段性檢查評估,尤其要經(jīng)常進行安全教育,培養(yǎng)學(xué)生的安全意識,切忌違規(guī)操作,以保證學(xué)生能順利地完成任務(wù)內(nèi)容,達到教學(xué)目的,學(xué)生課內(nèi)不能完成的實踐操作,在教師的指導(dǎo)下可以延伸到課后進行。
一種新的教學(xué)方法的出現(xiàn)將會大大地提高電子專業(yè)教學(xué)的效果,它是凝聚了許多有經(jīng)驗的老教師及同行專業(yè)教學(xué)人員的智慧與心血,本人在電子專業(yè)課程運用該教學(xué)方法得到了前所未有的幫助。
1.任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法的實施效果。在使用任務(wù)驅(qū)動法教學(xué)中除了考慮任務(wù)設(shè)計問題還要考慮課堂管理、評價等問題,在課堂管理方面,教師要處理好“動”和“靜”的問題,建立和諧的師生關(guān)系和課堂氣氛,從學(xué)生的實際情況入手,查漏補缺,其重點和難點根據(jù)學(xué)生完成的效果進行調(diào)整,課堂上教師要充分地了解學(xué)生,在學(xué)生學(xué)習(xí)遇到困難時,教師可以強調(diào)學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)的教學(xué)思想,符合目前的教學(xué)理念。教師為學(xué)生支起支架;在學(xué)生學(xué)習(xí)不夠主動時,給學(xué)生提出問題,引導(dǎo)學(xué)生去探究;在學(xué)生完成基本任務(wù)后,調(diào)動學(xué)生的創(chuàng)作欲望,進一步地完善任務(wù)創(chuàng)作。由于每個學(xué)生都有自己的任務(wù),成為一個人人參與的創(chuàng)造實踐活動,注重任務(wù)實施的過程,不僅能提高學(xué)生的動手實踐能力,而且能夠?qū)⒗碚撝R和實踐經(jīng)驗進行互換。使學(xué)生有一個很高的學(xué)習(xí)積極性,體驗求知的艱辛和樂趣,培養(yǎng)分析和解決問題的能力。課程教學(xué)中以小組為單位完成項目任務(wù),學(xué)生學(xué)習(xí)氣氛濃烈,通過討論交流促進知識的積累,顯著提高學(xué)生的參與意識,樹立團隊合作精神。這種自主學(xué)習(xí)方式,使學(xué)生的個性化得到充分發(fā)展,加強了自我學(xué)習(xí)能力和自我調(diào)控能力的進步,促進創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
2.任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法的實施注意事項。在應(yīng)用任務(wù)驅(qū)動法時,要仔細(xì)推敲每個知識點、統(tǒng)籌兼顧,為學(xué)生設(shè)計、構(gòu)造出一系列典型的操作性“任務(wù)”,讓學(xué)生在完成“任務(wù)”中掌握知識、技能和方法。真正體現(xiàn)教學(xué)中學(xué)生的主體地位和教師的主導(dǎo)地位,充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性,訓(xùn)練他們的各種創(chuàng)造性思維,全面提高他們的綜合素質(zhì)。教師只有認(rèn)真考慮任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法的每個教學(xué)環(huán)節(jié)才不至于走進任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法使用的誤區(qū),任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法還有很多需要去研究的地方,還需要廣大教育工作者在實踐中不斷去完善它,一切以學(xué)生為中心,培養(yǎng)能夠自主探究及創(chuàng)新的國家信息化人才。
綜上所述,任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法在培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力、充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性和創(chuàng)新精神方面起到了突出的作用。但是任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法并不是普遍的使用于電子專業(yè)課程的教學(xué)。比如,低年級的學(xué)生對有關(guān)的基本概念和基本操作尚沒有任何相關(guān)的知識和經(jīng)驗,要完成給定的任務(wù)會比較困難。在我從事電子專業(yè)課教學(xué)過程中,充分感受到了任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法的重要性,并取得了很好的教學(xué)效果。所以我認(rèn)為只要合理的將任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法運用于電子專業(yè)課教學(xué)中,一定會起到事半功倍的效果。
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任務(wù)驅(qū)動法的教學(xué)思想理念就是將學(xué)習(xí)融入到實踐的過程中,在實踐的過程中學(xué)習(xí),也即是創(chuàng)建以學(xué)習(xí)為目的的任務(wù)讓學(xué)生或是師生來共同完成,在激發(fā)學(xué)生去完成任務(wù)的過程中,也是學(xué)生學(xué)習(xí)的過程,最終以任務(wù)的完成情況來衡量教學(xué)效果。這種教學(xué)方法不同于傳統(tǒng)的教學(xué)方法,它不再僅僅只是強調(diào)理論知識的講授和積累,而是在解決實踐問題過程中學(xué)習(xí)知識,以完成任務(wù)為主的互動式教學(xué)方式。在電子技術(shù)教學(xué)中應(yīng)用任務(wù)驅(qū)動教學(xué),將學(xué)生置于真實的情景中去探索、去協(xié)作、討論完成任務(wù)的方法,重在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、分析問題能力和解決問題的能力。
二、電子技術(shù)教學(xué)中應(yīng)用任務(wù)驅(qū)動法的理論前提
任務(wù)驅(qū)動教學(xué)理念在電子技術(shù)教學(xué)中提出之后,關(guān)鍵還在于教學(xué)流程的設(shè)計。教學(xué)流程設(shè)計關(guān)系到教學(xué)理念能否實現(xiàn)教學(xué)的目標(biāo)。電子技術(shù)教學(xué)中應(yīng)用任務(wù)驅(qū)動教學(xué),需要根據(jù)學(xué)習(xí)的內(nèi)容和學(xué)生自身的知識和能力而定。其中包括:課前準(zhǔn)備、創(chuàng)設(shè)任務(wù)情境、設(shè)計任務(wù)目標(biāo)、布置任務(wù)、明確目標(biāo),學(xué)生分組、制定計劃,學(xué)生自主學(xué)習(xí)、討論、發(fā)現(xiàn)問題、解決問題,任務(wù)的實施,最后是任務(wù)完成、評價。其特征表現(xiàn)為以情景任務(wù)為明線,以幫助學(xué)生掌握知識和技能為暗線,以老師為主導(dǎo)、學(xué)生為主體。首先是情景任務(wù),任務(wù)是電子技術(shù)教學(xué)知識和技能的載體,對學(xué)生需要學(xué)習(xí)的知識和技能融入到任務(wù)中,任務(wù)的設(shè)計要以教學(xué)內(nèi)容和目標(biāo)為導(dǎo)向。其次是幫助學(xué)生獲取電子技術(shù)教學(xué)的知識和掌握技能,這是任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法的目標(biāo),即是要求學(xué)生通過在完成任務(wù)的過程中要達到什么樣的目的,掌握到哪些知識和技能。最后,是老師主導(dǎo)、學(xué)生為主體。在任務(wù)驅(qū)動教學(xué)活動中,發(fā)揮主體作用的是學(xué)生,老師在這個過程主要起引導(dǎo)的作用。學(xué)生在完成任務(wù)過程中自主學(xué)習(xí)、自主探索、與其他學(xué)生協(xié)作配合,老師對一些疑難雜癥提供顧問幫助,但不提供直接參與完成任務(wù)的幫助,并評價學(xué)生任務(wù)最終完成的效果。
三、電子技術(shù)教學(xué)中應(yīng)用任務(wù)驅(qū)動法的實踐思路
基于任務(wù)驅(qū)動法在電子技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用理論前提,在教學(xué)實踐當(dāng)中,考慮到電子技術(shù)的知識點具有多且零散的特點,采用任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法可以將若干知識點融入到設(shè)計的任務(wù)中,讓學(xué)生在任務(wù)目標(biāo)的驅(qū)動下主動去學(xué)習(xí)相關(guān)的知識點,并將零散的知識有機串聯(lián)起來。具體的實踐舉措可歸納為以下幾點:
第一,創(chuàng)設(shè)具有情境的任務(wù)。通過創(chuàng)設(shè)現(xiàn)實生活中的實際情境,一來可以增加趣味性,吸引學(xué)生參與的興趣,二來可以讓學(xué)生更直觀形象的理解情境的內(nèi)容,從而有利于激發(fā)學(xué)生的聯(lián)想能力,促使學(xué)生去搜索自己原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)中的知識。也就是說,在采用任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法進行電子技術(shù)教學(xué)的時候,所創(chuàng)設(shè)的情境要跟學(xué)習(xí)的知識、主題具有相關(guān)性,用生活中學(xué)生經(jīng)歷過的真實情境來引導(dǎo)進入學(xué)習(xí)情景。案例分析:在現(xiàn)實生活中,其實有很多情境都包含著電子技術(shù)知識,比如在學(xué)習(xí)“半導(dǎo)體二極管及其應(yīng)用電路”、“穩(wěn)壓電源”知識時,可以創(chuàng)設(shè)這樣的任務(wù)情境:充電寶蓄電池充電電路、電動車充電器電路等,然后布置給學(xué)生任務(wù):裝接一個集成直流穩(wěn)壓電源任務(wù)。綜合上面的分析結(jié)果,可看出在采用任務(wù)驅(qū)動法進行教學(xué)時,任務(wù)的設(shè)計是相當(dāng)重要的,所以要根據(jù)不同的學(xué)習(xí)目的來設(shè)計不同類型的任務(wù),確保教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)目標(biāo)的緊密結(jié)合。任務(wù)類型根據(jù)大小可以分為系統(tǒng)任務(wù)和獨立任務(wù)。筆者認(rèn)為系統(tǒng)任務(wù)是對整個學(xué)習(xí)階段內(nèi)所要掌握的知識和技能來進行設(shè)計的,他需要通過多個課節(jié)的實現(xiàn)才能完成,也即是可以分解為多級子任務(wù)來完成。
第二,分析驅(qū)動教學(xué)任務(wù)的目標(biāo)。分析任務(wù)需要在老師指引下,調(diào)動起學(xué)生的積極主動性,共同討論、分析任務(wù),然后把任務(wù)再進一步細(xì)分成“階段任務(wù)”,通過這種任務(wù)細(xì)分的過程,培養(yǎng)學(xué)生思考問題、解決問題的思路,在總?cè)蝿?wù)目標(biāo)的指引下,將任務(wù)切分成多個小目標(biāo)來分階段完成。案例分析,承接上述的裝接集成直流穩(wěn)壓電源的任務(wù),可將其再次劃分為三個階段性任務(wù):首先,半導(dǎo)體二極管的識別及極性檢測;其次,半導(dǎo)體二極管應(yīng)用電路的測試與分析;再次。穩(wěn)壓電路的測試與分析。通過三個階段性任務(wù),可以讓學(xué)生來達到熟悉二極管外形和特性、掌握整流電路基本組成、工作原理、簡單工程計算、掌握電容濾波基本形式、掌握集成穩(wěn)壓器使用常識等學(xué)習(xí)目標(biāo)。在此值得一提的是:獨立任務(wù)是在每個課時內(nèi)完成的任務(wù)。其中開放性任務(wù)一般都是小的任務(wù),一般在學(xué)量的新知識和新技能,而學(xué)生這方面的背景知識又不夠時所使用的任務(wù)類型,這類任務(wù)一般先由老師設(shè)計完成,學(xué)生在老師的指導(dǎo)下以小組合作或個人獨立完成的任務(wù),這種任務(wù)的特點就是學(xué)生自主性比較低。
第三,分組討論和自主學(xué)習(xí)。任務(wù)驅(qū)動教學(xué)方法還需要讓學(xué)生養(yǎng)成協(xié)作、配合的能力。期間要求對學(xué)生進行分組,分組要考慮到實踐器材的分配情況、以及學(xué)生能力強弱相互交叉配合的實際情況。案例分析:根據(jù)以上的驅(qū)動教學(xué)任務(wù),可將學(xué)生配成一組5~8人,讓能力較強者作為組長,由組長協(xié)調(diào)分派任務(wù)并對任務(wù)的完成過程實施監(jiān)督。分組后,組長分派任務(wù)要保證人人有份,比如有些負(fù)責(zé)查閱教材、有些負(fù)責(zé)翻閱課外資料、有些負(fù)責(zé)實驗操作、有些負(fù)責(zé)記錄、整理、有人負(fù)責(zé)發(fā)言解說等等。通過這樣的任務(wù)分配,可以讓學(xué)生積極主動發(fā)揮自身的能動性,培養(yǎng)他們的集體榮譽感和使命感,以及在協(xié)作配合中自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣。分組討論和自主學(xué)習(xí),是在學(xué)生具有一定技能和知識的情況進行,老師用案例展示、限定主題和條件的方式,由學(xué)生根據(jù)主題規(guī)劃任務(wù),這種任務(wù)類型有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力。
第四,確定方案和實施任務(wù)。確定方案和實施任務(wù),是在學(xué)生知識和技能都比較豐富的情況下進行,此時學(xué)生掌握了電子技術(shù)教學(xué)相關(guān)知識和技能,但還沒形成系統(tǒng)認(rèn)知,所以教師可以設(shè)定較少限制條件,給學(xué)生更廣的發(fā)揮空間。案例分析:根據(jù)以上假設(shè)的裝接一個集成直流穩(wěn)壓電源的任務(wù),不同的組,其畫出來的電路圖肯定是五花八門、不盡一致的,有的畫對了,有的也會畫錯,但錯與對,暫時不關(guān)緊要,重要的是要先讓學(xué)生們各自來陳述自己所設(shè)計的電路圖的原理,以了解他們的設(shè)計思路,從而掌握他們對知識的掌握情況。然后在老師的綜合評價下,引導(dǎo)學(xué)生重新討論并修改設(shè)計方案。最后各分組根據(jù)自己設(shè)計的方案進入到實施任務(wù)階段,來進行電路的焊接、檢測及技術(shù)指標(biāo)的測試。任務(wù)實施是任務(wù)驅(qū)動教學(xué)方法的核心環(huán)節(jié),在這個過程中,教師要發(fā)揮引導(dǎo)和技術(shù)顧問作用,引導(dǎo)學(xué)生正確使用知識、發(fā)現(xiàn)新知識、綜合應(yīng)用知識。
第五,評價任務(wù)完成效果。任務(wù)完成后,并不意味著學(xué)習(xí)就完成了,最后的評價、總結(jié)也是非常重要的。評價,就是評價各分組對任務(wù)的完成結(jié)果的情況、完成過程中的情況,在這個過程中可以總結(jié)和反思做的不足的地方,同時還要分享做的比較好的地方,最大化的把任務(wù)完成效果反饋出來。就以上的驅(qū)動任務(wù)教學(xué),采用學(xué)生自評、學(xué)生間互評以及教師評價相結(jié)合的方式,力求評價結(jié)果的客觀、公正。評價結(jié)果顯示:學(xué)生參與驅(qū)動任務(wù)教學(xué)過程中,學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度良好,具備團結(jié)的團隊協(xié)作精神,基本能夠分析問題和解決問題,并獲取相應(yīng)的知識。另外學(xué)生的學(xué)習(xí)方向和目的明確,學(xué)習(xí)動力得以有效發(fā)揮,不斷完善自身知識結(jié)構(gòu),提高自身綜合素質(zhì)能力。
四、電子技術(shù)教學(xué)中應(yīng)用任務(wù)驅(qū)動法的經(jīng)驗總結(jié)
電子技術(shù)教學(xué)應(yīng)用任務(wù)驅(qū)動教學(xué)方法,以上實踐教學(xué)中,筆者歸納出若干點經(jīng)驗。第一,任務(wù)要聯(lián)系知識點,能夠?qū)⒋蟛糠值慕虒W(xué)內(nèi)容的知識點融入到任務(wù)中來,而且還要求這些知識點在任務(wù)中形成一個有機整體,可以讓學(xué)生通過完成任務(wù)來獲取到系統(tǒng)的知識和技能。第二,任務(wù)設(shè)計的素材要源自實際的生活,才能讓學(xué)生深刻認(rèn)識到知識源自于生活,又要回歸到解決生活中的問題去,從而認(rèn)識到學(xué)習(xí)知識的意義。第三,任務(wù)的設(shè)計要難易適中,太難會打擊學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣,太容易又不能充分激發(fā)學(xué)生創(chuàng)造性和主觀能動性的發(fā)揮。因此任務(wù)設(shè)計要有具備可實現(xiàn)性和可操作性。
五、結(jié)束語
【關(guān)鍵詞】行為導(dǎo)向;項目教學(xué);電子技術(shù)基礎(chǔ)
1 概述
《電子技術(shù)基礎(chǔ)》是中等職業(yè)學(xué)校電子類專業(yè)必修的一門基礎(chǔ)課程,學(xué)好這門課程對學(xué)生后續(xù)其他課程的學(xué)習(xí)及其在日后在電子行業(yè)的發(fā)展都有較大影響。但該課程理論性強,原理抽象,采用傳統(tǒng)知識灌輸?shù)慕虒W(xué)形式已不適應(yīng)現(xiàn)代技能型人才的需求,也不適應(yīng)中等職業(yè)學(xué)校學(xué)生的現(xiàn)狀,應(yīng)當(dāng)對本課程的教學(xué)方式進行改革。
2 傳統(tǒng)《電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程教學(xué)存在的問題
2.1 傳統(tǒng)教學(xué)以理論為主,輕視學(xué)生實踐能力的培養(yǎng):《電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程結(jié)構(gòu)的特點是以理論體系為主線,配合實驗、實踐環(huán)節(jié)來培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力。理論與實踐分離,先理論,后實踐;重理論,輕實踐。另外,課程理論教學(xué)內(nèi)容多,教師對學(xué)生的評價也往往以考察理論知識為主。這樣就造成學(xué)生以理論學(xué)習(xí)為主,輕視技能訓(xùn)練,影響了實踐能力的提高。
2.2 教學(xué)過程以教師為中心,學(xué)生習(xí)慣被動學(xué)習(xí),學(xué)習(xí)積極性不高:本課程理論分析抽象、難理解,故為了讓學(xué)生理解、掌握知識,傳統(tǒng)的課堂教學(xué)教師講,學(xué)生聽,以教師為中心,學(xué)生習(xí)慣被動接受。未以實訓(xùn)引領(lǐng)的教學(xué)使學(xué)生缺乏感性認(rèn)識,常常使學(xué)生感到枯燥乏味,課程實驗、實訓(xùn)也往往流于形式。最終使學(xué)生認(rèn)為《電子技術(shù)基礎(chǔ)》在專業(yè)實際工作中沒有用處,只為應(yīng)付考試而被動學(xué)習(xí)。
3 《電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程項目教學(xué)在實踐中的應(yīng)用
中等職業(yè)學(xué)校的學(xué)生的普遍特征以及社會對技能型人才的需求要求教師改變教學(xué)方式,扭轉(zhuǎn)理論與實踐在教學(xué)中的地位,提高課程有效性。采用行為導(dǎo)向的項目教學(xué)法,針對學(xué)生形象思維較好的特點,有利于增強學(xué)生感性認(rèn)識。以項目作為載體,理論聯(lián)系實際,突出學(xué)生能力的培養(yǎng)。以任務(wù)作為領(lǐng)引,學(xué)生有了明確的學(xué)習(xí)目標(biāo),成為學(xué)習(xí)活動的主體,學(xué)生轉(zhuǎn)變被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí)。過程中教師發(fā)揮主導(dǎo)作用,引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題和解決問題,教師即從向?qū)W生灌輸知識轉(zhuǎn)變?yōu)橐龑?dǎo)和輔導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)。
《電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程采用項目教學(xué)實施過程如下:
3.1 為了能夠有效地實施項目教學(xué),需要對課程原有理論和實踐內(nèi)容進行整合,打破原有教材體系,以項目、任務(wù)為載體,重構(gòu)課程知識點。
根據(jù)課程知識目標(biāo)和能力目標(biāo)的要求,這些項目有制作含整流元件的電子器件、制作含放大元件的電子器件、制作含振蕩電路的電子器件、制作含數(shù)字電路的電子器件等(每個項目又可含若干任務(wù),可根據(jù)學(xué)校實際情況設(shè)置,如含整流元件的電子器件項目包括制作可調(diào)直流穩(wěn)壓電源,制作單向、雙向可控硅調(diào)光燈電路等)。這些綜合性的電子制作項目要涵蓋課程的主要教學(xué)內(nèi)容。通過完成這些項目,學(xué)習(xí)課程相關(guān)的理論知識,訓(xùn)練相應(yīng)的技能,使學(xué)生獲得課程所要求達到的能力,如常用元器件的識別和檢測、常用儀器和工具的使用,電路圖識圖,印制板設(shè)計和制作,典型電子電路的故障分析和檢修,典型電子電路的初步設(shè)計能力等。
3.2 項目任務(wù)的實施,要制定項目教學(xué)計劃和教學(xué)設(shè)計,計劃好每次課程教學(xué)的項目內(nèi)容和進度。并對學(xué)生進行分組(便于學(xué)生討論、交流)。現(xiàn)在以制作可調(diào)直流穩(wěn)壓電源為例說明:
(1)知識引領(lǐng)。教師先介紹要制作的電路功能、電路的組成及其各部分的作用。然后,引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)教材的有關(guān)內(nèi)容。分任務(wù)學(xué)習(xí)電路所用到的二極管及其整流電路、濾波電路、穩(wěn)壓電路、三端集成穩(wěn)壓器、電路圖識讀等相關(guān)知識。期間,師生、生生間要多開展討論,并解答學(xué)生的疑問或引導(dǎo)學(xué)生自主解決問題。還要根據(jù)學(xué)生實際設(shè)置不同難度的思考題,讓學(xué)生在課本和實踐中尋找答案。
(2)實訓(xùn)操作,過程中教師指導(dǎo)學(xué)生訓(xùn)練識別和檢測電阻器、二極管等電子元器件、識讀電路圖、設(shè)計和制作電路印制板以及焊接、組裝、調(diào)試等基本技能。再根據(jù)實訓(xùn)數(shù)據(jù)探討所學(xué)知識,幫助學(xué)生將感性認(rèn)識上升到理性認(rèn)知,利用實踐進一步印證、理解和掌握所學(xué)的理論知識。學(xué)生遇到問題時,鼓勵學(xué)生通過查閱資料、小組討論,培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、分析問題和解決問題的能力。
(3)項目評價。項目任務(wù)的考核和評價有助于促進學(xué)生學(xué)習(xí),作為評定學(xué)生總成績的依據(jù)。檢查內(nèi)容和形式應(yīng)包括學(xué)生完成電路制作的情況,應(yīng)會應(yīng)知的掌握程度。此外,還應(yīng)考查學(xué)生的學(xué)習(xí)表現(xiàn)、分析問題和解決問題的能力等。
4 在實踐中遇到的一些問題
(1)加大了教師的工作量,同時要求教師要具備較高的理論水平和實踐能力;
(2)學(xué)生整體素質(zhì)偏低,自控能力、文化基礎(chǔ)、學(xué)習(xí)能力不強,有較強的厭學(xué)情緒和依賴心理。項目教學(xué)法要求學(xué)生有較強的自主學(xué)習(xí)能力,對項目教學(xué)法帶來較大的困難;
(3)項目教學(xué)的核心是要完成某個具體任務(wù),過程中應(yīng)避免學(xué)生只顧完成項目制作任務(wù),而忽視理論學(xué)習(xí)的傾向。
5 項目教學(xué)的實踐效果
項目教學(xué)法將枯燥的理論學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)化為理論聯(lián)系實際的實踐活動,學(xué)生熱情和興趣明顯提升,積極參與項目制作,實現(xiàn)“做中學(xué),學(xué)中做”,學(xué)生感到學(xué)有所得,學(xué)有所用,還能學(xué)以致用,學(xué)習(xí)的自覺性和主動性都得以提高。教改符合中職學(xué)生形象思維優(yōu)于抽象思維的一般特征,實現(xiàn)了以能力為本位的課程教學(xué),提高了課堂教學(xué)有效性,學(xué)生的實踐能力提高了,在各種技能競賽中的成績也越來越好,對其職業(yè)發(fā)展也起到了很好的推動。
參考文獻
[1] 李新華, 葛立臣. 《項目教學(xué)法在高職“電工電子技術(shù)”課程中的應(yīng)用》. 民營科技, 2012第1期
【關(guān)鍵詞】汽車電子排擋 開發(fā)與設(shè)計思路 相關(guān)探究
隨著信息技術(shù)以及汽車制造業(yè)的迅速發(fā)展,汽車電子排擋技術(shù)越來越受到青睞與關(guān)注。但我國汽車電子工業(yè)起步相對較晚,電子排擋的生產(chǎn)線及其相關(guān)主要零部件對于進口的依賴度相對較高。為此,加強對汽車電子排擋的開發(fā)與設(shè)計對進一步提高我國汽車生產(chǎn)競爭力有著至關(guān)重要的影響與意義。
1 擋位要求
集手動擋與自動擋為一體的電子排擋主要包含六個擋位,這六個擋位具體為空擋(N)、手動與自動切換擋(A/M)、升擋(+)、降擋(-)、倒車擋(R)以及前進擋(G)。這其中,空擋、前進擋以及倒車擋處于穩(wěn)態(tài)的位置,而其余擋位處于非穩(wěn)態(tài)位置。
A/M是手動與自動模式的選擇擋,當(dāng)駕駛員想要切換至手動模式進行駕駛時,只需將換擋桿向左打到這一選擇擋位置就好,同樣的由自動擋切換到手動擋也是如此。在空擋的情況下,變速箱與發(fā)動機處于相脫離的狀態(tài),此擋位的使用與傳統(tǒng)的手動變速器使用類似,例如司機在遇到紅燈時就需將汽車擋位掛到空擋位置處,此外,由于這種擋位的設(shè)計沒有停車擋,為此司機在準(zhǔn)備停車以及拔出車鑰匙之前一定要將擋位掛到空擋上,否則汽車會自動發(fā)出警報聲對司機加以提醒。
2 結(jié)構(gòu)設(shè)計
電子排擋的機械結(jié)構(gòu)主要有手柄、外殼、磁鐵以及電路板等幾部分組成。開關(guān)對應(yīng)面上是自動模式下的選項開關(guān);滑動片安裝在手柄下面,主要用于駕駛員換擋時的移動擋桿。固定栓主要用于將底座、電路板以及上面的外殼固定,以防止在撥動擋桿時因電路板位置不穩(wěn)定而造成的信號采集失誤。
3 電路設(shè)計
硬件電路設(shè)計是整個電子排擋系統(tǒng)的一個重要部分,它首先對駕駛員所選擇的不同擋位進行識別,再通過微控制單元MCU的處理后對讀到的傳感器信號進行編碼,之后編碼信號傳送到TCM端面,來以此實現(xiàn)換擋的功能。在進行硬件電路設(shè)計時,應(yīng)遵循資源節(jié)約、高性價比以及持續(xù)發(fā)展的原則。
就MCU控制模塊來說,各擋位和傳感器觸發(fā)具備一定的對應(yīng)關(guān)系。電子排擋硬件電路的主要作用有:
(1)通過傳感器對駕駛員的操作意圖進行采集,并對干擾信號進行過濾。
(2)將采集到的相關(guān)信號輸送到MCU,并依照相關(guān)協(xié)議進行相應(yīng)的處理。
(3)之后,將處理的結(jié)果信息準(zhǔn)確實時地傳輸給變速器的控制機構(gòu)。
4 主控制器(MCU)模塊
電子控制單元作為整個電子排擋系統(tǒng)的核心與關(guān)鍵,其設(shè)計的好壞直接影響著整個系統(tǒng)運行的品質(zhì)。電子排擋系統(tǒng)作為比較典型的實時控制系統(tǒng),其控制的實時性特征明顯。而由于汽車工作的環(huán)境相對較為惡劣,汽車內(nèi)部元件所處的環(huán)境溫度變化區(qū)間較大,這也就在一定程度上對電子控制單元的設(shè)計提出了相應(yīng)的要求。為此,在考慮到設(shè)計成本問題的同時,一款芯片若能夠在滿足系統(tǒng)所需功能的同時也盡可能節(jié)省成本,這便是最佳的選擇。本文所設(shè)計的電子排擋系統(tǒng)是以低功耗型單片機為核心控制單元的,該芯片是主要采用了8位CMOS閃存單片機,其不僅僅有著較為精確的內(nèi)部振蕩器以及遇起始位時的自動喚醒功能,同時其工作時電壓的轉(zhuǎn)換范圍相對較寬泛。此外,該芯片的使用與操作也較為便捷,同時其運算能力也比較優(yōu)越,可承受的工作溫度也較為寬泛。一芯片總共有三組I/O口,本文所述的系統(tǒng)主要將RC的8個I/O口以及RA的一個I/O口作輸入使用,以此接收相應(yīng)的傳感器輸出,而RB其中的4個I/O口主要用作MCU的輸出。最后,九個上拉電阻作用主要是提高輸出電平與芯片輸入信號的噪聲容限,通過對抗干擾能力的增強以進一步防止系統(tǒng)復(fù)位時引起的不穩(wěn)定狀況。
5 電源相關(guān)設(shè)計
電源模塊設(shè)計主要需要解決兩個電源之間轉(zhuǎn)換功能的實現(xiàn)問題。電源模塊主要有供電和穩(wěn)壓兩個重要功能。在汽車電子排擋整個控制系統(tǒng)中,需要進行供電的器件的主要有兩部分,其中一部分是用于傳感器等功率性器件的供電,另一部分是用于相關(guān)數(shù)字器件的供電。一般的車載系統(tǒng)都是12V的直流電源,而絕大多數(shù)單片機系統(tǒng)芯片都要求5V的直流電,這就需要將車載電源轉(zhuǎn)換為能夠滿足單片機系統(tǒng)的直流穩(wěn)壓電源。本文設(shè)計主要運用大功率型三極管和穩(wěn)壓管來實現(xiàn)將12V的直流電源將為5V的直流電源的工作。這其中,兩個三極管組成的共射,使得電路進一步放大,進而對信號也起到了雙倍放大的作用。而電容起到一定的濾波作用,以用來消除車載電源抖動的相關(guān)干擾,同時,電阻連接在三極管的基極和發(fā)射極之間,起到了一定的穩(wěn)定靜態(tài)工作點的作用,而二極管在防止電源反接,避免燒壞電路板等方面起到保護電源的作用。
參考文獻
[1]周曉翠.汽車電子排擋電路設(shè)計及電磁分析[D].控制科學(xué)與工程,湖南大學(xué),2012.
[2]周曉翠,孫煒,陳彩霞.采用圓柱形永磁體的汽車電子排擋的開發(fā)[M].汽車工程,2012.
作者簡介
陳建(1981-),男,河南省中牟縣人。大學(xué)本科學(xué)歷。現(xiàn)為河南職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師。研究方向為車輛工程。
高云(1980-),男,安徽省淮北市人。大學(xué)本科學(xué)歷。現(xiàn)為河南職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師。研究方向為車輛工程。
關(guān)鍵詞:課程改革;工作任務(wù);課程項目;技術(shù)情境;教學(xué)導(dǎo)航
作者簡介:陳麗茹(1962-),女,遼寧開原人,哈爾濱電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院信息工程系,副教授;劉蓮秋(1964-),女,遼寧蓋州人,哈爾濱電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院信息工程系,副教授。(黑龍江哈爾濱150030)
中圖分類號:G712 文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:1007-0079(2012)12-0093-02
隨著我國科技和經(jīng)濟的迅猛發(fā)展,社會對人才的需求正在發(fā)生著深刻的變化,教育行業(yè)受到各方面的重視。在教育部和財政部實施的國家示范性院校建設(shè)政策鼓舞下,高等職業(yè)技術(shù)學(xué)院以服務(wù)為宗旨,以就業(yè)為導(dǎo)向,以培養(yǎng)高級應(yīng)用型、技藝型人才為目標(biāo)。這類人才主要是在不同行業(yè)、企業(yè)的工作和生產(chǎn)過程中負(fù)責(zé)管理、監(jiān)督、檢測、分析、技術(shù)服務(wù)等幾項工作。因此,高等職業(yè)技術(shù)學(xué)院正進行較大規(guī)模的專業(yè)建設(shè)和課程改革,要求高職專業(yè)的學(xué)生除了具備必要的基礎(chǔ)理論、專業(yè)技術(shù)知識外,還必須具有解決工作生產(chǎn)中實際問題的能力,以適應(yīng)今后的工作。
“電子技術(shù)”分為模擬電子和數(shù)字電子兩大部分,在教學(xué)中從職業(yè)崗位工作任務(wù)分析著手以掌握知識和技能為根本、以工作方向為培養(yǎng)目標(biāo)、以工作過程為導(dǎo)向,強調(diào)把完整的工作過程及其操作要求作為課程內(nèi)容。當(dāng)工作過程導(dǎo)向課程運用項目載體設(shè)計學(xué)習(xí)情境時,這一工作過程實際上就成了完成具體項目的自始至終的步驟。通過課程分析和知識、能力、素質(zhì)分析,打破傳統(tǒng)的教學(xué)模式,構(gòu)建了“以工作任務(wù)為中心、以課程項目為主體的教學(xué)方法”。在教學(xué)中掌握課程技術(shù)原理及應(yīng)用方面知識體系的完整性是非常重要的,使學(xué)生在完整的工作過程中培養(yǎng)應(yīng)對復(fù)雜技術(shù)情境的能力。在教學(xué)中以典型電子電路制作的工作任務(wù)為中心,以多模塊應(yīng)用為切入點,引入對學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng),讓學(xué)生在具體應(yīng)用電路的制作過程中開發(fā)創(chuàng)新思維,完成相應(yīng)工作任務(wù),并構(gòu)建相關(guān)的理論知識,發(fā)展職業(yè)能力。
一、模擬電子技術(shù)教學(xué)導(dǎo)航
模擬電子技術(shù)是研究對仿真信號進行處理的模擬電路的學(xué)科。它以半導(dǎo)體二極管、半導(dǎo)體三極管和場效應(yīng)管為關(guān)鍵電子器件,包括功率放大電路、運算放大電路、反饋放大電路、信號運算與處理電路、信號產(chǎn)生電路、電源穩(wěn)壓電路等研究方向。
理論知識:基本半導(dǎo)體知識、放大電路、集成運算放大電路、直流穩(wěn)壓電源。
技能訓(xùn)練:常用元件的識別與測量、放大電路性能分析、集成運算放大電路基本應(yīng)用。
1.模塊1:半導(dǎo)體器件
(1)知識重點:半導(dǎo)體基礎(chǔ)知識;半導(dǎo)體二極管外部特性;晶體三極管外部特性。(2)知識難點:半導(dǎo)體PN結(jié)。(3)教學(xué)方式:從半導(dǎo)體PN結(jié)入手,簡單介紹半導(dǎo)體的基本結(jié)構(gòu)與工作原理。結(jié)合實踐教學(xué),重點掌握半導(dǎo)體的外部特性。(4)技能要求:二極管與三極管的簡易測試。
2.模塊2:放大電路
(1)知識重點:放大電路的基本組成;放大電路的分析;多級放大電路的極間耦合;負(fù)反饋對放大電路的性能的影響。(2)知識難點:放大電路的分析;放大電路的負(fù)反饋。(3)教學(xué)方式:從基本放大電路入手,介紹放大電路的靜態(tài)與動態(tài)分析、多級放大、電路反饋;結(jié)合實踐教學(xué),重點掌握放大器的外部特性。(4)技能要求:放大電路靜態(tài)工作點的調(diào)整與動態(tài)參數(shù)測試。
3.模塊3:集成運算放大器
(1)知識重點:集成運放的結(jié)構(gòu)和特點;基本運算電路;集成運放的線性應(yīng)用電路。(2)知識難點:集成運放的線性應(yīng)用電路。(3)教學(xué)方式:從理論集成運放條件入手,掌握各基本運算電路和電壓比較器的功能;結(jié)合實踐教學(xué),重點掌握集成運放的外部特性。(4)技能要求:電路的調(diào)整與測試。
4.模塊4:直流穩(wěn)壓電源
(1)知識重點:整流與濾波電路;穩(wěn)壓電路;開關(guān)電源。(2)知識難點:開關(guān)電源。(3)教學(xué)方式:從二極管整流特性、電容器充放電入手,講解整流、濾波電路;穩(wěn)壓電源重點講授集成穩(wěn)壓電路和開關(guān)電源。(4)技能要求:電路的調(diào)整與測試。
二、數(shù)字電子技術(shù)教學(xué)導(dǎo)航
數(shù)字電子技術(shù)主要研究各種邏輯門電路、集成器件的功能及其應(yīng)用,邏輯門電路組合和時序電路的分析和設(shè)計、集成芯片各腳功能。隨著計算機科學(xué)與技術(shù)突飛猛進地發(fā)展,用數(shù)字電路進行信號處理的優(yōu)勢也更加突出。為了充分發(fā)揮和利用數(shù)字電路在信號處理上的強大功能,可以先將模擬信號按比例轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號,然后送到數(shù)字電路進行處理,最后再將處理結(jié)果根據(jù)需要轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的模擬信號輸出。
理論知識:集成門電路與組合邏輯電路、時序邏輯電路、波形產(chǎn)生與整形電路、中規(guī)模集成電路應(yīng)用。
技能訓(xùn)練:組合邏輯電路應(yīng)用、時序邏輯電路應(yīng)用、邏輯電路限定符號識圖。
1.模塊1:數(shù)字電路基礎(chǔ)
(1)知識重點:數(shù)字脈沖信號;二進制與8421BCD碼;基本函數(shù)與邏輯運算;邏輯函數(shù)的化簡和變換。(2)知識難點:邏輯函數(shù)的化簡和變換。(3)教學(xué)方式:從二進制與邏輯函數(shù)基本規(guī)則入手,學(xué)習(xí)邏輯運算規(guī)則、邏輯函數(shù)化簡與變換。(4)技能要求:邏輯函數(shù)的化簡和變換。
2.模塊2:組合邏輯電路
(1)知識重點:基本邏輯符號及意義;門電路的邏輯功能和基本特性;組合邏輯電路的分析常用組合邏輯電路的邏輯功能。(2)知識難點:基本邏輯符號及意義;組合邏輯電路。(3)教學(xué)方式:從基本原理與邏輯符號讀解入手,重點介紹電路的邏輯功能與外部特性。(4)技能要求:基本邏輯符號讀圖;門電路和組合邏輯電路。
3.模塊3:觸發(fā)器
(1)知識重點:各類觸發(fā)器的邏輯功能;觸發(fā)器限定符號及其意義。(2)知識難點:觸發(fā)器之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系。(3)教學(xué)方式:借助限定符號意義讀解,幫助理解各種觸發(fā)器的邏輯功能與控制方式;結(jié)合實踐教學(xué),重點掌握電路的外特性。(4)技能要求:觸發(fā)器的邏輯功能測試。
4.模塊4:時序邏輯電路
(1)知識重點:時序邏輯電路的特點;時序邏輯電路的限定符號及其意義;寄存器;集成計數(shù)器應(yīng)用。(2)知識難點:集成計數(shù)器應(yīng)用;限定符號及其意義。(3)教學(xué)方式:從觸發(fā)器入手,由D觸發(fā)器構(gòu)成寄存器;由T和T觸發(fā)器分別構(gòu)成同步和異步二進制計數(shù)器。借助限定符號的意義來理解時序邏輯電路的邏輯功能。結(jié)合實踐教學(xué),重點掌握電路的外特性。(4)技能要求:常用的相關(guān)集成電路的應(yīng)用。
5.模塊5:波形產(chǎn)生與整形電路
(1)知識重點:555定時器;多諧振蕩器與單穩(wěn)態(tài)電路;施密特觸發(fā)器;石英晶體振蕩器。(2)知識難點:555定時器;多諧振蕩器。(3)教學(xué)方式:以555定時器為重點,介紹多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)電路和施密特觸發(fā)器的功能。重點掌握電路的外特性。石英晶體振蕩器從阻抗頻率特性入手。(4)技能要求:常用的相關(guān)電路的應(yīng)用入手。
三、電路組裝、測量與調(diào)試教學(xué)導(dǎo)航
電子電路組裝、測量與調(diào)試在電子工程技術(shù)中占有重要的地位,任何一個電子產(chǎn)品都是由設(shè)計焊接組裝調(diào)試形成的,焊接是保證電子產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性最基本環(huán)節(jié),調(diào)試是保證電子產(chǎn)品正常工作的最關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
理論知識:常用電子儀表、電路的裝配、調(diào)試與測量知識。
技能訓(xùn)練:常用電子測量儀表的使用、常用電路元件與數(shù)字集成電路測量、電路的裝配與調(diào)試。
1.模塊1:常用電子儀器知識重點
(1)知識重點:雙蹤示波器;半導(dǎo)體管特性圖示儀;毫伏表;信號發(fā)生器;集成電路測試儀。(2)知識難點:雙蹤示波器;半導(dǎo)體管特性圖示儀。(3)教學(xué)方式:重點講授電子儀器的操作和使用方法。(4)技能要求:儀器的基本操作方法;半導(dǎo)體特性測量。
2.模塊2:電子元器件的識別與簡易測量
(1)知識重點:電子無源元器件;電子有源元器件;表面安裝元器件。(2)知識難點:表面安裝元器件。(3)教學(xué)方式:重點講授各種電子元器件的識別與選用方法。(4)技能要求:元器件的識別與選用方法、常用數(shù)字集成電路測試。
3.模塊3:電路的裝配、調(diào)試與測量
(1)知識重點:裝配、焊接工藝;電路測試與測量。(2)知識難點:電路測試。(3)教學(xué)方式:介紹電路裝配工藝,分析電路測試與測量基本方法,結(jié)合實訓(xùn)進行教學(xué)。(4)技能要求:電路裝配、測試與測量。
四、電子電路仿真教學(xué)導(dǎo)航
電路仿真技術(shù)是近十年來在電子技術(shù)研究領(lǐng)域的一場革命。設(shè)計人員利用計算機及其軟件的強大功能,在電路模型上進行電路的性能分析和模擬實驗,從而得到準(zhǔn)確的結(jié)果,然后再付諸生產(chǎn),極大地減少了實驗周期和試制成本,提高了生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益,受到了電子生產(chǎn)廠家的一致歡迎。現(xiàn)在,電子仿真技術(shù)已成為電子工業(yè)領(lǐng)域不可缺少的先進技術(shù),因此為了確保電路設(shè)計的成功,消除代價昂貴并且存在潛在危險的設(shè)計缺陷,就必須在設(shè)計流程的每個階段進行周密地計劃與評價。電路仿真給出了一個成本低、效率高的方法,能夠在進入更為昂貴費時的原型開發(fā)階段之前,找出問題所在。
理論知識:EWB與Multisim平臺基本知識,Multisim在電子仿真實驗中的應(yīng)用。
技能訓(xùn)練:模擬電路電子仿真和數(shù)字電路電子仿真。
模塊:電子電路仿真。
(1)知識重點:Multisim平臺的使用;Multisim在電子仿真實驗中的應(yīng)用。(2)知識難點:Multisim軟件的使用。(3)教學(xué)方式:從電子實驗實例入手,學(xué)習(xí)Multisim軟件的使用,在學(xué)會使用的基礎(chǔ)上,結(jié)合電子知識,完成電子實驗的仿真。(4)技能要求:用Multisim進行電子仿真的方法。
五、綜合實訓(xùn)項目――有源多媒體音箱的設(shè)計與制作
1.知識要求
掌握模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)的綜合應(yīng)用思路;掌握電子產(chǎn)品綜合設(shè)計的基本思路。
2.技能要求
能進行電子電路的綜合制作調(diào)試;能有條理地撰寫設(shè)計說明書;能對設(shè)計項目進行總結(jié)展示。
3.教學(xué)任務(wù)
通過有源多媒體音箱的設(shè)計、制作及測試,掌握電子產(chǎn)品的設(shè)計流程及注意事項,學(xué)會元器件的特性測試和電路組裝、測試,熟悉電子產(chǎn)品組裝的工藝要求及生產(chǎn)過程。
4.教學(xué)活動設(shè)計
(1)通過讓學(xué)生利用圖書館、上網(wǎng)等手段查閱相關(guān)資料,在教師指導(dǎo)下對有源多媒體音箱進行設(shè)計,掌握電子產(chǎn)品的設(shè)計流程及注意事項。
(2)在校內(nèi)生產(chǎn)線的工作崗位上,根據(jù)所設(shè)計電路選擇元器件,進行元器件的性能、參數(shù)測試。規(guī)劃電路板,進行元器件的布局和印制電路板的制作。完成各部分電路的焊接、組裝,對已經(jīng)組裝的電子產(chǎn)品進行參數(shù)測試及調(diào)試,使其達到設(shè)計要求。
(3)要求學(xué)生撰寫實踐報告及產(chǎn)品說明書。
5.相關(guān)知識
(1)理論知識。元器件的識別、測試方法;印制電路板的制作,元器件的布局;焊接工藝、電路調(diào)試方法;產(chǎn)品說明書的撰寫。
(2)實踐知識。元器件的選擇、測試;印制電路板的規(guī)劃和制作;元器件的焊接、組裝;電路的調(diào)試及參數(shù)測試;實踐測試報告的編寫。
“電子技術(shù)”課程的教學(xué)改革就是以職業(yè)為導(dǎo)向,以提高學(xué)生就業(yè)競爭能力為目的,以市場需求為運作平臺。因此應(yīng)將該課程實訓(xùn)的內(nèi)容和電子元器件及電路的研發(fā)實驗、生產(chǎn)流程與企業(yè)結(jié)合到一起,通過校企合作,學(xué)生以一個普通職業(yè)人的身份,真正達到工學(xué)結(jié)合的課程改革。
參考文獻:
[1]教育部關(guān)于加強高職教育人才培養(yǎng)工作的意見[Z].教高[2000]2號.
[2]教育部關(guān)于以就業(yè)為導(dǎo)向深化高等職業(yè)教育改革的若干意見[Z].教高[2004]1號.
關(guān)鍵詞:穩(wěn)定;故障;分布式診斷;實驗樣機
中圖分類號:TD64 文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:1674-7712 (2012) 14-0003-02
車載控制電源作為電力機車控制系統(tǒng)的重要組成部分,一旦出現(xiàn)故障將導(dǎo)致整個列車控制系統(tǒng)的癱瘓,將會對行車安全造成無法預(yù)計的嚴(yán)重后果。針對這種情況,研制出一套具有能夠?qū)崟r準(zhǔn)確的監(jiān)測及預(yù)測診斷車載控制電源的實時運行情況,是當(dāng)前保障電力機車安全運營急需解決的問題。車載控制電源系統(tǒng)包含了整流、逆變、變壓、控制等多個子系統(tǒng),再加上系統(tǒng)自身的寄生參數(shù)對整體性能和系統(tǒng)穩(wěn)定性都起著決定性作用,而這些子系統(tǒng)的寄生參數(shù)相互之間有著緊密的耦合關(guān)系。所以,使用傳統(tǒng)的系統(tǒng)故障診斷方法不能夠?qū)囕d控制電源進行全面實時的診斷。
針對目前存在的問題和控制電源自身的故障診斷計算量大,子系統(tǒng)寄生參數(shù)的分析方法不明確的問題。提出了使用分布式故障診斷的方法,將整個車載控制電源系統(tǒng)分割為相互之間有一定獨立性的不同子系統(tǒng),分割之后可以針對不同子系統(tǒng)采取各自最有效的故障診斷方式,不需要考慮其他子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)。系統(tǒng)診斷的復(fù)雜程度得到了大大的降低,與此同時可以針對特性不同的子系統(tǒng)采取更加準(zhǔn)確有效的診斷方法,從而系統(tǒng)診斷的可靠性和準(zhǔn)確性得到了大大的提高。[1,2]
一、故障診斷方法及建模
(一)分布式診斷原理
(二)車載控制電源的電路結(jié)構(gòu)
電力機車的電氣控制系統(tǒng)都需要車載控制電源來進行供電,其是機車控制系統(tǒng)的重要組成部分。它性能的好壞與電力機車的安全運有著直接的關(guān)系。伴隨著機車控制技術(shù)的逐步提高,控制系統(tǒng)精細(xì)程度的不斷增加,由直流穩(wěn)壓電源直接供電的子系統(tǒng)也在不斷的增多。尤其是各種控制、檢測設(shè)備的大量使用,控制電源保證無故障運行就顯得越發(fā)重要。[2,4,5]
對上面提出的車載控制電源故障關(guān)系圖,我們分成如下三個步驟:
1.將系統(tǒng)分區(qū)為不同級。將模型中的反饋環(huán)分配給分區(qū)中的各級。
2.建立對應(yīng)于系統(tǒng)循環(huán)因果模型的非循環(huán)因果模型。
3.建立的非循環(huán)因果模型的分區(qū)。
經(jīng)過以上三步,通過優(yōu)化系統(tǒng)的分區(qū),使他們變成相互獨立的故障區(qū),來實現(xiàn)結(jié)構(gòu)簡單、計算準(zhǔn)確高效和診斷穩(wěn)定可靠的分布式故障診斷系統(tǒng)。[3,6,7]
二、診斷系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)
基于前面的理論研究工作,采用了分布式的設(shè)計思想,針對列車的實際運行環(huán)境中具有的三大特點:運行中電磁干擾非常嚴(yán)重、機械震動大、溫濕度條件苛刻。因此在故障診斷系統(tǒng)設(shè)計的時候,除了診斷系統(tǒng)自身需要得到絕對可靠的保障之外,還必需要一些附加的電路來對采集到的信號進行信號不同的調(diào)理,以確保故障診斷過程中使用到的信號的可靠性。考慮到以上的種種因素,我們進行了車載控制電源故障診斷系統(tǒng)的初步設(shè)計。系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示,圖中的虛線框中是為以后增加子模塊預(yù)留的擴展接口。
三、試驗結(jié)果
分布式車載控制電源故障診斷系統(tǒng)目前有樣機正在線上運行,經(jīng)過了兩年的試驗運行,一共診斷出各種故障68次,下面對試驗運行過程中診斷出來的故障進行對比分析。
試驗證明,分布式故障診斷系統(tǒng)車載110V控制電源上的能夠較準(zhǔn)確的起到診斷的作用,其診斷精度及穩(wěn)定性已具備工業(yè)推廣的要求。
四、結(jié)論
本文提出了一種新型的車載電源故障診斷方法—分布式故障診斷,采用該方法試制出來的實驗樣機運行結(jié)果良好,基本達到了預(yù)期的準(zhǔn)確可靠診斷的目標(biāo),具備工業(yè)推廣的價值。
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