【关键词】;数字电子技术;优势分析
随着电子技术的发展,电路技术的应用不断地增加,在很多领域被广泛地使用。尤其是在工业领域中,计算机技术以及实际的技术结合起来,使得现代工业和电子行业发生了巨大的变化,产生了进步。在实际运用中,实际的电子技术的应用,使用到的技术包含了模拟和数字两种主流,存在差别,也存在共同点,需要对其优势进行对比,并且加以分析。本文对于不同领域的电子技术应用的观点,期望对于工业领域的技术应用具有参考价值。
1模拟电子技术的应用
电子技术在电路中应用,采用后期反馈器和增益的方法,将基本的元器件进行功能的放大,得到了基本电路的技术应用。采用模拟和数字方式作为基础的分析方向,采用不连续的模拟电子技术和针对性的数字电子信号,加以连续的处理,在模拟的电子技术的使用领域中,其使用的范围较为广泛。尤其是工业控制设备的电路技术运用中,采用针对性的连续的电子信号进行模拟的技术处理,具有造价较低和技术娴熟的优势,但是在传输的效果上具有差异,例如容易被噪声影响,因此,信号的接收效果可能会较差[1]。
2数字电子技术的应用
数字电子技术对于设备的精度要求较高,经过抽样的技术定理之后,模拟的信号被形成了精度较高的电子信号。采用数字电子技术,将信号的传输速度和京都提高,减少噪声对于信号的影响,同时给数字信号以高级的系统加密处理。信号经过传递后,在安全性和保障上得到了提升。并且采用译码和解码的方法,将信号加以传播,信号受到噪声的影响越来越少,被还原和解码的过程变得简单,数字信号的优势逐渐凸现出来。实际的数字信号在传输过程中,效果更好,以数字电视为例,数字技术使得画面的清晰度不断提升,这正是数字信号的优势体现。
。
4模拟和数字电子技术的对比
采用对比的方法,将电子技术与计算机技术加以结合,实现电路领域中的数字和电子技术的多功能的分析和对比。将不同的电路中的不同的功能进行不计较,形成以信号为对比的电子技术主导。(1)信号的形式取决于电子技术的作用,例如信号形式和电路形式,是根据电路的技术匹配,进行运作的。在电路的精度要求方面,由于容易受到噪声的影响,信号的接收效果传输的效果会有差异。进行模拟电子技术的相关技术标准是根据模拟电路的特点进行设计,信号的传播效率以及接收效果要求也比较高。根据电路的要求,使用的技术也会比较娴熟,拟电子技术一般就针对模拟信号进行使用,尤其是对信号传播的精度要求高的电路中,一般都要采用数字电子技术。模拟电路一般造价相对较低,模数字电子技术一般就会针对数字信号进行使用,模拟电子技术虽然存在一定不足,但是要考虑市场造价,则会根据电路的要求以及其复杂程度和精度进行相应的使用。模拟电路就会更加适合设计为增益与放大器的电子电路,模拟电子信号在一些低端的应用中比较适合。但是由于电路要求相对简单,依然有较大的市场占有率,依据电路的形式以及信号的传播要求,先进行相应的电子技术选择,数字中数字电子电路的设计电子技术可以采用不同的电子技术对应不同的信号形式,模拟电路中原理相对简单,并且造价较低,一般适合采用中低端的电子电路由此,相应的技术匹配的差异就显现出来了,数字电子技术可以实现高精度,造价相对较高。所以,一般都会在比较高端的设备中使用,模拟电子技术造价有一定的优势,在国内拥有较大市场[3]。(2)模拟通信技术的保密性较差,容易在有线或者微波通信的方式下被窃听,而且由于外界的通信系统容易扰,因此在电信号的传输中,常常由于通信的干扰等使得各种噪音都会对其通信系统进行干扰,导致通信质量下降,但是采用模拟通信的优点在于能够直观实现并且容易使用。数字通信的优点是占用的频带宽,而且技术较为复杂,在进行数字和模拟的转化的时候,对于同频的技术要求十分高,对于量化性误差的转化,采用的转换方法,可以随着用户的声音变化的大小而转变,例如信息参数给定时间和幅度上的设定值后,就会在现实生活中采用还原的方法,将信息出力为通信模式。这种技术可以作为通信技术的应用,也可以作为信息处理技术加以应用。目前市场上采取的高清晰度的电视、数字信息处理设备等,还有数字通信网络、数字电子计算机处理信号,都是采用计算机和通信结合的方式,将数字信号进行使用,例如程控数字交换机,采用了人工智能技术,替代传统的人力操作,不断接线准确,而且工作效率非常高,人工和设备得到了大大的节约,数字信号也便于存储[4]。(3)电路工程中,对于信号形式的选择,一般是采用电子技术的形态进行匹配的,模拟电路使用模拟电子信号,电路的精确程度相对较低,模拟电路传播效果差异性较大,在接收信号的时候往往较容易受到干扰,但是数字化信号技术未来的发展将是远大的,因为数字电路有着模拟电子信号无法比拟的优势,例如通信系统和计算机系统的应用,越来越在物理量值的应用上对于精确值有要求,而且也要求数字设备等载体的体积更为小巧,信息存储更加便捷。因此,数字技术的应用,如果能够在造价上加以降低,强化其精确性和抗干扰能力,就能通过数字电路的使用,使得优势更加凸显,因此拥有广阔的市场空间。(4)模拟电子技术的现状是建立在多端化和集成化的基础上,采用计算机辅助的方式,在线性扩展上不断从无源向着有源改进,从单元的件的分立到电路系统的集成,不断涌现新的研究成果和方向。如今,电子信息工程和通信工程专业已经将模拟电子技术列为必修课,在现代科学技术中被作为举足轻重的学科予以重视。而采用数字电路进行信号处理,优势也日渐突出,例如数字化浪潮对于各行各业的席卷,预示着电子技术的需求缺失已经到了更新换代的底部,今后关于数字电路处理模拟信号的创新和颠覆将此起彼伏。或者也许在未来,两种技术会结合,各自发挥优势,在不同的电路中发挥不同的功能。
5结语
在信号处理和电子电路应用上,两种电子技术:模拟和数字,对信号的应用各有不同。自然界中较为普遍存在的是以连续信号形式存在的模拟信号,而数字信号的使用更多的是采用抽样定理获得。当前,在实际运用中,低端的电路设备采用模拟电子技术较多,但是误差率难以避免,而高精尖的电路设备中,数字电子技术利用抽样定理,能够保证信号的精确度,因此从目前的运行来说,两种电子技术在不同的领域的运用各有千秋。
参考文献
[1]孙炳.模拟电子技术与数字电子技术的优势比较[J].电子技术与软件工程,2015(16):146.
[2]冀炜,于富尧,常思安,等.模拟电子技术与数字电子技术的对比分析[J].通讯世界,2016(7):266.
[3]吕晓侃.模拟电子技术与数字电子技术的比较分析[J].数字技术与应用,2016(11):251.
[4]李永鸿.模拟电子技术与数字电子技术优势对比[J].电子制作,2017(4):29.
一、模拟电路故障模拟实验箱的要求
北京交通大学自2007年开始,遵循“兴趣驱动、自主实验、重在过程”的原则,培养大学生的创新意识、实践能力和团队精神,调动大学生学习的创造性和主动性,进行以解决问题为核心、以科研课题为依托的大学生创新性实验计划。“模拟电子技术故障模拟实验箱的开发”作为一个北京交通大学大学生创新性实验计划题目,依托指导教师的科学研究课题,开展了模拟电路故障模拟与诊断技术的研究。本实验课题需要学生掌握电路设计、PCB、系统焊接与调试、机械制作等多领域知识。实验题目需要利用的资源包括计算机、PCB设计软件、示波器、信号源、焊接工作台、直流电源、钻孔机、模拟电路实验箱等。“模拟电子技术故障模拟实验箱的开发”题目要求如下:制作一个教学和科研均可使用的模拟电路故障模拟实验箱,实验箱附带方便插拔的常见模拟电路板(例如共射放大电路、电阻网络、文世桥振荡器或二阶滤波器等)。自制实验箱直流稳压电源(+12V、-12V、+5V)和波形发生器。模拟电路板插入实验箱后,借助实验箱的固定插槽和电路板的固定脚,自动实现电路板的供电连接与信号输入(若电路板需要特殊信号,可以在电路板预留插口以方便外接信号源)。每个模拟电路板选取最容易发生故障的元件进行故障模拟,使用者能够自由选择电路板和故障类型(可以通过拨码开关控制故障元件)。每个电路板预留几个关键节点插口,以供外接示波器或其他测量仪器观察故障信息。要求实验箱实物外观精致,具有较强的实用性,能够达到教学、科研和展览等要求。该实验计划题目的创新特色在于:可以自由切换模拟电路板;自动实现电路板的供电连接和信号输入;可以自由选择故障元件和故障类型。
二、模拟电路故障模拟实验箱的制作
模拟电路故障模拟实验箱的外壳选用中小型实验箱,然后自己进行改装,需要钻孔、安装其他部件、喷涂文字标识等。实验箱附带几块方便插拔的常见模拟电路板,实验板可以是模拟电路教学或研究中经常使用的常见模拟电路。实验箱直流电源使用220V交流电,内部直流电源将220V交流电变为+12V、-12V和+5V等直流电。直流电源的功率和稳定性达到模拟电路板的使用要求。如果某模拟电路板需要使用正弦波或方波等波形作为输入信号,实验箱可以根据需求制作波形发生器。模拟电路故障模拟实验箱在四个角预留可以插入模拟电路板的插槽,需要精心设计实验箱的固定插孔和电路板的固定脚,从而实现模拟电路板的灵活插拔。实验箱部分固定孔已经与直流电源连接,当模拟电路板插入实验箱后,通过实验箱的固定插槽和电路板的固定脚,自动实现电路板的供电连接或信号输入。如果模拟电路比较特殊,也可以根据需要在模拟电路板上设计电源开关,通过开关控制是否供电或输入信号。部分电路板电路图。为了避免故障太多导致无法正常模拟采集数据,每个模拟电路板只选取几个容易发生故障的元件进行故障模拟,故障元件可以根据理论、仿真和实践经验进行选择。每个故障元件可以模拟多种故障。例如电阻可能出现阻值下降、阻值上升、短路、断路等不同程度的故障。使用者能够自由选择电路板和故障类型,并使用外接仪器测量模拟电路的关键节点数据(节点电压、信号频率和波形质量等)。每个电路板预留几个关键节点插口,以供外接示波器和其他仪器观察故障信息。关键节点的选取需要经过理论推导和实验验证,保证这些节点的信息能够直接反映模拟电路的工作状态[8]。关键节点的数量需要不多不少,数量太多会导致数据量庞大,增加后来的故障诊断难度;关键节点太少会导致无法为故障诊断提供足够的信息。模拟电路板由PCB设计完成,然后改装与实验箱匹配。
三、结束语
将EDA仿真软件应用于模拟电子技术理论和实践教学,提出一种基于EDA仿真平台的理论分析与仿真分析相辅相成、虚拟仿真实验和实际实践相结合的教学模式。通过仿真电路和波形显示,加深学生对理论的理解,有效解决模拟电子技术理论概念抽象,电路分析复杂的难题。同时通过EDA技术的引入,引导学生进行基本电路的分析和设计,为实际电路的设计应用打下基础。
2.EDA技术在模拟电子技术理论教学中的应用
EDA即电子设计自动化,以计算机和仿真软件为工具,可以完成整个电路从系统级到物理级的设计与分析。常用仿真软件有Matlab、Protel、Multisim和PSpice等,考虑到Multisim先进的电路仿真和设计功能且一年级时曾作为学生的自修课程,本次教学研究采用Multisim软件。在模拟电子技术的理论教学中,对于那些概念分析抽象、不易理解的部分,利用Multisim,教师可以构建电子电路模型进行仿真演示,通过波形图和数据直观展示各种参数变化和虚拟故障对电路静态动态性能的影响,具体而又生动,不仅可以加强学生对理论知识的理解,还可以激发学生的学习兴趣,提高课堂教学效果。例如在模拟电子教学中第一次讲解共射放大电路时,很多同学对放大线路中各个节点的波形分不清楚,不知道直流信号和交流信号如何叠加在同一个电路中,电路中各节点信号的相位关系如何觉得难以理解。传统教学中,仅仅靠在黑板上画图讲解,教师难讲,学生难懂,费事费力效果却不好。现在针对这个问题,教师可以通过Multisim搭建基本共射放大电路模型,设置模型参数,观察仿真波形。共射电路输入信号(节点2波形)和输出信号(节点5波形)的反相关系,并且根据波形的峰值可以直接算出电路的电压放大倍数。节点2和节点4波形是静态工作点电压和交流信号叠加信号,c1和c2两个电容起到隔直作用。通过Multisim软件的演示过程,直接把抽象的理论转化成直观的视觉感受,电路各点波形在学生的脑海里留下深刻的印象,教学效果事半功倍。教学过程的前期,可以在课堂上现场建立电路模型,演示如何进行仿真,让学生逐渐掌握Multisim的使用。在教学过程的中后期,随着学生对Multisim软件的熟悉,为了节约课堂时间,可以事先把教材中需要讲解的电路模型搭建好,用到时直接调用即可。通过这种理论教学和软件演示相辅相成的教学方式,使得学生把电路原理、工作波形和数学关系等紧密结合在一起,全面掌握模拟电路的基础理论,更好地理解这门课程。
3.EDA技术在模拟电子技术实践教学中的应用
模拟电子技术在传统的教学过程中,实践教学基本都是基于实验平台操作。实验平台的特点是安全、便于操作,但是平台电路有限,只能覆盖课程教学中一部分基础电路,基于实验平台的实验基本都是验证型实验,且操作过程中平台电路元件易损坏,不能很好地达到锻炼学生动手能力的目的。这就使得学校教学比工程实际滞后,不利于工科应用型人才的培养,造成学生眼高手低,进一步影响学生的就业和发展。因此,模拟电子技术实践教学中引入仿真软件,将平台实验和软件虚拟实验结合,先采用软件对实验进行设计仿真,后平台实验进行实际电路搭建,既加强了学生对理论的理解,又突出了学生的动手能力。实践教学分成两部分,第一部分是基本电路的验证和演示实验,加深学生对书本基础理论的理解。该部分实验相对比较简单,学生主要在实验平台上进行操作,同时以Multisim仿真为辅,对一些在实验平台上难以操作的部分进行仿真验证。如研究静态工作点对电路动态性能的影响,实验平台操作只能观察电路中的一个电阻参数改变对电路输出波形的影响,而在虚拟仿真平台上,可以对电路中所有涉及到静态工作点的元件参数进行更改,进而观察电路波形的变化,并且还可以连续改变元件参数对波形的变化进行实时观测。第二部分是模拟电子技术课程设计,要求学生自己分析设计一个较大规模复杂模拟电路,给出严格的设计思路、理论推导和元件选型依据,在仿真软件平台上搭建出具体电路模型并通过仿真实验验证,然后进行实际电路焊接,充分发挥学生的主体作用,调动学生对该课程学习的主动性、积极性和创造性,提高学生对模拟电路的认识分析能力和创造能力。
4.结论
研究提出基于项目法的教学模式,更新观念,积极推行课程改革,进一步提高教学质量。传统的教学方法中,注重教师讲授、学生听课,信息传递是单向的,不利于学生创造性的发挥。项目教学法不但重视知识的传授,而且更重视知识的应用。项目教学法最显著的特点是以项目为主线,教师为主导,学生为主体,改变了以往教师讲学生听的被动教学模式,强调学生在教学中的主观能动作用,调动学生的学习自觉性和主动性,提高学习效果。模拟电子技术课程项目法教学模式是基于“以学生为本”的教育理念提出的,在项目教学法中,理论知识融入到每一个实践项目中,通过不同的项目和实例来引导学生掌握理论知识和操作技能。根据教学要求,首先设置若干个与实际应用紧密结合的项目,然后以这些项目为主线,将课程教学内容,进行优化组合,在不同的教学阶段,根据所设计的引导项目,以学生为中心,通过个人思考和组内及组见交流等多种方式,提出初步设计方案。教师进行具体的指导和完善,确定其可行性,最后由学生自己动手,完成项目的整个设计,学生可以用计算机软件仿真实现,也可以做出实物,但这需要一定的外部条件。在实际的教学过程中,全面实施项目教学法并取得良好的教学效果,得到学校的支持和配合也是必不可少的。如实施过程中的管理和要求,帮助解决教师的配备、课时的落实、制作场所与仪器设备及项目资金的配套和管理等诸多方面的问题。
研究内容和关键问题
研究内容通过项目教学法体现“教、学、做合一”的思想,强化学生的工程意识,培养学生的工程实践能力,从传统的以学科为中心进行知识划分的教育,转向以学生为中心进行知识整合的教育。也就是由以课本为中心转变为以“项目”为中心,以真实的项目为载体,将课程结构模块化,使理论知识融入到每一个实践项目中,让学生直接面对工程实际问题,培养学生解决实际问题的能力和知识迁移的能力,(1)确定具体项目,构建基于项目的课程体系。模拟电子技术课程项目的选择按照专业课程教学目标的要求,根据课程教学内容,调查研究后,结合学生的知识、经验,精选一些既能体现教学内容和培养目标,同时又有发展前景与实际应用价值的项目。(2)对教学内容重新序化。确定了具体的项目后,基于教授内容实用性和理论知识够用即可的原则,对模拟电子技术课程的内容按照项目进行分解重构,将课程结构模块化。通过对项目的实施来达到教学目的,完成教学任务。(3)建立相应的考核评价方法,通过考核考查学生的综合素质,检验课程教学效果。研究目标(1)通过项目教学法,提高学生的动手能力和运用理论知识解决实际问题的能力。(2)激发学生学习的主动性和积极性,引导学生在实践中理解知识、掌握知识和运用知识,提高工程实践意识。(3)培养学生独立分析问题的能力,逐步培养电子电路的初步设计能力、电路调试和测试能力。关键问题(1)课程体系的优化整合。构建基于项目的课程体系,对课程内容进行重新整合,科学序化,体现能力的逐步提高。(2)具体项目的确定。结合课程主要内容,对课程结构进行项目化改造,形成相应的项目任务,这是实施的关键。(3)组织实施过程。包含时间的选择,人员的协调,以及设计步骤确立:从方案论证、项目分析、设计、调试等几个步骤,考核形式与考核标准。
实施过程
按照已确定的工作方案和程序工作。利用Multisim10对电路进行仿真,确定电路元件的基本特性,选择合适的元件值,熟悉电路的功能。对于常用功能电路,可以从仿真设计到制板过程,熟悉制板流程,完成电路板制作,进行参数测试,波形检测,完成相应电路功能测试。评估总结过程,主要根据每个学生在该项活动中的参与程度、所起的作用、合作能力及成果等进行评价,可先由学生自己进行自我评估,之后再由教师对项目工作成绩进行检查评分。
结束语
《模拟电子技术》是一门技术性和实践性很强的专业基础课程,本课程是我系电子信息工程和应用电子技术两个专业的学生初次学习电子技术的课程,“入门”难是学生普遍存在的问题,我们认为难就难在学生对基本概念似是而非、基本原理理解不透、基本分析方法掌握不牢、基本计算方法应用不足,所以,在教学过程中,我们特别注重基本概念、基本原理、基本分析方法和计算方法的讲解,并力求引导学生举一反三,触类旁通。同时我校属于二本院校,学生的英语基础普遍偏低,要求英语基础比较薄弱的学生用英语来学习一门比较抽象的专业课程就难上加难了。。为大二开设的模拟电子技术的双语教学打下良好的基础。第二,为解决双语教学师资难问题,我系特组织两名有留学经历,英语功底扎实的年轻教师到国内高校学习考察模拟电子技术双语教学,同时精心备课,突出重难点,将抽象的内容通过CAI课件尽量具体化。第三,展开多种模式的双语教学目前模拟电子技术双语教学采用大部分学生能接受的混合型双语教学模式和辅助双语教学模式相结合的方式,即一些比较简单的内容以及课后小结和讨论部分采用中英文结合双语教学模式,而模拟电子技术中的电路特性等重难点内容采用辅助双语教学模式。第四,对考核方法进行改革为突出英语的重要性,增加平时成绩的比例,从原来的平时成绩占期末成绩的20%增加到30%,同时成绩构成要多样化。
2双语教学实践的评价
双语教学的效果可以通过学生对该课程的感受与认识和学生对知识的掌握和运用情况两个方面来衡量,通过对我系电信11级两个班的双语教学问卷调查中可以发现:认为模拟电子技术双语教学授课中中英文比例适合的占大多数,说明大部分学生认可了双语教学。同时有九成以上的同学认为模拟电子技术双语授课进度适中。
3小结
关键词:模拟电子技术;实践教学;教学改革
中图分类号:TP273文献标识码:A文章编号:1009-3044(2010)11-2819-02
Practical Teaching of Analog Electronics
WANG Hai-yan
(Anhui Vocational College of Electronics & Information Technology, Bengbu 233060, China)
Abstract: In this paper, we have many years of teaching experience in analog electronics experimental exploration, targeted ideas from the teaching, teaching content, teaching methods and means to put forward some ideas and specific practices in training students in independent thinking and practice ability to put forth clear requirements to develop students experimental skills and innovation.
Key words: analog electronic; practical teaching; teaching reform
当前模拟电子技术实验教学中,实验课程体系陈旧,实验内容已沿用多年,大多数实验是验证性,而综合设计、组装性的实验甚少。对于验证性的实验电路采用现成的电路板,或在实验箱里插元件后连线成所需电路,而所谓的设计性实验是在教材上,实验的电路和步骤已准备好,学生在实验前没有预习,不清楚实验的原理和方法,只要接几根导线然后按已拟好的实验步骤测试。在实验过程中,出现问题不是自己想办法解决,而先想到指导老师,指导老师直接告诉学生故障在哪里,应该怎么做,甚至代其检查排除故障。有的学生为了尽快完成实验,就不做实验直接拼凑实验数据,最后写一份实验报告就算完成。在实验教学中,未采用现代化教学和开展课外实训活动,学生实验成绩由几份实验报告来评定,因此学生对模拟电子技术实验的学习兴趣不高,主动性不强,学生做完实验后,没有达到加深理论知识的理解和提高动手操作能力的目的。
1 模拟电子技术实践教学的改革
通过我们多年来对模拟电子技术实验教学经验的摸索,有针对性地从教学理念、教学内容、教学方法和教学手段等方面提出几点想法及具体做法,对培养学生的独立思考和实践的能力提出了明确要求,以培养学生的实验技能和创新意识。
1)经典教学内容与新技术的融合:在实验教学中删除大量验证性实验,增强了设计、测试性实验。在实验内容的选择上,除了基本技能训练外,还有反映学科发展的新课题,课程组鼓励教师将课题组的科研成果或对已报导的成果加以改造,引入实验教学,并将这些新实验作为综合研究性实验,集中时间,由学生通过自查资料,自拟方案,与教师讨论后,自由安排时间完成,让学生通过实验能实实在在地接触到电子技术前沿的研究新成果、新技术,激发学生自主学习的热情。
2)采用引导、启发式教学:在实验的教学过程中,采取引导式、启发式的教学而非灌输式教学,重视启迪学生的思维,调动学生的积极性和主动性,开发学生的创造性,培养学生的学习能力和分析、解决问题的能力例如,放大电路是模拟电子技术的重要内容,而“单管共射放大电路”实验是最基础最重要的内容之一,在这个实验中,可以引导学生如何测量静态工作点和动态指标,启发学生在实验中思考问题。对于实验中遇到的问题不是告诉学生问题在哪里,而是引导学生分析、检查、排除故障。例如,有的学生测得电压放大倍数较低,这种情况之下应启发学生检查电路静态工作点是否合适,了解电路在有旁路电容和没有旁路电容的情况下,测量结果有何变化[1]。如果有同学在实践操作中,可能不小心将三极管的E、C级反接,造成三极管倒置,此时可启发学生当前状态下三极管能否正常工作在放大状态,倒置时还有没有其他工作状态,电流、电压与正常工作时有何区别等。根据出现不同的情况,引导、启发学生,启迪思维,加深理解,提高实践教学的效果。
。定期或不定期在学校、街道、农村义务维修家电活动,教师引导学生解决各种疑难问题,提高学生维修水平,同时可以调动学生钻研学习的积极性和团队精神。
4)加强毕业设计话动:毕业设计一般在高校安排在毕业班的学生做,电子信息类专业学生做好毕业设计后,同时交上毕业论文。毕业生要花一至两个月甚至更多的时间,而现实中,大部分学生很难做到,他们没有经过系统训练,并且面临着找工作、专升本、考公务员等,真正在校静下下心,抽时间来做的学生少而又少。因此在指导老师的指导下,鼓励低年级学生通过讨论、去图书馆或上网查询资料,再与老师探讨设计电路,组装电路,发现问题并提出解决方法,最后指导学生以论文的形式提交,具有很强的可操作性。通过这种形式不但为毕业设计提前做好了准备,也进一步巩固模拟电子技术理论知识与实践知识。
2 结束语
针对目前模拟电子技术实验的状况,并结合实验室的现有情况,为更好地实施素质教育,结合模拟电子技术实验教学的特点,对如何培养学生创新能力进行探讨[3]。在建立、完善、推广电子技术实验能力等级考核制度、加强电子技术实验课程化建设、注重实验理论、实验手段和教学方法的研究与创新及其在高技术人才培养方而我们取得的一些经验,在现有实验教学的基础上,加强学生实践能力培养的措施,如电子设计竞赛、家电维修、考多证书。将理论教学与实验紧密结合,并在近年的实验教学中进行了实践,提高并培养了学生的实际动手能力和开创精神。
新世纪是一个信息化的时代,时代的要求、科技的进步、就业的竞争对高校毕业生的智力和智能都将提出更高的要求。计算机辅助教学、多媒体教学等等,都是为了扩大、丰富大学生接受知识的能力,提高教学质量而采取的有效措施。而实验室是培养学生的动手能力、分析问题的能力和解决问题能力的重要阵地,为此,我院非常重视实践环节的教育,投入了大量的资金和物力,大力改造、扩建实验室。实验实训中心也得到了大量资金,引进了多种新型实验设备。实验教学的改革和发展,一定能培养出具有科学实践能力和素质创新能力的全方位人才,适应飞速发展的社会。
参考文献:
[1] 冯向莉.模拟电子技术实验的改苹尝试[J].社科与高教研究,1999(12).
一、理论教学环节改革
1.理论教学内容重组
长期以来,模拟电子技术课程改革收效甚微的原因之一在于课程微观内容的设计与编排没有跳出学科体系的束缚。由专业学科构成的以结构逻辑为中心的学科体系,传授的是理论性知识,主要解决“是什么”(事实、概念等)和“为什么”(原理、规律等)的问题,这是培养科学型人才的一条主要途径。但高职教学是以培养高技能的职业人才为目标,其主要解决“怎么做”(经验)和“怎么做更好”(策略)的问题。因而,在学科体系的束缚下,编写的模拟电子技术教材始终不能适应高职教学的需要。
。(1)以“必须、够用”为尺度,重组理论教学内容。所谓“必须”是指高职人才培养规格之所需,而“够用”则指满足后续课程之需要,既要尊重知识的逻辑系统性,又不追求知识体系的完美性。(2)减少数理论证,多用形象、直观的计算机仿真方法展示电路规律。已有专家提出,相对于形象思维智能,高职生的逻辑思维智能普遍较低,以符号推导为主数理论证教学方法,并不适合于高职教学对象,而重在揭示现象的计算机仿真更适合高职教学。(3)增加各种实用电路,借此培养学生分析电路图的能力和解决实际问题的能力。对于初学者,往往感到模拟电子电路非常复杂,其实,模拟电子电路是很有其规律的,但需要经过阅读大量各种各样的电路才能体会出其规律,而传统的教材所提供的电子电路普遍欠少,因此,教材中有必要增加一些各种类型的电路。(4)适度增加新技术和新器件的内容以使学生了解现代电子技术发展的前沿和动态。
2.教学方法和手段改革
教学方法和手段改革是模拟电子技术教学改革的重要内容之一,在学时压缩、内容增加的背景下,为了提高教学质量和教学效率,笔者所在的学院对教学方法和手段也进行了改革探索。具体做法有:(1)积极开展以电子技术计算机仿真为主的CAI教学。较少采用CAI课件进行教学,更多的是采用EWB或Protel工具进行电路原理图展示,然后仿真观测信号的方式。通过对比表明,后种方式的CAI教学更受学生欢迎,教学效果更好。(2)教研结合。通过承接社会的一些科研项目或工程,然后让部分基础较好的学生参与其中,是培养学生能力的一个有效手段。
二、实践教学环节改革
教育部在《关于高等职业教育意见》中确定了高职人才培养是培养高等技术应用性专门人才为根本任务,而技能的形成来自于大量的实践训练。因此,实践环节教学在整个教学工作中处于非常重要的地位,必须在增加实验课的同时,对其教学内容、手段进行改革。
1.减少验证性实验,增加应用性实验
以往模拟电子技术实验课的内容,大多是为验证理论的正确性和加强理论学习的认识性而设置的验证性的实验。如单级放大器性能的研究、比例放大器功能验证等实验。对于此类实验,往往难以提高学生的兴趣,难以提高学生参与实验的主动性,从而难以提高学生的技能。基于此,有必要减少验证性实验,增加一些更能吸引学生兴趣的应用性和设计性的实验内容。如增加光控路灯、集成功率放大器等实验。实践表明,对于应用性实验,学生的兴趣更浓,参与主动性更高,更能培养学生的能力。
2.开放实验室
考虑到在指定的教学时间内,并非每个学生都能完成实验,有些学生需要用课后的时间来继续课堂上末尽的实验;另外,鼓励学生自主开展一些电路设计和制作,以此来提高学生的实践技能和创新能力。因此,有必要开放实验室,并对学生提供从器件和指导的支持。经过两年多实践证明,此举是培养学生能力的有效方法之一。
3.应用电子电路CAD工具,开展仿真实验
【关键词】模拟电子技术;教学内容;教学方法;改革
模拟电子技术是一门理论性、实践性很强的课程,其任务不仅要传授学生扎实的专业知识,为后续的专业课学习打下坚实的基础,同时还要注重学生运用所学知识解决实际问题能力的培养。
1.改革课程内容,构建模块化教学内容体系
根据培养目标,将课程分成半导体器件、电压放大器、反馈放大器、运算放大器、功率放大器、信号发生器、稳压电源七大模块。在教学过程中把重点放在基本放大电路分析、负反馈分析、集成电路及其应用等方面,对基本概念与方法精讲,重点介绍典型电路的基本概念、基本原理和基本分析方法,对电子器件及各种集成电路内部的工作原理分析则进行压缩,注重电子电路的组成及结构设计方法,重点讲解器件的外特性和应用,尽量减少繁杂的数学推导,以定性分析为主,定量计算为辅。
2.改革教学方法,增强教学效果
。
例如,对于半导体器件:各种二极管、三极管、场效应管、集成运放等器件在特性分析方面进行比较,使学生更好地把握不同器件的外部特性,为进一步进行电路分析打好基础。同样,也可以在不相同的电路之间进行适当的比较,如放大电路、反馈电路、振荡电路、运放电路、整流电路、滤波电路、稳压电路等。对电路结构、工作原理和电路功能进行适当的比较,可使学生更好地区分、理解与掌握不同电路的结构特征与工作原理。微变等效电路法是三极管放大电路动态分析的最常用方法,正确画出微变等效电路是对学生掌握该方法的基本要求,画微变等效电路的方法可以总结如下:电容看成交流短路,直流电源也看成交流短路,对三极管则进行线性代换,通过以上的总结,学生就很容易掌握微变等效电路的画法。
3.采用多媒体与板书相结合的教学手段
上课时每位授课老师都准备两种授课文本,一个是电子教案,另一个是多媒体教学课件,采用多媒体与板书两种教学手段。通过多媒体课件的动态演示,既节约了上课的板书画图时间,又形象生动地展示了元器件的工作特性以及电路的工作原理,使学生更容易理解课程的内容,能取得较好的教学效果。根据经验,一堂课不能完全依靠多媒体而摒弃板书,多媒体教学虽然节约了教学时间,提高了教学效率,但不利于学生作课堂笔记,不利于学生及时消化吸收内容,对基础差一点的学生来说,可能会因为跟不上老师的教学节奏而导致整堂课的听课效果不好,因此建议采用多媒体课件教学与传统的板书教学相结合的形式,充分发挥两种教学手段各自的优势。
4.改进考核办法,探索以能力为核心的评价方法
新的教学模式和新的教学手段需要改革对学生学习结果所进行传统的闭卷考试的评价机制。以业绩评估标准设计考核内容,在考核上,应更多的以过程为背景,主要测试学生对每一知识点的掌握情况。考试不仅仅是对学习结果的评价,还要包括学习能力,学习过程的评价,是一种全面的综合的动态评价过程。考试分为平时、期中和期末三部分,平时以读书报告、小论文、学术报告等多种形式对学生进行评价考核,期末采用多种形式相结合的考核方法,如闭卷与开卷相结合,笔试与口试相结合,这套方法能客观、公正、全面地测评学生的成绩和能力。
5.结束语
几年来,经过不断改革积累了一些宝贵的经验,课程的教学质量得到了稳步提高,但模拟电子技术课程改革是一个长期的过程,在今后的实践中我们还将做出不懈的努力。
参考文献
[1]余辉晴.模拟电子技术教程[M].电子工业出版社,2010.
[2]曹灿云.模拟电子技术基础教学改革的探索[J].科技信息,2011(8).
关键词: 模拟电子技术 实验教学 教学改革
1.引言
现代电子技术的发展突飞猛进,使社会越来越需求具有创造能力的电子技术人才。因此,培养高质量电子技术人才,以适应21世纪对电子技术人才的需要,是摆在我们面前的历史任务。模拟电子技术实验是加深、巩固学生所学理论知识所必需的一种教学手段和教学途径,它是关系到学生对于理论知识的掌握程度,以及实验技能、创新能力的培养等众多方面的一门实践性课程。实验教学的重要性是不言而喻的,目前各高校无不给予足够的重视,我院已将其作为一门单独开设的实验课。但是,模拟电子技术实验在实践中还存在一些问题。我们依据我院电子技术实验教学现状,提出了关于模拟电子技术实验教学改革的几点意见。
2.提高认识,独立设课
2.1提高认识
在“模拟电路”课程的教学中,实验教学对于理论教学来说不是简单的附属关系,不是仅仅起补充、验证的作用。若没有实验教学,纯理论教学将是空洞、抽象而枯燥的,学生将很难理解其中的原理,更难以想象其中的电路结构。从教学实践中来看,绝大多数学生对实验还是比较感兴趣的,关键在于教师怎样引导。所以,将模拟电子技术实验教学的重要性提到足够的高度是教好“模拟电路”的必要前提[1]。
2.2独立设课
为了更好地培养学生的动手操作能力,必须加大实践环节的比重和力度,把传统的辅实验提升到与理论教学相当的地位。为此我院把实验环节从课程中分离出来独立开设,稍滞后于理论教学进行授课,模拟、数字总课时为32个学时。实践表明:实验单独设课不仅加强了实验教学,促进了理论教学,在培养学生分析问题、解决问题和动手能力方面收效显著,同时也加强了实验师资队伍建设,使电子技术实验室真正成为提高学生综合素质的场所。
3.改进实验内容
通过几年来的实验教学实践,我们认为,应对实验教学所面临的实际问题有一个清醒的认识。基础实验教学内容应跟上相应专业的发展,实验教学课与其面向的专业密切相关,这也是专业实验教学中的一个显著特点。专业实验教学内容是为配合相应专业或专业基础课程而设置的,应反映专业的最新发展。因此,只有对原有的实验内容进行适当的、合理的调整和更新,去掉一部分陈旧的实验内容,适当增加一些反映本专业的新的内容,才能跟上社会需求的发展。
实验教材中,验证实验占有较大的比例,而实验内容又多是服务于理论教学设计的。验证性实验较多不利于激起学生学习的兴趣和热情,致使实验教学形式化、程序化,失去实验课的本意――培养学生的运用已有知识解决实际问题的综合能力、严谨的工作作风和勇于探索的科学精神。学生进行科学实验和独立工作的能力在实验课中并没有得到有效的锻炼和提高。这可能也是学生不重视实验课的原因之一。为了训练学生的创造性思维,培养学生的创新能力,我们打破了传统的实验为理论教学服务的观念,精设教学内容,压缩验证实验的教学时数,增加自拟性实验、综合性实验、设计性实验及研究性实验的内容。
对于设计性实验,为了提高教学效率,我们在实验课中对2008级创优班学生尝试新的教学方法,即模块式教学。就是将实验教学中的内容分为若干模块,每一模块除规定的基本要求和学时限制外,对于实验进行的顺序、进度等不作具体要求,实验内容也可以有不同选择。实验指导老师除了在每一模块实验开始前对实验基本要求和注意事项作重点指导外,不再对每个实验作具体讲解。这样就节约了实验时间,改变了长期以来对学生偏重单向知识灌输,对能力培养注重不够的问题,将理论教学与实验紧密结合,提高并培养了学生的实际动手能力和创新精神[2]。
在实验过程中严格要求学生,具体做法是:每次实验前首先由实验教师提出本次实验的目的和要求,指出需要巩固的理论知识,然后学生撰写详细的预习报告。教师在实验前检查学生的预习报告,让学生清楚地知道正在进行的工作。实验过程中,教师抓住实验中典型故障,讲解相应的消除方法,对于线路连接、测试步骤等一些问题要求学生独立思考自己解决。这样打破了原有的实验大部分是在老师的帮助下完成的旧有模式,一学期下来,大大提高了实验效率,并培养了学生独立解决问题的能力。
4.教学手段多样化、现代化
教学手段多样化、现代化不仅能使教学效果实时化、现实化、形象化,而且能在激发学生学习热情的同时减轻教师的负担,使教学质量明显提高。因此,电子技术实验要采用多种先进手段进行教学,如多媒体实验教学、计算机辅助实验教学等。
4.1验证性实验教学方法的改革
模拟电子技术实验绪论及常用电子仪器的原理和使用等几个验证性实验,可采用多媒体教学形式,使原本比较枯燥的内容通过3D动画影视变得生动直观,使学生在较短的时间内获得较多的知识。几位老师通过共同努力,现已将常用电子仪器(电压表、示波器、信号发生器等)、元器件的识别方法和常用门电路的功能验证等几个实验做成了3D动画片。在实际的实验教学中应用多媒体技术,既节省了教师的授课时间,又提高了学生们对实验内容的理解和掌握的效率。
4.2设计性实验教学方法的改革
目前计算机模拟实验在高校应用的较为广泛,它可以充分发挥个人的想象力,对电路进行模拟、分析、计算和调试,并利用虚拟仪器进行功能分析实验。这种实验方式不仅提高了学生的实验兴趣和实验效率,而且避免了实验电路不合理所造成的故障频繁、实验元件的损坏,同时不受实际仪器设备的限制就可以完成实验,特别是可以随意改变电路参数,观察其对电路的影响,训练了学生分析、判断、设计和调试的能力。
2010至2011学年,我院将Multisim仿真软件应用到了模拟电子技术的设计性实验教学之中。Multisim仿真软件保留了EWB软件的所有功能,保留了EWB软件的形象直观等优点,同时大大增强了软件的仿真测试和分析功能[3]。Multisim提供了大量的分立元件和集成电路元器件,还提供了各种丰富的调试测量工具,而且各个器件和测试工具的应用次数没有限制,是一个开放性的仿真实验平台,可以任意搭建实验电路。在具体的单管放大电路、负反馈放大电路和运算电路等几个设计性实验教学中,先让学生们在Multisim软件中仿真,然后在实验室中动手搭建电路,取得了非常好的教学效果,受到学生的欢迎,大大提高了学生们学习的兴趣和主动性。因此功能强大的Multisim仿真软件非常适合模拟电子技术课程的设计性实验教学环节。
4.3综合性实验的教学方式的改革
综合设计型实验是实验课中的重点和难点,也是实验教学改革的核心部分。但综合设计型实验和验证性实验二者是密不可分、相辅相成的关系,验证性实验着重于基本能力、基本实验技能的训练,综合设计型实验的目的在于培养学生的综合实验能力及创造型思维,二者不能相互取代,所以综合设计型实验的教学不应效仿验证性实验课的教学,而应积极引导学生学习新方法、使用新器件、大胆设计、突出新颖、培养创新能力。在实际的教学过程中,指导老师给出综合设计性实验的题目和任务书,其他的电路设计、器件选型等所有的工作均由学生自己独立完成,在规定的时间内学生上交自己的论证方案、电路设计;之后,指导老师组织课堂讨论交流,让同学们互相学习、取长补短;最后择优确定几套方案,进入实验室完成综合设计型实验。
另外,实验教学模式的改革使一些动手能力较强的学生脱颖而出,他们更适应这种主动学习的方式,能够在电路设计中提出多种方案并进行比较。通过这种实验训练,这些学生已充分具备了参加全国大学生电子设计竞赛等科技创新活动的基本能力。
5.结语
改革的实践使我们深切体会到,相对于课堂教学的改革,实验教学的改革不但要求教师投入更大的精力,而且要求学生充分发挥其主观能动性,同时,学校的经费投入对实验改革也十分重要。虽然我们已进行了一定的努力和探索,但面临学生人数多、经费不足等各种实际困难,实验教学改革仍是一项非常艰难而又重要的工作。为了进一步提高模电实验的教学质量,我们将继续加强电子技术实验课的教学改革,对其开设方式、教学方式、实验内容、考核方式等做进一步的研究、改革和探索,为培养出具有科学实践能力和创新能力的高素质人才而努力。
参考文献:
[1]常春耘,路南.实验教学存在的问题及改革措施[J].实验室研究与探索,2006,(2):235-237.
为积极响应国家提出的“卓越计划”,努力培养创新性工程人才,我校对该计划在各项教育教学活动中的实践尤为重视。学校的“卓越工程师班”培养计划,尝试采用新型的教学方式,突破传统教学中“重理论、轻实践”的缺陷,加强对学生工程能力的培养。本次教改的对象是我校信息科学与技术学院12届“卓越电子班”,其模拟电子技术实践包括:设计性实验、“大作业”和课程设计。这次大作业,笔者选取的是一个贴近实际应用又很具有代表性的题目———“简单红外发射/接收器的开发”,它几乎涵盖了模拟电子技术课程中学过的常用元器件和基本电路的知识。采用的形式是学期初开始结合课堂教学自学国外电子技术教学中的一项综合电路实验,自行搭建电路并完成测试,在学期末由老师检查并上交。下面谈谈在“大作业”实施过程中的创新点。
1外文实验材料的阅读
为了同国外教育接轨,笔者所在学校的有些课程采用了双语教学,有些专业基础课也逐渐采用国外原版教材。“模拟电子技术”课程的教学模式与国外教育接轨,也是势在必行的。作为衔接和前期的准备工作,笔者就在这次的大作业中要求学生独立阅读外文原版实验材料。由于模拟电子技术实验本来就是一门技术性很强、知识面多的实验,加之学生几乎没接触过电子技术实验,对实验的重要性认识不深,更未接触过系统的外文资料,很多专有名词都不认识,全英文的资料对学生的阅读理解成为了一种考验。为了学生能在有效的时间内快速地学习外文资料,笔者必须选取内容简明、结构合理、语言精练流畅,与国内的教学内容吻合度高的外文原版教材。最后,笔者选取了国外电子技术教学教材中的一项综合电路实验外文资料作为这次大作业的实验材料,在模拟电子技术理论课开始时就下发给学生。面对全英文的学习资料,有的学生盼望、渴求,有些学生惶恐、敷衍。为了更好地掌握其中的实验要点和重点难点,笔者指导学生边看边总结,列出实验步骤,标出实验易错点,同时多多留意文中反复出现的专有名词。外文材料一共6章内容,前面4章都是实验用到的准备知识。它的最大特点是描述非常细致全面,将可能会出现的问题和要思考的要点都一一详细地罗列出来,但是又不解释透彻。
学生还是需要去参考大量的文献资料来辅助理解,才能弄清相关的要点难点,继续往下阅读。在后续的阅读中,要注意相关内容的复现。可以说小小的一份实验材料,深入浅出,环环相扣,讲解得通俗易懂,学生读起来仿佛置身课堂,多了一种“交流”的感觉。。难度梯度也是循序渐进的,边学习边探讨。
2铆钉电路板的选择
传统的实验教学采用万能板或印制电路板等一次性的电路板,它们使电路小型化、直观化,但是很难再次或多次应用。考虑到学生的焊接技术和经济成本问题,以及大作业的完成时间有限,笔者经过多次探讨和实践,自己开发铆钉电路板作为学生的实验电路板。这种电路板可以重复多次利用,焊盘强度高,基板结实,使用操作方便,取材方便。铆钉电路板是一种使用成本相对较低,可以反复使用多次而不易损坏的一种自制的电路板,是初学模拟电子技术课程学生的理想实验电路板。根据实验需要,笔者选择0.2cm厚的树脂版作为基板,制作的大小尺寸是22.5cm×21cm,铆钉采用2mm、长度2cm的铜铆钉。
3元件的选取与焊接
基础实验都是验证性的,元件参数都是给定的,学生只要验证实验结果就可以了。在这次大作业中,元件都要求学生自己计算并选择。比如,电阻的选取要考虑阻值和其额定功率,还要考虑最大工作电压。电容的选取要考虑标称容量及其允许偏差和工作电压。为安全起见,额定电压至少应大于实际工作电压的20%。其次,就是元器件的焊接。为了保证焊接的整齐美观,电阻贴近铆钉板采用卧式安装,电阻插放时要求读数方向排列整齐,横排的从左往右读,竖排的从上往下读,保证读数一致。电位器的安装要求牢固,便于调试。所以可以把其中两个引脚在根部弯折下,这样就能固定电位器了。二极管安装时注意其极性,采用卧式安装方式。电容则采用立式安装。
4结束语