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一、制订课程计划
由于当今时代,电器普及,电工与电子技术在各个领域都有涉及,所以各工种的技术工人都应该具有一定电工基础知识。所以电工基础成为中等职业技术学校各专业的重要必修课之一。将电工基础和其他相关课程衔接起来,将电工基础内容分出层次、阶段,这样讲授时可以将各层次、阶段相互渗透、融合,便于学生学习理解。
教材是一门课程教学内容、方法和目的的信息载体,在课程教学中必不可少。电工基础教材能提供给职校学生扎实的理论基础知识、分析计算电路的基本方法以及实验所需的基本技能。当前我国电工基础教材的不足有:传统知识偏多,扩展的新知识少;单元电路分析的知识多,缺乏对综合性电路的全面分析。因此在课程改革中,对教材的改革要做到以下几点:(1)加强教材基础性。重视对基本概念、原理和方法的阐述,同时以丰富例题加以训练,提升学生解决问题的能力。(2)语言做到通俗易懂。阐述问题时,描述的语言应由浅入深、循序渐进,帮助学生轻松理解课本的知识。
三、提升学生实践能力
中等职业技术学校由于其性质,在培养学生综合能力时,应当重点注意培养学生的动手能力。在当前的中职教育中,重理论、轻实践的现象是普遍存在的。在课程改革的过程中,这一大弊病应该受到重视,并及时改革。在基础性试验阶段,教师应重点培养学生的动手能力,培养学生对电路实验的兴趣,鼓励学生自主动手进行实验。
参考文献:
[1]唐素霞.对职教《电工与电子技术基础》课改的探讨[J].成功:教育版,2013(18).
[2]王立艳,陈艳华,王文杰,等.基于工作过程“电工电子技术基础”课程的探索[J].教育教学论坛,2012(13).
关键词:电工电子;教学改革;思考
《电工与电子技术基础》是一门理论性和实践性都很强的课程,是机电专业重要的专业基础课。通过本课程的学习,不仅要求学生掌握毕业后从事电气技术工作的基本知识和基本技能,也为本专业学生学习后续课程打下坚实的基础。
但是在实际的教学过程中,代课老师普遍反映这门课越来越难教。主要原因有以下几个方面: (1)学生素质参差不齐。技校学生多是普高上不了的学生,甚至有些都未参加过中考。学生进入技校还是不能好好学习,不仅不学理论课对于实习操作课也同样不感兴趣。(2)教学内容覆盖面广,理论抽象,学生普遍觉得学习起来较为困难。(3)教学手段不够灵活多样,学生学习积极性不高,影响了教学效果。
要改变这些现状,就要充分发挥教师的引导作用,从教材与教法方面提高教学质量。
一、调整教学内容,制定合理的教学计划
电工与电子技术基础知识覆盖面广、信息量偏大,而课时安排有限,必须根据教材特点和实际情况有所侧重地选择,适当地进行取舍,调整教学内容,使“培养应用与技能型人才”落到实处。
这就要求我们的教学内容要体现专业特色并结合学生专业进行精炼,制定有针对性的教学计划,做到有的放矢、学以致用。课程内容以“必需、够用”为原则,对一些复杂的理论推导和应用较少的难记的公式,该减则减,避免学生产生厌学现象,同时要体现专业特色。
例如,对于机电专业的学生,在以后的学习工作中,电动机及其控制技术、半导体器件、放大电路等几个方面用得最多,在学习这些章节时应多用些课时,重点讲解。同时,科学地使用教材,应与时俱进,跟踪科学技术发展在工农业生产领域中产生的新成果、新方法并及时补充到教学中去,开阔学生视野,启发学生学习的积极性和创造性。
二、采用丰富的教学方法和教学手段
新型的教学模式要求“以学生为主体,教师为主导,以 能 力 培 养 为 主 线,以 素 质 培 养 为 目标”,因此要求我们丰富教学方法和教学手段。特别是对于对理论知识毫无兴趣的技校学生的教学,更要千方百计的激发出他们的听课欲望。
1.创设情境,激发求知欲
课堂教学中良好的开头可以吸引学生的目光。营造良好的课堂情境需要有情趣的提问,从而使他们对学习电工电子技术基础产生兴趣,并产生强烈的求知欲,从而进一步调动学生学习的积极性和自觉性。例如,讲电功时,可以跟家庭用电情况相结合。讲直流电源制作的时候可以跟我们现在的手机充电、电动车充电相联系,让学生知道我们的理论基础的学习并不是只是纸上谈兵,让他们从抽象的理解到形象理解用到实际生活中去,从而提高学习的积极性。情感是滋生兴趣的催化剂,积极的情感体验会使人将一种行为进行下去,使学生在学习过程中不断调节自己的情感,而不是抱着消极的或应付的态度去学习,努力在学习中获得真正的乐趣和满足。还可以让学生寻找课本中一些对自己成长有帮助和好处的知识,这些都有利于学习兴趣的提高。
2.改善教学方法,激发学生学习兴趣,加深知识点的理解与应用
电工与电子技术基础理论知识比较抽象,不利于学生理解。因此,在实际教学中,要尽量把理论知识形象化、直观化。采用启发式、类比式等多种教学方法,便于学生接受所学的知识,提高学习的兴趣和积极性。
例如,在讲电容器时要将水容器联系在一起,类似于用不同的容器装水,要达到相同的水,截面积大的容器需要装的水比较多。根据电容器和水容器的类比轻松地介绍了电容器的概念和影响电容量大小的因素。讲二极管的单向导电性时,类似门一样,顺着门的方向就可以打开,逆着门的方向就打不开门的道理。这样加深学生理解和掌握二极管的单向导电性。
在讲解基尔霍夫电压定律时,可以采用类比法将电路中的电位类比成海拔高度,电压类比成高度差,引导学生将常用规律迁移到电路中,从而使学生更容易理解该知识点,进而达到掌握的目的。在求解三相电路时,引导学生分析多种求解思路从而找到最佳的求解方案,使学生运用发散性思维来考虑问题,强调学生的主动参与。
3.理论与实践相结合
在教学的过程中,多给予学生参与的机会,多让学生动手,激发学生学习、探究的欲望。例如对二极管、三极管的特性讲解时,可以让学生动手,通过万用表的测量去判断二极管、三极管的管脚。提高学生对知识点的理解深度和应用能力、动手能力。课堂教学也可从实验入手,再从实验中引入问题,这样具体而真实,可以使学生带着问题做实验,通过亲自动手实验再来找到问题的答案,从而激发了学生的学习热情,增加了学生学习的成就感。
4.采用先进的教学手段
将多媒体教学与黑板教学相结合。对于关键的理论推导、重要例题,教师可以在黑板上进行,而对于大量的概念以及图形,使用多媒体课件就可以省下很多时间。除此以外,本课程中有些知识点很难理解,例如在讲解旋转磁场、PN 结的形成、晶体管中载流子的运动时,可以利用多媒体动画,将难以看到的内部结构、难以理解的内部运动形象、直观、生动的展现出来。
多媒体的音视频资源丰富,教学过程更加形象生动,一些传统教学无法表达的内容可以更完美地展现;教材、课件资源更加易于积累、修改、共享,减少教师准备课程内容时间,提高教师教学效率。
总之,电工与电子技术基础课程是电子类专业开设的一门实践性较强的技术基础课,教师授课和学生学习都有一定的难度。通过对本课程教学内容和教学方法与手段等教学要素进行改革,尽量优化教与学的过程,使课程的教学质量得到进一步提高。激发和提高学生的学习兴趣,增强他们获取与运用知识的能力。使学生的技能操作以及分析问题解决问题的能力得到进一步提高,为后续课程的学习及继续深造奠定基础。也使学生学有所用,并适应社会需要。
参考文献:
[关键词]《电工与电子技术基础 》;学习兴趣;导入;教学手段
中图分类号:G632 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)23-0140-01
《电工与电子技术基础》是电气类、机电类等专业的一门重要技术基础课,是研究电路与电子技术的入门课程,同时也是学习后续相关专业基础课和专业课的桥梁。然而由于该课程概念多、实践性强,高中阶段学生相关知识积累少,在学习中学生往往觉得难学、难记、难理解,因而学习热情不高。本人结合自己的教学实践,从该课程的特点出发,总结了一些行之有效的教学方法来提高学生的学习兴趣。
一、注重新课导入,激发学生学习兴趣
导入新课是教学过程中的一个重要环节,教师通过导入新课向学生交待要讲的内容和要分析解决的问题,简明扼要地提出本次课的目标任务。巧妙地导入新课能很大程度地激发学生学习兴趣和求知欲,充分调动学生学习的主观能动性,为讲授新课内容打好基础和铺垫。
比如在绪论课,教师可以首先介绍一些电工与电子技术在生活、生产和现代科技中的应用以及与学生生活体验联系密切的事例,使他们认识到生活中处处都有电,所学内容与他们的生活息息相关,从而增加学生对该学科的亲切感。其次,教师要讲清本课程与专业理论课及实习操作技能课之间的关系,强调本课程的重要性,引起学生的重视。最后教师要结合本课程的特点教给学生学习本课程的一些方法。这样,先入为主,无疑会引起学生的注意和好奇,会激发学生的求知兴趣和情感,使学生学习的积极性大大提高。
精心设计的课堂导入可以使枯燥的知识变得生动有趣,抽象的理论变得具体形象,启发和引导学生的思维,促使学生学习情绪的高涨,让学生在最短的时间内进入到课堂教学的最佳状态中去。其导入方法必须依据每堂课的教学任务和内容,学生的心理需求和知识基础进行设计。主要有:
1、生活经验引入法。它是以学生已有的生活经验,已知的素材为出发点,教师通过生动而富有感染力的讲解、谈话或提问,以引起联想,自然地导入新课。例如,照明电路为什么忽明忽暗?电力系统中的雷击现象是怎么一回事?而短路跳闸时电力系统中又会产生哪些异常现象?电费的高低与哪些因素有关?这些都使学生感到所学的知识就是身边所发生的事情,从而产生强烈的探究欲望。
2、设问引疑法。在课堂教学之初,认真编拟符合学生认知水平富有启发性的问题,引起学生联想。例如:在学习串联谐振时,可以这样引入课题的:“大家都用过收音机吧?普通收音机如何调台?调台时到底调的是什么?为什么有的收音机杂音较大,而有的却很小呢?短短的几个似懂非懂的问题使学生的注意力一下就被吸引过来了,学生都跃跃欲试,课堂气氛立刻活跃起来,大家以饱满的学习热情投入到新知识的探究之中。
3、悬念激趣法。例如:在学习“电磁感应现象及其应用”时,先结合磁极间相互作用的原理,给学生看一些磁悬浮列车的图片。学生看完后对磁悬浮列车很感兴趣,他们会不断向教师提出问题。用这种设置悬念的方法可以有效地引导学生主动投入到教学活动中去,进行更深层次的探究。把探究内容由书本知识向社会事件延伸,并把探究活动由外在兴趣转化为学生的内动力。这样引入新课,使枯燥的知识变得趣味横生了。
此外还有我们较为熟悉的开门见山法、类比引入法、复习引入法、演示现象导入法等。
二、加强理论联系实际及与专业知识结合教学,培养学生的学习兴趣
为了进一步提高学生学习《电工与电子技术基础》的兴趣,教学中,教师应把枯燥的理论教学与实习教学或生产生活等实际联系起来,做到理论联系实际,深人浅出。例如,学习"电流"、“电位”、"电压"、"电动势"前,学生对生活中常见的"水流"、“水位”、"水压"、"水泵"等概念已经有一定的认识,因此在讲解这些物理量之前,可以先简要说说"水流"是指水分子在"水压"的作用下由高水位向低水位的移动,而低水位的水又由"水泵"把它抽到高水位位置,从而保证高水位和低水位之间始终存在"水压",致使"水流"能不断循环。进而说明:"电流"是指电荷在"电压(电场力)"的作用下,由高电位有规则流向低电位,而低电位的电荷又通过"电动势"的作用,不断由低电位移到高电位,从而维持电路两端"电压"及"电流"。又如在讲述"电容器,电容量"概念时,学生很难想象和理解,我们就可以用水桶装水作为例子,指出"水桶"是一种容器,它储存的东西是"水";"电容器"也是一种容器,只不过它储存的东西是"电荷"。水桶储存水量的多少,取决于水桶的容量;同样电容器储存电荷的多少,取决于电容器的电容量(电容)。再进一步指出电容的大小与其结构的关系,学生就会融会贯通了。
基础理论是为专业理论和实习操作技能服务的,电工基础教学也不例外。所以教师在教学中应尽可能多地联系专业实例进行教学。如讲授“互感”、“自感”时,可分别联系常见的变压器和日光灯的镇流器;讲授“功率因数”“串联谐振条件”时可分别联系功率因数在电力系统中的实际意义、用电单位需安装功率因数表和收音机的选台;讲授“三相交流电”时可联系机车车辆中的供电线路、牵引电机等来讲。这些实例,专业性、实用性都较强,可明显提高学生的学习兴趣与热情,能够取得显著的教学效果。
三、重视实物与实验教学,加强学生的学习兴趣
《电工与电子技术基础》课程中,既有系统的理论知识,也有具体的实际应用,其中很多内容都涉及电气元件及设备的结构。在讲解这方面内容时,如果只按书面教材死板地讲解,学生一般都会感到抽象难懂,从而觉得枯燥无味,严重影响学习热情。要解决这一问题,最好的办法是利用实物教学,即在讲解相关内容前,先让同学看看实物,从而提高他们探索元件及设备内部原理的积极性。例如,在讲二极管、三极管的工作原理时,首先用常用的一些二极管、三极管器件及由它们组成的简单电路,让同学观看其外观,并用万用表对其性能进行简单测量,利用简单仪器演示一下它们的特性,引发学生的学习兴趣。在这些基础上再讲解原理时,学生一般都会主动思考,配合教学并且对学习过程产生深刻的印象,从而达到巩固所学知识的目的。
关键词:传统教学;工作过程;任务;实施
中图分类号:G712 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2012)05-0180-02
1 引言
“电工电子技术基础”是一门理论和实践性都很强的专业基础课程,我系机电一体化、供用电技术等专业都开设此课程,它不仅对本专业后续的学习很重要,也跟学生今后的工作有着直接关系,这就决定了该课程在电类专业教学中的重要性。
我院“电工电子技术基础”课程目前仍采用传统的教学模式,多年的教学实践体会到存在以下问题:①随着高校招生规模的不断扩大,学生的整体素质相对下降;②学生普遍感觉抽象,厌学情绪严重;③教、学、做不能有机的结合,理论不能为实践服务;④对学生的社会能力和职业关键能力的培养起不到太大的作用。这些现象不得不令我们想到:我们的课程目标定位、课程体系和教学内容、教学方法、教学组织形式存在许多问题。为此,应进行基于工作系统化课程的改革。
2 课程定位
机电一体化专业被列入我院第一批课改专业,通过广泛、深入调研,确立了该专业人才培养目标和人才培养规格,通过对职业岗位分析和对典型工作任务分解制定出适合该专业的学习领域课程。该专业学生毕业后的职业岗位之一就是“电气设备生产线操作工”,这一岗位的实际典型工作任务有:分析电子线路图、元器件选择与检测、元器件安装与焊接、产品验收与调试、产品维修,我们把它们归纳为“电子产品制作调试维修”。
通过对“电气设备生产线操作工”这一岗位的典型工作任务“电子产品制作调试维修”的分析,我们将传统的“电工电子及技术基础”课程转化为基于工作过程的“电子电路制作调试”课程,这门课程定位如下(见表1:课程描述)。
这样,变教师传授知识技能为学生运用已有的知识锻炼技能;变以教师为主学生被动学习为学生在老师指导下的主动学习;变学生听从老师指挥的“要我学”为学生根据有兴趣的项目学习的“我要学”;变老师挖掘学生的不足点以补充授课内容为老师利用学生的优点开展活动。
3 学习情境的设计和实施
基于工作过程教学就是师生为完成某一具体的工作任务并注重整个工作过程而展开的教学行动,它以真实工作环境真实工作任务为载体,将课程按类别分为若干技术或技能单元,每个技术或技能单元作为一个教学项目,实行理论、实践一体化的单元式教学,每个单元教学都以应用该项技术或技能完成一个作业来结束,并进行下一个项目的教学。通过对典型工作任务“电子产品制作调试维修”的分析,结合学生的认知规律和我院现有条件,按照从简单到复杂、从单一到综合的规律将该课程分为9个学习情境(见表2)。
为了使教学顺利开展,结合典型工作任务“电子产品制作调试维修”所需要的职业能力,每一个教学情境设计中都围绕职业岗位所需人才规格,对教学目标、教学内容、教学方法和考核评价方法等给予详细的描述。表3是学习情境5――简单直流电源的制作与测试的学习情境设计。
4 结束语
基于工作过程的“电子电路制作调试”课程依托载体,实现了理论与实践一体化,把学生放在主体地位,有利于培养学生的综合职业能力。但是在进行课程实施时,应结合课程性质和能力目标,合理安排,最终评价的标准是学生的学习兴趣和综合职业能力的提高。
参考文献:
[1]王玉军.谈电子技术基础课的教学方法[J].辽宁教育行政学院学报.2006,(6).
[2]丁德全.专业课程体系构建与专业核心课程建设[Z].院教务处下发.2011-3-13.
【关键词】课程改革 解构和重构 项目式教学 双证书
【中图分类号】G71 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2015)10-0171-02
《汽车电工与电子技术》是我校面向汽车专业开设的一门有关电工电子知识的专业基础课。是一门实践性较强的课程。
一、课程地位
《汽车电工与电子技术》是许多汽车类专业核心课程的前导课。该课程内容覆盖面较广,主要内容包括:直流电路、正弦交流电路、磁路及电磁器件、模拟电子技术、电动机、数字电子技术、汽车常用仪器仪表的使用等[1]。
而传统的“汽车电工与电子技术”一般立足点在电工电子技术上,如果任课教师对教学内容不能进行正确把握,就不能突出汽车电子的特点。
二、课程改革原因
高等职业教育的目的是培养技术性人才和技能型人才。强调的是应用性和实践性,对于理论知识的掌握讲究“够用为度”的原则。因此许多知识是可以进行删减和弱化的。
三、课程设计理念
在传统的教学方法中,存在以下几个特点:
1.教材缺乏针对性
传统的汽车电工电子基础的教材讲究电工电子知识的完整性和系统性,而对于汽车方面的电工电子知识的针对性和倾向性往往比较欠缺。
2.仍然采用传统的教学模式
大多数教师仍然采用传统的教学方法,而职业院校的学生基础知识相对薄弱,学起来仍然比较困难。
3.实践教学项目设置缺乏目的性
实践项目设置仍然以传统的电工电子实验为主,对于涉及汽车电工电子知识方面的实验力度远远不够。
4.考核方式单一
现有的考核方式通常是以笔试为主,重点考核学生的理论知识,无法体现对学生动手能力及综合素质的考核。
由此可见,传统的教学方法,在教材、理论教学、实践教学以及考核方式上都无法适应新时代的教学实际。
四、 课程实施方法
高职教育的本质是培养技术性人才,其原则是实用为主,我们将从以下几个方面分别进行教学改革。
1.重新制定符合高职学生的教学计划
目前的《汽车电工与电子技术》的教材仍然是以传统的电工电子学教材为主,例如划分为模拟电子技术、数字电子技术、电机学、电磁学、常用仪表等模块[2]。各个学科间壁垒分明,彼此独立。我们在教学过程中参考专业人才的培养体系来确定课程目标,根据课程目标重新编制教案和进行教学设计。
另外高等职业教育强调双证书制度,即学生毕业以后,除了拿到学历文凭外还能拿到所学专业对应的职业资格证书。因此在教学计划的制定上,我们将汽车维修电工的三、四级考证内容也纳入到教学计划中。
对于授课内容,我们将对传统教学内容进行解构和重构,把学生必须掌握的理论知识融合在实验实训之中。
2.采用项目式教学法,充分发挥学生的主观能动性和学习积极性
项目式教学法中的项目选择并不是随意的,项目必须具有代表性和前瞻性。
我们会打破传统的固有模式,根据汽车专业的特点来设置项目,将传统教材的知识点进行解构和重构,形成具体的专门针对汽车专业的“职业任务”[3]。
在进行实训时,采用个人独立进行加小组合作的方式。我们首先下发任务,让学生对要进行的项目进行资料的收集和计划的制定。然后进行分组讨论,对项目做出决策,实施计划,最后进行检查评估。每个小组选派代表,进行归纳发言[4]。
在这一系列的过程中可以使学生学会对资料进行收集和分析,学会主动学习和相互学习,能够锻炼他们的思维能力和表达能力。
3.改变传统考核方式,加强对学生实践能力和专业能力的考核
传统的考核方式是以理论知识考核为主,职业院校的学生强调实际动手能力。因此对实践能力的考核也应该纳入我们的考评体系。另外专业能力对学生今后的发展将起到至关重要的作用,这方面的考核我们也不能忽略。
4.课程实施难点
我们虽然对传统的汽车电工与电子技术知识的改革进行了初步探索,但在改革中也遇到了许多实施的难点。例如任课教师必须具有丰富的实践教学经验,必须是汽车类和电气类的混合型人才;现有实验设备还不完备;跟企业的深层次合作存在难度;在教学过程中,某些复杂的公式计算仍然无法避免等等。
五、结语
电工电子技术是一门经典的、成熟的理论课,它具有自己完备的知识体系,如何对电工电子技术知识进行取舍,将其中与汽车紧密相关的电学知识进行提炼,是一个比较复杂的工作。我们将在今后的教学中不断探索,勇于创新,以便降低教学难度,减轻学生学习负担。
参考文献:
[1] 石晓斌.“汽车电工电子技术”课程的教学改革与实践[J]. 苏州市职业大学学报,2013(24):80
[2] 张文.高职汽车专业电工电子技术课程的创新性研究[J].考试,2012,(05): 12.
关键词:典型工作任务 一体化教学
中图分类号:G64 文献标识码:A 文章编号:1003-9082(2015)10-0229-01
引言
中职院校培养的主要是在第一线工作的高素质劳动者和中、初级专门人才。然而随着经济飞速发展,企业不断向技术密集型转变,教学和生产实际脱节,使得就业形势越来越严峻。为此,我院从企业实际岗位需求出发,制定一体化教学方案,打破传统的知识为主导教学模式,转变为基于典型工作任务模式,让学生在完成具体项目的过程中学会完成相应工作任务,并构建相关理论知识。使学生具有较强的适应职业不断变更转移和自谋职业的能力。
一、课程内容制定
我院坚持校企合作开发课程,专兼职教师共同参与建设,行业企业共建教学环境的原则,参考企业实践经验及其职业要求,从中提炼典型工作任务。
《电子技术基础》一直被认为是比较难教和难学的一门的专业基础课,学生觉得枯燥,不实用。为此在教学内容的选择上,将内容寓于生活和生产实际,并且选择有声音有现象的电路,形成一个个小的教学活动,激发学生兴趣。并且突破原来的以学科为主线的课程体系,构建以职业能力为核心的课程体系,对电类课程进行了一系列的整合,从2011 级起,将《电子技术基础》、《电子技能与实训》、《电子仪器仪表》等整合为《电子技术装接》的教学,开始实施模块化、项目化教学改革。
在内容的组织上,以典型工作任务为载体,整合相应的知识和技能,实现理实一体化,使学生在一个个贴近企业的具体职业情境中学习,有利于培养学生在工作过程中分析问题和解决问题的综合职业能力。
二、典型工作任务分析
根据电气专业特点,考虑到学生的基础比较薄弱,将课程内容化分成八个课题,每个课题分解成若干个学习活动,并将主要知识点蕴含在各个活动载体中,激发学生的学习兴趣,树立学生的学习信心。如整流模块,以简单的生活实例引入教学任务,以二极管电平显示电路为探究对象,使学生根据不同现象,辨别二极管的单向导电性,并围绕每个任务的实现循序渐进地学习、实践,实现相应的教学目标。
表1 学习领域、行动领域与职业能力对应表(模拟部分)
三、教学过程设计
本课程以职业活动为导向,以校企合作为基础,以综合职业能力培养为核心,理论教学与技能操作一体化教学。整个过程围绕具体的项目展开,进行理实一体化教学。
1.工作任务描述(以项目四为例)
我院SMT实验室需要制作若干调光台灯,要求使用晶闸管完成。现需要电工班根据电路原理图领取、核对、检测、筛选元器件,并按工艺完成电路的安装。采用模拟工作场景的任务描述,为学生提供体验完整工作过程的学习机会,增强学生适应企业实际工作环境和解决综合问题的能力。
2.工作流程
活动1.明确工作任务:阅读工作任务联系单,明确工时、工作内容等要求。
活动2.制定工作计划:人员分工、协作学习、组长制定工期安排、角色设定、学习讨论等。
活动3. 识读电路图:认识元器件:能正确描述晶闸管、单结晶体管等元器件的基本性质和主要功能。了解调光电路工作过程。
活动4.筛选测量元器件:列写工具及材料清单、对元器件进行检测
活动5.电路的安装与制作:能正确设计电路布局走线,按要求完成电路装接。
活动6.电路的测试和验收:能正确完成电路的通电测试,并按电工作业规程,作业完毕清理现场。填写验收和相关技术文件。
活动7.工作总结与评价:以小组形式,对学习过程和作品进行汇报总结,从职业素养(安全意识、责任意识、学习态度、团队合作意识)和专业能力、创新能力等方面进行自评、互评和教师评价的综合评价。
四、评价体系变革
在探索改革过程中,我院更注重过程化管理,以往的一张试卷定乾坤的做法,并不符合中职学生技能强、知识弱的特点。期末成绩评定以平时(20%)+技能(40%)+综合能力(40%)。,平时考核对学生完成每个项目的质量的评价,技能考核包括不同能力的考核,如元件识别、元器件检测、仪器仪表的使用等。综合能力考核则采用书面考试的形式,对学生的理论知识进行全面测试。
【关键词】EDA技术 电工电子教学 应用体现
一、课堂教学的辅助作用
Multisim2001是EDA技术的主要软件之一,可以通过原理图的输入,实现对其设计内容的数字模拟或是混合仿真,具有操作简单、模拟逼真以及仿真效果好等优点,是教学工作的主要帮手。
(一)软件的优势。
该软件配备了强大的电器元器件库,涵盖了大量的常用元器件,同时也拥有数量与种类都比较齐全的虚拟仪器,为电路的仿真提供了多种可选择的分析方法。在实验模拟的过程中,软件使用屏幕抓取的办法来进行元器件的选择、电路的创建以及对需要的测试仪器进行连接,依靠直观的图形界面,在屏幕上直观生动的完成对于实验室工作台的模拟,加上软件的控制面板与操作方式与实物都有着高度的相似性,提高了模拟相似度的同时也增强了软件的操作感,可以增强学生亲身实地操作的感受,提高教学效果。
这种软件不仅仅是一个优秀的设计模拟工具,在实现了对于电路的设计、分析以及数据交换工作的同时,也是一个优秀的电子技术训练工具,通过虚拟仪器使用,学生可以清楚的看到电路的运行情况,熟悉电子仪器的作用,有效地增强了电工电路或是与此相关的课程的生动性,帮助学生深化理解了专业理论,培养了学生创新能力以及动手能力,利于学生综合素质的提高。
(二)软件的应用。
由于其具有较好的直观演示功能,配备了函数发生器、数字万用表以及示波器,能够生动的阐释难懂的公式,帮助了学生有效地解题,所以在实践中的应用也最广。
比如在讲解晶体管分压式偏置放大电路时,就极大的减轻了教师的教学困难,帮助学生很好的运用了知识,了解了相关的电路知识。
首先需要教师将所需的元件准备好,保证教学工作的顺利进行,之后,对案例系统进行参数设置,将电路链接为静态的稳定电路,开始静态分析。使用直流表测量出各处工作点在静态电路条件下的各个参数数值,判断工作点的设置是否合理,之后,可以通过改变电阻等参数的方式来观察工作点电流的变化情况。
动态分析的时候,需要加入交流电的电源信号,此时需要示波器的参与,以便学生可以清晰的看到其显示出来的电压变化时的输入与输出波形,方便教师依据这些观察结果,利用放大后的波形讲解其产生变化的原因。
此外,为了让学生更好的理解非线性失真理论,可以通过改变参数的方式,来让学生观察波形的变化以及特点,了解相关参数对于波形的影响决定作用;在频带的讲解过程中,教师也可以使用波特仪测量放大后的幅频,将其与幅频曲线进行对战讲解,加深学生的印象,深化学生的理解。
经过对调查问卷的总结与汇总,学生们对于该软件的印象都较好,普遍反映其应用到教学中后,让自己因为身临其境般的操作,加深了对知识的理解,提高了学习成绩。加上课后作业的巩固与加强,学生们更加的喜欢其方便直观的演示以及准确形象的模拟,方便了电子电工的教学。
二、实践教学的帮扶作用
电工电子类的课程要求的是学生实际操作的能力,强调的是学生的实际操作的技术基础,这是EDA课堂教学难以实现的,但是通过其形象生动的模拟与仿真,减少了学生实际操作过程中的错误,提高了学生操作技能水平,坚实了学生的技术基础,为理论与实践搭建了坚固的桥梁。
不仅是因为EDA技术对于实验室环境的逼真模拟,等于将实验室搬到了课堂上进行理论教育,更因为课堂上利用该软件对实验进行了拓展与深化,所以在亲身实验的过程中,学生就会感觉很容易,即便有所困惑,也能够因为对于软件的熟悉,而冷静的思考解决的办法,提高学生解决问题的能力。
由于在课上教学的过程中以及很好的培养了学生对于实验课的兴趣,所以在试验教学的过程中,教师需要做到便是对学生的实验设定目标,避免实验的盲目性以及偏差性,对学生的实验进行及时指导,尤其是一些具有危险性的实验项目,教师需要在开始之前,详细的讲述实验注意事项,让学生树立安全实验意识。
此外,实验室由于经济原因或是资源不足等原因可能难以满足全班同时进行实验的要求,所以需要EDA技术弥补实验教学的缺陷,对那些实际器材做不到的实验进行演示,深化学生的理解。
三、日常教学中的鼓励作用
EDA技术的引用方便了教师在日常的教学中对学生的设计以及新思维进行验证与演示,不仅增加了学生的兴趣,还能增强学生的自信心,有利于教学目标的实现、教学任务的完成。
通过与多媒体教室的结合,教师可以组织学生对自己的小设计、小制作以及课后作业的完成进行演示与解说,一方面可以帮助学生检验理论的正确与否,另一方面也可以让学生更加熟悉EDA软件的操作,增强技术基础,提高动手能力,强化学生兴趣的同时,更能够让学生通过亲身实践,发现自己在知识理论方面的不足或是错误,牢固基础知识,强化学生学以致用的意识,注重实验的检验作用,从而提高学生的动手能力,培养学生的综合素质。
四、结语
无论是电工电子类课程的特点还是现代素质教育的要求,学生都要具有较好的技术基础以及较强的动手能力,才能够成为合格的人才,适应社会的发展需要,所以有必要革新教学方式,丰富课堂教学手段,提高学生动手能力。
EDA技术的引进,凭借其软件的简单易懂以及实验结果的直观生动,极大的激发了学生学习兴趣,加上逼真的实验室模拟,课堂教学的过程便是对学生进行了实验教学铺垫的过程,更使得学生有了较好的实验基础,从而在实践中提高了学生的动手能力以及技术水平,实现了学生的全面发展,是当前电工电子类教学可以引进应用的实用技术之一。
参考文献:
[1]田慕琴,宋建成,陈惠英,渠云田.论EDA技术在电工电子技术课程教学中的应用[M].电气电子教学学报,2010,(02).
关键词:电子 设计 任务
在我国的许多技工院校,电子技术应用专业是不可或缺的主打专业。以往的电子技术应用专业受到办学条件、办学理念等诸多因素的影响,多停留在学校内“闭门造车”,培养出的毕业生不能在第一时间内走上工作岗位。因此,市场与企业都要求技工院校的电子技术应用专业在课程建设与教改、科研等方面加大改革力度,以市场需求为导向,以培养具备从事制造企业电子类产品和电气与控制设备的安装、调试、维修的专业技能,并具有一定的电子产品开发与制作能力和初步的生产作业管理能力的高素质技能型人才为目标,力争使技校生可胜任制造类企业电子类产品生产一线的操作,低压电气设备的保养和维修,电子整机产品的装配、调试、维修等工作;也可胜任电类产品生产一线的相关检验、管理等工作;经过企业的再培养,还可从事电类产品的工艺设计及营销、售后服务等工作。为此,学院在近年来根据市场与企业的需要相继开设了电子产品设计与制作、电子CAD电路设计项目教程、电子整机的维修与技巧等实用课程,得到了学生的一致欢迎,收到了良好的教学效果。
一、电子产品设计与制作课程的开设
以往技工院校的电子专业的课程往往偏重于基础理论,实训课程也是黑白电视机维修、音响设备维修等远远滞后于市场需求的老旧课程,学生学习也缺乏兴趣。而电子产品设计与制作是以设计并制作电子产品为主线,使学生掌握电子产品的电路设计、电路仿真、PCB设计与制作、电路板的安装与调试及简单故障的排除等知识。在此基础上,具备电子产品的硬件线路设计、焊接、调试能力,从而提高技校生使用仪器仪表的能力、数据与结果的分析处理能力。这些综合素质与职业能力的有效提高,为学生今后走进企业与自我发展奠定了坚实的基础。在电子产品设计与制作课程的教学过程中,教师给出几种电子产品设计要求,由学生分组选择并在教师指导下实施,设计制作后由学生检测和师生互动与评价,可以有效地克服传统电子专业教学的弊端,充分调动学生的主观积极性,从而变学生的“要我学”为“我要学”。同时电子产品设计与制作课程的学习有利于技工院校校企合作、顶岗实习等多种实训模式的开展,以往技校生重理论,轻实训,这就导致学生往往在校企合作或顶岗实习时,面对生产任务无从下手。而电子产品设计与制作课程的学习开拓了学生的思维。学生通过几个电子产品的设计与制作,举一反三,掌握其中的规律,从而大大提高了实习的积极性与效率,真正做到了学以致用,学有所成。
二、电子产品设计与制作课程教学模式的改革
技工院校电子专业课程的教学改革始终面临着诸多难题,其中最主要的就是实训设备的不足。同时,师资力量的缺乏也是一个重要原因。许多技工院校的电子专业教师从大学直接应聘进校,本身缺乏企业生产一线的工作经验,对于电子专业的最新教学模式缺乏了解。为此,学院每年都安排专业教师轮流进企业以及兄弟专业院校学习,逐步引入了任务驱动法、项目教学法以及最新的CBE教学模式。在电子产品设计与制作课程教学中,打破传统的完整的知识体系结构,向工作过程系统化方向发展,注重内容的实用性和针对性。
三、电子产品设计与制作课程教学的实施
关键词:高性能数字信号处理器;swift designer;电源设计;TPS54312
中图分类号:TN79 文献标识码:B
文章编号:1004-373X(2008)11-086-03
Design of Power Module Based on High-powered DSP Systems
YANG Jin,QIU Zhaokun
(SPDF,School of Electronic Science and Technology,National University for Defence Technology,Changsha,410073,China)
Abstract:The design of power module is an important part in high-powered DSP system.This paper takes a detailed introduction on the design of using TPS54312 and TPS54616,taking ADSPTS101 for example.Firstly,it compares three ways of power and their principle,and then it introduces how to design the appropriate schematic document,at the same time,it gives analysis and synthesis using the soft swift designer offered by TI.And it achieves power desire by the DSP system after testing.
Keywords:high-powered DSP;swift designer;power design;TPS54312
1 引 言
随着近年来芯片制造技术的不断发展,以及市场对高性能数字信号处理器的需求,新的功能更强,速度更快,功耗更低的数字信号处理器(DSP)产品不断推出,给电路设计带来了极大的方便。但与此同时,这些高性能器件的使用对供电模块的设计提出了更高的要求。高效、稳定、满足上电次序的供电模块设计具有重要意义,将直接影响整个系统的稳定,甚至整个系统的实现。
当前,DSP、FPGA等芯片的供电方式主要有3种:采用线性电源芯片,采用开关电源芯片,采用电源模块。这3种方式的一个总体对比如表1所示。
线性电源的基本原理是根据负载电阻的变化情况来调节自身的内阻,从而保证输出端的电压在要求的范围之内。由于采用线性调节原理,瞬态特性好,本质上没有输出纹波。但随着输入输出电压差的增大或是输出电流增加,芯片发热会成比例增加,因此线性电源要求有较好的散热处理控制。线性电源的输入电流接近于输出电流,它的效率(输出功率/输入功率)接近于输出/输入电压比。因此,压差是一个非常重要的性能,因为更低的压差意味着更高的效率。LDO线性电源的低压差特性有利于改善电路的总体效率。线性电源对电流输入较小的应用系统提供了一种体积小、廉价的设计方案。
开关电源利用磁场储能,无论升压、降压或是两者同时进行,都可以实现相当高的变换效率。由于变换效率高,因此发热很小,散热处理得以简化。又由于是开关稳压器电源, 与LDO线性电源相比,DC/DC调整器输出纹波电压较大、瞬时恢复时间较慢、容易产生电磁干扰(EMI)。要取得低纹波、低EMI、低噪声的电源,关键在于电路设计,尤其是输入/输出电容、输出电感的选择和布局。因此在三种电源设计方案中,开关电源的设计要较另两种电源设计方案复杂。但由于开关电源设计灵活,耗热小,成本也较低,在系统电源模块设计中,仍不失一种较好的选择。
电源模块原理上讲是个开关稳压器,效率非常高。相对于普通开关稳压器,它的集成度更高,只需要一个输入电容和一个输出电容即能工作,设计简便,适合D要求开发周期非常短的应用。
2 芯片选型和功能介绍
由于ADSPTS101信号处理部分仅是整个系统的一个子部分,结合其他部分的供电要求,FPGA芯片采用ATERA公司的EP1C12F324,IO电压3.3 V,内核电压1.5 V,ADSPTS101的IO供电压3.3 V,内核电压1.2 V。其中EP1C12F324对上电次序的要求并不是太严格,电源设计较为简单,采用AS2830-1.5电源芯片即可达到要求。而ADSPTS101对上电次序有较为严格的要求,当上电次序没有达到要求时,既使上电后进行复位初始化后,初始状态仍然可能不对。因此,系统电源部分设计的重点在于满足ADSPTS101的上电要求。当然,采用电源模块,如PT6944芯片可以满足设计要求,但基于开关电源和电源模块的比较优势,本系统采用开关电源进行设计。采用的电源芯片为TI公司的TPS54616和TPS54312。
TPS54616是一款TI公司推出的适合DSP,FPGA,ASIC等多芯片系统供电的电源芯片,是一款低电压输入、大电流输出的同步降压DC/DC调整器, 内含30MQ、12 A峰值电流的MOSFET开关管,最大可输出6 A电流。输出电压固定3.3 V,误差率为1%。开关频率可固定在350 kHz或550 kHz,也可以在280 kHz到700 kHz之间调整。另外,它还具有限流电路、低压闭锁电路和过热关断电路。
TPS54312也同样是TI推出的一款低电压输入,大电流输出的同步降压DC/DC调整器。所不同的是,TPS54312对于连续3 A的电流高效输出,集成的MOSFET开关管为60MQ,同时其固定电压输出为1.2 V。
另外,TPS54616和TPS54312均采用集成化设计,减少了元件数量和体积,因此,可广泛用于低电压输入、大电流输出的分散电源系统中。
TPS54616和TPS54312功能管脚定义类似,其引脚封装分别如图1所示。
以TPS54616为例,简述各引脚功能,TPS54312对应命名相同的引脚功能相似。
AGND:模拟地;BOOT:启动输入,应和PH脚间连接一个0.02~0.1 μF的电容;NC:不连;PGND:电源地,使用时与AGND单点连接;PH:电压输出端;PWRGD:当VSENSE>90%参考电压时,输出为高阻,否则输出为低电平,利用这点,可用于I/O口电压和内核电压的控制,设计出符合要求的上电次序;RT:频率设置电阻输入,选择不同的阻值连接,可设置不同的电源开关频率;SS/ENA:慢启动或输入输出使能控制;FSEL:频率选择;VBIAS:内部偏压调节,与AGND间应连接一个0.1~1 μF的陶瓷电容;VIN:外部电压输入;VSENSE:误差放大反馈输入,可直接连到输出电压端。
3 电路设计
在Protel中搭建原理图,如图2所示。
设计主要考虑了输入滤波、反馈回路、频率操作、输出滤波、延时启动等问题。
3.1 输入输出滤波
两电源芯片输入电压均为5 V,为有效虑除输入电源中的高频分量,输入端均接一个10 μF的旁路电容。同时,为减少输入纹波电压,各接入一个100 μF和180 μF的滤波电容。经过这样的组合滤波,可以得到一较为干净的输入电源。
在输出端,为了得到质量较好的输出波形,输出滤波网络由一个4.7 μH电感及一个470 μF和1 000 pF的电容组成。
3.2 反馈回路
TPS54312上为直接反馈,经过滤波输出后的电压直接连接到VSENSE上,TPS54616加上一个反馈电阻,作用其实是相同的,都是直接反馈。
3.3 开关频率设计
如果让RT脚空接,FSEL接地或接在VIN上,则开关频率为350 kHz或550 kHz。如果采用外接电阻进行开关频率选择,有计算阻值的公式为:R=500 kHz/选择的开关频率×100 kΩ。设计中选用开关频率700 MHz,计算得应接电阻阻值为71.5 kΩ。
3.4 延时启动
两芯片均有慢启动和输出输入使能控制功能。通过在脚SS/EN上连接不同容值的电容,可以获得不同的慢启动时间。尽管有专门的计算公式可以进行计算,但这里设计可以利用TI为专门电源设计推出的软件swift designer,可以为设计提供很大的方便。swift designer提供一系列的电源芯片支持设计,包括对TPS54312和TPS54616的支持。
在swift designer中设置参数,然后按“GO”,软件即能自动按照要求的参数选择电源芯片和搭建好电路。设参数为:输出电压1.2 V,输出电流3 A,输入最小电压4.8 V,最大5.2 V,慢启动时间3 ms,开关频率700 kHz。软件可以自动生成电路图,软件自动选择的电源芯片是TPS54312,同时电路已经连接好。
同样修改参数,输出电压3.3 V,输出电流6 A,输入最小电压4.8 V,最大5.2 V,慢启动时间6 ms,开关频率700 kHz。同样,这时软件自动生成5 V转3.3 V的电路图(略)。
在swift designer软件的帮助下,使设计变得灵活和简便。要获得正确的上电次序,设计中还应做一些调整。将TPS54312的PWRGD脚接至TPS54616的SS/ENA脚,如图2中原理图所示,同时接成上拉状态。这样,只有当TPS54312输出电压大于 1.2 V*90%时,脚PWRGD输出为低,从而使能TPS54616,产生3.3 V的电压输出,从而获得正确的上电次序要求。在TPS54312输出电压没有达到要求时,TPS54616被上拉,不能产生3.3 V输出。这样通过慢启动时间的设置和对使能端引脚的控制两重保险,可以完全确保正确的上电延时和上电次序。同时,我们可以根据不同芯片对上电延时和上电的次序进行灵活调整,满足上电要求。
4 仿真分析
swift designer软件还提供了初步的仿真分析,能直观地给出分析表,循环响应图,输入电压抖动的影响图,效率图和PCB布线图。下面是一系列相关仿真分析。
从仿真可以看出,设计所采用的电源转换具有较高的转换效率,同时由于输入抖动而带来的影响也在系统可接受范围之内,加上电容滤波后,输出电压纹波效果还会有所改进。由于软件没有对上电次序的先后给出直观仿真,但通过对两电源芯片慢启动时间的设置先后和使能端的控制,系统上电次序得到了较好保证。
5 结 语
供电模块设计对整个系统实现和系统良好运行意义重大,尤其对一些特殊供电要求的高性能器件而言更是如此。在电源模块的设计中,要综合考虑系统要求,设计灵活性,实现难易程度,成本、效率、封装等相应因素,从而做出全面的、折衷的考虑,以寻求最佳的设计方案。经过在雷达信号处理板上的实际应用,设计满足各项电压、电流和功耗要求,同时由于采用较好的上电次序设计,保证了ADSPTS101的内核先于IO上电,从而使整个系统稳定性和可靠性得到了较好保证。
参 考 文 献
[1]韩江涛,胡庆生,孙远.基于TPS54610的FPGA供电模块设计[J].电子技术应用,2006,32(10):114-117.
[2]高可靠DC-DC电源模块[J].国外电子元器件,2003(8):78.
[3]童刚,裴昌幸.DSP的双电源解决方案[J].电子工程师,2002(11):19-21.
[4]黄天戍,霍鹏.基于DSP+CPLD的新型智能监测系统设计与开发\[J\].微计算机信息,2006(8Z):182-184.
[5]Designing with the TPS54311 through TPS54316Synchronous Buck Regulators[P]..2007.
\[6\]Switchmode-Power Supplies Reference Manual and Design Guide[P]..1999.
作者简介
杨 进 男,1983年出生,硕士研究生。主要从事FPGA、DSP结合信号处理的应用开发工作。
邱兆坤 男,1977年出生,副教授,博士。主要从事雷达信号处理,时频信号分析。