模擬電路分析與設計范文

時間:2023-10-09 17:12:03

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模擬電路分析與設計

篇1

關鍵詞 電子技術基礎 課程教學 內容組織 教學改革

中圖分類號:G424 文獻標識碼:A DOI:10.16400/ki.kjdkx.2015.04.066

Organization of Computer Professional Electronic

Technology Basic Course Teaching Content

BAO Lei, GUAN Binglei

(School of Electronic and Information Engineering, Ningbo University of Technology, Ningbo, Zhejiang 315010)

Abstract Electronic technology foundation course is a computer professional basic course covers basic circuit analysis, analog circuit analysis and digital circuit analysis of the three content. Aiming at teaching problems in order to improve students' interest in taking lessons as a starting point, reorganize teaching content, the choice of teaching examples, experimental design project, a reasonable allocation of teaching hours, increasing relevance of course content, to achieve the true goal of course teaching.

Key words electronic technology base; course teaching; content organization; teaching reform

0 引言

電子技術基礎為我校相關計算機專業(yè)的一門專業(yè)基礎課,是學生學好后續(xù)課程如計算機組成原理、傳感器原理與應用、網絡技術等專業(yè)課程的基礎,也是學生今后從事相關工作崗位的知識與技能的需要。在實際實施教學時,由于課程的概念及內容繁多,學生學起來易感到枯燥無味且難以掌握。如何根據課程的特點和專業(yè)的實際需要來組織教學內容以提高教學效果,使課程真正為實際應用和后續(xù)課程的學習打好基礎,成為課程教學中的一個突出問題。本文根據課程教學中發(fā)現的問題,對理論及實踐等教學環(huán)節(jié),談談課程教學內容的組織策略。

1 課程教學中出現的主要問題

(1)學生對課程學習缺乏興趣。主要原因是:①學生對計算機專業(yè)的相關情況了解不全面,通常認為該課程不屬于計算機的課,是否學好都無關緊要;②學生因對專業(yè)知識、電學知識的陌生而產生消極心理,失去課程學習的興趣。(2)學生的基礎參差不齊,而課程概念較多、內容較抽象、邏輯性較強。對實際電路環(huán)境有概念的學生,學習興趣可能建立得較快;但對相關概念空白的學生就會感到課程難懂、難學,繼而失去學習的興趣。(3)先修課程的教學目的不明確,涉及到的課程相關知識掌握不到位,如大學物理中關于電學的物理現象及概念、高等數學中復數的計算方法等等,學生學過也不知所以然;(4)課程內容不合理且偏多,涵蓋了基本電路分析、模擬電路分析及數字電路分析三大內容板塊,有限的課時需要更合理地統(tǒng)一這三方面知識;(5)教材內容都較經典,與時俱進的實際內容較難體現,學習枯燥感會由此而生。(6)實驗教學內容太過于詳細,實驗的目的無法體現,對知識的理解僅限于表面。

2 合理分配教學內容,建立正確教學方法

結合我校計算機專業(yè)教學計劃,課程的教學課時定為64課時,其中理論課時為48課時,實驗課時16課時。課時有限,教學內容應圍繞專業(yè)的培養(yǎng)計劃進行優(yōu)化選擇和重新組織,保證知識的系統(tǒng)性和完整性基礎上突出能力培養(yǎng),增加教學內容的關聯(lián)性,涉及先修課程的內容以定義式形式給出,充實一些與專業(yè)密切相關的內容。

2.1 關于理論教學

理論知識是課程實踐的基礎,成為課程教學中的一個重要環(huán)節(jié)。電子技術課程涵蓋了三大板塊知識,理論教學的內容根據專業(yè)的特點和需要進行取舍,依據職業(yè)崗位對技能和知識的實際需要,重點體現夠用,建立合理的知識結構,淡化知識的學術性和理論性;教學思路上遵循電路器件特性、電路處理方法及電路分析方法三條主線,有針對性地選擇教學例題,提高教學效果,明確教學目的。

2.1.1 基本電路分析

教學內容應強化電路基本概念及電路基本分析方法。電路基本概念主要講解認識電源和電路基本元件及電路中參考方向學習和識別的意義;電路基本分析方法主要講解電路基本定律的內容及應用,選擇性地講解基爾霍夫定律、疊加原理及戴維南定理,以例題的方式說明定律的內容及應用,有針對性地建立正確的電路分析方法,對定律的數學證明不作說明。教學中注意引導學生構建正確的學習方法,學會看圖,分析電路中的元件和電源,區(qū)分電路的類型,確定電路的分析方法,以直流電源作用下的電路作為電路分析方法的學習,后續(xù)電路的電源可能不同,但電路經過處理后的目的就是要采用直流電源作用下的電路分析方法,后續(xù)電路中重點學習的就是電路如何進行處理;如交流電源作用下的電路首先解決的是如何將電壓、電流相量化及元件特性相量關系的建立。基本電路分析中主要涉及的是電路的計算,電源以直流、交流為主,教學例題中可以引入模擬電路需要解決的問題,對模擬電路中出現的元器件可以作為已知條件給出,如二極管、三極管、運算放大器,有機統(tǒng)一基本電路分析與模擬電路分析二方面內容,建立明確的學習目的。

本篇安排8課時,其中電路基本概念約3.5課時,電路基本分析方法約4.5課時。

2.1.2 模擬電路分析

教學內容主要包含三個元件二極管、三極管及運算放大器的特性說明及元件應用電路分析。二極管中講解半導體尤其是雜質半導體的特點,二極管的截止和導通工作狀態(tài)及對應等效方法,以整流電路及數字電路的基本門電路作為教學例題,建立含二極管電路的處理方法及基本分析思路。三極管中講解器件的結構特點和工作區(qū)域,放大區(qū)放大的原理及電壓放大電路的組成和性能指標的計算,工作在飽和區(qū)和截止區(qū)的器件在數字電路典型集成器件與非門中的分析;教學例題主要解決放大狀態(tài)下三極管管腳、管型的判別,小信號作用下含三極管電路的微變等效電路處理方法,以及分壓式偏置下電壓放大電路靜態(tài)、動態(tài)指標的計算。運算放大器作為直接耦合多級放大電路講解如何削弱零點漂移現象,淡化其內部結構,突出器件的外部輸入輸出特性及線性和非線性工作區(qū)域,通過說明擴大其線性區(qū)域施加負反饋條件講解反饋的概念、類型及判別方法;教學例題主要構建含運算放大器的電路處理方法及分析思路,如線性工作區(qū)域的器件使用在模擬信號運算中的功能,非線性工作區(qū)域的器件組成實用的電壓比較器,傳感器輸出電路中運放的放大作用等。

本篇安排18課時,其中二極管4課時、三極管8課時、運算放大器6課時。

2.1.3 數字電路分析

教學內容需淡化數字電路邏輯器件的內部結構及工作原理,重視外部邏輯功能的分析,包括數字電路分析基礎、組合邏輯電路的分析和時序電路的分析三大部分。數字電路分析基礎中教學內容涵蓋數制、碼制的概念及其轉換方法,邏輯函數的概念及化簡方法和意義,基本邏輯門的邏輯功能,數字電路分析方法;由于數字電路的信號源與模擬電路的信號源完全不同,尤其強化分析方法的講解。組合邏輯電路的分析重點教學的內容包括常用組合邏輯器件的外特性,組合邏輯電路的分析與設計方法;以設計方法設計實用的組合電路如加法器、編碼器等,建立中規(guī)模數字器件的概念,認識常用中規(guī)模集成器件,再講解中規(guī)模組合器件的應用,教學內容因此組成一條清晰的知識連線;教學例題可以偏向與專業(yè)密切聯(lián)系的內容,如計算機中加法器、計算機鍵盤編碼電路、存儲器中譯碼器應用等。時序電路的分析教學內容首先要充分體現時序電路與組合電路的區(qū)別,包括電路中組成器件的邏輯特性不同、分析方法的特點等,主要講解觸發(fā)器的外部邏輯特性,僅基本RS觸發(fā)器分析其內部結構以說明觸發(fā)器中復位與置位功能,其余觸發(fā)器僅說明其外部的邏輯功能,擯棄其內部枯燥的結構原理說明;以分析觸發(fā)器組成的計數器電路講解時序電路的分析方法,同樣可以適用其他電路如寄存器電路的分析,同時也揭示了集成計數器的內部結構及原理和功能,解決任意進制計數器的設計問題;教學例題要體現學習觸發(fā)器邏輯功能的重要性,時序電路的分析和設計思路,將555定時器作為綜合例題分析講解,包含三極管、運算放大器及觸發(fā)器。

本篇安排22課時,其中數字電路分析基礎4課時、組合邏輯電路的分析6課時、時序電路的分析12課時。

2.2 關于實驗教學

課程實驗共8個,安排16課時,包含驗證、儀器使用、綜合分析及設計項目,基本電路分析實驗主要以驗證性實驗為主,安排4課時;模擬電路分析包含儀器使用、綜合分析等項目,安排6課時;數字電路包含驗證、綜合分析及設計等項目,安排6課時。通過課程實驗鞏固和加強對理論知識的理解,增加電子技術方面的感性認識及學習興趣,培養(yǎng)學生對工程問題的基本分析能力、電路的調試技能以及分析和解決工程問題的綜合能力,提高學生的工程素質。

(1)對驗證性和分析性實驗給出實驗電路和實驗內容,由學生根據實驗目的結合理論知識自主決定測量量、自擬實驗步驟及實驗表格;對設計性實驗給出設計要求,由學生自行設計實驗電路并調試得出結果;轉變學生被動學習的局面,培養(yǎng)學生獨立思考、獨立分析及解決問題能力。(2)實驗項目安排上要體現各實驗的相關性,內容安排體現從元器件到單元電路再到系統(tǒng)設計。如示波器、信號發(fā)生器的使用主要用于電壓放大電路及運算電路的實驗測試;數字電路器件邏輯功能測試與具體應用電路相結合。以往實驗中出現問題時通常有器件本身存在問題,但學生實驗前總是忽略器件的好壞,實驗中的問題難以入手解決,強調實驗的相關性可以開拓學生解決問題的思路,進一步掌握實驗中的主動性,并且各實驗的目的也更加明確,對課程從理論到實踐的學習過程做到循序漸進地完成。(3)豐富實驗內容,將實用小電路、電子競賽試題等應用于實驗中,或分析或設計,增加實驗的趣味性。課時限制使得實用電路在某個實驗中不可能完整實現,但可以將其中的單元電路作為實驗的內容,其他部分以模塊代替,實現電路的功能。(4)實驗前預習內容及實驗后的思考問題與實驗內容密切關聯(lián)。實驗前的預習可以保證實驗的有序進行,進一步理解學習的相關理論知識的應用性,從而提高學習課程理論知識的興趣;實驗后的思考是對實驗中的總結、實驗中出現問題的解答、實驗數據的分析等,培養(yǎng)學生建立綜合分析問題的方法及理論聯(lián)系實際的能力。

篇2

[關健詞]電路分析基礎 精品課程 教學改革 實驗

一、引言

“電路分析基礎”課程是大學電子科學與技術專業(yè)重要的技術基礎課,在整個電子科學與技術專業(yè)的人才培養(yǎng)方案和課程體系中起著承前啟后的重要作用。它是以電路分析為主,學習電路的基本概念、基本定律和定理,討論各種計算方法。該課程理論嚴密,方法靈活,邏輯性強,有廣闊的應用工程背景。學習這門課,對于開啟心智、鍛煉思維、培養(yǎng)分析計算和實驗研究能力、科學歸納以及理論聯(lián)系實際能力都有重要的作用。為電子科學與技術等專業(yè)學習后面的專業(yè)課建立必要的理論基礎。中南林業(yè)科技大學“電路分析基礎”課程,在學校和學院的大力支持下,經過課程組全體教師的努力,在教學內容、教學方式、實驗室建設、教師隊伍和教材建設等方面都取得了較好成果,大大提高了教學水平。中南林業(yè)科技大學“電路分析基礎”課程于2009年分別被評為中南林業(yè)科技大學精品課程和湖南省精品課程。

二、調整知識結構,優(yōu)化教學內容

(一)優(yōu)化教學內容

中南林業(yè)科技大學“電路分析基礎”課程組結合教學改革目標,針對電子科學與技術專業(yè)教學內容的交叉和滲透、淡化專業(yè)界限,在教學時數有所減小的情況下,優(yōu)化“電路分析基礎”課程的教學內容,與“模擬電子技術”和“信號與系統(tǒng)”等后續(xù)課程內容進行了有機整合,將教學內容“含有運算放大器的電阻電路”移至“模擬電子技術”課程中講授,將“電路復頻域分析法”移至“信號與系統(tǒng)”課程中講授等。強化了電路的計算機輔助分析的內容,主要以電子線路分析軟件MATLAB的應用為主,通過上機使學生基本掌握該軟件的電路分析、設計及實驗數據處理等方面的使用。針對不同專業(yè)掌握“電路分析基礎”課程內容的要求,設置了“電路分析基礎”I(理論課時64)和“電路分析基礎”II(理論課時40),

(二)精選教材

教材是體現教學內容和教學方法的知識載體,也是科技水平發(fā)展的重要反映。選用一本與大綱相適應、能反映學科前沿動態(tài)的優(yōu)秀教材至關重要,為此近幾年本校先后采用由邱光源教授編著,高教出版社出版的國家統(tǒng)編優(yōu)秀教材第四版和第五版《電路》。

(三)重視教材建設

近年來,由于高校大規(guī)模擴招,生源的基礎差別也逐漸顯露出來,因材施教顯得尤為重要。已經出版的教材有些內容較深,比較適合基礎較好一點的學生(如重點大學)學習,有的則版本比較低,內容更新不夠,不能很好體現當前電路領域的最新科技成就,如利用軟件計算電路的內容。有的單純注重理論講解,與后續(xù)課程內容(如模擬電子技術)銜接不是特別好等。為此,希望有一部適合我校學生基礎的《電路分析基礎》的教材,達到因材施教的目標。針對這一情況,本課程組組織骨干教師于2011年元月開始自編《電路分析基礎》教材,將于近期由北京大學出版社正式出版。

三、切實改進教學方法和教學手段

“電路分析基礎”是電類專業(yè)學生重要的技術基礎課,在電類專業(yè)學生的知識結構中,具有極其重要的地位。過去由于該課程內容多,教師多采用滿堂灌的教學方法。這種教學方法不利于學生創(chuàng)造能力的培養(yǎng),應當切實加以改進,以便達到發(fā)揮老師和學生兩個主體的積極性。

(一)采用啟發(fā)式教學

采用啟發(fā)式教學,就是要真正發(fā)揮學生主體在教學過程中的作用。在學習一開始就讓學生明白,學習電路的基本定律是為掌握任何電路技術打下理論基礎,掌握電路的基本分析方法則為分析各種電路找到了一種共性規(guī)律,掌握建立電路模型的理論和方法為研究各種實際電路提供了基本方法,從而激發(fā)起學生的學習興趣和自覺性。在課堂內容的講授中,則采用精講多練,留出“空白”,促進學生積極思考[2]。

(二)采用現代化教學手段

本課題組的老師均能較熟練的運用多媒體技術教學,從而大大提高學生的積極性和效率。我們已經開發(fā)出了CAI課件,并已開辟了網上“電路分析基礎”課答疑教室和網上習題庫。對于一些難于理解的知識點,教師可以在網上教室進行詳細輔導,師生也可以對一些問題共同展開討論,加深理解,達成共識?!半娐贩治龌A”課習題靈活多樣,在習題課上,受學時限制,教師只能對個別典型例題予以精講,而建立網上習題庫,教師可以在網上對于那些綜合題以及技巧性強的習題詳細講解解題思路。

(三)控制教室上課學生人數

近幾年來,學校采取了諸如多媒體教學、充分利用校園網為教學服務等多種措施,使學校的“電路分析基礎”教學得已順利進行。但也存在一些不足,如剛使用多媒體教室上課時,有人認為學生人數多一點沒有問題,所以前幾年“電路分析基礎”課的教室學生人數安排過多,有的高達250人之多,結果造成了后面的學生無法看清屏幕上的文字圖形,老師與學生難以進行“表情交流”等,上課效果大打折扣。所以,從2008年下學期開始,學校規(guī)定采用多媒體教室上課,課堂學生人數不能多于100人,教師應站立授課,重要的內容及數學邏輯思維比較復雜的一些公式推導也要求教師應在黑板上板書。

(四)改革考試模式

考試是對學生掌握知識程度的一種檢測。傳統(tǒng)的考試模式大都以期末考試成績作為課程成績。對于那些學習自覺性不高的學生來說,往往存在著僥幸心理,平時學習成績不努力,光靠期末突擊復習、死記硬背來對付。這樣,考試就起不到它應有的指揮作用。因此,要客觀、準確地評價一個學生學習的好壞,應該重視學生的平時成績??梢苑蛛A段進行模塊考試,將各階段考試成績與期末考試成績綜合起來,并結合學生平時的學習表現,達到全面衡量學生的整體學習情況。另外,考試內容和題型也應進行改革,以考核學生對基本概念的理解和基本運算能力的掌握為主,習題應該靈活多樣,避免一些純記憶性的和計算工作量非常大的機械化試題,以增加考試的合理性和科學性。

四、實驗教學的改革

實驗教學旨在規(guī)范學生進行科學研究的行為,培養(yǎng)他們解決實際問題的能力以及創(chuàng)新能力。近幾年,我院“電工與電子技術實驗室”連續(xù)兩次獲得中央財政部資金支持,總金額達500萬元,極大地改善了我?!半娐贩治龌A”課程實驗條件,2009年我院“電工與電子技術實驗室”被評為湖南省示范實驗室?!半娐贩治龌A”實驗業(yè)已單獨開設“電路基礎實驗技術”課。在“電路分析基礎”實驗教學中,采用模塊式教學。

(一)電路實驗基本知識和基本操作

這類實驗主要是使學生掌握簡單的測量方式、方法、誤差理論、常用電工儀表的原理性能及使用、選擇、讀數方法等,使學生對電路實驗有一個全面的了解。

(二)基礎電路實驗

這類實驗要求學生根據指定的題目自行確定實驗方案、設計電路、選擇元件參數和所用的儀器儀表。通過此類驗證性實驗,既培養(yǎng)了學生的動手能力,又加深了對理論知識的理解。

(三)綜合設計性電路實驗

這類實驗要求學生利用先進的“電工技術實驗裝置臺”和多媒體實驗教學軟件,開設多種綜合型實驗。并要求學生在教師指導下,根據給定電路的功能自行設計實現這一功能的電路。著重培養(yǎng)學生分析和解決問題的能力。

(四)實驗室開放

實驗室對學生全天候開放,保證一人一組。在開放時間內,學生可以到實驗室根據自己所學專業(yè)特點及愛好進行設計性和綜合性實驗,不受規(guī)定實驗項目的限制,極大地激發(fā)了學生的學習的興趣,為他們日后從事科學研究打下堅實的實踐基礎。

(五)加強教師隊伍建設

教師隊伍的建設無疑是“電路分析基礎”精品課程建設的關鍵,一門課程之所以能夠成為精品,關鍵在于它擁有一流的教師隊伍?!半娐贩治龌A”精品課程組由吳舒辭教授擔任課程建設的總指導,課程組總共有教師20人,每年承擔約1200人的理論教學、實驗教學任務及教學研究任務。課程組除配備有專任的主講教師、實驗教師外,還設置了一定比例的助教崗位來承擔理論課助教和協(xié)助指導實驗。從學歷結構看,10名主講教師以教授、副教授為主,其中獲博士學位8人。

實踐證明,通過對“電路分析基礎”教學實踐中逐步形成的一系列關于教學內容、教學方法及實驗內容等改革是成功的,達到預期的教學效果。學生的考試成績、自學分析查找資料能力、實驗實踐創(chuàng)新電路能力都得到了提高,“電子科學與技術”等專業(yè)自2001年來連續(xù)7屆參加“全國大學生電子設計競賽”,并多次獲得全國一等獎。“電路分析基礎”精品課程建設研究于2011年05月獲批為2011年湖南省普通高等學校教學改革研究項目。每年電子科學與技術專業(yè)的就業(yè)率都名列全校前十。

[參考文獻]

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[2]潘再平,“電氣工程類精品課程建設”,電氣電子教學學報,2004年,26(電氣工程專輯),pp62―64

[3]馮婉玲,段遠源,“高校精品課程建設初探”,清華大學教育研究,2004年第2期,pp115―118

[4]吳曉蓓,“建設精品課程幾點思考”,高等工程教育研究,2006年第2期,pp118―119

篇3

【關鍵詞】專業(yè)基礎課;課程體系;仿真軟件

1.引言

《電路分析基礎》、《信號與系統(tǒng)》、《模擬電子技術》和《數字電子技術》四門課程是電子信息類專業(yè)學生的重要專業(yè)基礎課,課程內容前后聯(lián)系緊密,對后續(xù)課程的學習意義重大。本文針對這四門課程,著眼于課程體系的建設和獨立學院的特點,研究優(yōu)化教學內容,降低課程難度的方法和措施,致力于提高教學質量,培養(yǎng)合格人才。

2.體系內課程理論內容的優(yōu)化

電子信息類專業(yè)基礎理論課具有入門難、邏輯思維能力要求高的特點,比如《電路分析》的公式多、定理多、計算量大。《信號與系統(tǒng)》課程具有理論性強、概念抽象不易理解?!赌M電子技術》概念多,單元電路分析計算難,每次課的新知識多,信息量大,抽象且枯燥無味。

對于《電路分析》強調簡單電阻電路的分析,以加強電路中串聯(lián)與分壓、并聯(lián)與分流、電位、開路和短路等基本知識的學習。在講述網孔方程和節(jié)點方程時,只采用基爾霍夫定律。對特殊問題的處理時才采用“超網孔”和“超節(jié)點”方法。講述相量時,采用相量變換與反相量變換的概念,使其與后續(xù)課程《信號與系統(tǒng)》中的傅氏變換和拉氏變換呼應。

《信號與系統(tǒng)》在不影響課程內容的連續(xù)性和系統(tǒng)性的前提下,精簡基礎理論?;靖拍畈糠肿鳛楹罄m(xù)章節(jié)的基礎,課堂上要詳細的講解;傅里葉變換一章中的信號正交分解對獨立學院的學生可以不講,而是直接引入傅里葉級數,對序列的傅里葉分析及離散傅里葉變換是后續(xù)課程數字信號處理的內容;講授傅里葉變換、拉普拉斯變換、Z變換的性質時,由于三者有一定的相似性,因而重點講授傅里葉變換的性質;在電路分析課程中,因為不講拉普拉斯變換分析電路的方法,則在本課程拉普拉斯變換一章中重點講授(一次課);系統(tǒng)的狀態(tài)變量分析對弱電類專業(yè)來說,后續(xù)課程用的很少,可以不講或只簡單介紹(2次課)。

《模擬電子技術》精選基礎和重點內容,保證較扎實的理論基礎知識;刪減模擬電子技術中陳舊、過時的內容,簡化定量分析計算方面的內容;及時更新和補充新內容,如EDA仿真與設計、模擬(數?;旌希┛删幊唐骷?。

對傳統(tǒng)教學別強調內容進行弱化,如《數字電子技術》中公式法或卡諾圖法化簡邏輯表達式在傳統(tǒng)教學中占據重要的地位,但是,現階段邏輯表達式的化簡意義不大,學生只要掌握化簡原理即可。改革后的“數電”課程對邏輯化簡的技巧不再占用過多學時,考試也予以刪減。

與此同時,還要考慮課程之間的相互銜接,即從課程體系的角度對授課內容進行整合,制定統(tǒng)一的教學大綱,理順課程間的相互關系。突出工程性和實用性,注重“加強實踐、提高興趣、培養(yǎng)技能、積極創(chuàng)新”的理念。

3.體系內課程理論與工程應用的結合

3.1 將Matlab與《電路分析》和《信號與系統(tǒng)》有機結合

體系內四門課程都具有濃厚的工程背景,目前的理論教學相對枯燥,方法單一。由于《電路分析》課程中許多電路的分析過程較復雜,所涉及的數學知識較深,而許多學生的數學基礎又欠缺,因而時常出現教師難教、學生厭學的窘境。Matlab是目前應用最廣泛的計算機軟件之一,是實現科學計算、符號運算及圖形處理等的強有力工具。在理論課的教學中引入Matlab軟件輔助分析電路問題是化解教學窘境的有效手段。例如利用Matlab輔助分析動態(tài)電路和利用Matlab輔助分析正弦穩(wěn)態(tài)電路,可是使理論教學變得直觀,易懂。

《信號與系統(tǒng)》和現代數學關系緊密,理論性很強,具有高度概括和較為抽象的特點,學生普遍感覺該課程公式多,難理解。要想讓學生掌握好這門課程,在教學過程中需要邊學習、邊實踐、邊研究。通過借助Matlab輔助分析,使學生真正理解課本內容,真正做到理論和實際相統(tǒng)一。使理論公式形象化,通過計算機仿真和演示,旨在加強學生對基本理論知識的學習、理解和掌握。理論課演示內容:信號的產生、表示與變換,信號的頻譜分析、系統(tǒng)的頻率響應、卷積計算、信號的合成與分解等。

3.2 將Multisim10仿真軟件與《模擬電子技術》和《數字電子技術》融合

在實際的課程教學中,對于一般、較簡單的電路,教師可以對它進行詳細分析、講解,但是,對于較復雜的電路,則應該采用計算機進行輔助分析、教學。這樣,既可以提高學生學習課程的興趣,也可以提高教學的質量和效果。把Multisim10仿真軟件引入模電和數電課堂教學,通過仿真軟件來繪制電路,觀察電路的工作過程,讓學生一看就懂,一聽就會,這樣就有利突出重點、解析難點,也進一步加強了理論聯(lián)系實際,學生對知識的理解更深刻,掌握更牢固,應用更熟練.同時縮短傳統(tǒng)課程與相關實用技術和科學技術發(fā)展前沿的距離,以便取得更好的教學效果。具體的說,可以將《模擬電子技術》分解成“直流穩(wěn)壓電源”、“電壓放大電路”、“功率放大電路”、“帶有反饋的電壓放大電路”、“集成運放的應用”等。在《數字電子技術》中可以擬定“基本邏輯門電路仿真”、“編碼譯碼器仿真”、“時序邏輯電路仿真”、“555定時器仿真”、“數模、模數電路仿真”。教師在授課的過程中首先對電路簡單介紹,接著進行仿真演示,之后再回歸理論講解和說明。

4.課程體系改革的初步實踐

近幾年來,隨著獨立學院師資的穩(wěn)定,我們一直致力于電子信息類專業(yè)基礎課的課程改革,從獨立學院人才培養(yǎng)的目標入手,制定合適的教學大綱和配套的授課計劃。尤其是針對模擬電子技術課程已經完成從大綱制定,到教材編寫以及與教材配套的教學課件的制作,并且針對該門課程嘗試了在理論課堂引入Multisim10仿真軟件的嘗試,取得了良好的教學效果。從目前的教學改革效果來看,改革的思路和方法與我獨立學院的實際情況相符合,有必要把這種嘗試延伸到四門課對應的課程體系,進行通盤考慮,進一步促進人才培養(yǎng)質量的提高。

5.結語

在提高獨立學院辦學質量這一系統(tǒng)工程中,課程體系與課程內容的改革無疑是一個核心的問題。尤其是專業(yè)基礎課的教學與課程平臺的建設對于獨立學院的人才培養(yǎng)起著至關重要的作用。我們將不斷探索教改新思路,培養(yǎng)符合人才市場需求的工程應用型人才。

參考文獻

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[3]何秋陽,朱敏,王紅玉.面向應用型本科的模擬電子技術教材構想[J].中國電力教育,2011(1).

篇4

關鍵詞:Multism 10 模擬電子技術 分析

中圖分類號:G64 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2012)10(c)-0180-01

模擬電子技術是電子類專業(yè)的一門基礎課程,該課程學習的好壞直接影響到后續(xù)的專業(yè)課學習以及學生的電路設計與分析能力。隨著計算機軟件技術的發(fā)展,國內外各軟件公司相繼推出了許多優(yōu)秀電子設計自動化(EDA)軟件。這些軟件除了可以對電路進行輔助設計外還可以對電路進行實時、動態(tài)的仿真分析,快速得到相應的技術參數?,F在比較流行的EDA軟件是美國國家儀器公司推出的Multisim 10,它提供了一個龐大的元件數據庫,內置了許多虛擬儀器以及強大的電路分析功能。將其引入模擬電子技術實驗教學,不僅能夠替代傳統(tǒng)的實驗箱,還可以使學生不受課時和地點約束,隨時隨地進行電路仿真實驗。與傳統(tǒng)的實驗方法相比具有靈活多樣、低成本、高效率的優(yōu)勢。

1 Multism 10在模擬電子技術實驗中的具體應用

1.1 單級放大電路

在Multism 10中繪制如圖1所示的共發(fā)射極單級放大電路圖,共發(fā)射極電路是在放大電路中廣泛使用的一種電路,是分析其它放大電路的基礎。在該電路的輸入端加一輸入信號,在輸出端即可得到一個放大的信號。當然放大電路的性能指標分析一定是要建立在輸出信號不失真的情況下。

1.2 電路仿真分析

1.2.1 靜態(tài)工作點分析

調節(jié)滑動變阻器的阻值,使節(jié)點8對地的電壓為2.2 V,執(zhí)行菜單欄中simulate/analyses/DC Operating Point analyses,在彈出的對話框中將節(jié)點2、3、4、8確定為仿真變量,并從對話框左邊添加至右邊。再點擊simulate按鈕,可以得到靜態(tài)工作點分析結果。

1.2.2 觀察輸入輸出波形

選擇虛擬雙蹤示波器,輸入信號接A通道,輸出信號接B通道,點擊運行按鈕后雙擊虛擬示波器圖標,可以得到輸入、輸出波形可以看出輸入信號相位和輸出信號相位剛好相差1800。

1.2.3 觀察靜態(tài)工作點對輸出波形的影響

在(1)的基礎上,緩慢增大滑動變阻器的阻值,可以看出輸出信號會持續(xù)變小直至發(fā)生失真。

1.2.4 測量輸入、輸出電阻

在電路的輸入和輸出端接入交流模式下的電流表和電壓表測量、、帶負載的輸出電壓和不帶負載的輸出電壓,點擊運行按鈕可以算出2564 ,=3200 。

1.2.5 觀察頻率響應曲線

在圖1所示的電路中,選取虛擬波特圖儀,使電路的輸入端和輸出端分別接入波特圖儀的輸入端和輸出端,單擊運行按鈕后雙擊波特圖儀,可以得到如圖2所示的幅頻特性曲線圖和相頻特性曲線圖。

2 結語

通過實例分析我們可以發(fā)現,利用Multism 10對電路進行仿真分析,一方面能方便快捷地得到相關的實驗數據,而且還可以通過更改電路中元器件的參數來分析其對電路的影響,可以幫助學生快速形象地理解課堂上講授的理論知識,彌補了課堂教學的不足;另一方面學生也可以根據自己的興趣愛好來設計電路進行分析,不受實驗箱上固定的電路形式限制。這樣不僅可以節(jié)省研發(fā)新產品的時間,可以提高學生在學習模擬電子技術的興趣,培養(yǎng)他們獨立設計電路的能力。

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關鍵詞:電氣信息專業(yè);課程群;教學改革

中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2013)24-0242-02

近年來,高校課程建設的力度進一步加大,發(fā)展趨勢也由單一的精品課程建設擴展到精品課程群的建設。課程群是同一學科內服務于不同專業(yè)的系列課程的集合,改變了過去課程建設中單兵作戰(zhàn)的習慣,可以充分發(fā)揮各門課程的優(yōu)勢,推動教學資源的全面優(yōu)化整合,為培養(yǎng)具有實踐能力、創(chuàng)新意識和創(chuàng)新精神的高級應用型工程技術人才打下堅實的基礎。

一、電氣信息專業(yè)課程群簡介

“電路分析”、“模擬電子技術”與“數字電子技術”這三門課程的教學內容在理論與實踐中有著密切的內在聯(lián)系,因此利用此聯(lián)系可以比較科學地構建成“電氣信息專業(yè)基礎課程群”這一新的課程體系,達到以電路分析為基礎、以分析設計模擬電路與數字電路為目的的目標?!半娐贩治觥笔请姎庑畔㈩悓I(yè)本科生的一門必修學科基礎課。通過本門課的學習,使學生能夠熟練掌握電路模型、基本電路元件、電路的結構及等效變換;掌握電路分析的基本方法;熟練掌握動態(tài)電路中微分方程的建立,時域分析的原理和方法,為后續(xù)《模擬電子技術》、《數字電子技術》等課程的學習奠定理論基礎?!澳M電子技術”是一門專業(yè)基礎必修課,是一門實踐性很強的課程。課程的任務是使學生掌握模擬電子電路的基本工作原理、分析方法和設計方法,能夠對各種不同類型的放大器進行分析和設計?!皵底蛛娮蛹夹g”也是一門專業(yè)基礎必修課,課程的任務是使學生掌握數字電路的基本電路組成單元,熟悉各種典型的電路,掌握數字電路的基本概念、基本分析方法和設計方法。電氣信息專業(yè)課程群建設的標志是課程體系建設,以及在其基礎上的課程教學內容優(yōu)化與整合,對課程中的相同內容進行壓縮,對關聯(lián)性強的內容進行優(yōu)化,實現大課程建設的目的。課程群建設側重于學生動手能力的培養(yǎng)。強調掌握必需的電工、電子、電路經典知識及靈活運用電子技術的能力;對于培養(yǎng)學生獲取新知識的能力、分析和解決問題的能力具有重要的意義。

二、課程群內容體系的整合

課程群中的三門課程,內容上有重復的部分,因此相應的教學大綱、教學計劃應根據整合后的內容進行重新設計。例如數字電子技術課程中第二章邏輯門電路中重點介紹了二極管三極管的特性,而此部分內容在模擬電子技術課程中已經詳細介紹過了,因此也可以進行適當刪減。對于某些知識點,由于各門課程關注角度側重點不同,需要進行分別講解,例如RLC串并聯(lián)諧振電路,電路分析課程重點關注其工作原理,而模擬電子技術課程重點關注它在整個電路中的應用。在教學資源方面,尤其與實驗相關的資源,三門課程相互緊密聯(lián)系,可以共用一套實驗設備,其中其本儀器的使用是在電路分析課程實驗中重點介紹,在模擬電子技術實驗以及數字電子技術實驗中可以節(jié)省至少3課時的時間用于其他實驗。整體上來說,要從社會以及課程的實際需要出發(fā),最大程度地體現學以致用的原則。首先重視電路基本工作原理的講解,在此基礎之上重點介紹所學內容在實際生產中的應用。以概念理解、定性分析為主,盡可能減少復雜的公式推導,減輕學生的思想負擔和學習壓力,避免學生產生厭學心理。在提高學生解決實際問題的能力的同時,需要跟蹤該領域內的最新研究發(fā)展成果,給學生介紹新技術,拓寬學生的專業(yè)知識面。

三、師資隊伍建設規(guī)劃

師資隊伍的建設也是課程群建設的主要構成部分,主要從以下幾個方面展開。

1.定期開展課程群的建設和教學研討活動,溝通信息,共享有關的設計思路、實施方案。積極參加國內著名高?;蛳嚓P機構組織的課程研討會,定期召開專家指導委員會,及時修訂培養(yǎng)方案。

2.勇于創(chuàng)新、追求卓越,在教學過程中發(fā)揮老教師的傳幫代作用,通過聽課討論,提升青年教師的教學水平。

3.鼓勵青年教師通過攻讀博士或者進修的方式繼續(xù)深造,提高科研水平。三年內攻讀博士學位的教師或到國內外進修的教師2~3人。

4.實行教師企業(yè)掛職制度,采用“雙師型”方法,每年安排1~2名教師到企業(yè)實習。

四、實踐環(huán)節(jié)或實驗課建設

1.驗證型和設計型及綜合型實驗相結合。①驗證型實驗要注重觀察實驗過程中學生的動手能力,以及排除故障的能力。②設計型實驗中,實驗的內容由教師根據現有的條件確定,學生可由多種方法達到實驗結果。③開設綜合型的實驗或者進行課程設計,根據教師擬定的題目,學生自己制定具體的實驗方案和實驗接線,可更好的培養(yǎng)學生的設計水平和動手能力,加深學生對已學內容的理解。

2.在實驗課程中引進計算機仿真。有助于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識,并對以后的工作學習有很大的幫助。

五、教學方法改革

1.增強參與意識,調動學生的學習積極性。實行“教師為主導,學生為主體”的方法,在課堂教學中以教師授課為綱領,啟發(fā)學生主動學習的創(chuàng)新精神,激勵學生積極的參與課堂教學,而不是被動接受。

2.合理安排習題討論課,營造良好的討論氣氛。把全班學生分成若干個小組,首先進行組內討論學習。然后,以小組為單位派代表講解解題思路和方法,進行互相點評。這種方法可以充分的培養(yǎng)學生的分析問題的能力、表達能力和協(xié)作能力。

3.應用CAI教學手段,促進教學內容改革。利用多媒體教學手段,把當代EDA的仿真技術推廣到課堂教學過程中,將書本上的電路結構直接移植到仿真軟件中,使學生更加直觀的了解電路結構特點及作用。

六、學生考核辦法改革

考核辦法改革倡導“立足過程,促進發(fā)展”的評價理念,基本原則是:不僅考察課堂上講過的知識點,還要結合能力素質測試。做到考試形式多樣化,考試內容全面化。

1.考試形式方面:通過多樣化的考試形式,考查學生的綜合素質和能力,除了傳統(tǒng)的筆試(閉卷筆試、開卷筆試)外,還可以采用口試、實驗(實踐)操作、電子設計等考查形式,尤其是將兩種或多種考試形式相結合可以更好的了解學生的學習效果。

2.考試內容方面:減少死記硬背內容,減少繁瑣公式的推導與計算,重點考察學生分析問題的能力,從而使學生在思想上重視起來,在平時的學習中把重點放在靈活運用所學知識解決實際問題上,注意培養(yǎng)自己的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。

本文從電氣信息類專業(yè)中幾門與電路相關的課程特點出發(fā),構建電氣信息類基礎課程群,通過對課程群內容的融合和分解、師資隊伍建設規(guī)劃、實踐環(huán)節(jié)建設、教學方法與學生考核方法等方面進行改革,從而提高教學質量,實現課程結構、課程體系和功能的優(yōu)化。

參考文獻:

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[2]龍勝春,沈永增,何通能.高校電子信息專業(yè)特色課程群建設與探索,高等理科教育,2010,(1):45-48.

篇6

傳統(tǒng)教學模式是以“黑板+粉筆+實驗”為主,以傳授知識為本位的教育模式,這種職業(yè)教育模式實際上就是本科教育的壓縮版,學生缺少動手實踐操作的機會,學生很難很好地掌握專業(yè)知識。針對技工院校電氣工程及其自動化專業(yè)學生而言,模擬電子技術課程相對來說,比較難學和難懂,采用項目化教學,能夠較好地突破難點,降低學生學習本門課程的難度,提高教學效果。模擬電子技術課程采用項目化教學改革的必要性有以下兩點。

1.為學習其他專業(yè)課程奠定堅實基礎模擬電子技術課程是電氣工程及其自動化專業(yè)的基礎課程,同時也是機電機械、電子技術等專業(yè)的骨干性課目,模擬電子技術課程學習情況對這些專業(yè)的學習具有直接影響。

2.有助于提高技校生的職業(yè)能力采用項目化教學,教師在項目化教學中起著咨詢、指導和排難的作用,學生分成若干個小組,小組成員彼此配合,共同動腦和動手,按照項目基本要求完成每個項目。這種教學方法,能夠激發(fā)學生學習熱情,從而促進學生理論知識的學習,提高實踐運用的職業(yè)技能。

二、課程結構和課程內容改革

1.課程結構改革

該課堂項目教學法的教學結構表現為理論知識學習與實踐操作反復運行與強化的過程,這種教學方法顛覆了原來學科課程結構模式。

2.課程內容改革

該課程可以設置的教學內容即具體教學任務為:能夠識別基本元器件,會應用一些基本的檢測工具,會分析和處理一些簡單的電路故障,會計算以及設計單元電路,能夠安全使用電子儀表儀器等。

三、項目化教學設計

對于技工院校電氣工程及其自動化專業(yè)的學生而言,筆者在項目教學安排中,共設置了七個項目,在項目下又分解出若干子任務,每個子任務都有明確的教學目標和教學內容,這樣處理,目的在于促使學生更好地學習理論知識以及提高實踐動手能力。下面介紹二個產品項目來說明如何進行項目化教學設計。

1.產品項目一:裝配、調試和檢測電源電路①子任務一:設計、制作和調試0~24V可調直流穩(wěn)壓電源電路。②子任務二:設計、制作和調試三檔可調臺燈電路。③考核任務:調試和裝配整流濾波電路,調試和裝配串聯(lián)穩(wěn)壓電路,應用集成穩(wěn)壓器。④理論知識學習內容:晶體管以及半導體等的功能,電路分析。⑤實踐能力內容:學生會應用常見電路檢測工具,會分析與處理簡單電路故障等。

2.產品項目二:裝配、調試和檢測放大電路①第一個任務:裝配、調試和檢測助聽器。②第二個任務:功放機的裝卸、使用與檢試功放機。③第三個任務:裝卸、使用與檢試溫度檢測儀。④考核任務:裝備與檢試負反饋型、差分型以及運行型放大器。⑤理論知識學習內容:學習放大器的電路分析圖,讓學生了解與會區(qū)分各種類型的放大器。⑥實踐能力內容:分析一些比較復雜的電路圖,會撰寫實踐報告。

四、小結

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【關鍵詞】Multisim仿真軟件;電子電路實驗教學; 電路分析; 電路設計

1前言

隨著我國電子技術與計算機技術應用的不斷發(fā)展,推動了電子電路分析與設計的變革,越來越多電子設計自動軟件投入使用。Multisim仿真軟件的應用,為高校電子電路實驗教學提供了全新平臺,克服了以往實驗教學中存在的弊端或不足,克服了主觀與客觀不利因素,同時仿真軟件在實驗教學中的應用,也突破了時間與地點的限制,學生可以在任何時間、任何地點使用軟件進行實驗學習。另外,學生還可以根據不同的實驗要求,融入個人的思路和觀點,調整元件參數,進而獲得更直觀、更真實的實驗數據,樹立學生在實驗學習中的主體地位,提高學生探究能力與思維能力。因此,Multisim仿真軟件在電子電路實驗教學中的應用,具有重要價值。

2 Multisim仿真軟件應用概述

Multisim仿真軟件主要應用于電路設計、測試與分析的仿真模擬中,其中涉及到電路模擬、電路自動控制原理、微機接口電路等若干方面。首先,在該仿真軟件中,含有較為豐富的元件庫,可滿足于不同條件、不同要求的數據實驗,與真實儀器的使用相似性較高;其次,在仿真軟件中內置若干RF組件模型、元器件等,便于學生根據實驗要求自行編程或者設計元器件;再次,Multisim軟件的電子分析方法趨向多元化,包括參數掃描分析、傅里葉分析、瞬態(tài)分析等,還可滿足直流電壓表、直流電流表、信號發(fā)生器、瓦特表、數字萬用表、失真分析儀等真實儀器的操作功能需求,應用范圍十分廣泛。

3 Multisim仿真軟件在電子電路實驗教學中的運用

電子電路實驗教學中應用Multisim軟件,其可操作性較強,不需要教師或者學生掌握計算機控制語言、計算機輸入及輸出指令等專業(yè)的知識基礎,也不涉及到電子電路圖的程序編寫,既簡單易操作,也與真實的實驗環(huán)境相接近。只需要將事先設計好的虛擬儀器、虛擬電子元件等放置到Multisim軟件的電路設計窗口即可操作,利用節(jié)點將虛擬元器件和儀器儀表的測量接口相連接,就能通過虛擬儀器儀表獲得波形、參數等重要實驗數據。具體操作步驟,分析如下:

使用Multisim仿真軟件,包括四大步驟:①創(chuàng)建與實驗要求相符的電路圖;②選擇合適的仿真分析方法;③啟動Multisim仿真軟件;④處理經過仿真實驗獲得的相關數據。

首先,將Multisim仿真軟件打開之后,創(chuàng)建一個符合實驗要求的仿真電路圖;其次,在軟件界面左邊的“元件工具欄”中選擇需要使用的元器件,在軟件界面右邊的“儀表工具欄”中選擇需要使用的儀表;在“放置欄”中選擇恰當的連接點,確定連接位置,利用導線將第二步選擇的元器件、儀器儀表等與連接點連接;再次,對元器件及儀器儀表的位置進行調整,啟動仿真軟件,獲得仿真實驗結果。最后,針對不同實驗的要求,可以選擇直流工作點或交流工作點為主要分析方法:①直流工作點分析。在軟件的任務欄中,分別選擇“SimulateanalyseDC Operation Point”,此時工作窗口彈出,在窗口選擇需要設置的輸出直流仿真量,選定后點擊“Simulate”,則獲得仿真結果;②交流工作點分析。在軟件的任務欄中,分別選擇“SimulatanalyseAC Analysis”,打開工作窗口,選擇需要設置的輸出交流仿真量,選定后點擊“Simulate”,則獲得電路的交流仿真結果。

利用Multisim仿真軟件,將電子電路實驗中涉及的虛擬儀器、儀表、數據等直觀地展現出來,學生能夠快速、直觀、完整地觀察實驗過程,有利于對知識點的掌握和理解。

總之,通過在電子電路實驗教學中應用Multisim仿真軟件,學生對實驗的參與和學習興趣高漲,極大增強學習主動性和積極性,課堂學習氛圍濃厚。因此,通過Multisim軟件,節(jié)省了仿真實驗的時間、降低了成本、提高了教學質量,同時學生的綜合分析能力、思維發(fā)散能力、創(chuàng)新思維能力都有所提升,有利于實現了培養(yǎng)應用型人才的目標。

參考文獻:

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論文摘要:從電路分析基礎現狀、案例教學的特點出發(fā),闡述了該課程應用案例教學法的目的及原則,通過具體的案例設計與實施,能夠引導學生帶著實際工程問題學習理論知識,可以提高學生運用理論知識提出問題、分析問題,解決實際工程問題的能力,可以擴展學生的知識面,激發(fā)學生探究知識的潛能和動力,提高課堂教學效果和學生綜合應用能力。

電路分析基礎課程是高等學校電氣信息類專業(yè)的首門專業(yè)基礎課,教學效果將直接影響學生的學習興趣和專業(yè)基礎,隨著信息技術的迅猛發(fā)展,教學中對電路分析基礎課程的要求越來越高,如何處理“學時少、要求高”的矛盾,如何更好地調動學生的興趣、擴展學生的知識面、激發(fā)學生探究知識的潛能和動力、提高實踐應用能力、提高課堂學習效率等一直是課程教學亟待解決的問題。

1 課程現狀及案例教學的特點

1.1 教學現狀

電路分析基礎課程的教學目的是要通過學習使學生掌握電路的基本理論和基本分析方法,建立一般電路系統(tǒng)的數學模型,訓練必要的實驗技能,為后續(xù)課程的學習打下基礎。通過分析后續(xù)課程對電路分析基礎課程知識點的要求,我們發(fā)現該課程是90%以上專業(yè)課的基礎,也是電氣信息類多個學科考研的必考課程,在整個專業(yè)教學體系中起到承上啟下的重要作用,教學效果的好壞將直接影響學生的專業(yè)發(fā)展。近年來,電路分析基礎的教學方式有了一些創(chuàng)新,多媒體教學、啟發(fā)式教學等都大大改善了教學效果,但依然沒有脫離“灌輸式”的教學模式,學了的不會用、有用的沒有學、理論與生產實踐脫節(jié)、對具體問題分析能力不足、教學中學生的參與性和主動性不夠等問題仍然存在。

1.2 案例教學法的特點

案例教學法由19世紀70年代美國哈佛大學法學院院長首創(chuàng)。案例教學法是根據教學大綱規(guī)定的教學目的和要求,以代表性、典型性和新穎性的案例為基本素材,運用多種形式啟發(fā)學生獨立思考,對案例進行分析研究,并在課堂教學中注重體現學生的主體地位、實踐技能和創(chuàng)新精神,使學生從知識的被灌輸者變成學習的主動建構者,教師也從知識的傳授者與灌輸者轉變成知識建構的幫助者和促進者。案例教學法是一種具有啟發(fā)性、實踐性,理論聯(lián)系實際的新型教學方法,能夠開發(fā)學生智力,提高學生綜合素質和分析問題、解決問題的能力。

2 電路分析基礎課程案例教學法的目的及案例設計原則

案例教學法在電類專業(yè)課程教學中已有應用,由于電路分析基礎是基礎課,雖與后續(xù)課程及實踐應用緊密聯(lián)系,但有目的、有計劃且系統(tǒng)地將案例教學引進課堂還不多見。因此明確教學目的、確定案例教學原則是提高課程教學效果的首要問題。

2.1 課程案例教學法的目的

電路分析基礎課程運用案例教學法,本著教學雙方互動的原則,通過強調學生的主動參與,變“灌輸式”教學模式為能力培養(yǎng)型的教學模式,培養(yǎng)學生對知識的應用意識和潛在的思維創(chuàng)新能力,解決學了的不會用、有用的沒有學的矛盾,以及理論與生產實踐脫節(jié)、對具體問題分析能力不足等問題,提高專業(yè)素養(yǎng),為后續(xù)課程及工作打下堅實的基礎。

2.2 設計原則

案例設計要理論聯(lián)系實際,具備知識的綜合性,采用案例引導來說明理論知識,案例內容選取要能夠加深學生對理論知識的理解,增加感性認識,能夠引導學生的興趣愛好;案例設計要緊密結合學生所學專業(yè),因材施教,承上啟下;案例內容選取要能夠擴大專業(yè)視野,要能使學生養(yǎng)成從工程實際的角度全面理解和正確運用專業(yè)知識的職業(yè)習慣;案例設計應反映本學科的重點、難點和前沿知識,使學生在學習中獲得樂趣,在探究中獲得知識并產生強烈的求知欲望,養(yǎng)成科學分析問題的習慣。

3 電路分析基礎課程案例設計與實施

依據課程案例設計的原則,選取合適的案例及精心組織教學是提高課程教學效果的關鍵。

電路分析基礎教學中概念、理論、方法較多,因此需要針對出現的新概念、新理論、新方法,研究不同的“教學案例”并引入課堂,使學生產生強烈的求知欲。

戴維南定理是電路分析基礎課程中比較重要的定理,也是教學中的重點和難點,最大傳輸功率就要用到戴維南定理,教材中也有誤差分析的案例,通過教材中例題的講解使學生知道誤差形成的原因,是電源的內阻及負載的變化,將這個案例延伸,可以引出電源的帶負載能力,后續(xù)課程模擬電子技術的射極輸出器和跟隨器的應用等知識點自然就可以引出,由此引導學生運用基礎知識提出問題、分析問題、解決問題,明確后續(xù)課程學習的方向。

電源是電路分析基礎課程第一章中的一個知識點,電源串并聯(lián)可以給負載提供更大功率。電壓源并聯(lián)強調只有電壓相等的電壓源才能并聯(lián),這個內容結合電網的并網,結合現在新能源,如太陽能、風能等微網的一些知識,及目前微網并網過程中需解決的難題,可以讓學生了解專業(yè)的前沿知識,激發(fā)學生探究知識的興趣。

電橋是電專業(yè)應用較多的電路,以前在電路分析基礎課程的教材及教師授課中只強調電橋平衡的條件,要求學生在復雜電路中能看出電橋。通過設計案例,引入傳感器的概念,學生不僅僅對電橋的應用有所了解,更重要的是引入有關電量傳感器的概念,讓學生了解基礎課知識點的重要性,有效地調動學生學習的積極性,激發(fā)學生的潛能,培養(yǎng)學生分析和解決問題的思維,加深學生對知識的理解與應用。

串聯(lián)諧振是電路分析基礎課程中正弦交流電路中的一個知識點。收音機如何接收信號?如何調臺?調臺時到底調的是什么?為什么有的收音機噪音大,而有的卻很???為什么有時會聽到幾個電臺同時廣播?信號如何放大……這些日常生活中的例子恰恰是串聯(lián)諧振知識點的應用,這個案例的設計不僅能激發(fā)學生的求知欲望,調動學生思考的積極性,讓學生主動參與到課堂中,提高課堂教學效率,而且對發(fā)散學生思維,引出后續(xù)的專業(yè)課程,培養(yǎng)學生能力起到促進作用。

功率因數提高是電路分析基礎課程中正弦交流電路穩(wěn)態(tài)分析的一個重要知識點,功率因數提高可以充分利用設備容量并降低線路損耗,使學生知道感性電路并聯(lián)電容可以提高功率因素,電力工程中無功補償、電容自動投切,電氣照明中的燈具選擇、綠色照明等都與這個知識點有關,在此對后續(xù)課程做一些展望,在后續(xù)課程學習時有初步了解,使學生帶著問題、興趣去學習,由此激發(fā)學生主動學習的欲望。

實際工程中,經常會遇到一個未知的“黑匣子”,怎樣確定其數學模型,即網絡函數,以便對其進行分析、設計或改進。我們需要在特定情況下,在輸入端加一個沖擊量,從輸出端得到的沖擊響應就是網絡函數。案例教學引導學生帶著實際工程中的問題學習理論知識,使學生加深理解,學會實際工程中的應用,提高課堂教學效率,拓展了學生的知識面。

案例教學法能引導學生運用所學知識,分析解決實際問題,培養(yǎng)學生對知識的應用意識和潛在的思維創(chuàng)新能力,養(yǎng)成科學分析問題的習慣。案例教學法實施過程中除了滿足教學條件,學生的積極配合外,教師的主導尤為關鍵,案例教學對教師的要求更高。教學課時不增反減,教學內容不減,教學要求提高。運用案例教學,教師不僅要有扎實的理論知識,還要有豐富的實踐經驗,并能將理論與實踐融會貫通;不僅對授課課程內容很熟悉,更要了解后續(xù)課程對該課程的要求;不僅要求教師根據社會發(fā)展的需要不斷更新教學內容,補充教案,更要求教師能敏銳地洞察現實中的問題,不斷地從現實生活中提煉加工出適宜教學的案例。教師要學會并善于運用現代化的教學手段和教學設施,圖片、音響、動畫、錄像等手段在課堂中都可以調動學生的學習積極性,激發(fā)學生的學習興趣。在案例教學法實施的過程中教師要采用考核、鼓勵等適當的方法和措施,督促學生做好課前準備,課堂上充分發(fā)表自己的觀點,提出解決方案,在教學過程中不斷提高學生的自覺性和獨立學習能力。適時主動探索、學習、完善是教師畢生永恒的主題,只有這樣才能不斷提高教學質量,無愧于時代賦予的使命。

參考文獻:

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1.1戴維南定理仿真驗證

戴維南定理是電路分析基礎中的重要內容,然而部分高職學生卻總不能理解和掌握,不知道怎么對有源二端網絡進行戴維南等效變換。運用Multisim軟件可以直觀形象的對戴維南定理進行仿真驗證。最后再進行理論驗證,以確保實驗數據的準確性。從以上仿真實驗可見,Multisim軟件設計電路直觀、形象,其中的虛擬萬用表和測量探針為電路分析提供了極大的方便。

1.2單級晶體管放大電路仿真

晶體管(三極管)可以工作在飽和、截止、放大3種工作狀態(tài),了解、掌握晶體管的這3種工作方式是模擬電路的基本學習內容。對于學生來說模擬電路理論較為抽象,所以學習效果往往不理想。下面以分壓式偏置放大電路為基礎分析單級晶體管放大電路工作情況,用Multisim進行仿真調試,形象的圖像界面將抽象理論通過視覺化展現在學習者的面前。R1、R2是基極分壓電阻,R1是可調電阻,R3是集電極電阻,R4是發(fā)射極反饋電阻,“XFG1”是信號發(fā)生器,“XFG1”是雙通道示波器,編號為2、3、4的結點處分別接了測量探針。通過調節(jié)可變電阻R1能獲得晶體管的3種工作狀態(tài),①當U2>U4,U3>U2時,工作在放大狀態(tài);②當U2>U4,U2>U3時,工作在飽和狀態(tài);③當U2<U4,U2<U3時,工作在截止狀態(tài)。晶體管各端節(jié)點直流靜態(tài)電位從測量探針可以直接觀察得到.將萬用表設置成電流測試方式,對除去電源后的網絡端口進行電阻值測量。

1.3同步二進制加法計數器仿真

Multisim為數字電路提供了強大的仿真功能,其中有包含集成邏輯門、編碼器、譯碼器、寄存器、計數器等元件庫,也有測試、分析這些邏輯電路功能的輔助虛擬儀器,如邏輯轉換器、邏輯分析儀、字信號發(fā)生器等。以同步二進制加法計數器為例來說明其在數字電路中的應用,用3個JK觸發(fā)器構成了三位同步二進制加法計數器,時鐘信號源提供同步觸發(fā)信號,低位觸發(fā)器JK端接高電平,次低位觸發(fā)器JK端接低位觸發(fā)器的輸出Q0端,Q0和Q1相與后接入高位觸發(fā)器的JK端,與門芯片為74LS08,數碼管譯碼顯示出十進制計數值,當然也可以用邏輯分析儀驗證輸出的時序波形圖正確與否。

2總結

篇10

關鍵詞:課程網站;電路分析基礎;精品課程

在精品課程建設的整體工程中,課程網站的建設至關重要。它可以有效地改善教學環(huán)境,豐富課程教學資源,提高學生的自主學習能力,增強師生交流互動,提高課程教學效率,從而提高課程教學質量。因此,我們利用現代教育技術手段開發(fā)建設了電路分析基礎課程網站,該課程網站界面友好、使用方便、資源豐富、貼近教學[1]。經過課程組的共同努力,我校電路分析基礎課于2010年被評為浙江省精品課程。電路分析基礎課程網站也于2011年榮獲第十一屆全國多媒體課件大賽三等獎。筆者結合該課程網站的建設實踐,介紹電路課程網站的設計、特色及其在教學中的應用。

1 課程網站的結構和布局設計

在電路課程網站的構建過程中,我們始終堅持以改善教學環(huán)境、豐富課程教學資源、提高課程教學效率、提高學生的自主學習能力、增強師生交流互動為目的,合理規(guī)劃網站結構。電路課程網站的結構如圖1所示[2]。電路課程網站采用左側一級菜單,右側具體內容的固定布局。網站的主頁面如圖2所示。

2 網站特色及其在教學中的應用

2.1 資源豐富,內容完整,實現了對學生學習的全程指導

電路課程網站一共開設了19個欄目,包括各種教學資料(課程介紹、教案、授課課件、授課錄像)、學習輔助材料(在線自我測試、典型習題與解答、考研輔導)和網絡資源鏈接等,內容完整,資源豐富。課程網站還設有自學指導專欄,提供每一章的預習提示、新概念、需重點掌握的內容和問題,要求學生帶著這些問題,去教材、課程網站上尋找答案,便于學生自學[2]。同時還開設了優(yōu)秀作業(yè)欣賞欄目,對每次作業(yè)進行網上點評,并且將完成較好的作業(yè)拍成照片掛在網上,以便其他學生借鑒學習。這樣既有課前自學指導,又有課堂全程教學錄像,還有課后優(yōu)秀作業(yè)欣賞,對學生在課前、課內及課后整個學習過程中都有很大的幫助,引導學生在自主學習過程中循序漸進地學習。

2.2 習題、測試分層設計,滿足不同層次學生的學習需求

針對學生學習基礎、學習能力以及興趣的不同,電路課程網站上所有的習題、測試都分層設計。網站上的習題分為簡單、中等、較難等多個層次,學生可以自由選擇習題的難度,符合因材施教的原則。每一章的在線自我測試欄目有對基本內容的測試和對綜合能力的測試。對學習基礎較差的學生只要求完成基本內容測試,對中上水平的學生建議完成綜合能力測試。在線自我測試的題目是隨機組題,從而避免了學生之間的相互抄襲。每次測試完畢,學生馬上可以看到自己的成績及正確答案,便于學生自我檢測。為滿足優(yōu)秀學生的學習需求,還開設考研輔導專欄,其中包括難點解析、經典習題和考研參考文獻等。因此,課程網站可以滿足各個層次學生的學習需求。

2.3 重視實踐,將理論和實踐緊密結合,提高學生的實踐能力

在電路課程網站中,除設置理論教學模塊之外,還開設了電路知識應用實例欄目,用于介紹電路理論在實際生活中的各種應用實例(如圖3所示)。這樣既可提高學生的學習興趣,又使電路的學習不僅僅只停留在解題層面上。同時我們還開設了實驗教學和課外科技欄目。在實驗教學欄目中有實驗項目、實驗預習提示、實驗課件、實驗課堂錄像、實驗報告反饋、常用儀器介紹等內容。在課外科技欄目中有我校歷屆學生作品介紹,近幾年我校學生電子設計競賽獲獎情況和全國大學生電子設計競賽官方網站鏈接。通過這些欄目,把理論教學與實踐教學緊密結合,重視在實踐教學中培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神與實踐能力。

2.4 充分發(fā)揮教師主導、學生主體的作用,提高學生自主學習能力

在電路課程網站中,每個學生都有自己獨立的賬號和密碼,便于學生實現自我管理,滿足學生的個性化學習需求。教師則具有評價、管理功能,教師可以在網上查看所有學生的測試成績。教師根據學生的測試情況,了解學生對課程相關內容的掌握程度,并在教學中及時進行調整,如教師對學生測試成績普遍較差的章節(jié)進行重點補習。教師還可以查看每位學生對課程網站各部分內容的訪問量,具體訪問時間及整個班級所有學生對網站各部分內容的總體訪問情況,根據這些反饋信息及時對課程網站的相應內容作出調整,從而真正發(fā)揮教師主導、學生主體的作用。圖4為本學期機電111班學生測試成績匯總表。圖5為本學期以來課程網站各部分內容的總體訪問情況。

2.5 互動性強,師生網上交流活躍

為了彌補課堂教學師生交流不足的缺陷,課程網站開設了主題討論區(qū)、答疑區(qū)和自由討論區(qū)。主題討論區(qū)主要是教師針對所學知識點組織大家一起探討,請學生積極參與回答。答疑區(qū)主要是學生提出疑問,教師來回答,學生可在該欄目上對自己關心的問題與教師進行單獨交流與討論,教師針對每個學生的特殊情況,為學生在學習上排憂解難、指點迷津,提高了學生的學習積極性。自由討論區(qū)是學生對自己感興趣的話題進行探討。課程組教師輪流負責網站的維護,保障網上答疑、專題討論等實時性強的欄目的建設。本學期以來各種帖子的數量計1 200多個(如圖6所示),參與的學生在90%以上,這些都說明學生的參與積極性非常高,師生網上交流活躍。

3 結束語

電路分析基礎課程網站目前已經為我校2008~2012級共5屆學生所使用。自從該網站使用以來,實現了教學資源的最大限度共享,學生學習電路課程的積極性大大提高,自主學習的能力也得到了加強,課程的不及格率明顯下降。表明該課程網站對電路教學起到了很好的輔助作用,為我們的教學改革帶來更大的便利和發(fā)展空間?;谠撜n程網站電路分析基礎省精品課程的建設也取得了一定的成績。

參考文獻

[1] 劉慶偉,刁文廣,舒云星.模擬電子技術精品課程網站的開發(fā)[J].電氣電子教學學報,2008(4):93-95.