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电子电路基础学习范文1
关键词:Multisim2001 仿真 戴维南定理 等效
一、前言
高职高专电路基础注重实践性、操作性,而由于目前高职院校实验室设备及场地的限制,学生无法随时随地进入实验室去预习实验或设计电路。基于这种现状,笔者认为可以利用电路仿真软件来弥补实验环境的局限。Multisim 2001是一种电子电路计算机仿真设计软件,它被称为电子设计工作平台或虚拟电子实验室。学生在Multisim环境中不仅可以精确地进行电路实验,深入理解电子电路的原理,同时还可以大胆地设计电路,不必担心损坏实验设备。本文以电路基础实验中的戴维南定理的验证来演示如何利用Multisim 2001仿真软件来完成该实验的模拟。
二、戴维南定理验证
戴维南定理指出:任何一个线性有源二端网络,对于外电路而言,总可以用一个理想电压源和一个等效电阻串联的等效电路模型来代替。其中:理想电压源的电压等于原二端网络的开路电压UOC,其等效电阻等于网络中所有独立源为零时的等效电阻Ro。对于开路电压和等效电阻的测量,学生不易理解,操作总是错误,若在实验前让学生先通过仿真软件进行模拟实验,直观地观察到实验现象及实验结果,然后再进行实际电路操作,将起到事半功倍的效果,大大提高实验效率。
(一)戴维南定理原电路
在仿真界面搭建戴维南实验原电路如“图1”所示,虚拟电压源的输出电压分别为12V、6V,利用虚拟万用表分别测量R3支路的电流和端电压。打开仿真按钮开关,可得R3支路的电流为6.429mA,端电压为5.786V。
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图1 戴维南原电路伏安特性仿真测试
为了得到戴维南等效电路,需要分别测试开路电压及等效内阻。
(二)开路电压UOC的仿真测试
根据开路电压UOC的定义,将“图1”中的R3支路断开,得到如“图2”所示电路。打开仿真按钮开关,万用表中即可显示开路电压UOC=9V。
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图2 开路电压的测试
(三)等效内阻Ro的仿真测试
“图2”中,设置万用表测试直流电流,如“图3”所示电路。打开仿真开关,即可显示测试的短路电流值ISC,带入公式Ro=UOC/ ISC,即可得等效内阻Ro为5Ω。
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图3 等效电阻的测试
(四)等效验证
由开路电压UOC=9V和等效内阻Ro=5Ω,根据戴维南定理可得等效电路如“图4”所示,从图中可以看出,支路电流及电压分别为6.429mA、5.786V,与原电路相同,从而验证了戴维南定理的正确性。
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图4 戴维南等效电路伏安特性仿真测试
实践证明,在电路基础实验中引入计算机仿真软件进行模拟实验,可以让学生在实际电路操作前先进行模拟实验,有一个直观、形象的认识,有助于学生对实验的理解,有效提高学生实验的正确率,对提高教学质量,激发学习热情,增强学习的主动性和积极性,培养学生分析问题、解决问题的综合能力具有重要作用。
参考文献:
[1]鱼群,舒华,陈新兵.Multisim进行电子电路设计的教学研究[J].实验科学与技术,2007(5).
[2]孙晓艳,黄萍.基于Multisim的电子电路课堂教学[J].现代电子技术,2006,29(24).
[3]朱采莲.Multisim电子电路仿真教程[M].西安电子科技大学出版社,2007.
电子电路基础学习范文2
关键词:多媒体;仿真;电路
中图分类号:G434 文献标识码:A 文章编号:1674-7712 (2013) 06-0172-02
随着半导体集成和微电子技术的迅速发展,集成电路的品种和数量与日俱增,应用也越来越广泛,集成电路变得无处不在。集成电路的使用大大简化了电路的设计,并且使系统及设备的性能指标得到了很大提高。《集成电路原理与应用》课程作为电子测量技术与仪器专业的一门职业技术基础课程,其内容涵盖电路基础、模拟电子技术和数字电子技术等多门课程[1]。在本课程的教学中,我们充分利用了多媒体教学方式,以动画形式展现集成电路的相关知识,大大激发了学生学习的积极性,大大丰富了教学内容,同时,我们充分利用了计算机软件仿真技术,将集成电路的典型应用电路通过ProtelDXP进行仿真实验,摆脱了有限的实验环境的限制,让学生在学习集成电路相关知识的同时掌握了先进的计算机辅助工具,最后,我们给予了学生在万能板上实现电子电路的机会,学生通过亲身体验制作和调试电子电路的过程,让学生具备了一定的分析问题和解决问题的能力,同时收获了通过自己努力实现目标之后的成就感。经过教学实践表明,本课程的教学内容容易实现,安排合理,学生参与的积极性高,取得了很好的教学效果。
一、教学内容的安排
本课程的内容繁杂,讲授时间有限,因此结合我院电子测量技术与仪器专业人才培养方案的要求,将本课程的教学目标定位于应用,教学的重点在于典型集成电路芯片及其典型应用电路的分析讲解、仿真和制作。首先应用线性集成稳压器制作出5~15V可调稳压电源,以供后续的集成电路应用电路使用。接着应用运放集成电路、定时集成电路、功放集成电路、非门集成电路和与非门集成电路制作出贴近生活的电子电路。具体教学内容如表1所示。
二、教学实施的特色
(一)充分利用多媒体教学方式
随着现代科技的发展,我们已经进入了一个信息化的时代,多媒体已经广泛的用于教学领域。多媒体教学以声音、图片、动画等丰富的媒体形式最大程度地调动了学生的视听感官系统,充分展示了教学手段的多样化,改变了传统的“一张嘴一支粉笔一块黑板”的教学模式,为现代教育改革注入了新的生机和活力,从而为本课程改善教学效果带来了福音。
本课程所涉及的集成电路芯片众多,受到经费的限制,不可能一一购买给学生展示,但是采用多媒体教学方式后,就可以将典型芯片的图片一一展示给学生,大大降低了教学成本,同时也丰富了学生的视野。另外,有些集成电路的典型应用电路很多,如果采用板书的方式,受到课时的限制,不可能一一给学生讲解,但是多媒体教学可以迅速地把课程资源显现在学生面前,可以大大节省教师板书的时间,使教师可以传授更多的知识,从而提高教学效率。同时,在电路的展示中配以动画,丰富了电路的生命力,从而大大激发了学生的学习积极性。
(二)充分利用计算机软件仿真技术
随着电子技术和计算机技术的快速发展,电子产品的设计与计算机的联系越来越紧密。作为以社会需求为第一要务的高职教育,在《集成电路原理与应用》课程的教学中,我们充分利用现有硬件条件,充分利用计算机软件仿真技术,培养学生应用集成电路设计和分析电子电路的能力。
我们在教学中使用的软件是ProtelDXP,学生已经在前续《电子CAD》课程中学习了如何使用该软件设计和仿真电子电路。使用ProtelDXP作电路仿真的基本流程[2]如图1所示。
在本课程的学习中,学生在ProtelDXP中通过选择元器件、连接电路、确定元器件参数实现集成电路的应用电路,还可以方便地对电路进行测试和修改,有助于增强学生对学习内容的感性认识,培养学生主动思考的能力,而且可以将本专业所开设的课程联系起来,实现几门课程之间的融会贯通,促使学生学好相关专业课程,并且做到学以致用。
(三)动手制作电子电路
电子产品的设计与制作要求学生有较强的实际动手能力,因此,在本课程的教学中,全班学生以小组(一般4-5人一组)为单位,要求学生在已经绘制好的电路原理图基础上设计出单面PCB图,然后在万能板上制作出相应的电子电路。
学生在电路原理图和单面PCB图的指导下焊接并调试电路。在整个制作和调试过程中,教师主要起指导作用,在必要时帮学生分析故障产生的原因,而学生才是主体,一切问题得由学生自己动手解决,从而大大提高了学生学习的主观能动性。
制作和调试电路在整个教学过程中占用时间是最多的,无论多么简单的电路,总是会有个别小组出现问题。但是,学生正是在不断发现问题、解决问题的过程中加深了对所学知识的理解。另外,电路的调试离不开常用电子仪器仪表如万用表、示波器等的辅助,这也让学生实际体会到了在《电子测量技术》课程所学习知识的实用价值。
三、结束语
在本课程的教学中,通过任务引领,结合先进的计算机技术,学生在学中做,做中学[3],学做结合,充分调动了学生的学习兴趣和积极性,学生的出勤率很高,而且参与率很高。学生通过动手制作和调试电路,学习能力和动手能力有了较大提高,从一开始遇到问题不知如何是好,到最后能够查找电路中的简单故障,可见学生解决问题的能力有了一定的提高。但是,也存在一些问题。首先,本课程的教学对教师的要求较高,教师不仅要具备深厚的理论知识水平,还要了解集成电路在实际应用中的情况,这就需要加强与企业间的联系,在这方面需要进一步加强。其次,在当前的教学中,受到成本和课时的限制,集成电路芯片多采用引脚数量少的插针式元件,避免使用引脚数量多或贴片封装形式的元件,这与当前集成电路在实际使用中情况有点相悖,在今后的教学中需要改进。
参考文献:
[1]向继文,刘昕.“集成电路原理及应用”教学改革[J].中国电力教育,2011,193(6):179-180
电子电路基础学习范文3
摘要:电子技术课程是中职校电子类专业的一门专业基础课。本文从中职校学生的培养目标出发,对课程进行了一体化教学的探索,阐述了“知识+操作技能”的教学模式,并对具体实施作了详细的论述。
关键词:电子技术;一体化教学;探索;实施
电子技术课程由两大部分组成,即模拟电路基础和数字电路基础,是研究各种半导体器件的性能、各种单元电子电路的工作原理、功能及应用的一门专业基础课,同时也是一门实践性、应用性很强的课程。其目的就是使学生通过学习和实践获得电子方面的基础知识和基本技能,提高学生的观察能力、逻辑思维能力及分析问题解决问题的能力,同时提高学生使用相关电子仪器设备的能力和电子组装工艺水平。由于该课程的理论性和实践性都很强,在整个电子专业的教学中起着重要的作用。但是,我们的学生却很难学好这门课,原因就在于陈旧的教材及老式的教学方法不适应技校学生的特点,也与中职校培养社会上需要的操作型、技能型、实用型人才的培养目标不相适应。因此有必要进行探索与改革。
一、电子技术课程教材及老式教学方法存在的问题
目前,中职校电子类专业使用的电子技术教材,内容较落后,很多教材都是由大学教材改编而来,理论性太强,就现在的技校生而言,基本上都不能完全理解和接受,容易使学生产生放弃学习该课程的念头;重理论,轻实践,与中职校培养社会上需要的操作型、技能型、实用型人才的培养目标不相适应。传统的教学方法也不能适应现代教学的需要。传统的教学方法是先在教室上理论课,讲授的是诸如各种电子电路的基本概念、工作原理、各种参数的推导与计算等看不见摸不着的抽象知识。然后再让学生到实验室进行实验。而实验内容也是以验证性实验为主,是由老师事先准备好实验电路和器材,实验时先由老师将实验目的、实验内容及过程、实验中可能发生的问题及注意事项讲述一遍,然后让学生在规定的时间内完成实验。由于现今的技校生基础知识相对较差,学习能力欠缺,无法全面掌握课程的理论基础知识,不能详尽地分析各种单元电路的工作原理,其结果是大部分学生成了实验的旁观者,而在做实验的学生也是“照葫芦画瓢”,机械地完成了实验内容,甚至于做完后还不知道自己到底做了什么,要解决的是一个什么问题。结果使学生失去了实验兴趣,而对高深的理论知识更是望而却步。因此有必要对电子技术课程的教材和教学过程进行新的探索,找出一条由纯理论教学、验证性实验教学模式到既能让学生掌握一定的理论知识,又能通过实验(实习)提高学生操作技能的、适合中职校学生学习的教学模式。
二、电子技术课程一体化教学的探索
根据中职校对电子类人才的培养目标,本着理论知识够用,重在实际能力培养的原则,对原课程内容进行大胆整合,对理论偏深的内容和陈旧知识进行删减,对于各种单元电路,只要求掌握其工作过程及功能作用,而对于繁琐的理论分析和公式推导计算则删去不讲,把重点放在如何“用”这些电路上。故而将本门课程的教学全部放在实习室进行,由过去的“理论+实验论证”的教学模式转到“知识+操作技能”的全新的一体化教学模式。为此,将电子技术课程整合为多个主模块和子模块进行一体化模块式教学,每个模块都给出要掌握的知识点和要达到的操作技能。在使学生掌握常用电子仪器仪表使用方法的前提下,能分析判断各模块电路发生故障的原因和部位,不断提高学生的基本操作技能和组装各种电路的工艺水平。重点要求学生掌握各模块的知识点及对各模块电路的功能测试、分析与应用。
三、电子技术课程一体化教学的实施
电子技术课程是一门理论性和实践性都很强的课程,要想收到很好的教学效果,在具体教学内容的编排上要做到模块与模块之间的衔接。对于模块与模块之间的知识连接点,一定要向学生阐述清楚,否则前后知识脱节,就很难取得较好的教学效果。对于电子电路,几乎所有的电路参数、数据、波形都必须通过电子仪器仪表才能反映出来,电路原理图与实物装配图之间的转换也是一个难点。因此,要取得较好的学习效果,提高学生的动手能力,必须从以下几个方面入手:
1、狠抓基本功练习。要求每位学生都要学会万用表、信号发生器、直流稳压电源、示波器等电子仪器的使用方法;练好元器件在线路板上的焊接基本功;认识电阻、电容、二极管、三极管等元件,并能用万用表测量其参数。
2、合理安排理论知识点的讲授时机。对于每个模块理论知识点的讲授,要进行科学的安排,有的模块可放在学生动手操作前讲述,如电子仪器的使用,老师必须要边讲授边示范,然后让学生动手操作练习,引导学生入门。有的则可放在实习后用讨论、提问、总结的形式获得。如集成运算放大器组成的放大电路,可先让学生动手装配与测试,学生通过自己测量得到的数据得出集成运放组成的放大电路的闭环电压放大倍数只取决于反馈网络的电阻与输入电阻的比值,与集成运放本身的参数无关。这种由学生自己得出的结论,容易被学生接受和牢记。
3、循序渐进,提高学生学习积极性。对于每个子模块的教学,要循序渐进,开始的几个模块都要将电路原理图中的元件与其对应的实物进行对照说明,引导学生在万能板上设计电路装配图。要加强实习过程中的巡回指导,对于实习中发生的故障,以引导的方式指导学生分析故障可能产生的原因和部位,逐步缩小故障范围,直到排除故障,让学生感受到成功带来的喜悦,激发学生的学习兴趣,提高学生的学习积极性。
4、表彰先进,激发积极向上的学习热情。每个模块结束后,都要评出该模块的“学习之星”,表彰先进,激发学生你追我赶,积极向上的学习热情。
5、改变学习成绩的评定方法。改变过去以理论考试和实验报告成绩决定学生学习成绩的方法,而是根据学生在整门课程的学习过程中的学习态度、操作情况、实验结果的准确性、参与实践教学的主动性、创造性、正确性来综合评定学生的成绩。扭转学生只重视理论考试、实验结果,不重视实习过程、不动脑筋、抄袭别人实习数据的现象。真正把学生培养成既有一定的理论知识又有很强的实际动手操作能力和创新能力的实用型人才。
参考文献
[1]张兴龙.电子技术基础[M].北京.高等教育出版社.2005.
电子电路基础学习范文4
关键词:Multisim;虚拟仿真;电子技术;实验教学
中图分类号:TP391.9;G712文献标识码:A文章编号:2096-4706(2020)07-0183-04
ApplicationofVirtualSimulationSoftwareintheTeaching
ofElectronicTechnologyinUniversities
CAOHaiyan1,ZHANGDawei2
(1.SchoolofCommunicationTechnology,CommunicationUniversityofChina,NanguangCollege,Nanjing211172,China;
2.AcademicDepartmentofCommunicationUniversityofChina,NanguangCollege,Nanjing211172,China)
Abstract:Conformtothetransformationanddevelopmentofthemainelementsofteaching,teachingresourcesandteachingmediainthe“internetplus”era,mostteachersareexploringonlineandofflinehybridteachingmethodsthatmeettheneedsoftheirownuniversities.Inviewofthecurrentteachingsituationandproblemsofelectronictechnologycoursesinourschool,thispaperpresentsamethodologytoapplyMultisimvirtualsimulationsoftwareintoexperimentalteaching.TheapplicationandadvantagesofMultisimvirtualsimulationsoftwareinpracticalteachingareillustratedbyspecificexamples.Itisappliedinthenetworkteachingprocessof“nostopteaching,nostoplearning”,Italsoprovidesakindofteachingthoughtandmethodforthefollowingteachingreform.
Keywords:Multisim;virtualsimulation;electronictechnology;experimentalteaching
0引言
我校現有电子信息类广播电视工程、通信工程、电子信息工程专业和计算机类计算机科学与技术、数字媒体技术、智能科学与技术共计6个专业,电子技术课程是上述专业的重要专业基础课。是学生硬件类课程的基础,为学生后续专业课学习、毕业设计、创新创业大赛、各类计算机设计竞赛以及从事硬件类工作、科研提供了重要的保障。长期以来,课程的主要任务就是掌握电子电路的基本原理,强调电路的分析方法与设计研究,尤其是注重学生掌握电子电路器件的外部特性与实际应用能力的培养。因此,如何紧跟电子技术的发展,搞好课程教育和教学改革,提高教学质量,是高校教师一直研究的内容文章文结合学校的实际,提出在电子电路课程的教学中引入虚拟仿真软件,辅助理论教学、补充实验设备不足,进一步引导学生应用到课程设计、毕业设计和电子设计竞赛,提高人才培养的质量。
1虚拟仿真软件在电子技术教学中的可行及必要性
在电子技术课程的教学中,由于该课程工程实践性强,需要理论教学与实验教学相结合,培养学生的动手能力和科技创新能力。教师既需要在课堂上进行一些简单必要的演示实验来引导学生掌握理论知识点,也需要让学生课后实际动手实验实践。因此,在工科教学过程中实验环境或不可缺。传统的课程教学采取课程实验定制电子技术实验箱,并需要配备相应的信号源和测量仪器等多个仪器。但是定制实验箱的电路元器件参数被限定了,更换不同参数的元器件不方便,对于一些扩展实验,综合设计类实验实训存在一定的局限性;并且由于我校为传媒类院校,对工科专业实验室的投入资金有限,不可能购买所有能用到的实验箱和仪器仪表;而且学生在实验过程中不能够完全掌握元器件在电路中的作用,在实验验证过程中会发生元件参数错误、电路连线错误、仪器仪表使用错误等,导致仪器仪表损坏;由于不可避免的情况,无法正常线下授课学习,只能网络学习的情况下,师生均采购实验设备是不切实际的事情。综合上面几点考虑,如果能有一种虚拟仿真软件,有丰富的元器件库和仪表资源、能够方便修改元器件参数进行电路分析等相关功能的软件,可以针对性地解决上述问题。而Multisim软件能够满足以上实验教学和实验设计需求。
2Multisim软件主要功能和优点
Multisim是美国国家仪器(NI)公司推出的电子电路仿真软件,它用软件的方法虚拟电子元器件以及各类电子电工仪表,通过软件将元器件和仪器融为一体,能满足中小规模的模拟、数字逻辑以及混合电路的仿真需要,软件的主要特点如下。
2.1图形界面直观易用
该软件的操作界面延续了EWB软件的实验工作台的特点,可以像在纸上绘制电路图一样,利用鼠标直接拖拽电路元件和测试仪器放置在界面上,并可以直接用鼠标划线构成导线连接元件。
2.2丰富的元器件和测试仪器
该软件元件和仪表资源非常齐全,提供了当前国际主流元件商提供的一万多种元件,并且可以通过设置修改元件的基本参数,甚至可以在设计过程中创建自己需要的新的元器件。测试仪器库的测试仪器也很齐全,涵盖目前市面常用的测量仪器,并且面板设置跟真实仪器非常相似,使用方法一样。
2.3强大的仿真和电路分析功能
该软件具有较强的电路仿真和分析功能,可以提供电路的瞬态分析和稳态分析、时域和频域分析、线性和非线性分析等多种电路分析方法;还可以设计、测试和演示各类电子电路,包括电路基础、模拟电子电路、数字电子电路、高频电子电路及部分微机接口电路等。
基于该软件的上述特点,在高校电子技术基础课程教学中,可以利用仿真软件检测设计电路的正确与否,及时排查错误。相对于利用实际硬件验证,提高了效率,节省了时间,避免了实际原材料的消耗和浪费,节约成本。并且在仿真的过程中,可以快速修改参数,及时观察出电路的输出情况,理解不同元件、不同参数对整个电路的影响,加深对实验实训内容的理解,掌握理论知识。[2]
3Multisim在电子技术教学中的应用
基于Multisim软件在电子技术课程中采用虚拟仿真教学法,不仅可以及时将抽象的概念形象化,还可以将一些学习方法等以动态方式体现出来,降低了学生学习理解的难度,拉近了课程教学目标与市场需求的距离;还可以根据需要随意控制,使實验结果反复重现,大大提高了课堂教学效率,也可以由学生自己动手得到实验结果,提高了学生的工程应用能力,使学生的学习兴趣得到了有效激发和提高。
3.1基于Multisim软件的实验方法
学生在电子技术的学习和实验过程中,利用Multisim仿真软件来验证和设计实验实训,需要遵循如下的步骤,如图1所示。
首先分析实验目的和实验任务需求,根据电路功能确定实验方案并选合适的元件,设计电路原理图。然后在Multisim仿真软件中搭建好电路模型,设置好元件参数并仿真。如果仿真结果不正确,则需要分析错误结果,找出电路设计的问题,修改设计电路图重新仿真完善。如果结果正确,则可以记录实验结果、分析数据、整理实验报告册。同时还可以通过修改电路中元件的参数,来分析总结参数的变化对电路的影响。
3.2Multisim软件在电子技术教学中的应用实例
负反馈放大电路是模拟电子技术中比较典型的基础验证性实验,在实验室中,需要进行基本放大电路和负反馈放大电路两种电路的连接和改接。学生在连线和仪器使用方面还比较生疏,很难在有限的实验时间熟练达到实验并验证的目的。可先用Multisim仿真该实验,能够使学生更好地理解实验内容,有条件的情况下再进行实验箱实物操作连接验证。既保护了实验仪器,也提高了学生电路设计的能力,也在特殊情况下解决了没有实验设备的缺点。
本例中建立的负反馈放大电路是一个带有电压串联负反馈的两极阻容耦合放大电路,如图2所示。
将图2电路图改接,将Rf断开后分别并在Rf1和RL上,其他连接不动,构成不含负反馈的基本放大电路,如图3所示。
3.2.1放大电路输出失真的观察
将上述电路图的输入信号的幅度提高10倍,使负反馈放大电路Ui=100mV,基本放大电路Ui=10mV。用示波器观察输出波形,如图4、图5所示。由输出波形图可以看出,如果输入信号的幅度设置过大,超出了放大器的放大区,输出波形将产生失真。图5的基本放大电路产生了饱和(削底)失真,图4的负反馈放大电路顶部和底部都产生了失真。
3.2.2放大电路动态参数的测量
调整输入信号幅度,在保证示波器监视下的输出波形Uo不失真的情况下,分别测量上述两幅图的中频电压放大倍数AV、输入电阻Ri和输出电阻Ro。
计算公式为AV=Uo/Ui;Ri=R1*Ui/(Us-Ui);Ro=(Uo/UL-1)RL,其中R1=5.1kΩ,RL=2.4kΩ。测量及计算后的数据如表1所示。
根据表1的计算数据分析,可以验证到:
(1)与无任何反馈的基本放大电路相比较,此带有电压串联负反馈的两极阻容耦合放大电路的动态性能的变化:极大地提高了输入电阻,降低了输出电阻,降低了放大倍数。
(2)将输入信号幅度控制在一定的范围内,放大后的输出波形均保持为不失真的状态,如图6、图7所示。
在实验的过程中,还可以让学生利用直流电压表测量三极管三个极的静态电压参数;试着改变一些元器件的参数,看看输出和静态工作点有什么变化;分别增大两个电路信号源的输出幅度至产生输出失真,观察反馈对非线性失真的改善情况等等。而这些在没有电路箱的时候也很容易实现,甚至操作上比有电路箱更方便实现。学生亲自动手画图,改动电路,亲眼看到示波器值的变化,然后启发他们用理论知识去解释所发生的现象,就能引起他们对理论学习的兴趣,激发动手实验的乐趣,提高分析问题、解决问题的能力,增加自行设计电路的信心。[3]
4结论
总而言之,在高校电子技术类课程的教学过程中,可以充分利用虚拟仿真Multisim软件到理论和实验的教学中去。Multisim软件界面清晰,使用简单,元器件和仪器等电子资源丰富,且可以定期更新下载较新的元器件库和仪器仪表。在线上、线下的理论、实验教学过程中均可以进行使用,并可以先进行预先仿真设计和分析,排查问题后再结合硬件实际操作,加深学生对知识的理解。
参考文献:
[1] 俞志英.Multisim仿真软件在模拟电子技术实验教学中的应用 [J].信息技术与信息化,2019(4):113-114+117.
[2] 豆玉杰,张霞.Ewb在电子电路教学中的作用 [J].农业网络信息,2007(2):109-110.
[3] 刘景艳,李玉东.Multisim仿真软件在电工电子实验教学中的应用 [J].中国现代教育装备,2018(19):36-39.
电子电路基础学习范文5
根据教学的组织原则及课程的特点,各课程组织的形式会有所不同,要求完成的任务目标也有所不同,下面选取三门课程分析在教学中如何依据“教、学、做”一体化来重构课程内容:
(一)《模拟电子电路分析与调试》课程通过设计实践项目,将理论知识嵌入到项目中重构课程教学内容模拟电子技术是电子专业的一门重要的专业基础课程,由于专业性很强,很多学生在学习时,就被这门课程难住了,从而觉得电子专业很难,放弃对电子专业的学习。多年来,我一直在思考如何上好这门课程,如何让学生从这门课程起步,激起学生学习专业的兴趣,踏入电子技术的神奇领域。我们在上学期模拟电子技术一体化教学中使用项目教学法开展教学,其实践过程是:首先,我们确立了采用哪些项目来把这门课程的知识点贯穿起来,通过这些项目的实践来带动相关理论知识的学习,并用理论知识指导项目的分析,实现项目的功能。我们最后选择以下项目来重构模拟电子电路分析与调试这门课程内容。项目一:集成稳压直流电源的制作。这个项目中包含的知识点有二极管的识别与检测、二极管构成的整流电路分析与调试、电容滤波电路分析与调试、稳压电路分析与调试等知识点。项目二:单管音频放大电路制作。这个项目中包含的知识点有三极管的识别与检测、单管放大电路的组成、工作原理分析与调试等知识点。项目三:多级负反馈放大电路的制作。这个项目包含的知识有多级放大电路组成、工作原理分析、反馈的判断、引入负反馈后对电路影响等知识点。项目四:集成音频放大电路的制作。这个项目中包含的知识点主要是认识集成运算放大电路,已经分析集成运放构成的典型电路等知识点的学习。项目五:低频功率放大电路的制作。这个项目中包含的知识点主要是功率放大电路的组成特点、工作原理分析和调试电路等知识点。项目六:正弦波振荡电路的制作。这个项目中包含的知识点主要是电路起振的条件,会分析判断电路能否满足电路振荡的平衡条件,熟悉典型振荡电路的组成结构特点等知识点。项目七:调光台灯的制作。这个项目中包含的知识点主要有晶闸管的识别与正确使用,单向可控整流电路的组成、工作原理已经电路调试等知识点。然后,我们确定了这些项目实施的教学方法:实践—理论—实践的方法。第一环节———实践:在简单讲解这个项目工作过程的基础上,发给学生元件让学生根据提供的项目原理图焊接电路,要完成这步实践,学生要能对元件进行识别与检测,通过这一步的实践让学生掌握元件的识别与检测,并学会看懂原理图元件之间的连接,能根据原理图正确焊接电路,同时为第二个环节的实施打下基础,学生通过焊接电路必然对将要讲解的项目电路非常熟悉。在这个环节同时让学生测试关键点的数据或波形,不管测试成功与否,学生这时候都有很强的要了解这个电路是如何工作的学习需求和兴趣,这时候要求学生全部停下这一步实践,进入到第二个环节———理论。第二环节———理论:围绕着这个项目涉及到的知识点,教师开始讲解相关的理论知识,然后应用这些理论知识分析学生刚才焊接的项目电路,理论分析并计算关键点的电压,理论分析关键点的波形,并教会学生判断故障,检测电路,如果某一点的没有测到理论分析应该得到的电压或波形,如何来检测电路,排除故障,直到得到正确的结果。接下来,就进入到下一环节———再实践环节。第三环节———再实践:通过第二环节的学习,学生基本明白了这个电路是怎样工作的,接下来,学生进入到再实践环节,在这个环节要求学生对焊接的电路进行测试,记录相应的数据波形,并判断测试结果的正确与否,在这个环节,学生要学会并完成电路检测、故障的排除,学会正确使用仪器仪表,这个过程的完成在第二环节理论指导的基础上进行,通过这一环节实践对理论知识在实践中的应用进一步的掌握,并加深对理论知识的理解。
(二)《电子元器件识别与检测》成功剥离成一门专业实践课程电子元器件是电子技术中的基本元素。任何一种电子装置,都由各种电子元器件合理、和谐、巧妙地组合而成。传统的电子专业教学计划内一般不会含有单独的电子元器件识别与检测课程,通常只是在讲授《电路基础》、《模拟电子技术》和《数字电子技术》等课程时,介绍部分课本讲授需要接触到的元器件,这就导致了对整个电子元器件的介绍系统性不强,再加上《电路基础》、《模拟电子技术》和《数字电子技术》等课程自身的学习难度就非常高,导致了学生的学习压力非常大,通常很难掌握好。因此,在教学中,将电子元件识别与检测技能单独剥离出来形成了《电子元件识别与检测》课程。该课程以培养学生了解常用电子元器件的识别、检测及使用等电子技能的基本功为起点,整个教学过程均安排在实训场地,按照项目式教学的方法开展教学。《电子元器件识别与检测》课程项目设计如下:项目一:电阻、电容的认知与检测。认识电阻的分类,电阻器的标称系列,阻值的标注法。认识电位器外形及工作原理介绍。常用电容器的性能,容量标称法,规格与标注方法。掌握电解电容的简易检测法。项目二:半导体二极管、三极管及可控硅的认知与检测。认识二极管的分类,型号命名方法,基本用途。用万用表简易检测二极管性能方法。认知三极管的分类,命名方法(国内及国外),三极管的选用条件,更换替代原则,三极管引脚的识别与测试技能。单向可控硅的检测及引脚判定。项目三:变压器及继电器的认知与检测。熟悉变压器的基本应用。掌握变压器的一般检测方法。了解继电器的一般结构。项目四:发光二极管、光敏元件及光电耦合器的认知与检测。了解提高光放大器灵敏度的方法,光电耦合器的一般检测方法。项目五:集成电路及音乐芯片认知与检测。掌握集成电路的分类,国内外集成电路的命名,封装外形与引脚顺序识别。熟悉用万用表检测F007。使用MOS集成电路一般常识。项目六:扬声器、传声器及开关接插件的认知与检测。扬声器的分类,主要技术参数,电动式扬声器的工作原理,喇叭与压电陶瓷片的检测。话筒的种类,结构与工作原理,动圈式与驻极体话筒的检测。项目实施过程中,从实践入手,对于每种元器件,从结构简介开始,由浅入深地介绍它的外形、符号、命名方法、工作特性、主要应用、使用注意事项、好坏判断等。通过本课程的学习,学生很快就对所需元器件有了全面的了解和掌握,通过动手提升了学生的学习兴趣,并为其学习后续课程和今后在专业中应用电子技术打下了良好的基础,同时还极大地减轻了后续课程的学习难度。
(三)《电子综合实训》成功将多门专业课程整合在一起《电子综合实训》整周实训课程以工作任务为线索,以实际电子产品———函数信号发生器为载体,以任务实施为导向,通过以制作一个具体的、具有实际应用价值的函数信号发生器产品为目的的工作任务展开构建项目式的学习任务,将整个函数信号发生器的工作任务分成以下七个学习任务:任务一:函数信号发生器的电路设计;任务二:函数信号发生器的电路仿真;任务三:函数信号发生器的PCB设计;任务四:函数信号发生器的PCB制作;任务五:函数信号发生器的元器件识别与测量;任务六:函数信号发生器的安装与调试;任务七:编写函数信号发生器技术文件。每个任务按照任务目标任务要求相关知识任务实施任务总结的思路安排,充分体现“在学中做,在做中学”的教学思路。项目的工作任务与现实工作紧密相关,为学生模拟了一个更贴近实际工作的学习环境。该课程将《电子元器件识别与检测》、《数字电子技术与实践》、《模拟电子技术与实践》、《电子线路板设计与制作》、《电子电路仿真技术》、《电子产品制造与工艺》等专业课程有机的整合到了一起,使学生通过本课程的学习掌握了电子产品电路设计、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。通过本课程的学习提高了学生对电子专业的直接认识,让学生通过设计制作实际电子产品感受到了成就感,极大地提升了学生的学习兴趣,使学生的综合素质和职业能力得到了显著提高,为学生的后续学习以及职业生涯的发展奠定了很好的基础。
二、结束语
电子电路基础学习范文6
关键词:数字电路;技能考核;以问题为纲
作者简介:乐丽琴(1981-),女,湖北孝昌人,黄河科技学院信息工程学院,教研室主任,讲师;栗红霞(1978-),女,河南开封人,黄河科技学院信息工程学院,讲师。(河南 郑州 450063)
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)04-0094-02
“数字电子技术”是电子、通信类专业的一门专业基础课程,要求学生掌握数字电路的基本概念、基本理论,掌握数字电子电路一般分析方法与设计方法,尤其是大中规模集成电路设计与开发能力。作为培养应用型人才的学校,培养的学生以后将以电子产品的生产、维护、维修等为主要就业方向,工作中要求的是实际动手能力、技术应用能力、创新能力等综合职业能力,那么在教学中如何激发学生学习兴趣,[1]提高其实践动手能力、培养其硬件设计与开发实践技能,是本校教师一直思考的问题,也是本次“数字电子技术”课程改革的核心。本文结合“数字电子技术”课程改革实践,从课程内容改革、实践环节改革、考核方式改革等方面,与大家交流。
一、课程教学内容体系改革
理论教学内容改革旨在使学生切实掌握“数字电子技术”课程理论知识的基础上,获得对数字电路基本分析与设计能力。整个教学内容改革遵循以下原则:强化集成、淡化分立;强化外部特性、淡化内部器件原理;强化宏观设计、淡化微观细节;强化定性分析、淡化定量推导。如教学内容应减少或删除器件内部结构的分析过程,着重介绍器件的作用功能、注意事项、应用场合等,注重理论联系实际。教学内容增加电子技术和方法的综合运用,突出工程性、实用性,激发学生学习兴趣,充分调动其参与意识。
1.课程内容主线
在课程教学实践中制定了一条课程主线,它由数字逻辑电路的两大主要分支组合逻辑电路和时序逻辑电路构成主要研究内容,由电路基本分析与电路基本设计构成主要研究活动,由“轻内部结构分析、重外部特性及功能应用”构成主要研究原则,课程教学主线如图1所示。课程授课内容、授课重点、授课方法围绕课程主线而展开。
2.教学内容安排
在教学内容的选择上注重教学的延续性,以少、精、宽、新为原则。大幅度地削减小规模集成电路的内容,增加对中规模集成电路(MSI)和大规模集成电路(LSI)的讲解。对于中规模集成电路和大规模集成电路,其内部电路一般不作为重点,着重其外部功能及应用,集中精力对基础知识、基本原理和重点内容精心组织、精心讲授。引导学生建立系统的知识结构。从能力培养着眼,精讲多练,注重讲、练结合,加强综合训练,在授课的过程中除了讲解课程一般知识外,还要注重内容的广度。尽量多地教给学生如何理解、分析、归纳、总结问题,避免死记硬背、机械地理解问题。引导学生学会举一反三,掌握学习方法,培养自学能力乃至创新能力,注重理论知识和电路实际应用技能紧密结合,将电子技术新技术、新器件及时地纳入课程教学内容中,以适应电子技术发展需要。
二、实践环节的教学改革
实践教学内容的改革旨在提高学生的实际操作动手能力和技术应用能力。以能力培养为导向,制定本课程实践教学环节,提高实践环节比重,实验课程占总课程学时由原来的20.8%改为38.1%。
1.实验项目综合化
实验项目内容在安排上围绕课程主线进行,[2]使理论课和实验课成为有机的整体,减少验证性实验项目,增加设计性综合性实验项目,加强实物制作类实验项目,同时改革传统实验考核方式,更加注重对实践技能的实施过程的考核,其目的要求如表1所示。
单次实验成绩有两部分构成:电路设计、电路搭接、测试等实验操作成绩,占总成绩的60%;实验报告成绩,根据实验报告评定,占总成绩的40%。
2.课程设计实物化
题目有针对性且行之有效,体现整个课程设计的完整性和先进性,强化工程综合应用意识。“电子技术课程设计”旨在使学生进行一次较全面的综合设计练习,[3]掌握电子电路设计、制作、调试的全过程,全面提高学生发现问题、分析问题、解决问题的能力,为将来走上工作岗位打下良好基础。课程设计做到一人一题,且在学期开始就告知学生题目及指标要求等,使学生在明确目的及要求的情况下有充足的时间进行方案选择、电路设计、制作、调试等过程,体现柔性管理。
3.把提交专业作品列入课程要求
依据电子信息工程专业人才培养模式改革,对于骨干专业课,要求学生在当学期完成1~2个专业综合作品。“数字电子技术”作为本专业的一门实践性很强的专业基础课,在当学期由教师拟定或学生自行提出实践项目(元器件数量介于20个至50个之间),要求学生独立完成电路的设计、元器件选择、电路制板、元器件安装、电路焊接及调试等过程,并达到规定指标。同时提交一份不少于2000字的设计报告,对电路原理、调试技术进行阐述,并重点对电路调试过程中出现的问题进行分析,提出一些优化方案。
三、课程考核方式改革
课程考核采取理论考核60%+实践考核40%相结合的方式。
理论考核重点考核本课程的基本概念、基本知识、基本技能和知识应用能力,采用闭卷考试方式。
实践考核包括平时实验成绩和期末实验考试两部分,比例为平时实验成绩占60%,期末实验成绩占40%,平时实验成绩中验证性实验占15%、设计性实验占45%、综合性实验占40%,依据实验操作和实验报告评定;期末考试项目并不是教师重新出题,而是学生做过的实验项目中的设计性或综合性实验,由学生抽签决定,要求学生在有限的时间内独立完成电路设计、元器件安装、调试等过程,由教师依据参数测试结果评定成绩。
四、教学模式与方法改革
为激发学生的学习热情,有效地组织课堂教学,课程组教师一直探索研究“数字电子技术”课程教学模式,形成了互动式、启发式等多种教学方法,以及板书+多媒体+网络相结合的双主互动的教学模式。重点实施“以问题为纲”的教学方法。
1.精心设计课堂教学模式,课堂教学“高思辨、高互动”,形成互动式、启发式教学
高思辨是课堂教学过程中层层推理、循序渐进,适当设置悬念与疑问,并留给学生一定创新思维的空间。如讲到数字集成电路芯片时,对于内部结构作简化处理,重点在外部特性及功能上,由功能示意图、功能表到应用举例逐步进行,层层深入,在讲解完一个类型的举例后,适当增加辅助功能、设置悬念的问题,并留下作为思考,锻炼学生逻辑思维能力。高互动是课堂教学过程中,精心设计各种学生活动,大小结合,难易适度,师生对话与学生讨论相结合,能够体现学生为学习主体、以学生发展为本的教学思想。例如给出小型数字系统设计电路,由学生修改部分电路并更换部分元器件,并当堂讲解更换方案,学生学习积极性明显提高。
2.实施“以问题为纲”教学方法
“以问题为纲”教学方法,即引导学生提出假设、提出问题、分析问题、解决问题,引导学生理解知识产生、发展的过程,即从实际生产和职场第一线中提出问题,结合教学内容进行分析问题、解决问题,并进行提升和推延,从而发现新的问题,再引入新问题的探讨,即把每一次讲授均变成一次创造研究的尝试和训练。此种方式在“数字电子技术”课程教学中的实践效果非常好。例如在讲解集成逻辑器件计数器及应用时,讲完计数器的概念就让学生举例生活中所见哪些是计数器,讲完计数器的功能时就提问日常生活中的数字时钟跟计数器有何联系,并逐层分析24小时60分60秒计数的功能如何用计数器实现。学生很快理解并能够灵活地在其他场合应用运用计数器了,效果很好。
3.板书+多媒体+网络相结合
充分利用现代教育技术手段,可在同样的时间内讲授更多的教学内容,又可使一些抽象、难懂的内容变得形象生动,从而提高学生的学习兴趣的学习主动性,显著改善教学效果。同时利用网络教学,学生可获得关于该课程的各种信息,实现网上学习、网上答疑、网上作业、网上测评等。网络有机地结合板书教学,以扬长避短,获得最佳教学效果。
五、教学效果
通过教学设计和教学实践,实施“以问题为纲”教学模式,增加技能考核与能力培养内容,学生学习积极性明显提高,积极主动思考问题,有些学生甚至在实验课上更换部分元器件,从而改进设计方案再做实验,同时学生实践操作和动手能力切实提高,参加全国学科竞赛获得多项省部级以上获项。学生课程设计质量明显改善,能够独立完成方案设计、器件选择、电路调试以及撰写课程设计说明书,制作实物调试结果基本上达到指标要求,离我校“本科学历教育与职业技能培养”培养目标又更进了一大步。
参考文献:
[1]郭广灵,段守敏,等.电工电子技术课程教学改革与实践[J].中国电力教育,2011,(25).