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相對于傳統的電視技術來說,數字電視的誕生是源于互聯網技術以及數字技術的使用。所以在進行數字電視的故障檢查時,其故障往往也是源于數字技術進行故障的查詢。首先,頻道搜索故障。在數字電視使用的過程中,往往會出現這樣的情況:鄰居家的電視能夠搜索到一百多個頻道,但自己家的電視往往只能搜索到幾十個頻道。遇到這種現象就首先要意識到進行線路檢測。其次,無圖像故障。這種故障往往是在數字電視安裝之初出現,或者是在用戶搬家過程中自行接線造成這種現象。遇到這種問題,技術人員首先要想到的是線頭與插孔是否相對應。其三,馬賽克故障。即在看電視的過程中,畫面會突然卡住不動,或者是圖像在動,但是屏幕上卻出現大量的馬賽克。造成馬賽克的原因主要是數字頻道與模擬頻道間的非線性產物。其次是用戶家中裝修鋪設的電視電纜及器件不合格,造成網絡的阻抗不匹配(信號反射過大)引起QAM信號嚴重畸變或信號功率電平衰減嚴重造成的。最后,機頂盒故障。常見的如機頂盒漏電、畫面滾屏、無法開機、空頻道、缺頻點和信號中斷等。
3數字電視故障判斷及排除對策
盡管數字技術的發展已經相對成熟。但在任何一個技術發展的進程中,都存在利弊兩個因素。數字電視的運行原理是通過對幾套節目進行壓縮編碼,從而讓節目能夠在模擬頻道內進行傳輸,到達用戶終端。而在數字電視使用的過程中,其所有故障的出現都是源于信號傳輸問題。一旦信號傳輸出了問題,必然會導致用戶終端的數字電視無法觀看。所以對于技術人員來說,要快速的對存在的故障進行合理判斷,才能夠確保在第一時間為用戶查找出問題的成因,用最短的時間來解決數字電視使用過程中出現的各種故障。
3.1技術人員自身素質的提升對于數字電視技術人員來說,通過學習不斷提升自身對數字技術的了解和認知,是推動數字技術人員更快速解決問題的根本原因。通過自身技術水平的提升,能夠推動其在數字故障排除過程中問題診斷和解決的效率。
3.2快速實現數字電視故障排除的技巧
3.2.1頻道搜索不全問題的快速解決解決的數字電視頻道搜索不全故障一查線路,二查電壓,三查網絡。排除該問題時,首先需要對接線的規范性進行查驗。在具體的分線過程中,用戶應該使用分支分配器來進行不同接線,以確保收視的準確性。如果在接線過程中,沒有合理的將不同的分支進行有效區隔,而是將所有的線頭都纏在一起,那么就很容易造成這種信號搜索不全的現象發生。其次是各個接線的絕緣外殼是否完整。如果某根線的絕緣外殼出現問題,從而導致漏電,這也有可能造成頻道搜索不全的現象發生。其次是室外分配網絡的檢查。如果分配網絡出現問題,也是有可能導致問題的發生。
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飯店擁有各種經營管理資源,飯店正是利用這些資源來產生經濟效益、社會效益或環境效益??膳渲眯允秋埖曩Y源所具有的基本特點,通過特定的配置和管理行為,飯店資源會發生形態的改變,并聚合成滿足顧客需要的飯店產品。因此,科學認識飯店資源的配置屬性,是正確進行飯店競爭力管理的基礎。
1飯店資源的配置性分類
對飯店資源進行配置,其目的在于通過對不同飯店資源在不同用途之間的使用來提高單體資源的增值能力,并通過資源之間的結合來積聚綜合利用優勢和過程優勢,從而提高飯店的效益水平。
飯店資源都蘊涵有程度不同的自然屬性和社會屬性。在一個較短的時期之內,技術水平如果沒有較大的改善,資源的自然性越高,其增值能力的固化度就越高,它通過人為組合和調配所能產生的增值效果也就越低,比如低值易耗品,由于其使用的廣泛性和獲取的隨意性,它的獲取成本和使用成本均可以進行理性的控制,在飯店產品的價值鏈結構中,它的價值擴散能力是較低的,飯店只能從低值易耗品中得到一般的資金投入回報。
社會性高的資源的增值能力通常不受技術水平的限制,而受管理水平或者說資源配置水平的限制。資源的社會性越高,它通過不同的配置組合產生的增值效果的差異性也就越大。比如顧客偏好信息,同樣的顧客偏好信息對不同的飯店有不同的增值效果,飯店對顧客偏好信息理解地越準確,所生產的產品與顧客偏好就越吻合,其增值效應和市場效應就越大,越能給飯店帶來超出一般資金回報率的利潤水平。從這個角度而言,可以將飯店資源分為三類,即弱配置性資源、中度配置性資源和強配置性資源。
如圖1所示,弱配置性資源通常是自然屬性較高的設施和物品資源,它們雖然也經過人為的加工,具有一定的社會屬性,但比起財力資源、人力資源等中度配置資源來說,其社會屬性顯然要低得多。設施和物品資源的質量是比較容易測定的,它們的增值能力也比較容易預測,對它們進行配置組合所能夠產生的綜合效益和過程效益是比較低的。
財力資源、人力資源、技術資源(這里通常是指新興技術)、市場信息等資源的增值潛能則難以預測,不同的配置組合能夠產生不同的綜合效益和過程效益,其配置性是較高的。相比而言,組織慣例、飯店文化等組織資源是軟性程度更高的資源,它們超越了飯店組織實體,并依賴于內在的社會心理和飯店規范而連接在一起,其社會性比弱配置性資源和中度配置性資源要高。相應地,對這些資源進行配置組合能夠帶來的增值效果更加難以確定,因此其可配置性要高于前兩者,我們稱其為強配置性資源。
2飯店資源的競爭力層次及其動態轉化
(一)飯店資源的競爭力層次
資源配置的目的是營造飯店的競爭優勢,為飯店的利潤獲取提供競爭基礎。飯店資源本身就是競爭的基礎因素之一?;蛘哒f,飯店內的各種資源本身就有競爭力的層級區別。從競爭力角度而言,飯店資源包括核心資源層、優勢資源層、基礎資源層和劣勢資源層等四個層級:
飯店核心資源層。飯店核心資源是與飯店核心競爭力緊密度較高的相關因素之一,它是指在飯店的資源體系中,具有較強的價值增值能力、較為稀缺而且不易被競爭對手所模仿的資源種類。核心資源層對應于強配置性資源,飯店通過對這種資源的開發和維護能夠獲得持續性的競爭優勢,保持飯店的競爭地位。飯店文化、組織資源等強配置性資源通常屬于飯店的核心資源。
飯店優勢資源層。優勢資源是指有一定的價值增值能力、具有稀缺性但容易被競爭對手模仿和復制的資源種類,它對應于中度配置性資源。飯店優勢資源能為飯店提供一定的競爭力,但這種競爭力容易被競爭對手趕超,因此不具備可持續性。像飯店的菜肴制作技術、客戶資源等中度配置性資源與飯店的優勢資源存在較大程度的關聯性。
飯店基礎資源層?;A資源指具有一定的價值增值能力,但不具備稀缺性的飯店資源種類,它對應于弱配置性資源。這種資源能夠提供一定的價值,沒有它們飯店會處于競爭的劣勢,但是其它飯店也很容易取得同樣或類似的資源,因此它不能成為形成飯店競爭優勢的資源。飯店的水、電、設施設備等弱配置性資源種類都屬于基礎性資源。
飯店劣勢資源層。飯店劣勢資源是指沒有價值增值能力的資源種類,它沒有明確的配置層次指向。這種資源不能為飯店提供競爭優勢,它往往是飯店的負擔。像不適應崗位發展需要的員工就屬于飯店劣勢資源,摒棄這種資源可以降低飯店的經營管理成本,提高飯店的相對競爭力。
(二)飯店資源競爭力層次的動態轉化
如圖2所示,在飯店資源的分層系統中,飯店的核心資源是飯店所獨有的,市場上不具備同類資源,飯店正是憑借這種資源營造出自己有別于其它飯店的競爭優勢,由于這種資源不易被競爭對手所模仿,因此其競爭優勢是持續的。
飯店優勢資源也是構成飯店競爭優勢的資源種類之一,但由于它可以被其它飯店所模仿,因此這種資源所營造的競爭優勢有一個逐漸式微的過程,或者說,這種資源會逐步退化為飯店的基礎資源。
劣勢資源的存在是飯店中一個難以避免的配置問題。其根本原因是,由于信息不對稱,飯店難以完全了解市場中的資源情況,因此資源交易行為蘊涵著和劣勢資源發生契約關系的可能性。同時,飯店內部的資源在使用過程中有一個自我老化過程,設施設備、員工的技能、管理人員的管理思想都會在使用過程中出現背離資源基本要求的情況,如果這些得不到及時的修復,相應的資源就會轉化為劣勢資源。
飯店資源還會與外部市場資源進行動態交流,內部轉化和外部轉化往往交織在一起,互為推動。
3飯店資源的分類配置策略
在飯店的資源構成體系中,物品設施等弱配置性資源自然屬性高,它在空間上具備較強的可流動性,可替代性也高;技術資源、客戶資源等中度配置性資源依賴于人的識別和管理,它的擴散通常受整體環境的限制,因此其可流動性和替代性要低于弱配置性資源;而飯店文化等強配置性資源具備更強的內隱性和社會性,它更多的表現為隱性的規范和價值理念,它是飯店行為長期積淀和延續的結果,它的可流動性和替代性最弱。但這也使這種資源難以被模仿,由此它也具備更強的增值性。因此,弱配置性資源、中度配置性資源和強配置性資源分別對應于強替代性、一般替代性和弱替代性。對資源流動性和替代性的判斷有助于更好把握資源配置的時間決策點,采用反應速度不同的配置模式。
如表1所示,基礎性的弱配置性資源流動性強,飯店需要對資源的變化做出迅速的反應和調整,其配置手法是迅捷反映型的配置模式。
中度配置性資源流動性較強,但其發展脈絡較為緩和,具有相當程度的可預見性,因此一般采用常規、例行的配置流程。比如,人力資源需要飯店進行持續的更新、培訓和結構調整,它的配置行為有其常規性和延續性。強配置性資源可替代性低,它的改變需要較長的時間,其配置行為通常是中遠期的戰略性規劃調整。比如,良好的飯店文化、成熟的組織慣例等強配置性資源的形成是飯店員工在長期的工作中逐步形成的,它不可能一蹴而就,因此需要飯店有長期的戰略發展規劃。
飯店的資源隨著其配置性由弱到強的變化,它的增值性也逐步增強,增值性越強的資源與飯店核心優勢的關聯度越大,飯店由此所能維持的競爭優勢也越長久。
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EDA技術是以數字電子技術課程知識為基礎,具有較強實踐性、工程性的專業課程。將數字電路設計從簡單元器件單元電路設計,EWB軟件仿真提到了更高一級的可編程操作平臺上,進一步鞏固和提高學生電子電路綜合設計能力。但是,傳統的教學模式是將兩門課程分開,先上數字電路,后上EDA技術,分兩學期授課。這樣的教學模式存在弊端,減弱了課程之間的聯系,降低了學生對數字電路理論的認識程度。通過對EDA技術課程的教學改革,以實訓的方式采用項目教學法,使學生在較短的時間內掌握EDA技術基礎及其實驗系統,從數字系統的單元電路,如譯碼器、計數器等入手,加深對數字電路基礎理論的認識,逐漸完成數字系統設計。
1. EDA技術及其在教學中的應用
1.1 EDA技術
EDA技術即電子設計自動化(Electronic DesignAutomation)是以計算機為工作平臺,融合了應用電子技術、計算機技術、信息處理及智能化技術的最新成果而形成的一門新技術畢業論文格式,是一種能夠設計和仿真電子電路或系統的軟件工具。采用”自頂向下”的層次化設計,對整個系統進行方案設計和功能劃分,系統的關鍵電路用一片或幾片專用集成電路(ASIC)實現,然后采用硬件描述語言(HDL)完成系統行為級設計,最后通過綜合器和適配器生成最終的目標器件。圖1為一個典型的EDA設計流程。
圖1 EDA設計流程圖
1.2 EDA技術在教學中的應用
在教學過程中,EDA技術利用計算機系統強大的數據處理能力,以及配有輸入輸出器件(開關、按鍵、數碼管、發光二極管等)、標準并口、RS232串口、DAC和ADC電路、多功能擴展接口的基于SRAM的FPGA器件EDA硬件開發平臺,使得在電子設計的各個階段、各個層次可以進行模擬驗證,保證設計過程的正確性。從而使數字系統設計起來更加容易,讓學生從傳統的電路離散元件的安裝、焊接、調試工作中解放出來,將精力集中在電路的設計上。同時,采用EDA技術實現數字電路設計,不但提高了系統的穩定性,也增強了系統的靈活性,方便學生對電路進行修改、升級,讓實驗不在單調的局限于幾個固定的內容,使教學更上一個臺階,學生的開發創新能力進一步得到提高。
2.課程教學改革實施
2.1課程改革思路
課程改革本著體現鞏固數字電路基礎,掌握現代電子設計自動化技術的原則來處理和安排EDA技術教學內容。打破傳統的從EDA技術概述、VHDL語言特點、VHDL語句等入手的按部就班的教學方法,以設計應用為基本要求,開發基于工作過程的項目化課程,以工作任務為中心組織課程內容,讓學生在完成具體項目的過程中來構建相關理論知識。將EDA技術分為四個方面的內容,即:可編程邏輯器件、硬件描述語言、軟件開發工具、實驗開發系統,其中,可編程邏輯器件是利用EDA技術進行電子系統設計的載體,硬件描述語言是利用EDA技術進行電子系統設計的主要表達手段,軟件開發工具是利用EDA技術進行電子系統設計的智能化的自動設計工具,實驗開發系統則是利用EDA技術進行電子系統設計的下載工具及硬件驗證工具。采用項目化教學方法,以實訓的方式展開,讓學生在“學中做,做中學”。
2.2課程改革措施
以電子線路設計為基點,從實例的介紹中引出VHDL語句語法內容。在典型示例的說明中,自然地給出完整的VHDL描述,同時給出其綜合后的表現該電路系統功能的時序波形圖及硬件仿真效果。通過一些簡單、直觀、典型的實例畢業論文格式,將VHDL中最核心、最基本的內容解釋清楚,使學生在很短的時間內就能有效地掌握VHDL的主干內容,并付諸設計實踐。這種教學方法突破傳統的VHDL語言教學模式和流程,將語言與EDA工程技術有機結合,以實現良好的教學效果,同時大大縮短了授課時數。表1為課程具體內容及實訓學時分配。
能力
目標
學習情境
項目載體
課時
QuartusⅡ開發工具使用能力
QuartusⅡ開發環境、實驗系統
二選一音頻發生器設計
6
VHDL語言編程能力
VHDL語言基本結構
計數器電路設計
6
VHDL語言并行語句
8位加法器設計
8
VHDL語言順序語句
7段數碼顯示譯碼器設計
8
VHDL語言綜合運用
數控分頻器的設計
8
層次化調用方法
4位加減法器的設計
4
綜合開發調試能力
8位16進制頻率計設計;
十字路通燈設計;
數字鐘設計;
波形信號發生器設計,等。
(任選一題)
20
總計
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2電子技術基礎課程包括的知識點匯總
2.1模擬電子技術部分
分立元件:二極管、三極管(晶體管)、場效應管、晶閘管等。集成元件:集成運算放大器、晶振、三端集成穩壓管等。常用電路:三極管放大電路、集成運算放大電路、負反饋放大電路、振蕩電路、直流穩壓電源等。
2.2數字電子技術部分
集成元件:各種集成芯片(與門、或門、非門、與非門、或非門、與或非門、同或門、異或門、加法器、編碼器、譯碼器、數值比較器、數據選擇器、RS觸發器、D觸發器、JK觸發器、T觸發器、計數器、寄存器等)。常用電路:組合邏輯電路(無記憶功能)和時序邏輯電路(有記憶功能)。
3電子產品組裝與調試實訓項目的改革
根據以上電子技術基礎課程所包括的知識點,查找到比較更切合實訓要求的實訓內容即數字溫度計[1]。數字溫度計主要由溫度檢測電路、信號放大電路、V/F變換電路、頻率測量電路、超溫告警電路和電源電路所組成??驁D中各部分電路簡介:溫度檢測電路:溫度檢測電路主要由并聯式穩壓器、電橋和差分放大器組成。信號放大電路:同相比例運算放大器,主要有2個作用,其一是用于將上一級的信號進行同相放大,其二是調整因元件參數偏差引起的測量誤差。V/F變換電路:電壓頻率轉換電路。計數譯碼顯示電路:設有鎖存器、七段顯示譯碼器和輸出驅動電路,顯示選用3只七段LED數碼管。門控電路:采用V/F轉換器進行A/D轉換,就應該對V/F轉換器輸出的頻率在固定時間內進行計數,當門控信號為高電平時,計數器允許計數,當門控電路變化為低電平時,計數器禁止計數。以上電路中包括了電子技術基礎中大部分的常用分立元件、集成芯片及電路,學生可以通過對元件的檢測進一步熟悉各種分立元件,在整個電子線路的分析中,學生通過分模塊進行分析,掌握分析電路的方法和產品的調試。因此,數字溫度計符合本實訓項目內容改革需要。
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社會的發展,民族的振興,人才是關鍵。創新性人才的培養需要創新性的教育,創新性的教育需要充分發揮老師和學生的創造性。創新性人才的培養沒有固定的模式,山西師范大學對電子信息專業的學生,通過開展“基礎課程實驗教學-開放性實驗教學-大學生創新性實驗項目-大學生挑戰杯競賽-畢業論文設計實踐”這一人才培養模式,以實驗為主導,努力把學生鍛煉成社會所需要的創新性人才[1]?,F將我們基本作法簡介如下。
一、基礎性實驗教學
基礎性實驗教學就是開好數字電路、模擬電路、微機原理、高頻電路、通信原理、數字信號處理、信號與系統、自動控制等專業課的實驗教學,打好堅實的基礎,其次學好本專業的選修課,如傳感器技術、EDA技術、測試技術、電子產品設計等,只有在學好基礎課加選修課的同時,才能實現從“封閉式”向“開放式”轉軌,從“傳統教育”轉型為“創新教育”[2-3]。
二、開放性實驗教學
開放性實驗教學就是在做好基礎實驗的前提下,學生在老師的指導下,獨立設計、安裝、測試完成相關內容的一些實驗(包括計算機仿真和實際動手操作),學生利用實驗室的開放,一方面在實驗箱插接完成了每門課規定的必做實驗內容,另一方面利用課余時間將實驗進行計算機仿真和動手安裝、測試,從而舉一反三開發新的實驗內容,通過開放性實驗訓練,學生可以制作出非常有特色的各種演示實驗電路板及各種創新作品,如以下兩個圖片是我院電子信息技術專業學生親自動手制作的三極管電流分配關系演示儀、單雙向可控硅導通性能演示實驗裝置(見圖1、圖2)。
三、大學生創新性實驗項目
在學好本專業課程的前提下,老師積極鼓勵學生參加校級、省級大學生創新性實驗項目,例如我校學生2010年申報了省級項目《以模糊濾波算法及單片機應用為基礎的新型煙霧報警器》,2011年申報了省級項目《中學物理電學演示實驗箱的設計與制作》,2012年又申報了10多項校級、省級的《大學生創新性實驗項目》[4]。
四、大學生挑戰杯競賽
近幾年來,越來越多的電子專業學生積極申報大學生“挑戰杯”競賽項目,2010年有多名學生申報了校級、省級的第四屆大學生“挑戰杯”競賽項目,其中有五項分別是中學物理演示實驗的研發、可控硅導通特性演示儀的設計與安裝、掌上數字IC電路演示器、新型的煙霧報警器、礦燈瓦斯報警裝置等作品分別獲校級的一、二、三等獎,用電子技術開發中學物理演示實驗、礦燈瓦斯報警裝置等分別獲省級獎項。2012年又有多名學生申報了校級、省級的大學生創業計劃項目和大學生課外制作項目,這充分說明了我校學生的實驗創作水平正在大幅度的提高[5-6]。
五、畢業論文設計實踐
畢業論文的設計實踐是學生經過幾年來的實驗訓練,充分展示自己才能的機會,實踐證明,凡是參加過各種項目競賽的同學,畢業設計的能力與其他同學相比,就明顯的占有優勢,畢業設計論文的成績一般都為優秀,比如2012年畢業生的論文用數字集成芯片設計制作聲光控彩燈控制電路、傳感器特性演示儀的仿真設計與制作、LED光電特性測試器的設計與制作等,都是非常有特色的優秀的畢業論文,很有創新性[7]。
六、結語
總之,通過這一創新實驗教學模式的實踐,筆者深刻體會到,電子信息技術專業學生實驗創新能力的培養與實驗課、大學生創新性實驗項目、挑戰杯項目是緊密相連的,絕不是簡單地把實驗僅僅作為輔助教學的工具,而是要實現多方的融合,從而達到培養學生創新精神與實踐能力的目標。在實施過程中只要方法得力,措施得當,培養有知識、有能力、有創新性的大學生一定能取得成效[8]。
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篇8
隨著信息技術的迅猛發展,人類社會信息化進程明顯加快,特別是電子技術正向數字化、集成化、網絡化、綜合化和智能化方向發展,電子技術應用領域不斷拓寬,新技術、新知識、新工藝、新器件不斷出現,對電子技術類相關的人員需求十分巨大。這對于高等教育來講既是機遇又是挑戰,如何培養適應社會需求的高素質電子技術類人才是高校電子技術相關專業教學改革的重點。
隨著計算機技術、網絡技術和多媒體技術等信息技術的發展及其在教育中的應用,數字化教學資源日益受到人們的青睞,開發高質量的數字化教學資源已成為教育信息化的迫切需要。隨著電子技術教學改革的深人發展,基于計算機和網絡為特征的數字化教學已經成為電子技術教學改革的主要方向。
2.數字化教學資源建設的意義
高校是培養現代化人才的搖籃,其最終目標就是培養高素質創新人才。以計算機為核心的現代教育技術向人們展示了其多媒體化、人工智能和全球網絡化的發展特性,正是這種特性可以便于創設一種全新的教育環境,創造出有利于培養創新人才的教育環境。
信息數字化有效地促進了教育教學手段的多樣化,教學模式的多元化。它強調學生的自主創新學習,讓學生獲得更大的學習空間和自由,培養學生的自主學習能力和創新思維能力;易于實現人際之間的廣泛交流和協作,支持人際之間的智能互;易于實現學習環境的虛擬化,提供給學生更多的創造空間和實踐的自由。
創建信息化教學環境的首要條件就是建設內容豐富的數字化教學信息資源庫。利用多媒體和網絡技術與現代教育技術的結合,創建數字化教學資源庫,搭建教育信息化平臺,建設現代教育技術的應用環境,充分調動教師和學生互動教學的主動性和積極性,反映了當代教育教學的迫切需求。
3.電子技術類課程數字化教學資源的建設
3.1數字化教學資源建設的內容
數字化教學資源是指經過數字化處理,可以在多媒體計算機上或網絡環境下運行的,可以實現共享的多媒體學習材料。它具有多樣性、共享性、擴展性、工具性等特點。數字化教學資源涵蓋的內容十分廣泛,有多媒體課件庫、多媒體素材庫、視頻資源庫、網絡課程、數字化圖書館、教師教學網站群、專業課程資源庫等多方面。
電子技術類課程是電子信息工程、通信工程、計算機科學與技術、電氣工程等多學科應用型本科專業的專業基礎課程,具有理論性強、實踐性強、發展速度快、多學科交叉、應用領域廣泛等特點,學生對該課程內容掌握程度直接關系到人才培養的質量。針對電子技術類課程的特點,其數字化教學資源的建設應重點放在多媒體課件庫、視頻資源庫、網絡課程、虛擬實驗、試題庫和習題庫等方面的建設。主要構建一個以電子技術課程全方位、開放性的數字化教學資源支撐下的理論課教學、實驗課教學和網絡自主學習的全新的教學體系和模式,以網絡教學平臺資源建設為核心,為學生搭建一個自主學習的平臺。
在建立數字化教學資源體系的系統模型時,教師應該以學生為主體,以建構主義為理論基礎,以現代教育理念為指導思想,重視學生的學習過程和師生雙方的共同活動。電子技術類課程主要包括《模擬電子技術》、《脈沖數字電路》等課程,我們將結合我校實際,在校園網基礎上,借助局域網絡、多媒體制作工具和網絡編程工具,針對教學的授課、自學、考試、答疑和實驗五個環節,利用基于Web的網絡教學平臺,構建相關課程的理論教學資源、實踐教學資源、習題庫、試卷庫、答疑討論系統等,整合和完善電子技術類課程的教學資源,豐富教學內容,完善教學手段,形成全方位、立體化、開放式教學模式。
結合電子技術類課程的要求和特點,我們可以構建出相關教學資源庫的框圖:(如圖1)
3.2電子技術類課程數字化教學資源建設的方法
數字化教學資源應該結合網絡教學平臺進行建設,利用多媒體信息技術和計算機網絡技術,在相關課程建設基礎上,建設全方位、立體化、開放性的課程教學數字資源。具體建設方法如下。
3.2.1平臺構建
首先應充分調研該類課程數字化教學資源建設情況,并結合本校實際,初步構建一個網絡教學平臺,提出總體設計思路。
3.2.2整合資源
將電子技術類相關課程進行梳理,在原有課程建設的基礎上,按照總體框架,補充、完善、整合各種理論和實踐教學資源,形成系列教學資源庫,完成具有“漸近性”與“多層次”性、能滿足不同層次學生要求的習題庫建設,建立高質量的電子技術類課程試題庫,并進行數字化處理。在資源整合過程中應注意規范化、規劃性和協調性。
3.2.3運行調試
當數字化教學資源庫建設完成后,應該進行網絡教學試運行,同時根據師生提出的問題進行修改和完善。
3.2.4評價與維護
數字化教學資源的建設是長期的過程,需要對教學資源不斷地積累和更新,同時應支持教學過程的跟蹤統計,具有對教學過程的評價展示,才能充分體現師生互動功能,才能極大地拓寬課程教學空間,達到預期的效果。
依托課程網絡教學綜合平臺,通過教學資源建設和教學手段現代化建設,力爭在課程建設方面取得突破。
3.3電子技術類課程數字化教學資源建設需考慮的問題
3.3.1發揮網絡教學的優勢和利用多媒體的屬性。電子技術類課程相對較為枯燥,學生學習興趣不夠濃厚,而網絡和多媒體具有集成性、控制性、交互性、多元性等特點,能把符號、文字、聲音、圖形、動畫和視頻圖像等信息集于一體。因此教師應采用視頻、動畫模擬演示等多種方法,使得學生更易于理解和接受。
3.3.2網絡教學資源的設計開發應具有科學性、知識性和趣味性。教師既要考慮教學的需要,堅持實用的原則,又要不斷創新,兼顧學生的興趣。
3.3.3注意理論聯系實際。電子技術課程的實踐性很強,因此教師不僅要注重理論教學資源的建設,而且要重視實踐教學資源,通過構建虛擬實驗室,使學生通過電腦即可像在實驗室中操作實驗設備般對電路進行驗證和設計。同時將大學生科技創新實踐活動資料及對學生進行職業培訓的項目資料也放在網絡平臺上,供廣大學生學習參考,由此激發學生自主創新學習的學習興趣。
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要提高人才培養質量,增強畢業生的適應能力,實踐教學平臺的建立和優化是當前高等教育教學改革的重點和難點,也是影響當前高校人才培養質量的最突出的環節.考慮到民族院校以及學生的具體情況,我們采用了在實驗和實踐課程體系的構建上,建立“分層”、“遞進”的循序漸進式的實踐教學體系,以課程實驗和學年論文為基礎,到課程設計、專業綜合實踐、專業社會調查、專業見習、畢業實習、畢業論文,逐步提高學習難度,提高要求,達到逐步提高學生動手能力、應用能力和創新能力的目的.在培養方案中,實踐教學平臺按照電子信息類專業人才基礎能力培養:這其中包括電子元器件的識別和特性、電路原理和特性、電子常用儀器的使用方法、測量技術、手工焊接技術、SMT技術、PCB制作技術的掌握等,通過課程實驗、金工實習、電子工藝實習等課程達到訓練提高的目的;科技論文與技術報告等的寫作能力培養通過學年論文、電子線路課程設計報告、電子綜合設計報告、專業見習報告和專業社會調查報告完成;電路設計與技術開發能力培養通過課程實驗、電子線路課程設計、電子綜合設計、畢業設計等實踐環節遞進式完成;專業前沿領域信息與企業需求了解等方面內容通過專業社會調查實踐和專業見習完成,設置這一環節的考慮是:一方面讓學生畢業前主動走向社會,與用人單位進行接觸,了解他們將來的工作環境和內容,了解他們畢業當年的用人狀況和信息,去接觸他們在學校和書本上沒有接觸到的知識,了解行業動態開闊眼界.另外,這一實踐環節設置在第八學期開學初,也正是用人單位招聘人員的時間,學生也可利用這一時間找到自己的一份工作.在培養方案中,實踐教學平臺部分學分在整個方案中占到了34%共60學分,與原培養方案相比,較大幅度提高了實踐教學課時在總學時中的比例,增加了實踐教學內容,為培養素質高、能力強的電子專業工程技術人才提供了良好保證.
3對相關問題的幾點思考
2011新版人才培養方案的制定已經結束,從2011級開始運行,從目前情況來看運行良好.但是,如何在培養目標上達到預期目的,還有許多問題存在于方案之外,需要我們去處理好.(1)為實現培養方案而應具備的教學軟、硬件條件也要同步進行建設,如師資隊伍、實驗、實習基地、課程建設、教學經費以及與之相配套的教學大綱和規章制度等等;(2)雖然在培養方案中設置了較為合理、科學的實踐性教學環節,但是因電子信息類學科的實踐性教學需要較高的軟硬件條件,在目前學校教學經費并不寬裕,設備條件有待進一步改善而且每年招生數量相對較多的情況下,如何讓每一個學生有足夠多的機會親自動手參與其中,成了我們要解決的問題;(3)在強調重視基礎教學、提高實踐能力的背景下,如何讓學生涉及一定深度的專業知識,提高創新能力,比如兄弟院校以賽課結合帶動實踐教學〔8〕,以工作過程導向帶動實踐教學,以項目帶動實踐教學等等,是我們需要進一步探討和努力的問題和方向;(4)用有限的教學經費,能否很好地完成實踐類環節教學內容,達到預期目的,如何與企業、行業保持密切聯系,特 別是聘請企業、行業專家走進校園,參與培養計劃的實施,是處在電子技術行業并不多的地區民族院校需要解決的問題.
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高職數字電子技術教學的目標確立是為了更好地指導該課程的教學方向,對有效落實教學體系起到了指導性的作用。圍繞著這個目標建立教材的篩選處理,再依托EDA的技術,強化理論和實踐的教學,最后通過課程的設計創新來形成獨具教學質量的體系。
一、高職數字電子技術教學的目標
實踐教學和理論教學是高職數字電子技術教學綜合體系,通過實驗、實習、課程設計等內容,完成基本操作技能、綜合能力和應用能力的三級能力培養要求,培養學生觀察、分析和解決實際問題的能力及創新思維的綜合能力。
(一)基本操作技能的培養
實驗是整個實踐教學環節的基礎,可以分為驗證性實驗和設計性實驗。驗證性實驗可以使學生了解器件功能和使用要求,掌握基本測量方法與儀器儀表的使用技能,熟悉實驗操作規范以及學習實驗報告的書寫要求等基本技能,為進一步深入學習理論知識和能力培養奠定基礎。對于初學的學生,必要的驗證性實驗是培養基本操作技能的主要途徑,是素質教育的基礎。
(二)綜合能力的培養
驗證性實驗過多會使學生失去對實驗的“神秘”感和探索欲望,思維缺乏靈活性和創造性。開設綜合性、設計性、實踐性實驗,可以增加實驗的靈活性、創造性,激發學生的求知欲和學習的興趣,使學生能初步地將所學的基本理論知識獨立應用于實踐中。在觀察和探索的基礎上,通過教師的引導激發他們積極思維,逐步提高學生分析問題和解決問題的能力,并使學生的基本技能得到進一步提高。
(三)應用能力的培養
運用虛擬、仿真等技術手段,采用較為先進的EDA技術,一方面可以使實驗更加接近工程實際,激發學生的參與性;另一方面通過接近工程實際的課題,使學生多方位多角度地觀察、思考、探索和想象,提出多種設想和解決問題的方案。在此基礎上,再引導學生進行收斂思維,確定解決問題的最佳方案,完成方案擬訂、實施方案的設計、電路制作、安裝調試等環節,達到在實踐中學、在實踐中練的目的,使理論與設計融為一體。從工程角度出發促使學生了解科研活動的全過程,增強學生的求知欲和科研意識,體會理論設計與實際中的距離。這不僅能訓練學生思維的邏輯性和獨創性,培養嚴謹的科學態度、科學的思維方式、創新意識和創新能力,還能培養學生的工程觀念,訓練學生工程應用技能,達到培養應用能力的目的。
二、對教材進行適當處理,把握理論上的度
“數字電子技術”是計算機、機電、自動化類專業的一門重要的專業基礎課.當前,隨著以培養技術應用型人才為目標的高職教育的日益發展,以及高職對特色的強烈渴望,迫切需要形成與高職教育培養目標相適應的課程體系。
《數字電子技術》的主要任務是培養學生掌握數字電子方面的基本知識和基本分析、設計方法,訓練學生數字電路制作與調試的基本技能;培養學生嚴謹的科學態度、科學思維方式以及創新意識和創新能力。它共有五大模塊,包括數字邏輯基礎模塊、邏輯門電路模塊、組合邏輯電路模塊、時序邏輯電路模塊和綜合模塊,主要作用就是要求學生能看懂基本電子電路圖,學會使用電子元器件手冊,能制作、調試、軟件仿真、實驗驗證相關電路,了解數字電子技術在實際生活中的應用,培養學生的職業崗位基本能力和職業素質。由于許多中專升格的高職院校目標定位還不夠明確,在辦學上仍處于探索階段,沒有系統的、適合自身辦學特色的教材,所以一般都選擇本科院校教材的壓縮版,課程內容不適應高職教育的特點,加上大部分高職生(特別是偏遠地區)的學科基礎差、底子較薄,在學習的過程中存在著一些不適應現象,學習效果較差。根據高職教育教學“基本理論教學要以應用為目的,以必需、夠用為度”的基本原則要求,就必須從“廣而深”的知識中選擇、重構“少而精”的教學體系。在教學內容的選擇上就必須考慮實際工程需要,突出基本理論、基本分析方法和知識的應用,傳統的邏輯函數化簡方法像代數法、卡諾圖法只需要簡單分析介紹一下,回避繁瑣的集成電路內部分析和數學推導過程,著重介紹器件(或集成元器件)的作用、主要參數、使用方法。如在講授TTL與非門電路原理時,可結合原理圖作簡單分析如此:TTL與非門利用T1的多個發射級結構實現“與邏輯”功能,中間級從T2的集電極和發射極分別輸出兩個相位相反的信號,以驅動T3、T4;當輸入信號中有任何一個為低電平時,都將使T1飽和,T2、T4截止,T3導通,輸出端Y為高電平,當輸入信號全是高電平時,則T1倒置工作狀態,其集電結正偏,發射結反偏,使T2、T4飽和,而T3導通,輸出端Y為低電平。而對于電路中各個三極管的導通或截止,電路的輸入、輸出特性,拉電流和灌電流的概念等,不進行詳細的分析和計算,只要求學生記住TTL與非門的電壓傳輸特性和噪聲容限等主要結論、多余輸入端的處理方法和使用中的注意事項,注重理論聯系實際,以會用為最大目標。另外,適當采用清晰的最新的電子元器件實物照片,努力減小與現實實際工程應用差距并爭取同步,增加學生感性認識和進一步提高學生學習興趣。這樣的處理,既可以讓這些基本素質較差的學生理解基本原理,又可以從少學時中留出足夠的技能訓練時間。
三、以EDA技術為支撐,將理論教學與實踐教學融為一體 轉貼于
《數字電子技術》是一門應用性很強的技術基礎課,其基本理論與實踐技能是許多后續課程的基礎,理論與實踐的密切結合,在本門課程中顯得尤為重要。高職教材大多在每章都有演示實驗、驗證性實驗或綜合設計,根據我校實習設備的配備情況,在技能實訓中往往2-5人一組,這樣,經常有學生光看不做,學習缺乏主動性。又由于電子技術教學中所涉及的電路圖、電子元件、操作方法和工序都很細微,設備或元件故障多等問題,在操作過程中,學生會碰到各種不同的問題,教師忙于協助解決,上課效率無法提高,從而影響了整個教學計劃。根據多年的教學實踐,我們把EDA技術引入實驗教學,采用EWB仿真實驗與傳統實驗教學形成互補,以解決上述問題。即在課堂教學中,結合教學內容,運用EDA技術對這些實驗進行仿真,動態配合課堂教學和做虛擬數字電路實驗,讓學生感到如同置身于真實的實驗實訓環境中安裝調試一樣,形象逼真,讓學生在不知不覺中學習,同時可以彌補實驗儀器、元件少的不足以及避免儀器、元器件的損壞,還可以避免因實驗儀器、元件不足以及儀器、元器件的損壞因素造成實驗失敗給學生帶來挫折感,保證實驗能在短時間內成功演示或驗證。為了加強學生的實際實踐能力,開設了全天開放的創新實驗室,學生可以利用課余時間結合硬件實驗平臺和EWB虛擬電子實驗臺等親自完成驗證性實驗、綜合設計等,有些學生還結合全國大學生電子設計競賽,進行創新設計和制作。此舉既提高了學生學習的興趣和動手能力,又可以為大學生電子設計競賽培養優秀人才。
四、注重課程設計和創新設計
電子技術課程設計是數字電子技術理論教學完成后進行的一次綜合性訓練,以進一步培養學生綜合運用所學理論知識、獨立設計電子產品和對電子產品實際安裝、調試的能力。學生經過本課程的理論學習和技能實踐后,對于一些中、小規模集成電路的工作原理、邏輯功能、使用方法、等基礎知識已有一定的理解,掌握了電路的基本分析方法和基本設計方法,具備了一定的動手能力,在期末便可結合專業發展實際、現有實驗條件和電子設計競賽、創新設計競賽等,有針對性地進行相應課程設計。課程設計內容由指導教師根據難易分成不同的課題,也可以讓學生自行選題,由指導教師根據學生的掌握情況指定由學習較好的學生擔任課題負責人,其它學生可根據自己的實際情況選擇加入,指導教師要對課題組成員做宏觀調配,一般同一小組中應該有不同層次的學生,以達到優秀的學生帶動較差的學生共同進步的目標。
在課程設計中,在確定設計方案、電路邏輯功能的設計實現、主要參數和芯片等元器件的選擇、電路仿真、安裝調試、故障排除等,遇到問題時,除了本組成員之間相互討論外,各小組之間也可以參與其中,相互交流,指導教師負責審查,作好啟發、引導工作并幫助學生解決疑難問題。對學習基礎較差的學生,加強輔導與檢查;對學習能力較強的學生,適當提高要求,結合工程實際,增大設計方案的創新性,以充分挖掘學生的潛力,激發學生的創新思維。
通過開展課程設計,全面培養學生的科學作風、實驗技能以及綜合分析、發現和解決問題的能力,使學生具有創新、創業精神和實踐能力,促進學生知識、能力、素質協調發展。
五、開展多樣化教學,繼續提高教學質量
可以開展諸如項目課程,該教學過程需要不斷地變換教學組織形式,比如完成工作任務時需要采用小組形式,集體講授時需要采用班級形式,討論問題時又需要采用小組形式。在實施項目教學時,相當多的需要模擬企業組織活動結構,讓學習者“身臨其境”。為了適應這種不斷變化的教學組織形式的要求,學校的教學場所,包括課堂桌椅都要做相應變化。
項目化教學提高了學生學習的積極性,分析問題、解決問題、自我探究、自主學習和口頭表達等能力得到很好的發展,并形成了良好學習品質。學生在學習的過程中互相幫助,加強了團結合作意識,增進了同學間的相互了解。這樣既學到了知識,提高了學習興趣,使學生的實際應用能力得到很好的培養和鍛煉,還增強了探索創新精神。
篇11
基金項目:本文系2013年度廣西高等教育教學改革工程重點項目“電工電子學類課程體系的創新改革與實踐”(項目編號:2013JGZ101)的研究成果。
中圖分類號:G642.0 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)30-0102-02
隨著科技的進步,電工電子技術在工業、農業、科研、教育、醫療、文化娛樂、日常生活等領域的應用范圍不斷擴大,各行業的技術人員也要掌握更多的電工電子知識和技能?!半姽W”課程是國內高等學校大多數工科非電專業的一門必修基礎課程,它所涉及的教學內容豐富,包括“電路理論”、“電工測量”、“安全用電學識”、“電機學”、“電氣控制技術”、“可編程序控制器”、“模擬電子技術”、“數字電子技術”等方面的知識,這些教學內容涉及多門課程。[1]隨著電工電子技術的迅速發展,新的技術不斷涌現,“電工學”課程的教學內容也在不斷地增加。但是,“電工學”教學學時卻在減少,學時少與教學內容多這一矛盾更加突出。因此,要達到良好的教學效果,必須對“電工學”課程進行教學改革。廣西大學根據“電工學”課程的特點和要求,對其在教學大綱、教學內容、教學方法、實驗教學和考核方法等方面進行改革。
一、教學大綱和教學內容的改革
1.教學大綱的改革
“電工學”實質上是電類專業電路、電機學、模擬電子技術和數字電子技術等課程的簡化和濃縮,教學內容涉及面廣,概念多,理論性和實踐性強?!半姽W”的教學對象涉及的專業較多,如土木、機械、化工、材料等專業,不同的專業對該課程的要求也不同。[2]如果對各個專業采用統一的教學大綱,必然導致有些專業的學生學少了不夠用,而有些專業的學生學多了沒有用。因此,我們根據各專業要求制定出有針對性的教學大綱,做到因材施教。在這個基礎上制定出其相應的學時。針對不同的專業將“電工學”課程分為46學時、66學時和72學時。學時多的專業,所學的內容相應就多些;學時少的,所學的內容也就少些。
2.教學內容的改革
“電工學”作為一門非電類專業學生的必修基礎課程,其基本概念、基本理論和基本方法是教學重點,這些必須講得清楚、透徹,要讓學生掌握這些基本的知識。對于一些系統的理論知識和繁煩的數學推導、論證,盡量刪減。為此,對教學內容進行精簡和優化。
(1)電路部分,壓縮部分電路分析的內容,重點強調電路的基本概念和基本的分析方法,如基爾霍夫定律、支路電流法、結點電壓法、疊加定理、戴維寧定理,而諾頓定理不作講解。此外,對于這些定理的由來不做講述,只講述如何應用。電路的暫態分析部分,教學重點放在三要素法和微分電路、積分電路的應用,對于如何求解微分方程簡要闡述即可。
(2)電機部分,重點講授廣泛應用的三相異步電機,對直流電機及伺服電機,僅作簡要的介紹。電機自動控制部分,圍繞繼電接觸器和常用低壓電器的工作原理進行展開,重點是要讓學生掌握基本控制環節的組成、作用和工作過程,能讀懂簡單的控制電路原理圖,并能設計簡單的控制電路。
(3)模擬電子技術部分,弱化對二極管、三極管的內部機理分析,重點放在其外部特性及應用方面;對于放大電路部分,重點突出基本概念和基本分析方法,以共射極放大電路為例講授如何分析放大電路的靜態和動態分析方法,共集放大電路強調其組成和應用,而共基放大電路不作講解。
(4)數字電子技術部分,壓縮分立元件內容,重點放在集成元件的應用上。
此外,在教學過程中,除了讓學生牢牢掌握本課程的基本理論外,還向他們介紹電工和電子技術的新產品、新技術、新方法,結合當前科技發展拓寬學生的視野,開拓他們的創新思維。通過對教材內容做適當的優化,收到了良好的教學效果。
二、教學方法的改革
“電工學”課程涉及的教學內容多,并且大部分內容都很抽象,學生理解起來有一定的難度。為此,要努力提高學生的學習興趣,激發他們的求知欲。這就要求我們在教學的時侯,要做到深入淺出,把抽象的東西形象化。
第一,要做好課前引導工作。這要求教師對教學內容要做好充分準備。上課時,先把上一次課的內容簡要復習一次,并把布置的作業詳細講解,然后給學生簡要闡述本次課的教學內容,采用提問式的方法引出具體的知識點。從知識點切入,逐漸向外擴寬,循循善誘。通過這樣的方法,既可讓學生鞏固上一次課的知識點,也可激發學生的好奇心,提高他們學習的積極性。
第二,合理安排教學內容,突出教學重點,注重與學生的互動交流。教學過程中,要做到重點突出,對重點內容要詳細講解。在課堂上,增加課堂討論的時間,并將課堂問答作為平時成績考核的一部分,達到與學生互動、交流的目的,進一步提高學生的自學能力。在課外,通過電子郵箱、QQ、電話和學生溝通,并且每周安排一次答疑時間,讓學生有更多的時間和教師交流。通過這些方式,不僅有助于教師更好地了解學生的學習情況和自己教學中存在的不足之處,還能大大地改進師生關系。
第三,開拓視野,培養學生的創新思維。在課外,我們給學生介紹一些與電工電子有關的專業期刊,讓他們了解電工學的學科前沿,有利于拓寬知識面。圍繞教學大綱,給定一些題目,讓學生完成課程小論文的寫作。學生通過查閱課外資料,更好地了解電工和電子技術的發展和應用,大大提高了他們的學習興趣。
第四,改進教學手段。把教學手段和教學方法有機地結合,可以達到事半功倍的效果。在教學手段上,充分利用多媒體教室,將多媒體課體與黑板板書有效地結合起來,以課件為主,板書為輔,在課堂中合理運用。課后習題和測驗題的講解,利用板書逐步給出解題步驟,讓學生慢慢理解和消化。對于各種原理圖和結構圖,利用多媒體課件可以提高圖的美觀度,由此增加其直觀性,并且可以提高效率。對于一些學生難以理解的抽象內容,通過采用課件、動畫等手段進行展示,使得抽象的教學內容形象化,進一步提高學生的理解能力和接受能力。如在講解三相電路時,通過播放一個單相電機和三相電機發電的動畫,使得學生更好地理解和接受相關的理論知識。靈活運用多種教學手段,可以更好地激發學生的學習興趣。
第五,理論與實際相結合,進一步提高學生的感性認識和學習興趣。比如,在講解三相電源時,結合實際生活,說明要采用三相四線制供電和三相負載不平衡的原因;在講解常用控制電器時,拿一些實際使用的交流接觸器、行程開關到教室給學生講述,讓學生對其結構有更直觀的認識;在講解電氣自動控制時,用學生熟悉的電梯作為例子進行各種控制技術的講述,把課本的理論與實際生活結合起來,達到學以致用的目的。
三、實驗教學的改革
“電工學”是一門理論和實踐性很強的課程,實驗教學是教學中必不可少的一個內容,它和理論教學相輔相成。學生通過實驗,不僅能加深理解書本上的內容,提高動手和思考能力,還能培養他們的創新能力。與理論課程相對應,實驗課程也分為電路、電機及控制、模擬電子技術、數字電子技術四部分的實驗內容。電路部分的實驗包括觸電現場的緊急救護和基本定律、定理(如基爾霍夫定律、疊加定理、戴維南定理)的驗證實驗。學生通過搭接實驗電路、調試、測量即可完成。這些驗證性實驗的目的就是為了讓學生正確使用常用的儀器儀表,掌握正確的實驗方法。電機及控制、模擬電子技術、數字電子技術這三部分的實驗,采用開放設計性實驗。根據給定的題目,如設計異步電動機的正反轉,要求學生自己設計實驗方案和實驗電路,確定所用元件的參數及儀表。這些開放設計性實驗,旨在鼓勵學生創新,用多種方法來完成實驗,進一步增強他們對理論知識的理解和掌握,培養他們的思考能力和應用能力。實踐結果表明,實驗效果較好,培養了學生的動手能力和學習興趣。
四、考核方法的改革
“電工學”課程考試為閉卷考試,以期末考試成績作為學生期評成績的考核方法存在以下弊端:不能客觀反映學生學習的真實水平;部分平時不認真學習的學生,通過期末突擊復習也有可能會取得較高的成績,這對平時認真學習的學生來說不公平。因此,將考核分為平時成績和期末考試成績兩部分。為了公平、全面評價學生的平時成績,對平時成績的考核方法進行改革[3],其考核方法為:根據學生上課的出勤情況、作業成績、實驗成績、測驗成績、課堂表現和課程論文得到其原始的平時成績,其計算公式為:原始平時成績=(作業總平時成績+n次測驗成績之和+考勤成績×2+實驗成績×2+課堂表現+課程論文)/(n+7)。將原始平時成績從高到低排序,從高分到低分評定其最終平時成績,并且最終平時成績的每個分數段按一定比例分配。學生的期末考試的卷面成績即為其期末考試成績。學生的期評成績=最終平時成績×40%+期末考試成績×60%。這種考核方法比較全面、客觀、公平,有利于提高學生學習的主動性,調動他們的積極性,更好地提高教學質量。
五、結論
“電工學”是一門教學內容豐富的專業基礎課,經過以上幾個方面的改革和探索,學生由原來的“害怕、抵觸”情緒轉變為“我要學”,大大提高了學習的主動性和積極性,教師和學生對“電工學”的教學都比較滿意,取得了很好的教學效果。
參考文獻:
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一 前言
數字電子技術是計算機及通信類專業的重要的專業基礎課,其中關鍵的環節就是培養學生的實踐能力和解決問題的能力,因此,生動形象的課堂教學和全面的實驗體系對教學效果和知識的應用能力有著非常重要的作用。然而,由于實驗儀器的的老舊,數量有限,使得實驗的開出率以及實驗內容的擴展都受到限制。為順應現代教育的發展,實施的現代化遠程開放教育,將計算機虛擬仿真技術應用于數字電路教學中。其中理論教學結合多種教學方法和現代化的教育技術,將基礎知識和理論形象地表現出來,有助于學生理解。課堂教學和實驗教學都利用計算機虛擬仿真軟件將所學理論聯系實際,并加以應用,在此研究基礎上提出了基于虛擬仿真技術的所有電子技術課程教學的新模式。
二 計算機虛擬仿真技術
虛擬現實(Virtual Reality)技術,簡稱VR,涉及計算機圖形學、人機交互技術、傳感技術、人工智能等多個領域。它由計算機硬件、軟件以及各種傳感器構成的三維信息的人工環境――虛擬環境,可以逼真地模擬現實世界(甚至是不存在的)的事物和環境,人投入到這種環境中,立即有“親臨其境”的感覺,并可親自操作,與虛擬環境進行交互[1]。
計算機虛擬仿真技術,是在多媒體技術、虛擬現實技術與網絡通信技術等信息科技迅猛發展的基礎上,利用計算機技術將仿真技術與虛擬現實技術相結合,是一種更高級的仿真技術。虛擬仿真技術以構建全系統統一的完整的虛擬環境為典型特征,并通過虛擬環境集成與控制為數眾多的實體。實體可以是模擬器,也可以是其他的虛擬仿真系統,更多的是計算機。實體在虛擬仿真軟件所提供構建的環境中相互作用,以表現客觀世界的真實特征。虛擬仿真技術的這種集成化、虛擬化與網絡化的特征,可以滿足現代教育的發展需求[1]。
三 課程教學的若干問題及改革研究
對于理論教學環節,首先是教學內容陳舊。當前大中專院校所用的教材內容都是十幾年前的,即便是近幾年出版的教材,也只是內容的深淺不同,體系結構基本相同。比如教材中主要說明的74LS系列的芯片在目前實際應用中已經被淘汰,真正是學的沒用,用的沒學?,F在的學生在學習中,非常關注所學知識的實用性,如果不能學以致用,就影響到學習興趣和學習積極性。因而在課程教學中要及時更新教學內容,講解傳統芯片的同時多介紹一些現在普遍使用的芯片,當然也要根據學生學習程度,最大可能激發學生的興趣[3]。
其次是教學方法。常用的教學方法無非就是這幾種:講授法、討論法、談話法、閱讀指導法。根據課程的特點和教學要求,不能一成不變的套用傳統的教學方法。這些方法對有些課程很有效,但是對計算機課程不一定全部適合,因此需要探索適合本課程需求的新的教學方法。筆者在教學中通常有如下幾種方法:講授法,這是傳統的教學方法,教師口述基本事實、原理和推理過程。部分定理,原理及產品采用講授法。例舉法,就是以典型例題說明某個定理或元件的應用,這是本課程用的最多的一種方法。在數字電路課程中有很多芯片的實際應用,有些是針對某部分內容的很典型的例子,這些例子對于學生理解和掌握此部分知識非常有用。任務驅動法,就是教師布置一些運用某個知識點的題目,要求學生在課堂上有限的時間里做出來,并檢查完成情況。這樣學生對該節課所學知識從理論到應用有了一個全方位的認識,而且對每個知識點掌握得都比較透徹,這是近年來比較流行的一種教學方法,也是計算機專業課程特有的一種教學方法,對提升教學效果有顯著作用。
再次是教學手段,不是單純的使用多媒體課件,而是結合計算機專業特點引入現代化教育技術和手段,很多典型例題用計算機仿真軟件在課堂驗證,讓學生直觀形象地了解電路的工作情況,從而掌握電路或芯片的應用。
對于實驗教學環節,首先是實驗設備簡陋。很多高校數字電路實驗設備包括我校仍然使用老式實驗箱,即由固定數字電路芯片搭建的實驗,學生只能按實驗教材設計的實驗按步驟做固定的實驗,實驗內容都是以芯片講解為主,目的是對芯片功能進行驗證。因此學生把實驗課當完成任務,實驗環節沒有促進教學,相反影響了教學效果。很多新的芯片不能認識和實踐,使得實驗教學方法與實際應用的要求嚴重脫節。其次在實驗教學過程中,由于實驗設備老化,個別元件被損壞或接觸不良,導致學生實驗中,出現一些問題,電路連接完全正確,但是就是得不到正確結果,結果費了很多時間去排除故障,這樣做實驗當然激發不了學生的興趣,相反還會阻礙他們進一步探索。再次,由于實驗條件的限制,實驗項目只能停留在驗證性實驗層次,學生的設計能力和綜合應用能力都得不到提高,利用電子電路的計算機虛擬仿真軟件multisilm10就可以解決這個問題,利用這個軟件可以自行設計集成電路,綜合應用各種芯片,完成所有的數字電路實驗[4]。在教學實施中,根據學生情況分驗證性實驗、設計性實驗和綜合性實驗三個層次完成實驗教學目標。
四 計算機虛擬仿真技術在課程教學中的應用
1 課堂教學中的應用
在課堂講到門電路的工作原理或集成電路的應用時,可以現場用計算機仿真軟件演示電路的工作過程,使學生更好地理解門電路的工作原理和芯片的工作情況。從而掌握電路的應用。這樣,教學過程是由原理到應用,由簡單到復雜,由抽象到現實,循序漸進地完成理論知識的學習。數字電路的基本單元是門電路,那么理解其工作原理非常重要,但是此部分對于大部分同學來說都是難點,如何突破這個難點呢?利用軟件建立仿真電路,真實地展現輸出電壓隨輸入電壓的變化情況,就會獲得很好的效果。下面是利用仿真軟件說明TTL與非門工作原理的課堂實例:
(1) Vi=0V,輸入接低電平。那么Q1導通,Vb1=0.8V,Ib5
(2) Vi=3.6V,輸入高電平。那么Q1的發射極電流從發射極(0.852mA)流入,從集電極流出,Q1的發射極和集電極倒置狀態。Vb1=2.443V,Vb5=0.843V,Vbc1+Vbe2=2.443-0.843=1.6V,導致Q2、Q5導通。由于Vc2=0.886V,Q4、Q5截止。輸出Vo=0.018V。其電路仿真如圖2:
2 實驗教學中的應用
大學生需要有獨立的設計能力和對電子器件的綜合應用能力,這就決定了本課程的實驗體系應該是三個層次,在簡單的驗證性實驗的基礎上必須開設有創造性的設計性實驗和綜合性實驗。然而實驗室有限的數字電路實驗箱只能做幾個簡單的驗證性實驗,無法滿足設計性實驗和綜合性實驗的設備要求。但是,利用電子電路的計算機仿真軟件就可以擴展實驗室,提供所需要的一切電子元件和芯片,搭建任意難度,任意復雜的電路,并驗證其正確性。同時利用仿真軟件的可配置性,配合適當的電路可做出多種不同的應用。在實驗課程中,提前給出了三種實驗的一些題目和內容,要求驗證性實驗必須都完成,設計性實驗可選做一至兩個,綜合性實驗選做一個。下面簡要說明學生利用仿真軟件選做的數字電子鐘邏輯電路的設計實例。
要求用中、小規模集成電路設計一臺能顯示日、時、分秒的數字電子鐘,選用器材主要有:安裝有仿真軟件的計算機若干臺,集成電路(CD4060、74LS74、74LS161、74LS248),晶振、電阻、電容若干,數碼顯示管,三極管、開關若干。
提示設計方案,包括數字電子鐘的電路框圖和四個主要模塊的實現細節,學生依據電路框圖和提示信息設計邏輯電路圖,并將其在虛擬實驗環境中用仿真電路實現。下面給出數字電子鐘的電路框圖。
篇幅所限,參考電路就不給出,但是通過這個實例可以看出虛擬仿真技術在課程實驗中的重要作用。不但節省很多設備購置費用,不受地點和環境的限制,而且和真實實驗具有相同的效果。既然如此,為什么不廣泛應用呢?
五 總結
論文對數字電子技術課程教學提出很多問題,在實際的教學實踐中對這些問題進行了探索,將計算機虛擬仿真技術引入教學中,采用現代化教育手段進行課程改革。課堂教學提出了很多適合本課程并行之有效的教學方法,重要電路工作情況的計算機仿真演示,部分例題的計算機仿真驗證,增強其直觀性和真實性,加強學生的理解。實驗教學也利用計算機仿真軟件,采用虛擬實驗和真實實驗相結合的方式,擴充建立了虛擬實驗室,擴展了實驗內容,在無需花費很大代價的情況下,滿足了設計性實驗和綜合性實驗的條件,從而完成三個層次實驗體系的建設。在本文的研究基礎上,可將虛擬仿真技術推廣應用到所有電子技術課程教學中,引發電子技術課程改革的新局面。
參考文獻
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篇13
2完善現代電子技術精品課程建設
按照精品課程評估體系扎實推進課程體系建設,具體包括:
2.1推進課程教學基礎建設和教學實踐平臺建設
完成課程教學大綱、教案、多媒體課件、教學參考書、網絡教學資源、課程建設與管理規劃、實踐教學設計、教學質量控制控制等基礎性工作;并按照有關要求,建設了課程網站,優化資源配置的教學模式。建成省級電子信息實驗教學示范中心1個、省級機電工程實驗教學中心1個、省級電工電子基礎實驗平臺1個,校級開放創新實驗室1個,建成6個校企聯合實驗室和多家校企合作實習基地,拓展了學生進行電子技術設計實踐平臺。
2.2推進課程教學內容建設 突出知識的應用性
按照“分立元件起步,集成電路落腳,突出技術應用”來組織教學,努力提高學生的綜合素質和創新能力。根據電子技術的飛速發展的客觀實際,教學內容以集成電路為重點,重外部特性,輕內部結構;重實用電路,輕基本電路;重技術應用,輕理論分析;把電子技術的新概念、新器件、新設備溶入課堂教學中去;突出技術性、應用性,引入新技術、新器件,正確、妥善處理傳統內容與新知識、新技術之間關系,對教材內容的精選要遵循“少而精”的原則,教材水平應保持與本學科發展相適應的科學水平。
2.3形成“一體化,多層次”的教學體系
通過對傳統的電子技術實驗課進行優化、整合,分階段開設基礎板塊、提供板塊、拓展板塊3組系列,并增加“創新實驗”和“開放實驗”,既體現不同層次的差異,又形成一個有機整體,突出了“基礎、提高、綜合、創新”的特點。將原有以電子技術理論課程教學為主體,變為理論教學與實驗教學并舉,驗證性、應用性訓練與創新性訓練并舉,從原來被細化的按專業方向培養學生,變為按一級學科特點培養人才。
3創新教學方法 更新教學手段
利用現代化教育手段,設計多媒體課件,開展課堂演示實驗教學,創新教學方式。通過應用EWB,MATLAB和Multism軟件,制作了電路原理、模擬電子技術和數字電子技術演示實驗軟件,并課程教學中新增了演示實驗環節,使抽象的理論變得形象,加深了學生對知識點的理解,增強學生對實際應用知識點的感知力。通過引人電子設計自動化工具軟件,形成“電子仿真工作平臺”,對現成的組合邏輯器件及時序邏輯電路進行功能驗證,提供簡便快捷、準確有效的實驗手段,可以豐富教學內容,更新課程的教學思路,提高課程的實踐性與應用性。另一方面,也可以借助計算機網絡環境,將數字電子技術課程教學資料(例如:課件、講義、教案、輔助教學材料、試卷等)上網,使其成為共享的資源,能促進數字電子技術課程的交流和改革。模擬仿真突破了教學難點,具有化繁為簡、化難為易、化抽象為具體的功能。
4以開放創新實驗室為平臺 加強第二課堂實驗基地建設和指導
4.1建立開放創新實驗室和校企聯合實驗室
為學生搭建良好的電子技術實踐和創新平臺學生通過項目申請,進入開放創新實驗室;實驗室則為學生提供電子技術實踐場所、儀器設備、元件耗材,并由相關的老師負責指導。具體做法是:首先,每學期開學初,學生向實驗室提出申請;其次,經指導老師審核、實驗室管理老師批準,申請獲得通過后的學生將進入創新室,借用儀器設備(如:計算機、示波器、直流電源、信號發生器)搭建自己的實驗平臺;學生可以根據自己電子系統設計的需要,使用實驗室中的電子設計設備,如打印機、轉印機、銅板腐蝕劑、鉆臺等公共設備,并申請常用的電子元器件。同時,常年有課題組教師負責創新實驗室學生的輔導。在學生座位的安排上,將高年級的學生和低年級的學生進行穿插安排,充分調動學生自主學習的主動性,讓高年級的學生起到良好的傳幫帶的作用。創新實驗室為學生提供了一個良好的實踐平臺,極大地提高了學生實踐與創新能力。
4.2利用每年暑假時間 進行大學生電子設計競賽培訓
以全國大學生電子設計競賽為切入點,舉辦電子設計培訓。培訓的重點放在實踐能力提高上,注重實踐訓練,彌補理論教學上的不足。根據競賽征題要求及歷年競賽試題,培訓內容采用基礎平臺+模塊化訓練。其中基礎平臺主要內容包括:傳感器、放大器、振蕩器、運算放大器、調制與解調、數字電路、單片機小系統。模塊化訓練主要內容是歷屆競賽試題和本年度的模擬試題,具體類型有電源、信號源、無線電、儀器、數據采集與控制類。實踐證明,這種培訓模式是行之有效的,能迅速提高大學生的動手能力,培養其創新意識和協作精神。
5加強學生科研引導和畢業設計建設 提高創新能力
5.1引導學生申報各類科研項目
鼓勵學生申報校團委科研項目、省級和校級大學生創新實驗項目,并為學生項目立項和項目實施提供指導。
5.2加強學生科研引導和畢業設計指導
以畢業設計形式或課程設計形式,引導高年級學生參與電子技術類產學研項目,鍛煉學生解決實際問題的能力和創新能力。學生通過獨立完成課題的設計、制作、調試和實驗分析,鍛煉分析問題和解決實際問題的能力,促進創新意識、創新能力和工程實踐能力的培養調,提升適應未來工作的自信心。近年來,有多名大學生通過參與教師與企業間的項目合作,得到了良好的鍛煉,畢業后直接到企業就業,成為技術骨干。
6改革成效
6.1電子技術類課程教學質量顯著提高
改革后的電子技術課程在授課內容、教學方法上都有了明顯的進步,課堂互動性增加,學生的學習興趣提高了。項目實施以來,電子技術相關的課程授課效果良好,在期末測評中獲得同學們的好評,有多位教師獲得省級、校級教學名師稱號。
6.2學生電子技術實踐和創新能力顯著提高
各類科技創新活動取得佳績項目組依托開放創新實驗室,通過暑期的大學生電子設計競賽培訓,每年完成約100人次的電子技術設計培訓;每學期指導進入開放創新實驗室和校企聯合實驗室的學生約60人,四年來累計指導學生約400人次;指導的大學省級創新創業實驗項目、校級創新實驗項和團委科研立項目60多項;四年來,本項目組成員指導大學參加了全國、全省大學生電子設計競賽,獲得各類獎項32項,其中一等獎6項、二等獎11項、三等獎15項;指導的學生分別獲得2009、2011和2013年福建省大學生課外學術科技作品競賽二、三等獎。
6.3學生畢業設計課題完成質量顯著提高
通過現代電子技術課程體系改革,學生對新技術的掌握和實踐動手能力都應該比以前有所提高,這部分學生在畢業設計中就可以做一些難度較大、有實用意義的課題。四年來,指導約200名大學生開展與電子技術相關的畢業設計,取得良好成績,近30位同學獲得校級優秀畢業論文。
6.4獲得社會的廣泛關注和用人單位的好評
幾年來,以開放創新實驗室和校企聯合實驗室為平臺的現代電子技術課程體系,培養了一大批實踐能力強、創新意識強、具有團結協作精神的大學生,這些學生畢業后能勝任與電子技術相關的技術工作,成為公司的技術骨干,獲得用人單位的好評。