項目教學法在《電源技術》教學中的應用

1、    項目教學法在電源技術教學中的應用    陳海洋摘要：電源技術是電子類一門重要的專業(yè)課程，本文主要闡述了項目教學法在課程中的應用，并通過一個具體案例詳細分析和展示了項目教學法的操作步驟及其應用意義。關鍵詞：項目教學法；電源技術；項目實施：g642.4 文獻標志碼：a ：1674-9324（2014）10-0071-02一、引言電源技術是高職高專電子類專業(yè)的一門重要的專業(yè)課，它具有較完善的理論體系和較強的實踐性，其教學任務是使學生掌握電源技術的基礎知識、熟悉幾種典型電源的工作原理、掌握dc/dc基本電路的設計方法，為今后的學習和研究打下基礎。傳統的教

2、學方式采用老師講解為主、學生聽課為輔的教學方法，使學生只能被動地、抽象地接受理論知識，不利于提高學生的實踐能力、自學能力和創(chuàng)造能力。為了提高學生的動手能力，提高教學效果，在電源技術教學中采用項目教學法，通過多個難度循序漸進的項目，使學生更好地掌握理論知識的同時，提高實踐能力。項目教學法的特點：1.以項目為主線，重組知識體系，把電源技術的基礎知識和典型工作過程穿插到每個項目中，讓學生在實際操作中進一步理解和掌握，提高他們的學習主動性。2.加強職業(yè)規(guī)范性培養(yǎng)。在電路設計、畫原理圖、pcb圖、制版、焊接電路中加強規(guī)范性要求，達到與社會接軌。3.加強職業(yè)能力培養(yǎng)。把電子類高職專業(yè)的職業(yè)技能要求穿插在每

3、個項目中，進一步提高學生的職業(yè)能力，為今后更好地適應社會打下基礎。項目教學法是通過實施一個完整的“項目”，由學生在一定的時間范圍內獨立組織和實施工作的教學方法。這個過程是師生共同圍繞一個項目任務去發(fā)現問題并解決問題的過程，整個過程分為幾個具體的步驟實施，其中分析問題、方案設計、項目實施及最終評價，都以教師為主導、學生為主體協作完成。學生以項目任務為目標，制定相關的實施計劃，通過該項目掌握電源技術知識，并通過實際動手操作提高分析和解決問題的能力，提升職業(yè)技能。二、項目教學法在電源技術課程中的實施1.項目的制定。下面以“開關穩(wěn)壓電源”為例說明電源技術課程項目教學的實施過程。項目名稱：開關穩(wěn)壓電源設

4、計。項目描述：設計并制作如圖1所示的開關穩(wěn)壓電源。在電阻負載條件下，使電源滿足下述要求：（1）輸出電壓u0可調范圍：30v36v。（2）最大輸出電流i0max：1a。（3）u2從18v變到21v時，電壓調整率：su2%。（4）i0從0變到1a時，負載調整率sl5%（u2=18v）。（5）輸出噪聲紋波電壓峰-峰值u0pp1v（u2=20v，u0=36v，i0=1a）。（6）dc-dc變換器的效率n>70%（u2=20v，u0=36v，i0=1a）。（7）具有過流保護功能，動作電流i0（th）=1.3+0.2a。教學目標：要求學生掌握pwm控制模式、dc/dc升壓電路的工作原理、電源技術的主

5、要指標，掌握畫原理圖和pcb圖，制版、焊版、調試等職業(yè)技能能力。項目課時：24學時。學生分組：學生分組在項目教學法中是一件很重要的工作，組員的搭配、工作的分工等直接影響學生學習的效果。根據學生的學習能力、動手能力、性別等采用互補方式進行搭配。每組一般為34人，每組設一名組長，全面負責項目的實施，并針對各個成員的能力不同進行內部分工，同時協調各成員的工作，從而培養(yǎng)學生的團隊協作能力。2.項目的實施過程。（1）項目設計。根據項目設計要求，結合電源技術內容，教師引導學生進行任務分析，共同得出開關穩(wěn)壓電源電路框圖，如圖2所示。電路主要由以下幾個部分組成：dc/dc主電路、驅動電路、控制電路、濾波電路、

6、保護電路等組成。主電路dc/dc模塊：根據項目設計要求，主電路采用boost型dc/dc升壓方式，如圖3所示，其使用單開關管，能降低開關管損耗，且控制容易，電路較為簡潔，但在功率較高的情況下，電感設計要求較高，經驗成分多，設計不好會造成過大的沖擊電流，影響效率，也容易使開關管損壞。驅動電路：根據項目設計要求，需要寬范圍調節(jié)boost升壓適合本項目的dc/dc拓撲結構，利用uc3824芯片作為核心，該芯片抗電壓波動能力強，并可使負載調整率得到明顯改善，采用可調電平與可調三角波比較的方式產生pwm波作為驅動信號，模塊元件較多，但調節(jié)范圍寬，可移植性好，擴展能力強，而且其頻響特性好穩(wěn)定裕度大，過流限

7、制特性好，具有過流保護和欠壓鎖定功能，對系統的控制更為方便?？刂齐娐罚罕卷椖坎捎糜布答伒姆绞綄崿F電壓控制。輸出電壓的采樣信號通過電位器改變采樣回路的上下電阻比值來調整，采樣信號與基準信號在誤差放大器中比較，產生直流電平改善輸出pwm波的占空比從而達到穩(wěn)定輸出電壓的作用。該電路簡單，容易實現項目要求，便于學生理解吸收。濾波電路：對于高職高專學生來說，濾波電路的設計要求太高，這里不做要求，只是根據經驗采用電容濾波。保護電路：出于保證不減小電源輸出功率的目的，在加負載的條件下將原邊電流以電壓的形式準確地反映在一個lm393比較器上，當開關電源的輸出電流超過規(guī)定值時，感應電壓通過遲滯比較器與預置的基

8、準電壓比較后翻轉，同時使uc3842內部電路進行脈寬調整，場效應管接收到uc3842動作后就自動斷開負載，起到保護作用。提高電路工作效率設計：在dc/dc變換電路中，主要消耗功率的元件有主回路的開關管、快恢復二極管、儲能電感等部件。目前對電源的工作效率要求越來越高，根據本項目要求主要采用以下兩種措施：采用低內阻的高效率mosfet作為主回路的開關元件，本項目中采用了irf640。采用高速低正相壓降的快恢復二極管降低其功耗，本項目中采用了fr157。（2）電路工作原理。在學生實施項目過程中，難免有些學生會因為對電路工作原理沒有完全掌握，在設計或者調試過程出現重大問題，導致項目失敗。因此，在學生設

9、計好方案以后，可結合參考電路對整個項目的設計方案工作原理進行一次講解。項目主要工作原理：本項目采用uc3842作為控制核心固定工作頻率脈沖寬度可控調制方式，通過對輸出電壓不斷地采樣，反饋輸出變化，調整負載電阻r1、r2的比例來改變占空比使輸出穩(wěn)定，并具有過流限制、過壓保護和欠壓鎖定功能。項目加入輸入過壓、輸入過流、輸出過流等保護電路，以保證系統穩(wěn)定可靠地工作。（3）項目的評估。對于項目教學法來說，一個項目的評估是一個至關重要的步驟。本項目最后采用的是學生自評、小組互評和教師評估三種結合模式。在學生自評過程中，學生能進一步回顧整個項目設計實施過程，總結經驗、加深知識和技能的掌握。在學生互評過程中

10、，學生能通過對別人的項目設計實施過程了解，對比自己在整個過程的優(yōu)缺點，取長補短。在教師評估過程中，能全面了解在該項目實施過程中存在的問題，并得以解決，為今后進一步學習打下基礎。三、教學總結通過教學實踐證明，項目教學法在電源技術教學中的應用效果顯著。它大量減少了學生學習抽象的理論知識時間，把理論知識通過項目載體變得形象化，做到“學中做、做中學”，明顯提高了學生的學習興趣，培養(yǎng)了學生自學能力、獨立思考能力和動手能力，也提高了課堂的教學質量和教學效率。但在此過程中仍然會發(fā)現一些問題：1.根據學生的學習能力不同，項目進度會有所差異，尤其優(yōu)等生和差生之間。針對這一情況，在此項目的基礎上增加自主發(fā)揮部分，

11、把項目要求進一步提高。2.提高教師素質，教師應具備一定的動手能力、解決問題能力。3.提高教學設備，學校要具備一間較大的完整電路制作、調試實驗室以滿足教學需求。endprint摘要：電源技術是電子類一門重要的專業(yè)課程，本文主要闡述了項目教學法在課程中的應用，并通過一個具體案例詳細分析和展示了項目教學法的操作步驟及其應用意義。關鍵詞：項目教學法；電源技術；項目實施：g642.4 文獻標志碼：a ：1674-9324（2014）10-0071-02一、引言電源技術是高職高專電子類專業(yè)的一門重要的專業(yè)課，它具有較完善的理論體系和較強的實踐性，其教學任務是使學生掌握電源技術的基礎知識、熟悉幾種典型電源的

12、工作原理、掌握dc/dc基本電路的設計方法，為今后的學習和研究打下基礎。傳統的教學方式采用老師講解為主、學生聽課為輔的教學方法，使學生只能被動地、抽象地接受理論知識，不利于提高學生的實踐能力、自學能力和創(chuàng)造能力。為了提高學生的動手能力，提高教學效果，在電源技術教學中采用項目教學法，通過多個難度循序漸進的項目，使學生更好地掌握理論知識的同時，提高實踐能力。項目教學法的特點：1.以項目為主線，重組知識體系，把電源技術的基礎知識和典型工作過程穿插到每個項目中，讓學生在實際操作中進一步理解和掌握，提高他們的學習主動性。2.加強職業(yè)規(guī)范性培養(yǎng)。在電路設計、畫原理圖、pcb圖、制版、焊接電路中加強規(guī)范性要

13、求，達到與社會接軌。3.加強職業(yè)能力培養(yǎng)。把電子類高職專業(yè)的職業(yè)技能要求穿插在每個項目中，進一步提高學生的職業(yè)能力，為今后更好地適應社會打下基礎。項目教學法是通過實施一個完整的“項目”，由學生在一定的時間范圍內獨立組織和實施工作的教學方法。這個過程是師生共同圍繞一個項目任務去發(fā)現問題并解決問題的過程，整個過程分為幾個具體的步驟實施，其中分析問題、方案設計、項目實施及最終評價，都以教師為主導、學生為主體協作完成。學生以項目任務為目標，制定相關的實施計劃，通過該項目掌握電源技術知識，并通過實際動手操作提高分析和解決問題的能力，提升職業(yè)技能。二、項目教學法在電源技術課程中的實施1.項目的制定。下面以

14、“開關穩(wěn)壓電源”為例說明電源技術課程項目教學的實施過程。項目名稱：開關穩(wěn)壓電源設計。項目描述：設計并制作如圖1所示的開關穩(wěn)壓電源。在電阻負載條件下，使電源滿足下述要求：（1）輸出電壓u0可調范圍：30v36v。（2）最大輸出電流i0max：1a。（3）u2從18v變到21v時，電壓調整率：su2%。（4）i0從0變到1a時，負載調整率sl5%（u2=18v）。（5）輸出噪聲紋波電壓峰-峰值u0pp1v（u2=20v，u0=36v，i0=1a）。（6）dc-dc變換器的效率n>70%（u2=20v，u0=36v，i0=1a）。（7）具有過流保護功能，動作電流i0（th）=1.3+0.2a。

15、教學目標：要求學生掌握pwm控制模式、dc/dc升壓電路的工作原理、電源技術的主要指標，掌握畫原理圖和pcb圖，制版、焊版、調試等職業(yè)技能能力。項目課時：24學時。學生分組：學生分組在項目教學法中是一件很重要的工作，組員的搭配、工作的分工等直接影響學生學習的效果。根據學生的學習能力、動手能力、性別等采用互補方式進行搭配。每組一般為34人，每組設一名組長，全面負責項目的實施，并針對各個成員的能力不同進行內部分工，同時協調各成員的工作，從而培養(yǎng)學生的團隊協作能力。2.項目的實施過程。（1）項目設計。根據項目設計要求，結合電源技術內容，教師引導學生進行任務分析，共同得出開關穩(wěn)壓電源電路框圖，如圖2所

16、示。電路主要由以下幾個部分組成：dc/dc主電路、驅動電路、控制電路、濾波電路、保護電路等組成。主電路dc/dc模塊：根據項目設計要求，主電路采用boost型dc/dc升壓方式，如圖3所示，其使用單開關管，能降低開關管損耗，且控制容易，電路較為簡潔，但在功率較高的情況下，電感設計要求較高，經驗成分多，設計不好會造成過大的沖擊電流，影響效率，也容易使開關管損壞。驅動電路：根據項目設計要求，需要寬范圍調節(jié)boost升壓適合本項目的dc/dc拓撲結構，利用uc3824芯片作為核心，該芯片抗電壓波動能力強，并可使負載調整率得到明顯改善，采用可調電平與可調三角波比較的方式產生pwm波作為驅動信號，模塊元

17、件較多，但調節(jié)范圍寬，可移植性好，擴展能力強，而且其頻響特性好穩(wěn)定裕度大，過流限制特性好，具有過流保護和欠壓鎖定功能，對系統的控制更為方便。控制電路：本項目采用硬件反饋的方式實現電壓控制。輸出電壓的采樣信號通過電位器改變采樣回路的上下電阻比值來調整，采樣信號與基準信號在誤差放大器中比較，產生直流電平改善輸出pwm波的占空比從而達到穩(wěn)定輸出電壓的作用。該電路簡單，容易實現項目要求，便于學生理解吸收。濾波電路：對于高職高專學生來說，濾波電路的設計要求太高，這里不做要求，只是根據經驗采用電容濾波。保護電路：出于保證不減小電源輸出功率的目的，在加負載的條件下將原邊電流以電壓的形式準確地反映在一個lm3

18、93比較器上，當開關電源的輸出電流超過規(guī)定值時，感應電壓通過遲滯比較器與預置的基準電壓比較后翻轉，同時使uc3842內部電路進行脈寬調整，場效應管接收到uc3842動作后就自動斷開負載，起到保護作用。提高電路工作效率設計：在dc/dc變換電路中，主要消耗功率的元件有主回路的開關管、快恢復二極管、儲能電感等部件。目前對電源的工作效率要求越來越高，根據本項目要求主要采用以下兩種措施：采用低內阻的高效率mosfet作為主回路的開關元件，本項目中采用了irf640。采用高速低正相壓降的快恢復二極管降低其功耗，本項目中采用了fr157。（2）電路工作原理。在學生實施項目過程中，難免有些學生會因為對電路工

19、作原理沒有完全掌握，在設計或者調試過程出現重大問題，導致項目失敗。因此，在學生設計好方案以后，可結合參考電路對整個項目的設計方案工作原理進行一次講解。項目主要工作原理：本項目采用uc3842作為控制核心固定工作頻率脈沖寬度可控調制方式，通過對輸出電壓不斷地采樣，反饋輸出變化，調整負載電阻r1、r2的比例來改變占空比使輸出穩(wěn)定，并具有過流限制、過壓保護和欠壓鎖定功能。項目加入輸入過壓、輸入過流、輸出過流等保護電路，以保證系統穩(wěn)定可靠地工作。（3）項目的評估。對于項目教學法來說，一個項目的評估是一個至關重要的步驟。本項目最后采用的是學生自評、小組互評和教師評估三種結合模式。在學生自評過程中，學生能

20、進一步回顧整個項目設計實施過程，總結經驗、加深知識和技能的掌握。在學生互評過程中，學生能通過對別人的項目設計實施過程了解，對比自己在整個過程的優(yōu)缺點，取長補短。在教師評估過程中，能全面了解在該項目實施過程中存在的問題，并得以解決，為今后進一步學習打下基礎。三、教學總結通過教學實踐證明，項目教學法在電源技術教學中的應用效果顯著。它大量減少了學生學習抽象的理論知識時間，把理論知識通過項目載體變得形象化，做到“學中做、做中學”，明顯提高了學生的學習興趣，培養(yǎng)了學生自學能力、獨立思考能力和動手能力，也提高了課堂的教學質量和教學效率。但在此過程中仍然會發(fā)現一些問題：1.根據學生的學習能力不同，項目進度會

21、有所差異，尤其優(yōu)等生和差生之間。針對這一情況，在此項目的基礎上增加自主發(fā)揮部分，把項目要求進一步提高。2.提高教師素質，教師應具備一定的動手能力、解決問題能力。3.提高教學設備，學校要具備一間較大的完整電路制作、調試實驗室以滿足教學需求。endprint摘要：電源技術是電子類一門重要的專業(yè)課程，本文主要闡述了項目教學法在課程中的應用，并通過一個具體案例詳細分析和展示了項目教學法的操作步驟及其應用意義。關鍵詞：項目教學法；電源技術；項目實施：g642.4 文獻標志碼：a ：1674-9324（2014）10-0071-02一、引言電源技術是高職高專電子類專業(yè)的一門重要的專業(yè)課，它具有較完善的理論

22、體系和較強的實踐性，其教學任務是使學生掌握電源技術的基礎知識、熟悉幾種典型電源的工作原理、掌握dc/dc基本電路的設計方法，為今后的學習和研究打下基礎。傳統的教學方式采用老師講解為主、學生聽課為輔的教學方法，使學生只能被動地、抽象地接受理論知識，不利于提高學生的實踐能力、自學能力和創(chuàng)造能力。為了提高學生的動手能力，提高教學效果，在電源技術教學中采用項目教學法，通過多個難度循序漸進的項目，使學生更好地掌握理論知識的同時，提高實踐能力。項目教學法的特點：1.以項目為主線，重組知識體系，把電源技術的基礎知識和典型工作過程穿插到每個項目中，讓學生在實際操作中進一步理解和掌握，提高他們的學習主動性。2.

23、加強職業(yè)規(guī)范性培養(yǎng)。在電路設計、畫原理圖、pcb圖、制版、焊接電路中加強規(guī)范性要求，達到與社會接軌。3.加強職業(yè)能力培養(yǎng)。把電子類高職專業(yè)的職業(yè)技能要求穿插在每個項目中，進一步提高學生的職業(yè)能力，為今后更好地適應社會打下基礎。項目教學法是通過實施一個完整的“項目”，由學生在一定的時間范圍內獨立組織和實施工作的教學方法。這個過程是師生共同圍繞一個項目任務去發(fā)現問題并解決問題的過程，整個過程分為幾個具體的步驟實施，其中分析問題、方案設計、項目實施及最終評價，都以教師為主導、學生為主體協作完成。學生以項目任務為目標，制定相關的實施計劃，通過該項目掌握電源技術知識，并通過實際動手操作提高分析和解決問題

24、的能力，提升職業(yè)技能。二、項目教學法在電源技術課程中的實施1.項目的制定。下面以“開關穩(wěn)壓電源”為例說明電源技術課程項目教學的實施過程。項目名稱：開關穩(wěn)壓電源設計。項目描述：設計并制作如圖1所示的開關穩(wěn)壓電源。在電阻負載條件下，使電源滿足下述要求：（1）輸出電壓u0可調范圍：30v36v。（2）最大輸出電流i0max：1a。（3）u2從18v變到21v時，電壓調整率：su2%。（4）i0從0變到1a時，負載調整率sl5%（u2=18v）。（5）輸出噪聲紋波電壓峰-峰值u0pp1v（u2=20v，u0=36v，i0=1a）。（6）dc-dc變換器的效率n>70%（u2=20v，u0=36v

25、，i0=1a）。（7）具有過流保護功能，動作電流i0（th）=1.3+0.2a。教學目標：要求學生掌握pwm控制模式、dc/dc升壓電路的工作原理、電源技術的主要指標，掌握畫原理圖和pcb圖，制版、焊版、調試等職業(yè)技能能力。項目課時：24學時。學生分組：學生分組在項目教學法中是一件很重要的工作，組員的搭配、工作的分工等直接影響學生學習的效果。根據學生的學習能力、動手能力、性別等采用互補方式進行搭配。每組一般為34人，每組設一名組長，全面負責項目的實施，并針對各個成員的能力不同進行內部分工，同時協調各成員的工作，從而培養(yǎng)學生的團隊協作能力。2.項目的實施過程。（1）項目設計。根據項目設計要求，結

26、合電源技術內容，教師引導學生進行任務分析，共同得出開關穩(wěn)壓電源電路框圖，如圖2所示。電路主要由以下幾個部分組成：dc/dc主電路、驅動電路、控制電路、濾波電路、保護電路等組成。主電路dc/dc模塊：根據項目設計要求，主電路采用boost型dc/dc升壓方式，如圖3所示，其使用單開關管，能降低開關管損耗，且控制容易，電路較為簡潔，但在功率較高的情況下，電感設計要求較高，經驗成分多，設計不好會造成過大的沖擊電流，影響效率，也容易使開關管損壞。驅動電路：根據項目設計要求，需要寬范圍調節(jié)boost升壓適合本項目的dc/dc拓撲結構，利用uc3824芯片作為核心，該芯片抗電壓波動能力強，并可使負載調整率

27、得到明顯改善，采用可調電平與可調三角波比較的方式產生pwm波作為驅動信號，模塊元件較多，但調節(jié)范圍寬，可移植性好，擴展能力強，而且其頻響特性好穩(wěn)定裕度大，過流限制特性好，具有過流保護和欠壓鎖定功能，對系統的控制更為方便?？刂齐娐罚罕卷椖坎捎糜布答伒姆绞綄崿F電壓控制。輸出電壓的采樣信號通過電位器改變采樣回路的上下電阻比值來調整，采樣信號與基準信號在誤差放大器中比較，產生直流電平改善輸出pwm波的占空比從而達到穩(wěn)定輸出電壓的作用。該電路簡單，容易實現項目要求，便于學生理解吸收。濾波電路：對于高職高專學生來說，濾波電路的設計要求太高，這里不做要求，只是根據經驗采用電容濾波。保護電路：出于保證不減小電源輸出功率的目的，在加負載的條件下將原邊電流以電壓的形式準確地反映在一個lm393比較器上，當開關電源的輸出電流超過規(guī)定值時，感應電壓通過遲滯比較器與預置的基準電壓比較后翻轉，同時使uc3842內部電路進行脈寬調整，場效應管接收到uc3842動作后就自動斷開負載，起到保護作用。提高電路工作效率設計：在dc/dc變換電路中