層次化教學電子技術

1、層次化教學電子技術 1目前模擬電子技術實驗平臺存在問題我校模擬電子技術實驗室一直使用的是用世行貸款購置的THM6型模擬電路實驗平臺。該產(chǎn)品比擬合適非電類學生使用，對于電類的學生，其測試驗證性實驗模塊就稍顯簡單。并且，隨著實驗教學內(nèi)容的不斷改良和完善，原廠所提供的實驗教學模塊越來越不適應如今的實驗教學需求。在實驗過程中，幾乎所有的實驗內(nèi)容都需要學生在面包板上搭接實驗電路。在實驗平臺上，用到的只有電源、直流信號源和手調(diào)電位器。并且，由于使用時間過長，實驗平臺已經(jīng)老化，電源局部損壞率較高，手調(diào)電位器接觸不良的問題頻繁出現(xiàn)，已經(jīng)嚴重影響到學生做實驗的情緒和進度，現(xiàn)急需更換一種新的實驗教學平臺。在模擬電

2、子技術實驗課上，大多數(shù)學生第一次接觸到面包板，認識和熟悉使用面包板的過程會相對較慢，頭幾次實驗，學生在面包板上搭錯實驗電路的問題普遍存在。再加上配套的實驗儀器也都是剛剛接觸，學生還沒有到達純熟使用的程度，讓學生自己用實驗儀器在面包板上糾錯非常困難。很多學生因找不到出錯原因，就重新搭接實驗電路，結果造成一局部學生整個實驗過程就是不停地搭電路、拆電路、再搭電路，再拆電路這局部學生做完實驗，除了知道自己實驗電路搭錯了，其他幾乎沒有任何收獲，實驗效率極低。這種完全靠學生自己在面包板上搭接實驗電路的教學方式需要改變。尤其是頭幾次實驗，應該用一些相對簡便的實驗教學方式，引導學生認識并熟悉使用實驗儀器和面包

3、板，教會學生根本的電路糾錯方法，激發(fā)出學生喜歡做實驗的熱情，在實驗過程中逐步引導學生，幫助學生逐步過渡到自己在面包板上實現(xiàn)相對復雜的實驗電路。2市場上模擬電子技術實驗平臺的現(xiàn)狀由于教學儀器和設備的消費廠家對高校學生的學習狀況、實驗教學過程、實驗教學需求等并不非常理解，在消費制造實驗用教學平臺時，只注重傳統(tǒng)的實驗教學內(nèi)容和教學方法，對近幾年的教改內(nèi)容并不非常熟悉。目前市場上各儀器設備廠家所提供的模擬電子技術實驗平臺不能完全滿足當今實驗教學的要求。并且，隨著教學改革的不斷深化，市場現(xiàn)有模擬電子技術實驗平臺的使用率會逐年降低，花費大量的資金購置現(xiàn)有模擬電子技術實驗平臺勢必會造成某種程度上的資源浪費。

4、市場上現(xiàn)有模擬電子技術實驗平臺普遍存在的問題是:以測試驗證性實驗為主，實驗工程比擬固定，大多是傳統(tǒng)的實驗工程。實驗用器件比擬單一，出廠前都已經(jīng)設定好，不允許學生自己做元器件的增減或交換，一塊實驗模板對應一個實驗工程。實驗內(nèi)容單一，實驗方式的靈敏性不夠，直接導致某些能引起學生實驗興趣的實驗工程無法開設。并且市場上所能買到的模擬電子技術實驗平臺，實驗器件大多封裝在實驗箱里。在完成實驗的過程中，學生看不到真正實現(xiàn)實驗功能的器件實物，造成實驗過程與理論訓練脫節(jié)。學生在實驗過程中所能看到的大多是電路符號和電路圖形，做實驗的感覺就好似在圖紙上測試實驗數(shù)據(jù)，學生不能真正體會到用真實的電子元器件設計、安裝實驗

5、電路的興奮和刺激。并且，為了能讓學生對實驗器件有感性認識，學校還必須另外安排時間給學生做電子元器件的辨識培訓，這既占用了學生有限的學習時間，同時又因為學生沒有真正在實驗過程中見過并使用過這些電子元器件，器件辨識培訓的效果并不理想，很多學生很快就會忘掉培訓內(nèi)容。3開發(fā)思路和設計準那么在實驗平臺開場設計之初，課題組成員專門到兄弟院校做了實地考察，將各種實驗平臺進展了比擬，對在不同實驗平臺上的實驗過程進展了觀摩，同時和一線實驗老師進展了現(xiàn)場交流，重點討論實驗教學過程中遇到的問題，一起討論了對將來實驗平臺的設想，整理出第一手實驗教學資料。課題組成員將帶回來的產(chǎn)品圖片和產(chǎn)品資料進展了匯總，對實驗平臺樣品

6、進展了剖析，比照分析了各知名廠家消費的實驗平臺，重點討論現(xiàn)有實驗平臺在設計中存在的缺陷。從可靠性、耐用性、可擴展性、產(chǎn)品本錢和使用效率等多個角度出發(fā)，經(jīng)屢次集體討論修改，最終確定了模擬電子技術實驗平臺的研發(fā)方案。實驗平臺的設計，必須將平安性和可靠性放在首位。為了增強學生對電子元器件的感性認識，課題組決定，在此次設計的實驗平臺上，所有電子元器件都安裝在外面，保證學生在實驗的過程中能直觀地看到自己是用哪些電子元器件完成設計任務的。這種產(chǎn)品設計方案對電路設計的平安性提出了更高的要求。在設計電路時，必須將平安問題浸透到每個實驗工程、每個實驗細節(jié)。設想學生在實驗過程中可能出現(xiàn)的操作失誤，設想這些失誤會造

7、成哪些過流或過壓的平安隱患，在適當?shù)奈恢?，加上電路保護器件，這樣可以大大減少學生在實驗過程中所浪費的無效實驗時間，同時平安可靠性的進步，也簡化了實驗老師對實驗平臺的維修維護工作。在平安可靠的根底上，實驗平臺還應具有一定的靈敏性。其靈敏性表如今實驗內(nèi)容的多樣性和實驗器件的可交換性。此次實驗平臺的設計原那么之一是保證每一個實驗工程可以提供多種不同的實驗電路供學生選擇，方便學生在一樣的實驗時間里完成不同的實驗內(nèi)容，這樣不僅有利于進步實驗平臺的利用率，同時也減輕了實驗老師的課前準備時間。實驗內(nèi)容的多樣性，也符合層次化教學培養(yǎng)目的的要求，改良了實驗教學方法，進步了學生做實驗的效率。創(chuàng)新應從細微處開場，在

8、實驗內(nèi)容設置上，保存了經(jīng)典的實驗工程，擴展了設計性實驗內(nèi)容，注重單元電路與系統(tǒng)的交融，重視各模塊之間的銜接和匹配。把實驗過程中一些小的細節(jié)浸透到每個實驗電路中。在經(jīng)典實驗工程根底上，增設了設計進步性實驗工程。在實驗內(nèi)容中，強化電路的原理，讓學生根據(jù)實驗電路原理設計擴展功能和細化功能，設定除主要元器件之外其他各元件的電路參數(shù)，制定符合電路要求的實驗方法并測試。給學生在實驗過程中提供了更加靈敏方便的實驗條件，讓學生把時間和精力都用在電路設計、實驗過程、實驗方法、儀器儀表的使用、實驗數(shù)據(jù)的測試、比照和分析上，以進步學生的理論技能。4實驗平臺的研究成果41電源局部出于平安考慮，市場上所能購置到的模擬電

9、路實驗平臺的電源電路:變壓、整流、濾波、保護、去耦等都封裝在機箱里面，學生所能看到的只有交流220V輸入電源線、直流輸出電源接口、電源指示燈和電源開關。學生對電源電路的設計沒有感性認識，甚至很多學生認為電源電路很簡單，用電阻分壓就可以實現(xiàn)。本次教改設計實驗平臺時，將整個電源電路全都暴露給學生，讓學生清楚的看到自己在實驗過程中所用的電源是怎么實現(xiàn)的，讓學生直觀地認識到使用電源應該注意哪些問題，幫助學生理解在設計電源電路時保護電路的重要性，同時也教會學生在使用電源的過程中，通過指示燈和表頭發(fā)現(xiàn)并判斷問題所在，幫助學生在實驗過程中學習維護實驗設備的根本常識，從細微處學習，積累理論經(jīng)歷。為了能做到電源

10、變壓器外置，讓學生能直觀地看到整個電源電路的設計，前提是必須保證學生在用電方面的平安。在設計電源電路的過程中，課題組成員花費了大量的時間在市場上調(diào)研，最后確定選用北京新創(chuàng)四方電子消費的兵字牌全封閉環(huán)氧灌封板載電源變壓器，該系列電源變壓器采用絕緣灌封的方式，采用雙層絕緣，PPT外殼的絕緣電壓符合外置變壓器的用電平安要求，同時解決了電源變壓器外置和保證學生用電平安的問題。42根底實驗局部在市場上所能購置到的實驗平臺上，根底實驗局部大多采用模塊化設計構造，即一個實驗模塊對應一個實驗工程，模塊上的實驗器件不可以更換，除了可以用電位器調(diào)節(jié)靜態(tài)工作點外，學生在實驗過程中可以自由選擇的實驗器件幾乎沒有，這勢

11、必會造成在同一次實驗課上，所有學生使用的是一種實驗模塊，做的是一樣的實驗內(nèi)容，測試出來的實驗數(shù)據(jù)也根本一樣。對學生來說，這種實驗方式，缺乏新穎感，更沒有挑戰(zhàn)性，很難激發(fā)出學生做實驗的熱情，更難以實現(xiàn)層次化培養(yǎng)的教學目的。新設計的實驗平臺，在實驗內(nèi)容的一致性方面做了重大調(diào)整。在實驗平臺上，只提供應學生最根本的實驗器件，學生需要自己補充選擇一局部實驗器件才能完成實驗。比方單管放大實驗，實驗臺上只給學生提供一個晶體管和四個固定電阻，學生需要另外選擇一個電位器才能完成最根本的基極分壓式單管放大電路靜態(tài)工作點的設置實驗，同時還需要學生另外選擇交流器件，設計不同的交流放大通路:共發(fā)射極放大電路、共基極放大

12、電路、共集電極放大電路，最后完成全部實驗內(nèi)容。這樣設計實驗的好處是:在一個實驗環(huán)節(jié)里，給學生設置了多個不同的實驗內(nèi)容，實現(xiàn)了實驗內(nèi)容的多樣性。同時也保證了實驗技能相對較好的學生可以利用剩余的實驗時間，完成擴展的實驗內(nèi)容，以實現(xiàn)層次化培養(yǎng)的教學目的。43設計進步實驗本次設計的實驗平臺，注重采用傳統(tǒng)實驗平臺上很難見到、并且學生平時也很少有時機使用的貼片封裝器件，如貼片封裝的電阻、二極管、MOS管，讓學生有時機認識這些器件。各單元模塊都采用開放式設計構造，增加接口電路，注重各模塊之間的級聯(lián)和匹配，進步設計性實驗內(nèi)容的比重。讓學生進到實驗室，一下子見到很多以前沒有見過的實驗器件，首先會異常興奮，充滿好奇心，帶著新穎感去完成實驗。為了能更好地貼近實際應用，激發(fā)學生學習的熱情，在本次設計的實驗平臺上，還增設了多個傳感器接口電路，如稱重傳感器小信號的檢測與放大，室內(nèi)光強變化的檢測與控制，環(huán)境溫度變化的檢測與控制，障礙物的檢測與判斷等多種模擬傳感器檢測電路，讓學生在實驗室里就能直觀地體驗到在學校所學到的理論知識與實際應用有著嚴密的聯(lián)絡，以激發(fā)學生做實驗的熱情，同時幫助學生初步建立起系統(tǒng)設計的觀念。5結語經(jīng)過一年兩個學期多組學生的實驗測試，本次教改所開發(fā)的實驗平臺符合教學大綱的要求，性能穩(wěn)定，檢修方便，大大減少了實驗老師維修維護實驗設備的時間，其功能和實用性到達了設計要求。尤其是實驗內(nèi)容