基于计算机平台的模拟电子技术项目化课程教学及实验箱的探究

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  摘 要:本文探究模拟电子技术实验箱的意义,在已有天煌DZX-3型电子学综合实验装置的基础上,分析现有电子学综合实验装置存在的一些问题,详细介绍了模拟电子技术实验箱的研发目标、内容,需要解决的关键问题以及拟采取的研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析。
  關键词:模拟电子技术;项目化课程教学;实验箱;可行性分析
  中图分类号:TN710-4 文献标识码:A 文章编号:1004-7344(2018)18-0042-02
  1 引 言
  高职教育的改革在于建立一种新的有利于培养学生创新能力的新型教学模式在教学中营造成一种能进行实践技能培养的环境,使学生能自觉的投身于实践中,掌握学习的主动权。高职学校大部分学生的学习特点是形象思维好于逻辑思维,实践学习好于理论学习,动手能力好于动脑能力。项目化课程教学打破了过去传统的教学模式,将理论与实践有机的结合起来,在教学中边讲边练,讲练结合,使理论在实践中得以消化,使实践在理论中得以升华,在提高高职学生的实践能力方面起到一定的积极作用,提高他们的实际应用水平。
  我院模拟电子技术实验室一直使用的是天煌DZX-3型电子学综合实验装置。该平台比较适合非电类学生使用,对于电类的学生,其测试验证性实验模块就稍显简单。在平时教学实验中以测试验证性实验为主,实验项目比较固定,大多是传统的实验项目。出厂前都已经提供实验小板,学生在实验过程中不能对电路进行元器件的增减或替换,一块实验模板只能对应一个实验项目。实验内容单一,实验方式的灵活性不够,直接导致某些能引起学生实验兴趣的实验项目无法开设。因此,实验平台的好坏,直接影响到学生做实验的效率、做实验的兴趣、信心和情绪。好的实验平台,培养学生实践创新能力有不可替代的作用。
  2 项目的研究目的
  (1)解决模拟电子技术课程在进行项目化教学时缺少配套的实训设备的问题;
  (2)解决模拟电子技术课程项目化教学的过程考核评价的准确性问题;
  (3)解决模拟电子技术教学中实验实训课过度依赖实验实训室的大型仪器设备问题;
  (4)初步解决模拟电子技术教学中理论教学与实践教学脱节、仿真结果与实际现象脱节的问题,提高学生的动手能力和理论思维能力。
  3 项目的研究意义
  开展项目化教学是高职教育的大势所趋,但是由于项目化教学对于实验实训条件和教师能力的要求都较高,导致目前学院在进行电子技术课程的教学过程中绝大多数都仍是采用以教师为主导的理论课授课加少数验证性实验课的方式,项目化教学无法展开。本项目研究从项目化教学的内涵要求来设计配套的实训设备入手,破解实现以学生为主体的模拟电子技术课程的项目化教学难题,同时为学生深入开展电子技术知识与技能竞赛和其他的课外活动提供相应的平台支持,激发学生的学习兴趣,让学生从被动学习变为主动研究,以项目驱动的方式进行教学,提高模拟电子技术课程的教学效果,提高学生参与性与实践能力,做到理论实践相结合。为其他后续课程的教学打下良好的基础。该装置的研制也为其他课程的项目化教学实验实训设备的研究积累经验。
  4 项目所在学科和技术领域的国内外研究现状、水平和发展趋势分析
  4.1 目前国外模拟电子技术课程项目化教学的做法
  根据相关的资料,在一些发达国家,电子技术课程基本上都是采用项目化教学的方式,其做法是由教师和学生提出一些项目,学校提供场地、专业的仪器设备支持,同时学校提供一定的经费用于购买器材。其优点是学生创作学习的自主性较大,缺点是所耗费的教学资源很大及对于学生学习的主动性和基础要求较高,只能适合于实验实训条件很好、经费充足的院校进行小班化教学时使用。
  4.2 目前国内模拟电子技术课程项目化教学的做法
  目前国内模拟电子技术课程的项目化教学做法约有三种:
  (1)照搬国外发达国家的项目化教学做法。学校提供场地、设备和经费,学生自主设计和制作电路,并进行相关的答辩。
  (2)以功率放大器的制作为载体进行项目化教学做法。学生在教师的带领下制作一个功率放大器,以功率放大器的制作来涵盖整个模拟电子课程的教学内容。其优点是学生能够得到较大型电路的实际锻炼,但缺点是学生要花大量的时间在电路的制作上面,有效的教学时间不多,调试电路时要用到实训室的众多仪器设备,若实训室的仪器设备不足则无法开展,另外单是一个功放电路也不足以涵盖整个模拟电子课程的教学内容。
  (3)以一些简易单元电路的制作为载体进行项目化教学做法。这些单元电路大都是一些实验设备上的验证性的单元电路,相当于是以实验教学来取代理论教学。这种做法虽然比单纯的理论教学具有直观性,学生也得到一定的动手锻炼,但是学生对理论知识的掌握还是处于肤浅的阶段,当电路发生变化时就不会应用理论去分析,学生的综合能力得不到锻炼,距离项目化教学的要求存在着较大的距离。
  5 项目研究方案
  5.1 研究目标
  研制一台基于计算机平台的模拟电子技术项目化课程教学及考核实验箱,使之能满足常规理论教学、实训教学以及项目化教学的大部分需求。
  5.2 研究内容
  (1)模拟电子技术课程项目化教学的内涵要求;
  (2)模拟电子技术课程项目化教学与考核实验箱的功能要求;
  (3)模拟电子技术课程项目化教学与考核实验箱的结构设计;
  (4)示波器、信号发生器、频率特性分析仪等等仪器的模块化及小型化的方法与实现;
  (5)配套教学课件;
  (6)配套的仿真电路的设计与搭建;
  (7)保护电路的设计。
  6 拟解决的关键问题
  (1)通过调研得到模拟电子技术课程项目化教学对于实验实训设备所要求的功能及其技术指标;   (2)用多层板和活动板来设计实验箱的结构;
  (3)用万能板和单元电路模块相结合的方法来进行验证性实验与创新性实验的融合,以及提高课堂教学的效率;
  (4)用单片机嵌入式系统实现仪器的模块化及小型化;
  (5)仿真结果和实际现象的同时对比进行,突破单纯仿真教学的局限性。
  7 拟采取的研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析
  本项目拟采取的研究方法主要有参考文献法、实验法等。其技术路线为:
  (1)采用电脑示波器、嵌入式系统实现仪器的小型化与多功能化;
  (2)采用单片机与大规模集成电路实现复杂功能电路的模块化与小型化;
  (3)集成视频采集与监控系统便于可视化教学和进行项目化教学评价;
  (4)采用计算机仿真与实际电路运行的现场对比,实现理论教学内容的可视化。
  可行性分析:由于项目组成员都具有二十年左右的电子技术课程的教学与研究经历,长期的电子实验实训设备的使用与维护经历,以及较強的智能电子产品的设计与制作能力,其主要成员通过了学院的课程项目化教学的培训与考核,因此本项目方案具有可行性。
  综上所述,要在我院开展模拟电子技术课程的项目化教学,研制一套适合我院情况的配套的模拟电子技术课程项目化教学实训装置是必要的。本项目完成后,能够为学院开展模拟电子课程的项目化教学提供配套的装置,为学院项目化教学的开展实施提供宝贵的经验。同时该实验箱能够实现目前学院电子技术实验台的大部分功能,补充学院实验实训设备不足。
  参考文献
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  收稿日期:2018-5-23
  作者简介:俞 华(1973-),女,汉族,浙江肖山人,实验师,本科,主要从事电工电子教学工作。
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