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關(guān)鍵詞:EDA;電工技術(shù);電路設(shè)計
中圖分類號:G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號:1674-9324(2014)09-0029-02
一、引言
電工技術(shù)是一門非電專業(yè),例如機(jī)械類、汽車類等學(xué)科中某些專業(yè)的基礎(chǔ)或選修課程。但是,該門課程所包含的內(nèi)容較多,跨度較大。上冊主要有電路分析和電動機(jī)的基本原理,還包括電力電子技術(shù);下冊主要內(nèi)容為模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)。本課程開設(shè)的初衷是為這些非電專業(yè)的學(xué)生提供一個窗口,使其能夠在短時間內(nèi)對電子技術(shù)的基本原理有一個整體的把握,以具備對其專業(yè)的相關(guān)電子設(shè)備有一定的了解能力。因此,這種非專業(yè)性課程的定位,加之課程內(nèi)容本身理論性較強(qiáng),使學(xué)生不了解學(xué)習(xí)該課程的意義與實際的應(yīng)用,導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)興趣不高,大多數(shù)以獲得學(xué)分為目的。但是,隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展,電子技術(shù)及其相關(guān)的學(xué)科,幾乎已經(jīng)對各門學(xué)科產(chǎn)生了極大的影響,最明顯的例子體現(xiàn)在現(xiàn)代汽車工業(yè)中。目前,汽車已經(jīng)不再單純是一個機(jī)械裝置,它是綜合了最新機(jī)械與電子技術(shù)發(fā)展水平的高科技產(chǎn)品。同時,隨著電子和信息技術(shù)的飛速發(fā)展,市場上出現(xiàn)了各種各樣的電子設(shè)計自動化(EDA:Electronics design automation)軟件,改變了以往全部需要手工工作來設(shè)計電路的局面。目前,幾乎所有的電子電路設(shè)計任務(wù)都是在EDA軟件的協(xié)助下完成的,而且,是否具備熟練的EDA軟件使用能力已經(jīng)成為大多數(shù)公司招聘員工的先決條件。因此,在電工技術(shù)課程中引入EDA技術(shù)[1-5],不僅能夠為學(xué)生提供更為豐富的教學(xué)內(nèi)容,也是幫助學(xué)生更好就業(yè)的一個重要手段。
二、EDA技術(shù)在模擬電路教學(xué)中的應(yīng)用舉例
模擬電路通常是電工技術(shù)教學(xué)中的難點(diǎn),一是電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜,學(xué)生難以理解;其次,學(xué)生不了解該部分內(nèi)容在實際工作中的應(yīng)用,導(dǎo)致學(xué)習(xí)興趣不高。為此,可以適當(dāng)將EDA技術(shù)穿插在這部分的教學(xué)中,從實際電路設(shè)計的過程中引出與課程關(guān)鍵知識點(diǎn)相關(guān)的內(nèi)容,以達(dá)到提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的目的。以下用一個實際的例子來表明如何將EDA設(shè)計過程與電工課程中相關(guān)知識點(diǎn)進(jìn)行結(jié)合。
例:使用ADS(Advanced design system)軟件實現(xiàn)共射極放大電路的靜態(tài)分析與直流偏置設(shè)計。
共射極基本放大電路是電工技術(shù)中模擬電路部分接觸的第一個重要的知識點(diǎn),課程要求學(xué)生熟練使用計算法與圖解法來確定放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)。學(xué)生對這一部分的掌握情況直接影響到其對后續(xù)知識點(diǎn)的掌握,因此,本例從電路設(shè)計的實際過程出發(fā),引出相應(yīng)的知識點(diǎn)。
在講解例子之前,需要給學(xué)生明確的是在實際的有源電路設(shè)計中,通常情況下,晶體管靜態(tài)工作點(diǎn)的選擇與設(shè)計是第一步,也是至關(guān)重要的一步。實現(xiàn)不同功能的電路,可能在電路圖上區(qū)別不大,重要的是其靜態(tài)工作點(diǎn)的選擇。例如,低噪聲功率放大器需要無失真地放大微弱信號,因此它的靜態(tài)工作點(diǎn)需要選擇在輸出曲線的中點(diǎn),而高功率放大電路為了盡可能提高輸出效率,通常靜態(tài)工作點(diǎn)選擇到靠近截止區(qū),而混頻器、倍頻器等電路,主要為了使用其非線性性能,因此,它們的靜態(tài)工作點(diǎn)通常要靠近飽和區(qū)。其次,需要強(qiáng)調(diào)的是電路設(shè)計是電路分析的逆過程,遵循的步驟是根據(jù)輸入輸出關(guān)系,確定靜態(tài)工作點(diǎn),再得到直流偏置電路,與課程中計算直流工作點(diǎn)的順序正好相反,但是,它們所反映出的基本原理都是相同的。
確定靜態(tài)工作點(diǎn),就是根據(jù)電路所要實現(xiàn)的功能,確定基極電流IBB和集電極電流IC,集射電壓UCE。因此,首先需要得到晶體管的輸入輸出曲線。在ADS中,輸入輸出關(guān)系是通過對晶體管做直流掃描得到的。實驗步驟是先建立一個新的工程項目(Project)和一個新的設(shè)計(Design),然后選擇晶體管直流工作點(diǎn)掃描模板(ADS中常用的功能都做成了模板,可以直接調(diào)用),并在其提供的元器件庫中選擇合適的元件,加入到模板中,如圖1所示。
其次,需要設(shè)定晶體管的工作范圍,就是IBB和VCE的范圍,可以通過掃描參數(shù)設(shè)置得到,如圖2所示。本例中,IBB的掃描范圍是從20uA到100uA,掃描步長為10uA。VCE的掃描范圍從0V到5V,掃描步長為0.1V。當(dāng)掃描參數(shù)確定后,點(diǎn)擊仿真按鈕,就會產(chǎn)生圖3的輸入輸出曲線。
圖3所示的輸入輸出關(guān)系曲線與課本上的曲線幾乎是一致的,它表明在不同的基極電流IBB作用下,集電極電流IC與集射電壓VCE的關(guān)系。通過輸入輸出曲線,可以選擇合適的靜態(tài)工作點(diǎn),以實現(xiàn)電路的功能。在本例中,為與教材保持一致,將靜態(tài)工作點(diǎn)選擇在輸出曲線的中點(diǎn),大致對應(yīng)于圖3中光標(biāo)m1的位置,軟件會自動顯示出此處的參數(shù),即IBB=60uA,VCE=3V,IC=6mA。當(dāng)靜態(tài)工作點(diǎn)確定后,可以據(jù)此設(shè)計直流偏置電路。由于本例是設(shè)計共射極基本放大電路,因此需要計算基極和集電極電阻的大小。在ADS中,偏置電阻的大小可以自動計算,但是需要手動輸入相關(guān)的公式,如圖4所示:
根據(jù)圖4的計算公式,可以得到圖5的計算結(jié)果。從圖中可以看到,當(dāng)選擇Ibb=60uA時,對應(yīng)的基射電壓和基極電阻在一個范圍內(nèi)變動,因此只能選擇一個近似的值VBE=0.8V,Rb=60K。用同樣的方法,可以得到的集電極電阻Rc=340。當(dāng)所有的參數(shù)都計算得到后,需要對該電路進(jìn)行驗證,并根據(jù)驗證結(jié)果進(jìn)行調(diào)整。驗證電路及其參數(shù)如圖6所示。
根據(jù)共射極放大電路的基本計算結(jié)果,可以設(shè)計出圖6所示電路。驗證該電路的方法是對其做直流仿真,并將仿真計算的結(jié)果直接顯示在電路圖中對應(yīng)的元件和支路上。從圖中可以看出,基極的電位為809mV,電流為69.9uA,而集電極電位VCE=2.74V,Ic=6.64mA。對比前面得到的靜態(tài)工作點(diǎn)參數(shù)(IBB=60uA,VCE=3V,IC=6mA),可以發(fā)現(xiàn)它們之間存在一個小的偏差,這是因為在電路設(shè)計中,無論是在靜態(tài)工作點(diǎn)還是元件參數(shù)的選擇上,都存在近似的過程,因此,任何電路的設(shè)計,都是一個近似的設(shè)計,由此得到的實際電路都需要經(jīng)過調(diào)試合格后才能夠?qū)嶋H使用。
以上的例子為學(xué)生展示了一個電路設(shè)計的基本過程以及設(shè)計方法。當(dāng)課程進(jìn)一步深入后,可以對本例進(jìn)行擴(kuò)展,例如在分析放大電路動態(tài)特性時,可以加入不同幅度的輸入信號,觀察在不同靜態(tài)工作點(diǎn),放大電路的輸入輸出波形和非線性失真,有助于學(xué)生理解設(shè)計靜態(tài)工作點(diǎn)的意義。
三、結(jié)語
通過在電工技術(shù)課堂上增加EDA設(shè)計的過程,可以使課程從純理論教學(xué)轉(zhuǎn)向理論與實際設(shè)計相結(jié)合的教學(xué)方式,不僅能夠提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,還能夠培養(yǎng)他們的實際動手能力,并極大增加了教師和學(xué)生間的互動。同時,課本上的理論與公式不再需要死記硬背,它們已經(jīng)融合到設(shè)計過程中,學(xué)生通過一兩個簡單的設(shè)計就可以熟練掌握,使學(xué)生能夠輕松完成課程的學(xué)習(xí)和考試。
參考文獻(xiàn):
[1]劉廷文,唐慶玉.EDA課程設(shè)計――研究型教學(xué)的重要環(huán)節(jié)[J].試驗技術(shù)與管理,2006,23(10):112-116.
[2]劉廷文,唐慶玉,段玉生.EDA技術(shù)是實現(xiàn)電工學(xué)研究型教學(xué)的良好手段[J].實驗技術(shù)與管理,2006,23(8):65-68.
[3]高金定,鄔書躍,孫彥彬,等.EDA技術(shù)創(chuàng)新型實驗教學(xué)體系的構(gòu)建與實踐[J].試驗技術(shù)與管理,2011,28(2):158-160.
《電工技術(shù)》就是一門理論聯(lián)系實踐的課程,所以應(yīng)著重培養(yǎng)學(xué)生的動手能力。當(dāng)然在教學(xué)中,我們要加強(qiáng)理論與實際相結(jié)合。在實際的電工工作中,要求學(xué)生正確掌握電路的基本概念,熟練運(yùn)用各種計算公式,通過實驗教學(xué)的學(xué)習(xí),學(xué)生不僅可以了解并掌握與電路相關(guān)的實驗知識,也通過探究掌握必要的實驗技能,在實驗中認(rèn)真遵守各種安全規(guī)則,完成每次的實驗任務(wù)。進(jìn)而在后續(xù)學(xué)習(xí)中通過自主探究去發(fā)現(xiàn)和解決問題。
一、電工技術(shù)實驗教學(xué)的重要意義
職業(yè)院校電工技術(shù)的傳統(tǒng)實驗教學(xué),一般是對書本上的理論知識進(jìn)行驗證,設(shè)置的實驗項目比較少且形式單一。而在實驗課堂上教師會通過必要的講解,讓學(xué)生了解并掌握各種實驗設(shè)備以及儀器的操作方法,學(xué)習(xí)常用的電工器件,并可以自行設(shè)計常見的電路,進(jìn)而對書本上所學(xué)的定理等進(jìn)行驗證。由于實驗教學(xué)的原有教學(xué)方式多是以小隊或者小組為單位,并且實驗教材與地點(diǎn)較為固定,而教材中一般會詳細(xì)列出實驗的步驟、注意事項等,并且教師也會對相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行講解,且教學(xué)前已經(jīng)準(zhǔn)備好各種實驗設(shè)備。在實驗教學(xué)過程中,學(xué)生大多是依據(jù)教師的講解或者書本上的內(nèi)容按部就班地操作,實驗過程較為簡單,并且將是否完成實驗報告作為考核依據(jù)。這樣的教學(xué)方式很難提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,并且制約了學(xué)生個性的發(fā)揮,也不利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力,因此有必要改變原有的實驗教學(xué)模式。對職業(yè)院校現(xiàn)有的電工技術(shù)實驗教學(xué)模式進(jìn)行改革,其發(fā)揮的積極作用主要表現(xiàn)在:①有助于培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力。革新實驗教學(xué)原有的模式,可以保障學(xué)生在教學(xué)中的主體地位,并讓學(xué)生掌握各種實驗儀器的操作以及常見實驗的操作方法。在開展實驗教學(xué)過程中,學(xué)生不僅可以對書本上的各種理論進(jìn)行驗證,也可以培養(yǎng)學(xué)生的動手、創(chuàng)新與實踐等綜合能力,并學(xué)會去發(fā)現(xiàn)和解決問題。②提升學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。革新實驗教學(xué)原有的模式,有助于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與積極性。若學(xué)生對實驗教學(xué)有較高的興趣,并在求知、探究中有愉悅的體驗,就可能很快掌握所學(xué)的知識與技能。而革新電工技術(shù)的傳統(tǒng)實驗方式,可以改變學(xué)生被動學(xué)習(xí)的局面,并且做到寓教于樂,進(jìn)而讓學(xué)生在愉悅學(xué)習(xí)中提高積極性。③讓學(xué)生養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)奶剿骶?。實驗教學(xué)中通過培養(yǎng)學(xué)生的各種非智力因素,讓學(xué)生養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶嶒炞黠L(fēng)與探索精神,可以改變機(jī)械模仿或隨意改造數(shù)據(jù)的習(xí)慣,并嚴(yán)格依據(jù)實驗規(guī)范操作。
二、革新電工技術(shù)實驗教學(xué)的具體措施
根據(jù)電工技術(shù)實驗教學(xué)的現(xiàn)狀,依據(jù)電工實驗的具體教學(xué)目標(biāo),堅持優(yōu)化配置實驗資源并協(xié)調(diào)發(fā)展的理念,結(jié)合不同專業(yè)學(xué)生的需求開展了實驗教學(xué)改革工作。通過分層次設(shè)置實驗教學(xué)內(nèi)容并采用多樣的實驗教學(xué)模式,按照由淺入深、由基礎(chǔ)逐漸深入的實驗教學(xué)改革思路,進(jìn)而構(gòu)建出分層實驗教學(xué)體系。具體改革措施包括以下幾點(diǎn)。
1.推行多樣化的實驗教學(xué)模式
將選修課、理論教學(xué)等綜合起來,開展多元化的電工實驗教學(xué)模式。首先,在課堂教學(xué)中向?qū)W生講解實驗的具體內(nèi)容,讓他們了解設(shè)計以及驗證實驗的具體方法。在課堂教學(xué)中將實驗方法與技能作為講解重點(diǎn),以提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)和解決問題的能力。其次,推行開放式的教學(xué)方式,在實驗教學(xué)中教師可以事先選擇與實驗相關(guān)的應(yīng)用型項目,并設(shè)置實驗任務(wù)書,讓學(xué)生根據(jù)任務(wù)書來自行設(shè)計實驗內(nèi)容,并在規(guī)定時間內(nèi)完成實驗并實現(xiàn)必要的功能。這樣的實驗方式可以發(fā)揮學(xué)生的主動性與個性,并可以提高學(xué)生的探究能力。第三,可以在開展必修實驗課的同時設(shè)置實驗選修課,進(jìn)而彌補(bǔ)實驗課時不足的缺陷。
2.對實驗內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計
實驗內(nèi)容的設(shè)置應(yīng)該根據(jù)每個專業(yè)的不同要求,并考慮學(xué)生的實驗技能掌握情況。因此設(shè)置實驗內(nèi)容時,首先需要做到將理論與實踐結(jié)合起來,讓學(xué)生在鞏固理論知識的同時提高實踐能力。其次,注重實驗內(nèi)容設(shè)置的創(chuàng)新性。由于現(xiàn)有的電工電路實驗指導(dǎo)教材種類繁多,且涉及到多個實驗項目,參考性很強(qiáng)。而部分學(xué)生在實驗過程中為了盡快完成任務(wù)或者單純?yōu)榱颂岣叻謹(jǐn)?shù),多是直接依據(jù)現(xiàn)有的參考資料進(jìn)行設(shè)計與操作,完全缺乏創(chuàng)新性。而教師應(yīng)該根據(jù)需求對教材中的部分實驗項目進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計,并提出一些全新的要求,讓學(xué)生在參考現(xiàn)有資料的同時注重思考,進(jìn)而達(dá)成提高學(xué)生創(chuàng)新能力的目標(biāo)。
3.完善實驗教學(xué)的考核體系
作為實驗教學(xué)的一個關(guān)鍵性環(huán)節(jié),科學(xué)合理的實驗考核能夠很好地反映教學(xué)效果,并提升學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。因此,實驗考核應(yīng)該做到結(jié)合專業(yè)教學(xué)特點(diǎn)并從實際出發(fā),將提高學(xué)生的實驗技能與學(xué)習(xí)興趣作為目標(biāo),完善現(xiàn)有的實驗教學(xué)考核體系,進(jìn)而對學(xué)生的學(xué)習(xí)效果做出綜合性的評價。
[關(guān)鍵詞]電工技術(shù)網(wǎng)絡(luò)課程設(shè)計教學(xué)內(nèi)容
中圖分類號:G71文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1671-7597(2009)1110163-01
一、前言
由于電工電子信息科學(xué)的迅速發(fā)展,使該課程內(nèi)容繁多,同時又要培養(yǎng)學(xué)生的思維能力和創(chuàng)造能力,所以在電工電子技術(shù)課程的教學(xué)設(shè)計中必須遵循最優(yōu)原則。教學(xué)設(shè)計系統(tǒng)由學(xué)習(xí)需要分析、教學(xué)內(nèi)容分析、學(xué)習(xí)者分析、學(xué)習(xí)目標(biāo)的闡述、教學(xué)策略的制定、教學(xué)媒體的選擇和利用、教學(xué)評價及修改等七項有機(jī)整合構(gòu)成。網(wǎng)絡(luò)課程的開發(fā)要進(jìn)行教學(xué)設(shè)計,設(shè)計思想不對頭,再好的技術(shù)也不能發(fā)揮效用。因此,認(rèn)真做好網(wǎng)絡(luò)課程的教學(xué)設(shè)計,是網(wǎng)絡(luò)課程開發(fā)的關(guān)鍵[1-5]。本論文詳細(xì)介紹電工技術(shù)網(wǎng)絡(luò)課程的設(shè)計。
二、電工技術(shù)課程設(shè)計
(一)電工技術(shù)學(xué)習(xí)需要分析。學(xué)習(xí)電工技術(shù)的學(xué)生都已經(jīng)學(xué)過高等數(shù)學(xué)、普通物理等先修課程,具備了一定的基礎(chǔ)知識和專業(yè)知識。他們已經(jīng)了解和掌握基本電路方面的基本原理和分析方法,有獨(dú)立學(xué)習(xí)這門功課的能力。對于電工技術(shù)網(wǎng)絡(luò)課程來講,期望學(xué)生達(dá)到的狀況是進(jìn)一步深化學(xué)習(xí),全面掌握電路基礎(chǔ)知識,如電路的基本分析方法、幾種典型電路和電路的暫態(tài)分析,然后在此基礎(chǔ)上,熟練掌握電機(jī)與控制部分,最后了解電工的測量及供用電等實用技術(shù)[3-6]。
(二)電工技術(shù)教學(xué)內(nèi)容分析。將教學(xué)內(nèi)容分解為相對獨(dú)立的知識結(jié)構(gòu),即電路部分、電機(jī)與控制和電工測量;然后,明確不同教學(xué)內(nèi)容之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系,即首先掌握電路的基本概念、基本定律和電路的基本分析方法,以及電機(jī)與控制部分,最后學(xué)習(xí)電工測量技術(shù),使學(xué)生由淺入深、由易到難、由理論到實際應(yīng)用、循序漸進(jìn)地學(xué)習(xí),同時也保證學(xué)習(xí)者頭腦中清晰的教學(xué)流程,但是各個內(nèi)容之間相對獨(dú)立的,方便學(xué)習(xí)任意選擇學(xué)習(xí)。電工技術(shù)網(wǎng)絡(luò)課程的教學(xué)內(nèi)容如圖1所示。
(三)教授對象分析。教學(xué)設(shè)計的一切活動都是為了促進(jìn)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)。教學(xué)目標(biāo)是否實現(xiàn),要通過學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)活動和學(xué)習(xí)效果體現(xiàn)出來,而學(xué)習(xí)者作為學(xué)習(xí)活動的主體,在學(xué)習(xí)過程中通常和自己的學(xué)習(xí)特點(diǎn)聯(lián)系在一起。學(xué)習(xí)者分析主要是為了了解學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)準(zhǔn)備情況及其學(xué)習(xí)風(fēng)格,為學(xué)習(xí)內(nèi)容的選擇和組織、學(xué)習(xí)目標(biāo)的闡明、教學(xué)策略的制定與媒體的選用等提供依據(jù)。了解學(xué)習(xí)者的基本特征,確定教學(xué)內(nèi)容的教學(xué)起點(diǎn),作為網(wǎng)絡(luò)課程設(shè)計依據(jù)。本課程主要是面向技術(shù)學(xué)校的學(xué)生。技術(shù)學(xué)校的學(xué)生學(xué)習(xí)具有參與性、自我教育性、差異性和矛盾性等特點(diǎn)。
(四)學(xué)習(xí)目標(biāo)分析。電工技術(shù)是非電類專業(yè)的一門技術(shù)基礎(chǔ)課,學(xué)習(xí)本課程的目的就是達(dá)到能夠熟練掌握常用電工、電子器件及其基本放大電路和典型電路的功能和應(yīng)用,能夠自如運(yùn)用一些電工電子技術(shù)中的基本概念、基本原理和基本分析方法。
(五)教學(xué)策略制定。在本網(wǎng)絡(luò)課程中采用了以下幾種教學(xué)模式的有機(jī)結(jié)合方式:講授型模式、個別化學(xué)習(xí)模式、討論學(xué)習(xí)模式、協(xié)作學(xué)習(xí)模式、探索學(xué)習(xí)模式。在電工網(wǎng)絡(luò)課程設(shè)計中,對這五種主要學(xué)習(xí)模式進(jìn)行有機(jī)結(jié)合,使之達(dá)到相輔相成的效果,同時,注重充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢以適合于學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)特點(diǎn),以達(dá)到良好的教學(xué)效果。
(六)教學(xué)媒體選擇。教學(xué)媒體是承載和傳播教學(xué)信息的載體和工具。在教學(xué)過程中選擇與運(yùn)用教學(xué)媒體主要考慮媒體與教學(xué)內(nèi)容的統(tǒng)一性;媒體與教學(xué)方法的協(xié)調(diào)性;媒體與認(rèn)知水平的相容性。本網(wǎng)絡(luò)課程主要面向成年人,采用文本、圖像和動畫三類教學(xué)媒體,以文本為主要教學(xué)信息表達(dá)形式。
三、電工技術(shù)網(wǎng)絡(luò)課程制作
(一)電工技術(shù)網(wǎng)絡(luò)課程體系結(jié)構(gòu)。電工電子技術(shù)網(wǎng)絡(luò)課程由課程目錄、課程要求、內(nèi)容索引、習(xí)題指導(dǎo)、課程實驗、教學(xué)資源、討論天地七個模塊組成。這七大模塊構(gòu)成一個系統(tǒng),相互依存、相輔相成、密不可分。
(二)電工技術(shù)網(wǎng)絡(luò)課程頁面設(shè)計。文本是在Dreamwaver網(wǎng)頁編輯下,進(jìn)行文字錄入的。對電工電子技術(shù)網(wǎng)絡(luò)課程頁面中的字體設(shè)計基本原則是字體不易過多,不要使用超過三種以上的字體,并且要盡量使用常用字體。本網(wǎng)絡(luò)課程圖形圖像采用FireworksMX和photoshop7.0軟件進(jìn)行處理。
網(wǎng)絡(luò)課程是由一頁一頁的網(wǎng)頁按照一定的順序和結(jié)構(gòu)組成的。頁面設(shè)計中注重根據(jù)主題內(nèi)容的不同制作出生動、和諧、美感的界面,整個課程既有變化又有統(tǒng)一的節(jié)奏和韻律的格式,使學(xué)習(xí)者在輕松愉快的審美感受中進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)世界,在較短的時間內(nèi)獲取更多的知識信息。
(三)電工技術(shù)網(wǎng)絡(luò)課程導(dǎo)航設(shè)計。網(wǎng)絡(luò)課程的導(dǎo)航要求切實做到?jīng)]有迷航現(xiàn)象的發(fā)生,它能夠使學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)內(nèi)容之間自如跳轉(zhuǎn),不受任何的限制,同時,也不能使頁面中的導(dǎo)航按鈕功能重復(fù),雜亂無章的任意擺放,以免造成頁面面積的浪費(fèi)。導(dǎo)航系統(tǒng)一般要求清晰、明確、簡潔、方便。在電工電子網(wǎng)絡(luò)課程設(shè)計中采用以下幾種導(dǎo)航方式:主導(dǎo)航欄、菜單式樹狀導(dǎo)航等方式。
(四)電工技術(shù)網(wǎng)絡(luò)課程交互設(shè)計?!敖换ァ笔蔷W(wǎng)絡(luò)課程設(shè)計的重要組成部分,它必須遵守如下原則:一致性、簡單性、可靠性、趣味性。設(shè)計本課程中提供了很多方法和手段支持人際交互,比如電子郵件、電工電子技術(shù)論壇、聊天室等,值得一提的是這些人際交互方法都是學(xué)習(xí)者協(xié)作學(xué)習(xí)的有效工具。
四、結(jié)束語
一個良好的教學(xué)設(shè)計是網(wǎng)絡(luò)課程成功開發(fā)的一半。本文就詳細(xì)介紹了電工技術(shù)網(wǎng)絡(luò)課程的課程設(shè)計步驟:學(xué)習(xí)需要分析、教學(xué)內(nèi)容分析、學(xué)習(xí)者分析、學(xué)習(xí)目標(biāo)確立、教學(xué)策略制定、教學(xué)媒體選擇和教學(xué)效果評價。按照這七個步驟進(jìn)行逐一分析與設(shè)計,然后把他們有機(jī)的整合在一起,確立出電工技術(shù)網(wǎng)絡(luò)課程的教學(xué)設(shè)計系統(tǒng),為后面網(wǎng)絡(luò)課程的制作提供指導(dǎo)意義。給出了電工技術(shù)網(wǎng)絡(luò)課程制作過程和制作原則。
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作者簡介:
關(guān)鍵詞:模塊化;項目化;綜合化
一、引言
創(chuàng)新精神與實踐能力是應(yīng)用型人才培養(yǎng)的重要內(nèi)容。作為應(yīng)用技術(shù)型大學(xué)的試點(diǎn)院校,我校一直在研究理論、實驗、實踐相互融合的培養(yǎng)模式。本文以《電工技術(shù)》課程為例進(jìn)行新型教學(xué)模式探索,以期對應(yīng)用型人才培養(yǎng)提供幫助?!峨姽ぜ夹g(shù)》是諸多工科專業(yè)的基礎(chǔ)課程,伴隨著“智能制造”產(chǎn)業(yè)的大力發(fā)展,電工技術(shù)相關(guān)知識變得愈發(fā)重要。目前,我?!峨姽ぜ夹g(shù)》的授課以課堂教學(xué)為主。實驗和實踐的學(xué)時數(shù)相對較少,直接導(dǎo)致當(dāng)課程學(xué)完后,大部分學(xué)生只能做電工技術(shù)相關(guān)知識點(diǎn)理論推導(dǎo),卻不能知其本質(zhì)原理。究其原因,我們的理論、實驗、實踐教學(xué)脫鉤了,且實踐環(huán)節(jié)進(jìn)行的太少。但是如果過多地進(jìn)行實驗和實踐教學(xué),我們的課程學(xué)時數(shù)又不夠。因此,對電工技術(shù)等應(yīng)用為主的重要課程,理論、實驗和實踐教學(xué)應(yīng)當(dāng)綜合考慮,同步進(jìn)行。理論學(xué)習(xí)和實驗及實踐的開展應(yīng)當(dāng)在同一次課中完成。部分難以與理論和實驗綜合進(jìn)行的實踐環(huán)節(jié)在課程教學(xué)期間可單獨(dú)安排,穿行。這樣的教學(xué)模式,更能做出地方本科院校的特點(diǎn)。本文能夠為《電工技術(shù)》課程提供全新的教學(xué)模式,培養(yǎng)學(xué)生的實際應(yīng)用能力,使學(xué)生全面掌握《電工技術(shù)》的相關(guān)知識。此外,本文提及的教學(xué)模式可作為工科課程全新教學(xué)方法的探索。
二、《電工技術(shù)》教材分析
現(xiàn)有的本科《電工技術(shù)》教學(xué)主要以秦曾煌主編的高教版教材為主,總共包含13個章節(jié),分別為:電路的基本概念與基本定律、電路的分析方法、電路的暫態(tài)分析、正弦交流電路、三相電路、磁路與鐵心線圈電路、交流電動機(jī)、直流電動機(jī)、控制電機(jī)、繼電接觸器控制系統(tǒng)、可編程控制器及其應(yīng)用、工業(yè)企業(yè)供電與安全用電、電工測量。其他教材基本內(nèi)容與上述教材一致,如方厚輝主編的《電工技術(shù)》主要內(nèi)容分為三個部分:電路、傳動與控制、電工測量與安全用電。由上可知,高等學(xué)校的《電工技術(shù)》教材內(nèi)容沒有太多變化。我校采用的是秦曾煌老師主編的教材,以此教材為基礎(chǔ),對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行研究。
三、課程內(nèi)容模塊化
依據(jù)我校定位及專業(yè)要求,將現(xiàn)有教材內(nèi)容重新編排,劃分為4大模塊9項專題。主要根據(jù)直流電和交流電兩大分類,將原有課程內(nèi)容分為電學(xué)綜述、直流模塊、交流模塊和電機(jī)的控制。電學(xué)綜述為引導(dǎo)型內(nèi)容,培養(yǎng)學(xué)生興趣,建立模塊化內(nèi)容之間的關(guān)系,宏觀闡述電學(xué)學(xué)科的重要性及其與他學(xué)科的關(guān)系;直流模塊包括耗能元件直流電路、儲能元件直流電路、直流電機(jī);交流模塊包括儲能元件交流電路、三相交流電路、交流電機(jī);電機(jī)的控制包括低壓電器控制電機(jī)、PLC控制電機(jī)。
四、教授內(nèi)容項目化
依據(jù)模塊化后的專題,構(gòu)建若干小項目,項目內(nèi)容盡量與實踐建立關(guān)系,以實物研究為主導(dǎo)。必要時可在企業(yè)完成項目。學(xué)生組成團(tuán)隊選擇、設(shè)計、實施項目的同時,除了能深刻理解課程內(nèi)容外,更能加強(qiáng)其認(rèn)知能力、決策能力、應(yīng)用能力和合作能力。依據(jù)模塊化的專題及項目,重新編排綜合化的教材輔助教學(xué)。同時可以在各個項目之間穿插參觀實習(xí)和比賽等實踐性內(nèi)容。
五、教學(xué)形式綜合化
作為工科應(yīng)用型為主的重要課程,理論學(xué)習(xí)、實驗和實踐應(yīng)當(dāng)綜合進(jìn)行。理論上的學(xué)習(xí)和實驗的開展及實踐的進(jìn)行應(yīng)當(dāng)在同一個項目中完成。通過導(dǎo)課,闡述課程和生活的關(guān)系,提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,融入創(chuàng)新理念,融入學(xué)生討論為主導(dǎo)的教學(xué)方法,融入項目研究,其中:知識背景與基本知識點(diǎn)講授占到課時的35%,以學(xué)生為主導(dǎo)的專題討論占到課時的30%,圍繞項目的綜合應(yīng)用占到課時的35%。上課地點(diǎn)要依據(jù)項目靈活選擇,主要在配備各種實驗器材的實驗室完成教學(xué)。
六、教學(xué)思維一體化
教學(xué)過程中充分融入理論、實驗、實踐三位一體的綜合性教學(xué)思維。同時要貫穿以下思維進(jìn)行教學(xué)指導(dǎo)。舉例如下:立體思維,學(xué)生在進(jìn)行電路分析時,看到的電路圖是平面的,因此常常將電路慣性理解為“平面電路”。而電路圖是由實際電路模型化得到的,其代表的電路是立體的。虛接思維,可以隨意構(gòu)成虛擬回路,盡管這樣的電路未必有電流,但是對于問題的解決卻起到了至關(guān)重要的作用。串并聯(lián)思維,在電路分析和設(shè)計中,充分應(yīng)用串聯(lián)思維和并聯(lián)思維,串聯(lián)思維是控制,并聯(lián)思維是拓展。
七、應(yīng)用舉例
正反轉(zhuǎn)控制三相電機(jī)屬于低壓電氣控制電機(jī)模塊中的一個項目。教學(xué)以項目的形式開展,配套獨(dú)立教材,在低壓電器實驗室完成。導(dǎo)課和理論內(nèi)容講解時間占到本次項目的35%,在理論講解時充分應(yīng)用串并聯(lián)思維。在單電機(jī)直接啟動控制線路的基礎(chǔ)上,并聯(lián)相同的直接起動控制線路,而后以此基礎(chǔ)上進(jìn)行正反轉(zhuǎn)設(shè)計,學(xué)生理解起來較快。然后花費(fèi)30%的時間進(jìn)行分組討論,并自行設(shè)計正反轉(zhuǎn)連線,同時將器件與原理圖一一匹配。最后應(yīng)用35%的時間進(jìn)行線路連接和實驗驗證。期間老師也可參與討論,但是主要起到指導(dǎo)的作用。
八、總結(jié)
對《電工技術(shù)》教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行模塊化,模塊化后的專題又進(jìn)行了項目劃分,依據(jù)項目,開展理論、實驗、實踐三位一體的教學(xué)探索,從而在實踐方面對學(xué)生進(jìn)行有目的的培養(yǎng)。本課程的最終應(yīng)用效果為,《電工技術(shù)》課程主要在配備大量實驗器材的實驗室授課,理論講解時間占比較低,剩下時間均進(jìn)行討論、實驗和實踐。榆林學(xué)院已應(yīng)用本教學(xué)模式對電工技術(shù)教學(xué)進(jìn)行了初步的試驗,效果顯著,學(xué)生反映較好。本教學(xué)模式的探索還在路上,需要進(jìn)一步的完善和總結(jié)。希望能對其他課程的教學(xué)起到參考作用。
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目前電工技術(shù)的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)多數(shù)是普通教師來擔(dān)任的。使用的電工實驗指導(dǎo)書大多是各專業(yè)統(tǒng)一使用的教材,未能突出電類專業(yè)的特點(diǎn)。電工實驗是實踐教學(xué)的一個方面,但很多內(nèi)容都是驗證性的實驗,有重理論輕實踐的傾向。實驗課對學(xué)生手腦并用的培養(yǎng)作用并未真正體現(xiàn)出來。實驗課是被動的,實驗只是驗證理論,失去實踐教學(xué)的主要作用。實驗教學(xué)依附于課堂理論教學(xué),要求學(xué)生在指定的時間內(nèi)完成教師指定內(nèi)容的實驗,且大多數(shù)實驗必須嚴(yán)格按規(guī)定好的步驟進(jìn)行,學(xué)生按時來到實驗室后,只要按規(guī)定操作,就能獲得預(yù)定結(jié)果。實驗只是按開關(guān)、看數(shù)據(jù)、寫實驗報告就結(jié)束了。目前實驗室采用成套電工設(shè)備,美觀整齊,但是許多實驗項目都已將線路接好,學(xué)生得不到實際接線及動手能力的訓(xùn)練。顯然,這樣的實驗教學(xué)只是一種操作訓(xùn)練,對不少學(xué)生來說,已成了一種“走過場”的形式,不能起到提高學(xué)生動手能力和運(yùn)用理論知識去分析,解決問題的作用。實踐教學(xué)的任務(wù)不僅是驗證理論知識,它更重要的目的是培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用理論知識去分析解決實際問題的創(chuàng)造能力。這樣的實驗課學(xué)生雖然能夠從中學(xué)到了一定的知識,但是對于培養(yǎng)技術(shù)過硬的電工技能人才來講,是經(jīng)不住考驗的。傳統(tǒng)的電工實踐教學(xué)都在實驗室進(jìn)行,而實驗室的場景與實際的電工工作場景往往大不相同,相去甚遠(yuǎn)。學(xué)生在實驗室里學(xué)到的一些實踐技能到實際生產(chǎn)中卻對不上號,茫然不知所措,難于施展。電工實踐教學(xué)與電工生產(chǎn)實際嚴(yán)重脫節(jié),大大影響了學(xué)生實際操作技能和技術(shù)應(yīng)用能力的培養(yǎng)。
二、對于存在問題的解決方案
如何解決存在的問題,是擺在每一個高職院校面前的現(xiàn)實問題。就解決問題的辦法,筆者有一點(diǎn)個人的見解,與各位同行探討與分享一下。
(一)師資隊伍的建設(shè)。如何提高師資力量?組建“雙師型”教師隊伍。其實所謂“雙師型”教師是高職教育對專業(yè)課教師的一種特殊要求。是專職教師應(yīng)當(dāng)具備的兩個能力:一是有較高的文化和專業(yè)理論水平,有較強(qiáng)的業(yè)務(wù)能力和素質(zhì);二是有工程技術(shù)人員一樣廣博的專業(yè)基礎(chǔ)知識,熟練的專業(yè)實踐技能,具有一定的組織生產(chǎn)經(jīng)營和科技推廣能力,可以在創(chuàng)業(yè)等方面對學(xué)生加以指導(dǎo)。三是可以安排老師到相關(guān)的企業(yè)單位進(jìn)行掛職鍛煉。通過掛職鍛煉,教師可以了解自己所從事專業(yè)目前生產(chǎn)、技術(shù)、工藝、設(shè)備的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢,在教學(xué)中及時補(bǔ)充生產(chǎn)過程的新技術(shù)、新工藝、新方法;此外老師也可帶著教學(xué)中的一些問題,向有豐富實踐經(jīng)驗的企業(yè)技術(shù)人員請教,在他們的幫助下提高推廣和應(yīng)用新技術(shù)開發(fā)的能力。另外還可以聘請相關(guān)企、事業(yè)單位中具有豐富實踐經(jīng)驗和教學(xué)能力的技術(shù)人員來學(xué)校做兼職教師,他們可以給學(xué)校帶來生產(chǎn)第一線的新技術(shù)、新工藝及社會對從業(yè)人員素質(zhì)的新要求。他們在和學(xué)校教師共同進(jìn)行教學(xué)活動中,可以促進(jìn)學(xué)校教師向“雙師型”轉(zhuǎn)化。
(二)對學(xué)生興趣的激發(fā)。由于多種因素,高職學(xué)生“重文輕技”思想嚴(yán)重,對專業(yè)知識了解甚少,缺乏感性認(rèn)識,學(xué)生對專業(yè)理論、專業(yè)技能的學(xué)習(xí)感到困難很大。尤其是電工專業(yè),因為學(xué)生本來對電就有害怕心理,不敢輕易動手。而對學(xué)習(xí)電工專業(yè)的高職學(xué)生來說,如果對電沒有感情,沒有興趣,就會直接影響實習(xí)訓(xùn)練的效果。正如中國有句古話:“牛不喝水強(qiáng)按頭”,學(xué)習(xí)亦如此?!芭d趣是最好的老師”,采用各種有效方法激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,調(diào)動學(xué)習(xí)的積極性,變被動為主動,方能達(dá)到最佳效果。學(xué)生取得雙證是教學(xué)方向,就業(yè)是培養(yǎng)目標(biāo)。通過技能鑒定激發(fā)學(xué)生的求知欲,所以實訓(xùn)內(nèi)容應(yīng)向技能鑒定的大綱靠近。電工技術(shù)的教學(xué)應(yīng)當(dāng)兼顧實踐,開拓應(yīng)用型項目,使學(xué)生在畢業(yè)時除了畢業(yè)證,還取得高級維修電工證,即雙證畢業(yè)。電工實驗內(nèi)容包括各類儀表儀器的選擇,儀表業(yè)精確度與實驗誤差的計算,主要電工儀器儀表的使用,主要電氣參數(shù)的正確測量,各種元器件特性的測試,電機(jī)結(jié)構(gòu)的認(rèn)識及拆裝,控制線路的設(shè)計與聯(lián)接,照明動力線路的設(shè)計與安裝等。為保證實驗的效果,實驗課應(yīng)采用單班上課的教學(xué)形式,以一人一臺試驗臺為佳,以提高學(xué)生的動手能力和獨(dú)立操作能力,便于實驗成績考核。
(三)教學(xué)方法的探索。以往的電工實踐多數(shù)是與實驗基本類同的一些驗證性實驗。一般學(xué)校電工實訓(xùn)室建成以后,學(xué)生就必須在各實習(xí)室親手設(shè)計、制作、調(diào)試,解決實際問題。如民用電的布線安裝;電機(jī)的拆卸、檢修;電氣控制線路的設(shè)計、接線與調(diào)試。這些都必須親自設(shè)計、親自制作,認(rèn)真檢查分析,排除故障。特別是低壓配電與拖動實訓(xùn)室,將配電實習(xí)與電機(jī)類的實驗相結(jié)合,學(xué)生必須首先對整個配電控制柜設(shè)計、布線、安裝所有配件,才能帶動電機(jī),并進(jìn)行下一步的電機(jī)拖動與其它電工實驗。同時,要嚴(yán)格要求同學(xué)們的安全用電,正確配電與規(guī)范操作,認(rèn)真完成各個實踐環(huán)節(jié)。從課內(nèi)依賴性實踐發(fā)展到課內(nèi)外相結(jié)合獨(dú)立完成的實踐方式。過去的實踐多在課堂內(nèi)按照固定計劃學(xué)時在老師指導(dǎo)下進(jìn)行試驗,碰到困難就會依賴?yán)蠋?,而不去發(fā)揮自己的能動作用。因此我們改變方式:布置設(shè)計題目與技術(shù)指標(biāo)要求,發(fā)放器件和必要的工具與基本檢測儀器,學(xué)生可在網(wǎng)上查閱資料,獨(dú)立思考,仔細(xì)設(shè)計,精心制作,不斷改進(jìn)完善。這樣既充分利用了課內(nèi)外時間,更能激勵學(xué)生獨(dú)立思考分析與設(shè)計,有利于培養(yǎng)他們獨(dú)立制作和解決問題的綜合能力。在教學(xué)中注意調(diào)動學(xué)生的積極性,努力激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動機(jī),吸引和誘導(dǎo)學(xué)生參與到“合作”中來。電工技術(shù)內(nèi)容與社會生產(chǎn)、生活聯(lián)系非常緊密,學(xué)生或多或少有一些生活經(jīng)驗和用電常識,教師如能從學(xué)生的有限的生活經(jīng)驗出發(fā),加強(qiáng)與生產(chǎn)實踐的聯(lián)系,進(jìn)行由淺入深的引導(dǎo)無疑能吸引學(xué)生的注意力。