夜上海论坛前言:我们精心挑选了数篇优质电路实验教学论文文章,供您阅读参考。期待这些文章能为您带来启发,助您在写作的道路上更上一层楼。
1现状与问题
根据调查了解,几乎所有的各类高等院校和中职学校都使用厂家生产的实验箱进行电子电路实验夜上海论坛。虽然使用这种实验箱有其优点,如灵活性较强,理论上讲可以做很多种实验,但实际上大多数学校按照教学大纲的要求,通常只做几种至十几种实验,实验箱的灵活性体现并不明显,而其弊端却是十分明显的,最突出的问题是每个元件都要通过连接导线和接插件进行连接,如果电路比较复杂,连线必定很多,要花费很多时间,还很容易接错,造成元件损坏;或者由于实验箱使用日久,接插口氧化接触不良,连接线内部断线,导致电路不工作,无法进行实验,修复实验箱也花费不少时间。老师指导实验也很辛苦,检查学生的实验电路很费事,因为学生往往把线接得很乱,特别是当实验电路比较复杂的时候,更是纷纭繁复,老师有时甚至宁愿重新接线.事实上,根据我们的观察,学生经常是把主要的时间都花在接线和排查上,接完电路,检查接线,排除故障,确认无误,准备开始实验时,时间已所剩无几,只好匆匆进行测试,有些学生测不完就凑数据、抄结论,从根本上来说这是本末倒置的.实验的目的,本应是测试电路的主要性能、指标、参数等,例如,基本放大电路实验,主要要求学生测试基本放大电路的静态工作点、增益、输入阻抗、输出阻抗、频率响应等,至于接线实际上基本是无用功,因为在实际工作中都不需要用人工将导线连接,而是通过印刷电路板已经连接好了的,将大量时间花费在接线上,是完全没有必要的。以上弊端的存在,大大影响了实验教学的效果更达不到实验教学的目的,必须进行改革.把实验箱由分散的元器件用导线和接插件连接起来改为模块式电子电路实验板,即把每个实验电路用印刷电路制作成模块式电子电路实验板(制作实验板本身对学生就是一种实践机会),可以做到在设计电路板时尽量与电路图的元件布置和走线相同,让学生直观地看出电路的结构,有助于学生对实验电路的认识和理解,这是原来所用的实验箱不可比拟的。实验时,只须接通模块式电子电路实验板的电源,接入信号源和测试仪器,即可进行实验,将时间和精力主要用于测试电路的性能、指标、参数等,大大提高了实验的效率和实验的可靠性,更使学生有时间用于对实验的分析和研究上,甚至可以做到只给出实验的目标,而实验的方法和步骤由学生设计,从而提高学生的综合分析能力和自主创新能力。
2模块式电子电路实验板
首先,按照实验要求,设计出合理的电路图,然后设计相应的印刷板图,应尽量与原理图相同,以便学生直观了解。
夜上海论坛 2.1实验电路与模块电路板
下面以模拟电路中最基本的和最重要的基本放大电路为例,其基本电路如图1所示。R2用于调整静态工作点;设置两个输入点1和2(一个直接输入,一个经电阻R2)目的是测试放大电路的输入电阻;设置J2是用于测试输出阻抗;J1用于观察旁路电容的作用,或者说观察负反馈对放大电路的影响。设计的印刷电路板如图2所示。元件就直接焊在印刷板敷铜线一面上,可见其与电路原理图基本是一模一样的,学生可以一目了然地直观地看出电路的结构。
夜上海论坛 2.2实验方法与步骤
夜上海论坛 开始实验,先调整R2,选择合适的工作点,一般选IC=1~2mA,按图中的参数,测得VE=1~2V即可,然后将信号源直接接入1点,调整信号源至幅度20mV左右,频率1000Hz,将J1闭合,J2断开,用示波器测出输出电压VO,将它与输入电压Vi相比,即可求出放大倍数A=VO/Vi。合上J2测出输出电压VO′,根据公式VO/(RO+RL)=VO′/RL即可求得输出阻抗RO=RL(VO-VO′)/VO′,然后将信号源改接2点,用示波器分别测得2点对地电压Vi和1点对地电压Vi′,根据公式Vi/(R1+Ri)=Vi′/Ri即可求得输入阻抗Ri=R1Vi′/(Vi-Vi′),还可测量频率响应,以及通过调整R2观察静态工作点对放大倍数、失真的影响;通过断开J1,按以上方法重新测试放大电路的放大倍数、输入阻抗、输出阻抗、频率响应等,观察旁路电容的作用,或者说观察负反馈对放大电路的影响。
3结论
主要培养目标是:工程基础、分析、解决问题和设计的综合能力、团队合作精神[3]。
二、实验教学方法改进
夜上海论坛 传统的实验教学方法基本上是老师给出学生实验目的和要求,学生根据老师的演示,机械的模仿。虽然完成了实验教学计划,但是会造成学生对实验不感兴趣,创新精神得不到发展。[4]
1.将仿真软件引入实验教学中
将仿真软件引入传统的电路实验教学中来,可以达到软硬结合、虚实相辅的目的。[5]例如:在谐振电路的实验中,我们要求学生不但要测出谐振频率,还要绘出不同Q值下的通用幅频特性曲线,以及UL(ω)和、UC(ω)曲线。将multisim仿真软件引入电路实验之后,可以轻松、准确的显示出曲线,有利于同学们对理论知识的分析和理解,还有助于提高学生的实验兴趣。
夜上海论坛 2.利用网络平台支撑实验教学
在实验教学网站上提供实验指导书、实验教学大纲、仪器设备的使用方法、常用仪表的使用说明,电子元器件手册和老师的实验教学课件等教学资源供学生查阅,学生可通过系统中师生互动平台与老师、同学进行交流。
夜上海论坛 3.采用多媒体教学手段,提高实验教学的效率
在实验教学时数有限的情况下,利用多媒体教学方式,一方面可更加有效地指导学生完成大纲要求必须做的实验,提高学生的动手能力,另一方面可通过观看实验演示,延伸实验教学范围,弥补课堂教学的不足,以达到以点带面的教学效果。[6]
三、实验教学管理的改进
夜上海论坛 1.加强预习环节的监督
严格要求学生的预习环节,为了使学生更好地完成实验,要求学生按实验预习要求及内容进行课前预习,大部分同学会做到,但是也会有一些自觉性差的同学不去预习,这样一定会影响实验的完成进度和质量。为了检验学生是否完成预习,预习完成后,我们会要求学生登录实验预约系统,接受实验项目预习测试,作为学生实验考核的一项重要指标,从而有效的保证了实验预习质量。[7-8]
夜上海论坛 2.实验过程中加强团队合作意识
夜上海论坛 实验过程中采用分组合作的方式,进行实验。这样可以提高同学之间的沟通能力,加强同学的合作意识。将团队合作精神引入到实验教学中,使实验教学由一个人参与变成多个人共同参与,学生为了更好地完成实验,会在实验过程中有明确的分工和互助,这样有助于培养学生的团队合作能力,从而整体优化实验教学效果。[9-10]
夜上海论坛 3.全面的实验考核机制
夜上海论坛 实验成绩评定,不能单纯依靠实验报告中的数据,要以实验考试的形式考核学生的动手能力,由于我校电路实验没有单独设课,所以学生在做实验时积极性不高,老师会在每班实验全部完成后进行现场实验考核。在规定时间内要求学生独立完成实验元器件的选择、实验电路连接、实验数据测量和计算等过程。老师根据完成情况给出实验操作分。实验结束后老师将学生的实验预习成绩、实验操作成绩、实验报告成绩,按照合理的分配,生成学生的实验成绩。避免单靠实验报告给定成绩的片面性,不仅可以使学生查看成绩,而且可以使学生更全面地了解自已的薄弱环节。采用这种实验考核方式之后,学生做实验的积极性有了极大的提高,对电路实验及仪器使用记忆深刻,动手能力大大增强。[11-12]
四、实验内容的设计
夜上海论坛 1.进行实验内容和要求的调整
夜上海论坛 针对学生专业的不同,学习程度的不同,实验内容和要求上做适当的调整,例如只有电气、自动化专业的同学做一阶电路和二阶电路实验,而其它专业如机械制造专业的同学只设三个基础实验。同样的戴维南定理实验,要求电气专业的同学通过多种测量方法,计算出等效电阻,而其他专业同学可以只用一种方法测量并计算。
2.以工程项目为核心设计实验内容
以工程项目引导实验设计,例如:在日光灯电路连接及功率因数提高这个实验中。项目设计的总体目标是借助于该实验平台,构思、设计日光灯电路,并实现将日光灯点亮,简单故障排除,并且能提高功率因数。为了完成设计目标,首先需要学生深刻理解日光电路的工作原理,充分了解实验系统的组成和功能,熟悉日光灯电路实验装置的结构及使用方法;其次,需要将任务分解为连接、测量等子任务,确定每一子任务需要完成哪些工作,并设计相应的电路;而后在电工实验台上搭建电路并点亮日光灯,自已动手用智能功率表或其他仪表测量电路的各项参数,自已分析计算功率因数,并通过并联电容的方法提高功率因数接近于1;最后,进行实验调试,若不能达到预定目标,还需要根据电路、电工学知识进行分析,采取相应的措施,重新修正参数,直到得到满意的实验结果为止。在实验中不可避免地遇到随机干扰、估计不准等实际工程问题。在整个教学过程中,以工程项目为驱动不断拓展和层层推进来带动实训步骤,由教师引导学生完成整个项目。从构思、设计、方案决策、器件选型、电路搭建、测试、数据收集整理等方面,对学生进行了完整的知识点和技能训练。
3.鼓励学生大胆创新
鼓励学生大胆创新,让学生自己设计实验方案,以往的实验教学往往是老师先讲实验的原理和实验过程中应注意的问题,即应该怎样做,不能怎样做,这种做法虽然使学生掌握了这个实验,但学生的大脑得不到积极的开发,学习处于被动状态。所以在实验教学中,有时应让学生大胆地做出自己的猜想,自己设计实验方案,然后教师和学生共同评选出最佳方案进行操作,分析过程、现象,得出结论。如在讲元件伏安特性实验时,我们可以提出实验要求用伏安法将元件的伏安特性曲线画出,让学生自已去设计电路,做出原理图,并用multisim软件进行仿真,确定所用元器件的规格,选择合适量程的仪表和电阻箱等,放手让学生自己完成实验的整个过程,并对测量数据进行数据处理,并形成文档资料。这样,学生必须要动手动脑,选择仪表的量程,电阻的大小,考虑连接电路时应注意什么问题等。在实验的过程中,学生有时不能一步到位,需要进行重复操作、观察、数据处理、结果分析等,这些过程本身就能很好地锻炼学生的实验能力,使他们的创新思维得到充分的发展。使学生在构思—设计—实现—运行的过程中,开拓思维,增强动手操作能力。这恰恰符合能力培养为目标的工程教育理念。
五、结语
集成电路设计实践主要是提供学生一个实践平台,采用先进的集成电路仿真软件,将书本上的知识采用模拟的方法进行加深理解。实践内容既是电路、模拟电子技术、数字电子技术以及课程设计中所学知识的应用,又是与最前沿科技紧密联系的。而传统的教学内容和教学模式,缺乏对学生创造力的培养,也缺乏与前沿科技的联系,因此需要进行教学改革的探讨和实践。随着教育改革的不断深入,传统的实践教学中“以教师为中心”、“以灌输为主要方式”的教学模式已无法适应时代的要求。先进的教学模式是人才培养的关键措施。研究型教学模式,又称为研讨式教学模式,是指教师以课程内容和学生的知识积累为基础,引导学生创造性地运用知识、自主地发现问题、研究问题和解决问题,以学生为中心,以知识掌握为基础,以能力培养为主线,以提高素质为目的的一种新模式。集成电路设计实践同样需要采用先进的教学方式,提高学生的创新能力,培养研究型IC设计人才。
夜上海论坛 2研究型实践教学模式的作用分析
夜上海论坛 集成电路设计实践引入研究型实践教学模式,可以使相关领域的学生真正实现学有所用,不仅学习了集成电路设计的软件知识,同时可以将课堂的理论知识通过工艺模型、电路设计、仿真方法来复现,从而更深入的理解理论知识,而且可以通过一些电路实例来解释生活中的一些现象,激发学习的兴趣。集成电路设计是实践性很强的一个方向,要求将工艺、器件、电路、版图四个方面的理论课程融会贯通,而传统的实践教学旨在加强学生对软件的认识,忽略对理论内容的加深与贯通。通过研究型实践教学模式的开展,可以在保证教学大纲不变的前提下,通过选择适用性较强的实践内容,使学生一方面能够将各门理论课的知识加深及贯通,另一方面可以使学生接触到用人单位感兴趣的课题内容,有利于学生加强实践的动力和持续进步。通过研究型实践,对学校而言,可以培养更优秀学生;对学生而言,可以掌握前沿知识、促进就业。研究型实践成果的实现为学生的晋升、发展提供支持。学生的实践研究成果如能公开发表或获奖,能解决实际工作中的问题,这无形中为学生在工作岗位上的晋升、发展增加筹码。这在最大程度上激发学生的实践兴趣,是其他任何实践模式都不可比拟的。同时,研究型实践教学鼓励学生多看文献、多写总结报告,这也为学生撰写本科毕业论文打下良好的基础。
3研究型实践教学模式的具体实施
3.1课程结构优化
指导学生接触各类资料,能够提出问题,进而解决问题以掌握知识、应用知识,完成对知识的一个探求过程;对实验内容进行适当调整和完善,使课程体系更全面更科学,更能贴近行业发展,更能体现学生的主动性。
3.2采用课堂讨论进行专题研讨的教学方法
夜上海论坛 在研究型实践教学模式中,师生互动有助于学生对基本概念、基本理论、基本方法的理解和掌握。根据课程需要,结合国内外的研究现状和发展趋势,采用与行业内吻合的实验软件,挑选合适的电路原型做仿真设计,并共同探讨电路的优化方案。
夜上海论坛 3.3专业资料查询能力培养
为学生提供研究资料或指导学生进行资料查询、整理,鼓励学生从图书馆、书店、网络等各种途径查阅文献资料,以充实自己的研究基础。提醒学生要对已收集的资料进行批判性的研究,去伪存真,指导学生从这些资料中总结、分析、解释与实践研究课题相关的理论、知识经验以及前人的研究成果。
夜上海论坛 3.4指导学生撰写专题论文(报告)
在研究型实践教学过程中,指导学生通过论文、调查报告、工作研究、分析报告、可行性论证报告等形式记录实践研究成果。在撰写论文时,要求学生要了解实践课题研究报告的一般撰写格式;要先拟订论文的写作提纲,组织好论文的结构,做到纲举目张;会用简练、严谨、准确的语言表达自己的思想,不追求文章的长短。指导学生开展专题电路讨论,由学生根据自己感兴趣的课题来查找文献资料,进行研究,完成电路设计和仿真,最后完成专题论文的撰写。
夜上海论坛 3.5鼓励学生参与课题研究
夜上海论坛 为调动学生参与科研创新活动的积极性,激发学生的创新思维,提高学生实践创新能力,鼓励学生参加老师的课题,锻炼学生的动手能力,培养“研究型”的思维模式。
夜上海论坛 4研究型实践教学模式对教师和学生的要求
夜上海论坛 4.1研究型实践教学模式对教师的要求
研究型实践教学模式的实施对任课教师提出了新的要求:一是要熟练地掌握课程的基础知识和内在结构,还要掌握与课程相关的专业基础知识和实践的基本技能;二是要掌握学科最新信息,不断更新知识,了解课程所涉及学科的最新动态和取得的最新研究成果;三是要熟练运用科学研究的方法和手段。这些都对教师提出了更高的要求。
夜上海论坛 4.2研究型实践教学模式对学生的要求