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中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)30-0070-02
21世纪被称为信息时代,电子科学与技术在信息、能源、材料、航天、生命、环境、军事和民用等科技领域将获得更广泛的应用,必然导致电子科学与技术产业的迅猛发展。这种产业化趋势反过来对本专业的巩固、深化、提高和发展起到积极的促进作用,也对人才的培养提出了更高的要求。因此,本文从人才的社会需求出发,结合我校实际情况,进行了本科专业培养方案的改革探索,并详细介绍了培养方案的制定情况。
一、人才的社会需求情况
目前,我校电子科学与技术专业的本科毕业生主要面向长三角地区庞大的微电子、光电子、光伏和新能源行业,市场对专业人才的需求基本上是供不应求的。但是也应该注意到电子科学与技术产业的分布不均,分类较细,且发展变化较快。另外,电子科学与技术产业结构具有多样性,既有劳动密集型的大型企业、大公司,更多的是小公司和小企业;既有国有企业和私营企业,更有合资、独资的外企。因此,社会需求与本专业毕业生的供需矛盾还会继续存在。
二、专业的培养目标和定位
本专业培养具备微电子、光电子领域的宽厚专业基础知识,熟练实验技能,能掌握电子材料、电子器件、微电子和光电子系统的新工艺、新技术研究开发和设计技能,有较强的工程实践能力,能够在该领域从事各种电子材料、元器件、光电材料及器件、集成电路的设计、制造和相应的新产品、新技术、新工艺的研究、开发和管理工作工程技术人才。并且结合我校“大工程观”人才培养特色,依据“卓越工程师”教育理念下工程技术型人才培养的原则,培养适应微电子和新兴光电行业乃至区域社会经济建设需求的工程技术型人才。
三、本科培养方案制定的思路
电子科学与技术专业培养方案参照工程教育认证的要求,以及专业下设微电子、光电子材料与器件两个本科培养方向的思路制定。注重培养学生的专业基础知识和实践工程能力,使毕业生能满足长三角地区微电子、光电子和新能源行业发展的需求。微电子方向的课程设置专注于电子材料与电子器件、集成电路与系统设计方面,光电子材料与器件方向则偏向于光电信息、光电材料与光电器件方面。
四、本科培养方案的改革探索
要实现电子科学与技术专业的培养目标,适应电子信息产业的不断发展,并结合我校学科发展方向和特色,对电子科学与技术专业本科人才培养方案进行了研究,并对省内外几所高校电子科学与技术专业的培养方案进行调研,最终形成了富有特色的电子科学与技术专业人才培养方案,主要内容如下:
1.培养方案的模块化设计。在设计电子科学与技术专业本科培养方案的整体框架时,根据“加强基础、拓宽专业、培养能力”和培养工程技术型人才的办学理念下,专业培养方案分人文与社会科学、专业基础和专业课三个模块,下设微电子和光电子材料与器件两个专业方向。学生在前两年学习相同的课程,到大三时根据自己的兴趣选择专业方向,选修各自方向的专业课。由于两个方向的不同培养要求,因此在专业基础选修课、专业必修课和专业选修课方面设置限选模块,每个专业方向必须修满相应的学分才能毕业。
2.改革专业基础课程。专业基础课程是为专业课程奠定基础,因此,在保留了原有电子信息类专业通常所开设的电子类课程外,增加了与专业相关的课程,如EDA技术、通信原理、数字信号处理、物理光学、应用光学、激光原理与技术等课程,删减了原先与物理类相关的一些课程,如物理学史、原子物理、热力学与统计物理学等,并删减了一些计算机软件类课程,如C++程序设计、计算机在材料科学中的应用等。专业基础选修课程分方向限选模块,两个专业方向对应有不同的专业基础选修课程。
3.优化专业课程。专业课程是整个专业教育中的主干部分,微电子方向的课程设置紧紧围绕半导体和集成电路设计方向,开设有集成电路设计、微电子工艺原理与技术、工艺与器件可靠性分析、半导体测试技术、现代电子材料及元器件、集成电路工艺与器件模拟等课程。光电子材料与器件方向围绕光电材料和光纤通信方向,开设光电子材料与器件、光电检测原理与技术、太阳能电池原理与技术、光纤传感原理与技术、光纤通信技术等课程。另外专业课程里面还设置有专业实验,通过加强实验环节,训练学生的动手操作能力,增强学生的理论知识。
五、与省内外专业人才培养的区别
具有电子科学与技术专业的各大高校分布在不同的地区,服务于不同的区域经济,这就要求专业学生的培养具有区域化、差异化。我们分析了杭州电子科技大学、浙江工业大学、苏州大学、南京理工大学和徐州工程学院这五所不同地区、不同层次高校的电子科学与技术专业的培养方案。不仅使我们能学习到其他高校的先进办学理念、合理的课程设置体系,也可以发现与其他高校之间的差异。具体表现为以下几个方面:
1.专业定位。各个学校的电子科学与技术专业依据自身的师资力量、办学条件、区域经济要求确定专业的发展定位。杭州电子科技大学的电子科学与技术专业依托1个教育部重点实验室、2个国家级实验教学示范中心、3个省部级重点实验室,人才培养定位于能从事电子元器件、电子电路乃至电子集成系统的设计和开发等方面工作的工程技术人才。浙江工业大学的电子科学与技术专业主要培养光通信、电子电路系统、集成电路设计等方面的人才。苏州大学的电子科学与技术专业定位在培养能够在电路与系统、集成电路与系统等领域从事各类系统级、板级和芯片级研发工作的高级工程技术人才。南京理工大学的电子科学与技术专业主要是突出光电技术和微电子与信息处理学科的交叉和融合,以光电成像探测理论与技术及微电子理论与技术为专业特色。徐州工程学院的电子科学与技术专业主要定位在培养能从事光电子材料与器件开发的工程技术人才。而我校的电子科学与技术专业定位于服务长三角地区半导体和新能源行业,培养能从事集成电路设计与开发、光电子材料与器件的研发等工作的工程技术人才。
2.课程体系。杭州电子科技大学的电子科学与技术专业培养学生设计、开发电子元器件、电子电路系统、电子集成系统的能力,在课程设置上开设了通信电子电路、EDA技术、薄膜物理与技术、电子材料与电子器件、电子系统设计与实践、集成电路设计、嵌入式系统原理和应用、现代DSP技术及应用等专业课程。浙江工业大学的电子科学与技术专业培养学生设计、开发电子电路系统、集成电路系统的能力,开设了电路原理、模电数电、通信电子线路、集成电路设计、光纤通信原理、光网络技术、数字信号处理等专业课程,以及电子线路CAD实验、单片机综合实验、通信原理实验、通信电子线路大型实验、微电子基础实验、半导体器件仿真大型实验、集成电路设计大型实验等实验类课程。苏州大学的电子科学与技术专业培养学生设计与开发电路与系统、集成电路与系统,从事各类系统级、板级和芯片级研发工作的能力,开设了信号与系统、电磁场与电磁波、高频电路设计与制作、电子线路CAD、CMOS模拟集成电路设计、VLSI设计基础等专业课程,以及电子技术基础实验、信号与电路基础实验、电子线路实验、电子系统综合设计实验等实验类课程。南京理工大学培养学生从事光电子器件、光电系统和集成电路的设计、开发、应用的能力,开设了信号与系统、光学、光电信号处理、光辐射测量、光电子器件、光电成像技术、超大规模集成电路设计、光电子技术、显示技术、光电检测技术、数字图像处理、半导体集成电路、集成电路测试技术、微电子技术、光电子线路、电视原理等专业课程。徐州工程学院的电子科学与技术专业培养学生设计与开发光电子材料与器件的能力,开设有信号与系统、光电子学、光电子技术、激光原理与技术、光伏材料等专业课程,以及模拟电路课程设计、数字电路课程设计、单片机原理课程设计等实践性课程。我校的电子科学与技术专业主要培养学生集成电路设计、光电子材料与器件的设计与制备能力,开设有半导体物理学、半导体器件原理、MEMS技术、微电子工艺原理与技术、薄膜材料及制备技术、工艺与器件可靠性分析、集成电路工艺与器件模拟、EDA技术、通信原理、数字信号处理、光电子材料与器件、光电检测原理与技术、太阳能电池原理与技术、光纤通信技术等专业课程,以及近代物理实验、专业实验等实验类课程。
3.人才培养特色。杭州电子科技大学的电子科学与技术专业的人才培养特色是注重集成电路设计、系统集成方面能力的培养。浙江工业大学的人才培养注重光纤通信、集成电路设计方面能力的培养。苏州大学的人才培养注重电路与系统设计、集成电路与系统设计方面能力的培养。南京理工大学的人才培养注重光电技术和微电子与信息处理学科的交叉和融合,以光电成像探测理论与技术及微电子理论与技术为专业特色。徐州工程学院的人才培养注重光电材料与器件方面能力的培养。我校的人才培养注重电子材料与电子器件的设计与开发、集成电路设计方面能力的培养。
参考文献:
2、研究的目的和意义
2.1、目的
我选择了《信号的调制与解调的MATLAB仿真》这个课题作为毕业设计其主要目的是通过此次课程设计进一步学习和巩固通信原理及其相关知识,并学会利用所学的知识能,在设计过程中能综合运用所学知识内容,进一步熟悉和掌握MATLAB的使用方法;对信号的调制与解调原理及其实现有较深的了解;为即将进入社会参加工作打下坚实的基础;掌握收集资料、消化资料和综合资料的能力等等。
2.2、意义
从事电子通信业而不能熟练操作使用MATLAB电子线路设计软件,在工作和学习中将是寸步难行的。在数学、电子、金融等行业,使用MATLAB等计算机软件对产品进行设计、仿真在很早以前就已经成为了一种趋势,〖您正浏览的文章由实习报告网整理〗这类软件的问世也极大地提高了设计人员在通信、电子等行业的产品设计质量与效率。众所周知,实际过程中信号传输都要经过调制与解调这一过程,由于消息传过来的原始信号即调制信号具有频谱较低的频谱分量,这种信号在许多信道中不宜传输。因而,在通信系统的发送端通常需要有调制过程,反之在接收端则需要有解调过程。
3、国内外的研究现状和发展趋势
3.1、研究现状
MATLAB是由MATHWORKS公司于1984年推出的一种面向科学与工程的计算软件,通过MATLAB和相关工具箱,工程师、科研人员、数学家和教育工作者可以在统一的平台下完成相应的科学计算工作。
MATLAB本身包含了600余个用于数学计算、统计和工程处理的函数,这样,就可以迅速完成科学计算任务而不必进行额外的开发。业内领先的工具箱算法极大的扩展了MATLAB的应用领域,所以MATLAB自推出以来就受到广泛的关注,信号处理工具箱就是其中之一,在信号处理工具箱中,MATLAB提供了滤波器分析、滤波器实现、FIR滤波器实现、IIR数字滤波器设计、IIR数字滤波器阶次估计等方面的函数命令。
3.2、发展趋势
由于我们所面对的工程问题越来越复杂,过去所依赖分析的技术已逐渐不敷使用。利用电脑来分析及解决工程问题已是当今工程师的必要工具。使用MATLAB软件进行科学计算,能够极大加快科研人员进行研究开发的进度,减少在编写程序和开发算法方面所消耗的时间和有限的经费,从而获得最大的效能。
4、研究的主要内容及设计成果的应用价值
4.1、研究的主要内容
1、信号调制与解调的原理
众所周知,实际过程中信号传输都要经过调制与解调这一过程,由于消息传过来的原始信号即调制信号具有频谱较低的频谱分量,这种信号在许多信道中不宜传输。因而,在通信系统的发送端通常需要有调制过程,反之在接收端则需要有解调过程。但是在计算机中的模拟和实现都是采用数字化的方法的,如果将采样的频率放的高一些,数字的所造成的失真就不容易察觉了,采用计算机对信号进行处理的话,非常的方便,这也是数字代替模拟的的原因之一。
2、信号调制与解调的基本方式
在信号调制中常以一个高频正弦信号作为载波信号。一个正弦信号有幅值、频率、相位三个参数,可以对这三个参数进行调制,分别称为调幅、调频和调相。也可以用脉冲信号作载波信号。可以对脉冲信号的不同特征参数作调制,最常用的是对脉冲的宽度进行调制,称为脉冲调宽。数字信号调制的三种基本方式,有振幅键控(ASK)、频率键控(FSK)和相位键控(PSK)。
在信号的解调中首先已调信号中检出调制信号的过程称为解调或检波。幅值调制就是让已调信号的幅值随调制信号的值变化,因此调幅信号的包络线形状与调制信号一致。只要能检出调幅信号的包络线即能实现解调。这种方法称为包络检波。检波后的信号,再经低通滤波,滤除高频信号,即可获得所需调制信号,实现解调。
3、信号调制与解调的MATLAB教本程序编制
利用MATLAB本身包含了600余个用于数学计算、统计和工程处理的函数,就可以迅速完成科学计算任务而不必进行额外的开发,而且信号与系统,通信系统工具包可以很容易的使用MATLAB开发语言——M语言快速的实现信号调制与解调这一过程的仿真。
4、整个系统的实现过程
首先利用MATLAB编制教本文件,对信号调用相应的函数进行各种调制,产生各类已调波及对其进行解调,同时进行频谱分析,然后利用SIMULINK工具箱对其进行解调仿真,通过改变参数并观测结果为系统的设计和改进提供了良好的依据。
4.2、信号的调制与解调的MATLAB仿真的应用价值
调制与解调是信号处理应用的重要问题之一,而系统的仿真和设计是设计过程中的重要步骤和必要保证。利用MATLAB可以很方便的进行通信系统的分析和仿真,尤其对于我们电子信息专业的教学与设计非常有利,另一方面还可以为开设《高频电子基础》和《信号与系统》等课程提供模拟信号的调制与解调的计算机虚拟试验。
5、工作的主要阶段、进度
(1)、2007年秋季学期第11周前
接受毕业设计任务书,学习毕业设计(论文)要求及有关规定。
(2)、2007年秋季学期第12~20周
阅读指定的参考资料及文献(包括10万个印刷符号外文资料),基本完成开题报告、外文翻译等任务。
(3)、2007年春季学期第1周〖您正浏览的文章由实习报告网整理〗
进一步修订完善开题报告、外文翻译,使其在内容及格式上符合毕业设计(论文)规范要求。
(4)、2008年春季学期第82周到第6周
完成各单元电路设计,protel辅助分析。
(5)、第6周至第12周
完成电路制作,调试。
(6)、第13周
完成毕业设计,全部成果交指导老师批阅。
(7)、第14周
毕业答辩
6、最终目标及完成时间
完成硬件设计,提供protel电路原理图及pcb印制版图,最终达到硬件软件能准确无误的应用的目标。
完成时间:第15周
7、现有条件
现有protel软件及制作硬件的必要设备,可以完成本课题的研究与设计。
参考文献
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6.郭勇等PROTEL99SE印刷电路板设计教程。北京:机械工业出版社。2004年6月。一版
【中图分类号】G 【文献标识码】A
【文章编号】0450-9889(2015)12C-0111-03
职业教育是终身教育的重要组成部分,使中等职业教育与高等职业教育相互衔接沟通,是当前世界职业教育发展的一个趋势。根据《广西壮族自治区人民政府关于贯彻<国务院关于加快发展现代职业教育的决定>的实施意见》(桂政发[2014]43号)和《广西壮族自治区人民政府办公厅关于印发县级中等职业学校综合改革计划的通知》(桂政发[2014]64号)文件精神,为了创新办学体制机制,搭建中高职教育相互衔接的“立交桥”,提升县级职业技术学校的人才培养质量,为我区经济建设和社会发展培养更多动手能力强、技艺精湛操作娴熟的高素质技术技能型专门人才,广西职业技术学院与蒙山县职业技术学校在2015年2月份签订协议,开展电子信息工程技术专业“二三分段”中高职衔接合作办学模式。协议规定双方共同制定和实施一体化的人才培养方案,双方共同开展校企合作、课程改革、师资培训、实训基地建设以及招生就业等方面的工作。下面以广西职业技术学院电子信息工程技术专业为例,介绍中高职衔接“二三分段”一体化人才培养的思路和方法。
一、“二三分段”中高职衔接一体化人才培养方案目标的衔接
中职教育和高职教育在培养目标上是有差异的。中职教育目标是培养在生产、服务、技术和管理第一线工作需要的初、中级人才;而高职教育培养的是生产、经营、管理等方面的高级实用型、应用型人才。目前的中职教育仍然是以基础教育为主,而高职教育是在高中教育基础上进行的专业教育,注重培养学生把科学技术转换为产品的能力。经过市场调研,并且根据广西职业技术学院和蒙山县职业技术学校情况,我们确定了电子信息工程技术专业“二三分段”中高职衔接一体化人才培养方案的目标为:中职阶段(前两年)的培养目标是培养掌握电子电路基本原理,具有电子产品的装配、调试、维修和销售等技能,能熟练使用电路基本测试仪器的技能型人才;高职阶段(后三年)的培养目标是培养掌握信息网络的网络结构和电路的基本知识,具有电路设计和调试能力,具有通信网施工、监理及通信网维护、优化网络的高素质技术技能型专门人才。培养目标既要保证没有意愿升到高职继续教育的学生具备就业的能力,也要保证有意愿升入到高职继续进修的学生掌握必须的文化基础知识、专业基础知识和比较熟练的职业技能,具备继续学习的能力、创新精神和实践能力。
二、“二三分段”中高职衔接一体化人才培养方案课程体系的衔接
要实施中高职教育的相互衔接,如果没有一体化的课程体系,必将会严重影响中高职教育的有效衔接,难以保证各层次的职业教育质量。因此,由广西职业技术学院和蒙山县职业技术学校组成的团队进行市场调研,走访行业专家,根据企业相关典型工作岗位的调研材料,进行典型工作任务的分析,转换为相对应的学习领域,多次召开研讨会,制定中高职层次相应的职业能力标准,设置课程,选择课程内容和制定课程标准,进而制定出了一套能指导电子信息工程技术专业“二三分段”中高职衔接一体化人才培养的课程体系。
图1 “二三分段”中高职衔接一体化人才培养方案课程体系设置
在课程体系设置上,团队老师充分把握中、高职教育不同层次对人才培养方案的不同阶段的要求,注意理论深度的前后递进和有效衔接,扩展专业知识内容的同时又要保证避免交叉重叠。把中职电信类专业的课程和高职电信类专业的课程内容进行充分整合,从而形成了中、高职衔接电子信息工程技术专业的课程设置体系。我们把体系中的课程分为:专业基础及素质拓展、专业核心能力培养、专业拓展能力培养以及综合能力培养四个模块,如图1所示。把一体化人才培养方案中开设的课程分为中职开设课程、中职高职衔接课程和高职开设课程3类,如表1所示。
表1 “二三分段”一体化人才培养方案课程结构表
基本素质课 德育课 防艾、爱国、环境教育(2)、学生心理健康教育(2)、礼仪规范课程(1)、法律常识(2)、演讲与口才(1)、职业健康与道德(2)、职业生涯规划(2)、就业与创业指导(2)、军事训练及入学教育(2)、思想和中国特色社会主义理论体系概论(3)、思想道德修养与法律基础(2)、安全教育(2)
文化课 语文(1)、数学(2)、英语(2)、计算机应用基础(2)
专业学习领域课程 专业必修课程 实用电子技术工艺(1)、电子线路(1)、电子技能实训(2)、电工作业(2)、电类专业应用数学(3)、电子电路测量技术(3)、电路分析基础(2)、专业综合辅导课(3)、数字电子技术(3)、模拟电子技术(3)、电子技术计算机辅助设计技术(2)、电子电路综合技能(3)、C语言程序设计(3)、单片机原理与接口技术(3)、无线传感器网络技术(3)、物联网应用技术(3)
综合实训项目 专业综合设计(2)、暑期专业顶岗实践(2)、毕业顶岗实习(2)、职业资格培训及考试(2)
顶岗实习 顶岗实习(含毕业教育)(3)
毕业设计(论文) 毕业设计(论文)(3)
专业拓展领域课程 电子领域方向 办公设备(1)、动画设计(1)、家用电器(1)、电工技能实训(2)高频电子技术(3)、VB程序设计(3)、单片机综合项目开发与实训(3)
通信领域方向 计算机组网与维护(2)、办公巩固与网络(1)、高频电子技术(3)、通信电源技术(3)、数字通信技术(3)、计算机网络技术(3)、光通信技术(3)、三网融合技术(3)、通信基站维护与管理(3)、通信工程制图(3)、通信工程设计与概预算(3)、网络规划与优化(3)、LTE组网与维护(3)
其他类教育活动 技能比赛 国家级(2)、省部级(2)、院级技能比赛(2)等
备注:括号内阿拉伯数字1为中职开设课程,2为中职高职衔接课程,3为高职开设课程
三、“二三分段”中高职衔接一体化人才培养职业资格证的衔接
电子信息工程技术专业“二三分段”中高职衔接一体化人才培养实行双(多)证书教育,将实践性教学安排与职业资格证书考核有机结合,鼓励学生在取得中、高职毕业证书的同时,取得与专业相关的职业资格证书,鼓励学生经培训并通过社会化考核取得与提升职业能力相关的其他技术等级证书。
一体化人才培养方案规定毕业生必须在中职毕业或者高职毕业时取得计算机操作员、电工操作证、通信设备维护中级证、单片机设计员中级证、AutoCAD操作中级证、通信工程监理工程师、华为工程师认证的一种。中职阶段考取相关中级职业资格证书(如计算机操作员、电工上岗证),在高职阶段考取高级以上职业资格证书(如计算机辅助设计中级证、通信工程监理师等),并鼓励多考取不同的职业资格证书。电子信息工程技术专业“二三分段”一体化人才培养学生可以考取的职业资格证如表2所示。
表2 电子信息工程技术专业“二三分段”培养
可选考的职业资格证书一览表
序号 职业资格(职业技能)证书名称 颁证单位
1 计算机操作员 人力资源与社会保障部
2 电工操作证 南宁市安监局
3 通信设备维护初、中级证 南宁市职业技能鉴定中心
4 程序设计员初、中级证 南宁市职业技能鉴定中心
5 AutoCAD制图员(1-4级) 南宁市职业技能鉴定中心
6 通信工程监理工程师 工信部
7 华为工程师认证 华为技术有限公司
四、“二三分段”中高职衔接一体化人才培养学生管理的衔接
“二三分段”中高职衔接一体化人才培养方案需要从中职教育阶段就开始实施。大部分刚刚进入中职学校的学生在初中以前的基础教育中学习能力都比较薄弱,没有养成良好的学习习惯,而且往往都比较难以管理。为了在学生管理方面做到无缝对接,我们成立“二三分段”中高职衔接一体化人才培养的学生管理团队(以下简称团队老师)。团队老师由广西职业技术学院电子信息工程技术专业的老师和蒙山县职业技术学校电子专业的老师组成,主要成员由专任教师、班主任以及学生辅导员组成。团队老师主要任务除了共同制定一体化人才培养方案之外,仍需承担共同管理学生的任务。具体管理措施为:
(一)团队老师共同做好中职新生入学教育。中职新生入学教育由团队老师共同完成,充分让学生理解“二三分段”中高职衔接的一体化人才培养的目的和意义,认识个人要进行中高职衔接培养的必须性。从今年的实施情况开看,中职学生的入学教育我们做得比较好,大部分学生表示会在两年之后选择升入高职继续进修。
(二)团队老师组织学生参观高职院校校区。在2015级中职新生入学之际,团队老师已经组织学生到广西职业技术学院进行了参观,主要是校园环境、教学环境和校内实训环境的参观。大部分学生对广西职业技术学院的教学环境和生活环境表示认可。
(三)团队老师每年组织学生进行技能比赛。团队老师计划每年在中职举行技能比赛。比赛期间,评委由团队老师以及企业代表组成。在高职技能比赛期间,团队老师组织中职的学生进行观摩,以树立对自己专业的兴趣。
(四)团队老师每年召开一次表彰大会。在一年一度的学生表彰大会上,组织广西职业技术学院电子信息工程专业优秀学生和优秀毕业生到中职学校进行成功典型案例教育,与中职学生分享学习经验及工作经验,帮助中职学生制定职业规划,明确学习目标。
五、“二三分段”中高职衔接一体化人才培养实训基地建设的衔接
(一)校内实训基地建设。由于中高职的人才培养目标不同,所以中高职的实训基地建设应该根据中高职培养目标和作用出发,建设不同层次的实训室。我们主张蒙山县职业技术学校建设的实训基地应该是具有实用性、基础性、操作性和技能性的,广西职业技术学院建设的实训基地建设要体现高技能性、应用性以及管理性。校内实训基地分为中职校内实训基地、中高职共用校内实训基地以及高职校内实训基地。其中中高职共用基地设在广西职业技术学院,主要承担中职阶段和高职阶段综合类实训项目,中职教学阶段需要进行的综合实训项目以实训专周的形式在广西职业技术学院开设。具体校内实训室如表3所示。
表3 “ 二三分段”中高职衔接一体化人才培养
校内实训基地一览表
层次 实训室名称 实训室作用及主要承担课程实训
中职 电路基础实训室 开设电子元器件的识读、选用及检测,电子产品装配工艺知识、焊接技术,安装与连接工艺,整机安装技术和装配实例。主要承担电子技能实训、实用电子工艺、电子线路等课程教学。
电脑设计实训室 开设计算机系统结构认识、常用办公软件的实训,主要承担课程办公设备、动画设计等课程教学。
网络综合布线实训室 开设计算机网络网络安装、布线与测试等基础技能型的实训项目,主要承担计算机组网与维护等课程教学。
电子设备维修实训室 开设常用电子设备的维修与维护工作,主要承担家用电器课程教学。
高职 电路设计实训室 主要承担电路设计以及制作电路板的实训,只要承担电子技术计算机辅助设计技术、单片机综合项目开发与实训等课程教学。
电气控制实训室 承担常用电工仪表的使用,触电急救模拟等实训项目,主要承担电工作业等课程教学以及电工操作证、电工上岗证等职业证的考试培训。
计算机网络实训室 开设计算机组网、网络开通和网络安全维护的实训项目,主要承担计算机网络技术、数据通信技术等课程教学。
移动通信实训室 主要开设3G系统结构组成、3G无线侧的BSC和基站的建设与日常维护项目,主要承担通信基站维护与管理、无线网络规划与优化、通信电源技术、数字通信技术等课程教学。
网络优化仿真实训室 开设无线网络优化软件的安装与使用;无线网络数据采集与测试、通信工程设计与概预算等实训项目,主要承担无线网络规划与优化、通信工程设计与概预算等课程教学。
物联网应用技术实训室 开设智能家居、智能交通和智慧城市等实训项目,主要承担无线传感器网络技术、物联网应用技术等课程教学。
中高职共用 专业综合实训室 主要承担中职、高职中专业综合实训项目。主要承担专业综合设计、电子技能等课程教学。
电子电路综合技能实训 主要承担综合电路的实训项目,如基于TTL电路数字钟的设计与制作 ;数字音量控制电路设计与制作等项目,主要承担电子技能实训、单片机原理与接口技术、单片机综合项目开发与实训等课程教学。
(二)校外实训基地建设。校外实训基地主要承担暑假顶岗实习及毕业顶岗实习。目前广西职业技术学院已经有15家以上校外实训基地。可以按照人才培养方案在第二学年和第四学年以及第五学年进行集中的暑假顶岗实习以及毕业顶岗实习。
广西职业技术学院和蒙山县职业技术学校的电子信息工程技术专业“二三分段”中高职衔接一体化人才培养已经得到了合作双方院校的通过。2015年8月已经开始招收第一批学生共102人,3个教学班,按一体化人才培养方案正在实施培养。合作双方将会在实施过程中不断完善和修订人才培养方案。
【参考文献】
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长期以来,高等职业教育的教学模式及教材特点一直深受普通高等教育同类领域的影响,特别是教材编写的针对性不强,总试图覆盖更多层次的用户,即便是近几年各类高职高专规划类教材相继出现,但相当多的教材仍然是在传统框架的基础下适当精简内容而成。在2008年广西高职高专课程改革与教材建设研讨会上,许多专家就提出了用行为引导型教学法,推动高职高专课程体系改革和教材建设,以适应当前的高等职业教育的改革需要,就是以职业活动为导向,以提高人的职业能力为核心,手脑并用,行知结合,适应能力本位的教育。本人在这次教改活动中担任了《高频电子线路》教材的编写,体会较为深刻。
一、原有教材存在的问题
在担任《高频电子线路》课程的教学过程中,我发现原有的《高频电子线路》教材存在以下几个方面的问题:
1、虽然是近几年的高职高专规划类教材,但还是有本科教材的“影子”存在,理论上还是追求理论的完整和系统性,数学推导过程内容太多,而结果的分析太少,结论性的分析不够。
2、实践的内容太少,理论的内容占绝大多数,对实际应用电路的分析不够,特别是对当前的先进技术、电路及元器件没有什么介绍和分析。跟不上高频电子技术发展的需要。
3、与《模拟电子技术》有重复的内容,如:“正弦波振荡器”。
鉴于上述原因,学生在学习《高频电子线路》这门课程时,感到枯糙难学,教师难教。
二、新教材编写的思路和实践
本人在编写《高频电子线路》这门教材时,力求突破传统的教材模式,尝试用新的结构体系、新的教学方案、新的表现形式、新的阐述方法来体现行为引导型教学法,推动高职高专课程体系改革和教材建设,构筑以实际应用为重点、以掌握项目实施过程为目的的新教材体系。作为该教材的编写者,本文试就该教材的编写思路与创新实践作如下介绍。
1.以职业岗位需求为依据,推动教材模式的创新
笔者认为:目前高等职业教育教材建设的目标已不再是解决有无教材的问题,而在于编写出有创意、有特色的新教材,特别是要推出以能力为中心的新模式教材,根本改变“重知识传授、轻技能培养”的传统教材模式,真正体现职业教育就业导向的理念,在教材的编写前期做好行业岗位需求分析是必不可少的重要工作。为此,笔者深入到相关的十多家现代生产企业的人力资源部门、生产技术部门、企业培训中心及相关的行业部门开展调查,并参考和借鉴了企业内部的员工培训技术资料、技术规范和相关的行业职业技能鉴定标准,注意将工作岗位急需的或使用频率高的知识、技能作为重要材料选人新教材之中。根据对岗位需求的调查和分析,各个内容都定出明确的能力目标。《高频电子线路》新教材的编写充分考虑了理论与实践的结合,注重工程应用能力和解决实际问题能力的培养,在教材中设置了“应用电路的安装、检测和调试”板快,力求在实践性、实用性和针对性方面突现特色。
2.以现代职教理念为平台,倡导教学方案的创新
现代职业教育的理念认为,应从教学的角度对职业的实际工作内容进行加工和处理。因此,《高频电子线路》教材的设计不再以教会学生知识为唯一目标,而以帮助、指导学生将所学知识应用于实际工作之中为主要目的,围绕技术应用能力这条主线来设计教材的结构体系和教学内容。例如,新编的《高频电子线路》教材则十分注意知识与工程应用的密切联系,首先,在教材内容的编排上打破了传统的章节排序,而是以课题的形式出现,在每一个课题中,从够用的理论知识,到元器件、实用电路的安装、检测、调试等都包括在内,学生每学完一个课题的内容,都能够既学了理论知识,又完成了实际电路的安装,检测与调试,大大地锻炼学生的实践技能,学生每学完了一个课题就系统地学完了一个完整的实际电路。高频电子线路是一门实践性很强的课程,编者将培养学生的工程实践能力作为课改的重点。在课程方案的设计方面进行了一些尝试:一是 改变以往验证性实验为主的教学模式,加强了制作和调试电路等工程应用的实训内容;二是由测量数据和指标为主的验证实验转向完成工作任务及解决实际问题为主的技能训练;三是精心设计每一个实践项目的任务,将关键知识点融合在完成任务的工作中,倡导项目教学法。
3.以行业技术应用为依据。注重教学内容的适时性
当今电子技术的发展非常迅猛,高频电子线路课程要跟上时代的发展。其关键在于要适应当今高频电子技术应用的基本特点。在知识结构上实现“两个转化”。(1)从分立元件电路为主转到以集成电路为主。目前,电子产品的结构大都是以集成电路为核心,分立元件的数量大大降低,且集成规模不断扩大.只有加强集成电路方面知识的学习。才能保证本课程的教学适应技术创新的基本要求。《高频电子线路》新编教材在介绍元器件时,简化了分立元件功能电路介绍,突出了集成电路的应用。(2)从以器件内部分析为主转向以器件外部特性和应用为主。随着新器件的不断涌现、集成元件规模的不断扩大及功能逐步完善。芯片内部集成的元件愈来愈多,电路愈来愈复杂,因此精简集成芯片内部电路分析,突出集成电路外部特性和功能应用,是符合职业院校的教学实际的。
4.以符合学生的学习心理为原则.注重教材表现形式的新颖性
《高频电子线路》新教材的开发力求以兴趣为引导。激发学生的学习热情和
积极性。教材中的主要电子元件和主要单元电路配有实物图,增加了电路的直观性,有利于变抽象的原理电路为具体的应用电路。教材的表现形式直观生动、图文并茂,排版生动新颖,有助于调动学生的阅读兴趣。
5.以符合学生的认知规律为基础。体现高职教材的层次性
《高频电子线路》新教材的编写充分考虑了高等职业院校学生的知识基础和教学实际。尽可能地降低了理论深度和难度。简约明了地介绍了高频电子线路的基本概念、基本原理和应用知识.避免了繁杂的数学推导和理论分析.有利于高等职业院校学生的学习和掌握。每个课题有自我测评题和参考答案,有利于学生温习和巩固所学的知识和技能。及时补缺补漏,这也有利于增强学生学习的责任感和主动性。以确保每个课题的能力目标达到基本要求。
三、 教材特点
课程内容的选取和排序应从相应职业岗位典型工作任务分析入手,根据人才培养目标和后继课程的需要而定。与高频电子技术相关的技术应用型人员的工作对象是电子设备或机电一体化产品。典型的工作任务是电子设备的认知、安装、调试、检测和维修维护。其工作过程涉及到电路的识图分析,元器件的拆装、检测、选用以及基本电路的改进等。据此,作为一种基于工作过程导向的课程设计,本课程的教材有如下特点:
1、以常用的高频电子电路或电路系统的认知、安装、调试和检测为主线,选取教材内容并进行排序,设置学习性工作任务,引导学生“做中学”、“学中做”。本教材把高频电子技术相关的实验、实训内容与理论内容有机地融合为一体,体现了学习性,工作任务的完整性,学习过程与工作过程的一致性。这样的编排便于引导学生“做中学” 、“学中做”,使学生在手脑并用的学习中得到思维方法和工作方法的训练,提高学生的自学能力和实践能力。
2、引导学生以基本电子器件及其应用电路作为主要学习对象,在完成学习性工作任务的过程中理解基本概念,掌握基本方法,提高学习能力。以电子器件及其典型应用电路的认知为中心安排模块化、项目化的学习内容。一方面,通过引导学生查找相关资料,对具体的电子器件进行识别和性能测试,来理解各种性能指标的含义,获取实用知识。另一方面通过对基本高频电路或典型应用高频电路进行安装、调试和检测,配合必要的理论分析,引导学生掌握高频电子技术的基本概念和高频电子电路的基本分析方法。这种以实际应用电路的定性分析为主的课程设计,降低了学习难度,减轻了学生在理论方面的学习负担,突出了学习重点。
3、完整的知识结构是深入学习高频电子技术的基础。本教材围绕基本电子器件及其典型应用电路,以少而精的原则建立完整的具有开放性的知识结构。
四、教学大纲
为了便于对新编教材有具体的了解,将编写大纲列在下面,以供参考。
前言
绪论
1、信息技术 2、无线通信系统
课题一 高频小信号放大器
任务描述:
学习目标:
1.1 谐振回路 1.2 小信号谐振放大器 1.3 集中选频放大器 1.4 谐振放大器的制作、调试和检测
本章小结
习题
课题二 高频功率放大器
任务描述:
学习目标:
2.1高频功率放大器的工作原理及特性分析 2.2谐振功率放大器电路(应包括丁类谐振功率放大器和丙类倍频器) 2.3宽带高频功率放大器 2.4高频功率放大器的制作、调试和检测
本章小结
习题
课题三 幅度调制与解调电路
任务描述:
学习目标:
3.1概述 3.2幅度调制电路 3.3幅度解调电路 3.4混频器幅度调制和解调电路的制作、调试及检测
本章小结
习题
课题四 角度调制与解调电路
任务描述:
学习目标:
4.1概述 4.2角度调制 4.3调频电路 4.4调频波的解调
4.5角度调制与解调电路的制作、调试和检测
本章小结
习题
课题五 反馈控制电路
5.1自动增益控制电路 5.2自动频率控制电路 5.3琐相环路(pll)
5.4反馈控制电路的制作、调试和检测
本章小结
习题
课题六 高频电子电路在通信技术方面的应用
制作一 6.2制作二 6.3制作三
一、引言
《数字通信技术》是通信技术、移动通信技术专业的一门核心专业基础课。这门课程先修课程有《电路分析基础》,后续课程有《通信终端原理与维修》《移动通信技术》等,学习本门课程可以培养学生对通信电子电路的认识,简单设计、调试与维修能力。
通过近年教学实践,数字通信技术在传统教学中存在以下主要问题。一是存在理论知识过多、学生基础差而难以接受的矛盾;二是教学方法单一,采用传统注入式授课,考虑教学进度多,顾及学生主动性少,导致学生学习积极性不高;三是在学生学习成绩评定中主要以理论考试为主,常忽视了学生实践教学环节表现,不利于学生专业动手能力的提高。基于上述原因,高职数字通信技术课程改革势在必行。笔者以山东轻工职业学院为例,从教学内容、教学模式及考核方式等方面进行数字通信技术课程改革。
二、《数字通信技术》教学内容改革
高职教育的办学理念是培养具有创新精神的职业型、应用型的专门人才,在专业理论基础教学观念上要以“够用”、“适度”为原则,理论教学中避免过多过深的理论探究和数学推导同时增加实践教学环节,通过实验、实训培养学生通信基本操作技能。数字通信技术部分按照信号流程整合内容,分为终端技术(信源编码、信道编码)、基带传输技术、频带传输技术等模块,如下图1所示,将授课内容分为:数字通信认知、信道认知、信源编码、信号传输及通信系统同步等模块,其中在信道认识和信号频带传输两个模块增加了实验内容,该课程课时分配如表1所示。
三.《数字通信技术》教学模式改革
1.理论与实践相结合
让学生边做实验、边看现象、边听课,在做中学这种教学方式更适合高职院校学生特点。例如讲到脉冲调制编码时,讲解模拟信号变成数字信号后,可以通过实验室示波器来观测信号波形的变化,学生就能很快明白“PCM编码的过程实际就是模拟信号变成数字信号的过程”。通过理论与实践的有机结合,使学生对自己通过实验最终得出的结论有更加深刻的理解。
2.加强实验教学改革
减少验证型实验,增加设计型实验,将原有的实验进行优化组合,精简实验内容,以提高实验效率,例如给出具体电路图及实验要求,适当讲解相关知识点后,要求学生做一些简单实验,如讲到数字信号调制时可让学生自己动手完成电路的制作和调试,这样使学生提高动手能力并理解知识点。
3.开放式课堂的营造
教师在教材选取上不能只局限于一本教材,而需要参考最新的通信行业内部论文和相关材料,备课内容要不断更新和补充,使得教学内同在设置上能够紧跟先到通信的发展。同时授课方式也可多样化,对于新技术可以请一些校外专家、技术人员以讲座、论坛的方式进行教授,也可以让学生去实地参观,以便于理解和接受。
四.《数字通信技术》考核方式改革
改变传统单一笔试考核方式,建立多元化的考核体系。本课程考核评价以学生为中心,准确地考查学生在知识、技能、素质方面是否达到目标,全方位、多角度地反映出学生的综合能力及素质。其中,把项目评价和终结性评价相结合,以项目评价为基础,对成果进行自我评价和教师评价,注重学生参与学习与实践的积极性、创新能力、自信心的培养。
在制定考平方式时,必须合理增加实验及其他课堂以外教学成绩比例,以能力为标准,以运用为核心,区别于单一笔试的考评,应采取考核面广、比例适当的考试方式,例如《数字通信技术》课程总成绩(100分)=平时成绩(10分)+项目考核(60分)+终结性考核(30分),其中项目化考核与评分标准如表2所示。
五.结论
在数字通信技术课程改革探讨与实践中,山东轻工职业学院尝试多种手段来提高教学水平和完善教学质量。目前,该课程所选取的教学内容、教学模式和考核方法,能很好地帮助学生理解和掌握数字通信系统的知识点,提高他们的动手实践能力,同时也提高了教师的教学质量。
参考文献:
[1]杨鸿波,柴海莉,魏英.培养创新潜能的《电路分析》课程改革.
一、引言
《模拟电子技术基础》课程是工科电气信息类专业的一门重要技术基础课程,其工程性和实践性都很强。它是继《电路分析基础》之后又一门主干技术基础课程。并与《通信电子线路》一起为电子专业的学生提供有关模拟电子电路必备的理论基础知识,也为其它实践性课程和专业课程提供了必要的知识准备。模拟电子技术基本概念多、原理强、与工程实践联系紧密,分析方法与以往的课程有很大的不同,再加上课程“学时少,内容多”,学生学习起来普遍感到困难。为达到应用型的人才培养目标、以专业素质教育为教学目标,以基本概念、基本原理、基本分析方法为教学内容。在将基本教学内容贯穿课程始终的同时,加强对学生应用技能的培养,并在教学过程中采取多种教学方法贯彻落实。
二、模拟电子技术教学改革的基本方法
(一)强化基本概念,加强实践应用。本课程有很多基本概念,这些基本概念回答的是模拟电路最基本的问题,构成了该门课程的根基,因此必须强化基本概念,并在应用中反复强调,进一步加深印象。模拟电子技术基础课程有很强的实践性,而实验是培养理论联系实际、动手能力、严谨的科学态度和科学研究方法的重要手段。应精选了最基本的和有较高实用价值的综合实验项目。实验过程中,注重介绍新仪表、新仪器的使用,这样学生会直接感受到科技发展带来的巨大方便,通过对企业及毕业生的跟踪调查,进一步明确了知识体系的重点和难点,明确了学生学习本课程的核心能力。基础实验、综合实验和创新实验(课程设计中完成)三阶段台阶式教学方式,教学目的层次分明,循序渐进,使学生从常用电子仪器的使用方法和电子电路的测试方法学起,通过综合应用到创新的设计和实现,经历完整的科学的自主的训练过程,培养了学生实践能力、综合应用能力和创新意识,使之在“硬件”实现和eda技术的应用上能够达到一定的水平,并为进一步发展打下基础。加上之后的“电子工艺实习”、“电子设计大赛”和贯穿学生学习期间的课外科技活动,形成一个整体,使对电子技术感兴趣的学生能够有个性地健康发展,达到较高的水平。
(二)在教学过程中注重定性分析。从工程思维观念出发,不过分追求理论分析的严谨。注重培养系统的观念、工程的观念、科技进步的观念和创新意识,学习科学的思维方法。例如,介绍rc串并联选频网络的选频特性时,先定性分析该网络对低频和高频信号的相移,确定有一频率信号通过时相移为零,依据该特点再与放大电路配合,满足振荡相位平衡条件,则该选频网络就具有选频特性,其定量推导只给出思路和结果即可。
(三)化大为小,化繁为易。对于难度较大的内容,采取化大为小,化繁为简,各个击破的方法。例如,负反馈组态的判断是一个难点,要根据反馈性质、取样方式、反馈方式进行判断,每一类判断又有多种方法,若三类判断混在一起讲,多种方法无重点的讲,学生一方面很容易混淆,另一方面每种方法可能都掌握不好。为此,我们把三类判断分开讲,讲一种,练一种,学生掌握后,再讲下一种,把大难点分散为小难点,再各个击破。讲判断方法时,先介绍定义法,然后引出短路法,最后引出更简单易行的方法——从结构判断,并重点练习,这样将繁琐的判断简单化,化繁为简,便于学生掌握。
(四)及时对教学内容进行改革。模拟电子技术是当今自动化控制的基本手段,集成化技术发展非常快,因此及时调整教学内容,追踪最新技术,增加新知识,讲授中对分立元件的电路从器件、电路产生的背景和需求入手进行基本原理分析,然后讲解其结构、作用和电路的分析,并将重点放在广泛应用的集成元件的电路分析和使用上。
(五)采用多种形式的课堂教学。在教学手段上,利用现代化教学手段,采用多媒体课件、黑板授课及实验仿真和实际操作相结合的方法,将肢体语言与声光电有机的结合起来,全方位对学生实施情景教学,学生可以在电脑上进行课程实验的调试与测量,加大课程信息量,使学生对所学知识产生兴趣,很快进入学习状态。教学活动的主体是学生,为了能让学生真正参与到教学活动中,我们采用讨论课、练习课、提问课等多种形式,激发学生学习兴趣,培养学生创新精神。采用启发式、仿真环节、边讲边练、理论与实践穿行的教学方法,在讲授完本节内容的同时提出新问题,为下面的新内容、新知识的讲授作好铺垫。做到“提出问题——¬¬¬¬¬引导思考——求证归纳”,同时总结一些有助于学生形象化思维和记忆的窍门、比喻,通过传授知识提高学生的学习兴趣,使学生和教师达到互动,调动大家学习的积极性。
三、结束语
随着电子技术学科的发展,如何更好地解决基础与发展、基础知识与实际应用、理论与实践等矛盾,处理好“宽”“新”“深”的关系,建立先进和科学的教学结构,以适应不断更新的课程内容体系始终是我们改革的重点。本课程需要建立起课堂教学、实验教学、网络教学和eda教学交叉融合的教学结构,并使各教学环节各司其职,相辅相成,互相交融,实现“加强基础,注重实践,因材施教,促进创新”的同一个目标,并不断地研究国内外高等教育的发展,把新的教育思想、教学方法和教学手段恰当地应用于本课程。
0 引言
随着我国电力工业和电力系统的快速发展,对发电厂、变电站的安全、经济运行要求越来越高。另外,因电子、计算机和通信系统的快速发展,也使得发电厂、变电站监控系统的自动化水平不断提高。微机继电保护和安全自动装置也成为了电网安全稳定运行和可靠供电的重要保障。
1 继电保护发展现状
上世纪60年代到80年代是晶体管继电保护蓬勃发展和广泛采用的时代。其中天津大学与南京电力自动化设备厂合作研究的500kV晶体管方向高频保护和南京电力自动化研究院研制的晶体管高频闭锁距离保护,运行于葛洲坝500kV线路上,结束了500kV线路保护完全依靠从国外进口的时代。在20世纪70年代中,基于集成运算放大器的集成电路保护已开始研究。到80年代末集成电路保护已形成完整系列,逐渐取代晶体管保护。到90年代初集成电路保护的研制、生产和应用仍处于主导地位,这是集成电路保护时代。免费论文,维护。我国从20世纪70年代末即已开始了计算机继电保护的研究,1984年原华北电力学院研制的输电线路微机保护装置首先通过鉴定,并在系统中获得应用,揭开了我国继电保护发展史上新的一页,为微机保护的推广开辟了道路。从90年代开始我国继电保护技术已进入了微机保护的时代。不同原理、不同机型的微机线路和主设备保护各具特色,为电力系统提供了一批新一代性能优良、功能齐全且工作可靠的继电保护装置。随着微机保护装置的研究,在微机保护软件、算法等方面也取得了很多理论成果。
2继电保护的维护管理
2.1 微机保护装置要采取电磁干扰防护措施
变电站改造中,电磁型保护更换成微机型保护时,必须采取防电磁干扰的技术措施,即严格执行微机保护装置的安装条件,安装带有屏蔽层的电缆,而且两端的屏蔽层必须接地。防止由于线路较长,一端接地时,另一端会由于电磁干扰产生电压、电流,造成微机保护的拒动或误动。为减少保护装置故障和错误出现的几率,微机保护装置必须优化设计、合理制造工艺以及元、器件的高质量。同时还要采用屏蔽和隔离等技术来保证装置的可靠性,从而提高抗干扰的能力。
2.2 微机保护装置的接地要严格按规定执行
微机保护装置内部是电子电路,容易受到强电场、强磁场的十扰,外壳的接地屏蔽有利于改善微机保护装置的运行环境;微机保护提高可靠性,应以抑制干扰源、阻塞耦合通道、提高敏感回路抗干扰能力入手,并运用自动检测技术及容错设计来保证微机保护装置的可靠性;容错即容忍错误,即使出现局部错误也不会导致保护装置的误动或拒动。免费论文,维护。容错设计则是利用冗余的设备在线运行,以保证保护装置的不间断运行。采用容错技术设计是为了换取常规设计所不能得到的高可靠性,确保微机保护装置的可靠运行。
2.3 防误措施
微机保护的一些定值设定以及重要参数修改在硬件设计上设置操作锁,操作时必须正确输入操作员的密码和监护人的密码时,方可进行正常操作,并将操作人和监护人的姓名等信息予以记录和保存。
2.4 继电保护装置的日常维护
(1)当班运行人员定时对继电保护装里进行巡视和检查,对运行情况要做好运行记录。
(2)建立岗位责任制,做到人人有岗,每岗有人。
(3)做好继电保护装置的清扫工作。清扫工作必须由两人进行,防止误碰运行设备,注惫与带电设备保持安全距离,避免人身触电和造成二次回路短路、接地事故。
(4)对微机保护的电流、电压采样值每周记录一次。
(5)每月对微机保护的打印机进行检查并打印。免费论文,维护。
3 继电保护故障处理要点
继电保护工作是一项技术性很强的工作。如果只想学会对设备的调试并不难,只要经过一段时间的培训,按照调试大纲依次进行就可实现。而一旦出现异常现象,想处理它并非易事。它要求工作人员有扎实的理论基础,更要有解决处理故障的有效方法。一个合适的方法,在工作中能帮你少走弯路,提高效率。可以说继电保护技术性很大程度上体现在故障处理的能力上。因此,如何用最快最有效的方法去处理故障,体现技术水平,成为广大继电保护工作者所共同要探讨的课题。下面是常用的几种故障处理方法。
3.1 直观法
处理一些无法用仪器逐点测试,或某一插件故障一时无备品更换,而又想将故障排除的情况。比如10KV开关柜分或拒合故障处理。在操作命令下发后,观察到合闸接触器或跳闸线圈能动作,说明电气回路正常,故障存在机构内部。到现场如直接观察到继电器内部明显发黄,或哪个元器件发出浓烈的焦味等便可快速确认故障所在,更换损坏的元件即可。
3.2 掉换法
用好的或认为正常的相同元件代替怀疑的或认为有故障的元件,来判断它的好坏,可快速地缩小查找故障范围。免费论文,维护。这是处理综合自动化保护装置内部故障最常用方法。当一些微机保护故障,或一些内部回路复杂的单元继电器,可用附近备用或暂时处于检修的插件、继电器取代它。如故障消失,说明故障在换下来的元件内,否则还得继续在其它地方查故障。
如一条110 kV旁路L FP-941A微机保护运行指示灯忽闪忽灭,并不打印任何故障报告,很难判断为何故障。正好附近有备用间隔,取各插件相应对换,查出故障在CPU插件上。用此项方法,要特别注意插件内的跳线、程序及定值芯片是否一样,确认无误方可掉换,并根据情况模拟传动。
3.3 逐项拆除法
将并联在一起的二次回路顺序脱开,然后再依次放回,一旦故障出现,就表明故障存在哪路。再在这一路内用同样方法查找更小的分支路,直至找到故障点。此法主要用于查直流接地,交流电源熔丝放不上等故障。如直流接地故障。先通过拉路法,根据负荷的重要性,分别短时拉开直流屏所供直流负荷各回路,切断时间不得超过3秒,当切除某一回路故障消失,则说明故障就在该回路之内,再进一步运用拉路法,确定故障所在支路。再将接地支路的电源端端子分别拆开,直至查到故障点。如电压互感器二次熔丝熔断,回路存在短路故障,或二次交流电压互串等,可从电压互感器二次短路相的总引出处将端子分离,此时故障消除。免费论文,维护。然后逐个恢复,直至故障出现,再分支路依次排查。如整套装置的保护熔丝熔断或电源空气开关合不上,则可通过各块插件的拔插排查,并结合观察熔丝熔断情况变化来缩小故障范围。免费论文,维护。
4 结语
继电保护是电力系统安全正常运行的重要保障,目前已经得到了广泛的应用,随着科学技术的不断进步,继电保护技术日益呈现出向微机化,网络化,智能化,保护、控制、测量和数据通信一体化发展的趋势。
参考文献:
[1]罗钰玲.电力系统微机继电保护[M].北京:人民邮电出版社.
关键词:
通信工程;课程体系;实践改革
1通信工程专业课程体系改革的必要性
随着通信技术迅速发展和革新,社会和用人单位越来越要求人才具有一定的综合素质能力并熟练掌握通信技术,所以迅速发展的通信技术对传统的高校通信工程专业发展带来了前所未有的挑战。以一些高校的通信工程专业为例,传统的通信工程专业课程体系存在以下几方面的问题:
1.1课程体系结构不合理
传统的通信工程专业课程中理论课程比较多,前沿技术比较少。教程的内容比较陈旧,更新缓慢,技术滞后,与通信技术的飞速发展脱节。另外,各门课程之间的衔接不紧密,学科知识缺乏系统性等等。
1.2实践环节薄弱
在高校教学中“重理论,轻技术”的现象非常的严重,通信工程专业中该现象尤为严重。实践教学内容多数为验证性的实验和课程设计,与通信技术严重脱节。在企业的实习实践短,而且专业对口的实习岗位较少等等问题。传统的通信工程专业课程体系结构严重的限制了对新型技术性人才的培养,课程建设是提高教育质量的关键环节,是教学建设和改革的核心,关系到人才培养目标的实现和人才培养质量的提高,所以对通信专业的课程体系进行改革势在必行。
2通信工程专业课程体系改革的目标与原则
通信工程专业课程体系改革要以就业为指导方向,确立“厚基础、宽口径、高素质”的人才培养目标,是高校教育达到职业化、是实训化的目标。校企双方合作办学、合作育人、合作就业、合作发展,共同确立课程体系改革遵循以下原则。(1)以专业基础的深化和创新能力的提高为目标,注重通信系统的理论分析、设计和实践能力的培养,注重通信电路的应用能力、计算机与网络通信应用与开发的能力培养。新的课程体系注重学生知识与技能的结合,强化学生职业能力训练和工程素质的培养。(2)以“通信工程专业发展战略研究报告”为指导制定通信工程专业课程体系,其中包括理论课程教学和实践教学两部分组成。根据分析通信技术的发展趋势,在对通信工程专业的建设和发展过程中对下一代的网络技术、光通信技术和无线移动通信技术等几个专业方向予以高度重视。(3)遵循“理论够用为度,突出应用技能培养”的原则设置课程体系。体现课程内容的“少、新、精”,并要同时兼顾各门课程的交叉衔接。(4)以新技术的发展和应用为导向。物联网已经成为了国家战略性的新兴产业之一,在通信技术中具有重要的位置,课程体系的改革要注重培养物联网产业所需要的人才,从而使通信工程专业的人才培养占据更大的优势。
3通信工程专业课程体系改革的措施
课程体系改革是提高教育质量的关键环节,是教学建设和改革的核心,关系到人才培养目标的实现和人才培养质量的提高。这是一项重要的工程,涉及到很多的方面,需要从教学内容、实验环节、教材、教学方法与教学手段、考试方法改革几个方面进行。
3.1教学内容改革
对通信工程专业课程内容进行整合和更新,重视对不用课程之间知识的衔接,将每章、节的知识进行分析和优化。密切跟踪现代通信新技术的研究成果,使学者可以在掌握基本理论知识的同时还可以对最新技术的发展有足够的了解。要注重通信电子电路在各种功能实用电路中的系统应用,引入数字载波机和中低压电力线通信技术等内容。
3.2实验环节改革
在传统的实验环节中,教师设计好的成题较多,学生自己设计的比较少;验证性的实验比较多,综合性设计的实验比较少,实验缺乏层次感,实验环节薄弱,不能够达到理想的教学目的。所以在对通信工程专业的课程通信进行改革时,要采取有效的措施改革传统实验的弊端。调动学生的积极性,增加综合性、设计性的实验,引导学生分析思考问题,独立完成实验任务。根据学生的实际情况,采取分层次教学,建立完善的实验室管理制度,保障实验时资源最大化利用。
3.3教材建设
选用国家级精品教材、国家级规划教材和面向21世纪教材作为教学用书和教学参考书。并出台政策鼓励教师出版高质量的自编教材,近几年正式出版了《信号与系统基础教程》、《电力系统通信技术》、《多媒体技术》、《通信系统原理》、《通信电子电路》、《通信电子电路综合实验》等高质量的教材,并编写了十几门课程的实验讲义,教学使用效果显著。
3.4创新教学方法
根据CDIO教育理念实施人才培养模式,引入项目和案例及现场教学等方法进行应用理论和工程技术类课程的讲授。联系实际激发学生的学习兴趣,将学生课堂参与、课堂反馈、教师传授知识系统性和知识更新性等作为评价标准。通过项目的设计、构思、实施过程进一步培养学生的工程推理和解决问题的能力、实验观察、数据分析、发现知识的能力和综合思维能力。
3.5改革考核方法
通信技术的发展很迅速,所以教学内容比较复杂并不断的有新的教学内容添加进来,单纯的传统试卷考核形式严重的束缚了学生的学习兴趣,不能够有效的考察学生的创新能力和解决问题的能力。所以可以根据不同的教学内容采取多种考察方式,如开卷、口试、演讲、提交论文等方式。在考察内容上,加强对学生运用知识解决问题的能力和创新的能力考察。另外,对于经常无故旷课、迟到、早退、不遵守课堂纪律的学生,要严格按照规定管理。使学生严肃对待所学课程,并为下届学生树立榜样。
4结束语
通信技术是我国发展比较迅猛的产业,已参与到了国际竞争当中。高校的通信工程专业就是培养通信技术人才和相关领域人才的重要基地,其课程体系的研究和实践决定了培养对象将具有的知识、能力和素质结构,同时决定着教育思想能否成为现实。本文通过对传统通信工程专业的弊端分析,进一步完善了课程体系的结构等问题,并结合构建的课程体系进行了主干课程精品化、专业课群特色化、方向选择自主化、技术讲解前沿化的探索与实践,培养的人才受到社会和企业的普遍好评。
作者:彭辉 单位:武昌理工学院通信工程1201
参考文献
[1]齐兆群,王文博,桑林.通信工程特色专业培养方案的研究[J].北京邮电大学学报,2010,12(2):95-98.
[2]查志琴.通信工程专业人才创新能力培养与课程教学改革[J].常州工学院学报,2009(1).
一、引言
实践教学是高等教育人才培养的重要环节,对提高学生综合素质,培养学生创新能力,贯彻国家本科教学质量工程起着重要作用[1-2]。进入21世纪后,随着信息技术的飞速发展,电子信息学科所包含的知识体系内涵和外延不断扩大,如何实现电子信息类实践教学体系和内容的吐故纳新,适应学科发展要求和复合型人才培养需要,是目前实验教学面临和需要探索的一个关键问题。当今,科学技术综合化、整体化的发展趋势日益明显,学科交叉与融合成为了优势学科的发展点、新兴学科的生长点、重大创新的突破点,人才培养的制高点。电子信息学科与其他学科之间的交叉集成越来越突显,学科交叉成为一个重要发展趋势[3]。由于综合性大学各专业为完成培养计划规定的教学任务“单兵作战”,实践教学模式缺少宏观性和整体性,实践教学方法陈旧单一,学生思维训练路径程式化、同质化。因此,构建立体交叉的电子信息实践教学模式和平台,对培养具有“厚基础、宽口径、强能力”的研究型、应用型和复合型创新人才具有重要意义。
立体交叉实践教学培养模式充分利用了综合性大学的学科优势,依据学科专业的相关度、知识的交叉性以及综合性大学的特点,使不同专业学生在本专业知识的基础上,开展超越专业界限的具有综合性、实践性、自主性和创造性的实践教学模式,为培养复合型创新人才提供有效途径。
二、构建实验教学新体系
依据学科专业定位和培养目标,按照“基础综合研究”循序渐进的教学理念,优化实践教学内容,构建“分层次、模块化、多元性”电子信息实验教学培养体系[4-5]。
分层次体现在:基础训练层,采用问题设置与背景反思模式,转变实验辅导为实验引导启发。综合设计层,加强模拟仿真实验技能,构建软件仿真和硬件实验相融合的实践教学模式。应用研究层,采取自主、开放、研讨相结合的模式,以科研实践为主题,以学生小组为组织形式,让学生直接参与到教师的各类科研课题当中。
模块化体现在:根据不同专业培养目标要求,按照模块化的方式组建实验教学内容,每个模块中设置必做实验、选做实验,不同专业背景的学生可以选择不同模块实验,不同水平的学生也可以按照实验的难易程度来选择模块,达到因材施教的效果。
多元性体现在:第一,实验课形式的多样性,实验教学由课堂实验、开放实验和校外工程应用实践等多种实验课形式组成;第二,实验要求的多样化,针对电子类、信息类、非电类不同专业实践要求存在差异,在实验不同阶段,包含了必做实验、选做实验、教师科研成果转化实验和自选实验。第三,人才培养的多元化,培养具有“厚基础、宽口径、综合性、强能力”的研究型、应用型和复合型创新人才。对电类学生进行前瞻性、应用性、创新能力的培养,对非电类学生进行厚基础、综合性、高素质培养。
三、整合实验教学内容
按照基础实验、专业综合实验、研究性实验的架构,主要开设电子电路类、通信技术类、计算机应用类、新技术与创新研究类实验课。紧紧围绕电子信息技术应用领域的广泛性、与其它学科的交叉性、技术发展的快速性等特点,优化实验教学内容[6]。
(一)整合不同学科专业的电子类公共实验教学模块
根据电子信息产业对创新人才能力和素质要求,对电子类公共实验教学内容整合优化,形成1个工程基础训练模块、2条学科基础主线实验模块、3个EDA实践模块和4种嵌入式系统应用模块。其中,工程训练模块是理工科类学生应具备的基本电子技能,它包括电路组装调试、电子仪器测量和电子工艺训练,这一模块是所有电类和非电类专业都应熟练掌握的。2个学科基础主线模块即电子电路基础实验、微机软硬件基础实验。电子电路实验包括模拟、数字电路设计和电路综合课程设计;微机软硬件实验主要涉及微机原理与接口设计、C语言程序设计、Matlab应用程序设计。3个EDA实践模块,包括电路仿真与PCB板设计、EDA硬件描述语言设计和集成电路版图设计。4个嵌入式系统应用模块,包括单片机、DSP、FPGA/CPLD和ARM系统应用。这四种集成芯片在智能控制、消费电子、航天国防和移动设备等领域应用广泛,对不同专业可以在四种嵌入式系统中选择其一或其二作为必修实验,使学生掌握嵌入式系统的开发方法,达到触类旁通的效果。
(二)强化电子信息新技术实验
随着现代通信技术发展,不断调整、扩充和更新专业实验内容。在电子信息类专业开设程控交换、移动通信、光纤通信、天线设计等实验基础上,跟随移动通信和网络技术的发展,开设移动业务数据平台分析、物联网应用、虚拟仪器技术实验。实验内容体现模拟与数字结合、软件仿真与硬件实现结合,实验教学与教师科研结合,让学生体会和掌握现代电子技术设计方法学革命带来的变化――科学化和高效化,搭建学生在校学习到就业的衔接平台。
(三)加大交叉创新研究实验力度和覆盖广度
根据山西大学学科优势,依托“量子光学与光量子器件”国家重点实验室,在电子信息与物理交叉学科,开展量子保密通信的交叉研究实验,开展全光纤分离调制的连续变量量子密钥分发设计的创新实验,开展基于光电联合检测的煤质检测仪和痕量气体检测的研究性实验,实现实验教学与科学研究的有机结合。依托“智能信息处理”教育部重点实验室,在电子信息与计算机学科交叉方向,开展脑-机交互与机器人运动系统的交叉研究实验。在电子信息与生物医学交叉方向,开展细胞生物电信号检测、人体生命体征实时监测系统和医学物联网应用等创新研究实验。创新实验覆盖范围从电子类、信息类专业扩展到一些非电类专业的优秀学生,创新研究实验小组由不同专业学生交叉构成,可以起到学科专业互补和广泛交流的作用。
(四)加强综合课程设计、科研训练和工程实习
山西大学为了加强学生的实践教学环节,从2007年实行三学期制,学生在小学期可以完成各类实践活动。根据不同专业课程群体系要求,小学期在非电类专业开设电子技能工程训练,在非电类专业开设电子电路综合课程设计,在电子类专业开设嵌入式系统综合课程设计,在信息类专业开展校外工程应用实习。通过课程设计和工程训练,达到课程内的综合、课程群落间的综合、学科应用的综合,使学生对所学知识更加融会贯通。
四、优化实验教学平台
(一)建设服务地方产业发展的工程应用实践平台
电子类与信息类专业是工程应用较强的专业,同时,与信息产业、煤炭产业、电力产业、环保产业、新能源产业等发展密切关联。为适应地方经济建设和产业发展,着力打造电子工程应用实验平台,建设太阳能光伏发电、煤质在线分析、痕量污染气体检测等应用性较强的工程应用实践教学平台。
(二)建设学科交叉集成的创新研究实验平台
为了更好的服务于学生的研究性实验,结合教师的各类科研项目,建设创新研究实验平台。基于电子信息学科与生物医学交叉集成,建设脑电事件相关电位测量系统、肌电信号检测与机器人开发系统、细胞膜片钳测量实验系统,从事脑-机交互、细胞生物电测量、生物医学信息检测的实验研究。
五、改革实验教学方法和手段
(一)采用导师负责制,全过程开展研究性实验
通过将基础实验、综合设计实验、应用研究实验与科研训练、大学生创新训练紧密结合,从基础到前沿,全过程实施研究性实验教学[5]。将提出问题作为切入点,建立以“问题为驱动”的实验研究思路和方法,把学生的实践活动引入问题之中,并不断扩展问题意识,让学生自然而然走上提出问题、解决问题的研究实践之路,提高学生创新思维意识。
在实验的各个环节中,指导教师充分利用实验中心的教学资源因材施教,给予学生个性化教育与指导。通过组建不同专业学生实验小组,引导学生选题、开展小组讨论、研讨实验方案、撰写研究论文等教学环节,使学生了解科学研究的方法和要求,初步培养科学研究能力。
(二)利用网络化资源平台,拓宽实验教学范围
建设网络化的实验教学平台,向学生提供多媒体实验课件、网络课件、电子教案、EDA软件工具、仪器使用手册、元器件手册、芯片设计应用资料、教学案例录像、电子产品生产工艺录像等网络教学资源。在网络交互平台上,实时实验疑难问题、学生反馈意见、教学情况调查、实验室利用情况等教学辅助工作。通过网络化实验教学平台为学生提供全方位、开放性的实验环境,拓宽实验教学范围和空间。
(三)以学生为实践主体,力求共性与个性培养相结合
教师设计的所有教学活动最终要以学生的掌握为落脚点,转变实验辅导解答为实验引导启发,教师不直接解答学生在实验中遇到的问题,而是给予原理性或方法性的引导与启发,让学生通过动手实践,自行找到问题的答案,变被动学习为主动实践。对于综合应用实验和研究性实验,既要突出实验的共性问题,又要能够与教师的科研背景相结合,让学生既达到基本要求,又开拓眼界,激发学生自主实验和探究的积极性,激励学生的个性发展。
六、结束语
构建科学合理的“四纵三横”立体交叉实验教学新模式,在宽口径专业教育引导下,夯实基础、注重实践、引导创新、实现多学科交叉、软硬件并重、教学与科研有机结合。该实践教学模式已在山西大学2010级、2011级和2012级本科相关专业实践教学中得到实施应用,取得了较好的成效,极大的调动了学生实践的积极性和主动性,实验教学在学生评教中获得了好评,学生获国家和省级大学生创新创业训练项目明显增多,在全国大学生电子设计大赛、挑战杯科技竞赛等各类学科竞赛中取得成绩显著,可为综合性大学电子信息类实践教学改革提供良好的借鉴。
基金项目:山西省高等教育教学改革项目资助(J2011005);山西大学本科教学改革项目
[参考文献]
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各种电器设备要正常工作,常常需要各种小波形信号的支持。电器设备中常用的信号有正弦波、矩形波、三角波和锯齿波等。在电器设备中,这些信号是由波形产生和变换电路来提供的。波形产生电路是一种不需外加激励信号就能将直流能源转化成具有一定频率、一定幅度和一定波形的交流能量输出电路,又称振荡器或波形发生器。通过与波形变换电路相结合,它能产生正弦波、矩形波、三角波和阶梯波等各种波形,能满足现代测量通信、自动控制和热加工、音视频设备及数字系统等对各种信号源的需求。
RC正弦波振荡电路因其选频网络由R、C元件组成而得名。根据选频网络的结构和连接方式的不同,又可分为文氏电桥振荡器、移相式振荡器和双T式振荡器。RC振荡电路的工作频率较低,一般为1HZ~1MHZ,常采用外稳幅电路,用于低频电子设备中。RC文氏电桥振荡器具有电路简单、易起振和振荡频率易调节等特点,为大多数低频振荡电路所采用。本文设计一个振荡频率f0=1000HZ的文氏电桥正弦振荡器,输出电压U0=4V(峰值),波形失真系数 。通过设计电路及选取各元件参数Kf=0.1%-0.2%,输出电压均符号指标要求。
1、主电路选择
根据输出指标的要求,本设计选择二极管外稳幅的文氏电桥电路。该电路利用二极管的非线性自动调节负反馈的强弱来控制电压的恒定。其中,二极管VD1、VD2组成外稳幅电路,振荡过程中VD1、VD2将交替导通和截止,总有一个处于正向导通状态的二极管与R3并联,由于二极管正向电阻 随 增大而下降,因此负反馈随振幅上升而增加,直到满足振幅平衡条件为止。二极管稳幅电路简单又经济。
图1 二极管外稳幅的文氏电桥振荡器
该电路的放大倍数为
Au=1+RFR4
式中,RF为等效电阻;RF=r∥R3+RP ; 为二极管VD1、VD2导通时的动态电阻。振荡电路刚起振时,输出电压U0幅度较小,rd较大,Au较大,有利于起振。随着振荡的进行,输出电压U0幅度逐渐增大,导致二极管动态电阻 逐渐减小, 逐渐下降,输出电压U0幅度趋于稳定,最终电路达到稳定振荡状态。
2、 电路参数选择
2.1 选择R、C
为了使RC选频网络的特性不受集成运算放大器的输入输出电阻的影响,在选择R时,应满足以下条件
r1>R>>r0
式中,r1是集成运算放大器同相输入电阻; r0是集成运算放大器的输出电阻。查阅集成运放手册,可以初选R2=R1=15KΩ ,则根据式f0=12πRC,可计算出电容值为
C=12πf0R=12×3.14×103×15×103
据此,可选取标称值为C=0.01μF的电容。将C=0.01μF代入式f0=12πRC计算电阻 R的准确值R=15.9KΩ,取标称值R=16KΩ的电阻即可。
2.2 选择 、
电阻R4和RF可根据 文氏电桥振荡电路的振幅起振条件:RF>2R3来确定,本设计取RF=2.1R4,这样即能保证起振,又不会引起严重的波形失真。同时,为了减小运算放大器输入失调及其漂移的影响,根据平衡电阻概念,应使电阻R4和RF尽量满足R2=R=R4∥RF的条件。联解RF2.1R4和R=R4∥RF可得
R3.12.1R=3.12.1×16KΩ=23.6KΩ
可选取标称值为R4=24KΩ的电阻,则RF的取值为
RF=2.1KΩ=2.1×24KΩ=50.4KΩ
2.3 二极管VD1、VD2的选择
稳幅二极管的选择应特别注意两点:一是为了保证电路的对称性,两个稳幅二极管的特性参数必须匹配;二是为了提高电路的温度稳定性,应采用硅管。由于二极管VD1、VD2导通时的动态电阻rd的值与Rf有关,二极管VD1、VD2的选择还要通过实验调整来确定。
2.4 选择RF和Rf
实验表明,二极管动态电阻rd与并联电阻阻值相当时,稳幅特性和改善波形失真都有较好的效果。通常Rf选几千欧姆,Rf选定后,Rp的值便可以初步确定。因为RF=r∥Rf+Rp
设rd≈Rf ,则RP=RF-rd∥RF-0.5Rf,取Rf=6.8KΩ,则Rp=50.4KΩ-3.4KΩ=47KΩ,选WXWX-3型47KΩ多圈微调电位器。
注意:Rp和Rf的最佳值,仍然要通过实验调整来确定。
2.5 选择集成运算放大器
选择集成运算放大器时,除希望输入电阻较高和输出电阻较低外,最主要的是要选择其增益宽积((G•BW)能满足下面的关系式,即Aod•BW>3f0
在实际电路中,可选择运放μA471,它的上限截止频率(即-3dB带宽)fH,10HZ开环差模电压放大倍数Aod=2×105 ,可以满足设计需要。
3、结束语
【基金项目】该篇论文是基于徐州工业职业技术学院院级课题《高频电子技术课程项目化教学改革研究与探索》课题编号:XGY201015。
【中图分类号】G71 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2013)01-0043-02
1.引言
高频电子技术课程是电子信息类与通信类专业的一门重要的专业基础核心课程,在整个学科体系中具有承上启下的重要作用,在专业基础知识体系中有着不可替代的重要地位。该课程的特点是专业性、综合性强,涵盖了高等数学、信号与系统、电路分析、数字电子与模拟电子等知识的应用,对学生基础知识结构要求高。通过本课程的学习,学生不仅可掌握高频电子线路的基本理论、基本概念和基本分析方法,而且可运用课程知识去分析、解决实际的工程技术问题。但在课程实际教学过程中,学生普遍反应该课程抽象、难懂,难以掌握,存在排斥情绪。此外该课程实验复杂,且由于高频电路的特点,在实验过程中,输出波形与数据易受干扰致使波形失真,实验数据与理论数据出入较大,实验教学效果也不理想。基于上述情况,为提高教学效果,在高频电子技术课程的教学过程中可积极引入虚拟仿真技术。通过仿真,可以让抽象的理论通过仿真得到验证,学生易于接受。同时利用仿真软件还可以进行一些实际操作受外界干扰大的且不容易调试的实验,如混频,调幅与解调等等,既解决了实际高频实验中存在的实验复杂,实验效果不理想等问题,同时也节省了实验耗材的经费投入。
2.软件介绍
目前电路仿真软件有很多,每种仿真软件都带有了出版公司自己的特点。根据软件的应用领域和模型以及推广程度,电路仿真软件大致有以下几种:
(1)PSPICE[1]: SPICE是由美国加州大学伯克利(Berkeley)分校电工和计算机科学系分校开发,1972年首次推出。PSPICE是由SPICE发展而来的用于微机系列的通用电路分析程序。目前微机上广泛使用的PSPICE是由美国Microsim公司开发,并于1984年首次推出。能进行模拟电路分析、数字电路分析和模拟数字混合电路分析,该软件现已成为微机级电路模拟标准软件。
(2)Multisim[2]:该仿真软件的前身是EWB(Electronics Workb
?鄄ench), 是加拿大IIT公司在20世纪80年代后期推出的用于电子电路设计与仿真的EDA软件,一经推出就受到各界好评,尤其在教育领域取得了巨大成功。与其他电子电路设汁软件相比具有界面直观、操作方便等优点。创建电路、选用元器件和测试仪器等均可直接从屏幕上元件库和仪器库中直接选取。电子电路的分析、设计与仿真工作都可通过点击鼠标实现,不仅为电子电路设计者带来了无尽的乐趣,而且大大提高了电路设计工作的质量和效率。
(3)Saber:和PSpice和multisim类似的软件,可以用于系统仿真和电源仿真,在电源仿真方面很有优势,比如大电流,该软件主要用于理论仿真和验证。
(4)ADS:安捷伦公司的顶级理论验证软件,主要用于高频仿真,功能强大,可以用于pcb的验证设计,IC验证设计,系统验证设计(CDMA,DVBT等),是理论仿真的顶级软件,但是让学生在短时间内熟练应用很不容易。
以上介绍的软件都可以应用在高频电路仿真中,但是通过比较,Multisim软件更适合在教学过程中使用,该软件支持直观的示波器图形,带有3D元件库,器件参数修改简单,最重要的是该软件的使用易于掌握,所以在高频课程教学改革实践中采用了multisim软件作为仿真软件。
3.基于虚拟仿真技术的高频电子技术课程教学改革思路
近年来,随着我国高等职业教育改革的不断深入,以“能力本位”为出发点,进行项目化教学改革,是目前高职教学改革的方向之一。高频电子技术课程要进行项目化教学改革必须根据课程特点,找到能够提高学生学习兴趣且与实际生活相关的教学项目,并把课程中所有必需的知识按照知识结构分解到教学项目中去,因此我们把该课程的学习内容按照知识结构分解为两大项目的学习,每个项目学习中又含有若干个教学任务,学生在不断完成任务的过程中掌握知识并增长实践技能,最终完成项目,所以该课程实行理实一体化教学[3]。
课程项目的选取根据高频课程的特点,采用了两个生活中常见的并能典型代表高频知识结构的两个电子产品收音机和无线话筒来承载本课程的所有知识点。为了涵盖所有的知识点并满足课时要求,所以教学项目中两个电子产品所采用的调制方式与作用也不一样。AM收音机主要涵盖信号的接收与AM调制的所有知识。无线调频话筒主要涵盖信号的发射与FM/PM调制的所有知识。
4.虚拟仿真技术在高频课程教学改革中的应用
课程主要采用以实际项目为载体的任务驱动型教学方法,把原本相对独立的一些课程内容,设计成两个大的项目,按照知识相关性把学生的理论知识学习与技能训练在这两个项目中进行细化,分解成独立任务。每个任务的完成步骤如下:
所以该课程必须要在理实一体化教室完成。任何一子项目或任务的完成都必须先经过虚拟仿真验证才能进行实物的装配与调试。
下面以调幅电路与检波电路为例,这两种实际电路原理较复杂,而且电路中器件参数变化都会对电路波形输出有影响,该电路在理论分析时较抽象,学生接受起来比较困难,教学效果较差。引入仿真后,可在讲解调幅与检波电路时,根据理论知识,进行电路的仿真验证。如图1所示,分析调幅电路的工作原理,并用仿真软件仿真出输出波形,如图2所示,这样结果直观,避免了只有单纯的公式推导结果,学生理解与接受起来也比较容易,同时也提高了学生的学习兴趣[4]。
在图1中,改变直流电压U1参数为6V和0V,就可以观察到过调幅现象如图3所示和双边带调幅现象如图4所示,可让学生根据理论知识分析其产生的原因,进一步提高学生学习理论知识的兴趣。
根据检波电路的工作原理,可在multisim软件中搭建二极管包络检波电路,在软件中可以很方便的找到调幅信号源,同时还可根据电路的需要,改变调幅系数,观察调幅系数对检波电路的影响。在二极管包络检波中,根据理论与公式推导得到的二极管包络检波的特有失真现象:惰性失真与负峰切割失真都可以通过改变相应器件的参数,很直观地在仿真电路中模拟,增强了学生对理论知识的理解。同时,利用multisim软件很简单的就可以验证同步检波电路的波形输出,解决了实际电路实验中,同步信号难以与被解调信号同频同相的难题,使复杂的理论与实验简单化,方便了教学,深化了学生的理解。
5.总结
multisim软件在高频教学中的使用,对于老师和学生来说,为我们提供了一个很好的实用工具,使我们能够在高频电子技术课程的教学过程中随时通过仿真进行实验,演示电路的工作状态与输出波形,教师可在多媒体教师中深入浅出地分析各种电路的特性,以及参数变化带给电路的影响,用最直观的输出波形进行讲解,更有说服力。学生结合学习内容在课外进行接近实际电路的装配、调试、分析,有利于加深对理论知识的理解。总之,通过基于虚拟仿真技术的高频电子课程改革实践,大大提高了学生的学习兴趣与学习效果,虚拟仿真软件的应用值得大力推广[5]。
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