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关键词:项目教学法;中职教育;直流稳压电源
中图分类号:G424 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2016)03-0121-02
1 项目教学法简介
1.1 实施项目教学法的指导思想
著名的教育学家弗雷德・海因里希教授曾以这样的例子来介绍项目教学。首先由学生或教师在现实中选取一个“造一座桥”的项目,学生分组对项目进行讨论,并写出各自的计划书;接着正式实施项目,利用模型拼装桥梁;然后演示项目结果,由学生阐述构造的机理;最后由教师对学生的作品进行评估。通过这样的教学步骤,充分发掘学了生的创造潜能,并促使其在提高动手能力和推销自己等方面努力实践。
所以,项目教学法”就是通过实施一个完整的项目而进行的教学活动,其目的是在课堂教学中把理论与实践教学有机地结合起来,充分发掘学生的创造潜能,提高学生解决实际问题的综合能力。它传统的教学法相比,有很大的区别,主要表现在改变了传统的三个中心,由以教师为中心转变为以学生为中心,由以教材为中心转变为以“项目”为中心,由以课堂为中心转变为以实际经验为中心。
1.2 项目教学法的实施步骤
在运用项目教学法进行教学设计的时候,必须明确学生是认知的主体、是知识意义的主动建构者。所以根据项目教学的教法思路和教学设计原则,项目教学具体见以下五个步骤:
1)确定项目的目标和任务:通常先由教师提出一个或几个项目任务,然后同学们一起讨论,最终确定项目的目标和任务。
2)计划:由同学们共同制定出项目的工作计划,确定工作步骤和程序。
3)项目实施:同学们根据各自的分工和合作的形式,按照已明确的工作步骤开展工作。
4)项目的检查评估:先由同学们自评,再由教师根据项目的工作成绩进行检查评分。最终师生共同讨论、提出工作中问题,讨论解决方法并进行总结记录。
5)归档或应用。
2 中职学校电子技术教学的现状
《电子技术基础》是中等职业学校一门专业基础性质的课程,它是理论性、实践性都很强的课程。 在传统实践教学中,由于实验设备有限,只能进行一些验证性的实验,且传统实践教学多采用讲解式,其教学内容的选择、实验步骤的设定和实验器材的组织等均由老师组织,缺乏对学生动手能力和创新能力的培养,使得学生的综合素质未得到锻炼和提高。如何让学生能完全接受这门课的知识,为以后的专业知识打下良好基础,是中等职业学校需要解决的课题。
3 项目式教学法在设计直流稳压电源教学中的具体实施和反馈
直流稳压电源应用广泛,也是中职学校电子技术学科的重要知识点。它包含了电路的集中重要基本元器件,电阻器、二极管和晶体三极管等,以及由这些基本元器件所构成基本电路,所以利用项目教学法设计直流稳压电源的教学具有十分重的要意义。
下面我以设计直流稳压电源的教学为例。
3.1 确定项目任务
首先,向学生下达项目任务:设计直流稳压电源电路。并提出要求如下:
设计要求:① 分析设计要求,明确性能指标。 集思广益,提出多种设计方案,并构建出设计框架。② 确定合理的总体方案。③ 将总体方案化整为零,分解出各个单元电路,逐个设计。④ 组成总的系统,形成合理的布局,并按照设计要求进行总体论证,给出必要的说明。
3.2 制定工作计划
任务下达后,学生开始前期的准备工作,通过查找相关资料、讨论等制定工作计划,也就是接下来的工作步骤。具体如下:① 确定直流稳压电源电路的设计方案;② 设计各分电路确定元器件的采用表;③ 形成直流稳压电源总体电路;④ 利用软件进行仿真验证。
3.3 项目的实施
为了更好地调动学生们的学习兴趣和积极性,我们可以把课堂搬到一体化教室,让学生在学习理论知识的同时,动手操作起来,手脑并用。这样可以使得学生学到知识更加直观,便于理解和记忆。
实施步骤一:确定设计方案。
在具体的实施过程中我将班级的学生分成4-5人一组,要求每组明确每个成员的具体分工和合作形式,并按照已确定的步骤开始工作。同学们可以根据我们之前所学习的,在这里可以采用分工合作,集体讨论,教师指导,确定直流稳压电源电路的设计方案。
实施步骤二:确定子电路图。
我们已经学过直流稳压电源由四个主要部分组成,包含整流变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路。接下来开始让同学们自己利用所学的知识设计直流稳压电路的各个部分。为了提高效率,这里可采取分工合作的形式,由组员各自去收集材料,收集的过程不仅复习和巩固了所学知识的,还锻炼了大家分工协作的能力以及团队合作的精神。教师在旁边观察各组学生的讨论过程并适时给予指导,并要求各组上交工作报告,由各组表表阐述各电路的工作原理,给予点评和鼓励,以便于接下来的集体讨论形成整体电路。
实施步骤三 :形成直流稳压电路总体整体电路,进行参数的论证。
在教师指导下形成最终的整体电路,并在Multisim软件上进行绘制。阐述工作原理并进行电路参数的论证。
【关键词】电子产品结构工艺 学做一体 设计 制作
《电子产品结构工艺》是一门综合性的应用型边缘学科,专业理论和实践性都很强。职高生学习有困难。在多年教学中,笔者尝试实行“学做一体”的教学模式,借助项目式教学,通过一套行之有效的教学方案,把课程各章节抽象的理论知识融合进实践项目的各个实施阶段。这样的优化设计降低了学习难度,提升了教学效果。
为了更好地从学生出发,优化教学过程和内容,由实践到理论,提高课堂教学有效性,本人设计了《电子产品设计与制作任务书》,以指导教学实践。
1.目的与要求
通过一个简单的电子产品的整机设计与制作,全面了解电子产品的开发与生产过程,巩固和提高学生的电路设计能力、PCB板设计和PCB板的制作能力,电子元器件的选择与检测能力,电路安装能力与电路的调试及检修能力等等,以检测学生知识的掌握程度和综合能力,同时也了培养适应电子企业相应岗位的能力。
2.任务:完成一个实用电子产品的PCB板设计与整机制作。
3.具体任务操作
(1)选定一个简单的电子线路。写出其性能指标及电路功能。
(2)按照元件清单,选择电子产品材料。
(3)设计PCB板。PCB板大小根据选定电路具体情况而定。要求打印出电子产品原理图、印制电路板图、元件清单,并有布局和布线说明、基本电气检测(ERC)及设计规则检测(DRC)结果说明。注意元件封装必须与实际元器件相符。
(4)PCB制作。要有制作过程说明。
(5)电路组装应符合工艺要求,既考虑电气性能要求又考虑美观要求。
(6)电路调试并写出调试报告。检测、调试的过程,方法及调试的结果。
4.组织方法
分组教学,3人一组,选定一个电路,每人独立完成PCB板的设计,选出设计最好的印制电路板制作出电子产品。
5.具体实施时间安排
6.考核评价(每个任务评价,老师与学生评分各占50%)
7.课题举例(学生可另选)
(1)直流稳压电源;
(2)闪光灯电路;
(3)晶闸管调光电路;
(4)晶体管延时电路。
8.课题报告(格式)
(1)封面。
(2)设计任务书。
(3)课题内容(包括课题目的、课题选用器材、设计总体方案、电路原理图、PCB设计图、PCB制作过程说明、整机调试原理、方法及性能指标、整机维修过程说明等)。
(4)整机特点、功能和使用说明。
(5)课题总结。
下面以《直流稳压电源印制电路板的制作及装配》为例,具体说明“边做边学、学做一体”的实施方法和过程。
1.课程设计思路
电源电路是一切电子设备的基础。由于电子技术的特性,为电子设备提供稳定的直流电能的直流稳压电源在电源技术中占有十分重要的地位。学生在之前的《电子线路》学习中已对直流稳压电源有所了解,加上直流稳压电路比较简单,便于实践操作,故将此电路作为学生学习《电子产品结构工艺》的实例。
2.课前准备工作
稳压电源散件一套、覆铜板一块、腐蚀液(三氯化铁水溶液)、烙铁一把、毛笔、电钻、装配工具等
3.预备知识:覆铜板
(1)覆铜板是制作PCB板的材料,一般选用的是1.5mm和2.0mm的覆铜板。
(2)根据覆铜面的不同又分为单面覆铜板、双面覆铜板、多层覆铜板。本课题只需采用单面板。
4.任务一:印制电路板的设计
(1)选择电路图及理论知识回顾:电路原理分析,计算输出电压的范围。
(2)绘制电路原理图(PROTEL DXP2004)
电路原理图、元件清单、ERC、DRC检测。
(3)绘制印制电路板(PCB)图。
①元件封装必须与实际元器件相符。
②合理安排电路中的元器件。
③选择合适的导线安全间距和走线宽度。
5.任务二:印制电路板的制作
(1)覆铜板的处理
根据电路选好一块大小合适的覆铜板,去掉氧化层,将覆铜板四周打磨平整。
(2)图形转印(由于实习条件的限制,我们采用手工描绘法)
具体操作:将设计好的PCB的图纸通过打印机按照1:1比例打印出来,然后通过复写纸印到覆铜板上。用耐水洗、抗腐蚀的油性记号笔涂描焊盘和印制导线。本环节要求线条清晰、无断线、无砂眼、无短接,且耐水洗、抗腐蚀。
(3)腐蚀、钻孔
将自配的三氯化铁水溶液(三氯化铁和水可按1:2配制)腐蚀液放入塑料盒中,将待腐蚀的PCB板线路朝上放入盒内,用长毛软刷往返均匀轻刷,待不需要的铜箔完全消除后取出,清洗并擦干,再用电钻将PCB板钻孔和进行防表面氧化处理即可。
通过任务一和任务二的实施,学生对电子设备的防护的基本知识有了简单直观的认识,并且结合课程第三章内容能对电路的元器件进行较为合理的布局,又动手DIY了一块由自己设计的印制电路板,同时也基本掌握了简单的印制电路板的设计及制作过程,对本课程第四章印制电路板的结构设计及制造工艺有一定的了解。感兴趣的学生在制作自己的电路板过程中也开始研究企业双面孔金属化印制板和常规多层板的制作工艺。
6.任务三:稳压电源的焊接装配与调试
注意元器件装配流程及元件安装技术要求。
7.任务四:调试与检测
(1)安装完毕,经检查无误后方可通电调试检测。
(2)电压测量:测量三极管各极电位并判断其工作状态、电路输出电压可调范围。
(3)调试:本环节意在让学生明白电路调试的内容,能选择正确的仪器仪表,分析调试中出现的问题并进行排故,对调试数据进行分析处理,作出产品是否合格的结论,也要提出电
路改进的意见。
实践证明,以《电子产品设计与制作任务书》来实施教学,可以优化教学内容与教学过程,提高教学效率。在教学实践中,教师要根据教学内容的需要,制定切实可行的实施方案,激发学生学习动力,发挥学生主体作用,进而提高教学效率。
【参考文献】
[1] 董成春、郭玲玲. 加强实践教学,突出技能培养,《中国校外教育・A》,2011年第1期.
[2] 廖芳 主编.《电子产品制造工艺》,电子工业出版社,2007年.
[3] 王卫平 主编.《电子产品制造技术》,清华大学出版社,2005年.
[4] 陈森 主编.《印制电路技术》,化学工业出版社,2008年.
关键词:开发思路;优化设计;实践效果
随着课程改革的不断深入,学习情境设计在逐渐向真实性、典型性、职业性等方向发展。学习情境的开发是学习领域课程开发的关键,开发基于工作过程的学习情境,强化工学结合,加强技能训练,为实现中职生“零距离”上岗提供了有利的条件和保障。
一、学习情境的开发思路
1.明确课程定位
依据专业人才培养方案,对专业课程进行分析、整合和调整,形成以项目为载体的行动导向课程体系。在此基础上,明确该课程在课程体系中的定位,包括课程性质、课程目标及其与前续、后续课程间的关系等。
2.转换学习领域
对电子信息行业专家和相关岗位从业人员进行座谈、问卷调查等,组织专家委员会论证研讨,认真分析本专业相关的产业行业、职业岗位(群)以及职业能力,找出典型工作任务。经过对典型工作任务进行分析和整合,形成行动领域。根据学习认知及职业成长规律对行动领域进行教学化处理、编排和重构,将行动领域转换为学习领域。
3.转换学习情境
根据职业的工作任务和行动过程,按照学习领域的目标和内容进行教学转换,依据职业特征将学习领域分解为若干个学习情境。在分析典型工作任务及工作过程的基础上,结合对职业能力的分析,明确教学内容、知识目标和能力目标,将学习内容细化到知识点。
二、学习情境设计的优化
1.教学内容的重构和整合
收集整理企业工作岗位真实的工作任务和项目,以培养职业能力为目标,对教学内容和学习目标进行梳理和分析,将工作任务和工作过程进行整合,对教学内容进行重构,列出适合的学习情境。以“电子技术与技能”课程为例,根据工作任务将“晶体二极管及整流电路”“直流稳压电源”两部分整合为一个学习情境“制作可调直流稳压电源”,以项目为载体,学生在完成任务的过程中学习知识和技能,充分体现了“教、学、做”一体的职业教育特色。
2.教学内容的序化
按照学生认知规律和职业成长规律,将学习情境按照一定的顺序进行编排。以“实用电子技能”课程为例,各学习情境按照由易到难、由简单到复杂的递进顺序进行编排,电路由简单到复杂,逐层增加难度。而在“电子技术与技能”课程中,每一个学习情境既是一个独立完整的工作任务,同时情境间又为平行并列的关系。每一个学习情境又分为若干子情境,如“制作可调直流稳压电源”分为三个子情境:二极管的识别与检测、单相桥式整流滤波电路的组装与调试、可调直流稳压电源的制作与调试。这三个子情境按递进顺序设计,前一个子情境的相关知识在下一个子情境中得到拓展和迁移。
3.以项目作为载体
学习情境是一个具体的工作任务,是以项目为载体、以职业标准为依据进行整合和设计的。因此,在教学手段上采用行动导向教学方法,按照“六步法”的教学设计流程,学生在工作过程中边做边学,学会思考,学会发现问题、解决问题,进而提高学习积极性和技能水平。以行动为导向的教学设计更符合学生的认知规律和职业成长规律,依托项目完成整个课程的知识构建,对学习情境的设计起到了进一步优化的作用。
三、学习情境的实践效果
1.提高了学生的技能水平
在实施学习情境之后,技能训练占比大大增加,教学场所由原来的以教室为主变为以实训室为主,实训设备的利用率得到了提高,学生的技能训练内容和时长大大增加。以项目为载体的学习情境,使学习过程由先理论后实践变为在做中学、学中做,将理论知识和技能训练有机地融为一体,学生在完成项目的过程中大大提高了专业技能水平。
2.提高了学生的职业适应能力
项目引领、行动导向的教学模式使学生的多项职业能力获得了不同程度的提高,毕业生的职业适应能力得到了增强。由于基于工作过程的学习情境为学生提供了一个真实的、接近企业生产实际的学习环境和背景,突出了学生的学习体验,学生不仅获取了知识,更培养了技术之外的多种能力,为学生的综合发展提供了有利的平台和契机。
3.提高了教师的专业水平
学习情境的开发和实施促使教师的教学理念发生了很大转变,由以前的学科意识向课程意识转变,对课程性质、知识结构、行动导向教学方法等有了新的认识和理解。教师在学习情境的开发实施过程中,不但掌握了课程开发的一般原理与技巧,还在项目实施过程中积累了大量的实践性知识,专业知识得到一定程度的动态更新,教学能力和专业水平得到提高,知识结构更趋合理和完善,促进了专业建设和发展。
参考文献:
【关键词】实验性 教学法 一体化 应用型人才
【中图分类号】G633.7 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2013)06-0187-01
一、从传统的教学法中走出来,训练学生基本技能
模块式教学,通俗的理解是为了使理论与实践更好的衔接,将理论教学与实习教学融为一体。其内涵主要是打破传统的学科体系和教学模式,根据职业教育培养目标的要求来重新整合教学资源。应该针对性制定的实验指导书,摒弃以往常见的“步骤式”的实验指导书模式,采取重点详细阐述实践目的、任务和要求的模式,具体编程、调试步骤由学生自拟,充分发挥学生的主观能动性。体现能力本位的特点,从而逐步实现了三个转变,即从以教师为中心如何“教给”学生,向以学生为中心如何“教会”学生转变;从以教材为中心向以教学大纲和培养目标为中心转变; 从以课堂为中心向以实验室、实习车间为中心转变。由此可见,新型职业教学的特点是:1.教师双师型,即专业理论课教师与实习指导课教师构成了一体。2.教材一体化,即理论教材与实习课教材构成了一体。3.教室一体化,即理论教室和实习车间构成了一体。使学生逐渐走向某项工程设计以现场运用为主,实验内容可以由解决某一具体问题引出,学生通过调查研究确定解决问题的条件和方案。通过一系列的实验进而培养学生实践技能的能力。
二、严谨组织模块式教学,提高模块式教学水平
模块式教学法的特点,是由以教师为中心转为以学生为中心,以学生所学的知识作为衡量课程好坏的标准而不是老师教的如何。所以若我们把模块式教学方法即理论知识教学和实验技能教学法,将会使我们的教学过程与教学效果达到意想不到的效果。
在实验前认真备课,指导教师对实验内容和理论知识做到心中有数,抓好实验前的预习这一环节,充分阐述有关实验的目的与任务,通过提问、提示、重点讲解等方法引导学生复习有关知识,提高学生的参与兴趣,认真批阅学生的预习报告,分析其思路及方案的优、缺点。在实验中,学生通过自主的动手能力遇到问题向老师提问时,指导教师应耐心指导,针对学生调试中存在的问题、疑问、难点进行剖析、引导,运用有关理论提供给学生圆满的回答,否则就会出现敷衍了事的现象,使学生感到失望,影响学生探求知识的积极性。在完成实验任务的基础上,根据学生的动手能力引导学生对现有的工程设计实验进行进一步探究,培养学生实际工程技术的应用能力。
严格要求该项应当始终贯穿实验教学的各个环节。只有严格要求,才能培养严谨的科学态度。加强实验考核,建立实验评分制度,采用单人单机、随机选题的考试方式,要求学生在规定的时间内完成选中题目的理论知识和实验操作环节。以理论考核加实验考核的成绩总和作为最终的成绩。
三、切实做好实验室的建设工作,为模块式教学打造平台
新技术的迅速发展既给实验室建设和实践教学的改革带来了机遇,又提出了新的问题与挑战。设备经费不足和实验设备的落后必将影响学生实践能力的培养。解决这一矛盾是实验室建设必须面对的问题,实验室的建设,既可以考虑在现有的电工实验设备上添加配置,也可以考虑专门建立,以提高模块式教学条件。
在实验室建设中,采用了关键设备购买,辅助设备自制或改造的方法。在教学过程中,先后自制或改造了开关量信号输入板、继电接触器板、交通信号灯模拟板。通过外接板,使控制对象真实化、直观化,极大地提高了学生的实验兴趣。
还可以应用仿真技术的实验模式,既节约了经费,又使实验直观、生动。在一定程度上满足了教学的需要,也增加了实验的趣味性,效果良好。因此,切实做好实验室的建设工作,为模块式教学打造平台。
对于具体的学科电子技术基础课应用实验性教学方法,利用理论知识,通过实验操作完成直流稳压电源的制作,过程如下:
电子技术基础课既具有很强的理论性,又具有很强的实践性,它要求学生不仅要很好地掌握理论知识,而且还要把所学的知识应用到实验练习当中去,并在实验练习中不断地发现问题,分析问题,解决问题。而在理论教学过程中采用实验教学法,不仅使学生能够将所学的理论知识应用到实验内容中,还能使学生把学到的知识连贯起来,真正达到应用的目的。
首先,确立了直流稳压电源的制作。考虑到在直流电源的制作过程中要用到的知识点较多:二极管、三极管、电容、电阻、放大电路、焊接知识等。我们把知识点分为几个模块:基本电子元器件;放大电路;焊接知识等,我们把这些模块分别进行完之后,最后把这些知识综合起来,就可以做出直流电源,达到了我们的教学目的。
接下来就是具体实施阶段。为了更好地调动学生的学习兴趣和学习积极性,我们把课堂搬到了一体化教室,让学生把手脑并用起来,在学习理论知识的同时加上动手练习这样使知识更加直观,容易理解,助于记忆。在这个过程中,教师负责把知识点告诉学生,让学生自己来设计实验,消化知识。比如在学极管时,教师先把二极管的相关知识讲授给学生,接下来让同学自己设计实验以证实二极管的单向导电特性。这时学生可以通过自己动手查阅相关资料,了解二极管的特性以及在电路中的具体应用。在此基础上就可以让同学们自己来设计整流电路了。其他的几个模块也是同样进行。
一、系统总体设计思路
基于51单片机的 GSM短信模块家庭防盗报警系统组成如图1所示。
工作原理:利用红外传感器检测人体所辐射的红外线,每当检测到红外信号产生变化时,就把红外线信号转化为微弱的电信号,让其经过信号处理电路并且对进入的电信号进行滤波,放大,比较。则MCU就会收到一个高电平以判断是否报警,如果MCU判断出满足报警的条件,就会发出控制信号并且通过串行通信接口RS232,就可以控制GSM模块给用户发短信息从而实现防盗报警的设计。
二、系统模块设计
从设计的要求总体来说该设计须包含如下结构:报警电路、热释电红外传感探头电路、复位电路、GSM短信模块以及相关的控制管理软件组成;
1、电源电路设计。在整个设计中电路很重要的作用,是提供器械运转的原动力。设计中的电源为直流稳压电源。因为设计中的电压需要5V的电压,所以需要将220V的交流电压通过降压变成5V的直流电压,供电路使用。1)电源变压器:电源变压器是一个降压变压器,它的的作用是将220V的交流电压变换成较低的交流电压,然后送给整流电路。在本设计中电源电路中取数值为22的η,所以降压后副边电压值为10V。2)整流电路:桥式整流电路由4个二极管组成,它的主要作用是将50Hz的正弦交流电转化成脉动的直流电。整流后的电压约为9V。3)稳压电路:稳压电路的作用是使输出的直流电压稳定,不随电压波动和负载电阻的变化而变化,这主要的功能要归功于芯片7805。
2、红外探测信号输入电路。红外探测信号输入部分由红外线传感器、信号放大电路、电压比较器、数字信号输入电路组成。当红外线传感器J1探测到前方人体辐射出的红外线信号时,J1的S端引脚会输出微弱的电信号,经过Q1等组成第一级放大电路的放大,然后通过C2输入到运算放大器UIA中进行高增益、低噪声放大。
3、时钟电路的设计。反向放大器的输入是XTAL1和输出是XTAL2。由于这个机器所用的一个周期中含有6个状态周期,还有就是在每个状态周期的下面有2个振荡周期,就可以计算出一共有12个振荡周期,在外接振荡频率为12MHZ的石英晶体振荡器时,一个振荡周期为1/12us,故而一个机器周期为1us
4、复位电路的设计。复位方法有两种,一种是自动复位,另一种是手动复位。单片机在时钟电路工作以后, 在RESET端持续给出2个周期的高电平时就可以完成复位操作本设计采用的是外部手动按键复位电路。
5、RS-232通信的设计。由于PC机是系统的主控机,主机PC和单片机之间采用的是RS-232总线标准进行通信,所以在电路设计时采用RS-232通信收发器芯片为MAX232,它是美信(MAXIM)公司专为RS-232标准串口设计的单电源电平转换芯片,使用+5V单电源供电。
6、GSM短信模K。SIM900A是一款无线模块。SIM900A模块主要通过串口与单片机进行连接,实现对SIM900A模块的控制。SIM900A的串口提供了多条控制线,包含数据信号线TXD和RXD,状态信号线RTS和CTS,控制信号线DTR,DCD,DSR和RI。RXD数据接收信号线用于接收来自单片机的数据。由于SIM900A是一个功能完全的模块,在设计时SIM900A模块的电源管脚并连在一起,另外还需要连接SIM卡座,这样能够实现一个独立的GSM终端。
本论文研究基于GSM短信模块的家庭防盗报警器。通过以AT89S52为重要工作处理器核心单片机的防盗报警器。这个防盗报警器是利用被冻死热释电红外线外传感器检测进入安防内人体的红外线发出电信号,从而经过一系列的电流电压转换实现家庭防盗报警。GSM报警器有很多的特点,其中包括使用户能够操作简单、易懂、灵活;并且安装非常的方便、智能性高、误报率低达到了远程监控家居安全的目标。
参 考 文 献
[1]周航慈.单片机应用程序设计技术[D].北京:北京航空航天大学出版社,2010.