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论文关键字:RC电路充放电声卡coolEdiMATLAB
论文摘要:在RC电路中,当电容两端有电压时,关闭开关,通过计算机观察电流通过电阻,在RC电路中电压随时间的变化规律与理论情况比较。实验以RC电路为基础,通过声卡使计算机与实验结合,用CoolEdit软件进行录音,最后通过数学软件MATLAB对图形进行分析,将理论计算值与实际测量值进行比较,结果证实了RC放电的电压随时间的变化趋势。
1引言
本论文主要证明在RC电路放电时电压随时间的变化关系实验.
在RC电路中,当电容两端有电压时,关闭开关,电流通过电阻,此时电路中电压随时间的变化成何种规律。作者在一本教科书中发现前人已经得出结论,电压与时间的关系式是.作者通过实验测量出5个时间点的电压值与在相同时间点的理论值相比较,看两者是否接近或相等。
2设计原理及方法:
论文关健词:电子技术网络课程武警院校
论文摘要:在武警初级指挥院校《电子技术基础》的教学中引入网络课程,并利用网络课程的资源及技术优势提高该课程的教学质量。
《电子技术基础》是武警初级指挥院校武警指挥本科专业开设的一门重要必修课。通过本课程的学习,使学员较系统地掌握电路和电子技术的基础理论、主要电路和电子器件的技术特性与应用,具有对一般电路进行分析和应用的能力,具有严谨科学的思维方式和分析方法,为相关课程的学习以及新装备的正确使用与维护奠定必要的技术基础。我院于2003年在本科学员队首次开设《电子技术基础》课程,并于2007年完成了《电子技术基础》网络课程的建设。该网络课程主要由网络教材、仿真实验、在线测验三部分组成。通过近年来在教学中引入网络课程的实践经验,我们总结出一些运用网络课程提高《电子技术基础》教学质量的做法。
一、发挥网络课程资源优势,促进相关课程知识前后连接
《电子技术基础》在武警指挥专业的教学体系中并不是一门孤立的课程,它需要《高等数学》和《大学物理》的相关内容作为预备知识,并为《军事高科技》和《武警基层常用技术装备器材》等后续课程提供理论支持。为了提高《电子技术基础》及其后续课程的教学质量,可利用网络课程教学资源共享方便、配置灵活的优势,加强前后相关课程的知识连接。
二、利用网络课程加强教学内容与实际的结合,调动学员的学习兴趣
综合一般控制系统,基本上都是由检测环节检测信号,控制环节进行程序的运行和控制算法的计算,然后由执行环节去控制被控对象,达到控制目的。如我院电气自动化2008级的一名学生,经过两周的慎重选择后,毕业设计题目选择了“材料自动分拣系统”。该课题涉及到的知识包括传感器技术、PLC、气压传动、基础电路等,对一名在校学生来说,想做出这样一个毕业设计是一个不小的挑战,但若成功,收获也必然是巨大的。
教师指导和学生设计制作
每一届的毕业设计环节中,指导教师和学生之间的搭配都是一个双向选择的过程。一个优秀的毕业设计成果是需要师生通力合作的,而其中的重点仍然是以学生为主。毕竟毕业设计的最终目的是让学生学会运用所学知识,提升职业素质,达到学生能够适应社会工作的竞争环境的目的。“材料自动分拣系统”的指导过程大概分为三部分:一是硬件设备的选择;二是简单控制系统的安装和调试,三是整个系统的综合调试。
1.硬件设备的选择
在选择硬件设备时,往往要面临的问题是,系统中哪些功能是可以设计的,哪些功能是可以直接应用成品的。笔者指导学生选择硬件的原则是优先选择工程中实际应用的设备或元器件,如果我们能够选择到合适的成品元器件,就可以节省一部分时间。以电源设计为例,电源设计是一个复杂而又简单的问题,如果学生毕业以后想从事微电子行业,设计一个电源是很好的选择。一个好的电源设计是很复杂的问题,主电路设计并不难,难点是相关保护电路、稳压电路的设计。本设计中直接采用了模块化电源。再如传感器,现代工业中成型的传感器产品很多,应用也很广泛,本设计中部分传感器采用了欧姆龙产品。在这个选择的过程中,学生需要对整个系统进行认真甄别,想办法利用现有的一些资源,如实验室现有设备,选择最合适的一些元器件。对于实验室没有的,就需要查找相关资料,这个过程也是学生学习的过程,尤其是学生进入各种专业网站和论坛,对学生的知识面的扩展和专业知识的自主更新有很大的促进作用。
2.简单控制系统的安装和调试
如何更大程度地提高实践教学水平,成为从事电力电子技术教学人员教研的重点,很多教育工作者都在电力电子的教学实践上提出了建设性的意见,并取得了较好的效果[4-6]。
1仿真教学引入与创新思维拓展
1.1引入仿真实验教学的必要性
电力电子技术课程理论教学中,十分注重对电路的波形与相位分析,电力电子系统中出现的电压、电流等波形分析,以方便理解电力电子器件在电路中导通与截止的开关过程,从而加深对整流、逆变、交流变换、PWM控制技术等知识的理解。大量的波形分析内容,如果在黑板上手工画,是一个比较困难的事情,并且学生不易理解。通过在仿真实验教学环节中完成,同时回馈到多媒体教学,会取得更好的教学效果,所以,引入仿真教学是对理论课教学的必要补充[7]。另外,一些较为复杂的电力电子电路创新和综合性实验,无法通过模拟实验完成实践课教学,通过引入仿真教学,扩大实验教学的维度,扩大了实践教学的可操作性。电力电子技术是电力技术、电子技术和控制技术交叉学科,学生仅通过理论教学很难理解学科交叉性,对电力电子技术的认识也不够全面,通过引入仿真教学,既能加强学生对主电路的认识,也能加强学生对控制电路的认识,为后续课程,如“现代电力电子技术”、“电力拖动自动控制系统”等课程打下坚实的基础[8]。在结合当今产业发展的重点研究领域,如新能源发电、电动汽车、变频调速、柔性交流输电、高压直流输电等,具有一定的前瞻性和创新性,然而受到实验设备的局限性无法完成,引入仿真教学,可以进行对新技术的研究,拓展学生的工程意识[9]。仿真实验教学的引入,很好地解决了上述问题,同时提高了调试和设计的灵活性,可以最大限度地实现创新思维的发挥,开阔学生视野。
1.2创新思维培养与拓展
创新思维就是带有创见性的思维,更具体地说,是指学生在学习过程中善于独立思索和分析,不因循守旧,能主动探索、积极创新的思维因素[10]。从创新思维的角度来看,创新教育就是要培养学生的辩证思维能力、隐喻联想思维能力、发散思维能力以及有助于创新思维的非智力因素。对知识的“开垦性”越高,知识的系统性越强,减缩性越大,迁移性越灵活,则创造性就越突出[11]。创新人才培养是教育者及全社会共同关注的热点话题,更是推动我国尽快走上创新驱动发展轨道的现实的迫切需要。电力电子技术实验教学的目的是培养宽口径、厚基础、强能力的创新型人才,实验教学作为培养大学生基本技能、实践能力、创新意识的关键教学环节,应该把培养人才的综合素质和能力作为出发点和归宿,学生在校期间创新思维的培养显得尤为重要[12]。电力电子技术实践教学中,虽然有一些产学研结合和科技创新方面的课题,学生也有参与热情,但对于这种创新的课题,学生感觉高不可攀,遥不可及,然而,软件仿真实验调试和设计灵活,可最大限度地实现创新思维的发挥,同时也能解决人才缺乏和行业需求的矛盾,开阔学生视野,增强就业竞争力[13]。
一、“电力电子技术”课程教学改革具体内容
1修改人才培养方案人才培养方案制定得是否合理,关系到本专业的生存和发展。随着现代科学技术的迅猛发展,电类的各专业的界线越来越模糊,各学科相互交叉、相互渗透,电气专业传统的“发电、输电、用电”知识结构已经不能满足当今人才培养要求。因此,对人才培养方案和教学计划要进行适当的修改和调整。由于电气工程及其自动化专业是一个强电和弱电相结合的宽口径专业,而电力电子技术是诸多学科相互交集的学科,是由基础课到专业课过渡的桥梁和纽带,是强电和弱电的有机结合。因此,在修改和调整人才培养方案和教学计划时,要体现出电气专业的“以强电为主、弱电为辅、强弱协调”的主导思想,加大教学力度,要意识到“电力电子技术”课程在电气工程及其自动化专业教学中重要性和必要性,以拓宽学生的知识面,提高学生的工程实践能力和创新能力以及扩大学生毕业后的就业面。
2教材内容的合理取舍任课教师要选择一本合适的电力电子技术课程教材作为主教材,再参考其他的辅助教材,取长补短,主讲教师应具有宽阔的知识面及丰富的电力电子工程实践经验,注重应用型人才培养目标。教材的内容既有丰富的理论知识,还要注重工程实际的应用,要体现电力电子技术发展的新技术,也要体现出“电力电子技术”课程是基础课到专业课平稳过渡的桥梁,使教材内容更符合二本院校电气工程及其自动化专业的人才培养的要求。主教材中除重点讲授交流变直流、直流变交流、直流变直流、交流变交流四大类基本变流电路及它们的组合之外,还要联系当今电力电子技术的发展趋势及应用情况,注重电力电子技术在电力系统及其他工程领域中的应用,注重主电路设计、驱动电路设计、保护电路设计、参数计算及元器件选择,还应该适当介绍SVC、SVG、高压直流输电、开关电源、UPS电源、感应加热电源、光伏逆变器等装置的工作原理和实际应用情况,以适应电气工程及其自动化专业宽口径就业要求。
3课堂教学方式改革教学过程中应以学生为主,教师为辅,避免一人堂和填鸭式教学方法,针对教学内容和学生的具体情况组织安排教学内容。由于“电力电子技术”课程的教学内容繁多,课堂教学中需要绘制大量的电路图和波形图,以及诸多公式推导及各种参数计算等。由于课程学时少而教学内容又多,仅仅依靠传统的黑板加粉笔的教学方式显然是达不到教学效果的,所以多媒体技术逐渐走进了“电力电子技术”的课堂教学,大大地提高了课堂教学效果。这里需要强调的是,多媒体教学的引进并非完全取消黑板加粉笔的课堂教学方式,二者应该相互协调、相辅相成,各有各的长处。对于复杂的电路及波形的绘制和分析,可以充分利用多媒体的音容并茂的特点,使学生更容易理解和掌握电路的基本原理和工作过程,如以flash动画的方式显示电力电子器件的开通和关断过程、过电流和过电压的产生过程、电路的输入输出电压和电流波形等,使学生感到生动而有趣,使学生的课堂学习不再枯燥无味;而对于简单电路的分析以及例题习题的讲解,还是黑板加粉笔的方式显得更简单便捷,更具亲和力,加强了教师与学生间的互动和情感交流。总之,课堂教学十分重要,教师要根据自身的特点、教学内容、学生的素质,充分利用现代化教学手段及互联网资源,在有限的课堂教学时间内,最大程度地使学生理解和吸收所学的知识。
4改革实验教学环节为了提高学生的工程实践能力,对原有的电力电子实验室设备进行了更新和改造,引进近几年内较为先进的电力电子实验设备,对原有的验内容和实验计划进行了修改和调整,尽量减少简单的验证性实验,增大设计性和综合性实验的比例,根据专业的特点和理论教学情况组织实验教学。我院现有的电力电子综合实验室可开出多种实验,囊括了AC/DC、DC/AC/、AC/AC、DC/DC四大电力变换所需的实验,如整流及有源逆变实验、交流调压及交流调功实验、直流斩波实验、无源逆变变实验等。为了培养学生的科技创新意识,还增设了开放性实验和创新性实验,加强了教师与学生间的知识交流,也使电力电子课程的实验教学延伸到课外,对教学时间的不足起了一定程度的弥补作用;同时,在我院的大学生电子挑战杯大赛中,部分学生的竞赛题目与电力电子技术有关,提高了学生的电力电子技能。另外,我院每个学期举行教师实践技能大赛,有相当一部分竞赛题目与电力电子技术有关,大大提高了教师的电力电子技术实践能力和实验教学水平。
5将Matlab仿真软件引进课堂教学和实验教学Matlab仿真软件是各院校普遍开出的课程,将Matlab仿真软件与电力电子技术课程相结合,在课堂上,利用Matlab仿真软丰富友好的图形界面,使学生更直观地掌握所学的知识,也避免了教师画电路图、波形图的繁琐及时间的浪费;将Matlab仿真软件与电力电子技术课程实验相结合,是原有的实验操作的有益补充,同时又具备原有实验装置不具备的优点,如解决设备费用高、实验所花时间长、危险性大的缺点。而利用仿真教学工具代替实际元件在计算机上进行仿真,既不担心元器件损坏,也没有任何危险,学生完全可以在无人指导的情况下,在任何地点的计算机上自行完成电力电子电路的仿真实验,在此基础上再进行适当的真实性实验,这样不仅激发了学生的学习兴趣,更重要的是提高了学生发现问题、解决问题和实际动手的能力,会收到事半功倍的实训效果。