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关键词:数字化/直观化/运用/拓展
数字化音乐教学手段正越来越多地被运用于音乐课教学中。在一些有条件的学校中,钢琴集体课、视唱练耳、乐理、配器等课程已基本上采用了数字化教学手段,数字化音乐教学手段的科学性和优越性已得到人们充分的肯定。那么在声乐教学中能否引入数字化教学手段呢?可以。
一、数字化教学手段使声乐教学直观化
声乐教学不同于音乐学科中的其他科目教学。它是一种非常抽象性的教学,除了外在的演唱表演外,它不再具备直观性,因此有人说声乐是音乐学科中最难教和最难学的科目。
声乐教学要能够象一些音乐理论课程和器乐课那样直观化就好了,很多教师和学生一直在想这个问题,科技的发展和计算机技术的普及,为声乐教学的直观化提供了便利的条件,并正使它逐步变为现实。
传统的声乐教学,几乎全凭经验和感觉,教与学的双方往往要负出巨大的体力代价与时间代价。比如,老师要求学生某字或某段声音要“圆一点”、“亮一点”、声音位置要“高一点”、“低一点”等,这往往要在课堂上反复练习多次才能达到;再者,传统方式下的声乐教学是没有自身参照物的,有的参照物是教师的演唱和大师的录音磁带,学生无法听到自己真实的声音,教学中无法保持学生良好的歌唱状态和瞬间产生的歌唱灵感;对磁带的模仿又容易造成学生的依赖心理,削弱学生对音乐作品的理解创造能力,而现在,一台普通的多媒体电脑再加上一块数字音频卡(或能录音的声卡)及音频软件,就可以使声乐教学变的直观化了,这就是在声乐教学中利用数字化技术对声音的波形进行分析,使声音能够看的见,从而使声乐教学直观化,这种直观化最大的特点就是学生能够在老师的指导下,以自己的身音为参照,切实感受声乐学习中的点滴,如声音的位置、咬字、音准等,这在下面的文章中将分制阐述。
二、数字化音乐教学手段在声乐教学中的具体运用
1.实施环境
声乐教学所需要环境要求不是很高,各单位可根据自身的条件决定,条件较好的单位,可以将数字化教学设备的档次配置的好一些,条件一般的单位只需配置一些基本设备就可以了。总的说来,利用数字化设备进行声乐教学,在设备硬件上应选用586档次电脑,一块数字音频卡(或较高档次能录音的声卡),一支麦克风和一对监听音箱,以及相应的数字音频软件,如CoolEdiePro、Mw3、CakeWalk6.0以上的软件等;在外部环境上,上小课要求有一间相对独立的房间,大课可单独设立或与音乐多媒体教室共用,只要环境对录音影响不大就行。值得注意的是,在麦克风和监听的选择上,有条件的单位可尽量购置好一些的器材,上大课的地方对监听要求高一些,以提高声音的保真度。此外,还要求教师要有熟练的音频软件操技能及相关设备的操作能力。
2.以分析波形文件为参照,提高学生对声音的认识和客观评价能力
前面已经提到,传统的声乐教学是非常抽象的,不具备直观性,我们在使用数字化教学手段时,应充分发挥其优越性,使声乐教学变的直观化。其做法是:有针对性地把学生演唱的段落录下来,把几次演唱的声音做比较,帮助学生找出良好的声音状态,使学生感受到如何调动自己的歌唱状态才是正确的。下面我们以歌曲《松花江上》(男高音演唱)为例来谈数字化教学手段在声乐教学中的运用。
(1)歌唱状态与音色的修正在正式进入歌曲演唱的教学前,教师都要对学生进行练声训练。必要的练声训练,是教学生把握正确的歌唱状态的基本途径,这时我们可选择地把学生没有进入状态前的声音和进入状态后的声音录下来,进行波形对比分析,电脑屏幕上显示的波形状态是,未进入状态前的声音振动不明显,声响力度弱,进入状态后的波形振动明显且规则,声响力度较强,通过对这两条直观的波形状态分析,能够使学生认识、感受到歌唱状态下身体的运动状态,明白身体各部分的机能协作,从而加强歌唱状态的记忆。随着歌唱状态的进入,教师可向学生讲授男高音在不同音区的声音特点,帮助学生找到良好的声音位置,抓住练习中出现的瞬间灵感,以获得较强的歌唱记忆。如在练习至高声区时,教师常说口腔打开,气息下沉支持等。说起来非常容易,但学生做起来就未必轻松,这时教师可将学生在高声区的练声全部录下,直至最好的一遍停下,听录音、看波形、分析并找出良好状态下的波形段落,让学生对比音色变化的细微感觉,如口腔未充分打开时的“扁”,气息不足及上浮时的“白”与“涩”,学生在对照录音后可再次练习、比较,这样可使学生较快地找到声音的正确位置,并且还不容易丢失这种正确的歌唱状态。(2)咬字、吐字的纠正歌曲《松花江上》的开头处于男高音的中低音区(1=bE),“我的家在东北松花江上”一句中的“我”字容易造成归韵时间长的错误,从而浪费音符时值,影响乐曲的表达。这时教师可用铅笔工具修整波形时值或修改音头,标出归韵的时间点,把前后波形进行对比,让学生自己取舍,这比教师说做多遍示范要便捷的多,学生的主客观感受力也都有所提高。再比如:“那里有森林煤矿”一句中的“那”字,声母发音是“L”还是“N”,通过录音对比学生很容易找出;在歌曲“爹娘啊”一句中,“爹”字需要用较强烈的音头来表达,但学生在演唱时常会顾忌音高、情绪等多种因素,把强调“爹”字的归韵形成很慢,教师此时会常停下来讲情绪,“爹”字要一气呵成,可往往是说了半天,学生仍然找不准点,收效不明显。如果教师面对屏幕,用铅笔工具先做出一个音头,标出时间点供学生参考使用,这会使学生一下就找出问题所在,从而省时省力,有事半功倍的效果。
(3)音准的纠正:这里所说的音准问题是指因歌唱状态的不正确而引起的音准问题。声乐演唱中常遇到这样的问题,在特定的音区中,演唱者常会因声音的位置、气息等原因造成音准问题,这一问题很难解决,尤其是对于歌唱技能还不能够熟练运用的学生而言,更难解决此时的音准问题,因为在这种状态下,歌唱者的内心音高是准确的,是歌唱技术的不成熟造成了音准差异,在没有参照的情况下,演出者难以察觉,而听者一听就明白了。如“爹娘啊”这一句,“爹”字是乐曲的最高音,又是闭口音,很不好唱,音准容易偏低,此时,教师可将音高不准的波形裁剪下,先指出问题,然后修正音高,树立听觉上的准确,再告诉学生应将歌唱状态做细微的调整,如气息不够,咽腔打开不够,声音位置偏低等,这样可使学生在良好的歌唱状态下达到音高,而不是生硬的“够音高”。
(4)音乐感觉的培养:教师在完成声音和歌曲演唱的训练后,便开始强调歌曲情感处理的问题。这是学生学习歌曲表达的重要环节。传统教学中,教师常先讲解作品,然后分段唱,再合成。这种方式对于还够成熟的学生来说要一次合成,难免有不到之处,效果往往也不尽人意,因为这不但有对作品理解上的问题,也有歌唱技术上的问题。在采用数字化教学手段时,教师可这样做;先向学生讲解作品的背景、创作手法、情感表达等,甚至可用课件来激发学生的演唱情感,再让学生不做停顿地演唱歌曲,这样录上一两遍,再选择较好的一遍进行演唱指导,指出不足,修正波形,帮助学生改进。如在《松花江上》中,“我的家在东北松花江上”共有两句,分别位两个乐句的开头,这两句在演唱处理上就有着不同的区别,第二句应当比第一句要唱的稍激动些。教师可以用铅笔工具修改学生的演唱,调整两句的音响度与个别字音头,使演唱具有感染力;在感情表现丰富的“哪年哪月才能够回到我那可爱的故乡”一段中,渐强与渐弱的处理非常明显和重要,教师可用铅笔工具对波形进行处理,勾画出乐句处理轮廓,帮助学生找准渐强与渐弱点及时间、段落,从而快速把握乐曲的处理,此外,在需要有气口的位置处,教师也可在波形上做出气口,以帮助学生找出位置点。
三、数字化音乐教学手段对声乐教学的拓展
把数字化音乐教学手段运用于声乐教学,不但可使声乐教学直观化,而且还可对声乐教学进行拓展。
1.使声乐课堂教学具有延续性传统的声乐课堂教学不具备延续性,在上课结束后,学生只能凭记忆去练习,很容易丢失上课时正确的感觉。如果把上课的录音复制给学生,这就可使课堂教学有延续性,学生可按自己在课堂上良好的声音状态去练习,以自身为参照,对比清晰,可把课堂上的感觉较长时间地保存,加强和巩固良好的歌唱状态以及准确地把握乐曲的处理。
2.把风格音乐教学引入声乐教学中传统的声乐课,都是以钢琴伴奏为主,它既有有利的一面,也有不利的一面、有利的一面在于它可随时适应学生的主观处理;不利的一面在于,一是钢琴自身的音准问题,二是随时可变的“跟节奏”方式无法给学生以准确的节奏感及风格感训练。数字化音乐教学手段则可预先做好歌曲的乐队伴奏,强调风格与节奏,使学生能够树立较强的节奏观念和风格观念,从而达到表达的准确性,提高对歌曲的表达能力。不但如此,数码音乐教学方式还可将多声音乐教育引入声乐小课课堂,使学生在学习演唱同时,还能接受多声演唱训练。
3.把舞台表演引入声乐教学在有条件的单位,可在计算机上加载数码摄像头,即可将学生的演唱过程适时地录下播放,培养学生的演唱及舞台表演能力。
关键词:地域文化;艺术资源;包装设计;课程教学
为了促进我国包装设计行业的发展,我国需要注重包装设计的教育质量。高校作为培养高素质人才的重要基地,在现代化环境中,应建立创新理念,在课程教学中积极引入地域文化艺术资源,不仅能使学生了解我国优秀的地域文化,而且使我国在包装艺术设计上更具多元性。
一、包装设计课程中融入地方文化艺术资源的意义
在我国当前的包装市场上,就设计层面而言,还存在很多不足之处,包括:图文色彩过于简单、相似设计较多、设计呈模式化形态等。对于包装设计师而言,主要工作为增强包装的美观度,其综合素养与包装设计质量密切联系。为了提升设计师水平,我国应从教育抓起。纵观我国高校现状,在包装设计课程中,教学模式缺乏多元化,很多教师的讲授模式为:理论知识+对应的设计优秀作品,随后要求学生完成与本课题有关的作业,学生需要按照作业主题,制定市场调查报告,同时整理分析调查结果,最后再提交作业。教师会根据学生的作业进行点评,保证学生能不断进步。该教学模式虽然能提高学生的设计水平,但是教学模式缺乏创新性,常常使学生产生厌学心理,而且不利于培养学生的发散性思维。如今很多高校在艺术设计专业上调整了办学模式,虽然取得了一定的成绩,但是还存在很多不足之处,譬如课程设置较为相似,缺乏创新性;人才培养方案上较为单一等,不利于学生今后在就业岗位上具备竞争优势,这也是我国当前设计行业缺乏高素质人才的重要原因之一。所以创新艺术设计专业的教学体系具有重要意义。随着我国国际地位的提升,越来越多的国际文化理念渗透于我国,导致民族文化的发展面临危机。设计专业应注重引入当地民族地域文化知识,不仅能增强特色性,而且有助于增强我国文化软实力。很多高校设计专业之所以没有特色,主要原因为:大量模仿西方文化,并未吸收当地的文化元素,当教育模式也被一味地抄袭运用时,会导致高校艺术设计教学质量越来越差。因此高校应建立创新理念,注重引入当地的文化资源。在信息时代背景下,数据信息的传输更方便,人们的观念也从原来的求同转为如今的求异。我国某些学校艺术专业在教学期间,注重引入地域文化资源,取得了良好的成绩。将地域文化特色资源引入高校艺术设计教学中,属于现阶段创新各地教学模式的有效尝试。不仅能开发对我国地域文化资源,而且能为设计专业培养更多的高素质人才,对当地特色经济的发展尽一份力。就包装设计课程教学中存在的不足点而言,高校应加大改进创新力度,将当地文化特色资源引入课程设计中,从而提升设计课程质量。通过加强设计课程的教学力度,能有效提升教学质量,主要体现在以下几个方面:提高学生对地域文化学习的积极性、提高学生的自主学习能力、增强对我国地域文化的认同感。近年来,我国与其他国家的交流越来越密切,我国很多展览馆中呈现了西方优秀的作品。一方面有助于我国学生学习西方优秀设计师的设计理念,另一方面出现了崇洋的态势,某些学生十分热爱西方艺术作品,但是对我国传统文化持摒弃态度。同时在一味地借鉴西方设计作品时,还会缺乏创新意识。因此通过收集地域文化艺术资源,有助于提高学生的审美能力。一般情况下,地域文化艺术资源的收集方式较多,包括问题探索、元素对比、收集整理等,当学生了解了地域文化艺术资源后,可以对其进行合理运用,不断提升设计质量。该过程有利于调动学生的学习积极性,增强学生对地域文化元素的认知,而且能使学生意识到弘扬我国地域文化的重要性;教师运用上述教学方法,有助于为班级营造更民主的学习氛围,提升学生学习包装设计的积极性,不仅有助于学生掌握更多的包装设计理论知识,而且陶冶了学生的情操,提高了学生的艺术素养。由于包装设计实践活动涉及较多环节,包括:提出问题、收集整理地域元素、策划设计活动等内容,能逐渐培养学生自主学习的能力,能为当地的文化建设贡献一份力量。学生在学习地域文化元素期间,能发现地域文化的魅力,提高对我国民族文化的认同感,同时对地域文化知识的了解更多,在后期活动中灵活运用所学知识,对其今后的就业具备指导意义,从很大程度上保障了我国民族文化的多样性。
二、地域文化艺术资源融入包装设计课程的实践
(一)优化课程教学内容。在包装设计课程教学期间,高校可以采用下列方法使地域文化特色更好融入于课程体系中:优化课程教学内容、优化课程教学方法、鼓励学生积极参与比赛活动。我国都有丰富的文化资源,其中,地域文化具有独一无二的特点,并且有涵盖很多当地元素,对于艺术设计专业而言,是一项珍贵的资源,能促进地方高校设计专业教育的发展。在对课程内容进行优化期间,高校可以专门派教师到当地考察文化,吸收借鉴精良的文化,并且将其运用到课程设置中,也有助于学生了解当地地方风俗。一般情况下,地域文化资源包括:服饰品、风俗等。高校也可以鼓励学生自己寻找当地文化资源,将其运用于设计题材中,使设计作品不仅具备创新性,而且具备浓厚的地域文化特色,从而使当地文化资源与课程内容良好协调。(二)优化课程教学方法。在课堂理论教学设计上,高校应注重增强教学方法的多元化,使教学模式中涵盖理论传授、实践教学两个模块,使传统的课堂教学模式改为更开放的教学模式,从而使课程设计体系得以创新。教师应提供给学生更多的社会实践机会,使学生将学到的知识点更好地运用于实践活动中,同时开放的学习环境能培养学生的发散性思维。自新课程改革以来,教育大纲中明确提出素质教育的重要性,教师应增强人文关怀,与学生共同探索地域文化资源,值得注意的是,教师扮演“引导者”的角色,不能一味地教授给学生方法论,避免学生对教师产生依赖心理。在设计主题上,教师应注重计划性、意识性,能基于地域背景开展教育活动。当课程结束后,教师还可以布置地域文化收集作业,使学生以小组为单位,就当地的地域文化进行深入调查,并且在班上与同学们共同分享。在调研期间,学生应提前设置好探索问题,使调研活动更具高效性,当调研任务完成后,教师应对学生的调研内容进行逐一点评。在点评期间,教师应多表扬学生,使学生的劳动成果被尊重肯定,这能从很大程度上调动学生今后参与实践活动的热情,并且增进师生之间的距离,使双方的关系更加融洽。因此,优化课程教学方法能使学生更具创新精神,从而培养学生的自主探究能力。(三)鼓励学生积极参与设计大赛活动。近年来,高校与企业的合作次数越来越多,教师应鼓励学生积极参与设计比赛中,不仅能调动学生的参与积极性。在日常学习期间,教师也可以布置相关的设计社会实践作业,使学生参与到设计实践活动中,该教学模式能有效提升学生的创新能力。当包装设计作品中含有地方特色元素后,能增加获奖机率,而且有利于弘扬当地优秀的传统文化。值得注意的是,在设计比赛中,教师应帮学生分析设计主题,保障后期的设计思路、设计内容符合比赛规则,使学生在设计作品中更好地将地域元素运用到设计作品里。科学的教学方法能提高学生作品的设计质量,不仅含有当地浓厚的地方特色,而且能增强学生的民族自豪感,使更多的学生认同我国博大精深的文化。当设计作品获奖不仅给高校带来荣誉,而且有助于宣传地域文化。
三、结语
综上所述,我国传统文化博大精深,地域文化具备独一无二的特征。高校在艺术教育期间应注重引入优秀的地域文化资源,使这些元素能在包装设计中发挥优势,使学生在设计中更具创新性与民族性,从而促进我国地方艺术设计教育的发展。
作者:左文 单位:湖南科技学院美术与艺术设计学院
[参考文献]
1.1教学内容以具体项目为依托
从选用项目化教学的教材到课堂转移到理实一体化的实验实训室,以期最大程度地将传统的理论知识融入到每个项目中的简易电子产品设计,项目设计内容跟随理论知识由浅入深、由简到难,将模拟电子技术中的理论知识分层次、分章节地融入每个电子产品制作,实现真正意义上的项目化的理实一体化教学。
1.2教学过程以学生为主体
项目化的知识体系,理实一体化的实验实训教学环境,可以实现学生为主体的教学过程,教师起着引导作用,整个项目过程完全由学生自主完成,学生可以进行分组讨论,查漏补缺,最终实现个人掌握理论知识并转化为实际项目的制作与功能实现。这种教学方式有益于学生发挥自己的主动性和特长,在此过程中也培养了学生的责任感和协作精神,体验到个人与集体共同学习和收获的成就感。在理实一体化的环境中进行的项目化教学很好地实现了教学过程中老师引导,学生成为课堂主体地位的教和学的效果,激发了学生学习理论知识的动力,提高了学生动手能力,让学生在课程学习中对本专业的专业知识和职业能力素质要求有了真切的感悟和体验。
2理实一体化环境中项目化教学设计
模拟电子技术课程的项目化教学设计,即在理实一体化实验实训环境下将课程进行项目化。现以项目二简易扩音器的认识与检测为例,结合模拟电子技术课程的实质内容,对课程进行以下设计,为理实一体化环境下模拟电子的项目化教学研究作以参考。
2.1简易扩音器的制作项目简介
简易扩音器的主要功能是将声音信号转换成电信号,简易扩音器内部电路将小信号放大后通过扬声器播放出来,主要有以下几部分组成:话筒、内部放大电路、扬声器。简易扩音器的核心部分是内部放大电路,作为放大电路的核心器件三极管,三极管的特性分析与管脚检测方法是学生必须掌握的基础知识,放大电路包含基本共发射极放大电路,功率放大电路,电路的构建与电路中电子元件参数的选择,电路信号的传递与检测是项目中要掌握的重中之重。
2.2简易扩音器的制作项目任务分解
将基本理论知识融入一个具体项目,意味着一个完整的项目要进行不同阶段的任务分解,通过任务分解,将理论知识融入到每个阶段的小任务中去,每个任务都是在理实一体化的实验环境下进行,理论知识贯穿在学生从简单电子元件的认识和特性的检测,到简单电子电路的组建,电路的分析,电路功能的实现,学生掌握知识的同时能够熟练掌握各类仪器仪表的操作和使用方法。通过教师引导模块、技能训练(学生操作)模块、技能思考(学生总结)模块,在具体的项目实施的过程中,项目化的教学的实施,使得模拟电子技术课程不再只是纯知识的教授,其课程核心被放到了学生对于基础专业知识的应用上,实现了技能型人才基本素质的培养和提高。
3结语
【关键词】乡土文化资源;生活教育理论;美术教学
生活教育理论是陶行知教育思想的主线和重要基石,主要包括生活即教育、社会即学校、教学做合一三个方面。他主张教育同实际生活相联系,反对死读书,注重培养儿童的创造性和独立工作能力。《义务教育美术课程标准(2011年版)》(以下简称《课程标准》)提出:“美术教学应充分利用当地的民族、民间资源,在美术课堂教学中融入乡土文化,体现美术教学的地域性。”
乡土文化是中华民族得以繁荣发展的精神寄托和智慧结晶,是由广大农村滋生和培育的本土文化,包含民俗风情、传说故事、古建遗存、名人传记、村规民约、家族族谱、传统技艺、古树名木等诸多方面,为农村小学美术教育提供了丰富的课程资源和创作素材。因此,美术教师要在生活教育理论的指导下,引领学生“追根溯源,挖掘乡土文化资源中的创作因子”“变废为宝,撷取乡土文化资源中的课程要素”“行走乡野,激活乡土文化资源中的创新思维”,发现美术学习与乡土文化的内在联系,担负起继承和发扬传统文化的责任,利用乡土文化资源追求艺术的真谛。
一、追根溯源:挖掘乡土文化资源中的创作因子
乡土文化资源具有地方性,能激发学生的创作热情。武义县虽只是个小县城,但这里风景优美,古村落星罗棋布,人文资源丰富,素有“温泉之城”“萤石之乡”的美誉,拥有丰富的乡土文化资源。美术教师要发挥乡土文化资源的优势,带领学生走进乡村生活,走进自然社会,通过参观、游览、体验,感受自然造物之美,把悠悠老街、杂花野草、劳作村民等作为美术学习的内容和创作题材。
农村学校与城市学校相比,乡土资源为美术教学提供了得天独厚的条件。当地的古民居灵秀,街巷蜿蜒曲折,石板路高低错落,马头墙起起落落,斗拱额枋姿态各异,窗花木雕生动形象,处处都是景,步步可入画(见图1)。农村家庭使用广泛的生活用具和农具,如蓑衣斗笠、农用风车、竹制簸箕、鱼篓等老物件(见图2),不仅是画面感极强的写生对象,而且带着劳动人民辛勤劳作的痕迹,是打上地域特色烙印的优秀创作素材,为美术创作提供灵感。此外,当地庙会、大蜡烛、擎台阁等传统民俗文化古朴灿烂,特色鲜明,博大精深。学生耳濡目染甚至亲身体验,不仅可以激荡起热爱家乡的情感,感受先人质朴的情感、勤劳的作风,而且有利于把握特色,开展美术创作。
美术教学生活化符合当下生活实践艺术化的教学理念。因此,教师要引导学生走出课堂,走向自然,走向社会,学会观察生活,丰富情感体验,挖掘乡土文化资源中的创作素材,为美术创作奠定基础。
二、变废为宝:撷取乡土文化资源中的课程要素
《课程标准》指出:要“引导学生参与文化的传承与交流”“在广泛的文化情境中认识美术”。因此,教师要利用乡土文化资源开展美术实践活动,让学生在生活环境中发现美、感受美、认识美,从而产生表现美、创造美的欲望。
三年级教材中“造型·表现”领域的比重较大,安排了《找果子的刺猬》《夸张的脸》《威武的大将军》等内容,要求学生用泥塑的方法进行创作。但农村学生的美术学具受家庭条件、物流状况等因素的影响,经常会出现准备不足的情况。于是,教师将彩色橡皮泥换成当地随处可见的小溪石,要求学生以小溪石为主、橡皮泥为辅进行组合造型。小溪石看似用处不大也无人理睬,却是便于学生观察、想象和造型的课程资源。事实证明,因地制宜地利用乡土文化资源调整教学内容的做法,不仅深受学生喜爱且获得意想不到的作业效果。学生在活动中找到了创作灵感,跃跃欲试“点石成金”,享受着艺术创作的快乐。于是,当地农村学校纷纷推广“小溪石动物”系列造型活动,并把山上的树叶、果实,田里的泥巴、稻草等乡土文化资源做进一步的开发与拓展,努力将这些乡土文化资源开发成满足学生的兴趣爱好,陶冶学生的情操,提高学生的审美和创新能力的校本美术课程(见图3、图4)。
三、行走乡野,激活乡土文化资源中的创新思维
儿童绘画是一种思维活动,是儿童用于表达思想感情的特殊视觉语言。“儿童绘画之父”“儿童美术教育者”西泽克认为:“儿童不应该在花园里发育,而应在旷野里生长,小孩子像花草一样,他的发育也依照永久不变的公律,花草需要日光、雨水、空气、营养。”由此可见,儿童的美术学习需要自由,需要自然发展,教师利用乡土文化资源给予学生多样化表现的机会,允许他们按照自己的意愿表现独特感受。
写实性表现是指学生对现实生活中真实存在的事物进行的描述。但小学美术教学中的表现性写生绘画练习,提倡学生在观察描绘对象时不拘泥于对象的固有形、固有色,鼓励他们基于客观观察加入想象,以表现自己的真实感受和想象。如学生观察外公休息时的瞬间神态,用简洁的线条进行人物写生。作者以生活为基础,又结合外公的特征进行了大胆想象,使作品表现出儿童线描画稚拙的趣味和怪诞的效果(见图5)。生活体验是学生写实性表现的基础,但他们不以表现真实情境为目的,而是以生活为原型,把积累在脑子里的意象进行抽取、加工,把最典型的形组合在一起,是一种基于生活、具有想象力的写实性表现。
关键词: 频率测量; 声表面波; 传感器; 中界频率
中图分类号: TN911?34; TP212.9 文献标识码: A 文章编号: 1004?373X(2015)08?0136?03
Study on a new method of frequency measurement based on SAW sensor
MA Hui?cheng
(Science and Technology Department, Xi’an Innovation College, Yan’an University, Xi’an 710100, China)
Abstract: The shortcomings of the traditional frequency measuring methods are discussed in this paper. A new method of frequency measurement based on SAW sensor and a measuring circuit are designed. The frequency is preselected by SAW band?pass filter. The signal which is higher than intermediate frequency is measured by the method of frequency measurement and period measurement for others. The hardware circuit is composed of high speed digital devices. The system has high accuracy and is worth to spread.
Keywords: frequency measurement; SAW; sensor; intermediate frequency
传统的频率测量是利用频率计数电路[1],在规定的时间内对频率信号进行计数,这个规定的时间就是闸门时间,闸门时间是由双稳态电路提供的。测得的频率数值[fx],是在闸门时间[Tg]内对脉冲的计数值[Nx]与闸门时间[Tg]的比值,即[fx=NxTg]。当频率计正常运转时,被计数的信号脉冲首先通过闸门然后输入计数器,一般状况下,闸门的打开与闭合与计数脉冲在端口输入的时间是不同的。因此在相同的闸门时间里,频率计数器对相同的脉冲信号计数时,最终的显示值是不一样的,即有可能产生[±1]个脉冲误差值[2]。[Nx]会产生误差,[Tg]也会产生误差,这些误差的叠加就构成了实际的测频误差。利用晶振来产生基准时间信号[Tg],方法是晶振的输出信号[fb]通过[n]级10分频电路,即[Tg=10n×1fb]。所以,[fx=Nx/Tg=Nx×][fb10n]。最终测频法的相对误差[dfxfx]为:
[dfxfx=dNxNx+dfbfb] (1)
[δf=δN+δ0] (2)
式中:[δN=dNxNx=±1Nx]是示值的相对误差,也叫量化误差;[δf=dfxfx]是被测频率信号的相对误差;[δ0=df0f0]是晶体振荡器的频率准确度,可以用来表示频率信号的稳定程度。
由式(2)可得,,被测频率的相对误差由两方面内容构成。即系统石英晶体振荡器的频率稳定度和量化误差组成。量化误差与两个因素相关:被测信号的频率值得上下限和双稳态电路的输出闸门时间。在某一频率[fx]的值不变的情况下,闸门时间[Tg]越大,误差值越小,闸门时间[Tg]越短,误差值越大。如果取闸门时间[Tg]为某一定值时,测量值[fx]越大,误差越小,测量值[fx]越小,误差就越大。在检测过程中就会出现频率值较低的信号测量精度较低,频率值较高的信号测量值较高的情况。系统的测频结果与频率信号的高低有直接关系。为了避免出现以上的情况,本文设计了一种利用表面声波器件的新式测频法。
1 新型测频法原理
外界的物理量可以影响声表面波(Surface Acoustic Wave,SAW)[3]传感器输出频率的数值。表面声波传感器的固有频率达到了百兆Hz量级,这个频率太高,因此很难被频率计精准测量,只有通过成比例的降低频率才能精准测量。本文的被测量是表面声波传感器在进行了差动结构的改进之后输出的频率。这个频率在经过混频电路之后就处于0~1 MHz之间。这个频率范围是可以精准测量的。为了在频率的两端都有较高的测量精度和较低的测量误差,本文设计了利用表面声波带通滤波器的新式频率测量方法。带通滤波器对于通过的信号有较强的选择能力,只有信号的频率在通频带内的信号才能无失真的通过。在此可以按照频率的高低来设计两个声表面带通滤波器,设计方式主要是在插指换能器的密度上按事先计算的结果来排成不同的密度,声波在谐振腔内的振动频率由于换能器的密度不同而不同。这样最终输出的频率就根据插指的密度不同而不同,整个系统只要2个带通滤波器就可以了。将来如果想要实现精度更高的系统,可以考虑多个带通滤波器的情况,这样带通滤波器的设计难度会增加。
频率信号的测量方式有两类,高频段可以测频以及低频段可以测周期。至于何时测频以及何时测周期则要看测量仪器的中界频率 的窄脉冲,以此脉冲触发双稳态电路1,从双稳态电路的输出端即得到所需要的宽度为基准时间的值可以推算出外界加速度的大小。同理,当[f1
2 分频、计数以及显示模块的设计
被测信号的频率介于0~1 MHz,相对数字电路器件来说信号的频率稍高。电路各个元器件都有传输延迟的现象,高频信号在测量中就会产生一些误差,这些误差体现在计数环节,译码环节及数码显示环节上。利用D触发器具有分频的特性,在正式测量前对信号进行降频,这样可以得到一个频率相对较低的信号。这样的信号在后续的测量过程中不会带有太大的误差。
图2是后续电路,包括显示、分频和计数3个环节。频率降低的原理是通过D触发器对输入被测信号首先进行两分频,这样可以得到输入信号频率一半的被测信号。电路的结构是把D触发器的端口[Q]与D触发器的置位端口D直接连接从而构成两分频电路。触发器输出端的输出信号再送到10进制计数器74LS192D的UP端口,这个信号的频率很高达到了1 MHz,所以必须用6个数码管来显示被测结果。低位计数器的C0端口和高一位的UP端口连接,这样就可以显示6位10进制数字。电路图里J1的功能是对数码管进行清零操作,以保证测量开始时数码管都显示0。整体电路如图2所示。3 试验结果及精度分析
利用Multisim 10软件对测频电路进行分析。分析过程为选取1 MHz的标准信号,首先进行2分频,整体电路里的频率计XFC1对上述信号进行测量,显示示值为500 kHz。使用软件自带的示波器对两路信号进行观测, 由图3、图4可得2分频后的信号频率约为被测信号频率的一半。测试数据证明所设计的两分频电路满足测量的要求。从表1可以看出,系统在测量时在低频段的误差几乎为0,只有在高频段才出现了误差。信号源输出的频率为500 kHz时,系统的测量频率为499 kHz,绝对误差是1 Hz。信号源输出的频率为1 000 kHz时,系统的测量频率为997 kHz,绝对误差是3 Hz。
4 结 语
频率的测量在科学研究工业生产的各个方面都具有很重要的作用,能否得到一个准确的频率值往往决定了一个检测系统的优劣。例如:现代很多传感器输出的信号具有准数字化特征,这个特征就是信号不用进行模/数转换就可以直接输入测量系统进行测量,电路的结构得以简化,但是这个频率信号的测量误差是个难以解决的问题,传统的测频法无法解决在频率的上、下限处测量时产生的较大误差。本文提出的基于频率选择的测频 本文由wWW. DyLw.NeT提供,第一 论 文 网专业写作教育教学论文和毕业论文以及服务,欢迎光临DyLW.neT法在误差控制上得到了提高,但是还有一些问题尚需解决,例如下一步可以考虑测量理论的具体实现。利用智能系统实现新型频率测量方法,首先要考虑选用哪种芯片,在电路中还要选取具体的双稳态电路和相应的触发器。电路中的滤波与放大电路也要设计合理,只有所有的因素满足系统的需要,整个系统才能体现出设计目标。
图4 双通道示波器显示图
表1 试验数据
参考文献
.制造业自动化,2010(2):184?185.
[2] 刘骏跃.声表面波惯性器件传感检测研究[D].西安:西北工业大学,2007.