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【关键词】 彩电电路 维修方法 故障特点
在职业教育里,专业课是比较重要的课程。一直以来,深受学生的青睐,专业实训课更是重中之重,倍受学生的欢迎。因为它是动手操作课,其成绩的好坏直接影响到学生对专业技能的掌握,同时也是衡量学生是否学到专业技能的重要标准,所以,每到专业实训课,学生的学习积极性相当高。就拿我们电子专业来说吧,我个人觉得彩电的实习显得格外的重要,因为,从彩电的电路结构看,它基本上包含了各类普通家用电器的电路,如收录机的功放电路,与彩电的伴音功放电路基本一样;黑白电视机的行场扫描电路,与彩电的行场扫描电路的结构和原理也基本相同;空调器、全自动洗衣机等的控制电路即CPU电路,与彩电的CPU控制电路一样等等,可以这样讲:学会了彩电电路,就等于学会了其它家用电器的电路,换句话说:“会修彩电,就会修其它家用电器了。”因而彩电实训质量的好坏,会直接影响到学生掌握专业技能的技术水平。
怎样才能上好彩电实训课?一直以来,我曾为这件事去努力探讨与尝试。我在十多年的彩电实训教学中,我认为,彩电的实训必须经过以下三个环节,才能更快、更易地教会学生掌握彩电维修技术。其一、是做好动手实训前的准备工作;其二、是学生动手操作实践;其三、是写好实训总结。
1动手实训前的准备工作
实训前的准备工作相当重要,如果准备工作做得不好、不到位,在后面教师设故障实训时,学生就会一头雾水不知天了,只是盲目地去乱测、乱焊,到处碰壁,非但不能把机子修好,反而在无意中增设了故障,问题越来越多,这样会导致越修越乱,损坏的地方也越来越多,达不到实训维修的目的。那实训前的准备工作应该包含哪些呢?
11 能够看懂每一种彩色电视机的电路原理图
电路原理图是整台电视机的组成的依据,每台成品彩电是根据电路原理图配装元件而成的。因而,想掌握彩电维修技术,会看原理图是关键。要想真正读懂电路原理图,得从下面几个方面入手:(1)建立整机方框图。整机方框,其实是彩电的框架结构,利用这个框架结构去分析工作原理,明确原理图中各单元电路的功能及其单元电路所包含的元器件等。(2)理清各种信号流程。我们知道,彩电能够接收电视节目,其实是电视机接收发射台发射的电视信号,因而,信号的有无直接影响图像的显示或光栅的形成。如果电视信号在彩电中不够畅通或者在某些部位被除断开了,那么信号走不到终点,最终表现出故障现象来——不能够正常收看电视节目。所以,信号流程的流向,是维修人员必须掌握的内容之一。在彩电里面,有多种信号,其一是电视伴音信号流程。伴音信号起源于高频头接收发射台的全电视信号,然后加到中放电路进行放大,到予视放电路将其分开为第二伴音信号,最后加到伴音电路将其放大,由扬声器还原声音。其二,是图像信号流程。电与伴音信号一样,都要通过公共通道电路,所不同的是,在视频检波、予视放分离后,经过亮度信号处理电路放大,最后经过矩阵电路(末级视放)放大处理,由彩色显像管显示彩色的图像。其三,色度信号流程。也是先经过公共通道放大分离。然后由色度解码电路分离基色差信号或者是三基色信号,与图像信号一起加到了矩阵电路进行着色处理,由彩色显像管还原彩色。其四,是行场扫描信号。这两种信号是形成光栅所不可缺少的条件之一。它们的前级电路(振荡电路)一般在集成块里面形成,场的信号部分经过场激励、场输出,到场偏转线圈。行的信号部分经过行激励、行输出,再到行偏转线圈等,这些都是彩电里面主要信号处理电路。(3)理清供电系统。供电系统是彩电里各电路正常工作时,不可缺少的能源电路。它相当于一个人每天都需要“粮食”一样,没有了它,彩电就不能进入正常工作,就会表现出各种的故障现象来。一般彩电的供电电路是由两个地方提供给整机:①由整机的核心能源供电——开关电源。这部分电路主要形成110-145v的主电源,25V左右的场电源(有的由行输出变压器提供),5到12V的低压,180V的矩阵电压(有的由行输出变压器提供)等,这些电压提供给行扫描、微处理、中放、伴音、矩阵等电路。②是由行输出变压器供电。它又被称为“电视机中的变电站”,显像管各电极所需的电压基本上由它来提拱的。如:二万多伏的阳极高压,八千多伏的聚焦电压、6.8V的灯丝电压、180V的矩阵电压等,都是由行输出变压器提供。因而,作为维修人员,必须掌握供电的系统的流程,才能确保彩电各部分电路是否能正常工作。(4)理顺系统控制电路。系统控制电路就是我们通常所说的“CPU”电路,或称“电脑芯片”电路。它在彩电里相当于人的大脑,指挥着彩电各部分电路的工作,是核心电路,因而,我们一定要理顺其控制原理及控制的方法,才能保证电视机进入正常的工作状态。首先要懂得CPU正常工作的条件,CPU要正常工作:①+5V的电压要供到CPU;②复位电压要正常;③晶体振荡电路正常起振;④板面控制键不能出现短路漏电;⑤采用I2C控制总线的时钟线、数据线不能短路与开路。在这五个条件里,缺一不可,缺乏其中一个, 都会使CPU电路失控,使彩电不能进入正常的工作状态。其次,要理顺各个被控制电路的控制过程。彩电要正常工作,首先受CPU的控制,CPU不能控制电路或控制不正常,可想而知,彩电就会处在“瘫痪”或混乱状态 。那么,彩电里CPU电路是如何去控制电路的?先由人触发按键(摇控手柄),发出一个相应的指令信号,经过接收头接收处理,再经过CPU电路识别后输出一个相应的控制信号(其实是一个控制电压),然后送到接口电路或译码电路进行转换,最后把转变后的电压去控制被控制电路按照原先设计好的程序进行工作。总的来说,要求学生弄懂彩电的各种工作原理,为动手操作铺平道路。
12 将原理图上的元件符号与印刷电路板上元件相对照
这是由图纸向实际电路转换的关键环节,原理图与实际电路板上元件的分布相差很大,原理图上的元件一个接一个,比较顺直,很容易看懂;然而印刷电路板上元件与元件之间有些连接得很近,有些则相差甚远,远的距离可以用天差地别来形容,按照图纸上面元件与元件之间相隔很近,但是到了实际电路却大不一样了,有可能会一个(元件)在东,另一个(元件)在西了,因而刚学习看图与电路板对照找元件时,很多学生都觉得很困难。一般的方法是先找到核心元器件,如;高压包、开关管、输出管、高频头、集成块等的位置,再根据图纸上的元件与电路板上铜泊的连接,最终会找到图纸上的相应元器件来。
13 教会使用各种仪器、仪表及各种检修方法
我们都知道。要修好一台彩电,不是依靠维修者的肉眼找元件的(故障点),而是通过仪器、仪表的度数、信号的波形……,维修人员根据测量出来的数据进行分析造成故障的原因,判断故障的部位,有效地找到故障点。所以,作为一名维修工作者(家用电器方面),必需的仪器、仪表一定要会使用,这也是维修人员必备的条件之一。同样各种维修方法的使用与选择也不能忽略,它也是衡量维修人员技术水平高低之一,有经验的维修人员,可根据彩电的故障现象,选取恰当的维修方法,运用仪器、仪表,进行测量,根据仪器、仪表上的数据反映,综合分析,最终找到故障点,很快就把彩电修好。相反,如果选择的方法不对,盲目乱拆乱焊或根本不懂得维修方法,这样的维修人员,他的技术水平有多高,我们就可想而知了。因而熟练掌握各种仪器、仪表的使用及其各种维修方法的选择,作为维修技术人员来说,也是相当重要的。
2动手操作实践
动手操作是理论应用于实践的体现,是理论的必然结果。操作能力的高低,是衡量一个维修人员技术水平高低的重要标准。如果只有理论知识,没有操作经验,往往是夸夸其谈的,不管用;只有理论结合实践才是获得真知的途径。对于彩电的操作实践,应该怎样进行呢?依我看,也要遵守由易到难的步骤。第一,教会学生测量彩电正常工作时各部分电路的关键点的电压 值、电阻值、信号的形波值、CPU的控制方法、途径等。这样做目的在于今后教师设故障维修时,可作为正常工作的条件依据,通过对比测量,就很容易找到故障点,避免了乱测乱拆乱接的不良习惯。第二、教师有计划、有目的地在彩电里埋设各种故障,让学生去检修。这个阶段是学生运用理论知识解决实际问题的时候,是掌握技术的最关键点。教师所设的故障是有计划、有目的、有针对性的、比较系统的安排的,是根据原理图上电路特点来搞“破坏”的。一般破坏的地方有:①对信号系统开路或对地短路。这样是模仿了信号受阻,使得信号到不了目的地,最终表现出故障现象来。例如:在公共通道上设图像中放信号到不了后级,就会出现“有光栅无图像无伴音”的故障现象。②设各部分电路供电系统方面的故障。供电系统是能源所在,等于彩电的“粮食”,如果某部分供电出现了问题,或者一部分电路得不到正常的电压,那么这些电路就处在瘫痪状态,电视机就不能进入正常的工作状态,最终表现出相应的故障来。例如:高频头的供电12V或5V的电压加不到,高频头就不能正常工作,最终表现为“有光栅无图像无伴音”来;再如:灯丝的限流电阻开路了,显像管灯丝得不到电压,就会出现“无光栅无图像有伴音”的故障来。如果你懂得这样的工作原理,通过测量电压就很快找到故障点。③设系统控制电路方面的故障。CPU系统控制电路是彩电正常工作时的“指挥者”。如果指挥系统出了问题,彩电就会“瘫痪”。如:不能选台、不能调台、不能控制声音大小、不能调色度、亮度、对比度甚至不能开机……等,一系列控制方面的问题。例如:破坏CPU正常工作时任意一个工作条件:晶振开路或短路、+5V的供电加不到集成电路、复位电压不正常、或者按键短路或漏电等,都会使微处理电路不能工作。④设光栅方面的故障。电视机的显像管是还原图像的地方,也是发光的主要部件,如果显像管不能正常发光,那么,就会影响到图像的重现,因而,教师很有必要在这方面设故障给学生去检修。可以设行振荡信号加不到行激励级或行管损坏等使高压不能够形成,最终不能形成光栅也就无法还原图像了。⑤在彩色解码电路设故障。这一部分是显示色彩的,当这部分电路出现问提时,会表现为“黑白图像正常无彩色”等一系列的故障来。⑥在伴音方面也适当设些故障。如:图像正常,无伴音;图像正常,伴音轻或有蜂音等故障;这些都要求教师精心的设计,同时也要根据学生不同的水平特点,设不同故障、不同的电路部位,让学生在检修中得到收获,得到快乐。第三、学生检修故障的过程。教师设好故障后,让学生根据故障现象,运用学到的原理知识、判断引起故障的大致原因,选取恰当的维修方法、维修技能找出故障的部位,清除故障点,这样就可以把机子修好了。通过这样反复的练习,提高学生学习专业技术的兴趣,增强学习的信心,最终达到了实训维修的目的。
3写好实训总结
写实训总结是为了提高,为了查漏补缺,为了总结经验教训。我们都知道,同是一种故障现象,出现的电路不相同,故障点也就不相同,故障的元件更加不相同。这样,如果我们没有好好去总结,只是凭现有的经验或感觉去检修,往往要走很多弯路。因而,通过好好地总结、归纳、分类,把它当作资料,为今后的维修积累了自己的一份经验。
经过上面几个环节有计划、有目的的训练后,复杂多变,内容繁多的彩电实训课,就可以迎刃而解了。
参考文献
[1] 《电视机维修实训》主编:牛金生.
[2] 《遥控彩色电视机电路分析及维修》主编:叶航伟.
[3] 《电视机维修技术》下册 主编:章夔.
【关键词】高级维修电工实训;教学方法;总结;体会
高级维修电工实训主要是电气化专业和机电一体化专业的学生在系统的学习了《电力电子技术》、《工厂电气控制与PLC》和《电工技术与电机应用》等多门课程后开展的实训项目,是在取得了中级维修电工实训合格的基础上进行的一次综合性很强的实践操作训练。该实训项目的时间安排在学生在校学习的第三年,此时三年级的学生已具备了一定的理论基础知识和实际操作技能,有足够的能力来完成此实训项目。同时,在学生进入三年级后,要面临用人单位的选择,这就要求学生必须要具备更全面的实际动手能力和实践经验。所以,适时的安排高级维修电工实训,可大大提升学生的岗位竞争能力。为此,如何开展高级维修电工实训,确保实训效果,是一个很关键的问题,必须经过深思熟虑。作为老师,经过多次实际指导高级维修电工实训,归纳出了以下几点实践教学方法,也有自己的一些体会。
1、做好实训项目分析,明确实训项目的内容
首先要对实训项目进行分析。组织高级维修电工实训的目的之一是学生要参加高级维修电工技能鉴定且要获得高级维修电工证书。所以根据高级维修电工技能鉴定的要求,将此次实训定为三个项目,即单相调压电路的安装与调试、钻床与铣床电气控制线路的操作与故障排除、PLC设计。
其次是明确实训项目的内容。项目之一电子线路的安装与调试,具体内容是电子元件的识别与检测;电子线路的布线设计;电路板的制作和元件的安装与调试。项目之二钻床与铣床电气控制线路的操作与故障排除,具体内容是熟悉各元件的结构与工作原理;掌握钻床与铣床的控制线路工作原理;了解各元件在模拟电路板上的位置;掌握操作与故障排除方法。项目之三PLC设计的具体内容是熟悉基本指令和硬件系统连接;Y—D控制电路、双速控制电路和自耦降压电路的改造。
2、合理安排实训时间与实训进程
三个实训项目总的时间是三周,总的实训课时为84学时。各个项目的实训课时均为28学时。实训进程用表格的形式绘制,并印发给学生,让学生适时了解每天实训的进程。
3、采用多种教学方法,精心组织实施实训过程
针对三种不同的实训项目,采用不同的教学方法来达到相应的实训目的与要求。
3.1在电子线路的安装与调试项目实训过程中,主要采用了以下四种教学方法。
3.1.1集中讲解
根据教学计划的安排,首先集中讲解本实训项目的主要内容和操作要领,如电子元器件的识别和测试、焊接技术、布线设计技巧等,让学生有一个全盘的了解,心中有数。
3.1.2分组练习
为了培养学生的团结协作精神,把学生按照不同的层次分组,合理搭配,充分发挥各自的优点和长处,在实训过程中既有分工又互相协助,共同完成电子线路的安装与调试。
3.1.3才艺展示
在实训过程中,在不同的阶段学生有不同的表现。有的学生焊接技术好,焊点不仅有足够的机械强度、良好的导电性能,而且表面整齐、美观,焊接质量高。有的学生在布线设计方面表现出色,元件布局合理规范,排列整齐。由此指导老师要仔细观察,善于发现各阶段表现优秀的学生,让优秀的学生来展示其才艺,这样可以让学生相互学习,相互促进,有利于实训项目的顺利完成。
3.1.4经验交流
在完成了线路的安装与调试后,指导老师要及时组织全班学生进行讨论,交流心得体会,总结成功经验,分析失败原因,并研究改进的方法。这样在老师的精心辅导和学生认真努力下,能按质按量地完成线路的安装与调试。
3.2在钻床和铣床线路的操作与故障排除项目实训过程中,主要采用了以下三种教学方法。
3.2.1示范式
对钻床和铣床电气控制电路的操作练习采用示范式教学方法。先由指导老师把整个完整的操作步骤操作示范一遍,讲解操作要点和难点。例如从钻床的主轴电动机的起动、摇臂升降电动机的上升和下降、液压泵电动机可逆控制、冷却泵电动机的起动等,边实际操作边讲解,让学生有很强的感性认识,留下很深的印象,学生记忆深刻。
3.2.2阶梯式
老师的示范操作后,再把整个完整的操作步骤进行分解,学生分步地多次、反复的单独进行练习,然后再合成为完整的操作步骤。通过先分再合、从简单到复杂如此阶梯式的练习后,学生能够很熟练地掌握操作技术。
3.2.3引导式
对钻床和铣床线路的故障分析与排除采用引导式教学方法。按照电路原理图,从元件图形符号的含义到主电路的接线方式和控制电路的接线方式分析,让学生掌握电路的工作原理和阅读电路原理图方法,熟悉钻床和铣床线路模拟板的电器的位置和布线规律,再结合操作引导学生观察、比较各电器的动作情况。通过这环环相扣、步步深入的引导式教学方法,培养了学生的分析问题和解决问题的能力,学生能很顺利的完成这个实训项目。
3.3在PLC设计项目实训过程中,主要采用了以下两种教学方法。
3.3.1点拨式
PLC设计项目首先要根据具体控制电路设计PLC梯形图,在实训开始指导老师只简单介绍,让学生有思考的空间,能编写出有新意的程序,发挥学生的创新能力。在设计过程中,学生会遇到一些疑难问题,这时指导老师要适时点拨学生,指出其存在的缺点,帮助学生解决问题,让学生不断的改进,最终完成梯形图的设计。
3.3.2竞赛式
在PLC梯形图设计好后,要进行计算机与PLC之间的通讯和实现PLC的硬件连接与运行。在这个过程中,采用竞赛的方式,比比谁接线和操作做得更快更好,无形中就形成了你追我赶的良好氛围,效率大大提高,收到了很好的效果。
4、实训总结
通过三周的实训,学生在电子线路的安装与调试项目实训过程中,通过对电子产品的制作调试过程,学会了阅读电路原理图,熟悉了常用电子元件的识别和测试,进一步掌握了焊接技术和电路组装技能,并能熟练查阅相关元件手册;学会使用电子仪器调试电路的方法并能处理安装与调试过程中出现的问题,学生的操作技能和实践经验大大提高;在钻床和铣床线路的操作与故障分析项目实训过程中,以工厂实际设备的电气控制为例,学生熟悉了工厂电气控制的特点和电路实现方法,基本具备了分析故障原因和查找故障出现位置的能力,为将来从事相关技术工作打下了良好的基础;而通过PLC设计,学生掌握了正确设计PLC梯形图的方法,熟悉了PLC的硬件连接与运行特点,更加了解了可编程控制器技术的发展与应用。实训结束后,组织学生参加由学校负责组织的高级维修电工技能鉴定考试,考试结果令人满意。
5、实训体会
三周的实训,虽然达到了预期的效果,但是还是有需要改进的地方。一是老师和学生要加强沟通,在实训过程中要及时听取学生的意见和建议,以便更好的改进教学方法,提高实训教学效果;二是要加大实训室的资金投入,在数量满足的情况下保证设备的质量;三是要对实训内容进行修改。 钻床和铣床线路的操作与故障排除这一实训项目有一部分与中级维修电工内容重复,希望以后能用新的实训内容来代替,效果会更好。
【关键词】电工实训课程;教学环节;教学方法;任务驱动
目前,电工实训课程中普遍采用“任务驱动”课程开发方法对原有课程进行重新设计,其特点是以典型工作任务为载体,在相对真实的工作情景中进行学习,将相关知识分为多项学习性工作任务,将学员应知应会的知识融入到这些任务中。同时,打破传统的知识体系,任务中牵涉什么知识就重点讲解这些知识,和任务无关或关系较小的内容放在知识拓展中,让学员自学。通过任务的完成可以使学员学有所用、学以致用。然而内容在具体设计过程中,往往因教员或多或少的存在旧的理论教学的理念,教学环节与实施过程中不能很好的体现任务驱动教学的特点,教学效果达不到预期要求,笔者根据学校近几年电工实训课程改革过程研究成果,总结出我校电工实训课程的组织环节和实施过程中具体教学方法的运用。
一、教学环节设计
教学环节设计是电工实训课程的实施大纲,是课程实施过程的总体指导,所有任务都要按照这一整体要求来设计,我校电工实训课程的组织主要有三个环节。
第一环节:任务提出。任务提出主要是提出需要完成的任务,明确需要制作的电路所具备的功能。对任务制作的基本步骤、知识目标、技能目标提出要求。
第二环节:任务分析。任务分析环节首先将任务进行分解,即将课程具体任务细分为不同的单元模块,也就是将一个复杂的大任务分解为几个不同的简单的小任务,具体地说就是将一个复杂的整体电路分解为几个不同功能的模块。然后根据各个模块涉及的知识点进行理论学习,最后对整个任务进行整体分析,分析任务最终现象,实现的相关要素以及对可能存在的电路故障进行理论分析及调试方法的学习。
第三环节:任务制作。任务制作环节主要在实验室进行任务制作与调试,这一部分主要以学员自己动手操作为主。在任务实施过程中,伴随过程性实训考核。任务完成后,根据每个任务的具体特点,要求学员利用开放式实验室完成任务电路的改进或者进行创新性研究,学员以小组为单位,从制订计划到功能实现,全部由学员完成,教员只在学员有需要时进行启发或答疑。
二、教学方法设计
主体环节设计完成,在具体实施过程中还需根据每一个任务科目的具体特点采用不同的教学方法。具体设计如下:
任务一:简单直流电路的连接与测量。这一任务含电工仪器仪表的使用及物理量的测量、简单电路的组装及调试两个实训科目。这两个科目重点培养学员仪器仪表的熟练使用以及直流电路基本参数测量方法的掌握。由于学员大多对仪器仪表的使用不熟练以及对知识的接受较慢,可主要采用趣味教学法、小组讨论法。趣味教学法,就是在课堂上通过教员的引导,能够调动学员的内在学习动力,而取得良好的教学效果的一种教学方法。小组讨论法,即小组一起进行学习讨论。
任务二:复杂电路的组装与调试,这一任务主要由基尔霍夫定律的验证、叠加原理的验证及电压源与电流源的等效变换、戴维南定理与诺顿定理的验证三个验证性实验组成。这一部分主要在进一步培养学员仪器仪表的使用、直流电路参数测量的基础上,培养学员分析复杂电路能力。这一部分,学员有上一任务做铺垫,有一定的基础。可主要采用自主学习式教学法、启发式教学法相结合形式展开。自主学习式教学。主要是用于实训课,包括“教员引导、分组实践、适时集中、共享交流、实训提高”几个环节。启发式教学法是指教员在教学过程中根据教学任务和学习的客观规律,从学员的实际出发,采用多种方式,以启发学员的思维为核心,调动学员的学习主动性和积极性,促使他们生动活泼地学习的一种教学指导思想。
任务三、四:照明电路的安装与调试、三相交流电路的组装与调试,这两个任务包括照明电路安装与调试、三相交流电路的组装与调试两个实训科目。这两个任务尤其是第一个任务在日常生活中被经常性的应用到,大多数学员都有一定的知识基础和动手能力。这一部分可主要采用讨论教学法和引导文教学法相结合形式展开。引导文教学法在单个任务中期,学员具备了一定自学能力,掌握了分析任务电路的方法时采用。主要以任务完成过程为线索,由教员根据任务所需理论知识和技能操作编写一系列具有逻辑关系且难度阶段递进的引导问题。学员以引导文作为线索,通过寻找问题的答案进行理论学习和技能实践,最终完成任务。
关键词微电子技术;课程建设;实验教学
中图分类号:G434文献标识码:A
前言微电子技术是现代电子信息技术发展的重要前沿领域,取得了很好的经济和社会效益。微电子技术的发展和应用为促进了电子产品设计及制造领域的变革。微电子技术是以半导体工艺为设计载体,通过器件电路或者硬件描述语言描述硬件电路的连接,再利用专业的开发和设计仿真软件进行工艺仿真、电路仿真和版图设计,最终完成半导体工艺流程、电路硬件集成。在实训教学的过程中,容易将学生带入到工作环境的实景,能够提高学生主动学习的兴趣,激发学生的求知欲。在微电子技术的实训教学过程中,利用设计辅助软件让学生加深对专业理论知识的深度理解,通过实训内容的合理安排,验证所学的专业知识,掌握设计方法和实现手段,从而达到理论和实践有机结合的教学目的,实现本专业学生素质教育培养的最终目的。
1现阶段微电子技术教学模式分析
微电子技术具有抽象、层次化、流程复杂的特点,在教学过程中,应该根据微电子技术的特点,在器件模型、硬件描述语言、配套软硬件、实验内容及课程内容设置等几个方面进行课程教学的改革。
目前,微电子技术的实训教学,主要围绕集成电路工艺、硬件描述语言、可编程器件等环节开展。硬件描述语言具有设计灵活、电路设计效率高的特点。大规模可编程逻辑器件通过编程来实现所需的逻辑功能,与采用专用集成电路设计方法相比,具有更好的设计灵活性、设计周期短、成本低、便于实验验证的优势,在实训环节得到了广泛的采用。现场可编程门阵列(FieldProgrammableGateArray,FPGA)能够提供更高的逻辑密度、最丰富的特性和极高的性能,因此,数字集成电路的实训内容,主要围绕FPGA的内部结构以及资源分布做相应介绍。
微电子技术的实训教学在本科教学中具有极强的实践特点,尤其是作为电子科学本科教学,对学生的电子设计思维模式的构建有着重要作用。实践教学离不开大量的实训反馈。目前大多数高校微电子技术的授课课时数一般安排为48课时,其中实验课占10课时,实践课和理论课的课时数比例约为1:3.8,且课程多安排在三年级。从课时安排来看,存在重理论轻实践的弊端,容易让学生产生盲目应试的想法,导致学生只注重考试,而忽略了至关重要的实践环节。另外,微电子技术课程最好作为专业基础课程,为学习其它多门课程打下良好基础。在微电子技术课程开展教学和实训的时候,最好与学生的其它专业实习的时间错开,让学生能够更加专心对待,避免专业知识和概念的混乱。如果将微电子技术课程课实训安排在四年级第一学期,非常容易与毕业实习、求职环节发生冲突,导致学生对微电子技术课程和实训内容认知不足,仓促应付课程和实训内容,不利于对学生电子设计能力的培养,也会降低学生的就业竞争能力。
微电子技术的实训环节对于本科生而言,会给学生产生软件编程的想法,不能真正将电路设计的理念深化,会造成实验内容的创新性不够,教学成果难以达到预期。
2微电子技术实践环节教学
本课题对现阶段微电子技术课程和实训环节做了深入分析,总结了教学过程中存在的问题及改进需求,对未来的微电子技术实训教学模式进行的理论和实践探索。自动化设计软件是的设计人员可以在计算机上完成很多复杂计算工作。微电子技术软件通常在服务器或者多线程工作站运行,自动化程度很好,具有很强大的功能和丰富的界面。在高校中开展的微电子设计类实训课程是一门实践性很强的专业基础性课程,既可以由学生独立完成,也可以设计成分工协作的实验项目。
为了提高学生对微电子技术的理解和设计能力的掌握,微电子实训由32个课时组成,其中课内实验分配了16学时、微电子设计实训分配16学时,重点提高学生的动手能力和主动思考能力,激发学生的创新思维。
2.1课内实验设计
微电子技术课程的课内实验包含基础验证性实验和研究型实验,其目的是掌握基本的硬件描述语言的编程方式及技巧,并能够采用模拟器件设计模拟集成电路,让学生能够具备独立设计集成电路的能力,熟悉集成电路设计计算机辅助设计手段,结合以往的电子电路知识,完成基本器件的设计和调用。
课内实验设计以工艺器件仿真、电路设计仿真手段为主,利用准确的工艺和器件模型,准确模拟集成电路工艺的流程和半导体器件的电学特性。软件仿真已经成为新工艺、新器件、新电路设计的重要支撑手段,可以在短时间内建立实验环节、调节参数、修改电路结构,弥补实验室硬件投入不足以及对多种实验室耗材的依赖,有利于学生建立系统性的知识结构。另外微电子技术的课内实验也包含综合性实验环节,通过调用基本功能模块,设计一个适当规模的数模混合集成电路,提高整体电路的综合性能指标,实现良好的信号控制和传输,提高学生的综合设计能力。
例如,半导体工艺演示实验可以快速呈现不同工艺流程和工艺环境对工艺结果的影响,能够设定不同的偏置条件来研究器件的能带、电场、载流子浓度分布、伏安特性等内部特征,避免恶劣繁杂的对物理过程的解析建模,具有直观和形象的特点,加深学生对理论知识的理解和提高学习的积极性。可以针对成熟工艺,利用仿真软件进行器件和电路设计。实际过程中,参照经典的器件结构和电路模块单元,开展新特性、新功能的设计性实验,锻炼学生综合知识的能力,面向工程实践,对专业知识进行融会贯通。这个过程需要授课教師根据学生的已开设课程和知识结构来编写适宜的实验辅助教材,对实验内容进行精巧的设计及和细致地指导。
2.2实训环节设计
微电子技术实训环节旨在锻炼学生的实践动手能力,掌握集成电路设计开发流程,能够根据系统的性能指标进行分层分级设计,根据硬件电路的额性能特点来构建规模化电路。在实训环节中,强调综合设计能力的培养,利用微电子设计的计算机辅助设计工具完成一定规模电路的设计、仿真、版图设计、版图检查等环节。通过微电子技术实训环节的练习,学生能够培养独立设计能力、系统分析能力、电路综合能力等,为将来进入研发设计类型的工作岗位打下坚实的基础。
对实训环节的考核,采用大作业或者设计报告的形式,让学生通过查阅参考文献进行设计选题,发挥学生的主观能动性。通过对参考文献的参考和综述,掌握课题的结构和流程设计,充分了解系统的模型,理解各模块对系统设计的影响。实训环节是的一次较为系统的设计方法训练,不仅可以巩固课堂和教材上的内容,还可以引入实际工程系统的指标要求,锻炼学生的综合规划和设计能力。
3微电子技术教学改革实施效果
通过微电子技术的教学和实训模式的改革,在实践中积极总结得失,发现微电子技术的教学该给能够帮助学生提高微电子设计的专业素养,主要体现在以下方面:
1)学生对微电子技术课程内容的理解程度大幅提高,原先学生对课本的知识抱有敬畏的心理,在课程和实践环节之后,都产生了很大程度的自信。微电子技术课程、实验、实训考核成绩的优秀率也大大提高,表明通过微电子技术的教学和实践改革,学生能够比较好地掌握课程大纲所要求的内容。
2)通过细致地设计实践环节,能够调动学生学习专业知识的积极性,实验项目的完成情况比较理想,报告内容的撰写也更加细致、全面。
3)通过综合设计实验和实训,让学生勤于动脑,在多种手段和方法中,寻找最优的方案,优化设计过程。
4结束语
关键词“理实一体化”教学 实验实训教学 维修实践 课程教学
中图分类号:G71 文献标识码:A 文章编号:1002-7661(2011)08-0049-02
《电视机原理与维修技术》是中等职业学校电子技术应用专业及电子电器专业的一门重要专业技能课,是一门集声学、光学、电学等多门学科于一体的综合性技术课程。它既有很强的理论性,又有很强的专业性、实践性。它几乎用到了无线电技术中的所有知识。要学好这门课程,不仅要有较深的理论基础知识,而且还要有把所学知识融会贯通,综合应用的能力;不仅要有能正确识图、认识元件、会电烙铁焊接的基本技能,还要会正确使用仪器仪表(如万用表、信号发生器等)检测、判断、分析故障。因此,要搞好《电视机原理与维修技术》课程的教学就必须做到理论与实践相结合,技能与实训相结合。同时要让学生走出校园,走入社会去实践。在此我谈谈多年在《电视机原理与维修技术》课程实际教学过程中的几点体会。
一、推行“理实一体化”教学,有利于提高学生的学习兴趣
在《电视机原理与维修技术》课程的理论教学过程中要充分利用理论与实践相结合的模式进行教学,推行“理实一体化”教学,有效利用专业教学设备,可有效提高教学效果,提高学生的学习兴趣。在我校的专业实验设备比较短缺的情况下,我们采用订制5.5寸的黑白电视机让学生进行组装,一边学习理论知识,一边对应找到相应的实践部件进行组装,既可以加强学生理论知识的掌握,又可以提高学生的学习兴趣。而在讲解各部分具体电路时,如彩色显像管、高频头、扫描电路、遥控电路时,我们可以利用频谱仪、示波器、扫频仪等专业设备进行教学,边讲边演示,还可以让学生参与操作,这样既形象直观,可有效提高学生的感性认识水平,又能帮助学生理解和掌握相关理论知识。如在讲高频头电路时,输入为电视高频信号,输出是经选台、放大、变频后的中频电视信号。输入的高频电视信号随接收频道的不同,载波的频率在变化,而输出的中频电视信号:图像中频信号38MHz,第一伴音中频信号31.5MHz,色度中频信号33.57 MHz是固定的。而在进行理论学习中,学生易将其理解成:中频电视信号频率随接收频道的变化而变化。在专业设备的辅助下,在教学中我们通过频谱仪的课堂演示有效解决这一问题,随之得到结论:高频头幅频特性是随所选频道变化的,而输出的中频信号频率是固定的。通过这种教学,使学生掌握了理论知识,又知道了各种测量仪器原理和使用方法,实现了理论与实践的相结合教学模式,有助于学生对理论知识的理解,也增强了学习信心。
二、加强实验实训教学,有利于锻炼学生的动手能力
为增强学生的实践动手能力,《电视机原理与维修技术》课程教学中还应在每个项目或单元结束后,进行相关电路的识别和检测。在专业知识学习系统化、各部件知识已经了解清楚的情况下,让学生通过查阅资料,进行读图和原理分析,并根据原理图画出相应方框图,最后学生根据实训报告在彩色电视机进行电路的检测、调试,改变电路参数对电路状态的影响。通过检测认识各个单元电路的关键检测点,熟悉各个关键检测点的典型数据。其步骤为:先由学生根据所学的知识,自己进行测试与调整,从中发现问题,提出问题,再由教师进行启发性的指导,最后由学生总结测试结果,完成实训报告。通过这样的训练,培养了学生对电视机单元电路和元器件的进一步认识,巩固了课堂所学的知识。这种课程充分发挥了学生的主观能动作用,体现了以学生为主体,实践为主线的教学方式。同时可以大大激发学生的学习兴趣和求知欲望。
三、增设社会维修实践环节,有利于巩固学生的检测与维修技能
就《电视机原理与维修技术》这门课程而言,学校提供的实训机型是有限的,更多的需要学生走出校园,走入社会,我们具体做法是:
1.鼓励学生参加学校的“家电维修协会”,由他们来进行社会实践的组织和管理工作。如学生分组采用自愿和协会安排相结合的办法,进行合理搭配,分成若干个实践小组,由理论知识扎实、专业技能过硬的学生担任小组长。
2.定期召开校外实践总结大会,由学生自己在讲台上进行工作总结。使得学生不仅要会做,还要会讲,培养他们的表达能力和与人交流的能力,教师必须出现在总结会上,一方面可以现场答疑,解决学生在实践中所遇到的困难,还要强调一些注意事项,进一步鼓励更多的学生参与。
3.专业教师在社会实践中所扮演双重角色:第一,他是学生坚强的后盾,解决不了的技术问题,学生首先会想到的是教师。哪怕是打一个咨询电话,把机器拿到学校来修,甚至请教师上门解决,专业教师都要以主人翁态度在最快的时间内解决;第二,教师要善于收集与总结学生在社会实践中所遇到的困难与经验,并指导和改进教学;第三,教师要对学生进行职业道德、职业规范的教育,使学生在社会实践中得以可持续地健康成长,这一点非常重要。