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关键词: 专业综合实习 项目驱动法 实践教学
专业综合实习是顺应当前社会对“应用型”人才的需求而设计的一个教学实践环节,一般安排在第7个学期,为期6周,旨在引导学生总结3年来学习的专业知识,以及如何灵活运用于实际工程,以期培养学生的综合应用能力和电子设计能力。
项目驱动法是以“项目”的形式进行教学,其主要特点是“以项目为主线、教师为引导、学生为主体”,使学生主动参与、自主协作、探索创新[1]。
1.实习项目的确定实施
专业综合实习目标是培养学生运用所学本专业知识分析解决实际问题的能力、独立工作能力、创新意识和协作精神,要实现这一目标,首要任务是确定一个合适的项目[2]。设置一个覆盖大部分专业课程、又有连贯性的项目既是挖掘学生综合应用能力的工具,又能帮助学生建立知识体系,提高实践能力,增强自信心,培养协作精神[3]。
1.1实习项目的确定
设置一个合适的项目是“项目驱动法”实践教学的前提[4]。从对信号的处理角度分析,实习前专业课程包含信号采集、加工、放大、计算、处理、显示、传输、控制等环节。通过研究、调研和讨论,专业综合实习项目围绕信号的处理确定。
第一,选择信号处理核心器件,学生的储备知识有计算机、单片机和DSP,由于实习周期短,要实现实习目标,选择可扩展性强、规模不大并且实用的单片机作为项目的核心处理器件;第二,选择处理什么信号,因为项目的实施办法确定为Proteus仿真,其元件库当中常用的信号采集元件是压力传感器和温度传感器,由于学生对温度有比较深刻的感官认识,因此选择温度信号作为项目的处理内容;第三,选择显示方式,由于采集的是温度信号,因此确定为数码管动态显示温度;第四,选择控制方式,输入控制采用按键,这是应用最广泛的一种输入控制方式,对应的输出显示采用不同颜色的LED提示灯;第五,选择传输模式,由于此项目仅用于教学,不会在复杂环境下使用,因此设计为应用串口通信传输给PC机,PC机接收信号、显示并给出相应指令。
基于以上分析,拟定了一个接近实际应用的实习项目“电热水器自动控温系统的设计与实现”。项目的具体要求是:(1)由按键设置四个对应不同温度范围的温度档位,同一时刻只有一档有效;(2)由温度传感器采集水温信号,经过滤波处理、幅值运算、A/D转换之后送到单片机,与此刻有效的档位温度相比较;(3)单片机根据比较的结果发出加热或者等待的命令;(4)温度信号经过单片机计算、处理之后,由LCD或者LED显示温度值;(5)除了设置按键调节档位之外,还设置了语音调节和PC机调节,应用VB工具制作的人机交互界面上也有相应的按钮,通过串口通信可以控制档位,通过语音调节模块控制档位,这一部分是由matlab仿真完成的;(6)扩展自动恒温模块,通过开关控制电路控制出水温度恒定。
1.2实习项目的实施办法
针对项目制定一套行之有效的实施办法,是“项目驱动法”实践教学的主体[5]。
1.2.1知识检查与小组划分
知识检查有两个途径,一是调取历史资料,二是现场考试。实习之前指导教师调取每一个学生三年来所有专业课的成绩,并按成绩分类;根据项目所需知识点出一份试卷,组织学生考试,按照此次考试成绩对学生进行分类。
试卷中除了包含如“单片机的种类、TTL电路与CMOS电路的特点”等常识性知识点之外,还包含如“描述‘单片机控制交通信号灯’的设计思路”等综合分析题目,考查学生的逻辑思维能力与全局意识。另外,为了考查学生人格、心理素质、协作能力等方面,出一部分相关测试题进行测试,作为教师进行指导时的参考。
项目的实施采用分组教学制的方法,分组方式有以下三种:第一种是按照三年来的学习成绩将学生分为高水平类、中偏高类、中偏低类、低水平类四类,然后每一类选择1到2人作为一组。第二种是根据实习之前摸底考试的成绩将学生分为高水平类、中偏高类、中偏低类、低水平类四类,每一类选择1到2人作为一组。第三种是随机分组方法,学生根据自己的情况自由结组,指导教师做适当调配,各组人数定为3到5人。
采用不同方式进行分组的目的是找到一种理想的分组方式并沿用。选取2009的三个班分别采用第一、第二、第三种方式进行分组,对其首次考试与末次成绩差值进行统计分析,如表1所示,显示分组方式不是促进学生成绩提高的显著因素。为了避免偶然性,2010年选取了三个班分别采用第一、第二、第三种方式进行分组,对其首次考试与末次考试成绩差值进行统计分析,如表2所示,同样显示分组方式不是促进学生成绩提高的显著因素。因此,专业综合实习的分组方式可以视情况选取三种当中的任意一种。
表1 2009年成绩差值方差分析表
取a=0.05,F=3.15;1.77419
表2 2010年成绩差值方差分析表
取a=0.05,F=3.23;0.822222
1.2.2项目分析与模块分配
通过对项目“电热水器自动控温系统的设计与实现”的分析,可以将该项目分为五个模块分别设计和实现,分别是:温度采集模块、显示模块、通信模块、语音识别模块、自动恒温模块,五个模块既相互独立又有联系,实现各模块功能所需知识点对应的主要专业课程,如表3所示。
表3 项目各模块所需知识点对应的专业课程
将项目的上述分析公布给学生,同时安排相应的讲座,让学生开始“认识项目”;给学生时间思考和查阅资料,继而“了解项目”;最后学生根据自身对知识的掌握程度,选择项目中的一个模块作为主要任务,达到“完成项目”的目的。
1.2.3实习期检验与考核
每一个模块的完成无外乎“系统分析、绘制原理图、程序流程、程序编辑、仿真调试”,因此对于实习期的检验采取“分阶段单项检查”的方案。对于各个模块的每一部分都有特定的知识点与实践方案,所以采取“分散考核”的考查办法。对考核当中出现的共性问题,组织专题讲座解决。每一次考核的分数在综合考评中都占有一定比例。实习期的检验考核办法对学生既有约束作用,又有激励作用,有利于学生回顾旧知识、掌握新知识,提高知识运用能力。
1.2.4成果检验与报告检查
对项目成果的检验,既是检验学生运用知识解决问题的能力,又是检验学生的协作能力和团队精神。检验时要求每一个学生介绍本人负责的模块是怎样实现的,有什么重要的技术指标,在设计和实现的过程中遇到了什么困难,是怎样解决的;介绍本模块与其他模块之间制约关系、本模块的功能强弱对其他模块的影响等与组内其他成员的工作相关的内容。指导教师给每人判定一个分数,同时给这个组判定一个分数,按7:3的比例给出检验总评成绩。
实习报告的撰写培养学生的逻辑思维能力和语言组织能力,指导教师会给出报告的具体格式,会组织针对实习报告撰写的专业讲座,有时还会请一些公司的工程师来讲座或者辅导。对实习报告的检查遵循“形式为主、内容为辅”的原则,实习报告判定的分数占总评成绩的比例比较小,通常在10%左右。
2.项目驱动作用的分析
通过总结四年近30个班电子信息科学与技术专业综合实习的实施效果,显示应用项目驱动法能有效激发学生的学习热情,将专业课程的大部分知识点有机结合,提高学生对知识的综合应用能力,增强学生的创新意识。
每次完成实习之后都对实习效果做一系列跟踪调查。首先考查学生的知识巩固情况,做一次与实习前的“知识检查”类似的考试,两次考试成绩相比较,对成绩增量情况进行统计的结果如表4所示。
表4 专业综合实习首次与末次知识检查成绩增量统计表
上表显示,绝大部分学生的成绩有所提高,说明通过项目的实施,学生能够进行专业知识的查漏补缺,增加知识储备。
其次,利用问卷调查学生对专业综合实习的主观认识、看法与建议。调查表都是主观问题,例如:“你认为专业综合实习项目是否有利于巩固专业知识,为什么?”、“专业综合实习对你找工作是否有帮助?”、“你希望做几次专业综合实习,分别是什么时间?”,等等。学生的答案不尽相同,甚至有回答“我希望每个学期都有一次实习”的。大部分学生认为这样执行专业综合实习环节对于自身知识的增长和能力的提高有一定作用。
最后,跟踪毕业设计和就业两个环节,客观分析其“长效作用”。带毕业设计教师普遍反映做过专业综合实习的四届学生和以前没有参加过此环节的学生比较,实践能力和综合应用能力都有所提高。来我校招聘的很多企业在看简历时都很留意“实践经历”这一栏,学生也将专业综合实习的项目显示,因此获得了就业机会。对部分录用我校学生的企业和单位进行了调查,普遍认为这些学生有较高的综合技能、较强的自学能力,并且能够很快适应工作环境。
3.总结与展望
项目驱动法在专业综合实习中的成功运用,调动了学生的学习积极性,使学生在实践中掌握了知识,在工作中积累了经验,懂得了“团队精神和大局意识”,提高了综合素质,具有从学校到就业的“长效作用”。同时为教师的实践教学工作提供了一个模板,有利于教师在其他教学实践环节借鉴经验。
参考文献:
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[3]陈遇春,王军.高等学校教学任务约定制度的实践探索[J].中国高教研究,2011(3).
[4]艾月霞.高等教育专业实习教学改革的探索[J].实验室研究与探索,2010(8).
[5]宋菲,智海素,张翠明.高职电类专业技术基础课程项目教学法的探索[J].教育与职业,2012(3).
关键词:工程实训;光机电一体化;电机调速
中图分类号:TH-39 文献标识码:A
引言
工程训练课程是高等教育的一个重要环节,在培养学生的工程实践能力、专业综合能力和创新能力等方面有着其它课程不可代替的作用。但实训内容较为单一刻板存在着照本宣科,依葫芦画瓢的现象,多数情况下学生只是跟着教学进度进行练习而已,学生个人的想象力和直觉思维没有开发出来,不善于质疑、批判并超越教师和书本。为主动适应当代社会对人才的需求,主动衔接“卓越工程师教育培养计划”,本文通过多年教学实践,试图从电子工程实训项目的内容出发,设计了一种集光、机、电技术于一体的直流电机调速控制实训项目。项目内容丰富,合理并具有层次性,注重经典与先进性相结合,有较好的灵活性和拓展性,为培养学生的工程意识和工程综合能力提供了一个行之有效的载体。
1 项目的基本工作原理与设计
1.1 PWM直流调速原理
我们知道直流电动机转速n可表示如下:
n=(U-IR)/kφ (1)
式(1)中U为电枢端电压,I为电枢电流,R为电枢电路总电阻,φ为每级磁通量, k为电动机结构参数。
从式中可知,改变U、φ、R等变量都可达到电机调速的目的,但最方便有效的调速方法是对电枢电压U进行控制。本文采用经典的脉宽调制PWM直流控制技术,利用晶体管的开关特性对电压进行调制,按一个固定的周期来接通与断开功率晶体管,并根据外加控制信号来改变一个周期内“接通”和“断开”时间的长短,使加在电动机电枢的电压占空比改变,即改变电枢两端平均电压大小,从而达到控制PWM信号。
在实训过程中,产生PWM信号有4种方法可供学生选择:
a、分立元件组成的PWM信号发生器。成本低、原理清晰,但电路复杂、调试难度大。
b、采用专用PWM集成电路,电路简单、性能好,但成本较高。
c、软件模拟法,利用8051单片机的I/O口,通过软件对该引脚输出高低电平来实现PWM波。这种方法需占用CPU的大量资源,编程复杂,使得单片机的工作效率大为降低。
d、利用新一代单片机自带的PWM口,通过控制单片机的初始化设置,使其自动产生占空比可变的PWM,只有在改变脉冲宽度时,CPU才进行干预,该方法控制直流电动机转速简单、可靠。
2.2项目的整体结构与设计
我们以自带PWM口的P87LPC768单片机为核心部件进行阐述,光机电一体化直流电动机调速控制实训项目的整体结构如图1所示。
(1)单片机
选用P87LPC768,由于单片机只有20个引脚,既要控制电机的速度,又要显示转速,还要连接四个按钮开关。I/O口线比较紧张,因此采用了片内振荡和内部复位,使其对应的3个引脚可作为I/O口线使用。单片机的PWM0(P0.1)口作为PWM输出口。
本实训项目主要采用P87LPC768的一路PWM输出,PWM输出主要由一个10位的输出频率相关寄存器CNSW及一个10位的脉冲宽度寄存器CPSW组成。根据需要设置CNSW的值,可得到PWM的输出频率:
fPWM=fc/(CNSW+1) (2)
设置CPSW的值,可得到PWM的脉冲宽度。对运行的电机而言,各种不同的CPSW值就是各种不等的电压。
(2)转速检测电路
采用光电传感器测速电路。即在电机的转轴上加装一个圆盘,沿圆盘周边均匀开一圈小孔,再通过对射型光电传感器。当电机带动圆盘转动时,对射型光电传感器上的发射单元发射的光线通过圆盘上的透光孔,交替地照射到接收单元,完成光电转换,经放大整形可得相同频率的连续脉冲,将脉冲信号送到CPU的计数器T1,计算出电机的实际转速。
(3)功率驱动电路
功率驱动采用单电源可逆控制方式,一般采用由功率开关器件组成的H型桥式电路。有以下几种选择:a.采用功率场效应管,开关性能好,但价格较高;b.采用大功率三极管,但因直流放大系数hFE太小,需驱动的功率较大;c.采用中、小功率的三极管连接成达林顿结构,hFE较大,驱动功率较小,可由单片机直接驱动,且价格适中。
电路如图2所示,其特点是在一个周期内V12、V13与V23、V24和V21、V22与V15、V16两组达林顿管交替导通,改变一个周期内两组达林顿管导通时间的长短,就可实现对电机转速和转动方向的控制,开关频率可调至25kHz左右。
(4)LED显示电路
数码管显示电路设计4位数码管来显示设定转速和动态转速,采用动态扫描显示方式,主要采用软件扫描,占用了11条I/O口线。其中7根线用于段码的选择,4根用于位选择,LED采用共阴极接法。
(3)按钮开关
电机的运行根据需要由四个按钮开关进行控制,单片机采用中断扫描方法读取按钮信号,它们的功能分别是启动/停止键、正转/反转键、定时键、转向键。其中转向键还可以使电机循环定时转向。
本项目采用乐高(LEGO)机器人传动结构组件构建减速齿轮,曲柄连杆等机械机构安装在电机转轴上进行动态演示。至于对过电压、欠电压和过电流保护电路的实现方法,相关文献介绍较多,在此不作赘述。
3 教学实践
3.1教学思路
根据电子实训课程教学大纲的要求,我们在教学实践中始终坚持重基础知识,重基本理论,重基本技能的教育,实现了基础与前沿,经典与现代,课外与课内的有机结合(4)。光机电一体化直流电机调速控制实训项目是可供学生自主选择的知识覆盖面较全面的项目之一,学生利用这一实训项目综合运用模拟和数字电路,单片机原理及接口技术,传感器技术和电力传动控制技术,机械机构设计等课程的知识,对其进行综合论证、设计、组装和调试,达到培养学生的综合设计和创新能力为主线的教学指导思想。
3.2教学安排和实施过程
学生选择本实训项目后,老师把学生分成若干个小组,每组人数3~4人,若发现优生和差生有扎堆现象,需做出适当调整,以促进学生互相学习和项目的完成。项目分为必修和选修两部分,必修部分是电机转速闭环PWM控制和功率驱动电路以及转速检测电路,其它为选修部分。对于必修部分,老师从电动机转速闭环PWM控制原理入手,从转速检测(FG),频率/电压转换器(f/v),基准三角波发生器,PWM调速以及功率驱动电路的组成、工作原理和设计思想进行详尽的讲解和解剖,电路组成如图3所示。
实训过程中,着重启发学生利用基础专业课程中学过的元器件知识,并结合查阅相关资料完成设计,力求拓展学生的视野,教师的工作是努力促成学生从知识积累向综合能力的转化。无论是必修部分还是选修部分,每一个功能电路都可以用不同的方案去进行设计,把学生的兴趣爱好置于核心地位,鼓励主动探究,为其个性发展创造条件,使得不同层次,不同基础的学生都可以找到自己的角色。
学生实训成绩评定,主要依据在设计和制作本项目的过程中,能做出多少功能电路,方案设计的先进性及合理性,是否具有独到创新之处,电路布局规范程度,测试数据和波形的准确性,实习报告是否全面完整,先由各组学生自评和互评,最终由老师综合考评确定实训成绩。
3.3解决问题实例
在设计功率驱动电路时有的学生决定采用H型可逆双极性控制方案,使用了如图2所示的电路,但在通电调试过程中,屡屡发生三极管被击穿冒烟的情况,这是由于三极管工作在开关状态,集电极电流的变换滞后于基极电压的变化,三极管内部存在结电容效应而造成的。我们启发学生,在上面三极管导通时,如何保证下面三极管截止,反之亦然。大家开动脑筋,反复琢磨,终于有了方案,引入如图2所示的XY和NM两条导线,其原理是,当三极管V12和V15的基极为高电平时,V12和V13饱和导通,V15和V16截止,V15的发射极电位比基极高0.7V,反之亦然,从而保证了在同一时刻上下两组三极管只能有一组导通,相当于自锁。问题解决后,电机运行始终正常,使学生对三极管的特性有了更加深刻的理解。领悟到了基础理论的重要性。
整个教学过程中我们始终强调工程设计,处理方法以及工程实践中实际问题的解决。同学们感悟颇深,从课堂上学来的知识往往不是很深刻,只有从实践中带着问题学到的东西才说得上记忆深刻,真知灼见。
结语
工程训练实践教学中的实训项目不应是固定的、单一的、封闭的,而应是多元的、开放的。学生通过实践开阔了视野,活跃了思路,激发了灵感,养成了实事求是的态度,一丝不苟的严谨作风,勇于面对失败和挫折,积极进取的探索精神,实现了学生综合素质和创新能力的全面提高。工程实训内容应与现代技术发展的应用水平保持同步,并不断更新,动态调整,以适应卓越工程师教育培养的教学改革,适应国家经济发展、技术进步的需要。
参考文献
[1]浦龙梅,杨增强。单片机控制的PWM调速装置的研究[J].电子技术,2006,(2):37-39.
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[2]曹琳琳,曹巧媛,单片机原理及接口技术[M].长沙:国防科技大学出版社,2000.
[关键词]电子工艺实训 焊接 调试 组装 实践
一、概述
(一)培养学生的综合能力和创新能力是高校培养人才的必然趋向
随着科学技术的快速发展,面对21世纪对人才的需要,培养具有创新意识和合作精神,培养学生的综合能力和创新能力是今后高校培养人才的必然趋向。
在高校中,如何处理理论课程(基础课程、专业课程、选修课程等)与实践实训类课程之间的关系和矛盾?如何发挥工程训练中心这一创新实训基地的作用?
这种发展状况和趋势对各专业的基础课程提出了更高的要求,需要不断地更新课程内容,拓宽知识面。如何推动教学知识的更新,培养符合社会需要的实用型人才,是高校教学人员首先要考虑的实际问题。对这些素质的培养,实验教学环节有其明显的优势。
(二)学生参加电子工艺实习的必要性
具有创新意识和合作精神的人才是非常重要的高素质人才,培养学生的综合能力和创新能力成为工程训练中心培养训练学生的首要目标。
随着3C(计算机Computer、通信Communication和消费电子Consumer)结合与一体化,已成为信息技术和信息产业发展的重要趋势。在高等院校,对电方面专业的教学人员、学生以及电子技术基础课程都提出了更高的要求。对电方面专业学生的综合能力和创新能力等素质的培养,电子工艺实习环节有其明显的优势,从而也就显得更为重要。
国内普通工科院校与重点院校、国外高校相比,最大的不足就是实践实训环节做得不够,该环节是学生理论和实践相结合的桥梁和纽带,是学生从学校走向社会的必经之路。
(三)电子工艺实习所要达到的目标
电子工艺实习作为电子技术基础课程的重要组成部分,在人才培养过程中起着不可替代的重要作用。它的主要任务是培养学生的基本实验技能、电路的设计与综合应用能力以及使用计算机工具的能力,以全面提高学生的素质和创新能力。
最基本的要求:每位参加电子实习的同学在实习结束时,能够熟练地使用万用表、电烙铁、示波器等工具;能识别出电阻、电容、晶体管等,并能测试其好坏和相关的参数;会认芯片管脚顺序。
指导思想是:注重基础、了解前沿、促进创新。同学们只有把最基本的专业知识了解并掌握了,对最新的科技前沿了解了,才有可能去提高和创新,才会在某方面有所突破。总之,大家既要脚踏实地、又要高瞻远瞩,这样我们才会有创新,这样我们的实习才有意义。
二、教学方法的探索
首先,学习态度要端正。该实习环节也是难得的实践环节,不论同学们以后从事的是技术开发还是技术应用,也不论是产品的销售还是企业的管理,都要用到自己的专业基础知识。如果对自己的专业基础知识知之甚少,你如何去从事管理和经营?更不用说从事专业技术的开发和利用了!
其次,实训目标要明确。通过参加实训,把书本上的图形、符号、公式、定理和实训当中的实物、实践结合起来;通过实践验证理论,通过实践理解理论。
再次,实习结果固然重要,但与实训过程本身相比,过程比结果更重要。
电类专业的本科生来参加电子工艺实训,不是作为普通工人从事简单的焊接、调试、组装几件实训产品匆匆了事,而是作为一个拥有相关专业知识的本科生从事验证理论知识的实践者,把实训过程中的各个环节的知识都消化了、理解了、吸收了。
最后,制定合理的考核标准。通过参加实训,不仅要让他们学到文化科学知识、工程实践技能,还要让他们形成良好的行为习惯。
考勤签到、安全操作、环境卫生、元件丢损、工具使用、元件焊接、产品调试、实习报告、实践考核等环节都要列入考核内容,与实训成绩结合起来,真正体现实训成绩的公平、公正,合理。
三、教学内容的探索
充分利用现有的软、硬件资源,借助多媒体和网络,分三个阶段(层次)进行。
(一)第一阶段:前期预备阶段训练内容
1.基础理论
具体内容:万用表,电烙铁,焊锡,PCB板,基本元器件知识以及安全用电知识。
教学要求:为具体实践做准备。
2.元件测试
主要内容:基本元器件的识别,认识装配工具及万用表使用方法。
主要器材:基本电子元件,实习工具,万用表,示波器等。
教学要求:正确识别元器件参数,掌握测试方法及参数检验标准;正确掌握工具的使用范围与方法。
3.焊接实训
主要器材:电烙铁,焊锡,废旧电路板(练习板)。
教学要求:了解电烙铁的结构、安全使用方法、性能及锡焊认识;观察、认识焊料的熔化、凝固过程;熟悉掌握锡焊五步法,方法正确、操作规范。
4.基础实训
主要内容:PCB装焊、导线焊接、元器件成型、镀锡及装焊。
主要器材:电烙铁,焊锡,PCB练习板,导线。
教学要求:元器件成型与镀锡,卧式及立式安装;掌握导线的剥线、镀锡以及搭焊与绞焊的焊接方法。
5.基础考核
主要内容:工具的使用、元器件识别、导线焊接、元器件成型、镀锡及装焊等。
主要器材:万用表,电烙铁,焊锡,PCB练习板,导线等。
教学要求:进一步巩固以上的训练内容,为下一步实习做好准备。
(二)第二阶段:实践操作阶段训练内容
1.产品原理
具体内容:FM贴片收音机、多用充电器、数字万用表等原理和焊接工艺。(每批学生选做2件实习产品)。
教学要求:了解实习产品的基本原理和具体焊接工艺。
2.SMT的元件、设备及装焊工艺过程(在SMT贴片教室)
主要器材:FM收音机、配套演示板、示教板。
教学要求:认识SMT/SMD,了解SMT设备及装焊工艺,贴装FM收音机板。
3.FM收音机组装调试
主要器材:示波器、万用表、电烙铁,焊锡,FM电路板及元器件。
教学要求:微型电子产品组装及调试。
4.充电器装配与调试
主要器材:示波器、万用表、电烙铁,焊锡,电路板及元器件。
教学要求:了解电子产品装配方法与工艺;掌握调试法及故障分析方法;进一步加深对电子元件的认识。
(三)第三阶段:实践操作提高和扩展阶段训练内容(扩充内容)
1.用Protel99se软件设计SCH原理图和PCB印刷板图
主要器材:指导书、计算机。
教学要求:掌握SCH和PCB软件设计方法。
2.手工设计PCB
主要器材:样品板、绘图纸和笔。
教学要求:掌握PCB手工设计方法。
3.印制板制作:
主要器材:覆铜板一块、转印图纸一张、转印机、蓝色环保腐蚀剂、微型钻床。
教学要求:了解印制板种类及手工制作工艺过程与制作技巧。
4.单片机及PLC应用介绍
主要器材:单片机、PLC模块。
教学要求:了解一些单片机和PLC的一些基本知识和它们在工控领域的实际应用情况。
四、典型示例
如何把理论和实践真正结合起来:让理论指导实践,反过来再让实践验证理论;下面我们举几个典型的例子加以介绍。
(一)电烙铁电阻和电流的测量
题目:实习用的是一把30W/220V的外热式电烙铁,试计算一下该电烙铁的电阻值R、电流值I有多大?再测量一下实际的电阻值R、电流值I有多大?
理论计算:已知P=30,U=220,不考虑功率因素,利用公式P=UI=U2/R来计算
R=U2/P=2202/30≈1.6 KΩ
I=U/R=220/1.6≈137.5 mA
实际测量:先测量一下电烙铁的实际电阻值(如测得R=1.9KΩ),再通电测流过电烙铁的电流值(如测得I=114.5mA)
对上述数据,我们得出结论:理论和实践有一定误差,但理论可以指导实践,反过来再实践也可以验证理论。
(二)电源电路参数的测量
题目:以充电器中的电源电路为例,测试一些电压参数,并观看其波形的幅度和频率。
1.测量变压器的初次级电阻值,并以此来估算其变比。
2.测试变压器的输入和输出电压波形,并察看其幅值和频率,看有何异同?
3.测试整流前后的电压波形,看有何异同?
4.观察一下整流时加滤波电容和不加滤波电容对输出电压有何影响?
分析:这是一个典型的电源电路,包括了变压、整流、滤波三个环节。通过测量变压器的初/次级电阻分别为1500/3欧姆,电阻比为500/1。我们知道变压器初次级的电阻比等于其变比的平方,再测量一下其电压值,可算出它的变比、电阻比,再与实际测量的值做比较。
通过参数测试和查看波形,会理解有效值和最大值的关系,交流与直流、脉动直流的区别;知道变压器、二极管、电解电容在该电路中起的作用。
通过对上述电路的搭建、参数测试、波形测量,我们会把很多知识点得到实践的印证,加深理解,有利于消化和吸收。
五、结论
通过对高校中本科生参加电子工艺实训的探索和研究,得出以下几点结论与大家共享:
第一点,实践是硬道理
理论学得再多,再深,如果懒得动手去实践,一切都是空的!只能是纸上谈兵,高谈阔论而已!实践、实训环节是工科院校的学生不可缺少的必修环节。
第二点,过程比结果更重要
如果没有过程,哪来的结果?如果只要结果不要过程,何必如此麻烦呢?老师直接把试题答案告诉学生岂不皆大欢喜?我们正是需要这个过程来锻炼和充实自己、磨练自己。通过参与实训过程,把书本上的图形、符号、公式、定理转化成动手实践,同学们才能学有所用,才能把理论消化和吸收,以后才可以指导自己去实践、去创新。
第三点,让学生带着“问题”去参与“实训”
在实际动手操作之前,先给学生提出一些思考性的问题(比如“变压器的变比与初次级电阻之间的关系如何?”,“普通Ф5发光二极管的正常工作电流是多大?”等等),让他们在实训中自己去寻找答案,这样的效果要比“知道答案后再去验证”要好的多。
第四点,由简单到复杂,由点到面
电子工艺实训也不例外,需要同学们由简单到复杂,由点到面,一步步完成实训科目。实训先从最简单的最普通的地方入手,比如先从实训的工具(电烙铁)开始,电烙铁的电阻值和电流值理论上是多少,实际又如何?同学们一测便知。
逐步培养学生形成勤于动脑、乐于动手的好习惯。做任何事情都要循序渐进,一步步地来;不要急于求成,好高骛远。
[参考文献]
[1]姚宪华,郝俊青.电子工艺实习(工程实训).北京:清华大学出版社,2010.P1-5,P17-18
[2]曹啸敏.电子工艺实习教学内容的研究与改革[J]中国科教创新导刊, 2009,V1(35): 47-47
2003年07月28日星期一,早上8.30我领到了“中国电信实习生-无锡电信局”的工作证,第一天的上班便由此开始。和我一起实习的还有一位来自哈尔滨工业大学电子信息专业大三的学生,我们来到了国脉大厦的一间办公室第一次进去我有些小心生怕自己的动作哪里出事似的,姚工程师安排了我的坐位,接着教我们些平时需要完成的工作量让我演示了一遍主要是用Ms-Office来服务于工作,把需要的数据还有从其它软件中导出的材料进行修改整理,其中Excel会经常用到这里面的功能也相当足够了。就这样第一天的工作在忙碌与小心中结束了。这一天下来感觉有点累,虽然工作量并不是很大,而且这些工作对于我这个计算机专业的来说没有什么疑难,和我一起实习的赵同学与我一样的感觉,心里难免会因为不能发挥自己特长做重复性劳动而感到郁闷,所以这个第一天过得相当不舒服,与我刚进入电信局大门那一刻对待工作向往而神秘的感受出入很大!
每天碰到的人和事多会不同,这里可以感受到不同性格和作风的员工们对待工作的态度。赵同学和我一起分担着每天的工作量我们互相协作,对于这种工作量对我们俩来说是没有任何难度的,我们是在资源调配建设部下的一个部门,这个部门主要负责通信仪器方面的技术监督和调试工作,多是在电脑上完成的,办公室里电话的声音是没有间断过的,忙的时候有的工程师同时接3个电话多有可能发生,传真机和打印机是没有时间休息的。星期二会召开会议,关于工作汇报总结的事宜,星期五下午,会有政治活动与学习进行对员工们的思想教育企业文化的灌输。慢慢的我们了解了内部的运作情况每天上下班的心情多不一样跌宕起伏。正是大伏天在高温连续的情况下,孙工程师带领手下联系好电话安排车子仪器等现场勘测,量取数据回来后对信号分析处理,这样可以网络优化。有一天西安的一家公司来我部门进行产品推荐和严工程师商议技术上的细节,他是负责部门管理的他们的对话对我很有帮助看在眼里,心里暗暗引起崇拜之心,从小我就对成功人士很敬仰。办公室内部多是一人一台电脑一个电话和办公桌彼此隔开,第一次进入以前在心里一直很神秘的地方,两个星期下来尝到了不少人际关系处理,工作态度方面的体会,尤其是领导与下属间的交流和接触更是微妙得很!
赵同学熟悉网络通讯和Linux系统下的操作,由于网络监控中心暂时不需要这方面的技术所以他也就很快结束了两个星期的实习生活。第三星期我被安排到了通信大厦的技术支援中心下的一个部门进行实习,这是一个宽敞的大厅被一分为二,隔着玻璃的里面全部是一台台的数据处理的大型工作站,厚厚的传输线通向大楼的各个部门。外面几十台电脑由server和ct构成,朗讯工程师们在进行维护和调试工作。我那台机器时server2,这里的工作主要是运用数据库,SQLserver和一些我没有学过看到过的东西在那里运行着。每天我多要用到数据库产生数据,其中也用到一些编程的知识,这些多是需要我今后补充的知识,这也让我更加的坚信技术的重要!纯技术在这里发挥的淋漓尽致,这里对于人事关系不是很重要反而技术是第一性的,在这里的每一天我多小心的看着,这些对于我的影响是不庸质疑的。8月12日这一天是一个特别的日子,早上9:00多全部机器不能copy,paste并且会自动重启,面对着这些workspace我无能为力,虽然机器上多装有Nav2003但机器全部瘫痪,不能正常工作,下午才知道是Msblast在攻击MircrosoftRPC漏洞IP和UDP135,134,4444,29端口所有NT和XP多在攻击范围之内。工程师立刻打电话总部询问情况,得知是病毒袭击,下载servicepack1和漏洞补丁后用工具查杀才能清除。在困难面前无能为力的样子让我感到了技术和知识的重要之重要,上了生动的一课“技术落后就要挨打”
经过四个星期的实习生活,感受颇丰富。实习给我带来的不仅仅是一段实习的经历,在这个大二的暑期,在大学两年的学习生活告一个段落的特殊时期,这一段经历对我的价值观产生了改变,让我以新的心情和姿态面对生活。人要有专业精神,以技术为基础,能力为主,从失败中总结经验,勇敢乐观的面对人生!
--现在已经开学了,大三了,这个学期的课程是学位课程:编译原理,计算机组成原理,数据库技术,考察课程:人工智能,数字信号,单片机。今年多是专业课程,还有英语四级也需要在12月份过掉才行。
关键词:产业结构调整; 模式化教学; 课程体系;实训条件
中图分类号:G710文献标识码:A文章编号:1005-1422(2016)04-0030-02
作者简介:周柳奇(1975-),男,中山火炬职业技术学院教师,副教授。研究方向:电子技术应用与智能控制。(广东 中山/528436)
近年来,随着我国社会主义现代化建设的飞速发展,我国进入到了一个调结构、促发展的关键时期。因此,产业结构的调整升级是我国现阶段社会经济发展面临的一个重大问题,企业对产业人才的要求不断提高,这势必要求职业教育的培养目标进行相应的调整。作为高职院校从事应用电子专业教学的教师,如何适应国家产业结构调整升级的发展要求,培养什么样的应用电子专业人才是亟待研究改革及解决的问题。通过企业调研,对有关企业的职业岗位进行分析,以期制定人才培养方案时对应用电子专业培养目标、教学模式、课程体系、实训条件、考核方式等进行相应的调整。
一、培养目标定位
掌握应用电子技术专业必需的基理论、基本技能基础,具有一定的分析和解决电子技术实际问题的能力;了解电子技术新技术、新工艺和新知识;在电子信息制造业从事智能电子产品方面的设计、生产、检测、维修、管理和销售等工作;有一定的工程实践设计能力,能适应社会经济发展的技能技术型人才。
二、教学模式定位
运用多种教学模式来实现上述目标。
(1) 推行“校企合作,工学结合”
推行“校企合作,工学结合”教学模式,与企业合作创建“工程创新实训中心”,引入企业的技术和管理方式,将兴趣班、创新中心、实践基地三结合,提高学生的实践操作能力和创新能力,同时使学生在实际学习环境中感受现代企业的管理理念,结合企业中的“6S”管理标准,培养良好的职业习惯;了解或掌握电子技术新工艺、新技术和新理论,培养认识能力和实践能力。
(2)实行教学做“六个对接”理实一体化教学模式
积极实行“六个对接”理实一体化模式,人才培养规格与企业岗位需求的对接,教师角色与师傅角色的对接,思想素质教育与职业文化素养的对接,教学内容与生产项目的对接,能力考核与企业评价的对接,实训环境与企业文化的对接。学校从企业聘请能工巧匠对学生进行现代智能电子产品生产工艺流程的现场指导,了解现代智能电子产品中应用到的新技术,为学生创造真实实训的机会。从而提高技术应用能力,增强自律能力、服务意识、工作责任感,养成守时、快节奏、严谨和敬业的职业素养,提高学生的综合职业能力和就业竞争力,实现校企无缝对接联动培养“零适应期”的技术技能型人才。
(3)以科研项目带动教学的模式
鼓励教师积极参与企业合作开展电子产品及电子新技术的应用研究和推广,以实际产品作为项目,以该项目为载体,激发学生的学习兴趣,指导学生参与项目,来培养学生独立思考的能力、解决问题的能力以及实践创新的能力。
三、课程体系构建
应用电子技术专业是一个宽口径的专业,分支比较多,不同的学校定位,必需结合服务相关行业与地方经济,应专业复合方向为突破口,以模块化进行课程体系整合。
根据以上思路将应用电子技术专业教学内容分为三个模块:专业基础课模块、专业模块和专业方向模块。
专业基础课模块:涵养电子元器件、电路、测量仪器和计算机编程等方面的知识,如:电路分析、电子技术、单片机技术、电子设计技术、计算机编程技术、测量技术、数据采集技术等,通过这些专业基础课程的学习,初步掌握电子技术的基本知识基本理论,同时该基础为学生可持续发展提供动力,在这个阶段的课程实施过程中,理论与实践的比例为6:4,做到理论够用,而实践课程以实验认证性为主,辅以简单模块的实训课程,学生学习过程中要循序见进,为后续的专业模块课程的学习打下扎实的专业基础。
专业模块:该模块突出实用性、实践性和综合性的特点,紧跟智能化、网络化和信息化的新动向,以项目为载体,项目中要体现现有的电子技术最先进的课程,如智能卡技术、SOPC编程技术、ARM嵌入技术、DSP应用技术、网络技术等等,在具体教学实施过程中,将项目的引入、过程和考核要紧密结合,做到理实一体化,达到教学做三合一。
专业方向:体现专业的前沿性,先进性等特点,以公开课、专题报告的形式作为专业方向课程的载体,介绍电子技术新工艺、新技术和新知识。通过专业方向课程的教学,让学生了解本专业的最新发展动态,为学生学习提供一个明确的方向。
四、实践教学方式
实践教学是职业教育实践能力培养的重要场所,由于现代技术的发展,将校外实训条件向校内转移,通过校企合作形式,共同创建“工程创新实训中心”方式实现。实践课程分为基本技能训红练、职业技能训练和综合职业能力的训练三个层次。职业技能和综合技能要紧跟企业生产实际的发展和变化,根据专业技术领域的发展及时微调教学内容,以确保课程体系的职业性、时代性和实时性。
(1)以任务为中心将实践环节分三个阶段完成:一年级下企业进行职业素养锻炼,二年级进行技能提高(综合实训),三年级进行毕业实习。整个实践环节中,强化毕业实习环节,学生带着毕业设计课题到校外实训基地,且专业对口企业等有针对性地进行毕业实习,完成毕业设计。学校按1:15的师生比安排指导教师,并邀请实习单位现场专家参与毕业实习指导。毕业实习结果以学生作品为主,辅以实习报告,并将实习单位意见作为重要考核依据。
(2)以学生为中心,坚持“教、学、做” 合一的原则,采用现场教学、案例教学、项目教学等方法;充分利用现代教育手段,采用多媒体教学,提高教学效率与效果;建立课程教材网络资源库,逐年将人才培养方案、教学大纲,主干课程的教案、课件、习题、实验实习指导、授课录像、在线测试等资料上网,实现资源共享,方便学生在网络中自主学习。
(3)以技能为中心,建设专业对口的、工学结合的校内外实训基地,使实践教学由过去的模拟教学转变为在真实的职业工作环境下的教学。同时鼓励教师下企业进行实践锻炼,以提高其实践教学能力;鼓励教师积极参加科研和技术开发项目,以提高其科研能力;并且广泛吸纳优秀职教人才,不断提高师资水平,以保证师资队伍能完全满足工学结合人才培养模式的要求。
在技能训练实践性教学环节当中,要求组织学生实训过程中,严格遵守现代企业的“7S”管理要素,以培养学生的职业素养。
五、考核评价办法
考核办法对职业教育的质量监控具有重要的意义,根据不同教学模块,提出一种动态考核办法,笔试与面试的比例随教学模块的不同而有所改变,在进行专业基础课程模块学习时,考核笔试为主,面试为辅,总成绩由平时成绩、笔试成绩和面试成绩组成。专业模块则以面试为主,对相关的理论知识进行笔试;专业方向课以提交论文的形式考核,面试主要是实践操作考试;平时成绩由过程评价成绩(20%)+教师与学生互评成绩(10%)+专业教师与企业专家考核成绩(20%)组成,做到过程和结果同时重要,克服了学生重结果,不重过程,重理论不重实践的现象。在整个考核过程中,要以教考分离的原则,做到运动员与教练员的身份分离,实现教学质量的有效监控,提高老师的教与学生的学的质量。
明确培养目标,根据复合化方向整合课程体系,选择合理的教学模式,加强校企合作,突出实践环节的教学,合理的考核办法,不断提高职业院校学生的专业能力、职业能力和创新能力,为我国产业结构调整提供更多技术技能应用型人才。
参考文献:
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