電路板設計基礎知識范文
時間:2023-10-19 17:11:56
導語:如何才能寫好一篇電路板設計基礎知識,這就需要搜集整理更多的資料和文獻,歡迎閱讀由公文云整理的十篇范文,供你借鑒。

篇1
關鍵詞: 電子基礎 教學方法 電子CAD
一、引言
計算機輔助設計(CAD)印制電路板軟件的發(fā)展,為印制電路的設計與生產(chǎn)開辟了新的途徑。使用計算機繪圖軟件,可以如愿地按照自己的初步設想去直接布局和走線,擬訂初稿以后,再統(tǒng)觀全局,酌情修改。這樣,可以很方便地將電路原理圖設計成印制電路的布線圖,并通過繪圖機將布線圖直接繪制成供照相制版使用的黑白底圖。根據(jù)需要,還可以通過計算機編制數(shù)控鉆床的打孔程序。PCB設計軟件種類很多,目前在我國用得最多的應屬Protel軟件。它功能強大,界面友好,使用方便,最具代表性的是電路設計和PCB設計。
二、設計印制板電路
用電子CAD軟件(Protel)設計印制板電路,一般操作步驟大體如下。
1.在軟件中定義焊盤尺寸及印制導線寬度、線間及線與焊盤的最小間距等命令;
2.確定印制板尺寸;
3.確定各元器件的焊盤位置;
4.元器件之間的相互連接;
5.布線后,審查走線的合理性,并對不理想的走線進行修改,包括改變方向、路徑和寬窄等;
6.定稿后通過繪圖機按所需比例直接繪制黑白底圖,也可以生成GERBER格式文件,供光學繪圖機作曝光(曬板)使用的膠片,或者使用激光打印機輸出到塑料膜片上,直接代替照相底版;
7.將設計稿保存。
使用計算機輔助設計印制電路板,不僅速度快,而且布線均勻、美觀,圖形精度可達到0.05mm以內(nèi)。這對使用數(shù)控鉆床打孔和自動裝配焊接是極為重要的,特別是對于高密度的印刷板和多層印刷板的設計與生產(chǎn),使用計算機輔助設計更是必不可少。
三、印制電路板的特點
印制電路板(PCB)在整機結構中由于具有許多獨特的優(yōu)點而被大量使用,電子產(chǎn)品的整機組裝幾乎都是以印制電路板為核心展開的。印制電路板的裝配主要就是將電阻器、電容器、晶體管,以及各種電子元器件通過焊接或表面貼裝的方法安裝到印制電路板上。
在教學中,將一只三極管安裝到線路板上,需要根據(jù)極管大小留出合適的占位空間。線路板上鉆出的三個三極管的三個腳,這便是設置元件封裝。印制電路板有單面板和雙面板,但多層板絕大多數(shù)同學沒有接觸過,特別是中等職業(yè)學校的學生大部分是進校后才開始了解到電子產(chǎn)品的內(nèi)部安裝,對各種元器件、線路板缺乏感性認識,使得設置元件封裝和設計PCB板時倍感困難。這就要求學生,一是要盡量多地接觸各種不同的元器件,了解其外觀結構、電氣性能,要掌握對于分立元件,甚至是同一種元件由于耐壓不同,是立式還是臥式安裝的不同,其封裝設置也是不同的;二是要對成品線路板多觀察,看清印制線路一面的過洞、焊盤、線寬、線間距離情況;了解元件一面的特別間距、離板高度、元件分布及大功率元件的散熱等是如何設計的。學習時,須對比實物瀏覽元件封裝庫,并且自己動手設計元件封裝,加深對封裝形式的理解。
為了提高學習效果,應讓學生自己設計線路板,然后裝上元件,做一個簡單電路,從中一定會有所收獲,更主要是可以發(fā)現(xiàn)設計中存在的問題,加以改進、并以完善。
四、學好電子基礎知識
要熟練運用CAD軟件設計印制電路板,電子基礎知識是不能缺少的。很難想象一位不懂電路原理、不會分析電路的人能設計出好的印制電路板。缺乏電子基礎,設計出的印制線路板可能元件布局和布線不合理(比如高頻電路沒有考慮屏蔽裝置而工作不穩(wěn),接地線過長或者接地點位置選取不當產(chǎn)生自激,等等)而使產(chǎn)品性能指標達不到要求,或者根本就是廢品。中職階段學習時間有限,能達到設計、改造簡單電路也就不錯了,但是以后一定要鉆研電子理論,只有基礎扎實了,才能設計出復雜而又優(yōu)秀的印制電路板。
五、注重積累實踐經(jīng)驗
要設計出好的印制電路板,只依靠電腦自動制版是不夠的,手工完成部分非常重要。關鍵元件的手工布局和信號線、電源線、地線的手工布線,關鍵元件的選取及添加合適的跳線等,對電子產(chǎn)品的電氣性能影響很大,而這必須經(jīng)過較長時間經(jīng)驗的積累。比如,某種彩電開關電源的啟動電容容易失效,而該電容安裝在開關管散熱片旁邊,你就要想到它是由于長時間高溫烘烤使電容器內(nèi)的電解液干枯而失效的。為了避免類似問題的出現(xiàn),在設計時我們在為發(fā)熱元件留出散熱空間的同時,還要讓怕熱元件離熱源遠一些。每一次實驗或者實習,不管結果是成功還是失敗,都要多看、多想、多動手、多總結。除了注意總結自身經(jīng)驗以外,還要重視學習他人的經(jīng)驗,同時也可多參閱電子類報刊。
六、加強學習專業(yè)英語
目前電子設計自動化還是國外軟件的天下,幾個著名電子CAD軟件都是英文版,另外,外資廠的電子儀器幾乎清一色的進口產(chǎn)品,就連產(chǎn)品訂單、設計圖樣和生產(chǎn)報表等也都不是中文。所以非學好電子英語不可。現(xiàn)在的中職學生英語基礎較差,電子專業(yè)英語水平非常有限。面對滿屏幕的英文,大部分學生開始時很不習慣。如果說Windows版的Protel99軟件用起來可以勉強應付的話,那在外資電子廠很流行的DOS版的PADS2000,學生就感到無從下手,連輸入字符也要用英文。平時,有機會多看電子方面的英語資料,比如英文版電路圖、說明書等。
七、結語
學好電子CAD(計算機輔助設計)的課程,對印制電路板及印制電路的裝配工藝學習具有非常重要的意義。因為印制電路板的裝配安裝在整個電子電器裝配流程中是非常基礎的知識,也是非常重要的一個環(huán)節(jié)。
參考文獻:
篇2
《電力電子技術》是自動化及其相關專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎課程,它的內(nèi)容繁雜抽象,但是實用性強,技工電氣高職班的學生要很好地學習它還不是件易事,這使得教學工作進行起來比較棘手。經(jīng)過總結多年的教學經(jīng)驗,我們摸索出了以項目教學法為核心,分步驟,對該課程的知識由淺入深,化繁為簡進行教學,取得較為明顯的教學效果。
1學情分析
首先,我們應對學習該課程的對象進行分析,結合學生接受知識的特點,有的放矢,設計出一套適合學生特點的教學方法,這為取得良好的教學效果打下堅實的基礎。該課程是面對技工高職電氣相關專業(yè)學生所設的,這樣的班級在目前的技工教育中,人數(shù)一般為35~45人之間,其中有1/3的學生學習較為積極主動,1/3的學生需要在教師和同學的帶領下被動地學習,還有1/3是無心向學的“差生”。針對這種情況,我們對全班的學生進行分組,通過以強帶弱,以積極帶被動的學習形式,同時培養(yǎng)學生的團隊協(xié)作意識。技工學校電氣相關專業(yè)的學生還是普遍存在動手能力強,理論分析能力差的情況。針對這樣的學情,教師在教學過程中應該注意將難懂復雜的理論知識融入到一個個典型制作電路當中去。另外,因為他們是電氣相關專業(yè)的學生,有一定電工電子技術的基礎知識,為接受繁雜的電力電子知識打下一定的基礎。
2制定教學計劃
通過學情分析,我們幾位一起任教該門課程的教師進行集體備課,這里要特別感謝陳琨韶老師和陳國榮老師,他們?yōu)槲覀兩虾眠@門課想出了很多好辦法,他們結合深厚扎實的專業(yè)知識,將整門電力電子課程轉化成幾個項目進行教學。項目教學方法是將零散難懂的知識融入到每個具有代表性的項目上,這里是尋找合適的典型工作電路,再自制合理的工作頁引導學生參與學習。這樣一來,一向被公認難上的一門課,經(jīng)過我們的努力將其變得更容易教,更容易讓學生接受和對學生產(chǎn)生更好教學效果的一門課。
3確定典型工作電路
該門課程主要使用的工具有:示波器,萬用表,電烙鐵,變壓器等。本課程結合重點知識、查找相關資料,設計出學生易學易懂的工作電路,主要用了兩個電路作為實訓內(nèi)容。它們分別是調(diào)光燈電路———包含單相整流電路和單結晶體管觸發(fā)電路兩大部分;555PWM脈寬調(diào)制電路。調(diào)光燈電路。在實訓室中為了方便學生實訓并安全完成任務,我們將該電路的交流電源220V經(jīng)過變壓器把電壓將為16~18V交流電,同時所用燈泡也更換為額定電壓為8V的小燈泡。另外,為了適應以上改變,電路中的R1和R4兩個電阻應被短接,這樣才能出現(xiàn)既定實訓效果。也就是當調(diào)節(jié)電位器Rp時,燈泡的亮度會隨之改變。555PWM脈寬調(diào)制電路,該電路應用555芯片驅動整個電路,以起到控制直流電機速度和燈泡亮度的作用。學生可以通過示波器檢測555芯片6腳和2腳連接處的波形,如果電路連接正確,檢測出來的波形是鋸齒波。如果不能出現(xiàn)該波形,應提醒學生檢查電路的焊接是否出錯。另外,學生可以通過檢測NPN三極管的b極,測出正確波形為方波。
4制作有針對性的工作頁
任務的實施通過了解學生的知識結構,我們編寫了幾個典型工作頁,以此來引導學生“在做中學,在學中做”。第一個階段的工作頁是以復習電工電子知識為主,新學的電力電子元件知識為輔。從而引導學生回憶、鞏固已學知識,對比、聯(lián)系地來學新知識。第二個階段的工作頁一共有兩個,是圍繞圖1、2—兩個典型工作電路,展開一系列知識點編制的。該工作頁的主要內(nèi)容是設計相關的題目,這些題目主要體現(xiàn)了在學生制作該電路時所需要的電力電子技術方面的理論知識。通過工作頁可以讓學生邊做題邊從課本、網(wǎng)絡中查找需要的知識。這樣就有效地化被動接受知識為主動查找知識,教師在一旁加以點撥和提醒,協(xié)助學生完成。教師結合每次講解的內(nèi)容布置相應題目,并作為作業(yè)要求學生完成。
5項目的實施
項目的實施分為幾大部分,分別是查找資料填寫工作頁、列出元件清單、繪制電路原理圖、繪制電路實物圖、焊接電路和調(diào)試電路。
1)查找資料填寫工作頁。學生根據(jù)教師提供的工作頁,通過上網(wǎng)查找資料或者課本完成相關題目,為順利完成該項目奠定理論基礎。
2)繪制電路原理圖。學生根據(jù)教師提供的原理圖,自己動手繪制出來,一來鍛煉學生繪圖的能力,二來加強學生對原理圖的理解。
3)列出元件清單。學生根據(jù)原理圖和教師分發(fā)的元件實物列出元件清單,該清單包括元件的型號、參數(shù)、圖形符號、文字符號等。
4)繪制電路實物連接圖。學生以電路原理圖為依據(jù),根據(jù)元件引腳實際封裝的位置匯出最合理的布線圖,避免元件與元件之間的連接線路錯亂,要求符合電路布線原則。
5)焊接電路,電路的焊接要求學生掌握熟練的焊接技術,不能出現(xiàn)虛焊、假焊、空焊和冷焊等。
6)調(diào)試電路。教師要求高職的學生應自己調(diào)試電路板。首先應該對照實物接線圖檢查成品電路板的連接有無錯漏,其次利用示波器測試電路板相應位置的電路波形以檢測所焊接的電路板是否能出現(xiàn)正確電路的波形圖,如果波形吻合說明電路板制作成功,反之亦然。最后學生根據(jù)理論知識分析成功電路板出現(xiàn)對應波形的原理。
6師生小結
每制作完成一個典型工作電路后,教師會根據(jù)學生在該項目學習的過程中存在的主要問題進行小結和解答。學生則以小組為單位,上講臺匯報他們的學習成果以及提出學習過程中的疑問。最后教師要求每位學生應自行完成該項目的實訓報告,以此作為作業(yè)。
7結語
篇3
1.1應用EDA的必要性
EDA技術是現(xiàn)代電子信息工程領域中的一門新技術,它能夠利用軟件的方式對系統(tǒng)進行硬件設計,具有高層綜合和優(yōu)化的功能,能在系統(tǒng)級對設計系統(tǒng)進行優(yōu)化。這樣當電路較為復雜時,采用EDA技術能簡化設計過程,同時能設計出一些特定的芯片。由于采用的硬件描述語言進行開發(fā)設計,利用EDA工具設計相關硬件的版圖文件,最終在FPGA/CPLD或半單體晶片上制作成具體的硬件電路,這樣學生能接觸平時很少接觸到硬件設計相關知識,并加強數(shù)字電路的理解。
1.2EDA在電子技術類課程中的應用
針對信息類專業(yè)相關專業(yè)課程原來各自有比較完整的但相對封閉的知識體系且都有實驗教學環(huán)節(jié)的特點,將這些課程的理論教學與實驗環(huán)節(jié)有機組合,將較獨立的《EDA技術與應用》、《電子電路CAD》、《單片機原理與應用》、《電力電子技術》課程以及相關課程設計等環(huán)節(jié)銜接起來,構成一個基于EDA技術應用的設計性、綜合性實驗教學體系。在《EDA技術與應用》課程中,將EDA工具(虛擬電子工作臺EWB)引入到數(shù)字電子技術教學和數(shù)字電子技術課程設計中。利用計算機仿真的方法對電子電路的原理、性能進行仿真和測試,掌握電子電路的調(diào)試方法和排除故障的途徑;進一步熟悉各種測試儀器的使用方法;提高對所學知識的綜合應用能力,使學生在較短的時間內(nèi)掌握設計和分析電子電路的先進手段,提高了數(shù)字電子技術課程的總體水平。
EDA與電子技術課程設計的開設,為傳統(tǒng)課程注入了新的活力,提高了學生的學習興趣,這不僅為本課程的教學奠定了良好的基礎,也為后續(xù)各門專業(yè)課程提供了基礎知識的保證。在后續(xù)的課程中,運用EDA技術進一步掌握各種電路原理和設計方法,通過PTOTEL軟件繪制出原理圖并且設計出PCB板,最后安裝元件焊接,完成電路板的制作;另外在《單片機原理與應用》中,學生又學會用單片機實現(xiàn)電路的設計,這時可以讓學生將原來課程中設計的電路改用另一種方式來完成;在電力電子技術課程中,可以進一步設計基礎電路和簡單的控制系統(tǒng)。幾乎所有的課程都會涉及到基礎電路原理分析、控制芯片以及系統(tǒng)架構等內(nèi)容,都需要電路支持,構成一個完整電路系統(tǒng)。這個電路系統(tǒng)從基本電路設計到最后做成PCB板都可以用EDA技術中的電路板制作方式或者PROTEL軟件中的方法。
由于EDA基礎邏輯電路部分設計加入到數(shù)字電路課程中,會占用部分課時。這要求我們對相關課程教學做出部分調(diào)整。在數(shù)字電路的基礎性實驗課程部分,采用傳統(tǒng)的數(shù)字電路設計實驗設備與EDA技術分別完成相同的邏輯功能設計,讓學生通過對比加強對數(shù)字電路的認識。在教學方式方面,除采用多媒體教學方式以加大單位時間內(nèi)的教學容量外,建議增加學生自學的環(huán)節(jié)。教師制定相關的自學指導和學習方案,引導學生進一步學習EDA技術,如帶有嵌入式IP核的ASIC設計。
2結束語
篇4
現(xiàn)有的實驗大都是驗證性的實驗,設計性和綜合性實驗少之又少,更沒有具有專業(yè)針對性的實驗。應針對汽車專業(yè)的特點增加設計性、綜合性實驗。但是不能過于復雜,要結合汽車專業(yè)找出簡單有代表性的問題,從而使基礎實驗更能接近專業(yè)課程,提高學生分析問題、解決問題、理論聯(lián)系實際的能力,提高學生的動手能力、實踐能力。
二、加強傳統(tǒng)實驗教學中的預習和總結兩部分工作
實驗內(nèi)容改革之后,每個人的設計內(nèi)容應該不是完全相同的。老師給定一個題目,學生自己設計分析,所以必須加強預習設計這一項工作。實驗結束后的分析工作也必須加強,因為自己設計的電路肯定會包含電路中的很多基礎理論知識,要做到能將最基本的理論驗證部分從自己設計的電路中找出來的能力。這樣才達到實驗的效果。
三、增強專業(yè)分析的能力
將基礎實驗與專業(yè)內(nèi)容相結合,讓汽車專業(yè)的學生將基礎知識的分析能力運用到專業(yè)實踐中,不僅增強學生的專業(yè)分析能力,而且增強了學生對專業(yè)知識的掌握,同時加深了對知識的運用能力。比如說在車載音響的結露實驗中,某處結露就會導致該處電路短路,怎樣進行分析,這就需要用到電工技術知識。首先判斷結露實驗后汽車音響是否出現(xiàn)故障,如出現(xiàn)則尋找電路板中的結露點,分析結露點處電路元件,然后根據(jù)電路原理圖將結露之后的電路進行分析,結露點導致什么位置的電路短路,由于短路可能造成哪些性能改變,應該怎么解決;再比如車載系統(tǒng)的塵埃實驗中,塵??赡茉斐赡男┑胤介_路,造成哪些問題出現(xiàn),問題可能出現(xiàn)在哪里。這些都需要運用電工技術知識以及專業(yè)知識去分析、判斷并解決;比如振蕩實驗可能導致車載系統(tǒng)與車載電源的接觸分離,這就需要熟悉汽車的基本構造,找到接觸處進行分析,如果不是該原因,那么可能是車載系統(tǒng)本身出現(xiàn)問題。以上出現(xiàn)的這些問題都需要分析者即具有汽車專業(yè)的知識,又具有電工技術的基礎知識,將知識運用到現(xiàn)實問題中,從而培養(yǎng)學生實際分析問題解決問題的能力,以及動手能力。這些看似簡單的問題都需要從基礎學起,從最簡單的問題、最簡單的實驗、最簡單的設計做起,從而逐漸提高電工技術與汽車專業(yè)知識的融合能力,提高學生在實際情況中分析問題的能力。
四、實驗教師的改革措施
遼寧工業(yè)大學現(xiàn)有的電工技術實驗教師都是電氣工程學院的教師,對汽車專業(yè)的知識不了解。為了提高實驗教師的專業(yè)針對性,必須對電工技術實驗教師進行專業(yè)培訓,并安排電工技術實驗教師在課余時間進入到汽車學院實驗室中進行參觀,并對其進行汽車專業(yè)基礎實驗的培訓,使電工技術實驗教師走入到專業(yè)實驗室之中,讓其對汽車專業(yè)的一些基礎知識有簡單的了解,這樣才能在實驗過程中給予學生有效且合理的指導,提高電工技術實驗教師的專業(yè)能力,提高電工技術實驗教師將基礎理論與專業(yè)實驗的融合能力。
五、結束語
篇5
關鍵詞:LED電子顯示屏;教學設計;創(chuàng)業(yè)
一、教學分析
(一)課程介紹
為了提高高職學生的實際動手能力,提高實訓室的利用率。我校開展LED電子屏的安裝實訓室開放項目教學。課程有利于電子技術知識技能拓展和大學生畢業(yè)后的創(chuàng)業(yè)。
(二)教學內(nèi)容
參考高職高十二五規(guī)劃教材,依據(jù)人才培養(yǎng)方案。立足地區(qū)強勁的人才需求,結合學?,F(xiàn)有設備優(yōu)勢情況。將教學內(nèi)容設定為:戶外LED彩燈安裝、LED照明燈安裝、LED電子顯示屏制作。其中主要以LED電子顯示屏制作為主。我們將學習目標設定為:
1.知識目標:掌握LED的結構和工作原理,掌握譯碼器、整流器、顯示器的工作原理,熟悉電路的故障與排除方法。
2.能力目標:具備器件靈活安裝的能力,具備對電路設計合理的能力,能夠排除電路故障的能力。
3.素質(zhì)目標:培養(yǎng)學生愛護工具、愛崗敬業(yè)、吃苦耐勞的精神,培養(yǎng)學生團隊協(xié)作能力和創(chuàng)業(yè)能力。
(三)學情分析
高職的學生具有以下特點:
1.學生未來職業(yè)不確定,基礎知識薄弱。
2.不喜歡傳統(tǒng)教學模式,喜歡自主學習,學習途徑多樣化。
3.喜歡實際動手操作。
4.動手能力相對較強,理論學習有一定困難。
(四)教學方法
依據(jù)以上的學情我們將教學方法設計為,任務驅動法和小組合作探究法。
任務驅動教學法:教師布置任務,師生研討、練習、實習作業(yè)等方式完成電路安裝與調(diào)試任務。
小組合作探究法:以小組為單位實施任務, 通過制定計劃、討論研究、分組實施等學習活動中,獲得知識技能及豐富的情感體驗。組內(nèi)取長補短、共同學習、共同進步。
(五)教學設計
依據(jù)職業(yè)教育教學改革要求,基于翻轉課堂教學理念,采用任務驅動教學法,。以戶外LED彩燈、照明燈、電子顯示屏制作為載體進行教學設計,完成從電子件的焊接到產(chǎn)品的調(diào)試使用整個過程。
二、教學策略
(一)教學方法
在教學過程中我們始終以“做中教,做中學”為理念,以仿真軟件為依托,項目教學。
(二)教學手段
在教學過程中我們不僅有和課程內(nèi)容相關的FLASH動畫,還有在網(wǎng)絡中下載的大量視頻資料。通過微信和QQ等溝通方式,學生在課后可以及時和教師進行互動。同時我們將課程內(nèi)容的視頻、仿真軟件都傳到網(wǎng)絡上,通過網(wǎng)絡很多學生也可以學習到相關知識。課程教學過程全方位信息化,開放教學資源,寓教于樂。
(三)課程平臺
網(wǎng)絡資源的共享,使我們的學習時空具有開放性,提高教學效果。
三、教學過程
課前導學分析任務新知講解模擬仿真實際訓練評價總結
(一)課前導學
在課前教師通過QQ群將提前下發(fā)學習任務,要求學生按照要求提前進行實景體驗。在實景體驗后學生可以通過網(wǎng)絡平臺和仿真軟件進行自主學習。
(二)分析任務
進入課堂學生把前期學習過程中發(fā)現(xiàn)的問題提出來,學生一起討論最后教師歸納總結得出答案。
(三)新知講解
在新知講解階段,我會利用FLASH動畫幫助學生理解各種芯片和電路圖。這樣就把復雜問題簡單化,抽象問題形象化,幫助學生突破重點難點。
(四)模擬仿真
我們利用電子仿真軟件把電路板的制造過程全部進行仿真。從器件的選用電路的原理電路板的布局成品電路板的測試電路板的故障檢測,電路板制造的每一個過程我們都可以進行仿真。仿真軟件的使用降低了實訓的成本,使復雜的問題簡單化,反復練習提高了學習效率和效果。
(五)實際訓練
以各小組為單位,在真實的設備上進行操作。小組內(nèi)部分工明確,協(xié)同工作,學生的學習興趣高,獲得更好的學習效果。不論學生的專業(yè)在經(jīng)過以上方式訓練后完全可以實現(xiàn)獨自連接線路,排除電路故障。
(六)評價總結
依據(jù)教學任務書我們制定了評分標準。學生成績中自評占20%,教師評價僅占20%,小組互評占60%。這種評價方式,不僅激發(fā)了學生學習的興趣,而且在這項活動中學生可以發(fā)現(xiàn)自己的不足之處。有利于學生之間互相學習和交流。
四、教學反思
(一)教學效果
通過學習,學生在學習能力、專業(yè)能力和社會能力等方面都有很大的提高。為他們拓寬了就業(yè)渠道,為走上未來工作崗位奠定了扎實的基礎。
(二)教學過程總結
1.優(yōu)化了教學過程,過程考核。
2.引入仿真軟件,反復練習,安全,快捷,提高了學習效率和效果。
3.在線進行交流,網(wǎng)絡平臺進行課外學習,學生知識鞏固加強。
4.實際動手操作,學生動手能力和排除線路故障能力增強,有利于學生創(chuàng)業(yè)。
(三)教學特色分析
在整個教學過程中這門創(chuàng)業(yè)課程,我們的學生完全可以動手連接實際線路,在畢業(yè)后可以完成從事相關行業(yè)。我們的創(chuàng)業(yè)課程得到了學生和家長的歡迎??偨Y我們課程的特色。具有以下五項特色:
1.學習資源的開放
2.學習過程的開放
3.學習伙伴的開放
4.學習時空的開放
5.問題解決辦法的開放
參考文獻:
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作者簡介:
篇6
關鍵詞:電子技術;電子技能實訓;焊接技術;CAD技術;技能競賽
如何改變電子技能實訓就是電烙鐵加螺絲刀的舊面孔?近幾年我在教學實踐中進行了一些思考與探索。筆者認為,只有加強電子技能實訓,才能適應信息技術發(fā)展的要求,才能滿足社會對技能型人才的需求,才能展現(xiàn)中職教育特色。而加強電子技能實訓需要做到以下五個結合:
一、基礎訓練與先進技術相結合
電子技能實訓的基礎訓練包括以手工烙鐵焊接技術為主的基本操作技能、以電子元器件識別、測量和裝配為主的工藝常識等三項內(nèi)容,這是教學實習的重點和基礎。
(1) 基礎訓練內(nèi)容是學生在小制作、收音機安裝和電視機安裝過程中必須具備的實踐能力。即使學生參加工作后,在生產(chǎn)流水線上以及電子設備維護,基礎訓練內(nèi)容仍然是基本的看家本領,并且在未來相當時期內(nèi)也不會有根本變化。
(2) 基本操作技術是現(xiàn)代自動化生產(chǎn)技術的基礎。例如當前最流行的回流焊技術,其基礎仍然是錫焊技術。
(3) 基礎訓練是實踐能力培養(yǎng)的初級階段。在此基礎上才有條件進一步提高。但是,電子實習只抓基礎訓練是不夠的。這不僅是改變電子實習就是電烙鐵加螺絲刀的舊面孔的需要,更主要的是新時代人才培養(yǎng)的要求。
(4) 電子信息技術發(fā)展日新月異,新技術、新工藝、新材料、新元器件層出不窮,特別是第三代組裝技術的迅猛發(fā)展,使電子制造技術發(fā)生了巨大變化。作為學生學習和了解電子工藝技術窗口的電子實習,僅僅滿足于基礎訓練顯然是不夠的。我們的培養(yǎng)目標是面向面向電子產(chǎn)品制造一線的電子產(chǎn)品裝配、調(diào)試、維修、檢驗及生產(chǎn)設備操作人員。我們的學生如果對當前新技術、新工藝知之甚少、甚至一無所知,將來難以面向社會需求,難以適應新時展。電子實習接觸先進技術,實在是刻不容緩的任務。
二、電腦和電烙鐵相結合
近年來,隨著信息化、數(shù)字化的浪潮不斷高漲,學生計算機能力和水平不斷提高,在電子技能實訓中可以結合現(xiàn)代高科技成果,創(chuàng)造實訓教學新的結合點和亮點。電子線路CAD(計算機輔助設計)實訓正是這樣一個結合點。
電子線路CAD技術是基于計算機平臺進行電路設計的一項新技術。CAD具有使用方便、功能強大、智能化程度高的特點。隨著CAD技術的發(fā)展,不同國家的CAD軟件公司相繼推出了基于不同操作系統(tǒng)的CAD軟件,特別是由澳大利亞Altium公司推出的基于Windows系統(tǒng)的軟件Protel系列,我?,F(xiàn)在用的是Protel 2004,具有界面直觀、容易掌握、元器件種類齊全,操作方便等優(yōu)點。Protel 2004可以實現(xiàn)電路原理圖的繪制、元件設計、印制電路板圖設計及電路的仿真等,可以使我們把CAD與電子技能實訓實現(xiàn)鏈接。
在學生進行了一定的技能訓練后,可以用Protel 2004設計電路原理圖,再設計出PCB印制電路板,并進行印制電路板布線和正確性檢查,最后手工制作出PCB印制電路板。
這一改革方案的關鍵是將電腦設計和實際產(chǎn)品制造結合在一起,一定程度上彌補了目前學生知識結構殘缺。它不是簡單的CAD加電子制作,而是一種科學、求實的作風訓練,是一種現(xiàn)代科技與現(xiàn)行工藝技術融合的演練。但不容置疑的是軟件只是一個輔助工具,最終必須由實際裝置實現(xiàn)其價值。計算機設計只有和電烙鐵相結合才能結出豐碩的果實。
三、實訓與理論知識相結合
職業(yè)中學電子實訓一般都會組裝、調(diào)試半導體收音機。有人認為是“小兒科”,連小學生都會裝,對中學生太簡單了。我認為,一臺半導體收音機本身“麻雀雖小,五臟俱全”,電路比較典型。此外就看怎么操作了。首先對學生提出明確的要求:不要只看到一臺小小的收音機,要通過這次實訓達到舉一反三,要會看一般的電子電路圖,要能講出原理,要能簡單估算靜態(tài)工作點,要能對一般的電子電路進行組裝調(diào)試。因此在教學上,我們的處理方法是:
(1) 提高理論知識。結合電工課程和電子技術課程的基礎知識,講授并深化串聯(lián)諧振、并聯(lián)諧振的有關知識,使之不再是抽象的知識,而是具體化的實在知識。通過對高頻通路、低頻通路中電容容抗的分析,使學生感受電路基礎知識不再枯燥。通過等效電路分析,使學生了解諧振放大器的優(yōu)良性能。等等。
(2) 工藝訓練要精。對于從未摸過電烙鐵的學生進行基礎訓練,一定要從嚴要求。我們要提出,如果焊點沒有虛焊,表面光潔,大小一致,能夠像欣賞工藝品那樣欣賞你的成果,才真正達到了水平要求。從這兩點來看,“小兒科”論是沒有道理的。
四、實訓教學與興趣小組相結合
電子技能實訓教學既沒有高深系統(tǒng)的理論,但要做好這項工作絕非易事。它要求教師具有扎實的電子技術基礎,豐富的實踐經(jīng)驗,全面的工藝知識功底以及開闊的眼界和思路。電子技能實訓課最好由雙師型教師和實習輔導人員一起上。我們的教師既要了解學生、熟悉教學環(huán)節(jié),還要是實踐經(jīng)驗豐富、具有電子產(chǎn)品維修、改造、甚至設計開發(fā)的能力。實習輔導人員直接面對學生,具體指導學生實際操作,他們技術水平和工作作風對實習效果影響很大。教學輔導人員是在有實訓任務時參加教學輔導,做輔導師傅,沒有學生實訓時是實驗室的管理老師。
五、專業(yè)發(fā)展與技能競賽相結合
為了改變職業(yè)教育的現(xiàn)狀,加強學生學習職業(yè)技能的積極性、創(chuàng)造性,強化職業(yè)教育與勞動就業(yè)的聯(lián)系,推進職業(yè)學校的電子技能教學改革,各地紛紛舉辦了各級各類電子技能大賽。技能大賽為中職教育的教學更好地把準市場脈搏,使學生學以致用,提供了一個導向標桿。狠抓技能大賽可以有效地帶動和促進中職學校的全面建設。技能大賽同時也提升了中職教育的吸引力。
(1) “突出以就業(yè)為導向,以能力為本位”的教育理念。大賽以技能為載體,有效促進技能訓練,推動課程改革,優(yōu)化專業(yè)教學,加強專業(yè)建設,為學生就業(yè)、提升競爭力創(chuàng)造條件、搭建舞臺。廣大中等職業(yè)學校學生把大賽看作切磋技能、相互交流、展示風采的舞臺。在全社會倡導“三百六十行、行行出狀元”的良好風氣。
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【關鍵詞】實踐教學;改革措施;高職教育
1 電子類專業(yè)實踐教學的現(xiàn)狀
高職教育提倡“理論夠用,注重實踐”,培養(yǎng)高端技能型人才,因此實踐教學在高職教育中是重中之重。然而現(xiàn)今仍然把實踐教學作為理論教學的輔助,或是理論教學的延伸或擴展。在這種觀念的引導下,勢必是仿照普通高等教育的傳統(tǒng)模式將實踐教學變?yōu)槔碚撝R的一種驗證,學生只需按照預先安排的步驟進行簡單而又死板的插孔操作即可。這種驗證性的實驗內(nèi)容單一、形式單調(diào),使學生變得被動學習,死板地按照老師所給的步驟完成任務,這樣的教學不可能讓學生留下多少知識記憶,也不可能激發(fā)學生興趣,更不可能提高學生分析問題、解決問題能力以及創(chuàng)新能力。如此趨同于本科院校的實踐模式,不能夠讓高職教育在技能培育方面突顯優(yōu)勢。
此外,在實踐設備方面仍然使用傳統(tǒng)實驗臺或實驗箱做實驗。雖各廠家實驗臺或實驗箱結構上不相同,但所配套的指導書實踐內(nèi)容卻大致相同,且實踐內(nèi)容多以理論知識驗證性操作為主,操作流程為:實驗原理剖析,按電路圖插孔式接線,簡單檢測,驗證理論結果。
各廠家生產(chǎn)的實驗臺或實驗箱均采用模塊化、組裝化結構設計,其本身就是一個半成品,再加上電路參數(shù)都是一定的,工作環(huán)境也是理想的,學生只需簡單接線即完成,這種實踐模式即不符合實際工作需求,也無法提升學生遇到實際工程問題的解決能力。
2 電子類專業(yè)實踐教學的改革措施
2.1 打破傳統(tǒng)“先講再做”,提倡“先做再講”的教學模式
當拿到一部新手機時,我們是直接操作手機呢,還是先看使用手冊再操作呢?絕大多數(shù)的人是先操作手機,不懂時才翻閱手冊。在日常工作中,當我們進行某項工作時遇到不懂的,就會查閱有關資料書籍,學習有關知識,直到解決問題,而知識自然地被牢牢地記憶了。
讓學生先動手、先研究,發(fā)現(xiàn)問題后老師再講相關知識點,對于與實訓項目無關的理論知識則少講或不講,即講授日常工作中需要的技能或將來可能遇到的實際問題。這不僅貫徹了高職教育“理論夠用,注重實踐”的原則,也充分落實了理論結合實際,以工作過程為導向的教學理念。[1]
2.2 將多門有關聯(lián)的實驗課整合為一門綜合性、系統(tǒng)性、教學成果產(chǎn)品化的實訓課
例如:將傳感器、單片機、電路設計與制版課程的實驗課整合成一門制作智能產(chǎn)品的實訓課,假設制作一輛智能滅火消防車,首先檢測火源和小車饒障礙物行駛需運用傳感器技術,接著傳感器將采集信號傳送給單片機進行處理,單片機再控制小車做出相應動作,最后該控制電路板需運用電路設計與制版相關知識方可制作。整合后的實訓課將多門課程的知識相銜接起來,更能夠培養(yǎng)學生解決綜合性、系統(tǒng)性的實際問題。
2.3 將實踐教學分為基礎技能實踐和綜合性設計技能實踐
基礎技能實踐包含:學生通過實踐動手學習,對線路和電子電路基礎知識有理論上和感觀上的認識;可掌握電工電子基本技能;熟悉電子儀器儀表的使用和操作方法;對電路中的電子元器件有了初步了解和識別能力;掌握焊接技術和常用電器的安裝;學會使用電路制圖軟件和電子仿真軟件;了解配電系統(tǒng)原理和安全用電知識和注意事項。[2]
綜合性設計技能實踐包含:電路的設計、電子仿真和測試、電路的成品制作。其中首先以電路設計為主線,將基礎技能實踐運用于初步的綜合設計技能中,然后通過一定的仿真和測試來驗證設計電路的可行性和可靠性,最后焊接和制作出實際的電路。這一環(huán)節(jié)主要采用仿真與成品制作相結合,硬件和軟件相結合的教學模式,全面而系統(tǒng)地提高學生的分析問題、解決問題的能力,以及綜合設計、研究創(chuàng)新的能力。
2.4 注重基礎技能的培養(yǎng),形成良好的職業(yè)習慣
將基礎、常用的儀表儀器的使用方法和對常用元器件的識別作為實踐教學的首個訓練項目,培養(yǎng)學生掌握常用電子儀器儀表的正確使用、基本運用、注意事項、保護措施,以及常用電子元器件的識別的能力。將實操的重點放在規(guī)范各類儀表儀器的使用、操作步驟上,培養(yǎng)日后良好的操作習慣。
2.5 硬件電路設計采用軟件虛擬模式
在設計電路的過程中,加入計算機仿真和測試環(huán)節(jié)。讓學生在動手做線路板之前,先進入計算機虛擬實驗室,進行仿真,驗證設計的可行性和可靠性,避免走彎路和浪費材料,同時也利于修改電路板的設計。而在實際需求中,當缺乏某個電子器件或某種電子儀器儀表時,我們可利用計算機虛擬出該器件或設備,先進行相應的仿真和測試,大大增加了我們實踐教學的靈活性和智能性。
2.6 增設具有趣味性、實用性的動手制作產(chǎn)品實踐內(nèi)容
去除掉驗證性實驗,增設學生自主設計實用電子產(chǎn)品環(huán)節(jié),如: 直流穩(wěn)壓電源、信號發(fā)生器、功放器、電子節(jié)能燈等電子小產(chǎn)品。這不僅能激發(fā)學生學習興趣,還能夠培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力、實踐能力。采用任務驅動式的教學模式,實施流程為:提出設計要求―查閱資料―方案設計―電子仿真―元器件認定―電路制版―調(diào)試電路―外殼制作―形成初級產(chǎn)品。整個過程以學生為主體,老師為指導,將課內(nèi)實訓變?yōu)檎n內(nèi)外相結合的自主性實訓,將面向實訓結果變?yōu)槊嫦驅嵱栠^程。[3]這些綜合設計制作的電子小產(chǎn)品主要來源日常生活中的案例,其目的是提高學生設計、集成、測試、工藝流程等整套產(chǎn)品制作的綜合設計能力、綜合操作技能水平,以及系統(tǒng)的開發(fā)應用能力,培養(yǎng)學生善于創(chuàng)新的能力,讓學生學會科學規(guī)范的操作流程。
3 結語
根據(jù)目前高職教育實踐教學現(xiàn)狀,首先要樹立起一種通過最有效的方法將知識和能力傳授給學生的高職實踐教學新觀念以及相應的具體措施,才能夠徹底脫離出普通高等教育的傳統(tǒng)模式,真正意義上實現(xiàn)培養(yǎng)高端技能型人才的目標。此外,地方高職教育離不開區(qū)域經(jīng)濟的發(fā)展,根據(jù)區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展設置專業(yè),整合課程,開發(fā)具有典型工作任務的實踐教學內(nèi)容,才能夠適應于本地區(qū)市場的需求和經(jīng)濟的發(fā)展,同時能夠提高學生的實踐能力和就業(yè)能力。
【參考文獻】
[1]王貴蘭.高職院校電子專業(yè)實踐教學改革探討[J].科技信息,2009,29:685.
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動手更需動腦
如果考生有幸翻看過電子類書籍,比如《數(shù)字電路設計》《單片機原理》《微型計算機原理》等書,你會發(fā)現(xiàn)它的序言一般都會有這樣一段話:“隨著微電子學技術的快速發(fā)展,××技術在此基礎上逐漸成熟起來?!笔堑模绻f電子是21世紀文明的基礎,那么微電子學就是基礎中的基礎。在筆者本科階段就讀的電子科學與技術學院,微電子學的課程基本上囊括了所有的電子類學科知識,無論是集成電路設計,還是網(wǎng)絡通信,乃至系統(tǒng)編程,都需要微電子學的知識。
微電子學屬于工學學科,最初是從凝聚態(tài)物理和光學物理劃分出來的專業(yè),微電子學在我國起步較晚,在20世紀五六十年代作為半導體物理專業(yè)研究。后來由于企業(yè)對大規(guī)模集成電路設計人才的需求,微電子學才逐漸變成一門獨立的專業(yè)學科。工學學科要求學生有較強的動手實驗能力。在工藝課實驗上,老師一般會帶領大家去公司參觀或者讓學生學習實驗儀器的使用,比如如何測量半導體的晶圓片電流等。在注重動手能力培養(yǎng)的同時。微電子人也不能把理論知識落下。在實驗課上,老師會讓我們完成各種簡單的數(shù)字電路設計。很多同學在設計完電路后,經(jīng)常是電源一打開,一股白煙騰空而起,芯片就燒壞了。這就是因為他們連芯片的引腳定義都沒有搞清楚就盲目地搭建電路所造成的。
另外,微電子學專業(yè)要求學生有較強的數(shù)學能力,我們不僅需要學習高等數(shù)學的相關知識,而且需要掌握很多數(shù)學物理的研究方法。在課程設置上,集成電路設計原理、半導體器件物理、半導體工藝是微電子學的“三板斧”。集成電路設計原理是教學生如何設計出合格的電路,半導體器件物理是告訴學生芯片所用的材料性質(zhì)和背后的推導模型,半導體工藝則教會學生有關芯片制作的工藝。
針對目前社會需要軟硬件都精通的復合型人才的現(xiàn)狀,微電子學專業(yè)的學生在校期間可以報名參加計算機等級考試獲取相關等級的證書。或者參加微軟的資格認證,它包括系統(tǒng)工程師、技術支持工程師、軟件工程師等,培訓合格后頒發(fā)Mc相關證書。另外北大青鳥等專門培訓機構的證書也被很多企業(yè)認可。而且在很多高校的培養(yǎng)模式中,學生獲得相關職業(yè)的資格證書在各方面都會有額外的加分。
連接高中與社會的橋
大學連接著高中的基礎知識和未來職業(yè)的專業(yè)知識,是一座跨在學校和社會之間的橋梁。在大學期間不僅要學會以后進入社會的生存技能,也要能夠為自己以后的未來做一個規(guī)劃。
對于微電子學專業(yè)的學生來說,選擇自己感興趣的方向尤為重要。在大學期間若想建立起自己的學習方法和專業(yè)興趣,可以多參加教育部、企業(yè)、學校等單位舉辦的電子競賽,如中國大學生電子設計競賽、國家創(chuàng)新實驗室項目等,通過參加這些項目活動,個人能力會得到飛速提高。也能使你在學習微電子學相關課程的過程中,能夠體會到一種系統(tǒng)性的知識架構,以及科學的分析實驗數(shù)據(jù)的方法。
很多人認為學IT專業(yè)就是一天到晚打游戲,誠然,有一部分人是這樣渾渾噩噩度過大學四年的,但并不局限于IT類專業(yè)。追根到底,我覺得這是由于沒有找到專業(yè)的興趣。興趣是最好的老師,在這里拿創(chuàng)新工場總裁、谷歌前全球副總裁兼中國區(qū)總裁李開復老師說過的一句話和大家共勉:“我現(xiàn)在感到當你做你喜歡做的事情的時候,你吃飯、睡覺、洗澡都不停地在想它,然后它就不得不變成你的一種天賦,然后它就不得不變成你的興趣 ?!?/p>
擇校與擇業(yè)
在院校的選擇上。北京大學的微電子工藝全國最好,器件也很好;清華大學整體很強,設計較好;東南大學則是微機電系統(tǒng)(MEMS)最好;電子科技大學的微電子專業(yè)在通訊方面研究能力很強,工業(yè)器件和薄膜集成方面的實力也屬上乘。
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1 虛擬實訓項目的教學設計
教學需求分析 好的教學軟件需要好的教學設計,好的教學設計需要先進的教學理念指導。目前教育界普遍認為要取得好的教學效果,既要強調(diào)學生的主體地位,又要充分發(fā)揮教師的主導作用。教學軟件的設計中也要貫徹這種教育理念,既要提供充足的圖文、動畫、視頻等演示資源來支持教的功能,又要有良好的界面導航及虛擬實訓交互設計來調(diào)動學生自主學習的能動性。中職《電子產(chǎn)品裝配實訓》課程主要以項目教學為主,通過10個典型的電子產(chǎn)品裝配讓學生獲得電子技術基礎知識,掌握電子產(chǎn)品裝配的基本技能。因此,在虛擬實訓教學軟件中應具有4種功能:漫游功能,能夠多角度觀察虛擬實訓器件及儀器設備,操作場景;演示功能,能夠演示電子產(chǎn)品裝配實訓中的操作程序、操作方法及錯誤操作結果;交互功能,能夠利用鍵盤、鼠標對屏幕中的虛擬器件、儀器工具等進行理想的自主操作,該功能是虛擬實訓軟件的核心功能;考核功能,能夠進行理論與虛擬實訓操作的考核,驗證學生學習水平,并給予反饋。
軟件系統(tǒng)功能模塊設計 通過上面的需求分析,結合中職學生學習特點,本文以直流穩(wěn)壓電源的虛擬組裝項目為例,對軟件功能模塊加以說明。
實訓指導模塊,重點以文字說明形式幫助學生熟悉實訓目的,進行實訓指導,使學生能夠了解實訓過程及注意事項;知識鏈接模塊,重點以圖文、視頻動畫的形式,對理論性較強的知識如元件器、電路圖的識讀等加以詳細說明;裝配演示模塊,以二維、三維動畫交互的形式,向學生演示相關操作,如元器件的檢測、安裝等,使學生熟悉操作程序,牢記錯誤操作導致的嚴重后果;虛擬裝配模塊,通過鼠標、鍵盤的組合,學生可以進行多角度觀察,自主拾取器件、工具進行虛擬實訓,并給出相應提示;實訓考核模塊,分為理論考核與虛擬操作考核兩部分,理論考試采取隨機抽題方式,由后臺題庫支持,可自主更新,實操考核借鑒游戲過關記分的方法,根據(jù)操作的正確與否,扣除相應的分值。
2 虛擬實訓教學軟件的實現(xiàn)
根據(jù)本虛擬實訓軟件模塊的劃分,主要進行兩方面的系統(tǒng)設計,一是登錄和用戶管理系統(tǒng),二是虛擬實訓系統(tǒng)。
登錄及用戶管理 登錄及用戶管理的實現(xiàn),主要應用動態(tài)網(wǎng)頁及數(shù)據(jù)庫技術。在數(shù)據(jù)庫中建立一張具有用戶名、用戶密碼等字段的表,用于記錄相關信息。當用戶從前臺網(wǎng)頁登錄時,將用戶名、密碼借助PHP動態(tài)網(wǎng)頁技術提交至后臺,驗證用戶信息正確后再將學習時間、學習成績等信息返回前臺顯示。
虛擬實訓系統(tǒng)的實現(xiàn)
1)基于Unity3D的虛擬教學軟件實現(xiàn)流程。Unity3D是能夠比較方便的創(chuàng)建諸如3D游戲、建筑可視化等內(nèi)容綜合開發(fā)工具,包含了圖形、音頻等方面的引擎支持,并以C#或者一種類似JavaScript的語言為腳本語言,來實現(xiàn)交互設計。Unity3D開發(fā)虛擬實訓主要分為4個步驟:首先,創(chuàng)建仿真模型;其次,利用3DS max優(yōu)化模型;再次,利用Unity3D對模型進行交互設計;最后調(diào)試,完善并。
2)虛擬元器件模型的建立。在電子產(chǎn)品裝配虛擬實訓中,主要涉及到電子元器件及印制電路板的模型創(chuàng)建。例如在直流穩(wěn)壓電源裝配實訓中需要準備的虛擬元器件有電阻、電容、二極管、三極管等,還要有一塊虛擬印制電路板。如果這些虛擬物件直接在3Ds MAX中創(chuàng)建相當麻煩,Proteus軟件中預置了上千種元件的3d模型,我們可以利用其印制電路板設計模塊,方便的生成印制板電路和元器件的3D模型。然后再導入3Ds Max中進行組合優(yōu)化,最終得到虛擬實訓所需虛擬元器件模型,再以FBX文件的形式導出備用。
3)漫游功能的實現(xiàn)。在Unity3D中我們可以利用鼠標、鍵盤事件對攝像機的視角進行控制來實現(xiàn)對元件和場景的漫游功能。例如,利用按住鼠標右鍵拖動實現(xiàn)視角的旋轉,具體方法如下。
首先,將Unity3D中預置的Camera Scripts
下的MouseOrbit.js導入到工程中;其次,將MouseOrbit.js附加到Main Camera上,然后在其Inspector面板中對MouseOrbit.js組件的Target參數(shù)進行設置,本實訓項目中選擇印制電路板作為該參照物;最后,將鼠標右鍵觸發(fā)事件添加到MouseOrbit.js代碼中去,實現(xiàn)按下鼠標右鍵才觸發(fā)視角旋轉的功能。
4)裝配演示功能的實現(xiàn)。在本項目的裝配演示模塊中,我們主要實現(xiàn)元器件在印制電路板上的安裝與分解。單擊裝配演示界面上的分解按鈕時,各元器件從電路板上分解出來;單擊組裝演示按鈕,系統(tǒng)將自動將各元器件按照一定的順序安裝在電路板相應的位置,如圖1所示。該功能的實現(xiàn)利用附加在Main Camera上的裝配演示腳本來實現(xiàn)。具體方法如下:
①在腳本中Awake()函數(shù)里獲取所有元件的名稱及正確坐標,并記錄在數(shù)組中。
②在腳本中OnGUI()函數(shù)里利用Button控件創(chuàng)建分解與組裝演示按鈕。當檢測到分解按鈕被按下時,將所有元器件的位置進行偏移,完成元器件位置分解操作;當檢測到裝配演示按鈕被按下時,首先根據(jù)數(shù)組中存的元器件名獲取元器件的當前坐標,若其與數(shù)組中所存的元件在電路板上的安裝位置不同,則利用Vector3.MoveTowards方法將當前元器件移動到數(shù)組中所存的該元件的安裝位置。移動完成后,進行下一個元件的安裝演示,如圖1所示。
5)虛擬裝配功能的實現(xiàn)。本軟件中單擊手動組裝操作按鈕進入虛擬裝配實訓,這時可以通過鍵盤、鼠標對屏幕中的虛擬元器件、儀器工具等進行自主操作,組裝到正確位置時,元器件會吸附到電路板上。當鼠標指向待安裝的元器件時,會在電路板上正確的安裝位置顯示元器件虛影進行提示。該功能實現(xiàn)的關鍵技術是鼠標拖放和碰撞檢測。具體方法如下。
①準備兩套虛擬元器件,一套是輔助安裝的元器件虛影。當按下手動組裝按鈕時,將電路板上的輔助安裝元器件的renderer.enabled屬性設置為false,并全部添加Box collider組件。然后分組顯示將要安裝的元器件。
②在Main Camera上附加Unity3D中預置的DragRigidbody.js腳本,為需要安裝的元件添加Rigidbody和Mesh collider組件。
③在將要安裝的元器件上附加手動組裝腳本。編程思路是在Update()中獲取當前鼠標拖動的元器件,然后利用OnTrggerEnter進行碰撞觸發(fā)檢測,若碰撞的是與之對應輔助元器件則將其在安裝位置顯示出來。
3 作品
在Unity3D中經(jīng)過功能測試無誤后,開發(fā)的作品最后能成web網(wǎng)頁、可執(zhí)行EXE文件等多種形式。在本實訓教學軟件中,為便于與其他教學資源整合,采用網(wǎng)頁的形式。
4 結束語
本文以直流穩(wěn)壓電源虛擬實訓項目為例,展示綜合運用Proteus、3DS MAX、Unity3D開發(fā)電子產(chǎn)品虛擬實訓軟件全過程。該虛擬實訓教學軟件已經(jīng)在實際教學中進行應用,取得了初步的成效,經(jīng)過不同班級對比,使用該軟件可以明顯增加學生的學習興趣,提高學習效率,但虛擬實訓教學并不能完全替代實踐實訓項目。
參考文獻
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[2]石小法.電子技能與實訓[M].北京:高等教育出版社,
2006.
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論文關鍵詞:課程改革;工作任務;課程項目;技術情境;教學導航
隨著我國科技和經(jīng)濟的迅猛發(fā)展,社會對人才的需求正在發(fā)生著深刻的變化,教育行業(yè)受到各方面的重視。在教育部和財政部實施的國家示范性院校建設政策鼓舞下,高等職業(yè)技術學院以服務為宗旨,以就業(yè)為導向,以培養(yǎng)高級應用型、技藝型人才為目標。這類人才主要是在不同行業(yè)、企業(yè)的工作和生產(chǎn)過程中負責管理、監(jiān)督、檢測、分析、技術服務等幾項工作。因此,高等職業(yè)技術學院正進行較大規(guī)模的專業(yè)建設和課程改革,要求高職專業(yè)的學生除了具備必要的基礎理論、專業(yè)技術知識外,還必須具有解決工作生產(chǎn)中實際問題的能力,以適應今后的工作。
“電子技術”分為模擬電子和數(shù)字電子兩大部分,在教學中從職業(yè)崗位工作任務分析著手以掌握知識和技能為根本、以工作方向為培養(yǎng)目標、以工作過程為導向,強調(diào)把完整的工作過程及其操作要求作為課程內(nèi)容。當工作過程導向課程運用項目載體設計學習情境時,這一工作過程實際上就成了完成具體項目的自始至終的步驟。通過課程分析和知識、能力、素質(zhì)分析,打破傳統(tǒng)的教學模式,構建了“以工作任務為中心、以課程項目為主體的教學方法”。在教學中掌握課程技術原理及應用方面知識體系的完整性是非常重要的,使學生在完整的工作過程中培養(yǎng)應對復雜技術情境的能力。在教學中以典型電子電路制作的工作任務為中心,以多模塊應用為切入點,引入對學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng),讓學生在具體應用電路的制作過程中開發(fā)創(chuàng)新思維,完成相應工作任務,并構建相關的理論知識,發(fā)展職業(yè)能力。
一、模擬電子技術教學導航
模擬電子技術是研究對仿真信號進行處理的模擬電路的學科。它以半導體二極管、半導體三極管和場效應管為關鍵電子器件,包括功率放大電路、運算放大電路、反饋放大電路、信號運算與處理電路、信號產(chǎn)生電路、電源穩(wěn)壓電路等研究方向。
理論知識:基本半導體知識、放大電路、集成運算放大電路、直流穩(wěn)壓電源。
技能訓練:常用元件的識別與測量、放大電路性能分析、集成運算放大電路基本應用。
1.模塊1:半導體器件
(1)知識重點:半導體基礎知識;半導體二極管外部特性;晶體三極管外部特性。(2)知識難點:半導體PN結。(3)教學方式:從半導體PN結入手,簡單介紹半導體的基本結構與工作原理。結合實踐教學,重點掌握半導體的外部特性。(4)技能要求:二極管與三極管的簡易測試。
2.模塊2:放大電路
(1)知識重點:放大電路的基本組成;放大電路的分析;多級放大電路的極間耦合;負反饋對放大電路的性能的影響。(2)知識難點:放大電路的分析;放大電路的負反饋。(3)教學方式:從基本放大電路入手,介紹放大電路的靜態(tài)與動態(tài)分析、多級放大、電路反饋;結合實踐教學,重點掌握放大器的外部特性。(4)技能要求:放大電路靜態(tài)工作點的調(diào)整與動態(tài)參數(shù)測試。
3.模塊3:集成運算放大器
(1)知識重點:集成運放的結構和特點;基本運算電路;集成運放的線性應用電路。(2)知識難點:集成運放的線性應用電路。(3)教學方式:從理論集成運放條件入手,掌握各基本運算電路和電壓比較器的功能;結合實踐教學,重點掌握集成運放的外部特性。(4)技能要求:電路的調(diào)整與測試。
4.模塊4:直流穩(wěn)壓電源
(1)知識重點:整流與濾波電路;穩(wěn)壓電路;開關電源。(2)知識難點:開關電源。(3)教學方式:從二極管整流特性、電容器充放電入手,講解整流、濾波電路;穩(wěn)壓電源重點講授集成穩(wěn)壓電路和開關電源。(4)技能要求:電路的調(diào)整與測試。
二、數(shù)字電子技術教學導航
數(shù)字電子技術主要研究各種邏輯門電路、集成器件的功能及其應用,邏輯門電路組合和時序電路的分析和設計、集成芯片各腳功能。隨著計算機科學與技術突飛猛進地發(fā)展,用數(shù)字電路進行信號處理的優(yōu)勢也更加突出。為了充分發(fā)揮和利用數(shù)字電路在信號處理上的強大功能,可以先將模擬信號按比例轉換成數(shù)字信號,然后送到數(shù)字電路進行處理,最后再將處理結果根據(jù)需要轉換為相應的模擬信號輸出。
理論知識:集成門電路與組合邏輯電路、時序邏輯電路、波形產(chǎn)生與整形電路、中規(guī)模集成電路應用。
技能訓練:組合邏輯電路應用、時序邏輯電路應用、邏輯電路限定符號識圖。
1.模塊1:數(shù)字電路基礎
(1)知識重點:數(shù)字脈沖信號;二進制與8421BCD碼;基本函數(shù)與邏輯運算;邏輯函數(shù)的化簡和變換。(2)知識難點:邏輯函數(shù)的化簡和變換。(3)教學方式:從二進制與邏輯函數(shù)基本規(guī)則入手,學習邏輯運算規(guī)則、邏輯函數(shù)化簡與變換。(4)技能要求:邏輯函數(shù)的化簡和變換。
2.模塊2:組合邏輯電路
(1)知識重點:基本邏輯符號及意義;門電路的邏輯功能和基本特性;組合邏輯電路的分析常用組合邏輯電路的邏輯功能。(2)知識難點:基本邏輯符號及意義;組合邏輯電路。(3)教學方式:從基本原理與邏輯符號讀解入手,重點介紹電路的邏輯功能與外部特性。(4)技能要求:基本邏輯符號讀圖;門電路和組合邏輯電路。
3.模塊3:觸發(fā)器
(1)知識重點:各類觸發(fā)器的邏輯功能;觸發(fā)器限定符號及其意義。(2)知識難點:觸發(fā)器之間的轉換關系。(3)教學方式:借助限定符號意義讀解,幫助理解各種觸發(fā)器的邏輯功能與控制方式;結合實踐教學,重點掌握電路的外特性。(4)技能要求:觸發(fā)器的邏輯功能測試。
4.模塊4:時序邏輯電路
(1)知識重點:時序邏輯電路的特點;時序邏輯電路的限定符號及其意義;寄存器;集成計數(shù)器應用。(2)知識難點:集成計數(shù)器應用;限定符號及其意義。(3)教學方式:從觸發(fā)器入手,由D觸發(fā)器構成寄存器;由T和Tˊ觸發(fā)器分別構成同步和異步二進制計數(shù)器。借助限定符號的意義來理解時序邏輯電路的邏輯功能。結合實踐教學,重點掌握電路的外特性。(4)技能要求:常用的相關集成電路的應用。
5.模塊5:波形產(chǎn)生與整形電路
(1)知識重點:555定時器;多諧振蕩器與單穩(wěn)態(tài)電路;施密特觸發(fā)器;石英晶體振蕩器。(2)知識難點:555定時器;多諧振蕩器。(3)教學方式:以555定時器為重點,介紹多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)電路和施密特觸發(fā)器的功能。重點掌握電路的外特性。石英晶體振蕩器從阻抗頻率特性入手。(4)技能要求:常用的相關電路的應用入手。
三、電路組裝、測量與調(diào)試教學導航
電子電路組裝、測量與調(diào)試在電子工程技術中占有重要的地位,任何一個電子產(chǎn)品都是由設計焊接組裝調(diào)試形成的,焊接是保證電子產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性最基本環(huán)節(jié),調(diào)試是保證電子產(chǎn)品正常工作的最關鍵環(huán)節(jié)。
理論知識:常用電子儀表、電路的裝配、調(diào)試與測量知識。
技能訓練:常用電子測量儀表的使用、常用電路元件與數(shù)字集成電路測量、電路的裝配與調(diào)試。
1.模塊1:常用電子儀器知識重點
(1)知識重點:雙蹤示波器;半導體管特性圖示儀;毫伏表;信號發(fā)生器;集成電路測試儀。(2)知識難點:雙蹤示波器;半導體管特性圖示儀。(3)教學方式:重點講授電子儀器的操作和使用方法。(4)技能要求:儀器的基本操作方法;半導體特性測量。
2.模塊2:電子元器件的識別與簡易測量
(1)知識重點:電子無源元器件;電子有源元器件;表面安裝元器件。(2)知識難點:表面安裝元器件。(3)教學方式:重點講授各種電子元器件的識別與選用方法。(4)技能要求:元器件的識別與選用方法、常用數(shù)字集成電路測試。
3.模塊3:電路的裝配、調(diào)試與測量
(1)知識重點:裝配、焊接工藝;電路測試與測量。(2)知識難點:電路測試。(3)教學方式:介紹電路裝配工藝,分析電路測試與測量基本方法,結合實訓進行教學。(4)技能要求:電路裝配、測試與測量。
四、電子電路仿真教學導航
電路仿真技術是近十年來在電子技術研究領域的一場革命。設計人員利用計算機及其軟件的強大功能,在電路模型上進行電路的性能分析和模擬實驗,從而得到準確的結果,然后再付諸生產(chǎn),極大地減少了實驗周期和試制成本,提高了生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益,受到了電子生產(chǎn)廠家的一致歡迎?,F(xiàn)在,電子仿真技術已成為電子工業(yè)領域不可缺少的先進技術,因此為了確保電路設計的成功,消除代價昂貴并且存在潛在危險的設計缺陷,就必須在設計流程的每個階段進行周密地計劃與評價。電路仿真給出了一個成本低、效率高的方法,能夠在進入更為昂貴費時的原型開發(fā)階段之前,找出問題所在。
理論知識:EWB與Multisim平臺基本知識,Multisim在電子仿真實驗中的應用。
技能訓練:模擬電路電子仿真和數(shù)字電路電子仿真。
模塊:電子電路仿真。
(1)知識重點:Multisim平臺的使用;Multisim在電子仿真實驗中的應用。(2)知識難點:Multisim軟件的使用。(3)教學方式:從電子實驗實例入手,學習Multisim軟件的使用,在學會使用的基礎上,結合電子知識,完成電子實驗的仿真。(4)技能要求:用Multisim進行電子仿真的方法。
五、綜合實訓項目——有源多媒體音箱的設計與制作
1.知識要求
掌握模擬電子技術和數(shù)字電子技術的綜合應用思路;掌握電子產(chǎn)品綜合設計的基本思路。
2.技能要求
能進行電子電路的綜合制作調(diào)試;能有條理地撰寫設計說明書;能對設計項目進行總結展示。
3.教學任務
通過有源多媒體音箱的設計、制作及測試,掌握電子產(chǎn)品的設計流程及注意事項,學會元器件的特性測試和電路組裝、測試,熟悉電子產(chǎn)品組裝的工藝要求及生產(chǎn)過程。
4.教學活動設計
(1)通過讓學生利用圖書館、上網(wǎng)等手段查閱相關資料,在教師指導下對有源多媒體音箱進行設計,掌握電子產(chǎn)品的設計流程及注意事項。
(2)在校內(nèi)生產(chǎn)線的工作崗位上,根據(jù)所設計電路選擇元器件,進行元器件的性能、參數(shù)測試。規(guī)劃電路板,進行元器件的布局和印制電路板的制作。完成各部分電路的焊接、組裝,對已經(jīng)組裝的電子產(chǎn)品進行參數(shù)測試及調(diào)試,使其達到設計要求。
(3)要求學生撰寫實踐報告及產(chǎn)品說明書。
5.相關知識
(1)理論知識。元器件的識別、測試方法;印制電路板的制作,元器件的布局;焊接工藝、電路調(diào)試方法;產(chǎn)品說明書的撰寫。