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電子電路設計是電類專業為繪制電子電路圖所必需掌握的一門計算機綜合性設計課程。然而,隨著課程改革在各高校逐漸開展,一些課程的課時量也相應遞減,比如筆者所在學校電氣自動化專業的《電子電路設計》課程已由原36學時減至24學時。如何在減少的課時的課程中讓學生掌握同樣程度的技能水平以適應社會的需求,考驗著每一位專業教師。以往傳統的電路設計教學的方式大多是由教師先講授知識點,然后將知識點所涉及到的圖例向學生繪制演示,最后讓學生依樣畫葫蘆。在整個教學過程中,教師為主導,而學生僅限于單純的模仿與記憶,并沒有主動學習,導致學習效率低下。因此在教學中應該有意識到加入興趣式教學,調動他們的求知欲,激發學生更積極主動的思考,學習甚至創新,打造優質課堂,全面提高教學質量與學習效率。
2任務驅動法
2.1任務驅動法原理
任務驅動法是近年來被廣為應用的一種教學手法,它一改傳統的灌輸式教學,嘗試采用任務驅動式的教學方法。需要教師將課程學習內容劃分為多個特定任務,每個任務包含一定知識點,只要學生完成了課程中設定的任務,就可以掌握課程學習的內容。任務驅動法的核心內容就是由教師在教學過程中創設任務情境,教學任務必須融合學生所需要掌握的技能點和相關的知識點,同時又具有一定的生活性、探究性和創造性,讓學生帶著解決問題完成任務,激發他們的學習興趣,讓學生自主或協作性學習,使他們真正了解知識點在實際工程中的應用,學以致用。
2.2任務驅動法在電路設計實訓中的應用
電路設計實訓課程的教學目的為電子電路圖形繪制,電路圖形僅為簡單的二維制版,因此在繪制電路原理圖時較為簡單易學。但無論多簡單的圖形,在繪制的過程中都要利用到基本繪圖工具、圖形編輯和圖層管理各知識點綜合才能完成。因而課程教授過程中不能簡單的按書本章節順序來講,而是應該由教師將所有知識融會貫通后重新組織,將它們融入到一個個工程任務中再向學生展示,如向學生展示電動小車電路設計圖紙,將其作為一個工程任務,讓學生嘗試用學過的知識來繪制,或讓學生在繪制過程中遇到難題再提出并講解。這樣就更能增添學生的學習興趣和在完成任務后的成就感,形成良性循環。因此電路設計實訓課程非常適合采用任務驅動式教學法。
3微任務驅動法
3.1微任務驅動法原理
采用任務驅動法教學所提供的任務由于綜合性較強所以工程量較大且難度較高,學生在一節課中難以完成,即使有些基礎好,動手能力強的學生完成了任務,也會因為知識點過多過雜而難以消化。因此需要由教師把握學生素質和能力,將大任務進行科學性的分解,將之細化為中任務,小任務甚至微任務。讓具有不同層次知識能力的學生都能被激發興趣,在任務量合適的微任務環境中嘗試和實踐。以上所述即為微任務驅動教學法,它就是以任務驅動法為基礎,將總任務依靠知識的內在邏輯或采取分類的方式進行具體化,以微任務的形呈現。較之任務驅動法,其目標更為明確,導向性更強,教師使用這種方法教學也更容易控制課堂教學的節奏,保證能在規定時間內完成教學進度。
3.2微任務教學設計
微任務驅動法的實施過程是:教師先依據教學目標設計一個總任務,引起學生的學習興趣。再引導學生分析總任務的解決方法并將總任務拆分為一個個的微任務,各微任務之間可以是從屬或并列關系。拆分出來的微任務不能太難或任務量太大,應設計為學生較易完成的程度,以便于將學生的理解逐步引向深入。通過一個個的微任務引導和推動學生一步步上升,一層層提高,不斷接近并最終達到復雜的學習任務的頂點。微任務法的核心是如何科學合理的設計微任務。首先,任務必須要有明確的目的性,教師提出的每一個微任務,原則上都是為了完成總任務而設計的,盡量不設置多余任務,不能本末倒置。其次,教師選擇微任務時應考慮到大多數學生的水平,注意難易適度。并且在教學過程中,根據學生的反應與掌握程度以及課程進度隨時調整微任務,不能任務教條化僵化。第三,微任務還應遵循完整性原則。教師所設計的微任務必須連貫,不能有斷續感,讓學生知道自己要做什么,可以解決什么問題,使他們獲取的知識完整且有條理。最后,微任務的設計要適當增添趣味性,可以在教學過程中加上圖片插畫,視頻音頻等數字教學資源,讓學生在完成任務的同時體會到學習的樂趣。
3.3微任務驅動法在電路設計實訓課程中的應用
AltiumDesigner軟件的工具欄較多,常用工具欄中的各命令參數也較雜,若逐個講解,則顯得各知識點雜亂無章,學生記的多忘得快,但在實際繪圖時還是束手無策,不知該用哪個工具來繪制。例如,在介紹AD軟件常用繪圖工具欄中的直線、多邊形、橢圓弧線、文字和文本框等,若單純講述這些知識點,難免枯燥乏味,且容易與布線工具欄的功能弄混。圍繞這些教學內容,可設計對應電路制圖微任務,圍繞一個小目標,教師可以設計多個由簡單到復雜的小任務,布置學生循序漸進地完成任務,在練習中熟悉各種命令的操作。例如,基本繪圖訓練可將學生已在模擬電路和數字電路課程中學過的常用電子元件符號如:變壓器、運算放大器(如圖1(a)、(b)所示)融入其中,將它們設計為一個個需要完成的微任務。每個任務都考慮到學習課程的前后連貫和趣味性,讓學生繪制自己所熟悉的事物。隨著學習的深入,可以布置學生完成如圖1(c)所示的七段數碼管等稍復雜的繪制任務。完成任務后的喜悅感和成就感會更加強烈,也為以后的學習增添了動力。微任務驅動法在教學過程中將知識點分解到一些小任務中進行,學生頭腦中的知識是零散的,有時會降低知識的系統性和完整性。因此,這樣的設計任務和完成過程是十分必要的,教師可以通過一個較為完整的任務引導學生將已完成的微任務中的知識點進行歸納總結,加深對所學知識和技能的記憶和理解,完成真正意義上的知識建構。例如,上完第三次課后,教師即可布置學生完成如圖2所示“八路彩燈控制電路圖”大任務。從創建元器件、調用常用元件開始,直至綜合運用各種繪圖指令及編輯工具完成繪圖。讓學生在本次課中復習鞏固了前面微任務中所學的小知識并將其融合,初步完成了一張簡單的電子電路設計原理圖樣,并總體上掌握了一張較完整電子電路工程圖的繪制過程,具有綜合應用性。
3.4電路設計課程與其余課程的前后融合
電路設計課程在介紹一般電路繪圖技巧與制版規則時,還會涉及到數字電路、模擬電路、單片機技術應用等課程的接續關系。將本課程繪制圖中所涉及到的器件類原理基礎前移到數字電路和模擬電路等課程中解決,諸如實際譯碼電路、三態電路與緩沖器芯片等知識點不再占用本課程學時。本課程把握好銜接關系,主講等電路板制版規范、電路設計的仿真方法等要點主題,把以往重復性內容節省的學時用于應用層面。在重點講述電子電路圖繪制方式的時候,還應適當向學生加強常用接口電路的連接方法知識點,并向學生擴展對嵌入式處理器及新技術的了解,為后續單片機原理課以及傳感與檢測技術中各種傳感器與微處理器的連接使用,智能傳感器、數字式一體傳感器等內容的講授打下基礎。
4總結
關鍵詞:職業技能課程;電路仿真軟件;Multisim
1概述
1)Multisim仿真軟件簡介Multisim是美國InteractiveImageTechnologies(IIT)公司在20世紀末推出的一種以Windows為平臺的虛擬仿真平臺,其最大的優點是軟件界面操作方便、直觀形象、易學易懂、學生可以很快地掌握它的基本操作[1,2],所以,Multisim仿真軟件在電子信息類的相關課程教學中得到了廣泛的應用。Multisim仿真軟件可以對模擬電路、數字電路和模擬數字混合電路進行設計和仿真。它提供的元器件庫非常豐富,而且還有部分三維實物,對于初學者來說,非常逼真和形象。虛擬儀器儀表非常齊全,提供的儀器儀表有:萬用表、信號發生器、瓦特表、示波器、波特圖儀、字信號發生器、邏輯分析儀、邏輯轉換儀等。電路分析功能和作圖功能非常強大,可以應用Multi⁃sim對模擬電路進行靜態分析、動態分析和瞬態分析等十幾種分析。同時,應用邏輯轉換儀可以實現數字電路中的真值表、邏輯電路圖和邏輯函數表達式兩兩之間的互換。為學生的學習和老師的教學帶來了非常直觀的視覺效果。而且,相對于其它的EDA軟件,它更加形象和直觀,而且,它能進行模數混合電路的仿真,幾乎能夠100%地仿真出真實電路的結果[3,4],為廣大的電子電路的學習者提供了非常方便和實用的電路設計平臺。2)電子產品設計與開發根據應用電子技術專業和電子信息工程技術專業的人才培養目標可知,《電子產品設計與開發》是電子信息類專業的職業技能課程,是一門實踐性和綜合性都很強的課程,對于學生以前所學知識有著更高的要求,但是,這門課程對于學生進行畢業設計、頂崗實習以及將來出去工作都有著非常重要的作用,所以,在電子信息類專業中占有非常重要的地位[5]。為了提高教學效果,我們采用“教、學、做”合一的模式,將理論教學和實踐教學融合為一體中,這樣處理即可以提高學生的學習積極性,同時,又可以將復雜的知識點以簡單明了的形式展示給學生,學生可以在實訓室邊教、邊學、邊演示、邊實踐,可以大大提高教學的效果。由于直接用實物操作進行設計和實訓,有可能會造成大量實訓耗材的浪費,同時,也存在一定的安全隱患[6],所以,這門課程采取了一種虛擬和實踐相結合的方式,非常實用。在教學過程中引入Multisim等仿真軟件,使學生在學習硬件的同時,學會仿真軟件驗證相關原理及電路,從而豐富教學內容,更新課程的教學思路,提高課程的實踐性與應用性。將學生置身于一個“提出問題——解決問題——實踐驗證”的情景之中,使教學方式由“知識傳授”向“知識發現和知識創造型”轉變[7,8],大大提高了學生的興趣和學習的積極性。
2Multisim在《電子產品設計與開發》課程中的應用
在《電子產品設計與開發》課程學習的初期,特別是小型電子產品設計的初期,先用Multisim仿真軟件進行分析和設計,設計好合適的思路,選取好合適的元件和參數,并且在仿真軟件上調試出較好的實驗現象以后再進行實物制作。這樣不僅大大節約了實訓耗材的浪費,更重要的是可以讓學生們大膽地進行嘗試設計電路,不用擔心安全事故的發生。而且,學生進行設計和探索的積極性也大大提高?!峨娮赢a品設計與開發》是學生們學習了模電、數電、電子設計自動化、單片機等主體課程之后所開設的一門綜合性很強的課程,對于學生來說,這也是前段整個學習過程的一個總結,是檢驗學生兩年的學習過程中所掌握專業知識的真實情況。對于本門課程,主要是采用“教、學、做”一體化的模式,以項目任務為載體,讓學生們在學中做,做中學。主要是要制作一個小型電子產品,在整個的教學過程中,以學生為主體,重點在于激發學生學習的積極性和主動性,讓每一個學生都親手制作一個小型電子產品,從制作的過程中體會到成功制作電子產品的快樂,從而,獲得學習的信心和一定的滿足感。首先,根據學生們的具體情況,對于設計和制作的電路可以進行合適的選擇,所以,可以每個同學都可以找到適合自己的電路,這樣,學生參與《電子產品設計與開發》的積極性和興趣就大大加強了。學生在選擇好自己的任務之后,就親手將產品制作出來,整個過程包括:Multisim仿真設計電路原理圖原理圖的繪制封裝的測量和繪制PCB圖的布線和繪制PCB板的制作程序的編寫和調試產品的調試產品制作完成。應用Multisim仿真軟件設計電路,是整個《電子產品設計與開發》課程的關鍵環節,只有首先仿真設計出具體電路、具體參數并且有良好的仿真效果后,才能進行具體硬件電路的制作。比如:學生們想設計一個50秒的定時器電路,并且要用數碼管顯示出來。學生們首先想到的是先在Multisim仿真軟件上仿真出效果出來,再進行硬件電路的制作。如下圖1所示,是某位學生利用Multisim仿真軟件設計出的一個50秒的定時器電路。首先通過Multisim仿真軟件進行電路的分析和設計,可以為學生提供非常方便、快捷的電路設計的效果,每一個元件的參數和型號學生都可以根據輸出效果的不同來進行分析和判斷,比如,如上圖2中,如果,要將電路的定時時間定為30秒,在仿真電路中只要變換一根線的連接就可以實現,而且,還很容易就能看到效果,如下圖2所示:通過這種學生自主嘗試的學習方式,不僅可以幫助學生提高學習的積極性和主動性,更重要的是學生能夠非常安全、快捷地進行電路的分析和設計,大大提高了學習的效果,也節省了大量的實訓耗材的浪費。
3結束語
關鍵字:電子實訓 項目教學法 中職
職業學校為了體現本身的職業性質,應模擬企業的模式對學生進行培養,注重實際應用,著重培養解決實際問題的能力。電子實訓課的目標包括學生要掌握電子元器件的檢測、電子產品的配置和調試。從實際操作過程中,讓學生發現問題,解決問題,提高學生的學習興趣,提高學習效率和專業素養。
1、項目教學法的定義
項目教學法是一種新型的教學方法,采用科學實踐和研究的方法,以學生自主性和探索性為基礎,促進學生積極主動的學習探索。在教師的指導下,按照老師的分組,組成幾個小組,學生按照自己的具體工作計劃,分工合作,共同完成老師指定的任務或者項目。保證人人都參加實際動手過程。讓學生通過實踐培養學習興趣,提高實際動手能力,形成良好的工作習慣,培養學生良好的工作習慣。并且讓學生深刻體會到團隊的重要性,以便在以后工作中更好的融入工作團隊中去。
2、電子實訓項目的確定
要想使實訓效果更加高效,對電子實訓項目的確定就要做出一定的要求,把項目的選擇作為工作之中的重中之重。
首先,所選項目應該以專業崗位需求為指導,同時也要符合相關職業道德要求。電子行業要求工作人員具備熟練運用辦公自動化處理信息的能力和收集處理相關本專業信息的能力;對于常用的電子設備儀表能夠熟練的使用;對于電子產品的整修、配置、調試以及產品檢測能得心應手。但只具有那些專業技能也是不夠的,教師要在實訓過程中把基本的專業道德灌輸到其中,注重學生的素質培養。
其次,所選項目應該能夠引起學生的學習和研究興趣,擴寬學生視野。單純地給出一個項目讓學生去做,使得學生感覺項目很枯燥,只是為了完成任務而去做,并不會認真進行研究,這樣就達不到進行實訓的目的。所以,在確定項目的時候,首先應以“有聲有色”為原則,采用顯示電路,讓學生在實踐過程可以觀察到實驗結果,也方便調試。然后就是注重選擇一些新興的項目,優化教學元素,結合企業的相關產品進行研究。讓學生多多接觸新工藝技術,多采用先進的電子設備配合實訓,這樣才能保證學生和科技保持同步的發展。
最后,所選項目應該接近生活,并且也專業理論知識為基礎。學生所具備的理論知識主要包括:放大電路(其中有單放、多放、整流放大器、集成運放、功率放大器);數電模電轉換電路;門電路(與門、或門、非門、與非門、異或門等)知識;各類觸發器和計數器電路的知識。所選項目應以這些理論知識為基礎,對相關知識進行整合,幫助學生進行知識的梳理和融匯貫通,從而形成一個完整地知識體系。但有些項目可能偏難,是學生很難做出結果,可以選擇實際生活中一些簡易的設備,如收音機、話筒、門鈴和彩燈等常見設備。不僅可以將理論知識得到實踐,更能提高學生的探究興趣。
3、項目的實施
項目的實施步驟主要包括一下幾個過程:首先要制定具體的計劃,結合特定的任務來確定工作的詳細步驟,經分析討論后,做出最終計劃;然后就是要根據制定的計劃進行切實的行動,在組內成員進行分工合作,爭取在教師規定的時間內共同完成計劃目標;在計劃實施過程中,認真做好問題的分析以及相關數據的記錄工作,計劃完成后做出總結報告,對出現的問題和獲得的成果及心得做出詳細分析;最后,將有教師對學生的結果作出評價和指導,給出最終成績和分數。
下面介紹幾種可實施的項目:
(1)超外差式收音機的制作
在這個項目中,首先要了解收音機的基本組成,要有原理圖來做指導。超外差式收音機安裝調試簡單,工作穩定且靈敏度高。其基本組成包括輸入調諧電路、混頻電路、本機振蕩電路、中放、檢波電路、自動增益控制電路、前置低放電路和功率放大器。按照電路圖焊接好各個元器件之后,利用相關電子設備進行調試,使收音機能夠正常工作。
(2)無線調頻話筒的制作
個人制作的話筒比較低級,但一般能做到十米以上距離的信號發送。它的電路包括一級音頻放大器和一級RF放大器。采用電容三點式振蕩器,起振容易。它先通過聲電轉換電路把從外界接受的聲音信號轉換成電信號,然后通過一級放大器把電信號放大,再經過載波信號進行調制,之后還不能直接發送出去,所以還要在進行一次功率放大,才能從天線輸出。
(3)直流穩壓電源的制作
它的基本功能是把交流電轉換成直流電,為其他電子產品提供合適的穩定電壓,即作為一個直流電源。它主要包括降壓變壓器、整流器、濾波器、穩壓器和保護電路。制作過程中,要熟悉直流穩壓電源的相關技術性能指標,根據要求作相應的調節。
(4)搶答器電路設計
設計安裝八路搶答器需要首先做好觸發器、計數器、時序邏輯電路和組合電路的基本了解。它包括搶答按鈕、主持人開關、有限譯碼器、控制電路、鎖存器和顯示器。通過焊接與調試,使制作的電路能夠模擬搶答并用對應數碼管顯示序號,同時要有開關控制搶答器和數據清零的功能。
(5)鍵號識別與顯示電路設計
根據電子技術課程能力培養目標,并結合高職學生學習特點、知識技能系統建構的過程,設計由基礎實驗、拓展實驗、技能實訓等3個環節構成的電子技術課程層級遞進式實踐教學環節,立足于學生基本職業能力訓練的同時強化技術應用能力培養。在實驗環節,旨在加強學生的基本實驗技能訓練,增加設計性、綜合性的拓展實驗比例,從原來的以小單元局部電路為主轉移到多模塊、綜合系統應用的拓展實驗為主,訓練理論知識應用能力。在技能實訓環節,系統地將職業基礎技能、基本技能和實用技能結合在一起,讓學生在實踐操作中完成知識的總結、應用和技術應用能力的訓練和提升。
開發與專業技術發展相對接、與實際生產相對接的實踐項目
1.實驗項目注重新器件、新技術應用,與專業技術發展對接。基礎性實驗項目注意及時跟進專業先進技術發展,在原有的分立元件、單元電路為主轉向中、大規模集成電路與GAL、FPGA芯片使用并重,縮短教學內容,滯后市場實際應用的距離。例如,拓展性實驗通過設計小型電子控制系統,訓練學生綜合應用模電和數電知識以及對各功能電路、芯片之間的連接和匹配方法的綜合運用能力,同時適當地引入現代化的電子電路設計方法,將傳統的電路設計方法與EDA技術相結合,培養學生對新知識、新技術的掌握和運用能力。同時,在拓展性實驗中我們主要應用Protues軟件進行設計和結果仿真,這樣一方面避免了需準備大量硬件器件的過高要求,便于學生不同設計思路的實現、驗證和修改,獲得較好的實驗效果,另一方面也訓練學生掌握了先進的設計手段,為后續課程學習奠定了基礎。
2.實訓項目注重真實性與可操作性。技能訓練安排在課程學習結束后的集中時間段進行,項目選取不但要具有典型性和真實性,還要滿足教學低成本和可操作性要求。因此,基本技能訓練我們選擇了雙波段收音機和模擬烘手器兩個項目,重點進行單面電路板和雙面電路板、分立元件和貼片元件的電子產品裝配訓練,綜合訓練學生的七種電子基本技能,讓學生在實踐操作中進行技術應用能力的提升,幫助學生完成從電子技術基礎學習到工程實際開發的過渡。
實踐訓練和考核引入職業標準和企業標準,強化職業規范培養
實踐教學是對學生進行規范訓練和職業素質養成訓練的關鍵環節,在教學中引入職業標準、企業生產標準和工藝標準對培養學生的生產意識、質量意識,提升學生職業崗位適應能力的作用明顯。因此我們將本專業面向的就業崗位之一———電子設備裝接工職業標準和崗位技能要求進行整合、提煉,融入到雙波段收音機和模擬烘手器裝配中,在組裝過程中關鍵的工序環節均按照企業工藝規程進行操作。同時在制定實踐考核方案和產品驗收標準時均按照產品裝配工藝和檢驗工藝進行驗收。這樣的教學設計注重了課證融合,將學生職業技能、職業素養的培養融于日常教學中,有利于后期職業資格技能鑒定工作的進行。
實踐教學環節設計及教學實施中應注意的問題
1.實踐教學內容設計要具有職業性、針對性和實用性。高職教育的職業性、針對性和實用性要求必須依據職業崗位群的實際需要進行課程教學內容設計和選擇。因此,我們不但要加強實踐教學內容與職業標準和行業標準的相互溝通和銜接,并且當由于經濟和專業技術發展變化使職業崗位群的職業技能發生變化時,相關課程和教學內容也要隨之優化,不斷調整、充實新的教學內容和教學項目。
【關鍵詞】單片機8步法學訓一體化
【中圖分類號】G【文獻標識碼】A
【文章編號】0450-9889(2012)10C-0187-02
以往的單片機教學,通常是要么偏重于技術理論而缺少實訓項目和課時,要么偏重于實習操作而忽視技術理論知識的傳授,造成理論與實際的脫節。再加上采用灌輸式教學法,形式呆板、僵化,內容抽象、枯燥,束縛了學生動手和創新實踐的能力。這影響了學生整體素質提高,達不到培養實用人才的目的和要求。因此,傳統的教學觀念和模式已難以適應現代高等職業教育的發展,也難以滿足現代社會對高素質技能型人才的需求。
針對以上這些問題,很多高校和教師進行了多方面的探討,提出了很多有效的教學方法,其中比較典型的就是項目教學法。它在一定程度上使教學質量得到了改善,但很多的高職院校要么受到應試教育制度的影響,要么教學資料、教學場所、實訓設施等短缺,其教學模式、教學方法、教學風格、教學策略和學習風格等仍然沒有很大改觀,甚至培養目標也沒有發生變化。
為了尋求適合學院自身發展的教學方法和思路,以“能力為主”為指導,把教學理論和技能訓練融為一體,構建一種新的教學形式,即“學訓一體化”教學模式。
一、“學訓一體化”教學模式
“學訓一體化”是指以“能力為主”為指導,以“就業為導向,提高學生技能”為目標,通過校企合作、工學結合等方式,利用學院自身的有限資源,整合課程教學內容,將理論教學與技能實踐融為一體,旨在建立一個教師為輔、學生全員參與,在“學中訓,訓中學”,“學訓相融”的教學環境中完成課程學習的教學形式。“學訓一體化”教學模式改變現有教學組織模式和課程體系,構建新的教學模式和課程體系,加強理論教學與技能教學的有機結合,將理論知識模塊化并融于每一個實訓項目之中,有效解決技術理論和技能操作相互脫節的問題。這是一種全新、開放式的教學思路,是提高學生工程實踐能力和培養學生創新思維的一種全新途徑。
我院將柳州、廣州等地區的電子行業和企業所提供的工作單引入教學情景,同時參考了“單片機工程師助理”職業崗位的要求,對講授的內容進行了融合,體現了教學情景與企業崗位工作、教學的內容與企業的崗位需求、培養目標與企業的人才需求相一致的三大原則。在授課過程中,課程采用的是一人主講,多人輔導的教學方式,真正體現以學生為主,教師引導,在“學訓一體化”教學中充分發揮學生的主動性和創造性,充分發揮學生潛在的能力,構建開放式的教學。
二、問題解決8步法的應用
把“任務驅動”、“項目教學”融入課程教學整個過程,以學習型工作任務為載體,按任務的實施過程開展教學,充分發揮學生的主體作用和教師的主導作用。每一個項目都有相應的學生工作單,明確學生的工作內容、知識、態度、技能的要求以及考核方式等信息。為了提高教學質量,改善教學效果,采用了問題解決8步法,使學生在“邊學邊訓,邊訓邊學”的過程中激發學習的熱情,并不斷地培養學生的創新能力和工程實踐能力。
(一)學生分組
教師下發工作任務后,就要對學生進行分組。分組完成項目這種學習方式可以激發學生學習的興趣,可以改變師生和生生之間的關系,讓教師更好地發揮主導作用,充分發揮學生的個性和潛能。分組是否合理是“學訓一體化”教學的關鍵。在分組過程中,教師要綜合考慮學生的特點、能力,合理分配角色,讓小組中的每一個學生都有發揮自己長處的機會,也都有相互學習的機會。在分組時,結合高職院校職業技能比賽項目的相關要求和標準,遵循“優勢互補,相互促進”的原則,按照硬件設計、軟件設計、文檔處理等職責進行分工,有效避免學生“搭車”現象,使他們正確認識自己的價值。為了使項目順利和有效地進行,必須選出小組的負責人。教師對組長進行有效的指導。在項目進行的整個過程中,組長要對組員進行合理安排和監督,才能達到預期的教學目的。
(二)分析題目,構建模型
學生接到工作任務書后要認真地閱讀,認真分析設計要求,根據應用場合、工作環境、具體用途,考慮系統的可靠性、通用性、可維護性、先進性,以及成本等,提出合理的、詳盡的功能技術指標。這個過程可以采用自頂向下方法,建立系統框圖,劃分出功能模塊,將功能盡可能細化,技術指標盡可能表達清楚,設備盡可能齊全,做到不漏任務細節。學生一定要多看、多思考。最后把功能的設計構建成合理的系統模型。
(三)確定項目方案
搜集和閱讀相關的資料,比如各種教材的相關內容、期刊雜志上的相關文章、網絡資料、圖書館資料等。這一步的工作要求是把系統要完成的任務分配給若干個單元電路,并畫出一個能表示各單元功能的整機原理框圖。對比現有資料或方案,選擇一種技術上先進、合理、可行、性價比比較高的最佳方案,比如考慮各個方案的優缺點、設計的工作量、以往的經驗和熟悉程度等。在這個過程中要敢于探索,勇于創新,力爭做到設計方案合理、可靠、經濟、功能齊全、技術先進。
(四)項目的實施
根據系統的指標和功能流程圖,明確各部分任務,進行各單元電路的設計,參數計算和器件選擇。單元電路是整機的一部分,只有把各單元電路設計好才能提高整機設計水平。每個單元電路設計前都需明確各單元電路的任務,詳細擬定出單元電路的性能指標,與前后級之間的關系,分析電路的組成形式。這個過程可以采用經典設計電路,比如:別人用過的電路、應用實例電路、或者是器件應用手冊中介紹的電路等,根據實際情況進行相應的修改、增補、刪減或創新,應盡可能選擇標準化、模塊化、功能強、集成度高的典型電路。在設計中要綜合考慮各個單元電路之間的插接方式、接口參數和共享等。為保證單元電路達到功能指標要求,就需要用電子技術知識對參數進行計算。例如,放大電路中各電阻值,放大倍數的計算;振蕩器中電阻,電容,振蕩頻率等參數的計算。只有很好地理解電路的工作原理,正確利用計算公式,計算的參數才能滿足設計要求。計算參數時,同一個電路可能有幾組數據,注意選擇一組能完成電路設計要求的功能,在實踐中能真正可行的參數。
(五)項目完善,再實施
經過初步的電路設計后,教師舉行方案論證會,讓每一小組的負責人,以口頭或課件的形式,在規定的時間內闡述本組的設計方案。各小組在教師的正確引導下,以及同學的建議下,對所設計的方案進行完善。接著進行項目總體設計和制作??傮w設計就是根據設計任務、指標要求和給定條件,設計出符合現場條件的軟、硬件方案,并進行方案優化。應劃分硬件、軟件任務,畫出系統結構框圖。要合理分配系統內部的硬件、軟件資源。由總體設計所給出的硬件框圖所規定的硬件功能,在確定單片機類型的基礎上進行硬件設計、實驗。進行必要的工藝結構設計,制作出印刷電路板,組裝后即完成了硬件設計。結合硬件結構,明確軟件任務,確定具體實施的方法,合理分配資源。定義輸入/輸出、確定信息交換的方式(數據速率、數據格式、校驗方法、狀態信號等)、時間要求,檢查與糾正錯誤。
(六)項目調試和測試
單片機應用系統的軟、硬件制作完成后,必須反復進行調試、修改,直至完全正常工作,經過測試,功能完全符合系統性能指標要求,應用系統設計才算完成。在硬件的調試,要教會學生使用各種調試方法和手段、使用各種測試儀器、排除故障的技巧等。調試時應注意做好調試記錄,準確記錄各部分的測試數據和波形,以便于分析和運行時參考。經過調試、測試后,若系統完全正常工作,功能完全符合系統性能指標要求,項目設計結束。
(七)總結項目經驗
項目小組對整個設計過程進行總結,總結設計過程中出現的問題,解決的措施和方法,同時撰寫項目設計說明書。最后,有選擇地保留重要文檔,將心得形成文件,記錄備案,方便在以后的項目設計中不再有類似問題發生。對于好的方法將繼續保持,對于容易出現的問題,要及時糾正。只有這樣,才能培養學生務實、嚴謹的態度,提高解決新問題的能力。
(八)項目評價
在項目評價過程中,采用了知識、技能、態度三位一體的考核標準,更應注重學生綜合能力的評價。評價形式有過程評價、自我檢查、自我評價、成果呈現、學生小組評價、師生互評、企業老師評價等。學生把項目設計的思路、方案、實現的過程、結論、存在的問題等以課件的形式在全班進行答辯,并進行產品演示。各個小組對其表現進行評分。通過答辯和演示,讓所有的學生都了解在項目設計過程中所出現的問題,加強認識,避免重復發生,還可以培養學生的交流和溝通、語言表達能力等。最后,教師進行講評,進行鼓勵教育。對于表現好的學生進行表揚,對于存在的問題及時糾正,讓學生都知道自己的優點和不足。讓同學們都感受到成就感,激發他們積極向上,不斷學習的動力。