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电子学入门范文1
电梯门机门宽自学习操作:
接通门机电源;将控制板上S1杠2拨码开关拨到ON;按下控制板上的按钮S2;等待门机完成一次慢速开关门之后,查看门宽数据;按起控制板上的按钮S2;将控制板上的S1杠2拨码开关拨到OFF;门宽自学习完成。电梯永磁同步电机磁极角的检测操作:
卸下门机皮带,确保门电机为空载;使用跳线帽将跳针Z1短接;接通门机电源,电机转动;等待门电机完全停止后,查看磁极初始角;拔出跳线帽,使跳针Z1断开;电机磁极角检测完成;重新装上门机皮带;完成永磁同步电机磁极角的检测。
(来源:文章屋网 )
电子学入门范文2
【关键词】生物医学工程;生物医学电子学;生物电位放大器;电子设计自动化
【Abstract】In order to strengthen the electronic engineering technology training for Biomedical Engineering students, the Biomedical Electronics experiment course was designed for the students. The biological potential amplifier was selected as the experiment subject; In the experiment, student will be required to combine the simulation based on the electronic design automation software and practical operation to complete the design work of the biological potential amplifier, verify its function, and measure its important performance; the experiment was arranged in the early stage of the theoretical courses. Practice shows that the students have a more depth understanding of the characteristics of different methods in electronic engineering technology through the training of biomedical electronics experiments. Therefore, the curriculum design of the experiment is successful.
【Key words】Biomedical Engineering; Biomedical Electronics; Biological potential amplifier;Design automation
0 引言
生物医学工程专业涉及多种学科和技术,具有很强的综合性[1];但与此同时,该专业的本科生培养工作也具有很高的难度,原因就在于学生学习的内容多而不精,在择业时常常无法体现出能力优势。因此,从培养生物医学工程专业本科生的角度而言,应该在对学生进行综合素质培养的同时、加强特定专业技能的训练,为学生的就业和继续深造打下良好的专业基础[2]。
医学电子仪器方式是上海理工大学生物医学工程专业的一个重要方向,在课程设置上,专注于培养学生的电子工程技术[3]。这其中,生物医学电子学[4]是生物医学工程专业的重要专业课程之一,其教学目的是让学生掌握医学电子仪器中带有共性的电子器件、电子线路及电子学设计方法,因此是引导学生学习将电子工程技术应用于生物医学工程专业的重要环节。生物医学电子学实验是该课程的配套实验,目的是在于通过有代表性的实验课题,引导学生学以致用、将课堂内容融会贯通于实践之中。因此,生物医学电子学实验是生物医学工程专业的一门重要实验,需要进行慎重的实验选题、认真的实验设计和细致的实验安排。为此,进行了相关的课程设计和实践工作,详述如下。
1 课程设计思想
上海理工大学生物医学工程专业的生物医学电子学实验被安排于第五学期,和生物医学电子学理论课平行设置。此前,学生已经通过电路原理、模拟电子技术基础、数字电子技术基础和电子技术技能训练等课程的培养,具备了一定的电子工程技术基础。生物医学电子学实验的总课时为16学时,在有限的课时内,让学生得到最大程度的专业训练,具有一定难度。在此背景下,展开生物医学电子学实验的课程设计工作。
首先要解决的问题是实验选题。生物医学电子学实验的选题,应该能够突出生物医学电子学的特色,具有代表性。经过研究,多个生物医学电子学的相关教材中,都将生物电位放大器(Biopotential Amplifier),即仪表放大器(instrumentation amplifier),放在了相当重要的位置上[5]。生物电位放大器,是用于放大心电、肌电和脑电等信号的专用放大器;这些信号具有的特点包括:由生物体内的电活动产生、属于微弱的差分信号、非常容易被更加强烈的共模噪声淹没;而生物电位放大器具有很好的共模抑止特性,最适于放大这些存在于强烈共模噪声背景下的微弱差分信号[6];因此,生物电位放大器在生物医学电子学中占有重要地位,以生物电位放大器为主题开展生物医学电子学实验,不仅具有代表性,而且能够引导学生在前期的课程基础上有所提高。
其次要解决的问题是实验设计。围绕生物电位放大器这个主题开展实验设计工作,需要使实验具有一定深度,但同时又要保证大部分同学有能力在限定的课时内完成任务。经过反复论证设计,最终决定生物电位放大器相关实验由两部分组成:基于电子设计自动化(Electronic design automation, EDA)软件的设计仿真实验和动手实践实验。在第一部分实验中:学生基于LM324[7]完成生物电位放大器的设计工作;仿真验证设计结果;仿真测试其差模增益幅频响应曲线[8]。在第二部分实验中:学生在面包板上动手搭建生物电位放大器;并在实验室中,使用各种设备测试差模增益幅频响应曲线。上述实验设计的优点在于:通过设计仿真工作,让同学们尽快掌握生物电位放大器的原理,同时,基于EDA软件开展电路工作,符合发展趋势[9];通过设计仿真和动手实践相结合,互为验证,比较差异,容易引发思考,更加深刻的体会电子工程技术中不同手段的特点;对生物电位放大器的重要参数进行仿真、测量和总结,有利于学生们在更深地程度上掌握生物电位放大器。
最后要解决的问题是实验安排。由于生物医学电子学实验是生物医学电子学理论课程的配套实验,因此在进度安排上必须要统筹考虑;此外,实验设计决定了生物医学电子学实验适宜集中精力完成,而不是分散到每周进行,集中完成实验能够取得更好的效果。为此,在生物医学电子学理论课程中,生物电位放大器相关内容被安排在课程的早期进行讲解;紧随其后,利用课余和周末时间,在一周内完成生物医学电子学实验。这样安排的好处是:学生能够在课程的开始阶段,就体会到了如何将理论应用于实际,引发学习兴趣。
2 实验内容展示
下面以一位学生的实验情况为例,说明课程设计效果。
1)生物电位放大器的设计和仿真
a)生物电位放大器的设计:
基于lm324设计一个基于三运放的仪表放大器,用于生物电位测量,仿真电路原理图如图1所示。增益公式如公式(1)所示,其中:R1、R2、R5和R6都选用10KΩ的电阻;R3和R4都选用24KΩ的电阻;Rg为增益电阻,当Rg为无穷大时,(这里选用600MΩ),增益约为1倍,当Rg为5.6kΩ时,增益约为10倍,当Rg为470时,增益约为100倍,当Rg为47时,增益约为1000倍。
A=(2*R3/Rg+1)*R2/R1(1)
b)对所设计的生物电位放大器进行仿真,验证其功能
如图1所示:使用+Vdm/2和-Vdm/2两个信号源组合成模拟心电信号的差模输入信号Vdm,峰值为10mV,频率为18Hz;使用Vcm仿真工频干扰产生的共模信号,峰值为500mV,频率为50Hz。取Rg为5.6kΩ,输入、输出信号对比图如图2所示。由图可见,差模输入信号被放大约10倍,但50Hz共模输入信号在输出信号中全无踪迹,因此该生物电位放大器正确的实现了预期目的:放大差模信号、抑制共模信号。
c)对所设计的生物电位放大器进行仿真,测量其性能,频率范围设定在0.1Hz-5MHz之间:
对图1的生物电位放大器进行仿真,测量其差模增益频率响应,如图3所示。图中从上到下的短划线、虚线、点划线和实线分别代表差模增益约为1000倍、100倍、10倍和1倍时的幅频响应。由图3可见,放大倍数越小时的幅频响应截止频率约高:差模增益约1000倍时,幅频响应在1kHz左右就开始截止;差模增益约100倍时,幅频响应在10kHz左右开始截止;差模增益约10倍时,幅频响应在100kHz左右开始截止;差模增益约1倍时,幅频响应在1MHz左右开始截止。
2)生物电位放大器的实践实验
动手实现所设计的生物电位放大器。使用的器材包括:面包板、lm324、10KΩ电阻、24KΩ电阻、5.6KΩ电阻、470Ω电阻、47Ω电阻和导线等,电阻均为5%精度;使用的仪器包括SPF05数字合成函数信号发生器、DS1000数字示波器和电源。测试所得到差模增益频响曲线如图4所示。其中,差模增益随频率变化的趋势与仿真所得的结果基本类似,除了差模增益为1时的截止频率出现在了100kHz左右。
3)实验分析
相比于实际实现的生物电位放大器,仿真实验而得的结果具有更好、更理想的特点。其原因在于:仿真时避免了器件差异造成的影响,需要匹配的电阻和运放可以做到完全匹配,同时也避免了人为测量失误造成的影响,因此可以排除随机误差。仿真实验更容易实施,对于理解理论课内容大有裨益;但动手实验更加真实,且可以提高动手能力、积累实验经验,对于理解真实情况、解决实际问题非常有好处;两者可以互为补充。
3 结论
为了避免生物医学工程专业本科生培养博而不精的问题,在对学生进行综合素质培养的同时,应该加强特定专业技能的训练;上海理工大学生物医学工程专业医学电子仪器方向在课程设置上专注于培养学生的电子工程技术;生物医学电子学实验作为该专业的重要课程生物医学电子学的配套实验,在引导学生“入门”、引发专业兴趣等方面,具有重要作用;为此,对该实验进行了相关的课程设计工作。实践表明,通过生物医学电子学实验的训练,学生对专业的认知程度、对技术的理解程度和对知识的掌握程度,都得到了提升,这些能力的加强有助于学生对其它专业课程的学习和掌握。因此,该实验的课程设计是成功的,今后将沿此方向继续推进。
【参考文献】
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[3]周宇.医学仪器设计原理课程构建的心电检测系统[J].实验室研究与探索,2012(2).
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[6]Franco, S.基于运算放大器和模拟集成电路的电路设计[M].2ed.西安交通大学出版社,2009.
[7]Instruments. T. LM324 Quadruple Operational Amplifier. Available from: http:///product/lm324.
电子学入门范文3
中图分类号:C43 文献标识码:B文章编号:1008-925X(2012)11-0199-01
摘 要 本文针对《电工电子技术》教学的现状与存在问题,围绕师范建设学校教育重在培养应用型技术人才的目标,从教学手段、实验教学、团队合作意识与创新精神、课程考核四个方面阐述了教学改革方案,探索能够突出对学生综合素质、实践能力、创新能力培养的职业学校教学模式。
关键词 电工电子;教学改革;学生;能力
1 引言
《电工电子技术》是职校机电类专业的一门重要的技术基础课,起着承上启下的作用。长期以来,由于过于追求学科的严密性和系统的完整性,教学中不同程度地存在重理论,重知识传授,轻应用,忽视能力培养的倾向,再加上“粉笔+黑板+书本”的传统教学手段,老师讲,学生听,并没有把学生放在教学的主置,这与示范建设学校教育重在培养应用型高级技术人才的目标完全相悖。当前,经济一体化和高新技术迅猛发展,呼唤应用能力更强的职业技术类人才,面对这种变革和需求,职业教育要彻底改变普通教育那种学科型教育模式,要大刀阔斧地改革,形成自己的特色。《电工电子技术》课程理应顺乎潮流进行改革,改革的总体思路是:紧紧围绕职业教育的培养目标,牢固树立“知识—能力—素质”三位一体,注重个性发展,突出实践能力和创新精神的培养,从教学手段、教学方法、课程考核等多方面进行全方位改革。
2 现代教学手段——多媒体——在教学中的应用
随着计算机技术的迅猛发展,极大的丰富了各种多媒体的表现手段,从静止图片到动态视频,从二维到三维,从单一演示到人机互动,现在越来越多的教师开始把多媒体手段引入到教学中来。
2.1 课堂教学使用CAI课件或电子教案。
CAI课件通常以某些软件为开发平台,使用文字、图片、动画、声音、视频等信息来创作交互式应用程序,是一种专门开发的辅助教学软件,功能丰富,技术先进。电子教案通常是教师根据教学与学生的实际情况,针对专业需要,自己采用Powerpoint等文档形式制作的,针对性、灵活性、时效性强,能体现教师自己的个性和教学风格。无论CAI课件还是电子教案都是现代化的形象化教学手段,生动、形象、直观、效率高。使用CAI课件或电子教案进行课堂教学后,使许多动态过程一目了然,可省去大量课内抄、画题目的时间,把老师从繁重的重复性劳动中解脱出来,在很大程度上改变了传统的教学模式,补充了传统教学手段的不足之处,寓学于玩,印象深刻,开阔了眼界,帮助了思维,非常适合当代学生的学习特点,大大提高了学生学习的兴趣和主动性,进而提高了课程的教学质量。
2.2 使用电子练习软件巩固提高。
习题训练是电工电子教学中不可或缺的内容,相应地在结合了计算机技术后,就产生了一种电子练习软件。这类软件建立在某些习题、试题库基础之上,题目丰富,涵盖面广,并且由于应用了数据库技术,非常便于习题、试题检索并附带答案及评分系统,是对传统作业和练习的一种扩展和补充,有利于学生进行自我练习和自我评价,及时巩固提高所学内容。
2.3 依托网络技术建立多媒体教学系统。
随着网络技术的不断发展,未来的教学应紧密依托于网络,以Internet为载体,结合多种媒体技术,建立电工电子学网络教学系统。将课堂教学、远程教学、电子作业、电子辅导、论坛交流等功能综合起来,形成教师与教师、教师与学生、学生与学生之间立体交叉的教学、学习和讨论方式。教师在学生的学习活动中变主导地位为指导地位,不再偏重于教材内容,主要应给学生创造一个能够发现问题的环境和平台,以提出问题,探讨问题为主,充分发挥学生在学习中的巨大的能动作用。
3 突出素质培养,加强实验教学
传统的电工学课程只重视课堂教学,没有实验。同学们学习这门课的普遍反映是:抽象、枯燥、解题难,远远不能满足对学生能力培养的需要,因此,加强实验教学,刻不容缓,迫在眉睫。我们的措施是:增加实验学时比例,采用理实一体化教学,开放实验室,改革教学法,实行教师负责制,将实验教学分为入门、引深、提高三个阶段,要求学生应具有的实验能力包括动手能力、观察能力、思维能力、组织能力和书写报告论述问题能力等。真正凸显师范院校的教育改革模式。
将实验课堂变成一个让学生把理论与实际相联系的模拟场地,调动学生学习的积极性和主动性,激发学习热情。在实验过程中,培养学生善于发现问题,提出问题并分析解决问题的能力,培养学生独立思考和交流协作的能力。同学们普遍反映实验课直观、形象、生动,一些比较抽象在课堂上不易分析清楚的问题,在实验课上却迎刃而解。因此,实验课让学生得到了一般课堂上得不到的东西,既增加了感性认识,又开发了想象力。
4 开好“三课”,注重培养学生的安全意识和创新精神
电工电子学课程的教学不仅是为了使学生形成系统、扎实的基础科学知识,更重要的是为了培养学生科学的思维方法,训练学生从事工程应用并善于创新的能力。为此,我们特别重视绪论课、工程安全事故分析课、课堂讨论课这“三课”的教学。
4.1 绪论课用实例开篇。
传统的电工电子学多是从电学的基本概念和公式导出讲起,抽象的概念很难和实际挂上钩,初学者不理解所学的目的和意义,学习的兴趣不大。为改变这种状况,绪论课上先给出生产和生活中的一些实例,大至生产机器设备、家用的电器等,小到手机电路、打火机的打火系统等,让学生分析它们的安全保障问题,意识到工作时不能大意触摸,建立起安全用电的概念,紧接着给学生讲解安全和经济间的矛盾关系,使学生通过独立思考而建立重要的安全用电概念。
绪论课用实例开篇,教育学生在人类的衣、食、住、行中去体验电工电子学,从实际中去了解工电工电子学的作用,激发学生的兴趣,为今后学习的主动性打下了基础。
4.2 开好安全教育课。
我们大量收集涉及电学问题的工程事故在课堂上介绍,并引导学生分析。让学生从自主保安意识、互保意识、造成触电愿意、万用表使用、短路、电弧等导致事故的发生。通过分析使学生感到所学知识是有用的,同时也树立了以质量求生存的安全观念。
4.3开好课堂讨论课。
要培养高质量的人才,重要的是培养学生的创新能力。在课程的教学中对学生创造能力的培养,主要就是在培养学生集中性思维(即逻辑性思维)的同时,更要培养发散性思维(即创造性思维)。为此,阶段性地开展课堂讨论课,让学生讨论某些疑难问题,不局限于书本有的,老师讲的,广开思路,各抒己见,大胆辩论,在辩论中发展自己的独创能力,逐步形成求异思维、求同思维和联想发明、创造共振与思维变通等创造性思维方式。
要求学生去想别人所不敢想的且有实用价值的新思路,这需要丢掉常识,丢掉经验,有时甚至是荒唐的但往往是有益的。对一般人看来似乎毫不相干的两件事,通过大胆联想找出其中确实存在的联系。在学习中对某些问题冥思苦想不得其解,但经别人一提示,哪怕是间接的甚至是反向的,也会恍然大悟。
5 课程考核与考试的改革
传统的电工电子学课程考核与考试采用最原始的闭卷笔试,是“应试教育”的产物,在内容和形式上趋于定向化,考察学生记忆的知识多,体现不出学生的运用能力和实践动手能力,不利于发挥学生的想象力和创造力,严重制约着教学改革的发展,因此,必须对现行考试方法、考试内容和考试的命题加以全面改革。
首先,在考核方式上,实行学习阶段的全程性考核与督导,变一次性、终结性考试为多阶段、多形式的考核与期末综合考试相结合,即过程控制考核法。这样一方面有利于教师及时发现教学中的不足并加以改进,另一方面更有利于加强对学生平时学习的考核与督促,引导学生掌握良好的学习方法,减少学习的功利性,从根本上改变应试教育制约学风、考风建设的状况,促进学生良好品质的形成,还能全方位多角度准确地反映出一个学生的真实成绩和综合能力,实现学生的学习过程与学习结果的统一,知识与能力的统一。
其次,在考核方法上,变过去单一的闭卷笔试为开卷笔试、大作业、读书报告、课堂提问、实验操作等多种形式相结合的考试方法,有利于识别学生的运用能力、实践动手能力和创造能力。
第三,在考试内容上,变再现书本知识为考查学生运用知识解决实际问题的能力。在卷面上主要是出一些灵活性大,知识面宽,综合运用知识能力强的题目。这样的考试使学生思维很活跃,更易激发创新意识。
电子学入门范文4
【关键词】Multisim;电子技术;直流稳压;电子仿真
1.引言:Multisim简介
Multisim软件是一个专门用于电子电路仿真与设计的EDA工具软件。作为Windows下运行的个人桌面电子设计工具,Multisim是一个完整的集成化设计环境。Multisim计算机仿真与虚拟仪器技术可以很好地解决理论教学与实际动手实验相脱节的这一问题。学生可以很方便地把刚刚学到的理论知识用计算机仿真真实的再现出来,并且可以用虚拟仪器技术创造出真正属于自己的仪表。NI Multisim软件绝对是电子学教学的首选软件工具。
主要特点体现在:
(1)直观的图形界面;
(2)丰富的元器件;
(3)强大的仿真能力;
(4)丰富的测试仪器;
(5)完备的分析手段;
(6)独特的射频(RF);
(7)模块强大的MCU模块;
(8)完善的后处理;
(9)详细的报告;
(10)兼容性好的信息转换。
2.Multisim辅助教学
在电子技术理论教学中,可以用Multisim软件仿真电路性能的电路很多,现以直流稳压电路为例说明该软件在教学上的重要性和实用性。
2.1 电路工作原理及原理图
如图1所示,是最简单的直流稳压电路,主要由稳压二极管实现稳压。
(1)整流电路:把交流电压变为单向的脉动直流电压。
(2)滤波电路:滤除脉动直流电压中的交流成分,使其成为平滑的直流电压。
(3)稳压电路:把不稳定的直流电压变为基本恒定的,不受市电电压、负载及温度变化影响的、稳定的直流电压。
2.2 操作步骤
(1)开关J1打开,无滤波;开关J2打开,无稳压;开关J3闭合,有负载RL时,双踪示波器显示的波形如图2所示:红线所表示的曲线为电容两端的电压,对应示波器通道A,Y轴量度:10V/Div。直流电压表读数为10.516V。电压为正值。蓝线所表示的曲线为负载两端的电压,对应示波器通道B,Y轴量度:10V/Div。直流电压表读数为10.484V。电压为正值。
(2)开关J1闭合,有滤波;开关J2打开,无稳压;开关J3闭合,有负载RL时,双踪示波器显示的波形如图3所示:红线所表示的曲线为电容两端的电压,对应示波器通道A,蓝线所表示的曲线为负载两端的电压,对应示波器通道B。
(3)开关J1闭合,有滤波;开关J2闭合,有稳压;开关J3闭合,有负载RL时,双踪示波器显示的波形如图4所示:红线所表示的曲线为电容两端的电压,对应示波器通道A,蓝线所表示的曲线为负载两端的电压,对应示波器通道B。
通过Multisim软件仿真,根据双踪示波器显示的波形图可知,交流电经过整流、滤波、稳压电路后,得到平稳的直流电,即上图中的蓝色线为平稳的直线。
2.3 结论
任意改变电容容量的大小,交流电输入值的大小等,输出波形曲线的同样非常直观的显示出来,输出一样是平稳的直流电。
3.总结
(1)本软件操作简单,使用方便,容易上手,给学生提供了一个虚拟实验室,不用去实验室,也可以做实验。既增加了学生的计算机操作能力,又增加了专业实验知识。
(2)本软件将实验室和讲台有机的结合在一起,实现了虚拟化实验室。将交直流电流表和电压表、示波器等仪器在计算机上显示出来,并即时显示电路仿真的结果和波形,生动、形象地验证理论分析结果,并且我们可以任意更改电路参数,添加和删除电路元件,让学生观察到在这一过程中实验结果所发生的变化。其动态效果是其它教学手段较难达到的。在电子技术课程的教学过程中,便于教学分析,大大降低了实际动手实验过程中的数值变换的麻烦,缩短了教学时间,提高了教学效果,增强了学生的学习兴趣。
参考文献
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[4]熊伟.MuItisin7电路设计及仿真应用[M].北京:清华大学出版社,2005.
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电子学入门范文5
一、单片机教学现状
单片机教学中,教师以汇编语言版本和C语言版本为编程工具的单片机为学习对象,这种学习方法可以使学生更加深入的了解单片机指令系统的操作,也可以对单片机软、硬结合的特点做深一步的单片机原理理解[1]。
“单片机”是一门专业课程,基于电工学、电子学、计算机组成原理学、接口原理及汇编语言学基础上的一门课程。以上课程是单片机课程的基础,对单片机的学习能够起到促进作用,加强学生对相关课程的理解。对于学生而言,单独的学习单片机课程,没有专业背景和知识结构的因素影响,将会很难入门[2]。
二、单片机教学的问题
2.1 单片机教学的实验设备单一
教学中使用的实验设备通常是学校为学生准备好的包含十几种实验内容的实验包,学生对实验包里的设备进行试验并加深对理论知识的理解。但是,通过这种实验包学习产生的问题是无法提供更高层次的动手实验,实验包里的实验项目硬件已经连接完毕,学生只需要通过简单的连线就可以使用,导致了学生动手和动脑的机会少,线路已经固定,学生不能根据自己的设计改变线路,在实验中产生一定的局限性。
2.2 教学内容与实际应用不符
学校的教学方法中,基本以理论为主,造成设计效率低、学生学习的难度大、理论性过强、语句不易理解等问题,另外由于编程的代码结构复杂,学生对硬件结构的依赖性比较大,不能够完全在不同种类之间相互移植。
三、技能抽考在单片机教学中的作用
3.1 技能抽考的理论
技能抽考是根据教育学的要求,依照专业特点对学生掌握的专业技能进行标准化的考核,需要通过理论和实践的双重考核。具体做法分为三种:制定统一的抽考标准;制作抽考标准的试题库;根据专业学习的人数,采取随机筹钱的方式进行学生的独立抽考。
这种技能上的抽考相当于一种技能竞赛,专业技能竞赛相比职业技能竞赛的方面更为广阔、参与的学生也比较多、比赛的内容全面,抵制了一直以来的“重技能轻综合”的不足[5]。
3.2 技能抽考在单片机教学中的作用
技能抽考运用到教学模式中,能够重新建构教学模式,提高教师和学生的专业能力、增强教师的职业道德素质和心理素质等,使学习中实现车间与教室、教师与师傅、学生与学徒、作业与产品、理论与实践、教学与比赛相结合的一种教学改革,推动学校教育水平的发展。
3.3 技能抽考重建教学模式
技能抽考是以学生的综合实力为评价标准,在学习范围的完成情况来进行对专业能力的衡量,对能力、方法等进行务实、高效的教学目标。因此,教育教学观念发生了转变。从原有的教学方式转向行动教学方式,让课堂从理论性教学转向实践性教学,以“教学工厂”为实训教学模式,使车间和教室结合、理论与实践结合。
电子学入门范文6
关键词:生物医学工程 电子类课程 教材选择 项目教学法
生物医学工程专业是20世纪70年代末在我国出现的集多个学科领域于一身的交叉型新兴学科。该专业涉及生物学、医学、电子学、材料学、工程学、物理学和计算机技术等多门学科的知识,具有知识覆盖面广、学科交叉性强、应用实践性强和就业口径宽等特点。
生物医学工程本科专业培养目标设定在为医疗机构提供医疗仪器设备的研发和维护人员,但经过近50年的发展,四年制本科教育只能为毕业生提供一个该专业的入门引领,或是提供了理工科和医学学习经历,将各学科知识叠加,学生很难将各学科融会贯通,并应用于实际工作中。为此,如何让医学院校的生物医学工程本科生在面临就业时突出专业特色,脱颖而出是值得我们思考的问题,课程建设是专业培养的基础,在生物医学工程本科教育上显得尤为重要。
生物医学工程专业众多门专业基础课中,电子类课程与计算机类课程、自动控制技术、医疗仪器原理类课程都有着密不可分的联系,本科生只有掌握电子技术才可以为日后从事生物工程相关研究打下良好的硬件和软件基础。因此,电子类课程在众多基础课程中有着不可替代的重要性,现根据我校电子类课程教学情况中存在的不足,提出几点思考与建议。
一、电子类基础课程特点
电子类基础课程包括电路分析、模拟电子技术、数字电子技术和电工学等。这些课程是生物医学工程专业的专业基础课,也是多门专业课程的先行课,为生物医学电子学、自动控制原理、单片机技术与应用、医用仪器原理、检验分析仪器和医用影像设备学等课程奠定理论基础。该类课程具有如下特点:第一,具有承前启后的特点。针对生物医学工程专业的学生必须具有扎实的大学物理、高等数学等理论支撑才能学好电子技术课程,并为后续医学仪器的原理分析和设计打好坚实的基础。第二,课程内容抽象,理论知识复杂,实践性强。这一特点导致学生出现两极分化,理论扎实的学生,学习兴趣越来越浓;而理论知识学的不好的则厌倦电子类课程学习,实践动手能力也得不到提高,更缺乏对课程中各种电路的理解和设计制作能力。
二、教学中存在的问题
1.学生缺乏学习兴趣
由于学生报考时对所报专业不了解,盲目选择,使得原本爱好医学的学生选择了该专业,入学后开始抱怨选错了专业,继而也把这种情绪带到了学习中;另外,电子类知识都是各种复杂难懂的、功能各异的典型电路,以及对各种电路的结构和工作原理分析,电子类课程各学科之间以及每门课程的各章节之间都是环环相扣的,如果学生电子类某一科学习不好,会影响到后面其他电子类课程乃至专业课的学习。
总之,一些学生对错选专业的负面情绪和电子类课程知识复杂难懂的特点,使得他们对电子技术类课程缺乏学习兴趣,甚至在学习中出现倦怠情绪,要想改变这种情况不是一朝一夕就能完成的,对于专业的培养目标和就业去向已经明确的前提下,我们更应该思考的就是如何从教学中激发学生的学习兴趣,使他们对这个专业充满希望,对电子技术类课程提高重视程度。
2.教材选择对电子类课程的影响
生物医学工程专业具有知识覆盖面广,但每科研究深度浅等特点,因此在教材的选择上也要配合专业特点,选择难易程度适度,能为专业课服务的合适教材。
我校电子类课程的教材选择普遍偏难。虽然教材知识覆盖面够用,但知识的深度和难度偏大,学生在计划学时内很难消化理解。课时少,授课内容多,难度又大,无疑加重了学生的学习负担和厌学情绪。可见,教材的选择对于适应教学需求,学科体系的建设,学生学习兴趣的培养都很重要。
3.医学院校理工科教师医学知识薄弱
医学院校的工科专任教师多数没有医学相关知识的学习背景,而且我校电子类专业基础课所选教材几乎与医学无关,导致电子类课程授课内容与医学联系不紧密。因此,医学院校理工科教师应该普及医学知识,这样理工科教师授课时才能更恰当的引入典型医学实例,为医学仪器课程的开展做好准备,为专业课奠定基础。
三、结合课程特点与专业培养目标改进教学方法
1.采用多种教学方法相结合
对于电子类课程,由于具有课程内容抽象,理论知识复杂,实践性强等特点,采用传统启发式教学会使得理论知识的传授枯燥无味,教学效果不明显,教师可根据教学内容采用任务驱动式教学方法、案例教学法和答辩式教学法等多种教学方法结合使用。把课堂翻转起来,尽量让学生在课后完成资料查阅和教学内容的学习,教师在课堂上只解决学生自学后提出的或未能解决的问题,教师仍然是课堂的主导,学生根据老师每次有针对性的任务去自行学习,既完成了任务,达到教学要求,又提高了学生学习和思维能力。
2.实验课程采用项目教学法,激发学生学习兴趣
与其他学科不同,每一门电子类课程都有相关的实验课程,学生在完成与理论知识相对应的验证性和设计性实验外,还需要开展一些综合性实验环节,以提高学生对于小型医疗仪器的理解和研发能力。我们可以针对生工学生设计小型的综合实验项目,如把电子血压仪等小型医学设备拆分成若干部分,各部分再组成一个设计项目,有能力的学生任项目组长,其他学生根据掌握知识的情况和个人喜好选择完成某一部分的电路,由任课教师统一指导。这样在有任务驱动、有完成目标、有时间限制、有指导教师和有合作伙伴的前提下,学生学习的积极性会被充分调动,实践动手能力也会在项目的驱使下逐步提高,为日后走向工作岗位积累经验。
四、结论
本文针对电子类课程阐述了教学中的问题和对策,实际上生物医学工程专业在课程建设与培养目标上还有许多不足之处,该专业的本科毕业生在择业时缺少和其他工程专业毕业生竞争的优势。因此,生物医学工程专业在专业方向设定上应向着多元化发展,借鉴国外对生物医学工程的人才培养模式,实现生物医学工程专业方向上理工科和文科并行发展,为生物医学工程毕业生就业打开更广阔的突破口。
参考文献:
[1]王能河,但汉久.生物医学工程专业(医学影像工程)本科课程体系比较研究[J].现代仪器与医疗,2013,19(2):70-74.