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大学电路知识点总结范文1
在课堂教学进行中,应及时对教学质量进行适当的自我评估和总结,以便改善教学质量。对于课堂教学质量的自我评估,主要可以从以下几个方面进行:
1.课堂实际教学情况“电路分析”中的知识点非常多,而其前后有一定的连贯性,这需要在课堂上加强与学生的互动。老师要在讲新内容的过程中不断地回顾前面讲过的知识点,同时需要与学生进行课堂交流。比如网孔分析法,实际上是基于KVL来列写得到的方程组,节点电压法又是基于KCL来得到的方程组。又比如分析动态电路的三种响应,为什么要对电容的电压和电感的电流分析列方程,主要是基于电容和电感的基本性质——连续性。通过与学生的交流互动,可以了解学生对这些知识点的掌握情况。如果学生能比较好地跟着老师的思路思考,并能较快较准确地回答老师提出的有关问题,则表明课堂教学情况较好。
2.课后作业完成情况通过学生的课后作业,一方面可以了解他们对待这门课程的学习态度问题,一方面可以了解他们对知识点的掌握情况,特别是有些课后习题需要学生能独立思考并举一反三的。如果学生能较为规范并及时、准确完成课后作业,表明学生学习“电路分析”的态度较为端正,且能较好地掌握课堂教学内容,意味着课堂教学质量处于较高水平。反之,如果学生的课后作业较为糟糕,抄袭成风,则反映出课堂教学没有带给学生良好的学习兴趣,课堂教学质量处于较低的水平。
3.课后与学生的交流利用课间休息的空隙或课后答疑的时间,与学生交流课堂讲授内容的节奏与方法,能较为及时地了解学生对课堂教学的评价和要求。通过与学生的交流,可以清楚地了解老师在教学上的不足和特色,也能较为及时地了解到学生的学习动态。这样,就有助于教师对整个课堂情况的掌握,并能及时调整课堂教学方法和教学内容。综合以上三方面的考察,教师对教学质量可以有一个较为完善的自我评估,并能较好地总结出老师在课堂教学上的特点和不足。教师需要在课堂教学的进行过程中不断调整,改进教学方式,使教学质量更优。
二、教学质量的提高
由于学生的基础不一样,教学效果必然会存在一定的阶梯效应。对课堂教学质量进行自我评估之后,面对不同层次的学生,要尽力采用多种方法提高课堂教学质量。提高或改进课堂质量的主要方法可以从以下几个方面思考:
1.课堂教学内容要多与实际生活联系,让学生始终保持学习的热情和兴趣“电路分析”课程的理论性比较强,内容相对比较枯燥。要激发大部分同学的学习兴趣,就需要考虑选取一些生动的实例融入到课堂教学中。生活中有许多与电路分析理论相关的实例。例如在讲动态电路的三种不同响应时,就可以联系路灯的变化情况来讲解。当路灯接通电源时,路灯并不是立刻达到最亮,而是逐渐变亮,这就属于零状态响应问题。当路灯断开电源时,路灯也没有立刻熄灭,而是逐渐变暗,这就属于零输入响应问题。此外,也可以将许多事例与电路分析理论进行类比。例如,讲基尔霍夫定律时,KVL可类比为大家绕操场跑一圈回到原点,这期间虽然消耗了很多能量,但做功为零。将各种实例不断引入课堂教学中,就能让学生保持兴趣来学习和消化,保证课堂教学质量。
2.重逻辑,轻计算“电路分析”课程主要是从理论上教会大家怎么去分析电路,电路分析中的计算都是些基本计算,即电路分析方法才是这门课程的重点,而电路分析中的计算则属于次要部分。要让这些方法能很好地被学生接受,就需要教师在讲授时采用恰当的方式,注重分析方法和分析思路的逻辑性和条理性。如讲授戴维南定理时,就需要把置换定理和叠加定理的逻辑性讲解透彻,这样学生就易于理解为什么一个单口网络可以等效为一个电压源和一个电阻的串联。在重视电路的逻辑分析上,进一步强调计算,这样就可以把整个电路分析弄得非常清楚透彻。
3.前后知识点的关联对比“电路分析”课程的知识点非常多,但是这些知识点并不是孤立存在的,各部分内容之间都是相互关联的。这就要求教师在课堂教学时注意各部分的联系,适时进行对比分析、归纳联系,帮助学生理顺思路,便于理解。如第一章学习的基尔霍夫定律,贯穿于整个电路分析中。第一部分电阻性电路分析中的有关定律、定理以及分析方法同样也适用于后续部分要学的动态电路的分析。通过这种不断的对比分析,可以让学生在学习新内容时,加深对之前学过的知识点的理解,也有助于新内容的消化。
4.例题、课后习题的选择要得当“电路分析”课程中的许多定理,都需要结合例题来进行讲解,以便于学生能更好地理解。教师在选取例题时,也要尽量有针对性地选取有代表性的例题,而不是简单地照本宣科。例如在讲戴维南定理时,可以先讲解简单电路的等效,然后再慢慢过渡到较为复杂电路的戴维南等效。同样,在给学生布置课后作业时,也要选择恰当的习题。课后习题不应该仅仅是课上老师讲解过的题型,还应该包括少量的老师没讲到的题型,这样除了让学生巩固学过的知识点之外,还可以激发学生的自主思考能力。
5.注重对学生的人文关怀课堂教学质量除了要求保证教师的讲授质量之外,还要看学生的接受程度。学生的接受程度又容易受到他们的主观情绪的影响,比如对教师的形象、仪态以及教学态度等的主观评价。因此,课后多和学生沟通交流,对学生多一些人文关怀,可以让学生对教师多一些好的主观印象,学生对课程的兴趣也会相应有所提高。另外,课后的一些交流,也可以帮助学生解决在学习和生活上的一些难题,进一步增进师生之间的了解,加深师生之间的感情,改善师生之间的关系,使学生能全神贯注于课堂上,并注重与教师的教学互动。
三、总结
大学电路知识点总结范文2
关键词:项目教学法;概论性课程;教学改革;集成电路;信号完整性
中图分类号:TP393 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2016)30-0166-02
The Research for the Introduction Course Based on the Project-Based Pedagogy ― In "An Introduction to Integrated Circuits" Case
YANG Ling-ling1,3, XIE Xing2, SUN Ling3, SUN Hai-yan3
(1.Xinglin College, Nantong University, Nantong 226019, China; 2.Engineering Training Center, Nantong 226019, China; 3. Jiangsu Key Laboratory of ASIC Design, Nantong University, Nantong 226019, China)
Abstract: In view of the problems arising from the teaching process of the introduction course, this article, based on the project-based pedagogy, proposes education reforms in an introduction for integrated course. At the same time, combined with teaching for the signal integrity of the integrated package ,the application of the project-based pedagogy is analyzed and explored.In summary, the results shows that it is useful to improve the abilities of understanding and the innovating greatly for students,which also enhance the quality of teaching,by using he project-based pedagogy in teaching of the introduction course.
Key words: project-based pedagogy; introduction course; teaching reform; integrity circuit; signal integrity
概性课程一般设置在新生入学之初,引导新生正确认识和理解专业的性质、特点以及在社会发展中的作用。《集成电路概论》课程,作为集成电路设计与集成系统专业的一门概论性课程,可引导新生正确认识和理解本专业的性质以及今后在社会发展中的作用,为学生较好的开展后续的专业课程的学习,打下良好的基础。同时可帮助学生提早进入专业的学习中,掌握基本概念及术语,激发学生的学习主动性和创新精神,提高教学质量和学生的综合素质[1][2]。因此如何提高学生的学习兴趣,提高课堂的教学效果,一直是我们教师所关注的重点[3]。
1 教学现状
1.1教学对象知识匮乏
概论性课程的教授对象一般是刚进入大学校门的大一新生,对于专业知识的了解与掌握基本为零。而集成电路概论课程,研究内容较庞杂,包括集成电路材料与器件物理、制造工艺、版图设计以及封装测试等知识点,技术术语及基本概念较多。因此,对于知识基础匮乏的大一新生来学习这样一门课程,存在一定的难度。
1.2教学内容庞杂、陈旧
集成电路概论课程的教学内容主要选自教材,研究内容较多,包括集成电路材料与器件物理、制造工艺、版图设计以及封装测试等知识点,技术术语及基本概念较多。对于这些抽象与复杂的知识点,大一新生这样一类特殊的授课对象,很难去很好地理解与掌握。其次书本教材中的教学内容与专业前沿及实际应用涉及较少。例如对于集成电路封装特性分析这一知识点,书本仅仅去介绍封装热分析,电特性分析,而现在随着封装研究的不断深入,封装中的电磁特性已成为必不可少的分析热点之一。如果我们单纯只去按照书本来讲解,使得教学内容与现在实际前沿分析热点脱节,无法使学生获得最新的知识,也就很难培养他们的创新理念,失去了开设概论课程的最终意义。
1.3教学方法过于单一
现在集成电路概论课程主要还是以教师为中心的课堂讲解的教学模式。这种教学方法一方面很难使得学生去理解与掌握抽象的理论知识;另一方面,学生一直处于接收状态,扼杀了学生的创新意识和创新思维,不能调动学生的学习主观能动性[4][5]。
2 教学改革方案
传统的教学方法存在一些问题,我们可以采用项目教学法。它是指紧扣教学大纲以及课堂教学的目标和要求,学生围绕某个具体的学习项目而进行的一个教学活动。教学中充分选择并利用最优化的教学资源,在学习中让学生完全参与进来,实践体验、消化吸收和探索创新,从而提高学生的学习兴趣[6]。
项目教学方法主要可分为项目选择与设计、计划制定与实施、作品提交与交流和总结评价四个大的方面[7]。根据项目教学法的实施步骤,结合实际的概论性课程的教学研究,可分析如下。
2.1项目选择与设计
项目选择与设计即分析与整个课程教学内容,选择与确定项目任务;概论性课程教学内容知识点庞杂,且复杂与抽象。大一新生这样一类特殊的授课对象,很难很好去理解与掌握。因此我们在选择内容上既要考虑教学目标,以书本知识为依据,又要考虑教学效果,从与我们生活比较相关的内容着手,给学生一定的创新空间和求知欲。
2.2计划制定与实施
根据设定的教学项目,确定教学步骤和教学程序。按照小组形式,根据项目内容以及实施计划方案,有条不紊地开展教学活动。此过程中,小组成员之间可相互讨论交流,也可向老师咨询,从而顺利完成项目;
2.3 作品提交与交流
每组对于自己的研究内容,可以多种形式呈现,比如:PPT总结、实物制作、动画以及实物等等。同时对于作品,可以加入提问环节,相互交流,以达到教学基本目标。
2.4 总结评价
考核评估,我们以学生的能力为中心,先由学生对自己的工作自我评估,再由每组组员进行相互的评分,最终教师进行总结优缺点,进行最终的考核。
3 项目教学法应用于集成电路概论课程教学的设计实例
项目教学法以学生为主体,以项目选取为关键,在项目教学过程中把书本的教学内容融入到项目中,通过独立思考、交流等教学形式,同时以学生的能力为评价体系的评价方式[8]。本文,以《集成电路概论》课程中集成电路封装一章的教学为实例,结合实际的教学条件,设计一个项目教学法的教学案例,如下图1所示。图1中主要阐述了项目教学法应用于集成电路概论课程教学中的主要流程,可具体分析如下。
3.1选择教学内容(项目内容)
确立具体项目,得对实际的教学条件进行分析。南通大学江苏省专用集成电路设计实验室拥有一整套ANSYS封装设计与分析软件,如ANSYS Designer SI 、ANSYS SIwave以及ANSYS HFSS等,本项目可选择封装信号完整性一部分的内容,借助于软件的设计与仿真分析,帮助学生从抽象到具体,更好地掌握封装知识。
3.2制定与实施具体教学计划
首先将班级同学进行分组,确立各组的研究内容以及要求;第二部分教师讲解,包括信号完整性基本知识的讲解以及借助软件的仿真演示;第三部分学生通过多种途径收集各自课题的资料,进行整理和归纳,同时借助于软件学会去进行仿真分析,这个过程不但使得学生对于封装知识有了一个较为全面的认识,同时还使得学生对软件的基本使用有了基本了解,充分给出了学生大胆实践,勇于创新的学习空间,在这个过程中教师也要多给学生指导学习思路,及时指导,增加学生的学习兴趣;
3.3成果展示
每组同学结合自己的研究内容,采用PPT结合软件仿真等形式,对于研究成果进行展示,同时老师及班级其他同学可进行提问与交流,让学生在交流展示中提高自己的应变能力,提高学生的成就感。
3.4考核评估
最后一部分考核评估,项目教学法的考核核心以能力为中心。教师根据学生得成果展示质量以及回答问题的灵活应变能力,给这一部分的学习情况打分。通过这种考核方式,来激发学生的创新意识,从而鼓励学生做好下部分知识点的学习。
4 结
本文主要以集成电路概论课程教学为例,介绍了项目教学法在概论性课程中的应用与探索。分析了课程教学现状以及实际的教改方案,实际教学效果表明,引入项目教学法可以使得学生加深对一些抽象知识的理解与掌握,提高了学生的学习主动性,同时提升了灵活运用知识的能力。
参考文献:
[1] 苏春,张继文.美国里海大学“工程实践导论”新生研讨课的组织与实施[J].东南大学学报:哲学社会科学版,2011(S2).
[2] 杨景常.成功的“专业导论”课将影响学生的一生[J].高等教育研究,2007,23(1).
[3]孙淑强.高校创新人才培养体系的构建[J].实验室研究与探索,2010(9):163-165.
[4]修春波, 李红利, 陈亦梅. 概论性课程改革的新思路[J].教育探索,2007(4):30-31.
[5]刘培生,王金兰,蒋娟娟.“微电子学概论”课程的教学改革探析[J].南通航运职业技术学院学报,2014(1):109-112.
[6]赵晓蕾.项目教学法在《C语言程序设计》教学中的应用研究[J].教育时空,2015(10):162,164.
大学电路知识点总结范文3
关键词:SOPC技术;教学内容;工程系统
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2014)21-0062-02
可编程片上系统(system on programmable chip,简称SOPC)是在一个可编程芯片上集成一个完整的系统,对所有或必要的电路进行集成。此处所指完整系统包括中央处理器、存储器、模/数和数/模转换电路以及电路等;SOPC将原先由许多集成电路组成的电子系统集成在一个单片可编程硅片上,它已经不再是一种功能单一的单元电路,而是将完整的系统功能集成在一起,成为一个专用功能的电子系统芯片。SOPC是目前集成电路在知识集成阶段的发展主流和方向,是大规模集成电路技术、计算机辅助技术、电子设计自动化技术和嵌入式系统技术高度发展和融合的产物。SOPC技术目前已经成为现代数字系统设计的主要手段,是现代电子工程师必须要掌握的技术,具有广泛的应用前景。[1,2]但是“SOPC技术”课程作为一门融合度高、综合性强的专业课在电子信息工程专业教学中也存在一定的问题:第一,教学内容多,而教学时数少;第二,教材知识点系统化程度低,各知识点间联系不充分;第三,授课方式未能充分体现课程的工程实践特点,学生学习的积极性未被完全调动。针对这些问题,提出了一些相应改革方案:适当增加理论知识点所对应的现实例子,提高学生学习的兴趣和主动性;合理安排教学内容,优化知识点布局,做到课程知识点成体系;突出案例教学,培养学生的工程思想;强化工程实践,提高学生综合运用相关知识理论分析和设计系统的能力。
一、突出实例,激发兴趣
“SOPC技术”课程知识点分布范围广泛,涉及可编程器件、C语言程序设计、微处理器、硬件描述语言、嵌入式系统、总线等,涵盖了众多课程的内容。如果一味脱离实际地灌输理论知识点,就会使课程失去其工程前沿的本质特点,从而使学生对这门课程失去兴趣。如何在课堂上利用有限的时间,结合具体实例来阐述知识点,使其有明确的实际意义,激发学生学习的兴趣是本课程教学的重要任务。在讲解抽象的知识点时,注意引用与当前科技热点相联系的实例,使实例具有直观性、鲜明性和实效性,以期最大程度引起学生的关注。在具体的课堂实践中,进行以下尝试:
第一,在第一章绪论讲授SOPC基本概念时,利用图片形式表述集成电路发展的各个发展阶段,逐步引出SOPC的概念,让学生在了解SOPC技术由来的同时,还能够掌握SOPC的技术优势。具体来说,利用世界上第一个晶体管及其发明者William Shockley的图片表征晶体管发展阶段,利用世界上第一个集成电路及其发明者Jack Kilby的图片表示小规模集成电路阶段,利用学生比较熟悉的74LS148编码器芯片和74LS153数据选择器芯片阐述中规模集成电路阶段,利用典型的CPU芯片图片说明大规模集成电路阶段和超大规模集成电路阶段。利用图片给学生们强烈的视觉冲击,使其初步理解SOPC技术在当前高新领域中的作用。
第二,在讲授SOPC系统的硬件系统和软件系统协同设计时,首先,播放波音公司客机协同设计的视频资料,让学生对最先进的协同设计思想有一个直观的认识;其次,以该系统为分析对象,讲述如何实现系统软件系统和硬件系统的划分,如何实现各个设计人员的分工与协作;再次,引入SOPC系统设计问题,讲述SOPC系统的软件系统和硬件系统的功能划分、功能实现、系统协同问题;最后,对SOPC的软件系统和硬件系统的协同设计步骤进行总结与归纳。通过这种实例的直观化表述,使学生对复杂的SOPC系统的软件系统和硬件系统协同设计有清晰的认识和准确的把握。
第三,在讲授NOIS II软核配置时,引入最典型的嵌入式系统开发实例作为对比,以对比分析的方式讲述配置步骤、突出NOIS II软核配置的优势。首先,以嵌入式系统的开发框图为指导,讲述如何配置CPU、存储器、设备,并分析其复杂度;其次,以相同的功能为目标,讲述NOIS II是如何配置实现的;最后,总结NOIS II软核配置的步骤和特点。对比实例的讲述,使学生对NOIS II软核配置的认识更为深刻。
通过对以上不同实例的讲授,让学生们理解SOPC技术是当今电子信息领域的发展方向和发展重点,意识到学好SOPC技术的重要性,从而激发其学习的内动力。
二、教学内容系统化
“SOPC技术”课程内容主要包括可编程逻辑器件、硬件描述语言、硬件系统设计、软件系统设计、软件开发环境和硬件开发平台等,而且“SOPC技术”课程与相关课程知识点的交叉融合度高,对相关知识的掌握程度直接影响到本课程的学习。该课程的综合性特点决定了现在很难找到一本教材可以涵盖课程的主要内容,而且由于学生的知识面有限,学习每一章内容时很容易孤立思考,难以“系统化”思考问题,难以把课程内容串联起来,学生对课程的总体脉络把握不准确。针对上述问题,按照软件系统设计、硬件系统设计、软硬件系统协同设计这条主线组织课程教学内容,对相关内容以讲座的形式辅以介绍,从而使课程教学内容成体系、知识点系统化。具体实施方法为:第一,以讲座的形式对可编程逻辑器件相关知识进行补充,介绍可编程逻辑器件的主要特点、使用方法、软件实现等知识点,为SOPC系统的构建奠定物理器件知识基础。第二,按照功能模块形式介绍硬件描述语言,忽略具体硬件描述语言编程的语法要素,着重从描述方式和实现功能上阐述与SOPC系统设计相关的硬件描述语言特征。[3]第三,在上述相关知识基础之上,重点讲述利用相关软件实现软件系统设计的方法,主要包括设计的输入、设计的综合、设计的优化、设计的适配、设计的仿真、设计的时序分析和设计的下载等,涉及到Quartus II、SOPC Builder、Nois II IDE、Signal Tap、TimeQuest等软件的使用方法;在讲述软件系统设计方法时,以讲座的形式补充时序分析和时序约束的相关知识,以弥补学生对此部分知识掌握的欠缺。第四,讲授硬件系统的设计,从结构和功能的角度补充硬件系统开发平台Altera DEII的相关知识,[4]重点讲授如何利用Nois II对CPU进行添加和配置、对通讯模式进行选择、对各种外设进行添加和配置以及如何添加配置自定义外设、自定义指令等。第五,在设计软件系统和硬件系统的基础上进行系统的软硬协同,对整个SOPC系统进行分析,决定哪些部分用硬件实现、哪些部分用软件实现以及软硬件系统的搭配方式。此部分协同设计最为灵活,容易发挥学生的创造性,在讲授时不拘泥于实现步骤,给学生充分的发挥空间。通过这样一条主线安排课程教学内容并适当补充相关知识内容,使得学生能够清晰、系统地掌握课程的各个知识点,把握课程的重要部分。
三、实践教学案例化
“SOPC技术”是一门工程实践性很强的课程,实践教学在课程中占有很大的比重,在课程实践教学中按照案例化方式进行。通过具体案例的讲解和分析,提高学生综合运用数字系统设计理论解决实际工程的实践能力。在案例的选择和制作环节,保证每个案例包含少量知识点,降低了学生学习的难度,实现了重要知识点的分离;此外,还注意案例的新颖性、典型性和代表性,所选择的案例能够与授课内容相吻合,案例的内容能够突出授课的重点,案例内容与整体内容达到统一。总之,案例的选择兼顾知识复杂度和知识点数。在具体实施时,主要有如下几个方面:
第一,在讲授利用Quartus II设计系统时,以全加器系统设计为案例讲解VHDL和图形化这两种典型设计方法,包括每种设计方法的设计流程和详细步骤。首先,讲解如何利用VHDL设计一个半加器,包括工程的建立、器件的选择、文件的包入、仿真工具的添加、VHDL对电路结构的描述(按照几种典型方式分别描述)、输入输出量的确定、可编程器件管脚地址的分配、功能仿真验证、时序仿真验证、工程的编译、工程目标文件的下载、系统的验证等环节;其次,对验证通过的半加器工程文件进行封装处理,生成半加器元件;再次,讲解利用图形化方式构建全加器数字系统的步骤,包括图形工程文件的建立、已有元件的调用、自定义元件的使用、信号的连接方式、输入输出量的确定、各种仿真验证环节;最后,对照数字系统设计思想,归纳出两种设计方法综合实现全加器的主要步骤。通过这样一个涵盖两个重要知识点的案例,使学生能够掌握VHDL和图形化两种数字系统设计方法与设计步骤。
第二,在讲解Nois II的使用时,选择典型的流水灯系统案例来讲解系统设计的各个步骤。首先,讲解流水灯的工作原理,对流水灯功能进行划分,明确系统的哪些功能可以由Nois II来实现;其次,讲解Nois II配置系统的各个环节,包括CPU的选择、通讯方式的选择、存储器的选择、地址的分配、时钟的选择、系统的产生、输入输出量的确定、系统的综合;最后,归纳出每个环节所对应的流水灯功能模块。通过这样一个具体案例,让学生直观地掌握Nois II使用的要点。
教学效果表明,在实践教学中,随着案例学习的不断深入,学生所掌握的知识点也越来越多,运用的技巧也越来越复杂。典型案例对巩固学生记忆有很大的帮助,特别是具有代表性的案例。案例化教学方式挖掘了学生的创新潜能和创新意识,提高了学生解决实际问题的能力。
四、结束语
笔者仅根据自身的教学经验,针对“SOPC技术”课程教学进行了一些改革与建设实践,提出了教学内容系统化、系统设计案例化、理论思想工程化等观点。结果表明,通过教学改革,极大地调动了学生学习的主动性,加深了学生对SOPC系统设计思想的理解,提高了学生运用相关理论解决实际问题的能力,丰富了学生的工程实践经验,取得了良好的教学效果。
参考文献:
[1]潘松,黄继业,曾毓.SOPC技术实用教程[M].北京:清华大学出版社,2005.
[2]杨军,李彤.基于FPGA的SOPC实践教程[M].北京:科学出版社,2010.
大学电路知识点总结范文4
关键词 大学生电子竞赛;竞赛培训课程体系;实践创新能力
中图分类号:G642.4 文献标识码:B
文章编号:1671-489X(2014)02-0092-02
1 引言
全国大学生电子设计竞赛是教育部倡导的大学生学科竞赛之一,中国石油大学(华东)自1997年参加大学生电子设计竞赛以来,成绩斐然,先后获得国家一等奖、国家二等奖多项,山东省奖励若干。电子设计竞赛的举行丰富了学生的课外科技活动,营造了良好的校园氛围,锻炼了学生的工程实践能力,有助于学生创新意识的培养。以电子竞赛为契机,完善当前竞赛培训课程体系,加强指导教师队伍的建设,积极探索教学模式的改革,切实提高学生的实践创新能力。
2 完善竞赛培训体系
赛前选拔 首先,根据竞赛的时间,由学校教育处拟定竞赛通知,在全校二、三年级的电子类专业及其他相关专业的学生中进行选拔。首轮选拔由学生自行填写个人情况表并参加面试考核。该过程主要考核学生的专业基础、实践能力并是否参与过类似科技活动或工程训练项目等方面。对于此次选拔未能通过的学生,根据个人时间与兴趣,也可参加暑期的课程培训,由此既可激发学生的学习热情,提高专业知识水平,也可为今后的竞赛提供后备力量。二次选拔在暑期课程培训后进行,根据具体情况确定参加竞赛学生名单,并由学生每三人一组,根据个人专业特长自由组队,并上报组委会。
题目讲座培训
1)竞赛题目解析。培训之前要对历年竞赛题目进行解析、归纳。近几年的竞赛题目主要可分为以下四大类:通信类、测量类、控制类、电源类。细分的话则包含运动控制类题目,高精度、高速度的仪器制作类题目,电源制作类题目,射频收发系统类题目,信号采集类题目,信号放大类题目等。对于仪器制作类题目运用到的知识点有振荡器、滤波器、放大器、CPLD、TTL电路、单片机等;电源制作类题目运用到的知识点有A/D、D/A、DDS、稳压电路、单片机等;射频收发类题目包含调制解调电路、射频功放电路、滤波电路等;信号类题目包含运算放大电路、波形产生电路、滤波电路等。
2)完善培训课程。根据对竞赛题目的解析以及归纳所能运用到的知识点,建立竞赛课程培训体系。题目所涉及课程广泛,包含模拟电子技术、数字逻辑设计、单片机原理、信号与系统、自动控制原理、电子测量技术、EDA等课程。根据所涉及课程及知识点开展专题讲座培训,主要包含单片机系统设计与实训、FPGA系统设计与实训、PCB印制电路板设计开发培训、模拟电路设计实训、常用仪器仪表系统设计与实训、小车及运动控制系统设计与实训、电源系统设计与实训,以及射频传输、SOPC、嵌入式及操作系统培训等相关专题。竞赛培训课程内容必须与实际应用相结合,并以最新器件的功能应用为前提,着重培养学生对最新知识、最新器件的获取能力。
实训项目模拟 以3人为一组队进行实训模拟,为竞赛作提前的检验。指导教师以历年竞赛题目为参考,给出实训项目,对学生进行项目模拟。本队成员集中讨论,分工协作。
1)制定方案。首先根据题目和参考器件或芯片,上网查阅相关资料,了解芯片以及器件的功能、使用方法,制定出相关方案。
2)制作PCB印制板电路。在印制电路板的设计中,元器件布局和电路连接的布线是关键的两个环节。布局是否合理不仅影响后面的布线工作,而且对整个电路板的性能也有重要影响。要求元件应均匀、整齐、紧凑地布放在PCB上,尽量减少和缩短各元器件之间的引线和连接。
3)焊接、调试电路。调试电路是关键的环节,通过调试发现和纠正设计方案的不足和安装的不合理,然后采取措施加以改进,使电子电路达到预定的技术指标。调试的方法首先是不通电检查,检查焊接的连线有没有“虚短虚断”,焊接器件的引脚有没有错误;接下来通电观察,观察电路有无异常现象,集成芯片有无发烫现象,如有异常应立即断电;然后进行静态调试,在不加入输入信号的情况下使用万用表测量电路中各点的电位,观察直流工作状态是否正常;最后在此基础上进行动态调试,在输入端加入合适信号,测量动态指标,如果发现不正常现象,分析原因,排除故障再进行调试。
4)撰写论文。论文的撰写应包含方案设计、电路设计、测试方法、测试结果等。方案设计是指对该题目设计的可行性方案,提出选择方案的理由以及方案的优缺点。电路的设计主要指电路原理的叙述和主要参数的计算。测试方法和测试结果包含测试用的的仪器、测试的步骤和结果的记录。
3 注重学生素质教育
培养创新能力与团队精神
1)培养创新能力。当前教育的方式多数是填鸭式教育,忽视了学生的批判性思维训练,人文教育薄弱,学生缺乏积极的思维活动。大学生电子竞赛对培养大学生的创新能力提供了一个良好的平台。在竞赛过程中,面对难题要不断钻研、敢于克服、勇于创新。在这个过程中锻炼了学生分析和解决问题的实践能力,激发了学生的创造潜能,同时也在培养学生严谨的科学态度。实践证明,参加过竞赛的学生在创新思维与动手能力上要明显具有优势,越来越受到用人单位的青睐[1]。
2)培养团队精神。在竞赛过程中注重团队精神的培养,注重与别人讨论和分享成果。优异成绩的取得靠的是队员的协同合作、优势互补,是团队共同努力的结果。电子竞赛是一项团体的比赛,试题往往有一定的难度,各组成员内部必须充分交流、集思广益,才有可能克服种种困难,取得佳绩[2]。
树立正确的参赛观 在竞赛中取得佳绩是件令人欢欣鼓舞的幸事,但参加竞赛的目的不是盲目追求奖项。国家举办电子竞赛旨在推动教学改革,培养学生的实践创新能力以及团队协作的人文精神。有些学校一味追求奖项,以奖项来衡量教学,并以高额奖金作为激励,这与举办电子竞赛的目的是背道而驰的。通过参加电子竞赛来巩固课堂知识,将理论运用于实践,而不以追求奖项为目的。培养学生树立正确的参赛观,参与竞赛拓宽了学生的知识面,提升了知识结构,锻炼了实践动手能力和对新技术、新知识的运用能力。这些能力的培养对学生来讲,将来无论是就业还是考研都是一种优势。
4 竞赛后工作总结
后备力量培养 在国家的大力支持下,面向学生的科技类活动日益增多,“全国大学生电子竞赛”每两年举行一次,此外还有“山东省大学生电子竞赛”“嵌入式电子设计竞赛”“大学生机器人大赛”等多项赛事。每年在各项赛事如火如荼开展期间,学校需更注重后备力量的培养,鼓励学生参加科技创新计划活动,营造浓厚的学习氛围,推进校园科技文化建设。在课堂教学之外,学校的创新实验室、工程训练中心、实验中心等实践教学区为学生开放,为学生提供一个能切实锻炼实践能力和创新能力的训练场所。
加快资源共享 利用虚拟网络平台,建立资源库。将历年来学生参赛作品及项目论文等纳入资源库,实现资源共享。在日常学习、科研与教学中注意相关资料的积累,将科研课题和学生创新实验、创业训练项目进行汇总纳入题库,以备竞赛之前学生使用。将开设的培训课程及相关专题建立网络共享,带动优质课程资源的建设。
加强与兄弟院校的交流,以利于指导队伍建设 竞赛结束后总结分析,与兄弟院校间进行交流,借鉴汲取其他院校在竞赛培训中的经验。组织兄弟院校间的科研活动或专题讲座,了解不同的文化氛围,为科研注入新的活力。加强指导教师队伍建设,注重青年教师的培养,竞赛指导教师要在知识水平、实践经验、科研能力上实现自我提高[3],了解新技术、新器件的应用及发展,开阔眼界,拓展知识层面。加强教师之间相互学习、相互补充,积累更丰富的经验,为实现多元化、开放性、多层次的人才培养模式提供一支优秀的生力军。
参考文献
[1]韦文详,等.由大学生电子设计竞赛引发对就业能力培养的思考[J].实验室研究与探索,2009,28(10):11-13,175.
大学电路知识点总结范文5
关键词 启发式教学 电子系统综合设计 开放式实验平台 教学质量
中图分类号:G424 文献标识码:A
“电子系统综合设计”是一门运用项目教学理念设计的电类综合课程。通过较为完整的项目训练,培养学生的实践创新能力和工程素养。“电子系统综合设计”作为项目教学类课程,如按照传统注入式教学方式设计教学内容,显然不利于学生自主学习能力的培养且无法满足学生的个性化设计需求。
文中将德国教育家J.F.赫尔巴特所倡导的“明了”、“联合”、“系统”、“方法”等启发式教学方法运用于“电子系统综合设计”课程内容的制定,①取得了良好的教学效果。
1 课程介绍
“电子系统综合设计”课程是我校为电子类专业三年级本科生开设的一门综合设计类课程,主要包括模拟电路、数字电路以及单片机设计等。课程的教学目标是引导学生以“电子工程师”的角色完成从硬件到软件的全部设计流程,通过较为完整的工程项目训练,培养学生自主创新能力和工程素养。图1是我们自主研发的“电子系统综合设计实验平台”,包括电源模块、单片机模块、可编程逻辑器件模块、逻辑笔模块和学生自主设计模块。其中单片机和可编程逻辑器件模块以插接方式与学生设计的万用板连接。区别于传统硬件电路固定的实验箱模式,我们采用核心电路模块、底层接口电路模块与扩展电路相结合的方式,②要求学生自主焊接电路元件,解决传统实验箱软硬件脱节的缺陷。
2 启发式课程教学规划
“电子系统综合设计”课程较为新颖且综合性强,现有教学内容难以满足教学需求,因此,亟需我们设计配合该开放式实验平台的教学内容,以达到预期的教学效果(如图1)。
图1 “电子系统综合设计”开放式实验平台
规划的教学内容中,每个项目均包括“明了”、“联合”、“系统”、“方法”四部分内容,我们将其具体化为:相关硬件知识、硬件架构框图、填空式程序配置、重难点详解、课堂练习、总结与实验报告等六个步骤,如图2所示。
图2 “电子系统综合设计”教学内容框架
“明了”作为启发式教学的第一部分主要解决“是什么”的问题。具体分为相关硬件知识和硬件结构。在该部分给学生讲授相关硬件内容,主要包括:硬件简介、寄存器、硬件架构、寄存器架构、相关电路图,使学生对相关知识点有所了解,能够从整体上把握各部分内容的联系。③
“联合”解决“是什么与怎么做”的问题,侧重学与用的结合。该部分要求学生在“明了”的基础上,以填空的形式完成部分程序设计。经过多章节的训练,学生可以较为熟练地配置相关功能寄存器,掌握相关问题的解决方法。
“系统”的教学目的是将知识点和问题解决方法归纳为一个系统。该部分主要解决学生常遇到的问题,强调易混、易忽略的知识点。学生根据设计要求自主完成程序练习及变形程序练习,经过反思后再次认识知识点,构建自己的知识系统。④
“方法”作为启发式教学的第四部分,需要学生在课后撰写实验报告。该部分是对课堂内容的总结与归纳。学生在报告内以框图的形式总结设计中遇到的问题及解决方法,引导学生在总结中发现不足,寻找问题产生的根源,并以书面形式归纳。
3 教师在启发式教学中的作用
启发式教学以学生为主体,教师为主导。完善的教学规划也不能替代教师在启发式教学中的作用。
首先,教材仅提供了一套学习方法,仍需要教师在课堂引导学生完成教学。⑤相比学生,教师的开发经验更为丰富,可以解决教材中未列出的难点。其次,教师可以通过批阅学生的设计报告了解教学效果。有相关调查研究显示,及时的信息反馈能够巩固学生所学知识。教师以书面或是面对面方式对学生设计报告中出现问题做出及时反馈,可达成一个良性的学习互动。⑥再次,教师根据教学反馈修正教材和教学方式,逐年积累教学经验,以达到更好的启发式教学效果。
4 结语
文中将启发式教学理念运用于“电子系统综合设计”课程内容的制定,注重学生自主学习能力的培养,经过实践教学检验,达到预期的教学效果。课程不仅提高了学生的软硬件设计能力,还为学生创造了更多的创新空间。注重个性化层次化教学,稳步提升教学质量是对综合设计类课程内容制定的又一创新性探索。
基金项目:吉林大学本科教学改革重大项目(41905055 0039); 吉林大学实验技术项目(409020720029)
注释
① 李慧勤,李红君.现代启发式教学的内涵与实施[J].中国高等教育,2008(10):21-23.
② 张日欣.启发式、自主式实验教学方式探究[J].实验技术与管理,2005(22):103-105.
③ 田运生,刘维华,王景春. 综合性设计性实验项目建设的探索与实践[J].实验技术与管理,2012(29):126-129.
大学电路知识点总结范文6
关键词:电路教学;教学方法;多媒体教学
作者简介:单小琴(1986-),女,江苏大丰人,南京理工大学紫金学院电子工程与光电技术系,助教。(江苏 南京 210046)
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2013)08-0027-02
电路课程是高校电子信息类专业的第一门专业基础课,更是自动化、电气等强电类专业的基础课,后继课程如模拟电子技术、数字逻辑电路、电力电子技术、传感器、运动控制等专业课都以电路为基础,可见其重要性。其实在初中物理中学生就开始接触一些最基本的电路知识,所以电路课程对他们来说并不陌生。电路来源于物理,又不同于物理。物理更微观更抽象,电路虽然也有点抽象,但是毕竟已建立起电路模型,更接近真实。后继课程中的电子线路就是实际的器件了,比如二极管、三极管(或者晶体管)、电阻器、电容器等都是实实在在的器件,但是要达到熟悉掌握的程度都要以学好电路为基础。
从目前各高校电路教学的现状来看,主要存在以下问题:由于电路是基础课,大多采用大班教学;学生的基础知识、学习水平参差不齐;很多课堂采用“灌堂式”、“填鸭式”的教学模式,教师采用现代多媒体,一节课下来学生感觉收获不多。笔者根据近两年的电路教学实践,针对目前电路教学中存在的问题提出了自己的一些思考和想法。
一、教学内容的整合和分类
电路理论按研究方法可分为电路分析和电路综合两部分。电路分析是指给定电路参数和输入激励来求解输出响应,而网络综合则指给定输入激励和输出响应来求电路参数。当然电路分析更直接更基础,而网络综合则要考查学生应用型创新设计思维。而电路课程主要进行电路分析部分的教学。电路分析的主要目的是通过对电路模型的分析计算预测实际电路的特性,从而改进实际电路的电气特性和设计出新的电路。其主要任务是掌握电路的基本理论和电路分析的方法。从电路性质来分,主要分为几个大类:直流电路部分、动态电路部分、正弦交流部分和多端网络部分。其中直流电路部分包括:电路模型和电路定律、简单电阻电路分析、电阻电路的一般分析、电路定理、运算放大器;动态电路部分即一阶电路和二阶电路;正弦交流部分包括正弦电流电路基础、正弦稳态电路的分析、含耦合电感的电路、三相电路、非正弦周期电流电路;多端网络即二端口网络中网络参数和端接电路的分析。
电路的经典理论已经非常精炼,没有可修改的地方,但是可以按照培养目标从突出各专业特色方面来优化调整教学内容。比如电气专业可以重点学习网络函数和频率响应方面的内容以弥补不开设信号与系统课程的缺陷,将运算放大器的内容放到后续的模拟电子技术中重点讨论。总之,各个专业的授课内容尽量做到全中有重,在经典内容优化的基础上强调专业的特色。
二、教学方法的研究
1.理论联系实际,激发学生的学习兴趣
电路理论与后继的电子线路课程相比还是比较抽象,学生在学习的过程中无法体会其在实际生活中的应用。而目前的电子电气技术迅速发展,作为专业基础课的电路课程肯定不可能脱离专业学科的内容,而且学生在以后的专业课学习中也会逐步加深对电路理论的理解。所以作为教师,在教学的过程中就要注意把生活中的实际问题与电路理论联系起来,通过电路理论解决这些遇到的实际问题会激发他们的求知欲,提高学生学习电路的热情和兴趣,同时也加深了学生对理论知识的理解。
举个例子,在第一节课即电路的绪论中,从最朴实易懂的话语入手介绍电的基本应用。在现代人类生产、生活和科研活动中一刻也离不开电。信息的处理和传输也要靠电,计算机、通信网和无线电等无不以电作为信息的载体。现代高科技的发展也离不开电,从探索物质粒子的加速器到探索宇宙天体的飞船和卫星,从研究可在人体血管内爬行的电机到研究可作为未来能源技术的受控核聚变装置,都需要电的支撑。人们在实际的工作和生活中会遇到很多的电路。实际电路是由电路元器件(包括电阻器、电容器、电感线圈、晶体管、变压器、电动机等)相连接而构成的。当电路通上电流就可以进行能量的转换、传递、分配和信号的处理。
在讲到电路可以实现能量的传输和转换时,让学生思考长距离的强电传输问题。从南京的发电厂所发出的电要输送到遥远的内蒙古该如何实现?学生讨论热烈,气氛很活跃,很显然激发起了他们的求知欲。发电厂只发220V的交流电,想要进行长距离的电能传输必须进行升压处理,比如通过升压变压器升到500kV,但是经过几百公里长距离的传输到了内蒙古,一个普通的家庭也只需要220V的交流电即可,所以还要通过降压变压器进行降压处理。提醒学生:高压线旁不安全,不能靠近;若走进高压,电磁漩涡会把人卷进去,跨步电压将是致命的;人离6~10kV的高压线路应10米远;不要湿手去摸灯口、开关和插座。再比如讲弱电的处理问题时可介绍一般大歌星开演唱会时都是自带大功率功放等音响设备的。从这些最朴素的例子中把抽象的电路理论变成容易理解和摸得着的现实问题,学生也会在今后的学习中更有目的和针对性了。
2.重点难点的讲授和强化
对于电路理论第一章节中关于电压、电流的参考方向以及关联方向的知识点,学生开始不以为然,觉得很简单,但是在往后的解题中学生经常会在这个看似很简单的知识点上出问题,分不清电压和电流的关联参考方向如何判断,就是因为学习的时候掉以轻心,不把这个问题当回事,所以在解题的时候才会出错。一定要提醒学生这个知识点是重点,不要看似明白却不真正明白,敲响他们的警钟会得到很好的效果。同样对于基尔霍夫定律来说也是如此。基尔霍夫电流定律(KCL)和基尔霍夫电压定律(KVL)是电路理论中最基本的两个定律,在介绍这个章节时一定要强调,虽然不难,但它们是研究电路理论和分析解题的指挥棒,不管多复杂多困难的问题,归根结底就是要列出电路的KCL和KVL方程,包括以后所学的各种电路分析方法和电路定理都是通过列出KCL、KVL方程整理而得。
再比如说,含受控源的电路分析是电路理论中的一个难点,很多学生见到受控源的电路就傻了眼,不知道该如何处理。所以作为教师就应该想方设法帮助学生克服对受控源的恐惧心理。可以采用受控源专题讲授方法,从它的定义来源、各种处理受控源的解题思路着手进行强化训练,想必经过一到两次专题训练,学生会对含受控源的电路分析有很大的收获。从定义入手,受控源不同于独立源,是一种非独立源,当一条支路上的电压或电流受其他支路上的电压或电流控制时就称为受控源。对含有受控源的电路分析时常采用基本的电路分析方法,包括支路电流法、网孔电流法、节点电压法列写方程,在建立方程的时候对受控源的处理与相应的独立源一样对待,受控电压源当成独立电压源,受控电流源当成独立电流源,由于引进了控制量这个未知数,所以还要添加控制量与变量之间的补充方程。在用戴维南定理分析含受控源电路时,求开路电压时将受控源视作对应的独立源处理,但在求端口等效电阻时采用外加激励法,这是求解含受控源电路等效电阻的基本方法。在讲解的过程中给学生灌输一种理念:把受控源视作对应的独立源处理,注意控制量和变量之间的关系。通过不断练习、不断强调,学生会渐渐解决电路学习中的难题了,促进他们的学习和探索。
3.归纳总结法
对于电路课程来说,有很多知识前后都是连贯相同的。作为教师应该善于总结归纳,更利于学生把前后的知识融会贯通,有助于更好地吸收和消化。比如说在电路理论中,等效的概念经常出现。等效的定义为:如果一个端口网络在端口处的伏安关系和另一个端口网络在端口处的伏安关系完全相同,则称这两个端口网络是等效的。从等效的概念推导出电阻的串并联、三角型—星型的变换以及电源的串并联后的等效电阻和等效电源。实际电源的等效变换更是利用等效的概念把由一个电压源与一个电阻串联而成的实际电压源变换成由一个电流源与一个电阻并联而成的实际电流源,而不改变其端口处的伏安关系。后面二端口网络的等效同样遵循这个原理。所以说,一个共通的概念应该贯彻到电路教学的整个过程中,让学生能够举一反三,融会贯通。
电路理论中还有一个重要的思想就是对偶。电路中某些元素之间的关系用它们的对偶元素对应地置换后所得到的新关系也一定成立。如电压与电流、电阻与电导、电感与电容、串联与并联、短路与开路、KCL与KVL等等。对这些对偶关系的总结有利于学生的对比记忆,更有助于消化。
三、多媒体和传统板书教学完美融合
多媒体教学虽然可以将教学素材更加形象生动地表达出来,通过文字、图片、动画的形式让学生有直观的感受,但是由于电路课程的理论性,如果只是单纯地依赖多媒体,教学的效果并不会很好。有些重要的公式推导、电路的分析还是要求教师采用传统的板书教学,只有通过学生自己一笔一划地记下笔记,学习才会打下扎实的基础。
四、结束语
大学的课堂教学不仅教给学生知识,更要教其学法。通过电路课程的教学,教给学生工科专业的思维方式,指导其在今后的课程学习乃至以后的工作中运用这种思维方式,这才是最重要的,“授之鱼,不如授之以渔”。因此,教师在教学过程中就要不断提高自己、严格要求自己,善于发现总结经验,激发学生主动学习的热情,培养学生独立思考的精神,实现真正意义上的自主学习。
参考文献:
[1]黄锦安.电路[M].北京:机械工业出版社,2007.
[2]刘兴华,丁光彬,简新平.对电路教学的思考[J].河北建筑科技学院学报,2006,23(1).