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電工電子是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科,然而各院校總是由于這樣那樣的原因忽視這門學(xué)科的實(shí)踐教學(xué),這就導(dǎo)致學(xué)生的實(shí)踐能力不夠強(qiáng)。此外,實(shí)際教學(xué)中教師將課程的重點(diǎn)放到理論知識(shí)上,強(qiáng)化學(xué)生電工電子的基本理念、技術(shù)經(jīng)驗(yàn)等理論知識(shí),學(xué)生的學(xué)習(xí)基本處于模仿教師的技巧。課堂上,任課教師專門進(jìn)行過細(xì)知識(shí)講解、故障排除示范,忽略了學(xué)生自主操作以及解決實(shí)際問題能力的培養(yǎng)。
二、電工電子教學(xué)進(jìn)行改革的主要措施
(一)明確電工電子教學(xué)目的,選擇適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)內(nèi)容對(duì)于教學(xué)內(nèi)容的選擇問題,應(yīng)首先明確電工電子的教學(xué)目的,進(jìn)而再不斷結(jié)合實(shí)際的理論知識(shí)以及生產(chǎn)生活經(jīng)驗(yàn),不斷加強(qiáng)培養(yǎng)學(xué)生自身分析問題、處理問題的實(shí)踐動(dòng)手能力,從而輸送給社會(huì)以及國家都滿意的電工電子方面的高等技術(shù)型人才。這也就決定了電工電子學(xué)科的主要工作應(yīng)以培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力為著力點(diǎn)。在實(shí)際教學(xué)過程中,要分清輕重關(guān)系,有所側(cè)重,切不可樣樣通、樣樣松。
(二)電工電子教學(xué)應(yīng)采用多種教學(xué)方式,進(jìn)而提升教學(xué)效率當(dāng)前,社會(huì)上已經(jīng)有越來越多的院校在加緊進(jìn)行教育改革。例如,在實(shí)際教學(xué)中,普及多媒體技術(shù),在資源得到合理利用前提下,將所學(xué)教材中的知識(shí),按照一定的原則進(jìn)行重組和歸類,這樣可以使教學(xué)內(nèi)容變得更生動(dòng)、更具體,同時(shí)有助于提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。此外,基于電工電子學(xué)科具有一定的獨(dú)特性,因此可以有針對(duì)性的對(duì)不同學(xué)生采取不同的教學(xué)方式,實(shí)現(xiàn)因材施教,這樣就有效地保證了學(xué)習(xí)效率。
三、結(jié)語
一、教學(xué)設(shè)計(jì)
智能車作為創(chuàng)意機(jī)器人設(shè)計(jì)的參考原型,是高校進(jìn)行跨學(xué)科創(chuàng)新的典型工程案例,也是實(shí)現(xiàn)課賽結(jié)合的理想主題,在各類賽事和學(xué)科創(chuàng)新活動(dòng)中獲得了較多成果。CDIO理念下的電工電子實(shí)習(xí)教學(xué)改革,將智能車成果轉(zhuǎn)化為教學(xué)內(nèi)容,依據(jù)教學(xué)需要進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì),完成教學(xué)適配,[7]以智能車主題貫通實(shí)習(xí)教學(xué)的各個(gè)環(huán)節(jié),增加了課外自學(xué)內(nèi)容,結(jié)合虛擬仿真開發(fā)技術(shù),使學(xué)生在實(shí)踐中循序漸進(jìn),具備安全用電、電子制作、電子設(shè)計(jì)與應(yīng)用創(chuàng)新的各項(xiàng)能力,實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)性的工程能力培養(yǎng)目標(biāo)。教學(xué)設(shè)計(jì)方案見表1,下面從安全用電、電子制作、電子設(shè)計(jì)、進(jìn)階引導(dǎo)四個(gè)方面進(jìn)行介紹。
1.安全用電學(xué)生具備安全用電常識(shí)和解決日常用電問題的能力,是電工電子實(shí)習(xí)的最低要求。安全用電是工程實(shí)踐的基礎(chǔ),須克服心理障礙,熟悉用電常識(shí)與操作規(guī)范,防患于未然,主要內(nèi)容有安全用電常識(shí)、常用工具的使用、單相電路、三相電路。需要注意強(qiáng)弱電、交直流的結(jié)合對(duì)照,做好與后續(xù)實(shí)習(xí)內(nèi)容的關(guān)聯(lián),融會(huì)貫通,培養(yǎng)學(xué)生的信息獲取與利用能力。單相電路側(cè)重培養(yǎng)安全用電技能和看圖接線能力,主要內(nèi)容是照明用電和室內(nèi)配電實(shí)訓(xùn),了解交流市電的使用,在此基礎(chǔ)上加入智能車直流電源課外自學(xué)內(nèi)容。電源作為電子產(chǎn)品系統(tǒng)的供配電部分,是系統(tǒng)調(diào)試和故障多發(fā)的重點(diǎn)區(qū)域,也是安全用電和電路檢修的關(guān)鍵環(huán)節(jié),智能車電源模塊使用了7.2V電池,對(duì)外供電采用雙電源,7.2V直接為顯示模塊、循跡模塊和驅(qū)動(dòng)模塊供電,變換為5V電壓后為MCU模塊供電,初學(xué)者容易接錯(cuò)電源,造成元器件燒壞或者人體燒傷,須提示安全用電。三相電路側(cè)重培養(yǎng)看圖接線能力和信息獲取與利用能力,有動(dòng)力用電和PLC自動(dòng)化兩個(gè)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目,主要內(nèi)容是電機(jī)的繼電控制和PLC電氣自動(dòng)化,在此基礎(chǔ)上通過智能車的驅(qū)動(dòng)模塊了解直流繼電器及直流電機(jī)的控制,了解H橋驅(qū)動(dòng)原理,智能車的驅(qū)動(dòng)模塊用于運(yùn)動(dòng)控制,通過兩路控制信號(hào)分別對(duì)開關(guān)管和繼電器進(jìn)行控制,以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的速度、轉(zhuǎn)向等動(dòng)作。達(dá)林頓管驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)而控制速度、晶體管驅(qū)動(dòng)繼電器進(jìn)而控制行進(jìn)方向。因?yàn)樵摬糠謱龠x作內(nèi)容,內(nèi)容較多,比較實(shí)用,有助于培養(yǎng)學(xué)生的信息獲取與利用能力。
2.電子制作學(xué)生具備課外科技制作的能力,是電工電子實(shí)習(xí)的最低培養(yǎng)目標(biāo)。電子制作包含儀器的使用、元器件的識(shí)讀檢測(cè)、焊接工藝、電路調(diào)試和整機(jī)裝配五個(gè)部分。其中儀器的使用和元器件的識(shí)讀要結(jié)合焊接具體電路來教學(xué),尊重學(xué)生在實(shí)訓(xùn)中的主體地位,邊講邊操作,考慮學(xué)生信息的獲取與利用能力和效率,有的放矢避免泛泛而談。焊接工藝是電子制作的基本功,主要內(nèi)容有立方體的焊接、萬用板的焊接、印刷電路板的焊接和拆焊練習(xí),其中立方體的焊接是焊接基礎(chǔ),采用“準(zhǔn)備-加熱-加錫-去錫-去烙鐵”五步訓(xùn)練法教學(xué),要求學(xué)生握持烙鐵要穩(wěn),養(yǎng)成焊前對(duì)烙鐵頭和引腳進(jìn)行預(yù)處理的習(xí)慣,避免虛焊;萬用板的焊接推薦引腳直連法或者用單支線,訓(xùn)練實(shí)例為智能車電源模塊,要求學(xué)生養(yǎng)成“先檢測(cè),再焊接,焊前預(yù)布局”的習(xí)慣;印刷電路板的焊接訓(xùn)練實(shí)例為智能車循跡模塊,學(xué)生通過印刷電路板的焊接對(duì)PCB結(jié)構(gòu)和標(biāo)識(shí)有一個(gè)初步的了解,為后續(xù)設(shè)計(jì)PCB奠定基礎(chǔ)。通電調(diào)試前,使用萬用表對(duì)照原理圖檢測(cè)電路,發(fā)現(xiàn)元件焊反或焊錯(cuò)的,須進(jìn)入拆焊環(huán)節(jié),拆焊可用熱風(fēng)機(jī)或加錫拆焊法,均勻預(yù)熱避免長時(shí)間加熱某個(gè)焊點(diǎn),以免焊盤脫落;調(diào)試時(shí)沿電流方向依次檢測(cè),查找虛焊或問題元件,掌握離線檢測(cè)電路的方法。通過智能車循跡模塊掌握運(yùn)放的典型應(yīng)用和運(yùn)放電路在線調(diào)試的方法,初步具備依據(jù)電路原理進(jìn)行調(diào)試分析與解決問題的能力。電子制作教學(xué)環(huán)節(jié),學(xué)生多為初學(xué)者,要求指導(dǎo)老師“多演示、多巡視、多指導(dǎo)、嚴(yán)驗(yàn)收”,拆焊練習(xí)屬于選作內(nèi)容,方便學(xué)有余力的同學(xué)自我提升。
3.電子設(shè)計(jì)電子設(shè)計(jì)是是工程型人才培養(yǎng)的關(guān)鍵,是電工電子實(shí)習(xí)的重點(diǎn)內(nèi)容,直接關(guān)系到培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、設(shè)計(jì)開發(fā)能力和工程系統(tǒng)能力培養(yǎng)質(zhì)量,主要內(nèi)容包含電路仿真、原理圖繪制、電路板設(shè)計(jì)、電路板制作和整車調(diào)試。電路仿真是進(jìn)行電子設(shè)計(jì)與驗(yàn)證的便捷途徑,學(xué)生通過Multisim電子電路設(shè)計(jì)與仿真軟件,仿真智能車車燈模塊或顯示模塊,分析電路原理,了解集成運(yùn)放電路典型應(yīng)用與調(diào)試技巧,掌握電路設(shè)計(jì)的可行性仿真分析和虛擬儀器在電路驗(yàn)證中的應(yīng)用,為后續(xù)電路板設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。使用AltiumDesigner繪制電路原理圖,或進(jìn)行原理圖修改,是進(jìn)行電路板設(shè)計(jì)的前提,應(yīng)注意易讀性和效率,學(xué)生在繪制智能車車燈模塊原理圖的過程中,要提前發(fā)放元器件,自然而然地了解軟件界面、元件與封裝。AltiumDesigner進(jìn)行PCB電路板設(shè)計(jì)之前,利用前面焊接的循跡模塊PCB成品,使學(xué)生對(duì)PCB電路板有個(gè)感性認(rèn)識(shí),然后通過剛繪制的車燈模塊原理圖快速上手,初步掌握PCB設(shè)計(jì)流程和使用技巧,布置一些課外內(nèi)容,例如布局原則、布線技巧、批量修改和機(jī)電匹配、幫助學(xué)生迅速掌握軟件[8],提高自主學(xué)習(xí)能力。通過熱轉(zhuǎn)印工藝,了解印刷電路板制作流程,每個(gè)環(huán)節(jié)建議設(shè)置簡短提醒,完成車燈模塊PCB的制作,在讀懂電路原理的基礎(chǔ)上獨(dú)立完成焊接與調(diào)試。最后是整車調(diào)試環(huán)節(jié)。利用已制作并調(diào)試成功的五個(gè)模塊,配上智能車底座和單片機(jī)最小系統(tǒng)板成品,要求學(xué)生分組完成整車調(diào)試,通過檢測(cè)跑道(或地圖)的黑線來自動(dòng)調(diào)整小車前進(jìn)的方向,使小車不脫離黑線跑完全程,從而實(shí)現(xiàn)小車的自動(dòng)循跡,提高學(xué)生的工程系統(tǒng)能力和團(tuán)隊(duì)合作能力,通過對(duì)電子設(shè)計(jì)因果的反思總結(jié),提高學(xué)生的設(shè)計(jì)開發(fā)能力。
4.進(jìn)階引導(dǎo)進(jìn)階指導(dǎo)是實(shí)習(xí)課程的課外拓展,是課外創(chuàng)新的新起點(diǎn)。實(shí)習(xí)課程結(jié)束后,進(jìn)行一次完整的梳理總結(jié),便于知識(shí)結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)化,利于后續(xù)的課外創(chuàng)新實(shí)踐。圍繞智能車工程案例,總結(jié)單片機(jī)電路,梳理電子技術(shù)知識(shí)的典型應(yīng)用;科普單片機(jī)編程和控制算法,引導(dǎo)學(xué)生以智能車為原型,進(jìn)行創(chuàng)意智能車/機(jī)器人的擴(kuò)展設(shè)計(jì)與創(chuàng)新,組織學(xué)生參加相關(guān)賽事,提升學(xué)生的應(yīng)用創(chuàng)新能力。
二、成效
電工電子實(shí)習(xí)是校級(jí)公共實(shí)踐平臺(tái),教研組根據(jù)現(xiàn)代工程教育理念,采用“分批次多層次多模塊”的方式,逐步推進(jìn)教學(xué)改革,滿足了各個(gè)專業(yè)的需要。通過模塊化設(shè)計(jì)的智能車,實(shí)現(xiàn)了已學(xué)電子技術(shù)與后續(xù)單片機(jī)課程的對(duì)接;以單片機(jī)電路梳理電子技術(shù)典型應(yīng)用,打通了實(shí)習(xí)教學(xué)各模塊和環(huán)節(jié),從傳統(tǒng)的技能培養(yǎng)成功過渡到系統(tǒng)性的能力培養(yǎng),提高了人才培養(yǎng)水平。制作的“電工電子實(shí)習(xí)課件(CDIO版)_跟我學(xué)做智能車”系列課件,在2014校多媒體教育課件大賽中獲獎(jiǎng),根據(jù)5個(gè)專業(yè)的教學(xué)測(cè)試,以及教學(xué)問卷反饋,完善了教學(xué)設(shè)計(jì),取得了階段成果。在此基礎(chǔ)上,探索了課賽結(jié)合教學(xué)模式(圖2)。智能車項(xiàng)目的模塊化設(shè)計(jì),考慮了與后續(xù)賽事的對(duì)接與關(guān)聯(lián),預(yù)留了MCU編程、創(chuàng)意設(shè)計(jì)和硬件擴(kuò)展等內(nèi)容,把智能車成功打造為學(xué)生未來工程實(shí)踐的創(chuàng)新起點(diǎn)和參考范例,打通了實(shí)習(xí)與課外創(chuàng)新環(huán)節(jié),引導(dǎo)學(xué)生提前進(jìn)入了課外創(chuàng)新階段,通過組織學(xué)生參加智能車、機(jī)器人和飛行器等賽事,以競賽帶動(dòng)學(xué)生參加課外創(chuàng)新活動(dòng),提高了學(xué)生的工程能力和就業(yè)競爭力。
三、結(jié)論
技術(shù)的飛速發(fā)展,學(xué)生在畢業(yè)后從事的工作中都會(huì)較多的接觸電氣設(shè)備,如果工作崗位是在工廠企業(yè)的生產(chǎn)一線,那么就會(huì)接觸到較大容量的用電設(shè)備,掌握安全用電的基本操作,確保生產(chǎn)安全順利進(jìn)行是非常重要的。統(tǒng)計(jì)資料表明,我國工傷事故中,電氣事故占得比例相當(dāng)大,這說明了人們對(duì)于電氣安全重要性的忽視。因此,學(xué)生應(yīng)該充分利用在校時(shí)間,利用學(xué)校中的實(shí)驗(yàn)設(shè)備,學(xué)習(xí)和掌握正確用電以及安全常識(shí),對(duì)于畢業(yè)后從事相關(guān)工作也具有一定的意義。
2改革電工學(xué)課程,使學(xué)生掌握電氣安全技術(shù)
為了解決上述問題,我們一方面在學(xué)生中進(jìn)行了大量的走訪和調(diào)查,對(duì)電工學(xué)理論課和實(shí)驗(yàn)課中征求學(xué)生的意見。另一方面對(duì)一些企業(yè)進(jìn)行調(diào)研,了解企業(yè)對(duì)員工實(shí)施安全教育的內(nèi)容和方式。在新的認(rèn)識(shí)基礎(chǔ)上,對(duì)電工學(xué)課程進(jìn)行了改革,增加了電氣安全教育環(huán)節(jié),達(dá)到了較好的效果,對(duì)于學(xué)生安全用電能力和職業(yè)素質(zhì)的培養(yǎng)起到了積極的作用。《電工學(xué)》課程理論課方面做了一定工作。在教學(xué)計(jì)劃中減少一些比較枯燥的理論知識(shí)的講解,比如說復(fù)雜電路的計(jì)算和分析,增加供電與用電實(shí)用知識(shí)的講解。在講到交流電源這一部分時(shí),采用啟發(fā)式教學(xué),以日常生活中的最簡單的單相交流電路———照明燈接線為例,讓學(xué)生明白單相電路的組成。三相電路以大家最熟悉的電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)和停止為例,使學(xué)生感覺沒有理論講解那么復(fù)雜。學(xué)生充分的理解和掌握了電源組成后,再慢慢地增加日常用電常識(shí)的學(xué)習(xí),這部分一定要采用多媒體教學(xué),以動(dòng)畫的形式展示給學(xué)生,讓學(xué)生理解透徹、記憶深刻。實(shí)驗(yàn)課方面,傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)都為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),針對(duì)的是理論和定理的驗(yàn)證,大多數(shù)學(xué)生不感興趣,只是應(yīng)付了事。因此我們把實(shí)驗(yàn)改為獨(dú)立的實(shí)踐模塊,不完全都在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行,而是與理論課程緊密結(jié)合,完全實(shí)現(xiàn)“教、學(xué)、做”一體化的實(shí)訓(xùn)課程,把以課堂為中心的傳統(tǒng)教學(xué)模式改為教學(xué)過程與生產(chǎn)實(shí)踐緊密結(jié)合的新模式[4]。在教學(xué)過程中,初步分為四大實(shí)訓(xùn)模塊:第一模塊:“日常用電常識(shí)”。相關(guān)理論就是課堂中講過的單相交流電路的組成,學(xué)生也已經(jīng)觀看過多媒體,形成了初步的印象。這次實(shí)踐課程可以直接在教室里面進(jìn)行,讓學(xué)生分組在教室中尋找用電設(shè)備、插座、照明燈等,然后根據(jù)自己的理解把教室的用電設(shè)備的實(shí)物接線圖畫出來,分組討論結(jié)束后選擇一個(gè)最優(yōu)電路,將實(shí)物連接圖建模,畫出電氣元件連接原理圖。接下來教學(xué)生正確使用試電筆區(qū)分火線零線,分析三頭插座和兩頭插座的區(qū)別,開關(guān)的接法,最后進(jìn)行總結(jié)討論。這種上課方式受到學(xué)生的歡迎,所有的學(xué)生都能參與到其中,所學(xué)知識(shí)也能有深刻的記憶。通過這一模塊,學(xué)生已經(jīng)明白了生活用電電路的組成和接線方式,也知道了電氣安全的重要性。第二模塊:“實(shí)驗(yàn)室用電安全”。帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室,先全面了解實(shí)驗(yàn)室的基本用電情況,分為照明用電和實(shí)驗(yàn)儀器用電兩大部分,照明用電不再重復(fù),對(duì)學(xué)生分組,通過老師講解和學(xué)生討論,畫出用電設(shè)備實(shí)際接線示意圖和元件連接原理圖,觀察實(shí)驗(yàn)室中用電設(shè)備和儀器的銘牌,記錄各項(xiàng)參數(shù),然后針對(duì)不同實(shí)驗(yàn)儀器,分析在使用中可能出現(xiàn)的各種用電故障及這些故障所導(dǎo)致的后果,針對(duì)每一種故障提出相應(yīng)的處理方法。在實(shí)驗(yàn)室中已經(jīng)有相應(yīng)的保護(hù)裝置,讓學(xué)生根據(jù)自己提出的保護(hù)措施,對(duì)比已有的保護(hù)裝置,找出差異進(jìn)行討論。這一模塊結(jié)束后,學(xué)生已經(jīng)明白了用電設(shè)備可能存在哪些故障,對(duì)應(yīng)用什么裝置進(jìn)行保護(hù)。第三模塊:“工廠安全用電常識(shí)”。這一模塊由于條件限制,因此主要由教師在工廠企業(yè)中進(jìn)行調(diào)研,了解三方面內(nèi)容:在工廠低壓用電中可能潛在的安全問題;工廠低壓用電中的安全防護(hù)設(shè)備和措施;企業(yè)對(duì)員工實(shí)施安全教育的內(nèi)容和方式[5]。在課堂上先對(duì)調(diào)研的三方面內(nèi)容進(jìn)行講解,可附上實(shí)物圖片,加深印象。然后主要采取案例教學(xué)法,選取工廠用電安全方面的典型案例,讓學(xué)生參與分析、討論、發(fā)言,在具體問題中積極思考、主動(dòng)探索,從而提高學(xué)生的綜合能力和素質(zhì)[6]。第四模塊:“觸電類型及急救常識(shí)演練”。這部分主要為實(shí)訓(xùn)模擬演練,先是理論講解,結(jié)合前面學(xué)過的單相交流電路和三相交流電路,講解在生活用電和工業(yè)用電中最常見的觸電方式,通過幾個(gè)案例分析,掌握常見的觸電類型及帶來的后果。實(shí)訓(xùn)演練內(nèi)容觀看電廠電氣安全培訓(xùn)視頻和觸電急救視頻讓學(xué)生了解急救過程和方法,然后針對(duì)不同的觸電情況分別進(jìn)行模擬演練,提高學(xué)生的應(yīng)變能力和急救水平[7]。學(xué)生通過親身體驗(yàn)和參與,不但產(chǎn)生了興趣,也掌握了基本的觸電急救能力,有一定的預(yù)防意義。課程結(jié)束后,對(duì)傳統(tǒng)的考核方式也可進(jìn)行改革,目的是讓學(xué)生既學(xué)會(huì)了電工電子相關(guān)理論,還掌握了實(shí)踐動(dòng)手的能力。除了了理論部分的考試以外,實(shí)踐課程考查改為兩部分:首先讓學(xué)生寫出該課程學(xué)習(xí)的心得體會(huì),與其他同學(xué)交流和分享,其次要求每位學(xué)生查找資料,找出一個(gè)與課程相關(guān)的案例進(jìn)行分析,寫出分析報(bào)告,提高學(xué)生的應(yīng)用能力。從理論考試成績以及學(xué)生交來的課程體會(huì)中可以發(fā)現(xiàn),對(duì)電工學(xué)課程進(jìn)行改革后,相對(duì)于教學(xué)傳統(tǒng)方式有幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì):學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣增強(qiáng)了,課堂上也更加愿意參與其中;學(xué)生掌握的不再是死知識(shí),而是對(duì)于工作生活中的電氣設(shè)備的用電方式、電路連接有了一定的了解;在實(shí)驗(yàn)過程中,改變了應(yīng)付了事的態(tài)度,積極地參與到實(shí)踐環(huán)節(jié),敢于提出疑問,勇于進(jìn)行分析討論,有自己的想法和見解;對(duì)于今后的職業(yè)素質(zhì)培養(yǎng)也有深遠(yuǎn)的影響,學(xué)生將會(huì)對(duì)電子電氣設(shè)備規(guī)范操作,明白用電安全的重要性,提高生產(chǎn)過程的安全性和可靠性。
3結(jié)語
從教材內(nèi)容著手,充分利用實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的儀器設(shè)備以及計(jì)劃新購置的儀器設(shè)備設(shè)計(jì)開展的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,修改原有的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),按照驗(yàn)證性、基本技能訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)占40%,綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)占40%,研究創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)占20%的原則,刪除了疊加原理、戴維南定理和諾頓定理的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),增加了電路故障判斷實(shí)驗(yàn)、常用電工電子儀器儀表的使用實(shí)驗(yàn)、電動(dòng)機(jī)星形-三角形降壓啟動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)、電動(dòng)機(jī)順序控制實(shí)驗(yàn)、變壓器使用等實(shí)驗(yàn)。修改后的實(shí)驗(yàn)教材在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基礎(chǔ)上,增加綜合性的課程設(shè)計(jì)內(nèi)容。突出應(yīng)用性、技能性、綜合性和創(chuàng)新性。同時(shí)在教材中還注意理論知識(shí)與工藝實(shí)踐相結(jié)合,基本知識(shí)與現(xiàn)代應(yīng)用技術(shù)相結(jié)合。
2實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和方法的改革
(1)直接面向元器件。
原有電工電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)是在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上做,接線容易,安全可靠,靈活性好,指導(dǎo)老師準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)方便等。但也有其缺點(diǎn),學(xué)生做實(shí)驗(yàn)看不到真正的設(shè)備元件,例如學(xué)生僅能從操作面板上的符號(hào)看到哪是線圈的接線柱,哪是主觸點(diǎn)、哪是常閉觸點(diǎn)、哪是常開觸點(diǎn),實(shí)驗(yàn)時(shí)看不到這些具體的元件。對(duì)于在實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)問題不容易查找故障出在哪里,只是機(jī)械地跟著老師做?,F(xiàn)在是把實(shí)驗(yàn)箱外殼打開,使設(shè)備元件露在外面,讓學(xué)生清晰地看到設(shè)備元件與實(shí)驗(yàn)板的連接線,看到設(shè)備的動(dòng)作過程,提高了學(xué)生分析故障原因和解決問題的能力,因此學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的興趣也比原來提高了。
(2)對(duì)于一些常規(guī)性和驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn),所用到的元件參數(shù)不固定。
例如驗(yàn)證基爾霍夫定律,只規(guī)定在實(shí)驗(yàn)中所用到的元器件個(gè)數(shù)和元器件參數(shù)的大致范圍,自己制定實(shí)驗(yàn)所用的元器件個(gè)數(shù)和參數(shù)。老師僅對(duì)實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)、難點(diǎn)和容易出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析指導(dǎo)。這樣實(shí)驗(yàn)過程中每組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不一樣,每個(gè)人都需要用心去做。
(3)教學(xué)組織與實(shí)施。
實(shí)驗(yàn)的前期階段主要進(jìn)行基本技能的訓(xùn)練,包括認(rèn)識(shí)印刷電路板,手工焊接練習(xí),認(rèn)識(shí)和檢測(cè)常用電子元器件。實(shí)驗(yàn)的后期階段進(jìn)行電子產(chǎn)品組裝焊接訓(xùn)練。我們根據(jù)學(xué)生的興趣愛好和能力,因人而異,針對(duì)性的進(jìn)行訓(xùn)練。對(duì)于動(dòng)手能力和接受能力比較差的同學(xué),讓其組裝簡單的電子產(chǎn)品,例如穩(wěn)壓直流電源、單波段收音機(jī)等,在實(shí)驗(yàn)過程中給予他們重點(diǎn)指導(dǎo),鼓勵(lì)他們克服思想障礙,樹立信心,制作好作品;對(duì)于動(dòng)手能力中等的學(xué)生,讓他們組裝相對(duì)比較復(fù)雜的萬用表、電話機(jī)等套件;對(duì)于動(dòng)手能力和接受能力都很強(qiáng),并且對(duì)電子技術(shù)特別感興趣的學(xué)生,要從設(shè)計(jì)制作上來要求,首先讓他們自己選擇電路內(nèi)容,自己制作印刷電路板,自己選擇電子元器件,制作期間要給他們指導(dǎo)設(shè)計(jì)思路、印刷電路板的布局、檢測(cè)、安裝工藝、排除故障和調(diào)試技巧等,這部分學(xué)生需要用比較長的時(shí)間,可以在業(yè)余時(shí)間繼續(xù)制作完成。
3實(shí)驗(yàn)考核的改革
合理科學(xué)的實(shí)驗(yàn)考核制度,對(duì)于保證實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量有重要作用。實(shí)驗(yàn)考核制度一般包括參與實(shí)驗(yàn)的態(tài)度、知識(shí)掌握的深度、操作能力、安全文明等方面的內(nèi)容。例如,對(duì)電子元器件識(shí)別和檢測(cè)能力、元件安裝焊接工藝質(zhì)量、調(diào)試都進(jìn)行考核,每一項(xiàng)都有具體評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)??荚嚻陂g指導(dǎo)教師如實(shí)地做好每個(gè)學(xué)生的考核記錄,并且結(jié)合學(xué)生出勤和實(shí)驗(yàn)報(bào)告來綜合評(píng)定最后成績。具體做法:一是實(shí)驗(yàn)成績的組成比例。平時(shí)成績占50%,實(shí)驗(yàn)考試占50%。二是考試資格。實(shí)驗(yàn)課原則上不準(zhǔn)請(qǐng)假,對(duì)于遇到特殊情況請(qǐng)假的學(xué)生,要求他們回校后需要補(bǔ)做完落下的實(shí)驗(yàn)才能參加實(shí)驗(yàn)考試,否則不能參加實(shí)驗(yàn)考試;遲到、早退在三次以上者取消實(shí)驗(yàn)考試資格;不交實(shí)驗(yàn)報(bào)告的學(xué)生取消實(shí)驗(yàn)考試資格;實(shí)驗(yàn)課不遵守課堂紀(jì)律和故意損壞儀器者取消實(shí)驗(yàn)考試資格。三是未取得實(shí)驗(yàn)考試資格的學(xué)生,實(shí)驗(yàn)成績按零分記。四是在考核前安排實(shí)驗(yàn)室開放時(shí)間,學(xué)生可自行預(yù)約到實(shí)驗(yàn)室試做。
4改革后的教學(xué)效果
從學(xué)生在電工電子實(shí)驗(yàn)過程中和實(shí)驗(yàn)報(bào)告中反饋的信息來看,改革后學(xué)生普遍認(rèn)為電工電子實(shí)驗(yàn)對(duì)自己實(shí)踐能力有很大的提高。
(1)學(xué)生的角色發(fā)生了轉(zhuǎn)變。
電工電子實(shí)驗(yàn)要求每位學(xué)生獨(dú)立制作完成自己的作品,可以根據(jù)自己動(dòng)手能力、接受能力和興趣愛好來選擇適合自己的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,遇到疑難問題要獨(dú)立思考,老師只是起點(diǎn)撥指導(dǎo)作用,由學(xué)生自己動(dòng)手解決實(shí)際問題。學(xué)生由被動(dòng)變?yōu)橹鲃?dòng),由原來的教育對(duì)象變成教育合作對(duì)象。
(2)調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。
學(xué)生親自制作電子產(chǎn)品,并且調(diào)試成功,學(xué)生體驗(yàn)到完成一項(xiàng)任務(wù)具有的成就感,更加激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)電工電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)的積極性。
(3)培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)踐能力,克服了眼高手低的毛病。
電工電子實(shí)驗(yàn)不但讓學(xué)生嘗到了許多課本上無法學(xué)到的知識(shí),而且還培養(yǎng)了學(xué)生分析問題和解決問題的能力。通過電工電子實(shí)驗(yàn),鍛煉了自己的毅力,培養(yǎng)了做事認(rèn)真細(xì)致的習(xí)慣,體會(huì)到了眼高手低的感覺,認(rèn)識(shí)到了理論與實(shí)踐相結(jié)合的重要性。
(4)通過實(shí)驗(yàn)開放解決了實(shí)驗(yàn)課時(shí)數(shù)少的矛盾
特別是對(duì)一些學(xué)習(xí)比較好、動(dòng)手能力強(qiáng)的學(xué)生,能夠滿足他們的求知欲,給他們一塊創(chuàng)新的天地。
5結(jié)束語
有許多現(xiàn)象、規(guī)律在生產(chǎn)及生活中有廣泛的用途,而學(xué)生是沒有見過或雖然見過但對(duì)其構(gòu)造、原理了解不詳細(xì),在教學(xué)中靈活運(yùn)用多媒體的動(dòng)畫效果,進(jìn)行動(dòng)態(tài)地模擬演示,將其現(xiàn)象或過程具體的適時(shí)地加以描繪,使學(xué)生如見其物,如臨其境,獲得清晰的感知表象。把呆板的理論變成靈活的知識(shí)體系,這樣既活躍了課堂氣氛,也易于學(xué)生接受知識(shí),其內(nèi)容自然記憶深刻。例如,在晶體管學(xué)習(xí)中,對(duì)晶體管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和原理的學(xué)習(xí)就很難理解和掌握,也很難描繪清楚。應(yīng)用多媒體課件就可以把晶體管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)演示出來,也可以用動(dòng)畫展示出不可見的微觀現(xiàn)象,這樣學(xué)生就能很容易地接受。如果再配上聲效,學(xué)生就能從動(dòng)畫、聲音、圖像全方位地感受,如置身于其景,也就能直觀、形象、輕松地掌握所學(xué)的知識(shí),降低了他們學(xué)習(xí)電工電子知識(shí)的難度,也讓他們感覺到有趣、新奇。
二、運(yùn)用多媒體技術(shù)強(qiáng)化課堂信息互動(dòng)交流
傳統(tǒng)的電工電子教學(xué)中,主要是教師講、學(xué)生聽,不便于學(xué)生個(gè)性的發(fā)展。應(yīng)用多媒體技術(shù)能夠真正改變學(xué)生和教師的位置,使學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主體。當(dāng)學(xué)生有問題時(shí),可以及時(shí)提出或利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與同學(xué)討論,從而多渠道尋找解決問題的辦法;當(dāng)學(xué)生對(duì)某個(gè)電工電子現(xiàn)象有自己的觀點(diǎn)時(shí),也可以通過網(wǎng)絡(luò)提供給大家進(jìn)行研討和交流,教師答疑也更快捷且可推波助瀾。在這樣的互動(dòng)交流中,創(chuàng)造一個(gè)良好的心理環(huán)境,既可以溝通師生之間的感情,又能獲得深厚、多樣化的情感,使學(xué)生心情愉快,暢所欲言,點(diǎn)燃了學(xué)生思維的火花,更有利于發(fā)揮學(xué)生思維的想象力和創(chuàng)造力,實(shí)現(xiàn)學(xué)生主體、教師主導(dǎo)的現(xiàn)代教學(xué)思想。豐富了課堂教學(xué)內(nèi)容,而且從根本上改變了過去“滿堂灌”的教學(xué)弊端,給學(xué)生較多的自由時(shí)間復(fù)習(xí)鞏固,優(yōu)化了課堂教學(xué),增加了課堂的信息量,也強(qiáng)化了課堂信息互動(dòng)交流,課堂氣氛也就顯得活而不亂。
三、優(yōu)化多媒體技術(shù)提高學(xué)生操作技能
多媒體技術(shù)用于電工電子演示實(shí)訓(xùn),能產(chǎn)生其他手段無法取代的效果。以往教師在講臺(tái)上操作時(shí),總有部分學(xué)生看不清楚,若采用錄像教學(xué),教師將演示過程拍成錄像或直接播放教學(xué)帶,可將演示過程和結(jié)果形象地展示給每一位學(xué)生,一目了然,事半功倍。例如,講授電工電子技能時(shí),可先講解電路原理,讓學(xué)生懂得電動(dòng)機(jī)如何實(shí)現(xiàn)正、反轉(zhuǎn)控制,再通過錄像演示如何安裝、調(diào)試電路,最后分析電路中可能存在的各種故障及排除方法。以往學(xué)生在實(shí)訓(xùn)時(shí),教師來回指導(dǎo)難免顧此失彼,也導(dǎo)致部分學(xué)生難以掌握正確的操作技能。采用多媒體技術(shù)可以簡單地解決這個(gè)問題,利用錄像顯示示范操作,并在操作前放映實(shí)訓(xùn)錄像片。教師在放映時(shí)對(duì)重點(diǎn)、難點(diǎn)內(nèi)容加以講解,然后進(jìn)行分組實(shí)習(xí)討論。這樣,不但激發(fā)了學(xué)生的興趣,而且使學(xué)生明確操作步驟,提高了操作技能。再例如,在以前的電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,由于存在客觀因素,電工電子實(shí)驗(yàn)連錯(cuò)電路就會(huì)燒壞元件,造成財(cái)產(chǎn)損失。因此教師一般通過講解,讓學(xué)生了解連錯(cuò)電路會(huì)造成什么后果,強(qiáng)調(diào)必須按照正確的電路圖來連接,剩下的實(shí)驗(yàn)操作學(xué)生只須按圖索驥了,整個(gè)教學(xué)過程學(xué)生缺失獨(dú)立的思考,偶爾有的學(xué)生連錯(cuò)了電路燒壞了元件,只有無奈的份兒,更不可能自己分析錯(cuò)誤原因。若采用多媒體技術(shù)后,就可在做實(shí)驗(yàn)前首先設(shè)計(jì)一個(gè)電路圖,并將電路圖中的實(shí)驗(yàn)儀器尚未連接上,讓學(xué)生用鼠標(biāo)連接,如果出現(xiàn)錯(cuò)誤則會(huì)出現(xiàn)事先設(shè)計(jì)好的錯(cuò)誤結(jié)果,如電源燒壞、電流表冒煙等,利用課件既知道錯(cuò)誤的效果,又不會(huì)使元件損壞;然后再讓學(xué)生做實(shí)物連接的實(shí)驗(yàn),則犯錯(cuò)誤的機(jī)會(huì)大大減小,從而提高學(xué)生連接電路的能力,讓學(xué)生嘗試地進(jìn)行探究。這樣學(xué)生在探索中學(xué),在嘗試中成功,使學(xué)生留下深刻的印象,對(duì)所學(xué)內(nèi)容有了更深層次的理解。
四、制作電工電子多媒體課件的小技巧
應(yīng)用多媒體課件進(jìn)行教學(xué),有助于電工電子教學(xué)中難點(diǎn)的突破和重點(diǎn)的把握,特別是一個(gè)好的課件更能吸引學(xué)生的注意力,啟發(fā)學(xué)生思維,發(fā)揮學(xué)生智能,順利地完成教學(xué)任務(wù)。因此,制作電工電子課件的方法很重要,筆者談?wù)剮c(diǎn)體會(huì)供大家分享:
1.課件導(dǎo)入方法(1)單刀直入:開始以幾個(gè)關(guān)鍵字或短語鮮明地揭示主題,把學(xué)生的思維和興趣引向?qū)χR(shí)的探索;(2)舉例導(dǎo)入:通過對(duì)典型事例作形象化的語言描繪導(dǎo)入,(3)提問導(dǎo)入:以問號(hào)喚起學(xué)生的自覺思維,導(dǎo)入主題。(4)逆向?qū)?有意用錯(cuò)誤觀點(diǎn)導(dǎo)入新課,讓學(xué)員進(jìn)行討論。
2.課件形式“圖文并茂”課件要充分發(fā)揮多媒體的特點(diǎn),把文字、圖形、圖像、動(dòng)畫、聲音及視頻等信息進(jìn)行結(jié)合,做到“圖文并茂”。在內(nèi)容的展開上,并不是直線型的羅列,根據(jù)大腦對(duì)知識(shí)的接受能力,將課件設(shè)計(jì)成文字逐句展示、內(nèi)容層層展開、電路拆分、圖形分解,外加動(dòng)畫演示等的表現(xiàn)形式效果會(huì)更好。
3.課件內(nèi)容“熟”、“精”、“活”、“巧”根據(jù)每一節(jié)課的不同教學(xué)要求,課件要為學(xué)生提供不同的思維線索,環(huán)環(huán)相印,步步深入,才能顯著提高學(xué)員的學(xué)習(xí)效果,為此,教師設(shè)計(jì)課件內(nèi)容時(shí)必須在“熟”、“精”、“活”、“巧”四方面下工夫。“熟”是熟悉教材與學(xué)生,熟練地駕馭知識(shí),挖掘出教材的智能結(jié)構(gòu)與思想底蘊(yùn),其目的是為給學(xué)生“備餐吃好”?!熬笔蔷ū鹃T學(xué)科,精心培養(yǎng)能力。課件制作要能積極開啟學(xué)生的智力,精心培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力?!盎睢笔腔钴S學(xué)生思維,靈活運(yùn)用知識(shí)于生活實(shí)際,把知識(shí)的發(fā)展和加深過程納入生活實(shí)際,這樣,學(xué)生在應(yīng)用的過程中,自然就將課堂上所學(xué)的知識(shí)活化起來?!扒伞笔乔稍O(shè)課件排版,巧布置教學(xué)步驟。根據(jù)教材特點(diǎn),抓住重點(diǎn)內(nèi)容,深入地揭開矛盾,恰當(dāng)?shù)剡x擇突破口,巧妙而周密地布置教學(xué)步驟,引人入勝,不斷提高課堂教學(xué)效果。
4.課件巧妙結(jié)尾電工電子課件的結(jié)尾設(shè)計(jì)也和課件的導(dǎo)入一樣重要,在教學(xué)中若能根據(jù)授課內(nèi)容,學(xué)生的知識(shí)水平和興趣愛好等,巧妙地設(shè)計(jì)出行之有效又生動(dòng)有趣的結(jié)尾,能取得較好的教學(xué)效果。筆者總結(jié)了幾種方法:(1)總結(jié)結(jié)尾:總結(jié)就是對(duì)一堂課的內(nèi)容,知識(shí)結(jié)構(gòu)、技能技巧或用提綱,或畫表格,或以圖示等方法加以概括總結(jié),強(qiáng)調(diào)要點(diǎn),使學(xué)生對(duì)課堂有一個(gè)完整、清晰的印象。(2)呼應(yīng)結(jié)尾:呼應(yīng),就是在一堂課將結(jié)束時(shí)解決上課開始提出的問題,前呼后應(yīng),使學(xué)生豁然開朗。(3)引伸結(jié)尾:引伸,就是根據(jù)所授內(nèi)容,用各種方法把問題不斷引向深入。(4)引趣結(jié)尾:引趣,就是提出一些有趣的問題,培養(yǎng)學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)的興趣。(5)游戲結(jié)尾:游戲,就是在課堂結(jié)束時(shí),安排一些與該課內(nèi)容有關(guān)的游戲,使學(xué)生在游戲中進(jìn)一步加深對(duì)所學(xué)的知識(shí)的認(rèn)識(shí)。(6)伏筆結(jié)尾:伏筆,就是在講完舊知識(shí)后,要留一個(gè)“尾巴”,使學(xué)生感到言而未盡以引起他們探討“未盡”(新知識(shí))的好奇心,為今后教學(xué)埋下一筆。
5.課件制作小常識(shí)課件制作上的一些細(xì)節(jié)處理得當(dāng),會(huì)大大提高課件的演示效果。好幻燈片設(shè)計(jì)必需做到:一目了然舉例;結(jié)構(gòu)化思考,圖表化表達(dá);邏輯化和視覺化;標(biāo)題反映觀點(diǎn),突出關(guān)鍵詞;利用分類的方法組織好素材,別讓幻燈片成為視覺垃圾。高速公路上哪些廣告牌給你留下印象呢?觀眾的忍耐力是有限度的,不是放的信息越多,觀眾就越容易記住,必須盡量讓你設(shè)計(jì)的幻燈片看起來簡潔。方法一:“少就是多”。一頁P(yáng)PT中不超過7個(gè)概念,不要換行,不要超過10-12行,只用一層縮進(jìn)小標(biāo)題,不用傾斜字體。方法二:突出關(guān)鍵。加大字號(hào):中文字體至少要加大2-4級(jí)字。變色:顏色是最常用的突出方式。加粗:粗體是很好的強(qiáng)調(diào)方式。變化字體:例如把宋體換成黑體強(qiáng)調(diào)。方法三:化繁為多。如果幻燈片一頁上的內(nèi)容很紛繁復(fù)雜,那么把它們分散到幾張幻燈片上去。方法四:保持一致。不要過度使用換頁動(dòng)畫,統(tǒng)一設(shè)計(jì)PPT的設(shè)計(jì)模板;統(tǒng)一正文的項(xiàng)目編號(hào)大小、色彩和圖案。方法五:推薦字體和字號(hào)。大標(biāo)題至少用36號(hào)黑體或微軟雅黑;一級(jí)標(biāo)題32號(hào),再加粗,很清楚;二級(jí)標(biāo)題28號(hào),再加粗,也很清楚;三級(jí)標(biāo)題24號(hào),再加粗,還算清楚;四級(jí)標(biāo)題20號(hào),再加粗,再小就看不到了。
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