电子绘图的教学方法的

更新时间:2024-03-25 作者:用户投稿原创标记本站原创 点赞:32529 浏览:153929

【内容提要】 随着社会对电气电子类毕业生的职业能力的要求日益提高,对于电类学生的实际操作能力、电路分析能力以及电路CAD的能力的要求也愈发显得重要起来,借助多媒体教学和计算机辅助设计的综合试验教学的方法,可以发挥计算机仿真的数据结果不随实验环境的影响的优势,通过在实验教学中引入电路仿真的方法可以快速得到实验参数及结果.不仅可满足教学中对于试验的观察和分析的要求,还可以培养学生的电路分析设计能力,值得推广.

【关 键 词 】 电路仿真 电路稳定性 评价方法

中图分类号:J2-39

一、将计算机仿真引入实验教学,引导学生边讲边练边实践.

通常的试验结果是随实验环境在过程中的变化而改变的,存在不可预测的特性,例如晶体管三极管电路由于其参数的一致性差,试验中数据的可能会出现较大的偏差.采用计算机图形仿真与实验实测数据相结合的方法,不但可以检验误差的大小,还可以观察由于发生速度快而无法有效观察的瞬时电路参数.例如电子电路里常用的三极管对称电路瞬态特性的分析试验,首先我们将常用的电子元器件符号转化为PROTEL软件所识别的图形符号,如图1所示

然后进行计算机电路瞬态特性分析.在试验电路中,RC时间常数为100kΩ X 20nF 等于 2 ms .测试要在屏幕上看到5个周期振荡方波,勾选PROTEL软件中的Operating Point Analysis 和 Transient/Fourier;要指定一个10ms的仿真窗口,将Transient Stop Time栏设为10ms ;要设置Transient Step Time栏为10u,表示仿真可以每10us显示一个点.在Maximum Step栏中的限制时间间隔大小的随机性,设置Transient Max Step Time为10u. 将Use Transient Defaults选项设为无效,这样瞬态特性分析图形为图2所示,虽然通过普通的双踪示波器也可以观察频率为20MHz以下的周期性波形,但是实际过程中电路的参数受实验材料和器材的影响,不可能任意改变电路的基本参数,例如本试验中改变RC时间常数.采用计算机仿真后,仿真快速性的优势变得明显起来-不需要进行电子元件的替换就可以直接改选元件的参数值,在同样的时间里可以观察更多的电路参数影响而导致的特性曲线的变化.这种数据分析方法可以有效地测量那些在实验过程中由于瞬时发生而无法有效进行观测的信号,而分析这些过程的特性公式多由变量的高阶导数和变量的幂指数形式组成,对于没有学过高等数学得中职学生来说非常困难.采用计算机辅助分析的试验方法后,学生可以更改部分电路参数从而改变电路输出特性,明确电路的变化趋势对于理论课中的知识有了更加形象的感性认识,加深了理解.

二、趣味引导和实验结合的实验教学方法

相对于普通电路的试验课程,在进行计算机辅助仿真试验的时候,不仅要求学生能够根据试验电路测试电路的参数,而且要在熟练使用计算机绘图软件的基础上进行分析,这对于中职学生,尤其是对试验电路的理解分析能力还没有建立起来的部分学生来说是难度很大的,这就需要在教学过程中引入一套行之有效的试验教学方法,从而更好的培养学生动手动脑勤于实践的能力.下面以一堂90分钟的实验课为例介绍该教学方法:


首先,教师对于实验的将要验证的原理和公式过程做必要的复习,引出实验的要验证的问题.

其次,由教师针对实验电路采用启发式教学来演示实验,演示过程中要注意提出实验中的应当注意的问题和可能会出现的错误.(比如避免电源短路和测量仪表过量程使用),并对实验现象做出必要的分析和讲解.通过步步引导,层层分析得出试验结论.

最后,由学生分组进行试验,和以往实验不同的是,实验完成后,教师并不立即检查试验数据和结论,而是指导学生在实验完成后,将实验线路用计算机进行软件模拟仿真分析,这样不仅可以观察到试验过程中的瞬时过程和电路过渡暂态,而且可以由学生自己动手验证试验数据,并分析误差产生的原因.借助此方法观察显示的实验图形可以从理论分析和实验结果的两个层面加深学生的感性认识,增强结论印象.

经过教学实践证明该方法可以使教师和学生始终处于互动状态,这可以充分调动学生的求知欲和学习积极性,对于提高学生的学习兴趣效果明显.

三、根据学生情况因材施教,逐步建立具备实验特点的评价体系.

由于学生的基础和认识能力的不同,通常根据接受能力和认知速度如表1所示教学过程中可以将学生分为ABC三类,在进行试验成绩评价时,不仅应当充分考虑学生的计算机水平和接受能力等实际情况,而且应当考虑学生的成绩均值,对于高于自己以往均值的学生给予鼓励,对于低于自己以往均值的学生给予提醒.

同样,在进行软件仿真中容易出现的因电路图联接或者操作过程不当导致结果错误,在试验过程中容易出现因误操作和元件识别问题所出现输出结果的错误,这些错误往往是部分较为粗心的学生所常犯的,这样的错误也应当被评价体系所考察.鉴于以上因素根据学生实验水平考虑,建议采用的评价方法为:

NewScore 等于 OldScore - K * (Resore - Exp)

其中NewScore 为本次成绩;OldScore 为上次成绩

K 为放大系数;Rescore 为本次试验错误数;Exp 为错误期望均值

这样可以评价方法充分考虑的学生的变化性和成绩的稳定情况,变化的情况可以由K值的大小反映出来:

对于A类学生主要考虑试验数据的准确性K值一般取1.5即可;

对于B类学生主要考虑试验的过程K值一般取1.8即可;

对于C类学生主要考虑试验完成情况,K值一般取2.0即可.

采用此评价方法后,不仅学生的成绩发展趋势一目了然,而且对于以往对于试验课程不感兴趣或者惧怕试验的学生的鼓励作用非常明显.避免了

建立实验教学评价体系的目的是使教师充分了解学生的基本学习情况,针对学生的不同情况因材施教-对于普遍性问题通过课上练习、集中辅导、观察学生的表现的方法及时发现问题并解决,并对学生进行绘图兴趣的适当引导,引导探索式实验教学,在试验中增强学生动手动脑的能力.

【参考文献】 1. 谈松花, 迈向学习型社会的职业教育 《职业教育研究》 2005(1)

2. 王著名等, 论高技能人才培养的体制创新 《职业教育研究》 2005(2)

3. 王利群, 苏州市高技能人才培养扫描 《职业教育研究》 2005(1)

4. 申家龙, 论职业教育的泛化 《职业教育研究》 2005(2)