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一、新实验教学模式构建思路与实践
(一)基础性实验教学为中心以教学实验室为平台,确立量验证性实验组成,用以验证所学基础课程的理论知识,通过测试设备观察、分析实验现象,加深对课堂所学相关理论知识的理解,具有一定的直观性和启发性,同时能够有效地培养学生实践动手能力及实验素养。
(二)跨学科课程的“相互融合式”教学验证性实验内容通过对硬件的操作来观察实验现象,不能使学生综合运用所学知识达到创新能力及工程设计能力培养的目标。目前全国各高校开设的EDA技术理论课程为电子技术领域带来了一场技术革命[7-13],诸如EWB、LabView、Multisim、SystemView、Protel、Pspice等各类仿真设计软件,能够在有限的学时内实现仿真设计性实验,既能培养学生综合设计能力和创新能力,又能克服硬件设计基础实验所存在的问题。跨学科课程为硬件设计基础实验奠定了技术基础。
(三)课程设计的“相互融合式”教学高校开设的各类课程设计已经成为目前实践教学体系的重要组成部分之一,由于其教学效果良好,现已在高校电子信息类专业普遍实施。以黑龙江大学电子工程学院为例,电子信息类专业开设的各类专业课程设计为通信电子线路设计性及综合性实验项目内容的开展奠定了基础,立足黑龙江大学—电子工程学院—电子信息类专业课程设计,有效地相互融合通信电子线路设计性和综合性实验内容,对实验课程体系的建设具有重要教学意义。
(四)课外科技活动的“相互融合式”教学课外电子设计类科技活动充分提高了大学生实践动手能力,调动了大学生参与实验教学的主动性和积极性,培养大学生团队协作精神、工程意识和创新能力。目前各高校充分意识到各类电子设计科技活动的重要性,黑龙江大学电子工程学院也不例外,各教研室教师积极组织学生参加各类国家级、省级及校级各类电子设计大赛,并亲自跟踪指导。在电子设计大赛及立项课题内容设计上有机融入综合性、软硬件设计性和创新性实验项目,拓展了通信电子线路课内实验内容。课外各类大学生科技活动为通信电子线路综合性、软硬件设计性、创新性实验项目开展提供了新的舞台。
(五)毕业设计的“相互融合式”教学高等教育人才培养过程中大学生毕业设计是综合性实践教学重要环节之一,也是培养大学生综合运用知识解决实际问题能力的重要手段之一。指导教师依据大学生所学专业知识为大学生设计毕设题目,选题要体现所学知识的综合运用,同时可以充分融入通信电子线路的综合性、设计性及创新性实验内容。近年来,黑龙江大学电子工程学院在毕业设计环节中,使通信电子线路实验课程内容与毕业设计内容有机结合,既能达到黑龙江大学电子工程学院大学生毕业设计要求,又使通信电子线路多样化实验内容得到充分开展。
(六)教师科研的“相互融合式”教学德国著名思想家、教育家洪堡在柏林大学办学实践过程中,首次提出了“通过科研进行教学”的思想和“教学与科研相统一”的原则[14],明确了教学与科研辩证统一、相辅相成、互相促进的关系。围绕指导教师科研课题,将科研性和创新性实验内容融入到教师科研项目中,通过教师科研项目锻炼大学生实验设备的操作能力及分析问题解决问题的能力,是洪堡“科学研究促进教学”思想的外在表现。在教学过程中,教师要鼓励学生参与科研项目,提高大学生的积极性和主动性。同时经过学院专家指导,使大学生在学习过程中初步掌握科研的基本方法,有效培养了学生的科研意识和科学素养,激发了学生学习兴趣和主观能动性,进一步提高了教学效果和教学质量。
二、结论
关键词:高频电子线路;教学改革;综合能力培养
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)05-0062-02
《高频电子线路》是高等学校电子与通信类专业的一门重要专业技术基础课,是学生应具备知识结构的重要组成部分,其主要教学目的是为后续的专业课程奠定理论和实践基础,在专业课程体系中起着承上启下的作用。
一、课程特点与学生学习现状分析
高频电子线路以现代无线通信系统为纲,采用非线性分析法,分析发射和接收装置中的各高频单元电路,分析电路中输入与输出信号对应关系及信号频谱、振幅变化的规律。该课程涉及公式多,概念抽象,电路复杂,分析方法繁杂,并要求学生掌握的基础知识多,具有理论深、专业性强、综合性高、工程实践性强等特点。
近年来,二本高校学生的整体综合素质有所下降,特别是数学和电路基础掌握不牢固,理论与实践脱节,对于复杂难懂的高频电子线路的学习产生了畏惧甚至厌学的心理。
二、传统高频电子线路教学中存在的问题
(一)教学内容局限问题
学习高频电子线路需要以高等数学,电路分析,模拟电子线路,信号与系统等为前续课程,这些课程间既独立又相互联系,而在传统高频电子线路的教学中它们之间的衔接问题经常被忽略,给学生学习带来困难。近年来无线通信的通信体制、调制编码方式、工作频段、承载业务类型等方面都发生了很大变化,从而对其射频电路部分的设计提出了新的要求。传统高频电子线路教学中忽视对新内容的补充,与学科前沿的衔接,导致学生难以把握该课程实用性,无法培养浓厚学习兴趣。
(二)教学方式单一问题
传统教学方式一般以理论讲授为主,老师讲解课本知识点,缺乏启发和创新,学生被动接受,没有深层次的思考和理解,难以形象地了解一些概念、工作原理和实际问题。而理论教学上又缺乏体系性,总是围绕一个个分散的知识点进行,从理论到理论,为理论而理论,缺乏对整体电路的分析。
(三)理论与实践分离问题
高频电子线路是一门工程实践性很强的学科,而传统教学却将理论教学与实践教学相分离,导致理论教学更加抽象难懂,学生实践能力不足。课堂上实际电子产品及电路的接触机会极少,实验又多以验证为主,或多采用线路是集成好的实验箱,学生创新性和自主性都得不到良好的培养。
三、课程教学改革措施
(一)理论教学改革
1.优化教学内容:
(1)课程内容的合理调整。随着电子技术的迅速发展,高频电子线路的课程教学内容也应不断进行调整。首先是教材选择要求保留经典电子线路内容,摒弃目前已淘汰电路形式,增加新技术的介绍及典型的集成电路模块分析等,通过对比国内众多优秀教材,选择张肃文编著的《高频电子线路》,该教材内容详尽,理论架构清晰,能较好满足课程教学要求[1]。再者,由于该课程内容多、课时数少的现状,在教学内容上必须删繁就简,以通信系统中传输与处理信号出发,系统模块化分析每部分电路,加强集成电路的概念和应用,适当引入一些新技术的实际应用。
(2)课程整体性的系统把握。为了达到更好教学效果,摆脱传统高频电子线路教学中缺乏系统和工程观念的教学方式,从通信系统角度出发,将教学内容分为三大模块:发送设备、信道传输、接收设备。发送接收设备按高频电路部分又可以划分为三个小模块:振荡器、调制和解调、高频信号放大器。然后通过分析经典电路构成和工作原理的方法剖析各个模块的功能和基本原理,最后将各个系统模块结合为一个完整的系统,学生可以更好地理解课程各个章节的联系和各单元电路之间的连接方式及相互之间影响,建立系统和工程观念,提高分析和解决问题的能力[2]。
(3)课程重点、难点的适当处理。在有限教学时间内,为了快速让学生掌握本课程要领,教学过程中要注重对各部分的重点和难点的总结[3]。在分析各部分电路性能时,通过提问,回顾联系知识点形式反复强调,课堂练习、课后习题形式巩固和融会贯通重点知识。在讲述繁琐计算的具体电路时,应做到分散难点、将抽象概念简单化,便于对知识难点的理解。
2.多样化教学方法:
(1)提问式与启发式教学法。为了激发学生学习兴趣,培养独立思考能力,采用课前提问方式使学生对要学习章节产生好奇心,迫切想了解接下来学习的内容,自然地引入本节课的知识点。在讲授过程中联系提出问题启发学生认真思考,利用所学知识点解决问题,提问式与启发式相结合的教学法充分调动了学生学习的积极性和主动性。
(2)讨论、互动交流式教学法。讨论是课堂教学的一种重要形式,在老师引导下,学生根据所给有一定难度和深度的讨论题目,以小组形式进行讨论。讨论过程可以各抒己见,相互启发,增加交流,讨论结果及时总结,这样不仅满足了知识的传授,而且启动了学生的思维活动,加深了知识的掌握,培养了学生独立思考、分析和解决问题的能力[4]。
(3)对比、归纳教学法。高频电子线路的学习需要与一系列的前续课程衔接,特别是低频电子线路,虽然在工作条件、电路结构、应用范围以及基本原理和分析方法上两者都存在着差异,但也有着某些联系。采用对比教学法,将两者内容融会贯通,完整理解体系概念。再者,该课程章节内容多,但相互间却有着内在联系。通过归纳、总结,将分散知识点编织形成知识网络,便于学生找到规律,从系统角度分析和解决问题。
3.丰富教学手段:
(1)多媒体教学的应用。利用多媒体教学可以节省大量板书和画图的时间,增加课堂信息容量;可以生动形象地展示课程内容,使学生易于理解和掌握;可以方便地与已有知识进行比较,便于总结和复习,并有利于资源共享。但使用多媒体过程中不能过分依赖,重要公式的推导、关键电路的分析等利用板书突出重点,加深理解。采用多媒体与板书有机结合的方式,使学生在板书和动画的两个动态过程中,仔细领会教学的重难点,最大程度上调动学生的学习积极性。
(2)仿真软件的应用。由于课程内容抽象复杂,涉及复杂电路分析时,纯粹依靠讲解不能有效地帮助学生理解,将计算机仿真引入到教学中,使教学内容更加直观,增加学生对理论知识的理解和电路结构的把握,对提高教学的效果和质量有很大帮助。
(3)网络资源教学的应用。充分利用丰富的网络资源,积极开展网络教学,不仅可以扩展教学时间和空间,而且还可以增进师生间的交流。建立课程学习网站就是网络资源教学中的有效手段之一。通过网站可以进行教学通知,答疑辅导,学习资料共享,知识自测等教学活动,充分发挥学生学习的自主性,进一步帮助和促进课堂教学[5]。
(二)实验教学改革
实验教学是课程教学的重要辅助部分,对学生加深知识理解和实践能力的培养起关键作用,因此,高频电子线路的实验教学需要多样性与实用性的统一。针对不同教学过程进行相应实验教学。如在学习该课程初期,可以通过进行演示性实验展示每个模块的功能,加深学生理解;在学完一个模块后,针对已设计制作好的电路,进行验证性实验,观察实验结果是否与所学理论一致;当学校资源满足不了某些实验要求时,还可以利用仿真实验作为补充;而实验教学的最终目的还是为了培养实用技术型人才,所以开放式、设计式实验是必不可少的。多样性与实用性统一的实验教学法使学生有效地把所学知识应用于实际,提高学生技能水平,拓宽了学生专业理论基础,加深学生对课程理解,培养独立思维、独立创造的能力。
(三)考核方式改革
随着教学内容、方法和手段的变化,考核方式也应与之相适应。考核必须能较为全面地反映出学生对课程知识的掌握程度和综合素质的培养情况。采用平时成绩、实验成绩、期末卷面成绩、加分及扣分五项标准相结合的评分办法,对学生的理论知识、综合能力、实践能力进行考察。其中平时成绩包括考勤和作业完成情况;实验成绩包括实验出勤情况、实验操作和实验报告三部分,而实验操作作为实验成绩的主要部分;加分项与扣分项是考核方式中新引入的项目,通过加分项对学生起到激励作用,激发学生学习的主动性和积极性,通过扣分项督促学生加强自我管理约束能力。多种评定标准相结合的考核形式有助于提高学生对课程的综合运用能力。
四、结语
高频电子线路作为电子类和通信类的专业基础课程,其重要性不言而喻。该课程公式多,概念抽象,电路复杂,分析方法繁杂,在传统的教学方式下,教学效果并不理想,通过对理论教学和实验教学等各环节的综合思考,不断调整教学思路,更新教学方法和手段,重视实践教学,充分调动学生的学习积极性,提高教学质量,培养学生综合创新能力。
参考文献:
[1]张肃文.高频电子线路(第五版)[M].北京:高等教育出版社,2009.
[2]陈芳妮.高频电子线路课程教学改革探讨[J].浙江科技学院学报,2011,23(4):329-332.
[3]王雯霞,马华红,吴景艳.对《高频电子线路》教学改革的探讨[J].科技创新导报,2011,(08):194.
论文关键词:高频电子线路 教学改革 理论教学 实践教学
论文摘 要:本文结合教学中的实践和体会,从理论教学和实践教学两个方面对《高频电子线路》课程的教学改革发表了看法。旨在通过改革提高学生学习兴趣,培养学生实践能力。
《高频电子线路》是电子信息工程、信息工程等相关专业的一门重要的专业基础课,也是从事通信、电子等相关领域研究开发人员必须了解的基本知识[1]。因此,学好高频电子线路不仅对学生学习其他专业课起到关键的作用,而且对学生的就业也大有裨益。
《高频电子线路》是一门理论性和实践性很强的课程。内容抽象,理论性强,专业术语、名词概念较多,又与实践密切相关,学生普遍反映内容宽泛,难于掌握。如何让学生了解并掌握高频电子线路的知识,培养学生的分析与设计能力,是该课程教学改革急需解决的问题。
1 理论教学
1.1 把握整体
《高频电子线路》以无线通信系统为主线,理论内容主要包括发送系统和接收系统各部分电路的工作原理及性能分析。很多学生对这门课的认识只是几种电路,而对这些电路与通信系统的关系却很惘然,因此为了使学生对本课程有个整体的认识,应在绪论部分详细介绍发送系统和接收系统的工作过程,以及各部分电路在系统中的地位和作用,这样可以使学生一开始就能够把握住整体,在学习后续章节时有个明确的方向,不至于使各个章节之间各自独立。
1.2 突出重点难点
《高频电子线路》所涉及的内容很是广泛,为了便于学生抓住本课程的要领,教学中要总结出各部分的重点和难点,反复强调,认真分析,注重练习,将重点贯穿于整个教学的始终。
例如,调制与解调是《高频电子线路》中的重要内容。在介绍本部分内容时应通过浅显易懂的例子使学生先掌握调制与解调的概念,然后再介绍调制与解调的原理,最后再是具体的调制与解调电路。整个过程中需要通过分析乘法器的非线性特性来讲述调制与解调的特性。但分析乘法器的非线性特性只是其中的工具,重点不应放在如何分析乘法器的非线性特性上,关键在于学生对调制与解调概念的理解以及原理的掌握,在介绍调制与解调电路时也要与原理相对照,更便于学生认识调制与解调电路的工作过程。
另外,在分析各部分电路的性能指标时,应适当减少不必要的公式推导,避免讲述具体电路时夹杂繁琐的数学计算,减轻学生的负担,突出各部分的重点。
1.3 丰富教学手段
多媒体教学作为一种全新的教学手段,以其生动、直观、活泼等特点,给教学改革注入了生机,对教学的辅助作用是不言而喻的。对《高频电子线路》这门课来讲,如果能够利用多媒体使其中抽象枯燥的内容变得生动形象必定会激发学生的兴趣,再加上老师的正确引导,课堂也会变得生机盎然。例如,信号的调制解调过程,通过多媒体演示,再结合动画,能够让学生清晰地看到信号的演变过程,从而加深学生对该过程的认识。但是对重要公式、关键电路分析等内容,应通过板书边写边讲,避免幻灯片给学生造成的视觉疲劳。
各种EDA软件的出现也为高频电子线路的教学注入了新的元素[2]。如PROTEL,ORCAD,PSPICE,MATLAB等,利用这些软件可以搭建试验平台,通过仿真将各部分电路的波形生动形象地展示给学生。也可以使电路以及参数的变更更加灵活,学生能够更清楚地掌握电路的工作原理以及参数设计,从而激发学生对电路分析与设计的兴趣。
课堂教学之余,也要结合课后答疑及作业情况来进一步调整教学。充分利用校园网的资源积极开展网络教学也是丰富教学手段的一种形式。
总之,多种教学手段相配合,可以很大程度上提高学生学习兴趣,达到最佳的教学效果。
1.4 更新教学内容
传统的以分立元件为基础的电路教学已经不能够适应现代电子技术的发展。现代电子设备中小信号谐振放大器、高频功率放大器、角度调制与解调等都已集成化,因此在高频教学过程中可以采用简单典型的分立元件电路来分析各部分电路的工作原理,但在结合实际时应增加新技术的介绍以及典型的集成电路模块的分析等内容,将分立元件电路的教学服务于集成电路的应用,从而开阔学生视野,拓展其知识范畴[3]。
2 实践教学
实践教学是《高频电子线路》课程中的一个重要环节,是提高教学质量的不可或缺的手段之一。许多抽象的、复杂的概念必须借助实践才能获得更清晰的、更深入的理解,而在实践中获得的丰富知识和经验也会加深学生对理论教学内容的理解。实践教学的改革,可以从两个方面做起。
2.1 培养学生实验兴趣
目前高频电子线路实验课程中普遍采用高频电子线路整机实验箱,实验箱中都是已经设计好的模块电路,主要是配合理论课程而设计的验证性实验,学生的任务只是连接电路、测量输入输出,结果使得学生逐渐失去了兴趣,做实验时敷衍了事[4]。因此,除了验证性实验,应在实验课中加入学生感兴趣的综合性或设计性实验。例如,调幅信号的调制与解调实验中调制信号是通过信号发生器产生的,若改用音频信号作为调制信号,在解调电路的输出端接入扬声器,通过扬声器的输出能使学生更直观地感受实验结果,极大提高学生的学习兴趣。
2.2 提高学生动手能力
除了基础性的实验课程之外,在实践环节中还应该加入可以增强学生动手能力以及创新能力的课程设计、科技创新等内容。例如,组装一台简易的收音机套件或无线对讲套件,看似简单,但通过组装过程不仅提高了学生的动手能力,还能使学生把套件中的各部分电路与高频电子理论课中涉及的电路相对应,加强了理论知识的掌握,更重要的是会对无线通信系统的认识产生质的飞跃。在学生掌握了通信系统的各个环节之后,还可以让学生尝试一些高频电路设计,如小功率的调频发射机设计、调频接收机设计等[5]。使学生学会将高频单元电路组合起来实现满足工程实际要求的整机电路的设计与调试方法,从而提高学生分析问题、解决问题和设计电路的能力。
从实际效果和今后发展趋势来看,实践教学环节的加强将更有利于学生加强对理论知识的理解、培养动手和创新的能力。
3 结语
信息技术的飞速发展使得《高频电子线路》的教学改革刻不容缓。作为专业任课教师应从理论教学和实践教学等各环节综合思考,不断调整教学思路,改善教学方法和手段,重视实践教学,努力把学生培养成善于将理论与实践相结合的专门人才。
参考文献
[1] 李国平,武海艳.谈谈高频电子线路教学[J].科技信息,2006(10).
[2] 曾兴雯.高频电子线路[M].高等教育出版社,2004.
[3] 沈伟慈.通信电路(第二版)[M].西安:西安电子科技大学出版社,2007.
关键词:电子线路实验;教学改革;研究
随着电子信息技术的飞速发展,未来社会需要的是动手能力强,具有一定创新能力的高素质专业技术人才。对此,部队院校也在就如何培养在校学员的实际动手能力问题进行深入研究。带着这个问题笔者近年来利用节假日休息时间亲赴地方高校进行了深入调研,借鉴地方高校办学经验,笔者主要就《电子线路实验》教学改革问题进行了研究。下面谈谈自己的几点思考,愿与同事们共商。
一、目前我院《电子线路实验》课程教学的基本情况
《电子线路实验》课程是我院生长干部大专班学员“军事电子技术”的基础课。该课程属于实践性教学。其教学目的是:通过本课程的学习和实践为学员学习相应的理论提供必要的实践基础并使其初步掌握电工、电子仪器仪表的使用方法,提高学员的实际动手能力。
目前,我院生长干部大专班《电子线路实验》课程只能在学院现有的电子模拟实验平台上进行一些较为简单的模拟电子实验,实验内容主要包括:电子线路高频放大器、中频放大器、低频放大器、振荡器、变频器、功率放大器、频率变换、逻辑门、组合逻辑电路的设计、时序逻辑电路设计等简单的电子电路设计实践性内容。由于《电子线路实验》课时少,可供实验的设备少,学员的实际动手能力较差,难以真正适应未来部队信息化建设的需要。
二、关于《电子线路实验》课程教学改革的思考
根据目前我院《电子线路实验》课程的教学实际,结合地方高校的成熟教学经验,笔者认为,我院生长干部大专班《电子线路实验》课程应切实从以下方面加大教学改革:
(一)从教学理念上进行教学改革。学院应从部队信息化建设的实际需要出发,真正确立起部队需要什么样的人才,院校就培养的什么样人才。要将学院的教学理念由重视基础理论和专业技术理论逐步向注重学员实际动手能力上转变,要注重提高学员利用所有知识正确分析问题和解决实际问题的能力。目前地方高校在提高学生实际动手能力方面做了不少创新,值得我们加以移植和借鉴。
(二)从实验设备上进行改革。目前,我院的电子线路实验设备比较陈旧、功能不够齐全,而且数量也比较有限。随着电子信息技术在部队的广泛应用,EDA技术已成为电子线路实验教学改革的宠儿,并已成为提高电子线路实验教学质量的有效途径。采用计算机模拟进行电子线路实验,可以大大节省实验经费,又能开展传统实践课中所难以完成的实验,可以在较短时间内完成传统实验方法需很长时间才能完成的实验课堂,有效地提高了实验效率,并可以方便地进行多种实验方案的比较、优化和筛选,从而选择出最佳的实验方案,为实际电路的实验设计与制作打下坚实基础。另外,采用模拟手段,可使教学过程变得更加生动、直观、多样化、图文并茂,能有效提高学员实验的兴趣,以便拓展学员的视野,充实学员的知识结构,让学员把更多的精力投人到创造性实验中。目前,由Interactive Lnage Technologi公司推出的电子工作台EW13具有界面友好、形象直观、操作简便和采用图形方式创建电路的特点,对元器件既提供了理想模型和实际模型,又可以对它设置不同的故障,所用仪器的外型和操作方法与实际仪器相似,非常适合做测量方法的学习工具。因此,我们要进一步加强电子实验室建设,积极引进PLC实验室、计算机及其应用设备,高性能电工电子实验装置,数电、模电电气控制综合实验设备,电子线路实验箱等作为电子线路模拟实验平台,使我院的电子线路实验设备得到质的提高。
(三)从实验内容上进行改革。通信指挥教研室在加强电子线路基础理论教学的同时要注意及时更新教学内容、拓宽学员的知识面。大家知道,电子技术的飞速发展主要体现在器件的不断更新,从电子管到晶体管,从晶体管到小规模、中规模、大规模、超大规模集成电路,再到可编程逻辑器件乃至数模混合集成电路等,然而万变不离其宗,电子线路的基本原理没有变。学员在院校学习的时间有限,所学知识应是部队信息化建设急用的基础知识和技能。因此,必须把培养学员分析问题、解决问题的能力放在突出地位,我们的教学不能只处于一种被动的跟踪,要具有一定的超前思想。电子线路中放大、振荡、频率变换、逻辑函数、逻辑门、组合逻辑电路的设计、时序逻辑电路等都是基本内容,对这些内容进行基本的验证性实验、设计性实验是十分必要的;在此基础上应更新实验教学内容,实验教学要结合理论教学,让学员多用一些由功能单元构成的通用器件进行实验。只有这样,才能有利于学员巩固和加强基础知识,加深理解、学以致用,为后续课程打下良好基础,这不仅有利于学员更好地掌握教学内容,而且有利于学员到部队后能随时适应部队信息化建设的需要。
(四)从实验的教学方式上进行改革。在实验教学过程中,教员应依据学员的知识水平,搞好有针对性的教学,对于基础理论扎实、知识面广、动手能力强的同学可以给以施展才华的机会,及时给他们提供一些选做内容。如:数字钟的设计,学员可以根据自己的能力做出1小时计数、24小时计数的数字钟等。对于一些基础比较差的学员,要进行重点指导、重点教练;也可让其编入动手能力强的学员小组内,实现以强带弱的功效;也可以单独组织他们,让他们做一些比较简单的电路设计,使每个学员都能得到不同的收获,使其分享自己成功的喜悦,进而激发学员对《电子线路实验》课程的学习兴趣。
(五)从实验的教学方法上进行改革。一是可以探索让学员自拟电子系统设计题目,开展创新实验活动。学员通过基础理论课的系统学习,具有一定的动手创造欲望。因此,采取自拟题目设计,让学员自己查阅资料,选定设计方案,实验器材,独立完成装配调试,最后写出实验报告。教员在整个实践教学过程中主要起指导作用,仅对实验原理把关,提供参考资料,引导排除故障,最后统一验收学员的设计电路。而后教员组织实验结果讲评。既要肯定成绩,也要指出存在的问题。采取这种教学方法,有效克服了传统的验证性实验教学的种种弊端,进而能有效提高学员的创造性思维能力和实际动手能力。二是将实验内容专题化。所谓专题化,就是将基础实验内容专题化,例如,低频电子线路基础实验内容专题化,是将基本实验内容划分为:RC阻容放大器,负反馈放大器,运放的线性应用、非线性应用等若干个专题。但由于实验学时的限制,学员不可能对每个专题内容都样样做到,因而,可以将专题内容分为学员选做内容和必做内容。必做内容,应以训练学员基本技能为出发点,如RC阻容放大器应为必做专题,因为对于初次接触电子线路的学员来说,可能有些学员从未拿过烙铁,对电阻、电容、晶体管等器件还不太认识和熟悉。所以,RC阻容放大器实验是一个最基本的实验环节,学员首先应通过这个实验来熟悉、识别各种元件的特点,熟悉电子仪器、仪表的使用方法。选做内容是学员根据自己的兴趣爱好自由选择专题内容,自行设计、实验、调试,并由教师进行验收,最后由学员写出实验报告。
参考文献
1.王澄非主编,《电路与数字逻辑设计实践》,东南大学出版社
2.马克联主编,《电工基本技能实训指导》,化学工业出版社
【关键词】航空;设备;可靠性;技术
1引言
随着我国整体科学技术的不断发展,以及近年来在航天事业上的巨大发展,在航天产业中具备极大影响的电子通信设备其可靠性越发的受到人们的重视。目前众多的电子通信生产企业在其生产理念上,已经逐渐建立起了以切实检验手段来进行产品质量保障的体系,可靠性、质量已经成为设备使用者的最重要的关注点。在此背景下,论文围绕航空电子通信设备的可靠性,分三部分展开了细致的分析探讨,旨在提供一些该方面的理论参考,以下是具体内容。
2航空电子通信设备可靠性设计的重要意义
2.1是通信电子设备使用寿命的直接影响因素
首先基于航空事业其本身的特点,往往使用的周期很长,这也就要求航空电子设备具备很长的使用周期。而电子通信设备的可靠性设计便是电子通信设备使用寿命的最直接影响因素。从整体上观察,电子通信设备的设计、安装以及使用和后期的维修过程,可靠性都参与其中,因此也可以说目前在通信电子设备设计上可靠性已经成为一个设计的重点所在。
2.2是信息时代人们对电子通信设备的基本需求
随着我国科学技术的整体抬头,目前市场上的电子通信设备也越发的多元化和多样化。而随着通信电子设备数量的增多,在航空事业方面对通信电子设备的选择要求也就相应提升,除了要求通信电子设备满足基本的通信功能之外,在使用感受以及可靠性等方面,也提出了更多的要求,因此航空通信电子设备的可靠性设计是时代背景下的一个客观要求。
3航空电子通信设备可靠性的主要影响因素
3.1制造技术及制造条件的影响
在航空电子通信设备可靠性方面的影响因素,首先便是生产航空电子通信设备的制造技术以及制造的条件。就目前的航空电子通信设备发展趋势进行观察,便捷化、智能化以及多功能化是未来的发展趋势,而要实现这一趋势就必须在航空电子通信设备的生产环节,保障一个良好完整的生产体系。目前存在着一部分生产厂家,在生产中并不具备完备的生产的条件,进而难以保障航空电子通信设备的生产质量,在可靠性方面就会存在一定不确定性。
3.2恶劣天气的影响
因为航空电子通信设备的使用往往位于外界,而地球的环境十分多变,在太空更是会受到诸多的宇宙因素影响。雷电天气、雨雪天气等都会对航空电子通信设备产生一定干扰和破坏,影响设备的正常工作状态,而这些因素便会对航空电子通信设备的可靠性产生一定的影响。3.3外界电磁的影响航空电子通信设备在使用原理上,电磁波是其最为主要的一环,但是在航空电子通信设备使用时常常会受到一些外界电磁的影响。地球本身就是一个巨大的磁场,而这些电磁场中的电磁波所产生的辐射,便会对航空电子通信设备的正常工作产生一定的影响,进而对航空电子通信设备的可靠性造成了影响。
4保障航空电子通信设备的可靠性措施
4.1不断优化、简化电子线路
不断进行航空电子通信设备电子线路的优化和简化,便可以极大化的减少外界磁场对航空电子通信设备可靠性的影响。而在航空电子通信设备可靠性设计时,必须在满足基本的航空电子通信设备功能以及质量的基础上,通过不断地进行技术创新,实现制造流程的优化,从而达到航空电子通信设备电子线路的简化和优化,具体而言可以从以下几个方面入手:①在元器件的使用通道设计上,可以设计为几个元器件共同使用一个通道,进而实现线路通道的减少[1];②在元器件的使用数量上,可在保障基本功能之上,通过技术创新,尽可能减少对元器件的使用数量;③在设备组成上,尽可能使用软件对硬件进行代替;④对于设备中的一些模拟电路可使用数字电路进行代替。但在整体的线路简化、优化的过程中必须注意,不能为了最大化的简化路线,而导致元器件在使用过程中出现集成电路板被过载烧坏的现象,更不能将一些成熟性不足的技术和设计方案使用到航空电子通信设备电子线路的优化和简化中。
4.2深化低耗功率设计
目前在航空电子通信设备可靠性提升设计方面,低耗功率设计已经得到了一定的应用,但是从整体上进行观察,低耗功率设计还有很大的进一步深化空间,因此在提升航空电子通信设备可靠性方面,可以进一步对低耗功率设计进行深化。从航空电子通信设备性能上进行观察,航空电子通信设备正逐渐朝着高密度化以及微型化的方向发展,而这一趋势直接导致了航空电子通信设备中元器件数量的增多以及集成电路在能耗方面的提升,进而在航空电子通信设备的使用过程中持续发热的现象越发凸显,而这一问题就可能会导致,航空电子通信设备使用可靠性受到影响。因此在目前已有的低耗功率设计基础上,还需要进一步深化低耗功率设计,保护航空电子通信设备电路安全,也提升航空电子通信设备的可靠性[2]。
4.3依托维修性设计提升设备可靠性
除了设计制造环节提升航空电子通信设备可靠性之外,面对航空电子通信设备机械化工作环境和恶劣天气导致的航空电子通信设备损坏,还需要通过维修性设计,在航空电子通信设备的后期使用上提升其可靠性。具体而言,航空电子通信设备的制作人员必须保障航空电子通信设备在故障出现后的检查和拆卸十分方便;此外对于航空电子通信设备的一些元器件必须是可以在市场上买到的,不能大量使用一些不再生产和使用的元器件。
5结语
综上所述,随着我国航天事业的整体抬头,以及通信电子设备的不断多元化和多样化,人们逐渐对通信电子设备的可靠性提出了新的要求,而通信电子设备的可靠性设计本身,也直接对通信电子设备的使用寿命产生影响,也是时代背景下的一种必然要求。航空电子通信设备可靠性方面,制造技术及制造条件、机械化工作环境、恶劣天气、外界电磁都会对其产生影响,基于这些影响因素以及结合航空电子通信设备的特殊性,不断优化、简化电子线路、深化低耗功率设计、依托于维修性设计提升设备可靠性是切实有效保障航空电子通信设备可靠性的具体措施,值得相关企业充分合理地参考使用。
【参考文献】
【1】潘庆国.基于Labwindows/CVI的某型通信控制盒测试系统的设计与实现[D].成都:电子科技大学,2014.
自计算机和集成电路出现后,通信技术得到了迅猛发展,以3G移动通信和WLAN为代表的现代通信技术的应用普及,使得通信工程日渐成为发展最快和最具影响力的专业之一,与此同时,技术的发展和更新也对该类专业人才的素质提出了更高的要求,近年来在招聘中出现了一个现象,用人单位更倾向于电子竞赛中获奖的学生,所以提高学生的动手能力和实践水平,就可能获得更多更好的就业机会,而主要承担专业人才培养任务的高等学校也必须要紧跟上技术的步伐,不少学校在通信专业的实验实践教学方面进行了一些探索。山东科技大学是一所应用型本科院校,根据学校特点,我们对专业阶段的除课程中包含的实验以外的实践类课程做了一些调整和内容改革,将以往依赖于软件仿真和硬件小系统设计的内容,变成以完成单元电路的设计,子系统设计到涵盖物理层、数据链路层乃至网络层的完整系统设计的相互之间紧密联系的、层层递进的系统化设计,目的在于开拓学生的专业视野,使他们真正感觉到通信系统是软件和硬件的统一体,不仅包含振荡器、调制器等硬件电路,也包含编码、协议等软件程序,对将来从事专业技术工作有一个全面的、深层次的认识。同时也让学生完成通信系统从单元模块到功能子系统再到完整系统最后到通信网络的完整认识。
2实践课程内容的设计思想
通信工程专业自第四学期进入专业课程阶段,专业阶段实践类课程(除课程当中的实验课以外)包括:单片机原理课程设计、信号与系统课程设计、高频电子线路课程设计、生产实习、通信原理与系统课程设计、专业方向课程设计和创新性实验。由于单片机原理课程设计和信号与系统课程设计属于基础课,因此本次规划只涉及其余的5门课程。原先这5门课程设计的内容主要有:(1)高频电子线路:等幅调制发射电路仿真设计以及收音机组装与调试;(2)生产实习:电视机组装与调试;(3)通信原理与系统课程设计:MATLAB仿真验证编码和调制原理;(4)专业方向课程设计:通信系统方案设计;(5)创新性实验3个,分别在第4、5、6学期,内容由指导教师自选。在专业实践教学的调整和构建中,设计了分层次渐进的体系结构,遵循“基础理论知识学习—电路设计能力培养—系统设计能力培养”的实践教学培养思路,同时基于一体化的考虑,规划了统一的设计任务,即设计一个完整通信系统:多个无线传输站点构成的多点对多点的基本通信网络。各课程在这一统一的任务下,承担不同的子任务,如无线收发模块设计、纠错编码、网络协议设计等。对所涉及课程任务进行统一设计的好处如下:(1)完整系统的设计。经历由细节到整体,由电路单元到功能系统的设计过程,使学生了解针对不同层次的功能实现需要不同的设计思路。(2)节省实验经费。一体化任务设计,使前期课程的设计成果,可用于后续的设计,如无线收发信机,可以用于构建数字编码通信系统。(3)避免知识的重复。以前的课程设计在内容上出现不同程度的重复,去掉重复部分后可节省时间学习其他新知识。
3一体化课程规划和层次化内容设计
按照课程时间计划,课程设计和生产实习按时间先后依次是:高频电子线路课程设计、生产实习、通信原理与系统课程设计、专业方向课程设计,其时间顺序和所属的层次如图1所示。创新性实验分3个阶段,分别设在第4、第5、第6三个学期,完成不同的任务。调整后高频电子线路课程设计主要是验证上变频、下变频以及振荡器的工作机理,用MultiSim构建电路,并进行仿真;生产实习是让学生学会电路图纸和PCB版图制作,设计和制成无线收/发信机电路板;通信原理与系统课程设计的目的是实现点对点通信系统,任务是调试收/发信机、信道纠错编码设计等;专业方向课程设计的目的是用收/发信机模块和控制终端构建RS-485总线结构的网络或是简单的ALOHA网络。
4课程体系改革措施
为保证一体化实践课程教学任务的顺利实施,采取了以下措施:(1)打破课程界限,设立可分解的综合任务。将整个实践课程内容设计为一个统一任务,即建设一个通信网络系统,但各个课程的任务又是相对独立和完整的一个子任务,前期课程的设计成果用于后期课程的任务系统的建设。(2)专业实验室全面向学生开放。由于课程设计环环相扣,前期设计的成果就是后续设计内容的基础,因此本次课程设计必须成功才能进行下次的设计,而且性能越好下一级课程设计成功的可能性越大。为了保证设计任务顺利进行,开放有关实验室为学生提供实验场所。(3)设立专门的团队从头至尾全程负责。整个课程体系设置成一个大的综合任务,前后之间紧密联系,因此,指导教师必须要对此次设计之前和之后的任务非常清楚,这样才能保证整个设计任务的顺利实施,为此成立专门的实践课程教学团队负责整个任务的实施,每位教师都要熟悉流程中所有任务内容。
5课程内容改革实施效果
通过对2009、2010、2011级本科生的实施效果来看,学生的学习成绩和能力获取方面有明显改善。(1)拓宽了学生对专业知识和专业领域的认知视野,加深了他们对专业课程之间以及课程与具体工程实际之间关系的理解,激发了学生对本专业知识的学习兴趣,他们在信息论与编码、通信原理等理论课程的成绩都有明显的提升。(2)提高了学生的工程实践能力和科研素质。改革后的课程体系和内容,对学生掌握学以致用的能力的提升作用颇为明显。学生在进入毕业论文阶段,其动手能力表现得到导师们的一致认可。(3)弥合了通信技术理论和工程实践的裂隙。通过改革实践课程,可以一定程度上弥合课程的课本知识是与工程实践相脱节的裂隙,与工程实际的衔接也激发了许多同学课外实践的兴趣,近年来,越来越多的通信专业学生利用课余时间或暑假进入实验室进一步拓展学习。(4)多名学生在近几年参加山东省大学生电子设计竞赛、全国电子专业人才设计大赛、全国大学生电子设计大赛、“挑战杯”创业大赛、全国信息技术大赛、山东省机器人大赛等各级电子设计竞赛、创新性项目中获得优异的成绩。(5)毕业生就业岗位层次有了很大提升。实施教学改革后,除去考上研究生的同学外,有一批学生进入通信设备公司,从事技术含量较高的研发或设备技术支持工作,就业工作岗位层次明显提升。
6总结
论文摘要:以提高独立学院多元化人才培养质量为目标,结合大连理工大学城市学院的教学实践,通过分析课程及学生的特点,从内容、形式及方法等方面探讨了独立学院的“通信原理”课程教学,以期找到在独立学院环境中电子信息工程专业高素质多元化人才的培养方法。
通信原理是通信、电子信息工程等专业重要的必修课程,所包含内容不仅需要在模拟电子线路、数字电子线路等专业课的基础上进一步深化理论,而且和实际应用联系紧密,具有很强的实践性。更为重要的是,此课程使用的问题研究思路和分析方法对后续其他课程的深入学习及实际工程问题的解决具有重要作用,是电子信息工程专业中具有承接作用的核心课程。
通信原理课程教学具有内容多、数学公式多、理论性强等特点,是电子信息工程专业公认的“老虎”课程。独立学院学生中虽然也有个别高考发挥失常的优秀学生,但是大多数的学生表现出学习习惯不好,基础知识掌握不扎实和学习能力较弱等特点。因此,如何针对基础差的学生保证其基本教学质量的同时,又能为优秀学生的充分发展提供良好的条件,实现学生的多元化教育,是独立学院“通信原理”课程教学面临的首要问题。
1面向独立学院的教学内容组织
1.1 有针对性地精炼教学内容,实施多元化递进式教学
通信原理课程理论性强,涉及内容多且数学味道浓郁,是一门让多数本科生都感觉学习吃力的专业课程。依据独立学院已有的教学经验,如果采用传统的授课方式势必会使学生难以掌握。对此,我院按照对学生能力的把握,以学生能力培养为准则,从学生的实际情况出发,因材施教,将课程内容按照难易程度和重要级别进行了层次划分,制定了递进式的教学策略,以保证教学内容与学生能力的匹配。此策略突出强调对于基本概念、定理及方法的掌握,同时兼顾对深层次内容的介绍,解决了课时少,内容多的矛盾。
递进式教学策略将课程内容划分为核心层、进阶层和扩展层。核心层为教学重点内容,包括基本概念、定理和结论。这一部分要求学生必须理解掌握,且能够做到举一反三。进阶层为需要一般掌握的知识,在实际讲授中简化数学推导,重点加深学生对结论理解并强化对结论的应用。扩展层包含需要了解的知识,讲课时点到为止。如此,可以使大部分学生掌握课程中的基本原理,满足教学质量的要求。同时,针对准备进一步进修的优秀学生,在进行三个层次的学习外,在内容的深度和难度上加大培养力度。比如,可在课程教学中进行相关考研题的思路讲解,并在课后布置适量与考研相关的扩展作业等。
1.2 系统化地引用理论知识,推动学生形成完整认知体系
通信原理中的理论方法是对前期的电路、模拟电子线路、数字电子线路、通信电子线路、信号与系统等专业基础课程的综合运用,只有对前期知识融会贯通,才能实现对通信原理课程内容的真正理解。
因此,我们在教学中紧紧围绕这个宗旨,将通信过程中的各种理论方法按照其应用场景转化为对已学课程内容的实际应用案例,使得学生既能巩固已学知识,又能学会将理论用于实践的方法思路,去除以往普遍存在的“课程无用”这一错误印象。此种内容组织方式使得学生能够从解决问题的过程中体会到“征服”难题的,从而使学生加强了对专业的认识。
2多种教学形式综合应用
课堂讲授是理论学习的主要渠道,应循序渐进,逐步启发引导学生主动思考,促使其形成主动学习的动力与习惯。通信原理课程理论性强、内容多,在授课过程中,仅仅依靠教师讲,学生听这种“填鸭式”的教学是不够的。应将多种教学方法相融合,循序渐进地引导学生思考及学习。
2.1 适度使用多媒体教学
适度使用多媒体教学,将多媒体教学与传统教学有机地融合。多媒体课件具有信息量大、形象直观等特点,可以加快教学进度,让学生集中精力对课程内容进行理解消化。近年来,越来越多的教师选择放弃传统教学方式而改用多媒体课件进行课堂教学。但是,独立学院的通信原理课程教学实践表明,不能过分依赖多媒体教学而放弃板书教学,此教学经验对于独立学院教学的作用和意义更为突出。
相对于重点大学的本科生,独立学院学生学习基础相对薄弱,对于公式推导及定理证明等理论内容的学习较为吃力,难以快速接受新知识。独立学院学生的惰性也表现得更为明显。虽然教师可以通过使用多媒体教学的方式为学生节省课堂教学时间,但是我们通过调查发现其效果与初衷是背道而驰的:因为在课堂上仅有视觉和听觉的刺激而没有动笔的行为环节,很多学生容易出现思维溜号的现象而无法跟上课堂的教学速度;在获得教学课件后,又往往将其束之高阁。如此,其学习效果反而不好。
因此,独立学院的通信原理课程教学应将多媒体教学与传统教学有机结合。板书教学过程可以促使学生通过记笔记的行为环节加深对理论的记忆,也让学生在书写过程中有更多的时间进行分析思考;对于某些既是重点内容又抽象难懂的知识点,在理论讲授的同时使用多媒体进行动画展示或者仿真分析,就能使学生对所学知识有一个更加形象生动而又透彻的理解,提高学习的兴趣和热情。
2.2 理论与实验有机结合
单纯的理论学习是很难掌握通信原理课程精髓,必须辅以适当的实验,对习惯于感性认识学习方式的学生更是如此。同时,针对当前的社会需求,众多独立学院也突出强调对于学生实践能力的培养。为此,针对独立学院通信原理课程的教学更应强调实验环节在教学过程的作用,通过实践激发学生学习热情,通过感性认识推进理性认识。
当前,我院的通信原理课程实验分为计算机仿真和硬件实际操作两部分。计算机仿真可以让学生将所学的理论知识通过计算机真实的再现出来,而不用担心损坏器件、仪器设备等问题,从而可以鼓励学生大胆尝试,极大地调动了学生学习的热情和积极性、使学生从“让我学”转变为“我要学”,真正做到积极思考、主动学习。实际操做部分以验证性硬件实验为主,使学生能通过真实的体验进一步增强信心。在课程教学中也鼓励学生进行自主设计性实验,增强了学生综合运用知识解决问题的能力。
3重点突出,强调思维方法培养
理论知识的生命力在于其解决实际问题的可用性。对应的,人才的能力不是取决于记住了多少知识点,而是体现在是否能够使用恰当的方法正确运用理论知识。通信原理课程的初学者如果没有经过一定的锻炼,基本都会出现遇到问题无法解决的情况,这对于基础本已薄弱的独立学院学生更加突显,容易造成学生因为过多的难题产生厌学情绪。
为了解决这一问题,我们强调采取讲练结合,强化典型题分析的方式。对于重点的内容讲清、讲透,同时对相关部分的经典例题讲方法,讲思路。最后再将所涉及部分的内容结合实验或实际工程进行进一步分析说明。让学生在掌握了系统理论分析后,更了解系统在实际工作中起到的作用,充当的角色。
教学实践表明,此种教学方式不仅能使学生易于接受,同时也让教学变得更加深入。
4结束语
本文通过分析通信原理课程及学生的特点,从内容、形式及方法等方面对独立学院通信原理课程教学建设进行了探索,探讨了符合独立学院客观实际特点的课程教学方式方法。教学实践证明,这些方法可以有效调动学生学习的积极性和主动性,有利于培养学生的自学能力,提高学生自身的综合素质。
尽管如此,我们也清醒地认识到,随着通信技术的不断更新和应用领域的日益扩大,如何更好地因材施教,进一步提高教学效果和水平是独立学院教学工作者应该探索和思考的问题。
参考文献
[1] 樊昌信,曹丽娜编着.通信原理(第六版)[m].北京:国防工业出版社, 2006
张明君,孙天罡.浅谈独立学院教育教学的工作特点和方法—以大连理工大学城市学院为例[j].中国电力教育,2009,11:47~49
本课题来源于试验室建设,研究对象为信号的调制与解调的matlab仿真。
2、研究的目的和意义
2.1、目的
我选择了《信号的调制与解调的MATLAB仿真》这个课题作为毕业设计其主要目的是通过此次课程设计进一步学习和巩固通信原理及其相关知识,并学会利用所学的知识能,在设计过程中能综合运用所学知识内容,进一步熟悉和掌握MATLAB的使用方法;对信号的调制与解调原理及其实现有较深的了解;为即将进入社会参加工作打下坚实的基础;掌握收集资料、消化资料和综合资料的能力等等。
2.2、意义
从事电子通信业而不能熟练操作使用MATLAB电子线路设计软件,在工作和学习中将是寸步难行的。在数学、电子、金融等行业,使用MATLAB等计算机软件对产品进行设计、仿真在很早以前就已经成为了一种趋势,〖您正浏览的文章由实习报告网整理〗这类软件的问世也极大地提高了设计人员在通信、电子等行业的产品设计质量与效率。众所周知,实际过程中信号传输都要经过调制与解调这一过程,由于消息传过来的原始信号即调制信号具有频谱较低的频谱分量,这种信号在许多信道中不宜传输。因而,在通信系统的发送端通常需要有调制过程,反之在接收端则需要有解调过程。
3、国内外的研究现状和发展趋势
3.1、研究现状
MATLAB是由MATHWORKS公司于1984年推出的一种面向科学与工程的计算软件,通过MATLAB和相关工具箱,工程师、科研人员、数学家和教育工作者可以在统一的平台下完成相应的科学计算工作。
MATLAB本身包含了600余个用于数学计算、统计和工程处理的函数,这样,就可以迅速完成科学计算任务而不必进行额外的开发。业内领先的工具箱算法极大的扩展了MATLAB的应用领域,所以MATLAB自推出以来就受到广泛的关注,信号处理工具箱就是其中之一,在信号处理工具箱中,MATLAB提供了滤波器分析、滤波器实现、FIR滤波器实现、IIR数字滤波器设计、IIR数字滤波器阶次估计等方面的函数命令。
3.2、发展趋势
由于我们所面对的工程问题越来越复杂,过去所依赖分析的技术已逐渐不敷使用。利用电脑来分析及解决工程问题已是当今工程师的必要工具。使用MATLAB软件进行科学计算,能够极大加快科研人员进行研究开发的进度,减少在编写程序和开发算法方面所消耗的时间和有限的经费,从而获得最大的效能。
4、研究的主要内容及设计成果的应用价值
4.1、研究的主要内容
1、信号调制与解调的原理
众所周知,实际过程中信号传输都要经过调制与解调这一过程,由于消息传过来的原始信号即调制信号具有频谱较低的频谱分量,这种信号在许多信道中不宜传输。因而,在通信系统的发送端通常需要有调制过程,反之在接收端则需要有解调过程。但是在计算机中的模拟和实现都是采用数字化的方法的,如果将采样的频率放的高一些,数字的所造成的失真就不容易察觉了,采用计算机对信号进行处理的话,非常的方便,这也是数字代替模拟的的原因之一。
2、信号调制与解调的基本方式
在信号调制中常以一个高频正弦信号作为载波信号。一个正弦信号有幅值、频率、相位三个参数,可以对这三个参数进行调制,分别称为调幅、调频和调相。也可以用脉冲信号作载波信号。可以对脉冲信号的不同特征参数作调制,最常用的是对脉冲的宽度进行调制,称为脉冲调宽。数字信号调制的三种基本方式,有振幅键控(ASK)、频率键控(FSK)和相位键控(PSK)。
在信号的解调中首先已调信号中检出调制信号的过程称为解调或检波。幅值调制就是让已调信号的幅值随调制信号的值变化,因此调幅信号的包络线形状与调制信号一致。只要能检出调幅信号的包络线即能实现解调。这种方法称为包络检波。检波后的信号,再经低通滤波,滤除高频信号,即可获得所需调制信号,实现解调。
3、信号调制与解调的MATLAB教本程序编制
利用MATLAB本身包含了600余个用于数学计算、统计和工程处理的函数,就可以迅速完成科学计算任务而不必进行额外的开发,而且信号与系统,通信系统工具包可以很容易的使用MATLAB开发语言——M语言快速的实现信号调制与解调这一过程的仿真。
4、整个系统的实现过程
首先利用MATLAB编制教本文件,对信号调用相应的函数进行各种调制,产生各类已调波及对其进行解调,同时进行频谱分析,然后利用SIMULINK工具箱对其进行解调仿真,通过改变参数并观测结果为系统的设计和改进提供了良好的依据。
4.2、信号的调制与解调的MATLAB仿真的应用价值
调制与解调是信号处理应用的重要问题之一,而系统的仿真和设计是设计过程中的重要步骤和必要保证。利用MATLAB可以很方便的进行通信系统的分析和仿真,尤其对于我们电子信息专业的教学与设计非常有利,另一方面还可以为开设《高频电子基础》和《信号与系统》等课程提供模拟信号的调制与解调的计算机虚拟试验。
5、工作的主要阶段、进度
(1)、2007年秋季学期第11周前
接受毕业设计任务书,学习毕业设计(论文)要求及有关规定。
(2)、2007年秋季学期第12~20周
阅读指定的参考资料及文献(包括10万个印刷符号外文资料),基本完成开题报告、外文翻译等任务。
(3)、2007年春季学期第1周〖您正浏览的文章由实习报告网整理〗
进一步修订完善开题报告、外文翻译,使其在内容及格式上符合毕业设计(论文)规范要求。
(4)、2008年春季学期第82周到第6周
完成各单元电路设计,protel辅助分析。
(5)、第6周至第12周
完成电路制作,调试。
(6)、第13周
完成毕业设计,全部成果交指导老师批阅。
(7)、第14周
毕业答辩
6、最终目标及完成时间
完成硬件设计,提供protel电路原理图及pcb印制版图,最终达到硬件软件能准确无误的应用的目标。
完成时间:第15周
7、现有条件
现有protel软件及制作硬件的必要设备,可以完成本课题的研究与设计。
参考文献
1.谢自美等电子电路设计、实验、测试。武汉:华中科技大学出版社。2000年7月。二版
2.全国大学生电子设计竞赛组委会。第五届全国大学生电子设计竞赛获奖作品选编2001.北京:北京理工大学出版社。2003年1月。一版
3.孙继平等900MHZDDS|PLL在矿井无线通信系统中的应用煤炭科学技术2001年10期
4.张肃文等高频电子线路。北京:高等教育出版社。1993年4月。三版
5.王正谋PROTEL电路设计实用教程。北京:电子工业出版社。2003年6月。一版
6.郭勇等PROTEL99SE印刷电路板设计教程。北京:机械工业出版社。2004年6月。一版
7.许自图电子电路彷真平台与教程。武汉:华中科技大学出版社。2003年1月。一版
论文摘要:以提高独立学院多元化人才培养质量为目标,结合大连理工大学城市学院的教学实践,通过分析课程及学生的特点,从内容、形式及方法等方面探讨了独立学院的“通信原理”课程教学,以期找到在独立学院环境中电子信息工程专业高素质多元化人才的培养方法。
通信原理是通信、电子信息工程等专业重要的必修课程,所包含内容不仅需要在模拟电子线路、数字电子线路等专业课的基础上进一步深化理论,而且和实际应用联系紧密,具有很强的实践性。更为重要的是,此课程使用的问题研究思路和分析方法对后续其他课程的深入学习及实际工程问题的解决具有重要作用,是电子信息工程专业中具有承接作用的核心课程。
通信原理课程教学具有内容多、数学公式多、理论性强等特点,是电子信息工程专业公认的“老虎”课程。独立学院学生中虽然也有个别高考发挥失常的优秀学生,但是大多数的学生表现出学习习惯不好,基础知识掌握不扎实和学习能力较弱等特点。因此,如何针对基础差的学生保证其基本教学质量的同时,又能为优秀学生的充分发展提供良好的条件,实现学生的多元化教育,是独立学院“通信原理”课程教学面临的首要问题。
1面向独立学院的教学内容组织
1.1 有针对性地精炼教学内容,实施多元化递进式教学
通信原理课程理论性强,涉及内容多且数学味道浓郁,是一门让多数本科生都感觉学习吃力的专业课程。依据独立学院已有的教学经验,如果采用传统的授课方式势必会使学生难以掌握。对此,我院按照对学生能力的把握,以学生能力培养为准则,从学生的实际情况出发,因材施教,将课程内容按照难易程度和重要级别进行了层次划分,制定了递进式的教学策略,以保证教学内容与学生能力的匹配。此策略突出强调对于基本概念、定理及方法的掌握,同时兼顾对深层次内容的介绍,解决了课时少,内容多的矛盾。
递进式教学策略将课程内容划分为核心层、进阶层和扩展层。核心层为教学重点内容,包括基本概念、定理和结论。这一部分要求学生必须理解掌握,且能够做到举一反三。进阶层为需要一般掌握的知识,在实际讲授中简化数学推导,重点加深学生对结论理解并强化对结论的应用。扩展层包含需要了解的知识,讲课时点到为止。如此,可以使大部分学生掌握课程中的基本原理,满足教学质量的要求。同时,针对准备进一步进修的优秀学生,在进行三个层次的学习外,在内容的深度和难度上加大培养力度。比如,可在课程教学中进行相关考研题的思路讲解,并在课后布置适量与考研相关的扩展作业等。
1.2 系统化地引用理论知识,推动学生形成完整认知体系
通信原理中的理论方法是对前期的电路、模拟电子线路、数字电子线路、通信电子线路、信号与系统等专业基础课程的综合运用,只有对前期知识融会贯通,才能实现对通信原理课程内容的真正理解。
因此,我们在教学中紧紧围绕这个宗旨,将通信过程中的各种理论方法按照其应用场景转化为对已学课程内容的实际应用案例,使得学生既能巩固已学知识,又能学会将理论用于实践的方法思路,去除以往普遍存在的“课程无用”这一错误印象。此种内容组织方式使得学生能够从解决问题的过程中体会到“征服”难题的,从而使学生加强了对专业的认识。
2多种教学形式综合应用
课堂讲授是理论学习的主要渠道,应循序渐进,逐步启发引导学生主动思考,促使其形成主动学习的动力与习惯。通信原理课程理论性强、内容多,在授课过程中,仅仅依靠教师讲,学生听这种“填鸭式”的教学是不够的。应将多种教学方法相融合,循序渐进地引导学生思考及学习。
2.1 适度使用多媒体教学
适度使用多媒体教学,将多媒体教学与传统教学有机地融合。多媒体课件具有信息量大、形象直观等特点,可以加快教学进度,让学生集中精力对课程内容进行理解消化。近年来,越来越多的教师选择放弃传统教学方式而改用多媒体课件进行课堂教学。但是,独立学院的通信原理课程教学实践表明,不能过分依赖多媒体教学而放弃板书教学,此教学经验对于独立学院教学的作用和意义更为突出。
相对于重点大学的本科生,独立学院学生学习基础相对薄弱,对于公式推导及定理证明等理论内容的学习较为吃力,难以快速接受新知识。独立学院学生的惰性也表现得更为明显。虽然教师可以通过使用多媒体教学的方式为学生节省课堂教学时间,但是我们通过调查发现其效果与初衷是背道而驰的:因为在课堂上仅有视觉和听觉的刺激而没有动笔的行为环节,很多学生容易出现思维溜号的现象而无法跟上课堂的教学速度;在获得教学课件后,又往往将其束之高阁。如此,其学习效果反而不好。
因此,独立学院的通信原理课程教学应将多媒体教学与传统教学有机结合。板书教学过程可以促使学生通过记笔记的行为环节加深对理论的记忆,也让学生在书写过程中有更多的时间进行分析思考;对于某些既是重点内容又抽象难懂的知识点,在理论讲授的同时使用多媒体进行动画展示或者仿真分析,就能使学生对所学知识有一个更加形象生动而又透彻的理解,提高学习的兴趣和热情。
2.2 理论与实验有机结合
单纯的理论学习是很难掌握通信原理课程精髓,必须辅以适当的实验,对习惯于感性认识学习方式的学生更是如此。同时,针对当前的社会需求,众多独立学院也突出强调对于学生实践能力的培养。为此,针对独立学院通信原理课程的教学更应强调实验环节在教学过程的作用,通过实践激发学生学习热情,通过感性认识推进理性认识。
当前,我院的通信原理课程实验分为计算机仿真和硬件实际操作两部分。计算机仿真可以让学生将所学的理论知识通过计算机真实的再现出来,而不用担心损坏器件、仪器设备等问题,从而可以鼓励学生大胆尝试,极大地调动了学生学习的热情和积极性、使学生从“让我学”转变为“我要学”,真正做到积极思考、主动学习。实际操做部分以验证性硬件实验为主,使学生能通过真实的体验进一步增强信心。在课程教学中也鼓励学生进行自主设计性实验,增强了学生综合运用知识解决问题的能力。
3重点突出,强调思维方法培养
理论知识的生命力在于其解决实际问题的可用性。对应的,人才的能力不是取决于记住了多少知识点,而是体现在是否能够使用恰当的方法正确运用理论知识。通信原理课程的初学者如果没有经过一定的锻炼,基本都会出现遇到问题无法解决的情况,这对于基础本已薄弱的独立学院学生更加突显,容易造成学生因为过多的难题产生厌学情绪。
为了解决这一问题,我们强调采取讲练结合,强化典型题分析的方式。对于重点的内容讲清、讲透,同时对相关部分的经典例题讲方法,讲思路。最后再将所涉及部分的内容结合实验或实际工程进行进一步分析说明。让学生在掌握了系统理论分析后,更了解系统在实际工作中起到的作用,充当的角色。
教学实践表明,此种教学方式不仅能使学生易于接受,同时也让教学变得更加深入。
4结束语
本文通过分析通信原理课程及学生的特点,从内容、形式及方法等方面对独立学院通信原理课程教学建设进行了探索,探讨了符合独立学院客观实际特点的课程教学方式方法。教学实践证明,这些方法可以有效调动学生学习的积极性和主动性,有利于培养学生的自学能力,提高学生自身的综合素质。
尽管如此,我们也清醒地认识到,随着通信技术的不断更新和应用领域的日益扩大,如何更好地因材施教,进一步提高教学效果和水平是独立学院教学工作者应该探索和思考的问题。
参考文献
[1] 樊昌信,曹丽娜编着.通信原理(第六版)[M].北京:国防工业出版社, 2006
张明君,孙天罡.浅谈独立学院教育教学的工作特点和方法—以大连理工大学城市学院为例[J].中国电力教育,2009,11:47~49
刘尧飞.提高独立学院教学质量的思考与建议[J].民办高等教育研究,2007,4(4):24~26 转贴于
【关键词】中职 Multisim FM 调制 解调
【中图分类号】TN91 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2013)06-0240-01
一、Multisim11介绍
NI Multisim11是美国国家仪器(NI)有限公司最新推出的以Windows为基础的仿真工具,适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式,具有丰富的仿真分析能力。
Multisim可以很好的解决理论教学与实际动手实验相脱节的这一老大难问题。学员可以很好地、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。极大地提高了学员的学习热情和积极性。真正做到了变被动学习为主动学习。这些在教学活动中已经得到了很好的体现。还有很重要的一点就是:计算机仿真与虚拟仪器对教员的教学也是一个很好的提高和促进。完善了理论教学――计算机仿真――实验环节。
二、FM调制与解调
1. FM调制电路及仿真
FM调制电路采用锁相环的调频器。由锁相环由鉴相器(PD)、环路滤波器(LP)和压控振荡器(VCO) 三个部分组成。在Multisim中鉴相器由模拟乘法器A 1 实现, 压控振荡器为V4, 环路滤波器由R1 、C1 构成,如图1所示。图中,设置压控振荡器V4在控制电压为0 时, 输出频率0; 控制电压为5V 时, 输出频率为40kHz。这样, 实际上就选定了压控振荡器的中心频率为20kHz, 为此设定直流电压V2为3V。调制电压V2通过电阻R4接到VCO 的输入端, R4实际上是作为调制信号源V2的内阻, 这样可以保证加到VCO 输入端的电压是低通滤波器的输出电压和调制电压之和, 从而满足了原理图的要求。
图1 FM调制电路图
图2 FM调制电路波形仿真图
运行仿真电路得到输出波形(见图2)。单击仿真开关,双击示波器图标,可以得到示波器仿真的调制信号波形和调频波信号波形。从图中输出波形可以看出,调制信号位于正半周时,调频波频率增加;调制信号位于负半周时,调频波频率就降低。由此可知,调频波信号频率随调制信号频率的变化而变化。
2. FM解调电路及仿真
FM解调电路采用锁相环鉴频电路,由鉴相器、环路滤波器、压控振荡器等组成。在Multisim中鉴相器由模拟乘法器A 1 实现, 压控振荡器为V3,环路滤波器由R1 、C1、实现,为了进一步改善低通滤波器的输出波形, 在R1、C1 的输出端, 又串接了一级低通滤波电路R4、C2 ,如图3所示。
图3 FM解调电路
图4 FM解调电路波形仿真图
运行仿真电路得到输出波形(见图4)。单击仿真开关,双击示波器图标,可以得到示波器仿真的调频波波形和解调出的调制信号信号波形。从图中可看出利用锁相环鉴频电路较好的把调制信号解调出来。
三、结束语
利用“Multisim”仿真软件,能很好的对FM的调制解调电路进行仿真。提高了中职学生对信号波形的观察、分析能力,并对调制和解调有了更进一步的认识,培养了同学们的学习兴趣。
参考资料:
[1]从宏寿. Multisim 8 仿真与应用实例开发[M]. 北京: 清华大学出版社, 2007.
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[4]黄培根, 任清褒. Multisim 10 计算机虚拟仿真实验室[M]. 北京: 电子工业出版社, 2008.
(广东白云学院电气与信息工程学院,广东广州510450)
摘要:人才培养应适应时展的要求,为了培养经济社会发展所需要的电子信息类应用技术型人才,广东白云学院将CDIO工程教育理念和“3+1”人才培养模式结合起来,从人才培养目标的定位与规格要求、专业课程体系的设置、实践教学体系的设置、课外活动教学内容设置与企业实践教学内容设置等几个方面对电子信息工程专业人才培养方案进行重构。
关键词 :CDIO;“3+1”;人才培养模式;电子信息工程
DOI:10.16083/j.cnki.22-1296/g4.2015.03.002
中图分类号:G640文献标识码:A文章编号:1671—1580(2015)03—0003—03
基金项目:广东白云学院教研教改项目。
收稿日期:2014—10—07
作者简介:龙诺春(1964— ),男,湖南邵阳人。广东白云学院电气与信息工程学院,高级工程师,研究方向:嵌入式系统,智能控制技术。
余丽红(1985— ),女,湖北咸阳人。广东白云学院电气与信息工程学院,讲师,研究方向:信息处理。
林春景(1963— ),男,福建普田人。广东白云学院电气与信息工程学院,教授,研究方向:教育教学方法。
科学技术的不断发展进步使工程科学技术知识变得越来越丰富,结构体系变得越来越庞大,同时,时代进步和经济社会发展对人才的要求也在不断提高;另一方面,社会生产方式的变革及产业结构的调整必然要求高等教育机构对人才培养模式进行调整,以适应新形式下社会对人才的需要。从我国高校来看,“985”高校和“211”高校培养研究型人才、学术型人才,人才培养定位清晰,但大多数地方高校定位模糊,大多采用“985”高校和“211”高校的人才培养模式,没有专业人才培养特色。一些地方高校办学条件的不到位和师资力量的不足使得培养的学生很难适应新形式下的人才要求,导致出现生产一线人才紧缺和大学生就业难的问题,形成了用人难和就业难的两难局面。
广东白云学院电子信息工程专业教学团队在原有人才培养模式的基础上,采用CDIO工程教育理念和“3+1”人才培养模式相结合的方法,研究应用技术型人才培养模式,重构电子信息工程专业人才培养方案,以适应经济社会发展对电子信息类人才的需求。
一、CDIO教育理念与“3+1”人才培养模式概述
(一)CDIO教育理念。CDIO(Conceive-构思、Design-设计、Implement-实现、Operate-运行)工程教育理念的核心内容主要包括三个方面:一个愿景、一个教学大纲和12条专业人才培养标准。CDIO的愿景是利用现代工业环境,以真实的产品或系统为载体,培养具有深厚专业技术知识和较强工程能力的高素质高级工程技术人才。CDIO的教学大纲反映了这个时代世界工程教育发展目标的主流要求,对工程师应该具备的知识和能力以逐级分别细化的方式表达出来,形成对学生和教师都具有重要指导意义的具体化、可观测的目标体系。[1]CDIO的12条标准分别考察专业培养理念、课程计划的制订、设计实验和实践场所、教与学的方法、教师提高以及考核和评估等最根本的、体现CDIO工程教育特色的要求。[2]
CDIO工程教育理念主要面向工程技术人才的培养,它以现代工程实际为背景环境,以工程项目产品或系统从构思、设计、实现到运行(包括改良)乃至废弃的生命周期全过程为载体,培养学生的科学和技术知识获取能力、终身学习能力、交流沟通能力、团队协作能力、开发创新能力和系统掌控能力等,促进学生知识、能力和素质的全面提高。
(二)“3+1”人才培养模式的特征。“3+1”人才培养模式的主要内容是:采用工学结合和校企合作模式,在学校内进行三年的基础理论教育和基本技能训练,在企业进行一年的实践教学,进行工程能力和职业能力训练,两个教学环节相辅相成,有机结合,强调培养学生的技术应用能力、实践动手能力、开发创新能力、系统管理能力和自主学习能力。
二、电子信息工程专业人才培养目标的定位与要求
人才培养模式是高等学校为学生构建的知识、能力、素质结构以及实现这种结构的方式,它从根本上规定了人才特征并集中体现了教育思想和教育观念。[3]人才培养模式包含两个方面的内容,一方面是人才培养应达到的目标和规格,即培养什么类型的人才;另一方面是实现这种人才培养目标和规格而构建的教学过程和运行机制,即以什么方式方法培养人才。因此,我们研究人才培养模式,首先就要明确定位人才培养目标及规格要求,然后构建与培养目标相符合的教学过程和运行机制。
(一)人才培养目标的定位。构建人才培养模式,人才培养目标定位是关键。地方高校应根据自身特点和地方区域优势,将人才培养目标定位于立足地方,面向一线,为地方区域经济社会发展需要培养生产、建设、管理、服务一线的应用型技术人才。广东白云学院电子信息工程专业的人才培养目标定位是:立足广东,面向珠三角地区电子信息行业一线,培养素质高、基础扎实、实践能力强、具有创新创业精神和团队协作意识的能从事产品开发、工程设计、生产、管理、服务工作的电子信息类应用型技术人才。
(二)人才培养目标的要求。人才培养目标的制定以人才培养目标定位为前提,培养工程技术人才。一方面,要注重基础知识和素质的培养,厚基础、重素质;另一方面,要突出工程能力和创新意识的培养,即要培养学生运用专业技术知识解决实际问题的能力和创新能力。电子信息工程专业培养目标的要求主要包括以下几个方面:
1.掌握本专业领域相关学科所必需的自然科学基础理论知识,具有自主学习和终身学习的基本能力。
2.掌握本专业的基础理论知识、必要的专业知识和实验方法,具有专业知识基本应用能力和实践操作技能。
3.掌握分析问题和解决问题的基本方法,熟悉电子工程项目和电子产品开发、设计、生产和管理流程,具有掌控和管理能力。
4.掌握文献检索、资料查询的一般方法,了解电子信息领域的前沿技术和最新发展动态,具有创新和创业的基本能力。
5.熟悉人文社会科学知识,进行思想品德修养和素质修养,具有较好的团队合作精神、人际交往能力,具有工程师的职业道德和责任感。
三、电子信息工程专业人才培养方案的构建
人才培养方案是人才培养的依据。广东白云学院电子信息工程专业教学团队在原有人才培养方案的基础上,对电子信息工程专业的人才培养方案进行重构。
(一)专业课程体系设置。电子信息工程是以电子科学与技术学科为基础,集计算机科学与技术、信息与通信工程两门工程学科于一体的专业,涵盖的知识面比较广泛。课程体系是专业人才培养方案的核心内容,应根据专业特点确立本专业的课程体系。根据广东白云学院的定位和电子信息工程专业的人才培养目标以及“能力本位,就业导向”的理念,基础学科以“够用为度”为原则设置,相关主干学科课程和专业技术课程以“能力为本”为原则设置,以“3+1”人才培养模式构建专业课程体系。课程体系共由五大模块组成:
1.人文社会科学知识课程。思想政治理论、法律与德育、语言与写作、体育与心身健康、形势与政策、职业与修养等方面的课程。
2.自然科学知识课程。高等数学、工程数学、大学物理等基础课程。
3.专业基础知识课程。电路基础、模拟电子线路、数字电子线路、高频电子线路、信号与系统、通信原理、电磁场与电磁波、微处理器原理与应用、计算机应用基础、C语言程序设计等课程。
4.专业技术知识课程。广东白云学院电子信息工程专业以行业对人才的需求为依据,分电子工程和嵌入式系统两个方向。专业技术知识课程按专业和专业方向进行设置。专业课程有电子工艺、感测技术、计算机网络、嵌入式系统原理与应用等课程。电子工程方向有数字信号处理、DSP原理与应用、EDA技术与应用、微波技术与天线等课程。嵌入式系统方向有计算机操作系统、嵌入式程序设计、嵌入式系统开发、Android应用程序开发等课程。
5.公选平台课程。主要包括文学、经济、管理、艺术类方面的基本课程。
人文社会科学知识课程和自然科学知识课程属公共基础教育课程,旨在培养学生的基本科学素质,同时,为学科基础知识和专业技术知识的学习打下基础;学科基础知识课程是专业技术知识课程学习的基础,主要培养学生的基本专业素质;专业技术知识课程按专业方向进行设置,突出专业特色,培养电子信息工程专业学生的专业能力;公选平台课程主要培养学生的综合素质,使学生具有对工程项目和系统的掌控能力。同时,在设置课程体系时,根据课程性质要求设置必修课、限选课和公选课,选修课程主要促进学生的个性发展。
(二)专业实践教学体系设置。电子信息工程的专业特征和行业需求表明工程性和实践性是本专业的主要特点,而实践教学是培养学生实践能力和创新精神极其重要的教学环节。[4]在构建电子信息工程专业实践教学体系时,应符合专业培养目标和人才培养规律。实践教学体系可分为课程实验与应用综合训练两个教学环节。大多数课程有实验教学环节,实验学时按总分时的25%~50%分配,有些课程采用一体化教学。课程实验按验证性、设计性、综合性三个层次进行设置,重点是设计性、综合性内容教学。课程实验要求学生掌握实验原理、实验过程和实验基本操作方法。应用综合训练主要是对素质和能力的培养,应安排在适当的时段。电子信息工程专业的应用综合训练按训练项目和开发项目分类。训练项目主要有电工实训、电子线路CAD训练、程序设计综合训练等,培养学生的基本素质和基本专业能力;开发项目主要有模拟电子线路课程设计、数字电子线路课程设计、微处理器原理与应用课程设计、嵌入式系统原理与应用课程设计、电子系统综合设计(电子工程方向)、嵌入式系统综合设计(嵌入式系统方向),培养学生的小应用系统设计与系统调试等基本能力。
(三)专业课外活动教学项目设置。课外活动是教学过程中的重要环节,是人才培养模式的重要组成部分。电子信息专业应设置大学生课外活动项目,让学生在课外环境下通过各种项目训练激发学习的积极性和主动性,完善知识结构,拓展成才空间,促进其个性的发展。课外活动教学项目的设置应使实践与理论相统一,赋予课外活动项目一定的学术含量和科技含量,同时,还应做到课外与课内相贯通,整合利用教学资源,既要考虑到课内向课外延伸的活动项目,又要考虑到充分利用校外的社会资源开展活动,真正实现“教”与“学”的相互促进和融合。课外活动教学项目以基本素质和能力的培养为目标,可以从语言沟通和交际能力、知识拓展和整合能力、团队合作和协调能力、规划运作和操控能力、创新创业能力等五个方面构建。
(四)企业实践教学方案构建。企业实践教学是应用技术技能人才培养的关键环节。企业实践教学体现了在现代工程实际环境下,以产品或工程项目为载体的“做中学”的CDIO工程教育理念,同时,也符合工学结合、校企共同育人的“3+1”人才培养模式。企业实践教学是学生在完成本专业通识教育课程、专业基础课程和专业课程的学习,掌握足够的基础知识和专业知识,具备基本实践能力的基础上,在企业现场进行的实践性教学活动。企业实践教学的目标是培养学生的综合素质和专业技能,使学生能快速、有效、创造性地解决实际工作中的问题,对新技术、新业务有较强的适应能力,具备可持续发展的潜力。[5]通过企业实践教学,能够使学生及时了解行业发展的动态,弥补校内教学的不足,拓展学生的综合能力和职业能力,进一步完善学生向职业人过渡的知识能力结构,培养学生终身学习的能力。根据综合素质和技能构成,企业实践教学包括:行业、企业调研,职业能力拓展课程学习,职业品德教育,生产(专业)实习,毕业实习,毕业设计(论文)等六个环节。值得一提的是,毕业设计(论文)应按学生在企业实习的内容进行选题,真题真做。
为满足广东省特别是珠三角地区经济发展对电子信息类人才的需求,广东白云学院电子信息工程专业教学团队根据CDIO工程教育理念,以“3+1”人才培养模式,从区域经济发展和产业结构调整发展对人才的素质要求、知识结构要求、能力要求等方面分析、研究了电子信息工程专业的人才培养模式,确立了该专业的人才培养目标,重构了电子信息工程专业的人才培养方案。基于CDIO 理念的“3+1”电子信息工程人才培养模式是一种应用型人才培养模式,具有一定的实践意义。
[
参考文献]
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关键词:高频实验;Multisim;高频小信号放大器
1.引言
《高频电子线路》是无线电技术类专业的一门主要技术基础课,是理论和实践性都很强的课程。传统的实验模式为使用高频试验箱,以功能模块的形式进行实验。每个或几个模块可完成一个验证性的实验。模块内部的电路已经搭建好,不能修改。这样的高频实验箱只能进行验证性的实验,大大的限制了学生的创新性。另外,传统实验过程中还会遇到元件虚焊或损坏、仪器缺乏、性能不稳定等棘手问题,浪费有限的实验课时间,影响实验的正常进行及学生实践的积极性。
本文首先介绍了Multisim软件的主要功能及特点,然后具体阐述高频小信号放大器的软件仿真研究,最后对高频小信号放大器的电压增益、通频带、矩形系数等主要技术指标进行分析。
2.Multisim的主要功能及特点
Multisim是美国国家仪器(NI)有限公司推出的以Windows为基础的仿真工具,适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式,具有丰富的仿真分析能力。可以方便的使用Multisim交互式地搭建电路原理图,并对电路进行仿真。可以很好的解决理论教学与实际动手实验相脱节的这一老大难问题。
利用Multisim强大的仿真功能,在计算机上进行电子线路的实验,有着它独特的优势,它不受时间、地点、设备的限制。通过Multisim的仿真,可使每位学生亲自动手动脑进行电路连接、元件参数的选择、分析各元器件参数变化对电路带来的影响和作用,通过仿真把理论和实践结合起来,从而加深学生对电路的认识。
3.高频小信号放大器的仿真
高频小信号放大器是通信设备中常用的功能电路。主要实现对微弱的高频信号进行不失真的放大。若输入信号为,则输出电压,其中为放大器的电压增益。从信号所含频谱来看,输入信号频谱与放大后输出信号的频谱是完全相同的。
3.1以电阻作为负载的高频小信号放大器
如图1所示,它是由共发射极组态的晶体管和负载电阻组成。其直流偏置由来实现,为高频旁路电容,为耦合电容。输入信号加在晶体管Q1的b、e之间,而放大器的输出电压取至Q1的c与e之间。
图1 负载为电阻的高频小信号放大器
为了模拟高频小信号的输入电压,本论文中以V1、V2、V3、V4四个交流电压源串联模拟,四个电压源的参数如图所示。其中V1为待放大的信号,频率为10.6MHz;V2、V3、V4为干扰信号。仿真后得到的信号波形如图2所示,
图2 输入、输出波形
由此可见电阻作为负载时没有滤波作用。为了将有用信号提取出来需要在负载端加入滤波电路,因此常常将LC并联谐振回路作为放大器的负载,实现带通滤波。
3.2 LC并联谐振回路
如图3所示,根据电路理论可知,并联谐振回路谐振频率为,可得MHZ,借助Multisim软件的的波特测试仪可方便的查看到对应的频率响应,如图4所示,改变电阻R2 的阻值为10KΩ,则得到的波特图如图5所示,显然谐振回路的电阻对谐振网络的滤波效果有很大的影响,电阻越大曲线越尖锐。
图3 LC并联谐振回路 图4 波特图1
图5波特图2
3.3单调谐高频小信号放大器
将图3的LC并联谐振回路作为放大器的负载即在图1中的电阻R3两端并联上一个56pF的电容和一个4?H的电感,即得到单调谐的放大器。同样的输入信号,则得到输出波形如
图7所示。
图6 单调谐高频小信号放大器输入、输出波形
3.3.1 电压增益
从图6的仿真结果可知:输入信号依然为多个高频信号的叠加,有效值为1mV;输出为10.6MHz的单一频率信号,有效值为210mV。通过输入信号和输出信号的比较可知该电路可以完成选频功能,根据电压增益公式,可得,负号说明输出电压与输入电压极性相反,这一点从图2中可明显看出。显然该电路有选频放大功能。
3.3.2 通频带
通频带的定义是放大器的电压增益下降到最大值的0.707倍时所对应的频带宽度,常用表示。由图5可知,增益最大值为0.64,当电压增益下降到最大值的0.707倍即0.452时对于的频率为11.1MHz,如图7所示。由此,可求得MHz。
图7波特图3 图8 波特图4
3.3.3矩形系数
矩形系数是表征放大器选择性好坏的一个参量。理想的频带放大器的频率响应曲线应是矩形。但是,实际放大器的频率响应曲线与矩形有较大的差异。矩形系数用来表示实际曲线形状接近理想矩形的程度,通常用表示,其定义为。由图8可知,因而求得,与理论计算值9.99相差不大,都远大于1。由此可见单调谐回路放大器的谐振曲线与矩形相差较远,选择性差。
4.结束语
关键词:教学改革;实践环节;电子信息工程.
中图分类号:F407文献标识码: A
l 引言
集成电路的飞速发展使电子科学技术的面貌日新月异。电子产品在50年代以前是以电子管为核心器件,60-70年代逐步由晶体管代替,80-90年代则是以集成电路为主,并由全模拟电路转为兼有模拟、数字信号电路且以数字信号电路为主的信号系统。计算机科学的兴起及其广泛应用深人到国民经济的各个领域。计算机技术已成为实现现代化必不可少的手段,没有哪个行业有电子工业这么快速的惊人变化。为适应科技高速发展的形势,适应社会主义市场经济的需要,必须转变我们过去在计划经济休制下形成的教育思想,使教育真正面向社会主义市场经济,面向世界,面向21世纪。
2 电子信息工程类大学本科生培养目标及必备的知识结构和基本素质
2.1 专业教育培养目标
面对当前这一新的形势,新的教学改革大潮,世界上一些发达国家普遍认为大学生的工程教育不可能什么都学,也不可能学得太专,工程教育只能是基础性教育,培养通用的适应能力强的人才。
国家教委结合我国实际情况,提出了高等教育要进一步拓宽专业面,加强基础教育,加强计算机教学,加强实践性环节教学的教学目标。我们认为电子信息工程类核心技术基础课程的设置可以分为3大模块,即:①电路理论、电磁场理论、信号与系统;②线性电子线路、非线性电子线路、数字逻辑电路;③计算机科学与工程。所涉及的内容是电工学、电子学技术中已经成熟的并带有普遍意义的基本理论、基本分析方法和基本技能。它提供了电子信息工程类专业人员所必备的知识结构和基本素质,这些课程的内容是今后学习专业课的基本知识。
2.2.1 电路、电磁场与电磁波、信号与系统模块
① 电路分析、信号与系统课程是电工类各专业的重要技术基础课,它是核心技术的基础与核心。电路分析基本内容是:电路与磁路、交流电路、动态电路的分析等。参考学时为90-100学时。
信号与系统基本内容是线性连续时间系统、线性离散时间系统分析、线性系统的状态变量分析、随机过程和信号处理等。参考学时为80-90学时。
② 电磁场与电磁波课程是核心技术课的组成部分,同时是一些新兴边缘学科的理论基础,基本内容是:电磁场、电磁波、传输线和天线等。参考学时为80-100学时。
2.2.2 线性、非线性电子电路、数字逻样电路模块
线性、非线性电子电路、数字逻辑电路课程是电子信息工程教育中重要基础课,是一门应用性很强的技术学科。线性、非线性电子电路课程的主要内容是:半导体器件、放大器、信号波形变换、功率电路、频率变换等。参考学时为150-160学时。
数字逻辑电路课程的基本内容是:逻辑门电路、数字电子学理论基础、组合逻辑与时序逻辑电路、大规模集成电路、模一数接口电路等。参考学时为70-80学时。
2.2.3 计算机科学与工程模块
由于计算机科学的蓬勃发展及其广泛应用,计算机系列课程是电子信息工程技术教育中的核心课程。根据中国计算机学会“93大纲”的规定,它包括9个领域、3个进程、12个基本概念,按照循序渐进的原则,我们认为包含以下基本内容:计算机数据录入技术、编程语言和基本算法、数据结构与程序设计方法、计算机原理与体系结构、操作系统与软件工程、人工智能、计算机网络等。
2.3 实践环节的改革在培养学生能力中的作用
实践环节的重要性不仅在于加强对理论的理解,而且在学生的工程能力训练和科研能力的培养方面有特别重要意义。实践环节包括实验课、综合专题实习和毕业设计等。
实验是实践的主要环节之一,实验课是综合理论和实验技术应用的联合体,它为学生掌握知识和发展能力的统一提供了最佳条件,是全面培养学生的实践能力(如动手能力、思维创造能力、自学能力、分析问题和解决问题的能力等)的基本环节。对培养学生的基本技能、探索精神、坚强毅力和求实作风等方面都有积极作用。综合专题实习的主要任务是培养学生的工程设计能力,建立正确的工程设计观点和经济观点。
毕业设计是对学生专业知识和能力的综合实践和考查,是学生在校期间受到的工程师素养和科学方法训练的最重要的环节,根据我们的经验,这一环节应当加强而不是削弱。
3 改革实践环节的方案
3.1 基础实验教学应突出能力培养使学生达到如下要求:
① 熟悉常用的元器件的性能及使用。
② 熟悉各种常用电子仪器的使用及各种测试方法。
③ 能设计、组装和调试常用电子电路, 检查和排除常见故障。
④ 具有一定的工程设计能力, 建立正确的工程观点和经济观点。
⑤ 能正确处理实验数据, 进行误差分析和撰写科学实验报告。
⑥ 能应用计算机进行工程设计和数据处理, 能利用计算机进行产品的辅助设计、分析等。
3.2 关于实验教学课程体系的初步设想
3.2.1 体系结构框图
根据原来按技术基础课分别开设实验课所存在的问题,为优化能力结构,设想将电路分析、信号与系统、电子线路、数字电路等课程的基础实验部分合并开设一门“基础电工实验”,内容安排由易到难,由简单到综合,覆盖整个电子技术基础学科的前两个模块。再开设一门课程设计性质的综合实验与综合实习,突出培养工程设计能力。将计算机能力的训练贯穿整个大学学习过程中,并与有关学科的教学环节相结合。考虑到计算机学科能为其它学科提供非常先进的工具,计算机学科的成果能为其它学科的发展创造前所未有的条件,因此在综合实习阶段和毕业设计阶段要尽可能地运用计算机学科的成果。
3.2.2 关于各实验模块的说明
(1) 课程设计性质的电路综合实验
电路综合实验要求设计、安装和调试一个电子电路或一个简单装置,检查并排除实验过程中出现的故障。设计题目有:多级放大器、OTL功放、直流稳压电源、调制器、解调器、计数器、分频器及数字钟等。本实验安排在3年级分段进行。参考学时为60-70学时。
(2) 综合专题实习
综合专题实习使学生得到工程设计中的方案论证、工程计算、安装调试及撰写论文等方面的基本训练。综合专题实习应是电子信息工程系统的一个分机,或一个较小的设备,在技术上已较成熟,在设计与调试方面有典型性与先进性。例如:电视机安装与调试、音响系统安装与调试、数字调谐器、各类报警系统、电子裁判系统、家用电器的电脑控制等。本实验可安排在第7学期进行,可在校内进行,也可在工厂进行,可与生产实习、勤工俭学结合起来,实习期约为3-4周。
(3) 计算机能力训练
计算机能力训练包括计算机操作训练、编程训练、计算机辅助分析与设计、计算机接口实验等。根据由浅入深的原则,全面贯彻中国计算机学会“93大纲”的要求,根据目前大多数高中毕业生的现状,可在第一学期安排计算机操作训练,然后是计算机编程训练;在此基础上可在数学、物理、电路与信号、电子线路等课程中应用计算机进行辅助分析和设计。另一方面,在电子电路、数字逻辑电路课程的基础上可以进行计算机接口实验,从而为利用计算机开发产品,进行综合专题实习作好准备。
围绕计算机学科的发展而进行的综合专题实习应在计算机应用的典型系统选题,如数据库管理系统、多路自动监测系统、综合业务数字网(ISDN)通信系统、人工智能系统等。上机时数为150-200小时。
4 结束语
本文在东南大学教改的基础上,根据学校的实际情况提出了实践环节教改的实施方案它将国内外教改指导思想的先进性与国内的实际情况的可行性结合起来,可以为绝大多数院校所接受。写作本文目的也在于抛砖引玉,以求加快教改的步伐。
参考文献
大学生电子设计大赛是目前大学生关注的比赛之一,如何提高学生比赛成绩,是每个指导教师、参赛学生一直共同关注的重点。本文根据电子大赛期间,学生在完成电路时候经常出现的问题,指出赛前培训的重要性,提出赛前需要通过对学生进行理论培训,电路设计、电子器件认识、电路焊接工艺,来提高学生设计电路、实现电路的能力,以使学生在比赛中获得更好的成绩。
关键词:
电子大赛;理论培养;焊接工艺
一、导论
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,是主要面向全国电子类学科大学生赛事,目的在于推动教学改革、培养实用型人才,同时也有助于培养大学生的实践创新意识与基本能力、团队协作、提高学生电子设计制作的能力,为选拔人才也创造了条件。比赛自从开办以来,一直备受全国高等院校和学生的重视,被认为国内“含金量”最高的比赛之一,比赛成绩在某种程度上已经成为标志着学校教学水平的高低。而参加比赛获奖的学生在求职过程中,也经常受到用人单位的青睐。全国大学生电子大赛是一种半开放的比赛,比赛时间为4天3夜。比赛期间[1],同一个队伍的队员之间可以商讨设计思想,确定设计方案,进行分工协作,以队为基本单位独立完成比赛任务。指导教师不允许对参赛学生进行指导,参赛队员也不可以与其他人员探讨任何问题,队员可以查询相关资料设计电路并完成作品。比赛内容涉及范围比较广,包含高频、低频电子线路设计、单片机等控制电路,几乎包含了电子类专业所有的专业课程,没有深厚的理论基础和对电子元器件扎实的认识,很难在短短的4天中完成比赛,赛前培训则成为完成比赛内容提高比赛成绩的关键。如何进行赛前培训、提高比赛成绩,已经成为指导教师及参赛学生讨论的重点问题。本文根据电子大赛和教学内容,对学生的培训可以从几个方面进行考虑,主要包括是理论培养、电路设计训练、电子元器件认识、焊接工艺练习等。
二、理论培养
良好的比赛成绩与对电路理论知识的掌握情况是分不开[2,3]。首先需要熟练掌握基础知识。电子设计大赛的电路设计与参加考试不同,对知识的认知不能停留在仅仅会做习题的层面上,需要深刻理解教材中每一个电路设计的原理,如三极管、电阻、电容、电感等元器件在电路中发挥的作用,其数值变化对电路的影响等。例如,三极管的三个工作状态饱和、截止、放大,如何设计参数,使其工作在不同的工作状态,实现所需要的功能,这些都需要学生对电路知识有深刻的认识才能够设计出相关的电路。然而,电子大赛比赛时间一般为9月初,大四的学生已经学习了电路与电工基础、模拟电子线路、单片机、高频电子线路等课程等相关的电子技术专业课,从所学习的课程上可以看出,完全具有独立完成电子大赛题目的电路设计的能力。但是由于时间的关系,大四的学生对以前所掌握的部分知识存在遗忘的现象,这些都需要学生利用业余或者假期时间重新复习以前学习过的相关知识,以便在比赛的时候能灵活运用理论去设计电路。由于电子大赛与电子线路等课程相关的内容比较多,单靠学生自己很难在业余时间复习学会相关的知识,并且,学生习惯于考试的方法学习,对于电路的设计,几乎没有任何经验,很难把握住理论学习的重点。为了提高学生的理论水平,学校应该组织在电路设计上有经验的教师,对参赛学生进行辅导,以加深对理论知识的认识与理解。
三、电路设计训练
普通高等学校课程体系建设上[4],受到高等学校师资、投入等各方面的影响,电子类的教学还是以理论授课为主,同时开放对应的实验、课程设计等实践教学环节,学生对电路的认识还停留在实验上,很少能够形成电路设计的概念。面对一个电路设计,不知道如何从何处入,这就需要从简单的电路设计入手,培养学生设计电路的能力。如何贯穿所学电路知识设计电路,是参赛的关键。电子大赛的电路设计是绝对不是靠一门课程可以设计出理想的电路完成比赛任务的,它是需要依靠多门课程知识内容的集中体现。电子大赛的电路设计通常需要由多个小单元电路组成。如遇到显示温度、采集信号等内容则需要使用单片机等器件来实现、如果采集的信号幅度过小则需要对其进行放大达到下一级电路的输入要求。因此将电路知识融合贯穿起来才能完成整个电路的设计。总所周知,无论多么复杂的电路,都是由简单的单元电路组合起来,实现复杂的电路功能,因此,根据学生所掌握的本科知识,先给出若干单元电路题目进行设计,如加法器、振荡器、乘法器等电路设计,让学生自行设计。随着软件技术的发展,已经存在一些电路仿真软件,如EWB、Proteus等,学生可以依据这些软件将自己设计的电路进行仿真实现,验证自己的设想是否正确。采用这些软件实现电路仿真,不仅可以使学生的设计电路时候的一些想法得到实现,也可以降低成本,同时学生也可以很容易修改参数,观察每个单个电子元件在电路中发挥的作用,这在实物电路中是很难实现的。
四、电子元器件的认识与焊接工艺
电路设计采用仿真软件实现,可以对学生起到一个锻炼作用,但是这些仿真电路毕竟与实际电路的设计毕竟存在一定的距离,我们必须把仿真电路转换成实物电路,才能提高学生对真正电路的认识。对于很少接触实际应用的本科生来说,首先培养学生对电子元器件的认识,如电阻、电容、电感等型号、阻值、电容数值等的认识,如何分清三极管、二极管的管脚;认识常用的运放芯片,比如OP07等,对于比较不熟悉的芯片,学会如何查找芯片的参数,芯片输入的电压范围等,以便用于在设计电路的时候可以依据参数,选择性能比较合适的芯片用于电路中。其次,电路焊接问题一直是困扰学生电路成功参赛的主要原因,经过了2~3天的电路设计及仿真实现,学生基本上完成电路设计,在实现作品的时候,学生焊接完的电路板,经常会出现电路不能正常工作、或者输出信号与设计初衷不一样的情况,甚至无任何信号输出,电路的焊接往往是出现问题的主要原因,虚焊、焊点过大、电子元器件被烧坏等问题都严重影响电路正常工作,即使比赛结束前可以正常工作的电路,到了比赛现场测试的时候,也经常会出现电路无法正常工作,或者是电子元器件被烧的情况。当然电路无法正常工作的原因有很多,焊接技术不过关是常见的原因,由此,需要加强对学生平时对焊接工艺的训练,提高作品成功由于焊接问题导致的比赛失败。另外,熟练的掌握示波器、万用表、直流稳压电源、信号源等基本仪器也是需要对学生进行培训的重要环节。比赛赛场通常不是在本校进行,而常用的仪器种类有分为很多种,国内的仪器面板也几乎都是专业英文标识,在紧张的比赛环境中,顺利操作这些仪器仪表进行测量也不是很容易的事情,因此需要训练学生熟练掌握常用仪器的使用方法,掌握仪器面板每一个按钮的英文含义,熟练掌握仪器的操作和按钮含义以后,即使遇到不熟悉的仪器,也可以很快学会使用方法。
五、赛前模拟练习
实战模拟训练是赛前不可缺少的一个重要环节。由于电子大赛需要面向电子、通信、自动化等专业学生参赛,因此,每年电子大赛的题目大致包括几个方面:电源、放大器相关的内容、通信、控制等几个大方面的设计。指导教师可以依据自己所带学生的专业方向设计一些相关题目进行模拟训练。经过理论、电路设计等方面系统的培训,参赛学生已经基本掌握了电路设计的相关知识。在这种情况下,参赛学生也需要参与几次模拟训练以达到组员之间相互配合的目的。每组参赛队员为3人,比赛中也通常涉及基础电路设计、单片机设计、电路焊接、最后完成比赛报告。合理的分工合作能够数顺利完成电路设计,如果在比赛配合出现问题,则有可能导致在规定时间内无法完成比赛,指导教师可依据学生掌握知识的情况,对学生进行分工。如将基础知识掌握比较全面的学生作为组长,负责电路整体设计、单片机编程比较好学生的负责单片机控制、文笔比较好的同学负责论文报告的写作。这种赛前实战模拟训练还有一个重要的目的,学会排查问题电路。在电路的设计和焊接过程中,会出现各种问题,一般来说,即使是指导教师在短时间内发现问题也是很困难的事情,这些问题出现在赛场上,只能依靠学生自己解决问题,对于对电路的初学者来说,这种问题也是经常发生,焊接的电路也很难一次成功,学会排查电路故障时参赛学生必须掌握的基本内容。针对存在问题的电路,当某一部分电路出现问题的时候,首先需要要做的是需要是检查电路设计的是否正确,确信电路设计正确后,再依照电路图检查电路连线问题,如果都没有问题,则需要依照电路从前往后每一个焊点都需要采用万用表或者示波器测量电压或者波形。这也需要对电路的原理极为熟悉,清楚了解电路中每一处的电压的大小、每一处电压波形形状等相关参数,以判断电路出现的问题所在。
六、结论
本文仅仅是从以上几个方面来讨论如何在赛前对学生进行培训,以提高学生参加比赛的成绩。但是,毕竟比赛各种意外都会发生,在短时间内完成电路的设计、购买元器件、完成电路作品,即使参加培训的学生也会由于经验不足,参数设计等问题等会有很多意外发生,影响比赛成绩。加强平时对学生的训练、增加电路设计经验是靠平时一点一滴积累起来的,只有打下深厚扎实的基础,才能在比赛中取得良好的成绩。
参考文献:
[1]汤勇明,堵国樑,贺晋,等.大学生竞赛组织和创新能力培养的探索[J].电气电子教学学报,2009,31(4):76-77.
[2]龚仁喜,孟小碧,秦钢年.创新型人才培养与实验教学改革的探索与实践[J].实验技术与管理,2006.
[3]郭亮,姜文聪,任旭虎.大学生电子竞赛培训模式的思索[J].中国教育技术装备,2014,(2):92-93.
论文关键词:检测仪器,智能,模块,网络
一、前言
近年来,电子技术、计算机技术、通信技术和自动化技术的高速发展,对检测仪器检测速度、准确度以及检测功能等整个性能方面提出了更高要求。而这些技术的发展也推动了电子测量技术的快速发展。同时也给测量仪器提供了巨大的市场,大量的新型产品都需要通过仪器的测量才能投放市场,所以这就对仪器的功能及测量能力有一个新的要求,以帮助工程技术人员在生产中适应众多的工业标准和有效的处理各种问题。除以上技术外,现代监测和传感技术,显示技术、数字信号处理技术和系统理论研究,也为检测过程的数字化、智能化创造了条件。总体来看,检测仪器的发展到目前已经经历了三个阶段:第一代是模拟仪器;第二代是数字式仪器,它是以数字电路进行信息的数字化处理,然后数字显示,这种仪器比模拟仪器的测量精度要高,响应速度快;第三代仪器是智能化仪器,它内部含有单片机,无论数字采集和处理都是由单片机控制。
二、智能仪器
在智能仪器中,它们结构与计算所相同而能完成仪器的有关功能,是因为智能仪器中利用单片机的算术逻辑处理能力和以软件取代过去的电子线路和硬件功能,软件的灵活性使得智能仪器可以用各种软件和处理方法进行信息的采集、处理和存储,而无需专用的电子线路,从而大大简化了智能仪器的控制结构。对于智能仪器而言,其硬件是数据采集技术及输入输出技术,包括单片机、接口和输入输出设备;而软件实现数据处理包括采样、滤波、处理,把输入信息进行加工后产生所需的输出信号送到输出电路去显示或传送。
为了提高仪器的精确度,在智能仪器中有的还设置了自动校正、自选量程等功能。例如青岛艾诺智能仪器有限公司生产的9601型耐电压测试仪的输出电压,就采用分段软件补偿,消除变压器、电感等器件的不一致性带来的细小偏差,使0~5KV全量程电压相对误差精度保持在3%以内。部分仪器为了扩展自身功能,在智能仪器中设置了多种物理测量功能,如:量制变换功能、间接结果计算功能、自动控制功能、打印功能、停电保存功能、自诊断和自测试等一些传统仪器无法实现的功能,所以智能仪器不再是一种功能单一的仪器,而是一台多功能仪器。
智能仪器和传统仪器无论在结构上或技术上都有很大区别,现代化的绝大多数测量仪器都基于微处理器化的智能式设计原理,所以智能仪器具有以下特点:
1、检测与操作的自动化
2、信息传输与交换
3、小型化和多功能化
4、提高了检测结果的可靠性
5、缩短了仪器的设计和研制周期
三、检测仪器的模块化
在测试系统中除了至今仍广泛采用GPIB系统外,近年来出现VXI总线及检测系统,它是以计算机为中心,配接一些功能模块而构成的模块化测试系统。VXI系统具有使用灵敏方便、开放性强、标准化程度高、扩展性好、数据传输速度快、体积小、模块重复使用等优点,便于充分发挥计算机能力。同时VXI总线系统结构还允许不同厂家生产的各种仪器、接口插板或计算所以模块共存于同一VXI总线主机箱中,所以VXI总线系统具有非常好的开放性和灵活性。
另外,还由于模块化测试系统具有通用的硬件平台,如果配以不同的测试模块,就可以将不同的测试功能有效地组合在一起,缩短了系统的组建时间。模块化测试系统还有利于测试系统本身的扩展,如果需要,就可以方便地加入一个测试模块或更换一个测试模块,而不用重新购买一个完全新的系统,具有极强的灵活性。
四、检测仪器的网络化
现代的信息工业是以测量为主的信息采集,以通信为主的信息传输和以计算机技术为主的信息分析处理为其主要的基本环节。测量与通信及计算机技术的结合,形成了相互配合,共同提高的态势。就测量和仪器而言,虽然微处理器的应用已改变了它们的面貌,但传统测量至今大多仍使用孤立或局部控制的仪器或测试系统,来取得单一的测试数据。面三种技术的结合,能使测量成为信息采集、传输和处理闭合环路中不可分割的组成部分。随着计算机网络技术、现代通信技术、数据库技术的高速发展,测试系统与计算机网和通信网的结合正在为一种趋势。
另外,在现代化工业生产中为了保证产品的100%合格率,就必须在整个生产过程中实时跟踪每一个环节,并及时反馈测试信息,岗位操作人员根据所获得的信息资料随时进行处理,可以说由单件仪器向网络测试系统的转变是一种必然的发展趋势。
五、虚拟仪器
随着现代计算机技术的高速发展,计算机硬件价格的不断下降,通用硬件平台和虚拟仪器也正在成为一种新的趋势,通用硬件平台主要包括用于数据采集、信号分析处理和信号输出显示等带有共性的硬件,例如微型计算机、A/D和D/A变换器、显示器等,有了这些通用硬件平台,根据不同仪器的具体技术要求,开发出相应的软件,就可以产生不同的测试功能的输出多种测试信号。虚拟仪器充分利用了微型计算机强大的软硬件技术,可以设计出风格不同的人机操作界面,并且易于随着计算机软、硬件的升级而升级。虚拟仪器允许用户在通用硬件平台上根据自己的需要构造仪器,充分发挥计算机或数字信号处理器的作用,对仪器功能进行变换组合,因而比实物仪器更具有灵活性。