电子技术试验平台在化工机械专业教育中的应用

郭正恩

(郑州商业技师学院，河南郑州 450052)

职业学校机械电工、电子等专业主要培养学生具有一般生产常用化工设备与机器的基本知识，熟悉一般常用机械设备的基本性能及常用机械设备在化工生产中的应用，能从事各类电子设备维护、制造和应用，电力生产、电气制造、维修、安装及操作使用的高素质劳动者和能从事通用机械及化工机械的设计、改造、服务和技术管理的中高级专门人才。电工与电子技术知识是化工机械专业的专业基础知识，其显著特征之一是它的实践性，要想很好地掌握电工与电子技术，除了掌握基本器件的原理、电子电路的基本组成及分析方法外，还要掌握电子器件及基本的应用技术，因而实验探究在电工与电子技术教学中应该占有相当大的比重。

1 数字电子技术试验平台创新与实践

我们在教学中引入电子技术试验平台，在教师的指导下，通过对本文设计的电子技术试验平台的实验探究可使学生掌握器件的性能、参数及电子电路的内在规律、各功能电路间的相互影响，从而验证理论并发现理论知识的局限性。同时，运用电子试验平台也可以使学生既动脑又动手，任务驱动使学生学习主动性高涨;提高学生的自学能力，培养学生独立分析电路和解决实际电路问题的能力，学习效果极佳。

本着实用及引发学生兴趣原则，针对学生经常举行各类知识竞赛活动使用到的抢答器，开展设计与探究实验工作，我们选用了智力竞赛抢答作为数字电子技术试验平台的实现形式。

2 试验平台的设计

本文设计的抢答器数字电路试验平台应用于课堂教学，用于提高学生的学习效率，应该本着功能效果显著、电路易于连接和元件简单的原则进行设计。

首先，同学们可以运用软件画出本文设计的电路原理图和PCB(印刷电路板)布线图，然后进行PCB板雕刻、组装元件、焊接电路板，使用杜邦线对电路连接试验该设计平台中的抢答器可供八位选手进行抢答，主持人有控制开关，可以控制抢答比赛的开始和结束。抢答器作为一个整体的试验平台，为了达到其正常使用的需要，需要达到以下几个方面的需求。第一，只有将主持人控制的开关从“清除”档拨到“开始”档时，抢答才有效，否则无效。第二，抢答显示器显示有效抢答选手的编号，系统同时发出警报，主持人将控制开关拨到“清除”档时，抢答显示器消除编号。第三，回答问题的时间有倒计时显示，时间结束时系统发出警报，当主持人将控制开关拨到“清除”档时，时间显示器停止倒计时，并显示预设回答时间。第四，抢答器可以进行多回合的反复操作。

3 设计方案

本文设计抢答器的总流程图如图1所示。

图1 总设计流程图

首先，主持人通过控制开关来控制抢答电路的工作状态，当开关处于“清除”档时，优先编码电路处于禁止输入状态，选手抢答无效，同时开关将清除信号通过锁存电路输入到计时电路，计时电路显示并保持住预设的答题时间;而当主持人开关处于“开始”档并且有选手抢答信号通过八路抢答按钮将电平信号输入优先编码器，优先编码器输出电平信号并通过锁存器对信号进行锁存，锁存的电平信号通过译码显示电路显示抢答选手的编号，同时，锁存的电平信号将抢答成功的信息输入到计时电路并且也反馈给优先编码器，在计时电路里锁存的信号启动计时电路进行倒计时，在优先编码电路里锁存的信号使优先编码器的输入使能端关闭，即此后输入的低电平信号无效，达到禁止其他选手二次抢答的效果。然后，计时电路通过秒脉冲产生电路产生的秒脉冲信号让倒计时电路进行以1 s为计时单位的倒计时并通过译码显示电路显示时间，当倒计时结束时，计时电路将倒计时结束的信息反馈给报警电路的单稳态触发器，其中，单稳态触发器对来自于计时电路的脉冲进行调整延长。最后，调整后的脉冲信号与多谐振荡器配合，使喇叭发出一定时长和一定频率的声音，提示选手答题时间到。

4 试验平台的教学实现

鉴于以往在实验教学的过程中，由于课堂的局限性，很多问题都是老师代为解决，学生没有足够的探索时间和空间，不能调动学生的主观能动性，学习效果差。因此，教师在运用本文设计的试验平台进行教学的过程中，教师应该积极引导学生自己拟定抢答器的设计思路和实验步骤，提高学生分析问题和解决问题的能力。让学生将自己的方案对照比较试验平台的方案，提出问题和解决方案。最后，同学们应该运用PROTEL软件将原理图转换成PCB，对PCB进行布线、运用实验室器的雕刻机雕板、动手组装焊接和测试。在这过程中，老师扮演的是一个引导者的作用，学生通过这个试验平台将会提高对电路设计的认识、深入理解电路元件、进而完善电路连接，要让同学们明白一个优秀的电路设计者需要细致考虑到各个方面，从设计到电路的实现必须是一体化的，是一个连续的过程。为了使该试验平台达到更好的学习效果，我们在该电路的PCB板上加了扩充实验用的排针，利用排针与杜邦线配合引脚扩展，增加实验项目。限于篇幅，我们以抢答电路为例，依照教学进度运用该试验平台给同学们做实验，使同学们更加直观地了解数码管和译码器的作用与工作原理。

5 结论

本文运用一体化教学理念设计的数字电子技术试验平台综合了电子技术的知识学习，其中包括对元器件的学习、设计电路的学习、PROTEL软件的学习、雕板技术的学习、电路板焊接技术的学习等。通过对门电路、触发器、锁存器、编码器、译码器等元器件的学习了解，使学生学习一定的元器件使用技术，学会识别元器件的类型、型号、规格，并能根据设计的具体要求选择元器件。简单的元件选择适合应用于低年级数字电子技术课程的学习实验，其次，该平台选用的元器件在电路里面都有其特定的用途，方便同学对电路进行分析理解。同时，该数字电子技术试验平台可供同学们进行改进和功能扩展，能满足不同层次学生的学习要求，便于提高同学们的学习效率。

运用一体化教学模式领取工作任务单，查找资料制定工作方案、互评自评工作方案、按照方案加工制作、指导老师讲评、学生再自行加工制作等过程，使学生学习到了一定的电路知识也提升了各方面的能力。所以，该试验平台应用于高职院校化工机械专业电工与电子技术的电路实验具有实用性和现实可操作性。一体化模式培养出来的学生更加符合企业的用工需要，使学校与市场无缝对接，使学生更快适应岗位要求。