电子技术基础与技能课程开发研究
2018-11-10海南省工业学校陈德强张慧丽
□ 海南省工业学校 陈德强 张慧丽
电子技术课程是电类专业班级必须开设的专业基础课,它是一门电类知识的入门学科。电子技术教材有很多,类型上主要分为学科式教材、项目式教材,现在中职学校大多采用的是项目式教材。课题组通过收集和查阅许多电子技术项目式教材,发现这些项目式教材仍然存在着一些不足。比如说许多教材在内容编排上,学生还没有掌握电子元件识别、焊接等基本功就直接做项目,造成对项目的理解和工艺都达不到要求。因此,课题组通过深入调查研究、总结经验,采用了新的编排模式。内容的编排紧紧围绕以就业为导向,以提高学生职业能力为依据,充分考虑培养学生的职业综合能力的发展,做到了知识内容与技能大赛、技能鉴定、工作岗位、信息化等都有紧密的关联,达到了学以致用的效果。
一、教材架构
本文主要论述了“电子技术”课程项目教学内容的研究。我们成立了专项课题组,认真地研读了教育部颁布的《中等职业学校电子技术基础与技能教学大纲》。在此基础上,通过开展兄弟学校调研和企业调研、听取技能培训和考核鉴定部门反馈的意见、收集教学第一线骨干教师的建议、结合多年“电子技术”的技能竞赛内容要求,课题组确定采用一种新型的内容编排架构,简称为“一二三四五”架构。
表1 教材架构
二、内容编排
教材内容编排总体分为基础训练和专项训练两大模块,每一个模块都有若干个项目组成。项目内容由浅入深层层渗透、步步递进,每个项目都编排渗透职业能力与职业素养的内容。
1.基础训练模块设置。基础训练模块的内容整合了实验台的认识与使用、仪器仪表的使用、常用元器件的认识与检测、焊接工具的保养与使用、电路的焊接等方面的知识与技能。
(1)实验台的认识与仪器的使用。实验台是学生学习操作的平台,是进入技能学习的必备条件。因此,在进入“电子技术”课程的学习时,首先要学习掌握实验台的功能和使用。实验台的学习内容包括:台面的功能的使用、各种仪表的读数、电压和电流的测量、信号波形频率的引用和测量等。本环节中还重点学习了万用表和示波器使用,详细地介绍了各项功能的使用及注意事项。学习实验台和仪器的使用能让学生在后续制作电路中,灵活应用台面上的各项功能。
在本项目中还重点渗透了企业人事管理的内容。借鉴并模拟企业的管理机制,让每个学生都分别扮演企业中不同性质的工作人员角色。如:在机构上分为组长、6S员、领料员、质检员、安全员等。学生根据扮演职务的不同,分别戴上不同颜色的帽子,履行着各自的职责。在往后的每个项目中轮流更换职务角色,让每一位学生都得到不同角色的锻炼。通过模拟企业人事管理的锻炼,让学生在往后工作中更好更快地适应企业管理。
(2)常用电子元件的测量。该项目内容主要是让学生熟练地识别与测量各种常用电子元件。重点学习掌握每种元件的结构、原理、作用、分类、符号等。内容编排由易到难,由常用元件到不常用元件逐一学习,学习的基本电子元件有:电阻、电容、电感、二极管、三极管等。在学习基本电子元件的基础上,扩展学习变压器、晶闸管、稳压管、场效应管和集成块等元件知识的内容,主要掌握基本的工作原理和测量方法。
在本项目中,设计了许多元件内容,需要学生自查资料并做好记录。因此,教师要逐渐引导学生如何通过网络等信息手段查阅所需电子元件的资料,锻炼学生的自学能力,这对学生后续的学习中有很大的帮助。
(3)焊接工具的保养与使用。在内容的编排上主要讲了电烙铁的分类、保养、使用方法,如怎么用电烙铁进行点焊、连焊电路板,还分别介绍热风枪、吸锡器、焊锡、助焊膏、吸锡带等配套材料工具的使用。指导学生针对不同的电子元件采用不同的工具进行组装和拆卸。本项目让学生熟练地掌握了电子元件的焊接拆装工艺。经过了这一环节的学习,学生很好地掌握了电子焊接的基本功。
在焊接项目的操作中都会遇到工具摆放和桌面、地板清洁的问题。为了让学生养成良好的卫生习惯,在实操过程中要求做到保持工具的整齐规范,实操结束后清理桌面、地板干净清洁等,严格按照企业的6S规范执行。每一个项目完成后都有一项6S指标进行评分,6S的分值也计入该项目的总分中。经过企业的6S管理,学生慢慢养成了良好的职业素养。
2.专项训练模块设置。专项训练模块,包含有制作电源电路、电路检修理论、制作放大电路、制作功放电路、制作正弦波振荡电路、制作晶闸管调光电路和制作开关稳压电路,共7个项目。基本涉及到了模拟电子技术中的各种单元电路。编排时增加了“电路维修理论”这个较有特色的项目,主要是帮助学生学习并掌握电路维修的一些基本理论、流程、方法等方面的知识。
(1)制作电源电路。电源电路的制作是专项训练模块的第一个项目是在学习了基础训练模块后制作的第一个电路。因为,该电路结构比较简单,涉及的内容属于基础性,而且应用非常广泛。本项目主要是学习变压、整流、滤波、稳压等相关知识,详细介绍变压器的变压原理;介绍二极管构成的半波整流、全波整流、桥式整流的电路结构及原理;介绍电容滤波、电感滤波、复式电路滤波的特性及原理;介绍常用的稳压元件及三端稳压的电路组成等。这些每小块的单元电路,在电子电路分析中是随处可见的,因此,有必要把它们学精学透。通过电源电路的制作,学生能够掌握电路的布局、焊接、检查、调试等基本技能,同时,还能够将制作好的电路用于在后续电路中作为电源供电。
从制作电源电路项目开始到后续的每个项目中,都按技能竞赛的要求设置理实一体化答题。学生在制作该项目过程中完成参数测量原理分析等、相关内容的填写。通过理实一体化答题能够加强学生对电路的测量和调试的能力,为以后制作电路、调试电路打下基础。
(2)电路检修理论。电路检修理论是一个特色项目。在电源电路项目的制作中,会有一些学生没有制作成功,这时就有检修的需要。根据电路的结构特点,教师总结出多种检测维修的方法,重点解决如何入手检修的基本理论问题。本项目主要从电路检修的流程、方法等方面如何检测维修进行了理论阐述。如:将元件的测量分为在路测量法和非在路测量法两种,并对两种测量法的优缺点和应用范围进行了分析和总结,在此基础上,提出一种“盲测”法。“盲测”法的基本作用就是在不掌握某个电子产品工作原理的情况下也能够检修好这个故障。学生在学习了本项目的理论知识后,应能初步掌握电路故障的排除和检修,这对后续的项目制作和专业课学习都有很大的帮助。
(3)制作放大电路。该项目是制作一个音频功放器,具有一定的趣味性。用该电路能够连接手机耳机插孔处,对手机中的音乐声放大,实现扩音功能,让学生欣赏到美妙的音乐,大大地激发了学生学习兴趣,促使学生由被动的学习转向了主动的学习。该项目主要学习的是三极管的知识,通过本项目的学习,能掌握三极管的结构、原理、类型、作用等基本特性;知道三极管电路工作在饱和、放大、截止三种状态的工作条件;掌握用三极管构成的共集电极、共发射极、共基极的三种基本放大电路原理;理解三极管电路构成的正反馈、负反馈的电路特点;借助于电路结构学会对三极管静态工作点的调整。同时,学习了TDA2003音频功放集成块来实现音频功率放大的电路。本项目的学习,更加强化了学生们对电路的安装、调试、测量、故障排除等方面的技能。
在电路分析中,往往借助于电路原理方框图来进行分析,学生能详细地理解电路的工作原理。因此,制作放大电路项目中也涉及到电路方框图的识读与填写,从本项目开始逐步培养学生能够画电路方框图的能力。
(3)制作功率放大器。在前一个项目中,用的是音频功放集成块制作的0CL功放电路。为了使学生更好地区别OCL和OTL电路,本项目中设计了一款用分立式元件制作的OTL功放电路。该电路结构简单、工作可靠性高、输出失真小、效率高等特点。这是一款实用的功放电路,非常适合学生组装调试与使用。通过这款分立式OTL功放电路的制作,学生能够掌握电路的结构特点及工作原理;学会对电路进行安装、调试、测量及故障排除等。在本项目电路中,以集成运放作为推动级,经过原理分析展开学习运算放大器的相关知识,详细介绍比例运算放大电路、反相比例放大电路、同相比例放大电路的特点及功能。功放的后级是由两个三极管作为核心元件,构成的甲乙类互补对称功放电路,经过原理分析展开学习甲类功放、乙类功放和甲乙类功放的特点及功能。本项目还涉及到功放中点电压的调整,交越失真的电压调整等,极大加强培养学生对电路的调试能力。
(4)制作正弦波振荡电路。振荡电路在电子电路中应用广泛。该项目设计一款典型的正弦波振荡电路,让学生对振荡电路有个初步的认识。本电路以一块UA741运放为核心,组成一个在一定的频率范围内可调的正弦波振荡电路。在制作过程中学习了低频正弦波振荡电路的组成与工作原理,掌握振荡电路的测试及调试方法。同时扩展学习了RC振荡电路、LC振荡电路、晶体振荡电路等内容。
装配工艺卡是操作者在完成一项产品装配时,需要填写的工艺要求,填写工艺卡能够更好地规范操作者的装配流程。装配工艺卡也能够让其他人更好地知道该产品是如果组装的。教师应从从制作正弦波振荡电路项目开始,设计装配工艺卡的填写,逐渐培养学生能编写装配工艺卡的能力。
(5)制作晶闸管调光电路。制作一款晶闸管调光电路,该电路使用一个型号为BT169D的单向晶闸管进行可控整流控制,接通220V交流电源后,可根据需要通过调节电位器来控制灯泡的亮度,较好地保护眼睛,该电路是一款成熟的电子产品,可作为台灯,卧室的背景灯等。
(6)制作开关稳压电路。开关稳压电路是一款电子电路综合性比较强的电路,把前面几个项目的知识点都融合进去,可以说是一项综合训练的电路。开关稳压电源具有稳压性能优良工作稳定性高的特点,广泛地应用于电视机、DVD、复印机、手机充电器等家用电子产品和办公类电子产品中。
三、实施效果
本课程内容经过了多方位的研究与实践,不断地总结及改进,最后形成一本教材。此教材先在我校2014、2015级的电子电气应用与维修专业、机电专业、制冷专业、电气专业、汽修专业的一半班级中进行试点。经过两年的试点使用,采用本课程内容与教学模式上课的班级教学取得了很好的教学效果。如下图试点班级与非试点班级各项达标率对比图。
达标率对比图
根据达标率对比图得出,试点班级理论达标率提高了15%;技能达标率提高了16%;学生出勤率提高了16%;创新率提高了18%。根据数据结果可以看出,采用本内容作为教学的班级,学生在知识及技能等各方面都提高了许多,大大增加了学生对电子技术技能的学习兴趣。技能操作动手能力增强,学生的专业基本功较扎实,学生踊跃参加专业活动,学风明显好转。学习能力好的学生,基本能达到电子电路维修的能力,甚至有个别学生能够对一些简单的电路做出自己的设计方案。学生掌握了扎实电子技术基础,给往后学习专业课做好了铺垫。