如何学好电工与电子技术范例(3篇)
时间:2024-05-20
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在电子技术中应运中,近似计算贯穿其始终。然而,没有近似计算是不可想象的。而精确计算在电子技术中往往行不通,也没有其必要。尽管近似计算会引入一定的误差,但这个误差控制得好,不会对分析其它电路产生大的影响。所以关键在于我们如何掌握,特别是如何应用近似计算。
在工作点稳定电路中的应用要进行静态分析,就必须求出三极管的基电压,必须忽略三极管静态基极电流。这样,我们得到三极管的基射电子的相关过程及结论。
二、纳米电子技术急需解决的若干关键问题
由于纳米器件的特征尺寸处于纳米量级,因此,其机理和现有的电子元件截然不同,理论方面有许多量子现象和相关问题需要解决,如电子在势阱中的隧穿过程、非弹性散射效应机理等。尽管如此,纳米电子学中急需解决的关键问题主要还在于纳米电子器件与纳米电子电路相关的纳米电子技术方面,其主要表现在以下几个方面。
(1)纳米Si基量子异质结加工
要继续把现有的硅基电子器件缩小到纳米尺度,最直截了当的方法是采用外延、光刻等技术制造新一代的类似层状蛋糕的纳米半导体结构。其中,不同层通常是由不同势能的半导体材料制成的,构建成纳米尺度的量子势阱,这种结构称作“半导体异质结”。
(2)分子晶体管和导线组装纳米器件即使知道如何制造分子晶体管和分子导线,但把这些元件组装成一个可以运转的逻辑结构仍是一个非常棘手的难题。一种可能的途径是利用扫描隧道显微镜把分子元件排列在一个平面上;另一种组装较大电子器件的可能途径是通过阵列的自组装。尽管,PurdueUniversity等研究机构在这个方向上取得了可喜的进展,但该技术何时能够走出实验室进入实用,仍无法断言。
(3)超高密度量子效应存储器
超高密度存储量子效应的电子“芯片”是未来纳米计算机的主要部件,它可以为具备快速存取能力但没有可动机械部件的计算机信息系统提供海量存储手段。但是,有了制造纳米电子逻辑器件的能力后,如何用这种器件组装成超高密度存储的量子效应存储器阵列或芯片同样给纳米电子学研究者提出了新的挑战。
(4)纳米计算机的“互连问题”
一台由数万亿的纳米电子元件以前所未有的密集度组装成纳米计算机注定需要巧妙的结构及合理整体布局,而整体结构问题中首当其冲需要解决的就是所谓的“互连问题”。换句话说,就是计算结构中信息的输入、输出问题。纳米计算机要把海量信息存储在一个很小的空间内,并极快地使用和产生信息,需要有特殊的结构来控制和协调计算机的诸多元件,而纳米计算元件之间、计算元件与外部环境之间需要有大量的连接。就现有传统计算机设计的微型化而言,由于电线之间要相互隔开以避免过热或“串线”,这样就有一些几何学上的考虑和限制,连接的数量不可能无限制地增加。因此,纳米计算机导线间的量子隧穿效应和导线与纳米电子器件之间的“连接”问题急需解决。
(5)纳米/分子电子器件制备、操纵、设计、性能分析模拟环境
当前,分子力学、量子力学、多尺度计算、计算机并行技术、计算机图形学已取得快速发展,利用这些技术建立一个能够完成纳米电子器件制备、操纵、设计与性能分析的模拟虚拟环境,并使纳米技术研究人员获得虚拟的体验已成为可能。但由于现有计算机的速度、分子力学与量子力学算法的效率等问题,目前建立这种迅速、敏感、精细的量子模拟虚拟环境还存在巨大困难。
三、交互式电子技术手册
交互式电子技术手册经历了5个发展阶段,根据美国国防部的定义:加注索引的扫描页图、滚动文档式电子技术手册、线性结构电子技术手册、基于数据库的电子技术手册和集成电子技术手册。目前真正意义上的集成了人工智能、故障诊断的第5类集成电子技术手册并不存在,大多数电子技术手册基本上位于第4类及其以下的水平。需要声明的是,各类电子技术手册虽然代表不同的发展阶段,但是各有优点,较低级别的电子技术手册目前仍然有着各自的应用价值。由于类以上的电子技术手册在信息的组织、管理、传递、获取方面具有明显的优点。
简单的说,电子技术手册就是技术手册的数字化。为了获取信息的方便,数字化后的数据需要一个良好的组织管理和提供给用户的形式,电子技术手册的发展就是围绕这一过程来进行的。
四、电子技术在时间与频率标准中的应用
时间和频率是描述同一周期现象的两个参数,可由时间标准导出频率标准,两者可共用的一个基准。
1952年国际天文协会定义的时间标准是基于地球自转周期和公转周期而建立的,分别称为世界时(UT)和历书时(ET)。这种基于天文方面的宏观计时标准,设备庞大,操作麻烦,精度仅达10-9。随着电子技术与微波光谱学的发展,产生了量子电子学、激光等新技术,由此出现了一种新颖的频率标准——量子频率标准。这种频率标准是利用原子能级跃迁时所辐射的电磁波频率作为频率标准。目前世界各国相继作成各种量子频率标准,如(133Cs)频标、铷原子频标、氢原子作成的氢脉泽频标、甲烷饱和以及吸收氦氖激光频标等等。这样做后,将过去基于宏观的天体运动的计时标准,改变成微观的原子本身结构运动的时间基准。这一方面使设备大为简化,体积、重量大减小;另一方面使频率标准的稳定度大为提高(可达10-12—10-14量级,即30万年——300万年差1秒)。1967年第13届国际计量大会正式通过决议,规定:“一秒等于133Cs原子基态两超精细能级跃迁的9192631770个周期所持续的时间”。该时间基准,发展了高精度的测频技术,大大有助于宇宙航行和空间探索,加速了现代微波技术和雷达、激光技术等的发展。而激光技术和电子技术的发展又为长度计量提供了新的测试手段。
总之,在探讨了近似计算在静态分析中的应用问题、纳米电子技术急需解决的若干关键问题和交互式电子技术应用手册后,广大科技工作者对电子技术在时间与频率标准中的应用知识的初步了解和认识。在当代高科技产业日渐繁荣,尖端信息普遍进入我们生活之中的同时,国家经济建设和和谐社会的构建离不开我们科技工作者对新理论的学习和新技术的应用,因此说,本文具有深刻的理论意义和广泛的实际应用价值是不足为虚的。
【参考文献】
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就目前来说,任何行业想要获得长足的发展,首先便是需要资源的投入,不仅仅是包括了资金,还有人力、物力等等一些。而中职学校电子电工专业来说,基本少处于投资较少的不利环境中。一方面学校对于信息技术方面的资金投入的不足,造成资源的紧缺,而在另一方面,老师对于信息技术的使用未能正确的理解,导致了信息技术的使用仅仅是流于形式,而这将不利于信息技术与电工电子课程的整合。
2加强信息技术与中职电工电子课程整合的措施
2.1建设高质量的信息技术体系,为信息技术作用的发挥提供坚实的后盾要想信息技术在中职电工电子课程中有效的发挥作用,首先需要的便是为信息技术建设坚实的后盾,不仅仅是技术层面的,还有的便是资源方面的。首先,中职学校需要的便是为电工电子专业配备专业的设备,为他们上课做好物资上的准备。同时还要加强老师的培训工作,虽然偶我们一再强调将课堂还给学生,但是老师仍然是这堂课的引导者,所以老师对于多媒体等一些信息技术的使用的熟练程度也还是会影响到整堂课的效果的。再好的设备,老师整体素质跟不上也是对于资源的一种浪费。
2.2利用信息技术,培养学生对于电工电子课程的兴趣中职学生学习的积极性不高,那么电工电子的课程老师便是需要利用信息技术,充分调动学生的积极性,让他们去主动地思考问题。特别是电工电子课程有一些理论性的东西具有一定的难度,仅仅是依靠老师语言上的讲解,必然会造成学生的抵触心理,而这些都是不利于整个课程的继续的。所以说,我们要利用信息技术,培养学生对于电工电子课程的兴趣,提高学生对于知识的渴望程度,从而保证电工电子课程的进一步深入。
2.3选择适当的内容进行整合,确保信息技术作用的有效发挥任何一门课程都是具有它自己的特殊性的,而在电工电子课程中使用信息技术也便不是任何时候都是适合的,这也是需要老师在实践的过程中不断地进行研究的。如果,在不恰当的时候使用的信息技术,信息技术的作用很难有效的发挥在,甚至在一定程度上来说,还有可能整堂课的效果都是大打折扣的。所以说,对于电工电子课程的内容,老师一定要进行深入的研究,确保每一节课,每一个知识都能够以最为正确、有效的方式呈现出来,实现新知识的再构建,确保每一堂课在信息技术的辅助下更加的生动。
3总结
关键词:电路与模拟电子技术;教学实践;心得体会
作者简介:王玉菡(1981-),女,河北衡水人,重庆理工大学电子信息与自动化学院,讲师;杨奕(1970-),男,重庆人,重庆理工大学电子信息与自动化学院,副教授。(重庆400050)
基金项目:本文系重庆市教委高等教育改革重点项目(项目编号:112003)的研究成果。
中国分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2012)12-0091-02
“电路与模拟电子技术”是高等工业学校本科计算机及其应用专业和电子类相关专业必修的一门技术基础课,是把“电路”和“模拟电路”两门课程合成一门的课程,同时调整了教学要求,教学学时也相应进行了压缩。课程的主要任务是通过讲授电路理论和电路分析方法、电子电路的分析和初步设计方法,使学生获得必要的电路分析和模拟电子技术的基本理论、基本方法和基本技能,了解电子技术发展的概况,初步掌握电子电路的分析、设计方法,为学习后续课程打下基础。为提高教学质量,本文主要结合课堂教学实践,阐述了笔者对教学方法改革的认识和一些具体做法。
一、“电路与模拟电子技术”教学中存在的难点分析
1.如何合理分配学时
“电路与模拟电子技术”课程分电路基础和模拟电子技术两部分,教材编写通常是按80学时左右编写,重庆理工大学选定的教材是由西安电子科技大学出版社出版,江晓安老师编写的,本科教学理论学时数为64学时。如何针对仅有的学时,合理分配教学内容,使学生准确理解并掌握课程的内容,是本课程教学需解决的一大问题。
2.如何突出把握重点
“电路与模拟电子技术”课程内容多,要让学生在短时间内掌握知识,就要求教师在讲授课程过程中,突出重点内容,便于学生课下自学和复习。
3.如何紧跟时代步伐
“电路与模拟电子技术”课程教材体系滞后,不能够与时俱进。在电子技术飞速发展的当今,现有教材没有任何关于EWB仿真的内容,没有把计算机辅助分析融合到教学中。
4.如何提高学生兴趣
俗话说:兴趣是最好的老师。就算是再难的课程,只要有兴趣,肯坚持学习,就一定能学好。关键是如何调动学生的学习兴趣?这就要求教师上课要灵活,不能上死课,要多联系实际,把抽象问题具体化,把复杂问题简单化,把理论问题生活化,给学生体会知识的机会,只有感同身受,才能印象深刻。
二、改进教学方法
1.综合教学,化难为易,合理分配学时
课堂时间是短暂的,要在短时间内让学生明白一些概念和问题就需要教师抓住所讲内容的内在联系,以点带面,举一反三,综合运用相关的知识进行讲解。因为这些知识点之间是有联系的,通过多角度、多视角联系和讲授知识,可以使学生印象深刻,进而掌握知识点。经过笔者多次课程实践教学发现学时数最好的分配是:电路部分24学时,模拟部分40学时。因为电路部分的内容,包括电路基本概念和定律以及电路的分析方法、电路的暂态分析以及正弦稳态电路分析,学习起来并不费力,很多内容学生在“大学物理”、“高等数学”、“复变函数”等课程中都有所接触,是有基础的,即使自学也可以很好的掌握。而模拟电路部分内容,由于涉及到微观粒子的运动、特性曲线以及工程中的近似等效等内容,对学生来说比较生疏,需要多花时间慢慢讲解,很多学生自学也是完全不懂得。因此实践证明讲授这门课程,采用“前紧后松”的教学节奏,要把前面的进度稍稍加快,进入模拟电路部分后,就要慢慢讲授。
2.善于引导,因材施教,突出把握重点
教师在台上固然是授课者,但是学生也不应只是被动接受者。授课是个交流的过程,教师要会讲,善于讲,善于观察学生的反映,适时调动起学生的积极性。笔者在教学实践过程中,讲每一章内容时,都会先告诉学生本章的重点。并以“了解”、“理解”和“掌握”三个词来区分一章内容的轻重。在讲课的时候,只需了解的内容让学生自学即可,重点讲授需要理解和掌握的,突出重点,这样学生学习起来就有了层次感。例如讲授第六章放大电路分析基础时,因为时间有限,通常只着重介绍三极管放大电路及其分析,场效应管放大电路的分析作为了解和自学的内容,这样学生学习起来就会把主要精力放在三极管及其放大电路的学习上了。只要把三极管及其放大电路学习好了,就会运用同样的分析方法去分析场效应管及其放大电路。
3.鼓励学生,自己学习,建立良好课堂气氛
由于课时有限,教师在教授过程中不可能面面俱到,所以适时安排一些内容自学,一方面可以更大限度地完成多一点的教学任务,另一方面也可以提高学生学习的积极性,变被动学习为主动学习,提高教学质量,是绝对的双赢。例如在讲第3章动态电路分析时,就只需要介绍电容元件的一阶零输入响应、零状态响应以及全响应的求解过程,对于电感元件的类似电路就交由学生课下自学,让学生上课讲给大家听,一个学生讲完了,其余的学生还可以补充,大家一起学习,使得印象深刻,学习气氛浓厚了,教学质量也就跟着提高了。
4.每章小结,重视作业,不断深化知识
每章节的小结是为了回顾、总结这一章节的主要内容和知识重点,这样做可以帮助学生掌握其内在联系,理清所学知识的层次结构,形成知识框架;能够促进学生掌握知识,总结规律,从总体上把握知识;能够为学生下一步的学习架设桥梁,为下一节课做好铺垫。所以说章节回顾在教学中有着举足轻重的作用。对于教师,为了检验教学效果是否达到预期目的,为了强化和检查学生对所学内容的理解、掌握程度,每当讲解完一个新的知识点都应布置相应的习题,这也是对学生的一个督促。作为教师,也应该认真批阅学生的作业,分析作业的完成质量,进而了解学生理解的弱点,进行有针对性地备课准备,进一步改进自己的教学方法。
5.结合多媒体增加教学的直观性和趣味性
多媒体课件在现在的教学中已经是不可缺少的了。“电路与模拟电子技术”作为一门重要专业技术基础课,其特点是:理论性强,原理抽象,定理、定律、公式和概念多。如果只用传统教学方法和手段,很难解决该课程中的“图形、电路、图表、原理图、结构”等问题,必然导致知识传授的枯燥无味,会使学生在学习过程中感觉困难,使学生积极性受挫,久而久之会使学生失去学习兴趣,产生厌学情绪,不能按时完成教学任务,也难有好的教学效果。为此,除采用演示、实验手段和语言鼓励之外,还采用多媒体技术手段,通过新颖的、多样的、生动有趣的画面、图像、声音来展现教学内容,可增强课堂教学的形象性、生动性和趣味性,使学生激发起浓厚的学习兴趣和积极性,产生强烈的求知欲望,加强教学效果。
6.增加EDA教学内容,与时俱进
EDA技术是指以计算机为工作平台,融合了应用电子技术、计算机技术、信息处理及智能化技术的最新成果,进行电子产品的自动设计。现今,EDA技术日益成熟,已渗透到电子系统和集成电路设计的各个环节。为了让学生了解电子技术的新发展,了解现代电路设计方法,了解日益发展的电路设计技术,跟上时代的步伐,掌握最基本的EDA技术,特增加这一部分的内容,拿出一个课时专门介绍EDA技术基础、EWB软件、可编程模拟器件及应用,将计算机辅助分析融合到具体的教学内容中。
7.加强实践教学,培养学生的动手能力
理论需联系实际才会有意义,学生学习的最终目的也是学以致用。所以需要加强实践教学,培养学生的动手能力,增加综合实验内容,将有内在联系的实验内容组合到一起,以加强综合能力的培养;同时注意在训练的过程上增加梯度,由浅入深,增加中大规模集成电路的实验内容。随着电子技术的发展,中大规模集成电路的应用越来越广泛,如课堂上只讲授器件基本原理,难以解决实际器件的使用问题。因此,在实验中加强了这方面的训练,其目的是使学生从看懂芯片管脚图功能表,理解电路原理图,一直到电路的实现,以培养解决实际问题的能力。
三、教学成效
在教学过程中,结合传统的教学方法,适当的引入多媒体教学,极大地调动了学生的学习积极性,避免了学生学习过程中的枯燥感,加深了学生对知识的理解和掌握程度。教师的教学过程也改变了以前的只教不学的模式,以学生为主体,充分地发挥了他们的主观能动性,从被教授到主动学习,同时也增进了师生之间的交流。各种综合性的实验项目,很好地将理论和实践结合起来,加强了学生的动手能力。实践证明,在学生的后续学习中,学生的积极性和主动性都有所增强,学习成绩也得到明显的提升。良好的学习习惯和扎实的基础使他们有足够的能力去主动学习他们感兴趣的知识,参加各种电子设计大赛。这既培养了他们的综合能力,也为以后的工作积累了一定的经验。
四、总结
总的来说,教学中存在的问题,主要还是教师这个Leader,要带领好学生,掌控好教学的节奏,做到张弛有度,让学生感受到知识的重要性,自发的学习,而不是为了考试而学习。笔者在“电路与模拟电子技术”课程的教学中不断总结和探索,实践证明了通过以上改革可有效提高教学效果,激发学生的学习兴趣。
参考文献:
[1]高玉良.电路与模拟电子技术课程教学改革的实践[J].长江大学学报,2008,(3).
[2]李心广,王金矿,马文华,等.计算机专业《电路与电子技术基础》课程教学改革研究与实践[J].湘潭师范学院学报,2008,(2).
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