电路原理论文范文10篇

时间:2023-03-22 17:55:00

电路原理论文

电路原理论文范文篇1

关键词:PWMSG3524控制器

引言

开关电源一般都采用脉冲宽度调制(PWM)技术,其特点是频率高,效率高,功率密度高,可靠性高。然而,由于其开关器件工作在高频通断状态,高频的快速瞬变过程本身就是一电磁骚扰(EMD)源,它产生的EMI信号有很宽的频率范围,又有一定的幅度。若把这种电源直接用于数字设备,则设备产生的EMI信号会变得更加强烈和复杂。

本文从开关电源的工作原理出发,探讨抑制传导干扰的EMI滤波器的设计以及对辐射EMI的抑制。

1开关电源产生EMI的机理

数字设备中的逻辑关系是用脉冲信号来表示的。为便于分析,把这种脉冲信号适当简化,用图1所示的脉冲串表示。根据傅里叶级数展开的方法,可用式(1)计算出信号所有各次谐波的电平。

式中:An为脉冲中第n次谐波的电平;

Vo为脉冲的电平;

T为脉冲串的周期;

tw为脉冲宽度;

tr为脉冲的上升时间和下降时间。

开关电源具有各式各样的电路形式,但它们的核心部分都是一个高电压、大电流的受控脉冲信号源。假定某PWM开关电源脉冲信号的主要参数为:Vo=500V,T=2×10-5s,tw=10-5s,tr=0.4×10-6s,则其谐波电平如图2所示。

图2中开关电源内脉冲信号产生的谐波电平,对于其他电子设备来说即是EMI信号,这些谐波电平可以从对电源线的传导干扰(频率范围为0.15~30MHz)和电场辐射干扰(频率范围为30~1000MHz)的测量中反映出来。

在图2中,基波电平约160dBμV,500MHz约30dBμV,所以,要把开关电源的EMI电平都控制在标准规定的限值内,是有一定难度的。

2开关电源EMI滤波器的电路设计

当开关电源的谐波电平在低频段(频率范围0.15~30MHz)表现在电源线上时,称之为传导干扰。要抑制传导干扰相对比较容易,只要使用适当的EMI滤波器,就能将其在电源线上的EMI信号电平抑制在相关标准规定的限值内。

要使EMI滤波器对EMI信号有最佳的衰减性能,则滤波器阻抗应与电源阻抗失配,失配越厉害,实现的衰减越理想,得到的插入损耗特性就越好。也就是说,如果噪音源内阻是低阻抗的,则与之对接的EMI滤波器的输入阻抗应该是高阻抗(如电感量很大的串联电感);如果噪音源内阻是高阻抗的,则EMI滤波器的输入阻抗应该是低阻抗(如容量很大的并联电容)。这个原则也是设计抑制开关电源EMI滤波器必须遵循的。

几乎所有设备的传导干扰都包含共模噪音和差模噪音,开关电源也不例外。共模干扰是由于载流导体与大地之间的电位差产生的,其特点是两条线上的杂讯电压是同电位同向的;而差模干扰则是由于载流导体之间的电位差产生的,其特点是两条线上的杂讯电压是同电位反向的。通常,线路上干扰电压的这两种分量是同时存在的。由于线路阻抗的不平衡,两种分量在传输中会互相转变,情况十分复杂。典型的EMI滤波器包含了共模杂讯和差模杂讯两部分的抑制电路,如图3所示。

图中:差模抑制电容Cx1,Cx20.1~0.47μF;

差模抑制电感L1,L2100~130μH;

共模抑制电容Cy1,Cy2<10000pF;

共模抑制电感L15~25mH。

设计时,必须使共模滤波电路和差模滤波电路的谐振频率明显低于开关电源的工作频率,一般要低于10kHz,即

在实际使用中,由于设备所产生的共模和差模的成分不一样,可适当增加或减少滤波元件。具体电路的调整一般要经过EMI试验后才能有满意的结果,安装滤波电路时一定要保证接地良好,并且输入端和输出端要良好隔离,否则,起不到滤波的效果。

开关电源所产生的干扰以共模干扰为主,在设计滤波电路时可尝试去掉差模电感,再增加一级共模滤波电感。常采用如图4所示的滤波电路,可使开关电源的传导干扰下降了近30dB,比CISOR22标准的限值低了近6dB以上。

还有一个设计原则是不要过于追求滤波效果而造成成本过高,只要达到EMC标准的限值要求并有一定的余量(一般可控制在6dB左右)即可。

3辐射EMI的抑制措施

如前所述,开关电源是一个很强的骚扰源,它来源于开关器件的高频通断和输出整流二极管反向恢复。很强的电磁骚扰信号通过空间辐射和电源线的传导而干扰邻近的敏感设备。除了功率开关管和高频整流二极管外,产生辐射干扰的主要元器件还有脉冲变压器及滤波电感等。

虽然,功率开关管的快速通断给开关电源带来了更高的效益,但是,也带来了更强的高频辐射。要降低辐射干扰,可应用电压缓冲电路,如在开关管两端并联RCD缓冲电路,或电流缓冲电路,如在开关管的集电极上串联20~80μH的电感。电感在功率开关管导通时能避免集电极电流突然增大,同时也可以减少整流电路中冲击电流的影响。

功率开关管的集电极是一个强干扰源,开关管的散热片应接到开关管的发射极上,以确保集电极与散热片之间由于分布电容而产生的电流流入主电路中。为减少散热片和机壳的分布电容,散热片应尽量远离机壳,如有条件的话,可采用有屏蔽措施的开关管散热片。

整流二极管应采用恢复电荷小,且反向恢复时间短的,如肖特基管,最好是选用反向恢复呈软特性的。另外在肖特基管两端套磁珠和并联RC吸收网络均可减少干扰,电阻、电容的取值可为几Ω和数千pF,电容引线应尽可能短,以减少引线电感。实际使用中一般采用具有软恢复特性的整流二极管,并在二极管两端并接小电容来消除电路的寄生振荡。

负载电流越大,续流结束时流经整流二极管的电流也越大,二极管反向恢复的时间也越长,则尖峰电流的影响也越大。采用多个整流二极管并联来分担负载电流,可以降低短路尖峰电流的影响。

开关电源必须屏蔽,采用模块式全密封结构,建议用1mm以上厚度的镀锌钢板,屏蔽层必须良好接地。在高频脉冲变压器初、次级之间加一屏蔽层并接地,可以抑制干扰的电场耦合。将高频脉冲变压器、输出滤波电感等磁性元件加上屏蔽罩,可以将磁力线限制在磁阻小的屏蔽体内。

根据以上设计思路,对辐射干扰超过标准限值20dB左右的某开关电源,采用了一些在实验室容易实现的措施,进行了如下的改进:

——在所有整流二极管两端并470pF电容;

——在开关管G极的输入端并50pF电容,与原有的39Ω电阻形成一RC低通滤波器;

——在各输出滤波电容(电解电容)上并一0.01μF电容;

——在整流二极管管脚上套一小磁珠;

——改善屏蔽体的接地。

经过上述改进后,该电源就可以通过辐射干扰测试的限值要求。

电路原理论文范文篇2

关键词:射频;收发器;电子标签;RI-R6C-001A

1概述

电子标签是时下最为先进的非接触感应技术。RI-R6C-001A芯片是美国德州仪器(TI)和荷兰飞利浦公司(Philips)开发出的一种廉价的非接触感应芯片。这种芯片的无源最大读写距离可达1.2米以上。它与条形码相比,无须直线对准扫描,而且读写速度快,可多目标识别和运动识别,每秒最多可同时识别50个,频率为13.56MHz±7kHz(国际通用)的目标。它采用国际统一且不重复的8字节(64bit)唯一识别内码(Uniqueidentifier,简称UID),其中第1~48bit共6字节为生产厂商的产品编码,第49~56bit1个字节为厂商代码(ISO/IEC7816-6/AM1),最高字节固定为“EO”。其使用寿命大于10年或读写10万次,无机械磨损、机械故障,可在恶劣环境下使用,工作温度为-25~+70℃可反复读写且扇区可以独立一次锁定,并能根据用户需要锁定重要信息;现有的产品一般采用4字节扇区,内存从512bit~2048bit不等。

RI-R6C-001A芯片采用柔性封装,它的超薄和多种大小不一的外型,使它可封装在纸张和塑胶制品(PVC、PET)中,既可应用于不同安防场合,也可再层压制卡。国际标准化组织已把这种非接触感应芯片写入国际标准ISO15693中。其主要原因是因为该芯片具有封装任意、内存量大、可读可写、防冲撞等独特的功能。

2引脚排列与功能

图1所示为(RI-RRC-001A芯片和引脚排列)。

3内部结构

收发器需要5V外加电源,在实际操作中最小电压为3V,最大电压为5.5V,典型电压为5V。电损耗取决于天线阻抗和输出网络的配置。由于电源纹波和噪声会严重影响整个系统的性能,因此,德州仪器推荐使用标准电源。

射频收发器内部的输出晶体管是一个低阻场效应管,电耗直接在TX_OUT脚消耗,推荐用5V电源供电,最好驱动50Ω天线。在输出端连接一个简单的谐振电路或者匹配网络可以降低谐波抑制,用选通方波驱动输出晶体管能达到100%的调制度。调整连接输出晶体管的电阻(典型电路中的R2)能获得10%的调制度,增大这个电阻,调制度也随之增加。通过发射编码器变换的数据可按照事先选择好的射频协议进行传输,通信速率应为5~120kB,而且至少要有一个速率满足已选择感应器协议的要求。

接收器通过外部电阻连接到天线后可将来自电子标签的调制信号通过二极管包络检波进行解调,接收解码器输出到控制器的数据是二进制数据格式,通信速率和射频协议由已选择的模式确定。在输出数据时,接收的数据串中已检测并标志了启动、停止、错误位。

该系统的正常时钟频率为13.56MHz,但是振荡器的工作频率范围为4MHz~16MHz。

在电源被重新启动后,设备为默认配置。RI-R6C-001A系统有三个有效电源模式。主要模式是满载模式,而空载模式仅出现在与电路有关的标准振荡器和最小系统工作中的标准振荡器停振时,掉电模式则完全关断设备内部的偏置系统。当SCLOCK保持高电平时,可在DIN端的输出脉冲上升沿唤醒电路。

RI-R6C-001A芯片的串行通信接口通常使用三根线,其中的SCLOCK为串行双向时钟;DIN为数据输入,DOUT为数据输出。参见图2所示的RI-R6C-001A内部结构图。

4典型电路应用

图3所示是RI-R6C-001A的典型应用电路,该电路可驱动50Ω的天线,当电源电压为5V时,输出射频的功率为200mW,而当电源电压为3V时,输出射频功率为80mW。

图3

由于电路中的发射器一直工作,因此,应增大集成电路散热片的尺寸以增加散热面积。设计电路时,应避免过大的分布电容,当电路板分布电容过高时,可配合晶振调整电容C5的值,以减少时钟的不稳定性。推荐C5值为22pF。通过软件处理可使收发器的调制度在100%~10%范围内调整。ISO15693协议规定标签允许执行10%~30%之间的调制度(除100%之外),通过改变电阻R2的值可以达到这个要求。

电路原理论文范文篇3

关键词:电镀流水线行车避撞终端超声波测距

引言

现代电镀企业大量采用自动化挂镀流水线,在这些流水线中大多采用2吨左右的小型行车在各镀槽中转移挂具架。行车的行走、停止、吊具升降、停留等动作完全由PLC控制,可实现较高精度。行车运行质量直接关系到产量和产品质量参数的实现。在实际生产中,行车运行并不是特别理想。在生产线调试阶段,由于调试者技术水平和观测能力等主客观限制,行车与实际生产所需要的走位点之间往往存在微小的误差。通过长时间生产,这些原始误差会逐步积累放大,最终导致行车走位与实际需要之间出现比较明显的偏差,从而引起行车间的碰撞,造成挂具架倒挂等事故。一旦发生倒挂,整条生产线就必须停止,同时还需要人工处理掉落在渡槽中的镀件,每次处理时间至少在20分钟以上,对正常生产影响极大。为解决碰撞问题,有必要为行车设计和安装一种特殊的避撞终端。

一、避撞原理

行车一般都安装于特定轨道上并直线运行,要实现避撞,只要能及时检测两部行车之间的距离,在小于安全距离时暂停运行即可。在测距时,通常可使用四种方法:即无线电测距、激光测距、红外线测距和超声波测距。在电镀流水线上,渡槽通常需要蒸汽加热,很多原料比如出光剂(硝酸)、除脂剂(LH-303)等会出现挥发,在渡槽上空形成大量的白色雾气,所以红外线测距和激光测距均不适合。同时在电镀车间中存在大量的电力设备,无线电也会受到很大干扰,因而选择超声波测距作为实现手段。

超声波测距是一种非接触式测量方式,主要原理是:发射器定期发射超声波,遇到障碍物产生反射,由接收器接收回波信号,采用单片机进行监控,记录发射与接收的时间差Δt,然后可用以下公式得到准确的液位高度:L1=L-Δt*C/2

其中L是预先输入的罐体高度,C是超声波传播速度。不过超声波在空气中的传播速度受温度影响较大,与温度的关系大致可用下式来表示:

C=331.45+0.61φ(米/秒)φ为当地气温。

二、电路设计

避撞终端的结构框图如图1所示,主要由控制电路(ATmega8)、温度补偿电路、超声波发射驱动电路、发射换能器(T)、超声波接收检测电路和接收换能器(R)、输出接口和电源组成。超声波的发射频率决定采用谐振频率为40KHz超声波换能器TCT40-10F1(发射)和TCT40-10S1(接收),该器件工作距离约10m,盲区约30cm。

超声波发射驱动电路(如图2所示)采用以74HC04为核心的推挽式驱动电路,单片机PC3口输出40KHz的方波一路通过一级反向后加入换能器的一端,另一路通过两级反向后加入换能器的另一端,这样可以提高超声波的发射功率,继而增加最大测量距离。

超声波接收检测电路采用LM324两级反相比例放大电路和LM393比较电路组成。放大电路用于接收并放大信号,两级增益分别控制在40dB和20dB,LM393用于信号整形,整形后的信号将输入PC2口。

温度补偿电路采用美国Dallas公司的DS18B20芯片,其精度可以达到0.5℃。数据通过PC2口送入单片机。

三、软件设计

本次设计采用模块化方式,主要包括主程序、发射子程序、计算子程序、定时子程序、温度测量子程序、比较子程序等7个单元模块。公务员之家

四、结束语

避撞终端可安装于行车行走装置导轨上方前端,测量范围约为0.3-10m,误差范围约±1cm,实际使用时控制的安全间距大致在50cm左右。在程序处理时需要引入数字滤波技术,根据多次测量计算出平均值,以提高测量精度。

在实际安装使用过程中,由于电镀生产环境较为恶劣,需要特别注意在终端外壳应用工程塑料等抗腐蚀材料,以增强对腐蚀性气体的抵抗能力。

参考文献:

[1]马潮.AVR单片机嵌入式系统原理与应用实践[M].北京:北京航空航天大学出版社.2007.

电路原理论文范文篇4

关键词:基础教学;专业教学;教学设计

在高等教育的课程中,从人才培养目标或是岗位就业的角度上来说,学生往往会有重视专业课忽略基础课学习的情况出现,甚至有些专业课教师歧视基础课教学的教师,认为他们缺乏专业技能与专业知识等。无论是课程设置还是教学本身,都不应该脱离学生的实际情况,更不该脱离教学本身,否则将会对学生的成长、学习和就业造成不良后果。在实际教学过程中,我一直没有放弃基础课程的教学与研究,这使得我在专业课程的理论教学中,特别是复杂且抽象的知识分析或是较难理解的程序编制中,都能够有坚实的理论基础,并且能够较好的把基础课程中的知识点,引入到专业课程的教学过程中。下面以具体《电器控制与PLC应用技术》课程中的课程内容“三相异步电动机的启动控制线路”的教学设计过程为例,对于在专业课程的教学设计中引用并联系基础课程教学,与大家分享共同学习。

一主要教学内容

控制系统的最终对象就是电机。对于电机来说,主要是启动、制动、正反转控制。可列举洗衣机的工作情况。引出问题:在生活中见到的启动控制有哪些?引导学生思考:比如在大众实习的生产线上都有哪些方式的启动?结合学生所说的启动现象,让学生给不同的启动控制起名字。再由教师总结具体启动控制的方式分类,及优缺点。异步电机按照内部转子结构不同分为鼠笼式和绕线式。工程实际多数使用鼠笼式,所以为教学重点。1.鼠笼式异步电动机直接启动控制1)点动控制举出生活中,机床中点动控制的例子。机床对刀等等。可举例毕业时装订论文前,裁剪论文尺寸时对刀,就是点动控制。由于控制线路简单,可直接要求学生根据控制原理图,分析控制过程。2)连续运行控制引出问题:点动控制应用在启动控制电路有什么缺点吗?提示:按钮和开关的区别。引出在实际生产中,往往要求电动机实现长时间连续转动,即所谓的长动控制。根据电路以及长动控制的概念,引导学生总结出自锁的概念,并指出电路图中哪里是自锁环节。3)给学生几分钟理解并记忆自锁的概念,可找学生按照自己的理解说出自锁的概念。强调这是考试必考内容,以及今后学习编程必有的环节。引导学生分析工作过程,学生分析讲解启动控制过程,教师总结。4)提问电路中需要加几种保护?又由什么电器实现保护?(复习第一章内容)短路保护:短路时熔断器FU的熔体熔断从而切断电路,起保护作用。电动机长期过载保护:电动机长期过载时,热继电器才会动作,用它的常闭触点断开使控制电路断电。(强调短路电流与过载电流的区别?)欠电压、失电压保护:通过接触器KM的自锁环节来实现。2.鼠笼式异步电动机降压启动控制引出问题:实际启动时,往往要用降压启动,为什么?学生随意回答。教师给予鼓励并总结。电动机直接启动时,定子启动电流约为额定电流的4~7倍。这个是不可避免的。过大的启动电流将影响接在同一电网上的其他用电设备的正常工作,甚至使它们停转或无法启动,根据欧姆定律,想要降低电流,负载不变,唯一方法就是降低电压。因此往往采用降压启动。再次引出问题:让学生大胆猜想,分析降压启动的方法?提示学生把这个问题联想到简单的物理电路中,你能想到的降低电压的方法(基础知识教学)?教师根据学生所回答的内容,(串联分压,变压器等等)总结出主要内容。鼠笼式异步电动机常用的降压启动方法主要有:1)定子串电阻降压启动控制电路2)自耦变压器降压启动控制电路3)Y-△降压启动控制电路前二种降压启动的方式学生们较好理解。可以以一张原理图作为重点,另一张控制原理图让学生独立分析。但是对于第三种教学过程需要慢一些。有必要带领学生复一电工基础,讲负载星形连接、三角形连接的基础知识,并在黑板上画出二种连接的电路,分析电压与电流的关系,让学生指出,哪种连接方式下电压大?降压启动先后连接顺序应该是怎样的。三种方法每部分都可以让学生根据原理,独立分析讲解电器控制原理图,为今后阅读分析电路做准备。可以分组讨论,让学习好的学生帮助理解较慢的学生,带领落后的学生慢慢学会阅读和分析电路图。没有必要由教师一步步讲解,教师主要指导,引领,鼓励学生独立完成分析。讲解后,让学生总结出每种方法的优缺点。

二教学反思

电动机的直接启动或是降压启动电路的工作过程等知识抽象难理解,在传统教学中,仅靠教师的语言描述,学生很难领会,并且会感到课堂枯燥乏味,会渐渐的失去学习兴趣,很难坚持学习。电器控制部分的基础没有掌握好,对后面PLC编程的学习会有很大影响。而本次课的教学,教师在教学设计过程中,把复杂的知识点拆分出若干个小的知识内容,逐步引导学生,由浅入深,层层深入,能够吸引学生,激发学生在听课学习过程中不断思考,便于学生理解与认识。通过在专业知识的教学中,适当巧妙的引入基础课程知识的教学内容,大大简化了专业课的知识难度,突出了基础课教学的重要性,突破了教学课程容易脱节的教学难题,为后续教学特别是实训教学打下了坚实的理论基础。

电路原理论文范文篇5

【关键词】课程设计;实践教学;医学成像设备学;医学影像技术

0引言

医学影像技术专业作为提供医学成像设备相关行业专业人才的重要基地,如何培养适合当前高新技术发展,掌握先进医学影像技术,掌握医学影像设备的设计研发,维护管理的专业人才成为普遍关心的难题。《医学成像设备学》是医学影像技术类专业的核心课程之一。内容包括医学影像设备的发展历程和分类、常规X线机、数字X线机、CT机(CTComputedTomographyX线计算机断层成像设备)、磁共振、超声和核医学等成像设备的基本结构、功能、技术参数和临床应用。其中《医学成像设备学课程设计》是该课程的重要实践教学环节。医学成像设备价格昂贵,对于设备的安装和人员防护标准要求较高,大学实验室尚无法满足要求,课程设计教学无法达到良好的预期效果。本文将从以下三个方面以项目驱动实践教学的方法对《医学成像设备学课程设计》的教学模式进行深入研究。

1增加认知实践

认知实践着力于“认知”。21世纪以来,随着行业内三大巨头公司GE医疗、飞利浦医疗、西门子医疗器械有限公司,简称为“GPS”把研发中心或生产线建立在了中国。国内医学影像设备的研发和生产也取得了显著的成效。涌现出一大批医学影像设备的民族企业研发机构如联影、迈瑞、鱼跃、明峰等。国内医学影像技术行业的快速发展迫切需要高端医学影像专业人才。《医学成像设备学》主要讲述医学成像设备的原理及应用。《医学成像设备学课程设计》从课程出发,将理论与工程实际紧密联系起来。与X线机实验,X线CT实验,磁共振实验一起共同组成医学影像专业的核心实践教学模块。利用医学影像研究所现有实验设备GE单排CT,富士公司的DR,上海医疗器械厂自主研发的移动式X线机设备等。通过对这些进口和国产设备各方面的比较和性能参数的分析,使同学们看到国内医疗器械行业的发展。学院近年来与飞利浦、西门子、联影都签订了战略合作实习基地备忘录,利用这些基地带领学生们实地参观,也邀请企业或医院的专家到学院来做专题讲座为同学们讲解专业知识。

2改进课程设计内容

课程设计课题来源于与各大公司或医院合作的课题。比如,高频X线机电源分配子电路设计就来源于与上海医疗器械厂合作的昆腾高频高压发生器研发项目。X线机球管测试则来源于与飞利浦暑期实习合作项目,具体改进如下。

2.1每天一个学时左右的微视频教学环节

微视频的引入改善了教学环境,加深了课堂教学的深度和广度,拓宽了学生的视野。请同学们准备一个20分钟以内的简易的微视频,可用手机很方便录制素材,用电脑或者平板电脑就可以后期制作出来。比如X线机电源电路的设计中采用三相半波、三相六波和三相十二波电源的电路在应用领域的差别。同学们经过大量的调查研究,通过互联网,学校图书馆,电话联系,实地考察取材,得到视频素材。在移动互联网,物联网的新环境下,微视频,微课这种形式更能激发同学们的创作热情。这些微视频可以上传至班级群或云端共享,在宿舍,回到家里,随时随地都可以回放。比课本上纯理论分析的设备硬件电路原理描述更能促进大学生思考。

2.2课程设计结合工程实际,有利于培养大学生

工程师的基本工程素养随着企业对工科毕业生解决复杂工程问题能力的需求与日俱增,高校的人才培养模式需要从偏重理论教学向注重实践教育转变。由教师主导改变为学生主导模式,启发学生选读相关工程领域的新科研成果和发展方向的工程应用,更有利于提高学生学习兴趣和解决实际问题的信心。医学成像设备如X线设备、CT设备等都是大型设备,整机系统制作难度较大。对于只做过基础电路实验的同学一周内完成课程设计尤其难,只能通过仿真设计完成电路分析到设计的过渡。并不是所有的学生都具备电子CAD(计算机辅助设计)的基础,针对医学影像专业本科生的特点,结合往届学生的教学经验,主要推荐学习两个难度适中的电路设计软件和仿真软件:PROTEL和Multisim,适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。通过这两个软件可以完成电路原理图的绘制和印制线路板的制作,并通过仿真查找原始电路设计的问题再纠错。而熟悉这两个软件的使用对于大学生将来从事硬件开发也非常有益。对于局部核心电路的设计要求学生做面包板辅以实验,来加强学生们对于电子元器件的认知。比如做高频发生器电源电路的设计内容时,要求学生采买绝缘栅型双极型晶体管(IGBT),并制作电路板。市场上IGBT型号众多,参数各异,如何采买各种类型的元器件也是大学生将来成长为工程师的第一步。很多大学生正是在这一周的课程设计内学会了看色环电阻,学会在购买二极管三极管时需要事先了解哪些参数如何采买等。

2.3资源共享

参考工程实践中项目的解决方案模式指导学生进行本课程设计。整个课程设计以工程项目方式立题,以解决具体工程实践问题为目标,由两三个同学组成一个小组,分工合作再做系统集成。每组设立一个负责人,整个课程设计过程都是以学生为主体。设计题目所给出的设计参考资料有部分是英文的,需要翻译。专业文献的翻译必须结合专业课程内容采用专业术语才能做到准确、专业。课程设计拆整为单,将设计问题分解为一个一个模块可以降低设计难度和制作难度,最大程度上解决了课时过少问题。由于自己的独立完成任务情况将会影响到整体问题的解决使得每个同学更负责更主动,从而克服了大家一起做同一个模块的惰性。让外语翻译能力强的同学做技术翻译工作,电路设计能力强的同学做原理图设计,而仿真能力强的同学做仿真。后期则需要大家一起共享经验与教训,分析结果,讨论课程设计报告内容。这种管理模式正是目前用人单位开发项目采用的常规模式,通过提前适应团队协作,以解决工程实际问题为目标的个人负责结合团队需要模式。使同学们更全面地了解企业医学成像设备研发、制造、维护需要,也使同学们更了解医院的影像设备管理规范和自身的安全防护。

2.4课程设计结果分析。课程设计的最后一天为成果汇报日。鼓励学生采用多媒体+实物的方式进行汇报。汇报由项目的提出,整个项目的分解,目标方案的制定,最终实现和实物或仿真展示等几个部分组成。每组汇报完毕,由其他项目组提问相关技术问题。有时提问的角度也是很有创意甚至可以作为下一届的设计题目。通过你问我答,同学们在轻松的氛围内学到了知识,提高了做项目讲解的能力。通过互动能触发学生更全面的思考。2017届医学影像专业的一组同学就是在汇报后,完善了方案,充实了上交论文的内容。课题的结束往往只是下一个课题的开始,课程设计的内涵得以延续。而教师在掌控整个汇报的过程中也可以受益良多,真正实现了教学互长,当然也对教师提出了更高的要求。

3创新实验报告,优化成绩评定标准

基于上述几点课程设计内容上的改进,对于实验报告的要求也进行了改进。课程设计不能像理论课那样出试卷给评分标准进行评定。也不能像实验课程那样根据实验报告或数据分析给分数。课程设计都是结合工程实践中的项目而设计的一个个的小课题,要求学生根据小组的既定题目写专业论文。格式参照科技论文的格式,字数在2000字左右。一周的实践中期要求上交一份中期汇报简报,报告课程设计的进度和设计方法等。成绩评定不单单从论文入手,还要综合考虑一周时间内每个同学的工作量,由平时分和报告分两部分三比七确定。而平时分,结合课程设计中组员表现由各小组组内互评给出。对于这种自己参与打分,同学们表现得非常认真。付出时间较多并带动了整个项目进展的同学都被组员给了高分,极大地体现了平时成绩的公平性。比起大多数理论课只由几次作业成绩取平均要客观些。杜绝了平时缺席,考试成绩好就能得高分的结果评价弊端。论文的内容准确合理、格式正确、论述严密作为课程设计报告分数评价标准。平时分数和报告分数相结合得到《医学成像设备学课程设计》实践课程的最终分数。

4结束语

在上海市重点建设课程项目的资助下,本文《医学成像设备学课程设计》对该课程教学进行了探索。探索的目的,一是为了提高实践教学质量,从而为培养能在医疗卫生单位从事医学成像技术的医学高级专门人才奠定基础;二是为国内从事《医学成像设备学课程设计》教学的同行提供一点参考。微视频形式新颖,主题突出,交互性强更能激发学生学习兴趣。结合工程项目的问题解决为导向的分组合作方式更利于发挥学生的特长,使之明白团队合作的必要性。但限于作者水平文中尚有不当之处,恳请同行给予指正。

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[7]石磊,郝静.Multisim仿真在电路课程中的应用[J].科技资讯,2015,13(20):200.

电路原理论文范文篇6

开展物理实验科技竞赛,即要达到提高教师“教”的积极性,又要实现激发学生“学”的热情的目的。大学物理实验科技竞赛是一项推广物理概念,培养学生动手能力的活动。在搭建适合物理实验科技竞赛的平台方面,要尽可能采用综合设计性实验项目,该实验项目应是全开放式的,只提要求,不设限制[8],要求学生在任课老师指导下对自己在科学和技术范畴感兴趣的内容进行研究或设计,设计的内容可以是对某些自然现象的科学理论分析;也可以是对仪器设备的创新设计制作;或是对现有仪器设备的原理和设计进行改进;或是独特的测试方法和手段等。将其理论研究成果或设计思想、设计原理、实验结果等,以科技论文的形式提交,并将该内容与科技竞赛结合起来,开展全校性的大学物理实验科技竞赛活动,以此来提高学生对物理实验学习的积极性和兴趣。进而提高物理实验的效率和教学质量。

2科技竞赛的组织实施

2.1科技竞赛项目及要求

首先关于举办大学生物理实验科技竞赛的通知。竞赛分为初赛、实验操作和答辩三个环节进行,报名与参赛均以组为单位,每组两人。初赛以笔试形式考查报名选手的基本知识和基本实验技能。实验操作考察学生的动手能力和灵活运用所学知识设计实验的能力,参照我校现有仪器和条件,提出竞赛项目及要求:(1)学生在校期间完成的物理思想清晰,物理知识点明确的实验制作或测试方法和手段。(2)学生在校期间完成的物理思想清晰、与实验相关的科研论文和教学论文。教学论文包括物理实验内容和方法的改进、现代测量技术在物理实验中的应用以及实验数据处理优化等。(3)对物理实验现有仪器进行改进,使操作更加便捷、测量更加精确;对物理实验现有仪器进行重新组合,开发新的实验项目,完成新的实验功能;基于物理课现有实验项目,提出新的实验方法。实验操作中要求两名选手团结协作,按照自己的设计方案在规定时间内完成仪器调试、数据测量、提交报告。

2.2评判标准

由任课教师对学生提交的论文进行评定,要求论文的物理思想清晰,物理知识点准确,论文结构合理,语言描述流畅,符合科技论文的基本要求。

2.3评奖办法

由任课老师在每自然班筛选出三组同学进入最终的竞赛,评奖小组由所有任课教师和物理实验老师共同组成,最终采用答辩方式确定前三等奖,并颁发获奖证书及奖金。其成绩可按一定比例计入大学物理实验课程的总成绩。很明显,这种充分体现学生实践能力的竞赛项目及评奖活动,会充分激发教师和学生做好物理实验的积极性和“教好”与“学好”的热情,可有效地将老师和学生结合成统一的整体。

2.4科技竞赛项目实例

竞赛项目:利用万用表检测较为复杂的集成电路故障所需仪器:万用表;集成电路操作过程分析:首先要根据故障现象,判断出故障的大体部位,然后通过测量,把故障的可能部位逐步缩小,最后找到故障所在。集成电路中总有一个接地脚与印制电路板上的“地”线是接通的,由于集成电路内部都采用直接耦合,因此,集成块的其他引脚与接地脚之间都存在着确定的直流电阻。可通过用万用表测量各引脚的内部等效直流电阻来判断其好坏,若各引脚的内部等效电阻与标准值相符,说明这块集成块是好的;反之若与标准值相差过大,说明集成块内部损坏。当然,由于集成块内部有大量的三极管、二极管等非线性元件,在测量中单测得一个阻值还不能判断其好坏,必须互换表笔再测量一次,获得正、反向两个阻值。

只有当内部直流等效电阻正、反向阻值都符合标准时,才能断定该集成块完好。也可采用在路测量。先测量其引脚电压,如果电压异常,可断开引脚连线测接线端电压,以判断电压变化是由元件引起,还是集成块内部引起。在路检测集成电路内部直流等效电阻时可以不必把集成块从电路上拆下来,只需将电压或在路电阻异常的脚与电路断开,同时将接地脚也与电路板断开,其他脚维持原状,测量出测试脚与接地脚之间的内部直流等效电阻的正、反向阳值便可判断其好坏。效果与不足:学生通过竞赛对万用表的使用方法和注意事项有了更加深入的理解,通过对复杂的集成电路故障的分析检测,对各种仪器设备的电路故障分析检测能力有了明显的提升,懂得了学以致用的乐趣,对其他的物理实验项目也有了浓厚的兴趣。不足之处是每个自然班只有三组同学参加竞赛,竞赛的影响面不够宽广,今后要进一步扩大参赛同学的人数。

3结论

电路原理论文范文篇7

关键词:CDIO;电子电路;实践教学

在新课改背景下,对于实践教学的重视程度日渐提高,尤其是对于动手实践操作能力要求较高的工程产品,如电子产品,更是要加强实践教学,才能培养更多的应用型创新人才。基于此,引入CDIO模式进行电子电路实践教学成为必然趋势。

一关于CDIO的思考

所谓的CDIO是流行于工程教育界的一种新型教学模式,旨在培养学生的主动实践动手能力,将整个工程实践项目融入教学过程中,加强工程实践课程之间的有机联系,进一步提高教学效果。CDIO主要包含了4个方面的内容,即conceive(构思)、design(设计)、implement(实现)、operate(运作),这也明确体现了CDIO教学模式的重点就是实践,通过不断的动手实践操作加深对相关理论知识的理解巩固,以理论联系实际的观念来培养更多创新型实践能力强的高素质工程技术人员[1]。电子电路是工科专业中的一门必须课程,其本身的动手实践性较强,从对电子产品原理、结构的了解,元器件的选择,以及原理图的绘制、分析、改进等各个环节,都离不开学生的动手实践操作。

二基于CDIO的电子电路实例分析

在这里主要选择荧光灯电子镇流器作为实例研究对象,基于CDIO模式展开实践教学,让电子电路理论知识与实践教学达到高度的结合统一,利用对荧光灯电子镇流器产品的实际解剖来达到一定的实践教学效果。具体实践操作流程如下图1所示。1.了解电子产品原理并选购适合的产品教师制定研究电子产品后,引导学生通过各种途径查阅相关资料,自行了解该电子产品的电路原理和基本构造等相关情况。通过了解发现荧光灯电子镇流器采用的主要技术为高频开关变换,它能有效的进行电流值的切换,其工作原理如下图2所示[2]。在对荧光灯电子镇流器的电路原理结构有一定了解后,就需要学生选购电子产品进行解剖,必须对市场上的产品进行一定的调研、分析、对比,并结合自身的实际情况选择最适合用于实践的电子产品。而关于电子产品的型号、规格、复杂程度都由学生自己决定,本文所用到的实例研究的荧光灯电子镇流器额定功率是30W。2.结合实物绘制电路图并分析电路原理在CDIO模式的引导下,选择了电子实物,就需要对其进行一定的分析研究。首先,就要求学生结合荧光灯电子镇流器实物,绘制其具体的电路图,这是最基础也是最关键的一个环节,对后续的研究分析具有重要影响。因此,要求学生必须细心、耐心,务必确保电子电路图的精准。本次用于研究的30W功率的荧光灯电子镇流器电路图如下图3所示:绘制出具体的电子电路图后,就需要结合相关理论知识对其进行详细分析,全面深入了解掌握电子电路的原理。从上图3中可以发现,主要涵盖了eMI滤波器、桥式整流器、PFC电路、DC-AC半桥逆变器和荧光灯输出电路几大部分[3]。其中,eMI滤波器主要是减弱电网电磁干扰,并防止电子整流器的电磁干扰侵入电网,图中L1、C1、F0共同构成了eMI滤波器。桥式整流器旨在将电源转换为直流电压,PFC电路包括了D5、D6、D7、C2、C3五部分,有效的延长了整流二极管的导通时间,将电流为零的死区时间控制在半周期的1/3范围内。而DC-AC半桥逆变器构成中有自振荡启动电路、功率晶体管、可饱和脉冲变压器、电感器及串联谐振电路。加电后,直流总线的电压通过电阻对电容充电,到达一定程度后就会冲破二极管,将电流注入Q1功率晶体管导通,这时形成的电流主要流向是:C4-上灯丝-C9-下灯丝-L2-T1b-Q1-R5-地,正在充电的是C9。当Q1导通后,启动电路无法对其产生作用,主要通过T1绕组间耦合形成的反馈来维持,在电流升高后,变压器将会达到饱和状态,Q1基极电位降低,而Q2则升高,在系列连锁反映后Q2也将处于饱和导通状态,Q1截止,在C9开始放电后就会改变原来的电流路径。而在T1磁芯饱和后,Q2就会进入截止状态,而Q1重新进入饱和,如此的循环往复产生的脉冲电流交替变化导致串联电路出现谐振,将其电压脉冲加在灯管两端就能点亮荧光灯。而在这个过程中,还设置了电流为0的死区时间,不仅避免了晶体间的损坏,也大大提高了续流效果。3.重新设计并测试电路,达到改良目的在对荧光灯电子镇流器电路原理进行一定的了解分析后,就需要针对其存在的不足提出整改意见,并重新设计新的电路图,最终进行测试,以达到整改目的,这是在CDIO模式下电子电路实践教学的重要环节。通过对电路原理的分析发现,可以改进的在于eMI的电磁传导干扰,打破原来的共模干扰与差模干扰单一的传导干扰方式,形成一种新的复合型滤波器,具体如图4所示[4]。这里有两个电容器,即X(C1、C2)和Y(C3、C4),其中X主要用于减弱差模信号干扰,而Y则是用来抑制共模干扰信号的。通过测试发现在两个电容器的共同配合下,降低了电磁干扰效果,对电子产品电路的正常运行起到了一定的保护作用。

三结语

综上所述,将CDIO用于电子电路实践教学过程中,能达到良好的教学效果,利于提高学生的动手实践操作能力,应当予以重视[5]。

作者:文辉 蒋艳英 单位:桂林电子科技大学

参考文献

[1]邓文婷,谢斌盛.基于CDIO的电子电路实践教学方法初探[J].实验科学与技术,2016,14(2):92-94,102.

[2]毛兴武,祝大卫.新型电子镇流器电路原理与设计[M].北京:人民邮电出版社,2008:41-66.

[3]邓文婷,朱静.电子电路实践教学探索[J].东莞理工学院学报,2014,21(3):109-113.

电路原理论文范文篇8

案例教学法的可行性

案例教学法是一种先进的教学方式,教师根据工程生产实际给出若干案例,学生分成若干研究小组,在教师地引导下组织文献查阅、研究和讨论,在规定时间内完成案例的设计后,通过报告的形式汇报研究成果,汇报完成后由教师和学生共同进行对相关问题的讨论。在这种教学方式下,学生由被动的接受者转变为知识的发掘者,实现教师与学生、学生与学生间的互动。与传统教学方式相比,案例教学法的优势十分突出,大大改善了教学效果,因此已经在我国高校的课堂教学中得到应用。[6,7]电力电子技术在工业生产和国民生活中应用广泛,同时也综合了电子技术、电路、自动控制等多个学科,因此具有很强的工程性和综合性。同时,“电力电子技术”强调理论联系实际,因此必须重视实践性教学。在“电力电子技术”的教学中引入案例教学法,对于达到课程的实践性和综合性要求,调动学生学习的自觉性和主动性,提高学生自学能力和实践能力,改善教学效果,大有裨益。

案例教学法的实施过程

新型教学法的实施步骤为:1.提出课题(案例)将全班学生分为5个课题小组,小组可由教师划定,学生也可以自由组合。根据“电力电子技术”教学大纲和教学目标要求,选取实践性较强的5个案例,分配给5个课题小组,每个小组负责1个课题,课题的选择由各组自行协商。由于学生刚刚接触“电力电子技术”,因此教师在选择案例时需注意案例的难度,案例不能过于简单,需具有挑战性,但也不能难度过大,占用学生过多的时间,甚至令学生失去兴趣。经过实践,笔者给出的第一批5个案例为:级联式晶闸管整流器的设计、高功率因数PWM整流器的设计、SPWM逆变电源的设计、矩形波交流电源的设计、高频高压脉冲电源的设计。当然,案例的选择并不是一成不变的,为了防止部分学生向上一届学生索要案例设计结果,同时考虑到电力电子技术发展迅速,每一届教学中都将对案例进行修改或更换.2.研究学习各课题小组根据案例的要求,进行分工合作,首先要充分理解教材,判断案例涉及教材中的哪部分章节的内容,深入阅读教材,然后根据教师提供的文献资料及学习方法,通过图书馆、期刊网等文献检索工具的帮助,查阅相关文献,对课题进行拓展学习。由于课题涉及的电路、自动控制等方面的理论较多,需要学生阅读较多的文献。小组成员之间需要经常沟通和讨论,并进行材料的整合并为报告做准备。3.仿真研究由于学时以及实验条件所限,学生无法对每个设计出的电路进行实验研究,为了检验设计结果的正确性,可采用仿真验证的方法。目前,有多种仿真软件可以仿真电力电子电路,其中最常用的是Matlab/Simulink和PSIM。这两种软件已被许多教师用于课堂教学中,但学生动手使用的并不多,实际上,这两种软件易学易用,学生无需在学习软件的使用方法上花费太多的时间。在案例设计过程中,学生可以随时用设计的仿真程序验证设计的正确性;设计完成后,要给出不同拓扑结构、不同控制策略、不同电路参数和控制参数下的主要波形,并由此确定最佳拓扑和参数。在第二和第三阶段,学生可通过网络课程平台与教师交流。4.报告讨论报告和讨论是案例教学法的重要环节,一般安排在课程结尾阶段进行。由于学时的限制,为每个案例分配的时间为20分钟~30分钟。课题组推举一位报告人,报告人应在报告前做好PowerPoint讲稿,报告时用5分钟的时间介绍案例的要求和设计结果。余下时间由全体学生讨论设计的合理性,学生也可以提出各种问题,由报告人进行解答,报告人解答不了的,由该课题组的其他成员解答。教师在此过程中应对讨论的深度和广度加以把握,最后对案例设计的结果进行点评,并记录学生在报告和讨论过程中的表现,作为考核的依据。5.撰写小论文通过一个学期的学习与实践,每个学生提交一份与案例相关的研究性小论文,教师应要求每个课题组内各成员间的小论文内容有区别,即应侧重于自己所研究的那一部分。6.期末考核期末考核的成绩由三部分组成:报告和讨论过程中的表现以及小论文的质量。为了保证考核的公平性,教师在布置任务时要为课题组的每个成员分配不同的工作。以“SPWM逆变电源的设计”为例,可将案例拆分为若干子课题,如:单相逆变电源的设计、三相逆变电源的设计、常规SPWM调制方法研究、梯形波SPWM调制方法研究、鞍形波SPWM调制方法研究等几个子课题。在小组成员较多的情况下,可令其中一部分同学用Matlab/Simulink仿真,其余同学用PSIM仿真,这样不仅使每个学生都有相互独立的任务,还可将不同仿真软件得到的结果进行相互验证。

案例举例

电路原理论文范文篇9

培养计划修订要遵循高等教育要重视培养大学生的创新能力、实践能力和创业精神的要求,坚持全员性与社会性、科学性与规范性、基础性与实践性、个性化与自主性、特色化与国际化五大原则,建立一个符合电子信息类专业特点的“通识教育+专业教育”的人才培养体系及学科平台课程体系。

1.1课程内容

在知识结构方面,要求学生有良好的思想素养与专业知识。专业知识主要有学科基础课、专业核心课程、高校学生电子设计能力培养的探讨楼然苗(浙江海洋学院,浙江舟山316022)专业方向课、专业选修课。课程设置一定要有针对性,象模拟电路、数字电路、单片机技术、EDA技术、电路原理图与PCB设计、电子综合设计等课程一定要重点把握。一些针对性不强的课程如计算机辅助设计、集成电路设计可作为辅修或选修课程。

1.2课程学时

以“精简教学内容、压缩课堂教学学时,加强实践教学环节的有效性”为原则,合理分配课堂学时与实验学时的比例,对于与学生电子设计能力关系密切的课程需适当增加一些学时。如电子信息类专业方向课中的电子设计自动化、电子综合设计辅导等课程可适当提高实验学时数;专业核心课中的单片机原理及应用课程可按2:1.5设定理论学时与实验学时比(32学时+24学时)。

1.3集中实践教学环节

去消一些效果不好、由学生自主联系、分散实习的课程或减少学分,减少一些效果不好的课程设计、毕业设计学时或改为完成设计作品学分制。为了让学生拥有对一个电子产品从设计、开发到成品的全过程能力,除一般的实验、课程设计、毕业设计外,可重点开设电路图与PCB制作、C语言编程、单片机设计、电子设计等综合技能训练项目。

1.4形成系统教学

将大学生学科竞赛的培训与辅导教学内容纳入课程学分系统中,形成系统的教学计划,为提高学生电子设计创新能力及参加全国全省大学生电子设计竞赛奠定基础。

1.5学分的替代制度

建立学分免修、替代制度,将学生专利、学术论文、竞赛获奖等纳入学分免修、替代等制度中,促进学生参与创新研究的积极性。

2.教材改革与建设

要鼓励教师选用国内外优秀教材,鼓励教师编写有校本专业特色的教材,体现专业特色、行业特色和学校特色。对电子信息类专业来说,出版编写一些实用性强、有工程项目应用实例的实践教材是非常有必要的,如电子综合设计实例与辅导、电路原理图与PCB设计实例、单片机设计实例辅导等等。

3.课堂与实验教学改革

在课堂教学中要积极推动课程教学范式的根本性转变,在基础课程中可探索包班制、分级制、分层制、挂牌上课等基础课程综合改革,逐步实行教考分离。在学科基础课、专业课中实施任务驱动、基于问题、合作学习、案例教学等研究性教学方法,积极探索各种理论与实践互动的教学方式,培养学生的自学能力、研究能力、合作能力。对一些与电子设计能力培养关系密切的课程的课堂与实验教学可作以下一些偿试。

3.1将与计算机操作关系密切的如“单片机原理及应用”、“电路原理图与PCB设计”等理论课放在电子交互教室(机房)上课,在教学中将理论教学与上机实训内容交替进行,强化教学效果。

3.2探索慕课等网络助学平台教学方式。分清教师讲与学生学的内容,在网上可布置课外学生个人学习内容、探究式学习内容、拓展性学习内容,提高学生自主学习能力。一些选修课、方向课可借助网络课堂等形式开设。

3.3实验项目尽量与实际电子设计工程项目结合起来,真题真做,促进“教、学、做”相结合的“理论实际一体化”教学模式。

3.4实施教考分离,以机考替代纸质考试,或实施以设计作品为主的课程成绩评分制度,促进实践动手能力的提高。

4.实践环节的改革

通过对电子信息类大学生就业岗位能力要求的调研,合理制定学生的专业技能标准,明确职业技能考证要求,优化实践教学环节,提高实践学分,从基本素质、基础技能、专业技能、综合训练四个步骤及素质拓展、基础技能、专业技能、专业综合能力、综合实习和创新实践六个模块构建实践教学体系。对一些效果不好的课程设计报告、毕业设计论文学分评定制,可改成以课程设计实物作品、毕业设计实物作品、发表的科技论文、获得的知识产权(专利)证书、学科竞赛获奖证书等为主的成果学分评定制;一些分散的学生自主生产实习、毕业实习可改为教师带队制的集中实习;有条件的高校可建设校内电子焊接加工生产线,使之成为具备电子路线设计、加工、生产、测试全过程功能的电子设备校内生产实习基地。

5.课外学科竞赛教学

大学生学科竞赛是促进提高创新实践能力的重要载体,要建立一套与教学培养计划相辅助的学科竞赛教学体系,适当开设一些电子设计类知识的公选课、必修课,成立学生电子设计兴趣小组(社团),提供开放的活动场地,在教师指导下开展日常的电子设计活动,鼓励并辅导学生进行科技、知识产权申请等学术研究活动,活跃校园学术研究气氛,也为大学生电子设计竞赛打下基础。

6.职业证书考证教学

职业技能证书是为了适应用人单位工作的客观需求。在教学上一定要强化与职业考证相关的实践性教学环节。可将职业技能考证培训内容整合到相关教学课程及实验内容中,减少课外考证辅导的教学学时。建立校内电子工程师考证、电工考证、电子CAD考证点并设立网上辅导平台,开放考证训练的实训场地,提高电子工程师、板级工程师、电工等考证学生的持证率。

7.小结

电路原理论文范文篇10

为了更好地实施STS教育,采取课堂渗透的方法在当今教育体制下无疑是一条主要途径,但仅有这还不够,有效和生动地开展各种形式的课外活动,必将成为一种最重要的开放式的辅助手段。近几年来,我在这方面进行了大胆的探索和创新,取得了良好的效果。

一、开展课外小实验活动,培养学生动手操作能力

高中物理试验课本上除演示实验和学生实验外,还根据不同章节的知识特点确定了近20个课外小实验,我觉得将其分布在三年时间内完成仍显不足。为此我联系有关章节知识,另外增补了10多个。如在《动量》一章里增设了“用自来水观察反冲运动”;在《电场》一章里增设了“静电屏蔽现象的观察”;在《光的色散》一节里增设了“室内彩虹形成”等小实验,平均每月至少有一个可做。我把这30多个课外小实验编成序列,按教材的特点分阶段以各课外实验兴趣小组为中心组织实施,每个小实验尽量要求学生独立设计,独立操作,并独立完成实验报告。对于难一些的小实验,我给予一定的提示与指导,包括实验原理、所需器材、操作与观察要领等。有些实验原理简单,需要的器材不多且在身边易找,要求他们在实验室外随机场所完成。而有些实验需要利用实验室现有器材,必须要他们在实验室里完成。如“测人的反应时间”、“缝衣针浮在水面上”、“观察光的衍射现象”等大部分小实验均可在实验室外完成,而“观察电磁感应现象”、“微小形变的显示与观察”等少部分小实验可在实验室里完成。

每学期每班能收到学生完成的课外小实验报告和小结达100余份,对这些报告和小结我都给予了及时的批阅,从中还筛选出20余篇优秀报告和小结装订成册进行展览,然后存档。

丰富有趣的课外小实验活动,极大地激发了学生学习物理的兴趣,加深了对物理概念和规律的理解,同时提高了动手操作和手脑并用的能力,对学生智力开发不无裨益。

近几年高考中,加强了对课外实验设计能力的考察,这标志着今后高考命题的改革方向。由于我重视学生课外实验设计能力的训练,99年高考中,我所带的毕业班实验题得分率较高,平均分为15.2分,而实验题总分为17分。

二、开展科技小制作和撰写科技小论文活动,培养学生的创新思维和创造能力

科技创造和发明给人类的生活带来了翻天覆地的变化,应用物理学也因此占有很重要的位置。要想培养爱迪生式的大发明家,必须从小事做起。

首先,我将教材上与我们日常生活和社会生活联系较紧的知识作恰当地扩展,引导学生在课外独立完成科技小制作。如在学完“静电感应”后,学生完成了“简易静电吸尘器制作”和“简易验电器制作”;在学完了“动量守恒定律”后,学生完成了“微型火箭的制作”;在学完电路知识后,学生完成了“简易热得快自控电路设计与安装”、“节日闪烁彩灯电路的设计与安装”和“多用电表组装”;学完了“透镜成像”后,学生完成了“照片的拍摄与冲洗”;学完了“声波”知识后,学生完成了“普通开水壶报警器设计与安装”;学完“磁场”后,学生完成了“指南针制作”等等。

其次,我引导学生对身边观察到的和课本上遇到的物理现象作理论和实践上的思考,写出了一篇篇嫩稚而又不失科学的小论文。学了“向心力”知识后,学生写出了《汽车拐弯安全谈》;学了“动量定理后”,学生写出了《汽车制造中的舒适问题》;学了“超重和失重”知识后,学生写出了《在宇宙飞船中的生活起居》;学了“圆周运动”后,学生写出了《地球形状为什么是椭球体》;学了“振动和波”后,学生写出了《房屋建筑中的防震设计》等。

再次,我结合现代前沿科学和对未来科学的展望,引导学生大胆地进行科学幻想。他们在查阅了我提供的有关资料后,写出了一篇篇发人深思的科幻小论文。如《月地索道与来来太空旅游》、《未来能源的开发和利用》、《超导现象与电力革命》、《反物质世界与物质世界的碰撞》、《环保生物电池》等等。

生动有趣的科技小制作和小论文撰写活动,极大地陶冶了学生们的科学情趣,培养了他们独立思考、独立创造、独立幻想的能力,对他们养成良好的科学态度和良好的科学习惯打下了坚实的基础,对他们未来献身科学的人生道路也有很大的启迪。

每学年每班能收到学生的小制作和小论文达50多件(篇),在98年由京山县科协举办的中小学生科技小论文、小制作评选活动中有2人获一等奖,2人获二等奖,4人获三等奖,获奖数居全县各校之首。有二项还作为科技成果向有关单位推广,如《楼道感应灯控电路的设计》被推广到建工局,《热得快自控电路设计》被推广到制造厂。

三、开展社会实践活动,培养学生的交际能力和社会适应能力

学生在学校相对比较封闭,与社会有较大距离。但学生终究要走入社会,在人海茫茫中寻找自己的位置。而未来社会对人才的要求更加苛刻,生存竞争更加激烈。因此必须引导学生学会面对社会和适应社会。