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《模拟电子技术》基于“1+X”证书教材建设探析

2020-04-30蒋兴加

时代农机 2020年1期
关键词:模拟电子技术涡流电感

蒋兴加

(广西机电职业技术学院 电气工程系,广西 南宁 530007)

从2014年国务院发布《关于加快发展现代职业教育的决定》至2019年国务院等部门密集发布《国家职业教育改革实施方案》、《关于实施中国特色高水平高职学校和专业建设计划的意见》、《关于在院校实施“学历证书+若干职业技能等级书”制度试点方案》等多个职业教育文件,高等职业教育培养的是技术应用型人才,培养学生会思考、会学习、会应用,掌握一定的专业理论知识,又具有较强职业实践技能的高素质人才是高等职业教育培养的基本目标。

1 引言

职业教育改革涉及到教学理念、教学方法、教学内容及教材、考核评价、双师型教师队伍、教学设备、资源库等方面,而教材建设是承载职业教育改革的核心;目前模拟电子技术教材既存在脱离后续课程的需求,又未能充分吸收教研教改最新成果;编写对接“1+X证书”和“工学结合”教材,以融合学历教育和提升职业能力的课程具有十分重要的现实意义。

传统教材源于学科性,普遍存在理论抽象、繁琐,实例枯燥、脱离实际。目前,虽出版了“项目教学法”为主体的《模拟电子技术》类教材;但此类教材也存在一定不足,主要表现为:①较大程度限于实现形式上的“项目教学”,其实质源于学术性课程内容的重构,“项目教学”无法有效实施。②“唯项目”至上,过分堆砌项目,其实用性和可操作性存在一定的局限性。

2 教材建设

2.1 指导思想

以“工学合作、1+X证书、立体化跨界”为切入点,以更好地适应当前高等职业教育跨越式发展需要,对接教研教改成果和模拟电子技术发展,结合学习规律和专业基础课特性,立足于将新知识、新技术、新方法、新理念、新的职教精神融合到教学实践中并指导教材编写工作。以“懂结构、懂原理、懂性能,会看、会画、会算、会选、会用,上下一体互通”为目标,并以“理论和实践并重,培养技能和应用优先”的基本理念指导课程标准制订、教材内容的确定及具体编写工作。

2.2 基本目标

本课程的目的在于使学生通过本课程的学习,主要掌握模拟电子技术的常用元件和电路,为岗位核心能力的培养奠定基础。以基本知识、基本理论、基本技能为主线,突出器件与基本应用相结合,理论教学与实践训练相结合,做到理论知识够用为度,加强实践教学和实际应用能力的培养,对接双证融通考核点。使学生掌握元件的结构和特性,掌握电路的分析、识图、绘图、计算、装配、调试、维护、设计、技术文档书写、交流合作等应用能力。为实现课程目标,编写教材的立足点在于项目载体的选择。

2.3 基本思路

教材编写充分体现理论分析和电子制作技能的有机融合,注重学生分析问题、解决问题和创新能力的培养。

(1)课程编写首先改变理念。以职业能力为基础、以服务后续课程为主线、以1+X证书为起点,贯彻“项目教学法”与“课证融通”教学模式。

(2)精心构筑课程建设团队。强化“工学结合”;邀请企业人员参与课程设计,召集课程专家、行业专家及生产一线技术员对教材建设进行研讨、论证,使课程能够体现岗位核心能力,课程内容与工作内容相结合,使工学结合的思想渗透到课程教学的各个方面。

(3)确定课程开发路径。通过调研工作岗位群、分析上下一体的课程体系、分析X证书标准,从而确定课程开发主体、确定课程内容和项目载体。另外,编写教材的同时,完善配套的教学资源库建设,服务于学生自主学习。

3 课程项目载体

3.1 项目载体指导思想

为践行“懂结构、懂原理、懂性能,会看、会画、会算、会选、会用”根本目标,突出实用性、综合性、设计性、灵活性思路。课程以“人才培养规格”和“课程编写理念、培养目标”为依据,围绕维修电工、仪表工、可编程控制系统设计师等职业资格标准为需求,贯彻“教、学、做”、“跨界互动”、“1+X 证书”培养模式,遵循学生认知规律和职业教育特色,采用逐级递进、以“工程”平台进行学习情境设计,从而确定课程项目载体。

为实现“1+X证书”要求,项目载体应遵循三原则:其一,优选项目,确保项目质量;其二,为利于学历教育,立足于学科跨界互动,体现“上下对接”理念;其三,项目载体对接职业证书,为职业能力提升奠定基础,所选项目载体应体现工程实用价值。下面以“电感接近开关”项目为例进行简要说明。

3.2 电感接近开关项目简介

3.2.1 概况

接近开关是一种无需与运动部件进行机械直接接触而可以动作的位置开关,当物体接近开关的感应面到动作距离时,不需要机械接触及施加任何压力即可使开关动作,从而驱动直流电器或给计算机类装置提供控制指令。电感接近开关的实质采用涡流效应,利用电涡流效应,将位移、振动、厚度、转速等非电量转换为阻抗的变化或电感的变化,从而实现非接触测量。

电感接近开关传感器由电感线圈、电容和晶体管组成振荡器,并产生一个交变磁场,当有金属物体接近这一磁场时就会在金属物体内产生涡流,从而导致振荡停止,这种变化被后极放大处理后转换成开关信号输出;接近开关的负载可以是信号灯、继电器线圈或可编程控制器PLC的数字量输入模块。电涡流传感器的功能框图如图1所示。

图1 电感接近开关传感器的功能框图

3.2.2 电路原理

电感接近开关传感器的典型电路原理示意如下图2,分析图2基本上涵盖了模拟电子技术的核心元件和基本应用电路,核心元件包括:电阻、电容、电感、三极管、二极管、运算放大器,基本应用电路包括:整流、放大、振荡、滤波、电压比较器。

电涡流式接近开关的核心电路由LC变压器反馈式振荡器组成,利用金属物体接近产生交变电磁场振荡感应头时,使金属物体产生涡流,涡流反作用于接近开关,使接近开关的振荡能力衰减,内部电路的参数发生变化,进而识别出有无金属物体靠近,进而控制开关的通断。电路中有关元件的参数通过理论计算和实践验证,同时利用电位器体现灵活性。

图2 典型电路原理图

3.2.3 项目实施

项目立足于理解电感接近开关的原理,掌握电路元器件识别与检测、电路图设计与绘制,元件的装配、焊接、调试、故障处理等综合应用能力,逐步培养分析问题和解决问题的工程能力,项目主要实施环节为:元件测量、电路图设计绘制、电路装配、电路调试运行、项目考核评价。

(1)元件测量。根据元件清单,利用万用表逐一测量各个元件,避免元件“带病”安装调试,掌握常用元件符号标识、管脚判断、质量初测原理和方法,做好测量结果记录、整理和分析工作。

(2)电路图绘制。参考图2,利用绘图软件自行绘制电路原理图,根据电路原理及参数,利用仿真软件multisim验证电路性能,记录其静态值和动态性能指标。

(3)电路装配。根据印制电路板布局图,把合格的元件插入安装孔,注意元件管脚、方向和高度,尤其注意变压器线圈分布及同名端,正确装配焊接元件。装配完毕,电路板通过自查和互查,确保装配正确后才能进行上电调试。

(4)电路调试运行。衡量电路相关单元安装、功能验证、性能是否符合要求,电路调试是关键,主要工作环节为:其一、通电前的检测工作,主要包括:检查焊接质量是否达到要求、布线是否有短路、印制电路板清理、电源电压正常。其二、通电后的检测工作,检查三极管各点的电压,确保三极管处于放大状态。其三、调试100K电位器使电路进入振荡状态,用示波器观察获得最大不失真正弦波;100K电位器为振荡器提供合适的静态工作点,改善失真。其四、调试10K电位器使运放工作在电压比较状态;用金属靠近感应头,观察到发光二极管亮灭状态正确切换。

4 结论

分析电感接近开关项目,充分地体现了“1+X证书”模式。一方面,融合了模拟电子技术自身的核心元件和基本应用电路,也涉及到了前续《电工基础》课程的电涡流现象,以及后续《传感器检测技术》、《可编程控制器》、《过程控制系统》等课程的跨界互动,能有效地实现学历教育。另一方面,通过项目的原理分析和实施,对接维修电工、仪表工等职业资格证书的考点及职业能力的培养。总之,基于“跨界互动”、“1+X证书”模式实现教材建设,对提升教学质量和职业教育改革具有一定的意义。

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