電子電工專業教學模式的探討

根據自己多年的工作歷練和教學實踐，談幾點關于電子電工專業課程教學模式改革的看法，僅供探討。

一、生源的特殊性決定了教學模式的特殊性

職院的生源中還來自于一部分初中起點的五年制大專生，他們中間很大一部分學生在初中階段的數、理、化成績都不是很好。加上他們年齡小，對社會競爭和生活的艱辛知之甚少，對人生的理想和學習的目的并不是很明確，再加上他們自制能力差，這就給高職的專業教學帶來了一定難度，也就要求我們的高職教學模式與之相適應。筆者在這方面進行了以下幾個方面的探索。

利用講課中學生聽課疲勞的間隙，插述一些本專業的美好前景和市場人才供需現狀，談一些學習本專業的成功人士的成功案例和從事本專業人士在實踐工作中的一些奇聞趣事，來活躍一下課堂氣氛，解決學生的困倦問題，同時通過一些成功人士的成功案例的講述，激發學生的學習熱情和興趣，使他們從案例中感悟出學習的重要性，增強學習的自覺性。

采取要求學生提前課程預習的方法，并加強督促檢查，這樣能讓學生對將要講述的課程內容有所了解，在提前預習的基礎上再來聽課，其聽課的效率能大大提高。

課后要求學生認真完成好布置的作業。老師要認真看好作業，并做好作業的課堂講評，這樣有利于學生對所學的知識逐步的消化吸收和鞏固。

重要原理要反復講，直至聽懂理解為止，這樣便于學生強化記憶，將其原理弄懂弄通，為下步的學習打下堅實的基礎。切忌不顧學生學習效果一遍過的教學方式。

定量分析改為定性分析講。由于學生一部分是初中畢業，沒有學習高等數學課程，而電子電工專業課程中很多章節都涉及高等數學，例如，單一參數電路元件交流電路，是采用的高等數學的定量分析法，如果老師照本授課，反而會使學生墮入云海，失去學習信心。然而，因人施教應成為職教教學的根本。這時應采用定性的分析方法，即將高等數學分析要表達的內容采用文字和口述相結合的方式表達出來，這樣才能使學生在文字表述和口述的方式中理解和掌握其原理，達到讓學生理解弄懂的目的。

在講述工作原理時，要結合實物講解，從而達到理論與實踐相結合的目的，增強學生學習的信心和學習的興趣。

要遵循由淺入深、由易到難、循序漸進、步步為營的原則，切實打好基礎，切忌盲目跟進。學習電子電工維修專業的學生，由于開始不了解基礎課程和專業課程之間的辯證關系，在學習基礎課時，由于感覺枯燥，因此，一般基礎課程學習都不是太好。在開始專業課學習前，應適當對基礎課的相關部分原理進行復習，再逐漸進入專業課程的原理講析。例如，在講《電工技術》課程的“電動機正反轉控制電路”時，應先從點動控制講起，繼而是單向啟動控制，再到自鎖、互鎖及過載保護電路，最后就落在正反轉控制電路，這樣就便于學生在學習中更明了的掌握電動機的控制的工作原理和工作過程以及線路的走向，為整個電力拖動自動控制的學習和將來的實踐操作打下良好的基礎。

二、高職專業的特殊性決定了教學模式的實踐性

高職學院是為社會培養具有專業技能的社會所需人才，要使他們走入社會就能勝任所學專業的工作，在校就必須對學生在強化理論學習的同時，強化實際操作技能訓練。

對于電子電工專業而言，實驗是必不可少的學習步驟，將平時的教學與生動的實驗課相融合，才能達到最好的效果.

下面就以一個電動汽車的實驗中，小汽車所需要的電機驅動為例，來看看實驗與理論教學的結合，其實驗原理如圖1所示。

1.實驗中所需電源裝置

方案一：所有器件采用單一電源（4節AA電池供電）。這樣供電比較簡單，但是由于電動機啟動時瞬間電流很大，而且PWM驅動電機電流波動較大，會造成電壓不穩，有毛刺等干擾，嚴重時可能造成數字芯片掉電，缺點十分明顯。

方案二：雙電源供電。將電動機驅動電源與控制電路電源完全隔離，利用光電耦合傳輸信號。這樣雖然不如單電源方便靈活，但可以將電動機驅動所帶來的干擾徹底消除，提高了系統的穩定性。

因為本設計的穩定性可靠性更重要，所以采用方案二。

2.電機驅動模塊的設計方案

方案一：采用繼電器對電動機的開或關進行控制，通過開關的切換對小車的速度進行調整。這個方案的優點是電路較為簡單，缺點是繼電器的響應時間慢，機械壽命不長，可靠性不高等。

方案二：采用電阻網絡或數字電位器調整電動機的分壓，從而達到調速的目的。但是電阻網絡只能實現有級調速，精度不夠，而數字電阻的元器件價格比較昂貴。而且，一般電動機的電阻很小，但電流很大，分壓不僅會降低效率，而且很難實現。

方案三：采用由達林頓管組成的H型電路。采用單片機控制達林頓管使之工作在占空比可調的開關狀態，精確調整電動機的轉速。這種電路由于工作在管子的飽和截止模式下，效率非常高；H型電路保證了可以簡單地實現轉速和方向的控制；電子開關的速度很快，穩定性也極強，是一種廣泛采用的PWM調速技術。

基于前面的理論分析和方案比較，選擇了方案三。

在H電路的應用中，有兩種實現方式，一種是由兩個PNP管和兩個NPN管組成的H電路，一種是由四個NPN管組成的H電路。在實際的調試中，發現第一種組成的電路效率不如第二種，而且需要升壓，以保證四個管子的工作狀態。所以最終選擇了第二種組成。

三、電動機PWM驅動模塊的電路設計與實現

具體電路如圖2所示。

一開始考慮到單片機I/O口的驅動能力，用了一個放大管將電流放大，用來驅動光耦TLP-521-2。

后據別人介紹，用單片機帶上拉電阻的I/O口，可以驅動光耦的發射管，在實際電路中已做了修改，等待整機調試的時候，可以切換兩種方案。

光電耦合器用來實現控制模塊與電機驅動模塊的電氣隔離。在調試時，電機引起的電流、電壓變化非常明顯，所以必須將兩個模塊隔離。

四個大功率三極管，兩個采用PNP，兩個采用NPN型能保證四個管子都工作在放大和截止區，減少功耗。

電阻的選擇原則是合適的降低電壓，確保功率管的工作狀態。

以上的部分是關于電動汽車的實驗構想，它的可行性究竟有多大，除了正確的電路原理之外，理論的計算也是必不可少的部分之一。

四、理論計算

電機驅動模塊：

控制電路電源Vcc和電機驅動電路電源V-CHE都采用4.8V電源（四個5號充電電池AA）。

電阻采用0.25W，可以達到需要。電路單個電阻最大功率為0.016W。

放大BJT 2N2222的極限參數如下：Vbeo=60V，Vceo=30V，Vebo=5V，Ic=0.8A，Ptot=0.5W，Tj=175℃。

開關BJT3904的極限參數如下：Vcbo=60V，Vceo=40V，Vceo=6V，Ic=200mA，Icm=300mA，Ibm=100mA，Ptot=500mW。

功率達林頓管TIP132，TIP137的極限參數如下：Vcbo=100V，Vceo=100V，Vebo=5V，Ic=8A，Icm=12A，Ib=0.3A，Ptot=70W，Tjmax=150℃，TIP132為NPN型，TIP137為PNP型。

每個元件均能在設計電路下正常工作。

五、測試方法與數據

對黑線檢測模塊，速度和路程計算模塊，分頻電路模塊，電機驅動模塊采用的測試工具是：（1）虛擬儀器 HS801；（2）FLUKE萬用表； （3）直流電壓源。

軟件編程及仿真使用的是偉福仿真器。

在理論中測得的精確數值，雖然不能完全在實踐中得到證實，但是它卻為實驗的可行與成功鋪平了道路，沒有理論的實驗存在著生存的危機，而沒有實踐的理論最終也不過是一紙空談而已。

由此可見，課程安排要注意保持教學過程的有序性，知識、能力訓練的遞進性和漸進性。在課程設計過程中，要注重把握能力重點、層次和定位，不要大雜燴，面面俱到。這種課程模式，需要大量高水平、高質量、自主性的課程教材，教材的組織開發的任務艱巨。以能力為核心設計課程模式，突出了實踐性，不強調理論學習的系統和完整性，但仍需要在“必需、夠用”的原則下，保持一定比例專業基礎和專業理論課程，對培養對象的適應性和今后的繼續教育有很大意義.總而言之，電子電工專業因應用需求不斷向前發展，還會開拓更多更新的應用領域。

（作者單位：湖南化工職業技術學院）

注：“本文中所涉及到的圖表、公式、注解等請以PDF格式閱讀”