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【关键词】模拟电子技术;演变形成;研究;适应能力
模拟电子技术主要由以下几个方面构成:首先是含线性元器件以及非线性元器件组成的电子元器件,其中含线性元器件包括有电阻、电容以及电感等,非线性元器件包括有二极管、三极管等;其次是基本放大电路,其主要是以基本电子元器件所构成,基本放大电路主要有共基、共射、共集三种形式的放大线路;最后是基本典型应用电路。本文主要研究了模拟电子技术电路的演变形成过程。
一、功率放大电路的演变
功率放大器能够为电路提供足够大的负载信号功率。在一定的条件下(正弦波输入、输出基本不失真)。在电路参数确定的情况下,负载可能获得的最大交流功率就是最大输出功率。输出大功率的能源来自电源提供的功率,在一定的输出功率下降低直流电源的功耗能够很好的提高电路的效率。功放在输入信号的控制下会成为功率变换器,其作用是将电源的直流电转换为负载需要的信号功率,由于功放管本身就会产生较大的耗散功率,因此为避免出现发热现象,所以应当加入例如散热片等保护装置,在特殊情况下还需要应用其它保护措施。在进行操作时若想提高效率必须进行无用管耗的减少,以实现有用输出功率的提高,基于此,对于功放的静态设置应定为乙或丙类状态下。已知的基本共集电极电路的特点是功放在电压由多级电压放大器提供时,只能承担良好的带负载或电流的放大能力,功放能够基于此进行演变。
二、稳压电源电路的演变
(一)稳压电源电路的特点
(1)作为电子设备能源的直流稳压电源,其与其他功率放大器一样需要输出大功率,并且需要在总负载状态下运行工作。
(2)直流稳压电源与供方有一个不同点,就是直流稳压电源是一个能源转换电路,其能够把需要的直流电通过电网交流电进行转换得到,由于其在负载变化以及交流电网波动的情况下还能够使直流电压保持稳定,固称为稳压电源,直流电源的核心就是其的稳压环节,电路相对而言也比较复杂。
(二)稳压电源电路的演变过程
基本共集电极电路能够满足以上两个特点,是电压的负反馈,在输出电压时能够满足稳定运行要求,因此可以直接利用已知的射极跟随器组成稳压电路,在电路中交流电通过电容和整流的过滤,形成直流电压,为防止输入端交流电网出现波动现象,需要介入稳压管,实现基极的稳定电压,同时也有利于射极跟随输出电压的稳定。为防止输出端的负载发生变化,通过电压负反馈对输出电压进行稳定处理,变化的电压可以选择利用调整管承受,同时由于调整管与负载是串联着的,因此又称为串联型稳压电路。在该电路中由于静态设置使调整管处于甲类线性放大区,因此会造成效率低、管耗大等问题,在这种情况下,若想提高效率,应当演变从类状态的设法,但是由于稳压电路不能够对外开输入信号进行放大处理,因此只能对调整管进行处理,使其处于开关状态,以此降低管耗。
(三)其他稳压电路的形成
在串联型稳压电路中,如果甲类的静态设置的调整管在线性放大区,就会产生许多不利的因素,例如管耗大、效率低等,为了避免这些问题的出现常常使用的是乙类状态的演变方式,但是这种情况也有弊端,其对于外来输入信号无法进行相关放大处理,因此只能使调整管保持在开关状态,以此来降低管耗量。在此基础上,利用比较器控制和调整输出电压的反馈信号与外加振荡的三角波输出信号,使管导通与截止相互转换工作,进而利用滤波实现直流电压的输出,形成串联开关调整型稳压电路的演变。
综上所述我们可以得到,若想直接进行有源负载、恒流源以及各种差分放大器的演变形成就需要应用到基本共射极电路,各种运放的线性与非线性应用电路的形成可以利用基本反馈电路。
三、结束语
本文通过分析模拟电子技术的功率放大电路以及稳压电源电路的演变,总结归纳了模拟电子技术从已知到未知放大电路的一般规律和方法,阐述了其对放大电路中的各种电流、电压等较强的适应能力。
参考文献
[1]童诗白.模拟电子技术基础[M].北京:高等教育出版社(第2版),1999.
[2]童诗白,华成英.模拟电子技术基础[M].北京:高等教育出版社(第3版),2001.
[3]吴鸿适.电子科学技术的发展[J].未来与发展,1984(3):48-50.
关键词: 电路分析 教学设计 阶段成果
电路是电类专业的必修课,是电类基础课的第一步,走好这一步,相当于为后续课程的学习打下坚实基础。在充分重视素质教育的今天,全面推进电路的教学改革,提高教学水平和教学质量,挖掘学生潜能,发挥学生的主动性和创造性,培养具有综合素质的人才具有重要意义。分析归纳课程的知识构架,探讨课程间知识点的联系,优化电路教学内容,使基础课之间相关内容渗透融合。该课程的主要特点是理论性强、抽象性强、数学知识涉及较多,以往绝大多数教师都采用传统的教学模式,使得课程内容与未来职业实际需求相脱节,学生因学习缺乏兴趣而厌学,教学失去有效性,导致教学质量下降,毕业生根本无法适应现代企业对员工素质的要求。怎样激发学生在专业课程上的学习兴趣并积极参与学习?随着课程改革的不断深入,加之适逢我院国家骨干院校建设,为专业课的彻底改革提供了良好契机和平台,我们在“电路分析”课程的教学中大胆改革,取得了满意效果。
1.教学内容优化
1.1教学内容分解
电路分析课程教学内容以“教、学、做、练”为一体形式展开内容,全书共包括4个学习情境,每个学习情境下对应若干个学习任务,教学内容组织结构图如图1所示:
图1 教学内容组织结构图
1.2与其他电类基础课相辅相成
每一门课程都不是孤立的,都能够与后续课程有机结合起来。在电路分析教学改革实施中,教师有机地结合后续课程,不仅有助于学生该门课程的学习,而且有利于后续课程的融会贯通。
例如基尔霍夫电流定律(KCL)的推论:对集总参数电路中任意一个封闭面S(可看为广义节点),在任意时刻流入(或流出)封闭面的电流的代数和为零,从而有效地为模拟电子技术中三极管的学习做良好的知识铺垫。如图2所示。
NPN管:PNP管:
图2 三极管的电流分配关系
由KCL知:I■=I■+I■
针对不同专业,适当增加、突出与专业有关的内容。对电力专业,功率因数的提高、三相电路等强电内容作为重点内容讲解。
2.课程内容设计
电路分析课程分为“4个学习情境,9个学习任务”,其中每个学习任务以三个教学环节展开:理论教学环节、实验教学环节、仿真教学环节,三个环节环环相扣,互相印证,最终达到“夯实基础、熟练技能、服务专业”的教学目的。
2.1电路仿真软件的使用
社会发展的需要及计算机在学生中的普及,我们开展了电子电路仿真软件的学习,在课程中设置增加multisim仿真软件。仿真分析可以结合具体教学内容,在理论教学过程中穿行。例如在基尔霍夫电流定律学习中,应用仿真软件,根据所学电路的原理图,连接电路,通过仿真很直观地反映出:对节点而言,电荷守恒,即流入节点的电流之和=流出节点的电流之和,使学生很好地掌握了定律内容。电流定律仿真电路见图3所示,由图得出12=6+4+2的结论。
图3 基尔霍夫电流定律仿真电路
教学效果显示,这一方法可大大提高理论可视性,起到辅助教学的作用,有利于学生加深对理论的理解。同时为学生引进电路分析设计的平台,有助于培养他们的创新能力。
2.2电路实验的优化
传统的电路分析实验一般是实验老师事先准备好,然后具体讲解实验方法和操作步骤,学生则按部就班地做。这种灌入式的教学方法虽然在培养学生动手能力、观察能力、记忆能力等方面能取得一定成效,但并不能培养学生独立解决问题的能力和创新意识。
增加综合设计性实验,学生自拟实验方案和步骤,利用仿真软件先进行仿真,然后动手实践。通过实验教学,全面培养学生动手能力与创新能力,使学生成为实验教学主体。
2.3建设课程网站
通过课程网站“教学资源”、“仿真项目”、“实践项目工单”、“在线答疑”、“自主学习”等栏目展示学习内容,可让学生预知将要学习的内容,提高学生学习的针对性和目的性。
3.建立课程考核机制
高职教育考核改革要以能力考核为主体,考核内容要与社会和行业企业对专业人才的规格要求接轨,以达到促进学生知识、能力和素质的提高。
本课程考核采用“形成性考核+素质测评”的考核方式进行,主要以过程考核为主,考核内容涵盖完成学习任务的全过程。具体包含以下几个方面:
(1)学生学习积极性和阶段学习效果评价(考勤、课堂表现、小测验等);
(2)自主学习能力评价(独立完成任务);
(3)表述能力评价(课堂发言、讨论);
(4)团队合作及协作学习能力评价(小组合作);
(5)综合能力评价(操作考试);
(6)考核成绩由平时成绩+终期考核两部分组成。
【关键词】城市道路设计;设计思路;技术要点
近些年来,城镇化建设的快速推进以及经济发展的高速增长,使得城市道路建设越来越多,同时为了满足方便城市居民的出行,促使道路设计工作必须持续的开展以及顺利进行。但是在城市道路设计工作中具有一定的复杂性。因此在道路规划及设计中就要求我们进行全面的思考和总结。
1城市道路设计的概述
在城市发展以及城市建设工作中,城市道路不仅与城市居民的日常生活息息相关,更是整个城市经济发展的核心环节。在城市道路设计中,理想的道路设计应当满通运输能力的需求。城市道路是城市的重要组成部分,也是城市基础建设的核心环节,通常来说,在城市道路设计工作中,由于城市道路本身就属于市政交通的一种,因此在设计中通常都是从公共设施的角度去分析和总结,不仅仅只是关注到它的使用功能上的发挥,并且对于它的艺术效果、使用效果则都是要求应该加以总结以及完善的。
2城市道路设计的思路
在目前的道路工程中,传统的道路设计早已无法满足社会发展需要,因此在设计的过程中通常都是以人性化为主要的设计模式和设计标准,其设计要点主要表现在以下几个方面:
2.1拥堵不能只靠简单地拓宽道路来解决
通常当人们在面临交通拥堵时,都是使用加宽马路的方式,但是这不能从根本上解决问题。通过对世界先进城市交通状况的研究显示,道路的宽度与拥堵程度并不是相辅相成的。在我国城市之中大量使用的立交桥以及环形交叉不仅仅不能解决塞车的问题反而在一定程度上使得问题更加严重,人们应该理解城市属于行人而不是汽车。所以,我们应该不断提倡公共交通,尤其是城市轨道交通。
2.2运用道路线形设计提高设计水平
道路线形设计对道路的使用质量以及交通运输状态有着直接的影响。一个好的线形设计,不但可以给城市交通运输提供安全便利的通道,同时也应该跟沿线周围的自然环境有效的融合在一起,这样就可以使的乘客路途疲劳及时得到缓解。站在景观以及安全观点来说,使用比较大半径的圆弧曲线,比漫长的直线以及短线更为合适。抛去主干路以及交通性的干道不应该使用比较多的转折之外,通常的道路都会使用比较合适的转折,并且来设置偏大的曲线,使得沿线周围的建筑物以及自然景色产生一定的变化,这样的话就可以及时消除长直线的单调,缓解司机的驾车疲劳,减少交通事故的发生。
3城市道路交通工程的设计
3.1交通性道路
交通功能性设施主要是以车行交通服务作为主要的目的,路灯、护栏、候车廊以及人行天桥这些设施的设计应该简洁明快,突出使用功能。交通标志、标线的选为应该有一定的提前量,方便驾驶员在快速行驶中能够及时对前方的路况条件以及管理要求有所了解。
3.2生活性街道
(1)、道路的平面线形可以设计成蛇形或者锯齿形,使得进入的车辆可以减缓车速,也能使得外来车辆因线路曲折不原进入而达到控制车流的目的,同时也会使得曲线形道路对于居民而言趣味性更强,景观更为丰富。(2)、在道路的边缘或中间左右交错种植树木,这样就会有一种不易进入的环境,减少闲杂车辆的进入。并且,在道路上种植树木可以不断提高道路的景观,使得居住区的环境得到美化。(3)、在道路交叉口处设计成凹凸状,同时抬高或者降低路面部分,使得车辆驶过之时有一定的振动感,给驾驶者一定的警示作用;
3.3道路设施设计方面
人是城市公共空间的主体,街道设施是为人提供服务的。所以街道设施的规划设计应该要表现出对人的关怀,将功能与环境景观融为一体。对于人的生理需求以及心理感受的及时关注,会让人产生舒适、方便、自然、和谐以及美好的感受。比如说在人流集中的商业街附近,应该有充足的停车方位方便车辆的停靠;在高大乔木或花坛之间适当的点缀休息座椅,使得人在休息时可以亲近到自然,也能减少夏日的阳光对人的伤害;林荫小道、座椅、路灯以及电话亭等,则是可以为人们提供一些小憩休闲的空间。坚持以人为本不仅仅应该考虑到普通人的要求,同时还应该将社会弱势群体的特殊要求考虑在内,营造出一个平等的社会环境。
4城市道路设计的技术要点
4.1道路的线形设计
道路的使用便捷性,使用质量以及交通运输状态,和道路的线形设计有着一定的联系。线形的设计若良好,一方面能够带来安全便捷的交通条件,另一方面还可以和沿线两侧的景色和自然环境融合,以这样的方式让乘客在途中的疲劳度能够的到缓解。从安全和景观角度去分析,半径偏大的圆弧曲线,一定会比短线或者直线使用。在交通性的干道和主干线的道路中,较多的转折处是不宜使用的。然而一般的道路中,能够使用恰当的转折,曲线也可以设置偏大,让自然景色和建筑物在沿线的量测有一定的变化,让较长直线的单调感觉得到消除,让司机的疲劳度得到缓解,在一定程度上,交通事故的发生频率也会降低。
4.2道路平面交叉口的设计
(1)交叉口的竖向设计。交叉口竖向设计中,既要详细考虑排水的通畅性和行车的舒适性,还要与周边的键鼠标高顺接,合理确定交叉口的设计标高。在竖向设计过程中,处理纵横坡度的时候,要按照以下几个方面的要求进行处理:交叉口的排水想要得到保证,道路纵坡的坡向最少要由一条分离到交叉口的一侧。交叉后被主要道路通过时,在坡度的设计上要维持原状,针对次要道路的横坡随着主要道路的纵坡而变化,次要道路的纵坡要随着主要道路的横断面而变化。道路相交时若是同等级,相交的纵坡要保持原状,横坡是要改变的。往往会将纵坡当中比较小的道路横断面改变,让和纵坡度角度大的道路中纵坡是保持一致的。(2)交叉口的纵断面与平面线形。平面交叉的路线,提倡使用正交的方式且要是直线,如果是斜交的情况不能够避免的时候,在交叉角中要控制在45°之下。路段上的交叉口要与平曲线的终点和起点,要按照道路和行车速度、道路等级进行确定,不能够太短。若有两条道路产生相交的状态,次要的道路在纵坡度上要做适当的调整,主要的道路在纵坡度上要维持原状。交叉口部位在进口道纵坡度的设置上,最好要在2%以下,在困难的条件下,也要在3%以下。
(2)结束语
在目前城市发展中,随着城市水平的不断提高,城市道路在经济中的作用也在不断的增加。城市道路设计是道路工程的中心环节,它对道路工程的通行能力、行车安全以及居民生活都具有着相当密切的关系。基于此,上文对城市道路设计思路与技术要点进行了研究分析,旨在提高我国城市道路设计水平。
参考文献:
[1]杨日洁.关于城市道路设计的要点分析[J].四川建材,2011,04.
[2]吴海俊,胡松,朱胜跃,段铁铮.城市道路设计思路与技术要点[J].城市交通,2011,06.
关键词:电路课程;问卷调查;教学改革
作者简介:杨青(1976-),女,瑶族,广西桂林人,桂林电子科技大学电子工程与自动化学院,副教授;许川佩(1970-),女,广西北海人,桂林电子科技大学电子工程与自动化学院,教授。(广西桂林541004)
基金项目:本文系新世纪广西高等教育教改工程资助项目(项目编号:2010JGB030)的研究成果。
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2012)12-0087-02
2010年5月,桂林电子科技大学(以下简称“我校”)经过专业结构调整,建立了新的电子工程与自动化学院,下设自动化、测控技术与仪器、光信息、智能科学与技术、电子信息共六个专业,在2010级学生的教学培养计划中,做了相应的一些修订,首次将“电路分析基础”课程(以下简称为“电路”)从大二第一学期调整到大一第二学期开设,并在全院打通选课,设置了课程负责人,参加了学校实施的教考分离统考。“电路”课程是电子工程与自动化学院所有专业都开设的一门重要专业技术基础课,也是学生接触到的第一门专业课,其教学任务是引导学生掌握电路的基本概念、基本理论和电路分析的基本方法,为后续课程的学习提供必要的理论基础知识。由于该课程与后续专业课程如“模电”、“数电”、“微机接口”、“电子技术综合课程设计”等密切相关,具有基础课和专业课之间的桥梁作用,有着十分重要的教学地位。[1]在经过调整与改革后,学生对教师的教学评价如何,学生自身的学习态度及学习方法如何,他们有何反馈性的意见?为了从学生的角度收集各方面材料,以便为今后提高“电路”课程教学效果提供一些可靠的依据,我们于2011年12月对2010级各专业学生开展了问卷调查。共发放了200份调查问卷,回收了198份,其中4份未答完问卷作废,有效问卷194份。
一、问卷设计
本次问卷调查的目的在于了解学生的学习态度与方法、对“电路”课程的教学方法手段是否满意、对“电路”课程的考核机制是否认同、有何意见反馈,因此问卷主要包括以下内容:[2]
(1)学生的课程学习态度与方法。
(2)学生对课程教学的满意度。
(3)学生对考核机制的认同度。
(4)学生反馈意见。
二、调查结果分析及对策研究
1.学生的课程学习态度与方法
调查表的第一部分是了解学生对课程的重视程度,学生用于课程理论教学和实践教学的时间,参与辅导答疑的情况等,从而了解学生的学习态度和学习方法习惯。表1是对学生学习情况选择题答案统计结果。
从表1的数据可以看到,只有61.5%的学生明确“电路”课程的重要性,表明学生在对待该课程的态度上需要提高,这与学生才接触到专业课有一定关系。这需要任课教师在正式授课前花上一定时间来强调课程的地位和意义,整个授课过程中注意穿插与后续课程的关联,让学生认清自己所处的学习阶段和位置,进一步明确课程重要性。
绝大部分学生对理论课程不做课前预习,对于实验课程能课前预习。电路实验是在我校的教学实践部独立开设,我校教学实践部的电路电子实验中心是国家级实验教学示范中心,保证一人一台装置,内容验证的少,设计的多,验收严格,促使学生对实验十分重视。理论课程每个班100人左右,全院打通选课,师生不熟悉,学生不预习,习惯被动接受知识,课堂互动性不能完全发挥。我们可以考虑分专业、开小班,多设计课堂思考题和习题,从而加强互动,改善学生不预习的不良习惯。调查还表明只有65%的学生能在课后独立完成作业,复习和查阅课外参考书的学生更少。“电路”课程理论性强,分析方法灵活丰富,如果学生对课后作业马虎应付,甚至抄袭,又不参考辅导书,不做相应的习题集,只局限于教师课堂上讲的有限例题,学习效果必然大打折扣。可以考虑加强平时测试,如每上完1~2章,进行一次测试,测试成绩计入平时成绩,同时增大平时成绩在总评中的比重。
课程辅导教师要每周一次在固定时间和办公室给学生答疑,来积极询问教师获得帮助的学生仅有23%,学生反馈答疑时间常有课。但近60%的学生经常访问本校网络学习平台,在网上留言或在线答疑,说明学生喜欢网络这一新兴的交互方式,目前我校的“电路”课程正在申报广西区精品课程,到时精彩的课程视频,多媒体教案,网络答疑系统会进一步完善。当然在办公室答疑的教师要尽量选择学生没有课的时间段,不让答疑形同虚设。另外,值得一提的是,要想学生有好的学习方法与习惯,教师应向学生推荐一些好的教辅资料,本校、外校的精品网站,必要时帮助学生做一些课程学习规划。[3]
2.学生对课程教学的满意度
调查表的第二部分是了解学生对课程教材选择、课程教学内容及实验项目开设、教师教学方法手段等方面的满意程度。表2是课程教学情况选择题答案统计结果。
表2课程教学选择题答案统计结果
题目答案 学生选择比例
理论课程教材满意 95.0%
实验指导书编写满意 90.3%
理论课程内容合理 88.6%
实验课程开设合理 85.6%
老师上课进度安排适中 79.5%
多媒体加黑板授课效果好 35.3%
黑板授课效果好 65.7%
教师课堂教学效果满意 87.2%
电路理论课选用高等教育出版社出版的李瀚荪的《电路分析基础》第4版教材,实验教材是我校教学实践部编写的,学生对教材是比较满意的。对课程内容和进度安排也较满意。在授课方式上,大部分学生喜欢黑板授课,感觉在思维上与教师更加同步,也有学生认为多媒体加黑板教学是不错的方式,对教师课堂教学总体还是较满意的。学生反馈意见:一是感觉该课程理论性较强,比较难理解,做过实验后仍觉得理论和实际有些脱节;二是多媒体课件内容多,讲得快,跟不上教师思维;三是作业反馈较慢,批注太少。对此,提出的对策是:进一步提高教师自身素质,青年教师多参与科研,与实践经验丰富的教师结为教学对子,在教学中从工程需要的角度去进行理论讲解,再回到工程应用中,变理论的抽象性为理论的应用性。另外加强教师教学基本功,鼓励教师参加教学技能竞赛,课件制作培训班,努力提升多媒体课件质量,严格把关多媒体授课的审批。还要定期召开教学研讨和进行集体备课。此外尽量安排课程主讲教师兼任辅导教师,这样对整个教学过程把握更好,作业批改需指出错误及原因,及时发现抄袭现象,严格纠正。[4]
3.学生对考核机制的认同度
调查表的第三部分是了解学生对学校采取理论大课教考分离、实验独立考核的考核机制认同度。表3是考核机制认同度选择题答案统计结果。
表3考核机制选择题答案统计结果
题目答案 学生选择比例
支持理论课教考分离 53.7%
支持实验独立考核 91.9%
课程总评成绩平时与考核三七开 80.6%
实验独立考核是指实验课程的考核与理论课程的考核不挂钩。学校有部分专业基础课采用这样的考核方式。若实验不通过,只能重修实验,90%多的学生支持实验独立考核。学生也基本认同课程总评成绩中平时成绩和考核成绩三七开,总评成绩是否达到60分,关系到是否要重修该课程。学生不太认同的是理论课的教考分离。
理论课教考分离是指学校针对全校通开的“高数”、“电路”、“模电”、“数电”之类的课程考试试卷由教务处指定一名非任课教师出题,考试题从学校建设的试题库中选题,另一名非任课教师试做,从而把握试题难度。目前学校的大部分专业课程是由任课教师自己出题,并在考前进行针对性的复习,教考分离与之相比显然难度要高,这是近一半的学生不支持教考分离的主要原因。然而教考分离更能体现出考试的公平公正,衡量各学院的教学效果与学习学风,这是我们需要坚持的。对此,指出的对策是:一是教师与学工配合,加强教学过程的监管,让学生树立良好的学习风气,杜绝投机和侥幸心理。二是可以考虑在课程网站上公布考试大纲,建立网上习题库,公布历年试题或模拟题,让学生进一步把握复习方向。三是教师主动抓考前训练和平时测试,促使学生学习,如果平时测试多的话,可加大平时分比重,更灵活地处理课程的总评通过率。
三、小结
这次的问卷调查对进一步做好“电路分析基础”课程的教与学工作提供了启示。对学生来说,必须要明确课程的重要性,端正学习态度和学风,养成良好的学习习惯。对教师来说,要进一步研究教学内容与方法,利用先进教学手段,提高教学技能。此外教师应多一份责任心和耐心,加强与学生和学生工作人员之间的联系,注重整个教学过程的指导、管理与控制,共同提升课程学习效果。
参考文献:
[1]李凤莲,张雪英,史健芳.“电路分析基础”课程教学方法探究[J].电气电子教学学报,2009,(s1):14-15.
[2]叶惠文,杜炫杰,李丽萍.华南师范大学“大学计算机应用基础”课程改革效果调查分析报告[J].计算机教育,2009,(12):154-158.
关键词:半导体;三极管电路;教学研究
一、基于概念对教学思路进行规划
针对半导体三极管模拟电子学教学的概念相对比较多,因此在教学过程中要结合概念对教学思路进行规划。具体的根据双机型三极管来进行教学规划,首先了解制作三极管的目标,实现信号的具体传输处理、电子开关掌握、逻辑性电路运算、能量的转换等。三极管实现以上目的主要是因为其结构特点,其次教师应该在教学的过程中引导学生理解三极管静态与放大区小信号环境中的控制与理解,同时理解为什么要对三极管中的频率特征等问题进行分析,能够实现怎样的意义,只有掌握了这些才能够了解三极管的基本概念。
二、教学实现理论与实践的结合
通过对三极管教学概念的理解后,需要在教学中实现对理论与实践的有效结合,当然在教学的过程中一定要有针对性地去解决理论性问题,通过解决实际的问题来吸引学生的兴趣,例如教师在教学的过程中可以通过进行一些模拟的实验,模拟电子的基础实验需要利用一些硬件与软件的仿真结合来实现,这个时候教师可以利用实验来要求学生进行理论课程的理解,然后对每一个知识点在课程中的比例来设定一定的分数,帮助学生更好地理解三极管的知识点。其次需要在理论课程教学的过程中,一定要对一些应用性的例题进行系统的讲解,例如在信号测试的应用中针对滤波器的应用向学生做一些拓展的讲解,同时让学生在实际的试验中感受光电流对滤波器的影响,通过一系列的讲解实践之后学生对三极管的电路问题就有了自己的理解,因此一定要实现对理论与实践知识的结合,从而在半导体三极管电路教学中实现系统性。
由于文字性表述本身的枯燥性,学生往往不会认真阅读,或者即便阅读也很少真正对其进行思考,这时就需要教师帮助学生对教材的要求进行分析,有意识地通过在实验活动开展前设置问题等方法强化实验目的,让学生带着问题进行实验操作,从而提高实验教学的实效性。如在“半导体三极管电路”的实验中,影响实验的因素很多,老师在实验的过程中应该向学生系统地讲解每一个可能出现的问题。在学生实验的过程中,受到此类因素的影响导致实验结果与教材定论不一致时,教师应积极帮助学生进行分析,对学生的实验结果作出一个科学合理的解释,让学生对自己的实验结果与定论不一致的现象有一个全新的认识。
三、加强辅导,提高学生的自学能力
以往的教学过程,教师对于一些实操性教学的后期辅导问题相对不太重视,经过了实践的推敲,发现对像三极管这类的电路实操性的教学一定要注意教学活动后的辅导,实现对教学课程的落实,例如教师在三极管实操教学的过程中可以选两名学生作为助教,帮助老师及时反映学生的课后问题,同时根据实际的情况进行针对性的辅导,提高学生对电路问题的学习与研究,只有这样才能够保证教学任务的完成,同时帮助学生了解实验教学的目的后,才能促使学生更为周密地掌握实验活动的细节,但在实践教学的过程中,学生由于自身的观察、分析问题的能力的限制,常常会发生被实验现象吸引,偏离既定实验目的的现象,这就要求教师应当结合教材内容,按照实验的步骤,帮助学生设计正确的实验流程和步骤,确保学生熟悉试验活动的目的,以保证实验活动的顺利进行。
半导体三极管电路教学是一个实操性特别强的课程,因此在教学的过程中一定要加强对理论与实践的结合,同时帮助学生认识教学中存在的问题。
关键词:城市紧凑型 架空输电线路设计 分析与研究 路径与杆型 走廊宽度 防雷接地
中图分类号:TM7 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2014)01(b)-0114-02
进入21世纪以来,我国的经济得到了显著的发展,人民的生活水平和生产活动规模得到了很大程度的提升,对电力系统的要求也越来越高,在满足其量的需求以后,很多企业和居民都开始对供电的稳定性提出了要求。在沿海或者其他比较发达城市中,由于流动人口众多,使得城市部分地区的建筑相当紧凑,这也为电力系统的供电带来了更大的挑战。在经济比较发达的大城市,负荷水平和负荷密度都显著提高,对供电也提出了以220 kV或者110 kV输送到符合中心的要求,相关城市规划部门对环保以及景观的要求都逐步提升,同时对架空线的铺设也实行了越来越严格的控制。
在以往的赔偿中,土地赔偿占了很大的比例,如因为占用今景观等资源而获得的赔偿的份额比例一直都在逐渐扩大,在总成本中的比例越来越高。电力系统相关工作人员如今都采用提升单位走廊面积传输的电力容量、减少走廊面积等方式来缩小成本。可见,对新技术在相关设备方面实用方面的研究,已经越来越受到重视,越来越具有价值。
1 架空输电线路
1.1 架空输电线路的基本介绍
架空输电线路是采用绝缘子将全部的输电导线固定在直立于地面的杆塔上,用以传输电能的输电线路。一般来说,架空线路由接地装置、导线、杆塔、绝缘子串、架空地线等部分组成,它们相互作用共同了形成了架空线路。
1.2 架空输电线路的优点
相对于地下输电线路,架空线路具有不可忽视的优点:(1)施工成本低,(2)建设周期短,(3)由于在地表以上,易于检修与维护。因此,架空线路输电在电力系统中得到了广泛的使用,一般的输电线路都是架空输电线路。在现实生活中,不同地区的负荷点、变电站、发电站通过架空线路连接起来,对其进行输送与交换电能,就组成了不同等级的配电网和电力系统。
1.3 架空输电线路需要考虑的问题
架空输电线路架立在地表以上,虽然节约了一定的成本,但是也使其直接暴露于空气中,会受到空气中水分等其它化学物质的腐蚀,因此必须具有相当的机械强度来抵抗结冰荷载、强风暴侵袭、当地气温变化、可能遇到的洪水等等。另外,雨淋、雷闪、湿雾、工业污秽等也会对架空线路的绝缘强度造成一定的影响,甚至引起停电。除此以外,电磁相互产生、相互影响,在架空输电线路的设计与检修中都需要考虑这些因素,避免出现一些不必要的问题。
2 输电线路设计的分析与研究
2.1 路径与杆型的设计
在城市中,走廊面积总是有限的,在现实生活中很少采用单独回路,多采用双回路或者多回路,在其两侧需要同等的半走廊宽度,这使得靠近绿地、道路的一侧相对来说比较自由,可以自由利用。在特殊情况下,采用单侧三相垂直杆型单回线路,效益仍然可观。
在《110 kV~750 kV架空输电线路设计规范》中规定:在路径受到一定限制的地方,路基边到杆塔边的距离的最小值为5~6 m,但实际施工中却不到5 m。为了避免发生意外事故,可以在钢管杆或者角钢塔靠近快车道的一边铺设管径为0.11 m、高为1 m的钢管护墩,电力规划设计院等相关部门认为只要各部门协调一致便可实行。
2.2 走廊宽度的设计
一般来说,由安全距离、塔头尺寸、风偏组成的走廊宽度,其关键设计在于控制风偏与抬头尺寸,其中固定跳线的耐张塔和固定挂点的直线杆塔是控制走廊宽度十分有效的措施。按照《110kV~750kV架空输电线路设计规范》规定,其必须满足三个要求。
(1)内、外电压和运行电压条件下杆塔构件和带电部分的最小间隙。
(2)导线的间隔宽度d,d=0.4L+U/110+0.65f,其中L是悬垂绝缘子串长度/m,U电压/kV,f导线最大弧垂/m。
(3)接地部分与带电作业的杆塔上带电部分的距离最小值。一般来说,这个比较容易满足。在特殊期情况下,如雷雨天气时,走廊宽度L必须满足:L={b+fsin[arc(g2/g1)+s]}*2,其中b横担宽度的最大值/m,g1导线自重荷载/N/(m・mm2),g2特殊情况下的水平荷载,s要求的安全基准距离/m。
2.3 防雷接地的研究
工业化在我国的推进,使得我的大气受到了十分严重的污染,在部分地区甚至导致了大面积的污染事故。随着时代的发展与科技的进步,复合绝缘子的防污性能已经经受了时间的检验,具有是强大的防污性能,这可以有效的延长线路的使用年限,在很大程度上缩减了维护费用。有关复合绝缘子的检修,有关部门认为:在投入使用的1年内进行综合检修,往后每五到八年检修。当然检修的时间间隔越短越好,但是考虑到检修成本等其它因素,需要选择一个合理的检修间隔。
架空线路不仅有走廊对它的空中限制,在建筑比较拥挤的地段,杆塔接地与其它地下管线有很大的铺设矛盾,因此对地下也有很大的限制。为了解决这个问题,需要对地下管线进行不同深度的铺设,有的采用深埋,有的采用浅埋,使其不在交叉。但是当最底部的地下管线发生问题时,进行维修需要将其上面的地下管线一起停止使用才可以进行检修,其解决办法就是对于埋的更深的地下管线尽量采用高质量的管线,以减少其问题与维修次数。
2.4 杆塔的设计
杆塔的主要技术参数有电压等级、导线型号、架空地线、最大使用张力、最大使用应力、设计水平档距、设计垂直档距、称呼高度、气象条件、杆塔总质量等等。其中有的参数的设计在本文别的地方已经有所体现,现在主要对呼称高度的设计进行分析,其必须满计算应采用以下公式:H=f+h+Δh+λ,其中,λ是绝缘子串长/m,f导线设计最大弧垂/m,h规程规定对地距离的最小允许距离/m,Δh考虑各种因素预留的裕度/m。
2.5 其它部件的设计
在这其中,导线的主要作用是承担传导电流,要求导线必须具有足够的截面以保持合理的通流密度,因为截面面积越大,相应的电阻就会越小;同时,导线基本上都处在高电位,为了减小或者避免由于电晕放电所引起的电能损耗以及电磁干扰,其最好采用比较大的曲率半径;架空输电熟路基本都是超高压输电线路,输送容量比较大、工作电压高,因此在很多时候都是采用分裂导线。和导线与架空地线不同,绝缘子串是由单个悬式绝缘子串接而成,其必须满足相应的有关机械强度以及绝缘强度的要求,同时根据电压等级的异同来确定每串绝缘子的个数,也可以用棒式绝缘子串接;在特殊地段,例如杂乱地区,必须使用特定型号的绝缘子串。
3 结语
架空输电线路的设计与施工是相对比较复杂的,对相关工作人员要求比较高,特别是铺设施工人员,不仅要求其具有相当的专业知识,而且还要求其必须通过自身铺设与检修实践的积累提升自身实力。在施工过程中,可能会遇见各种各样的问题,需要工作人员进行现场勘查后进行反复研究与讨论,有时经过反复思考得到的结果却不是合理的,因此,这项工作还要求工作人员具有相当的耐心与毅力。
参考文献
[1] 郑和平.同杆、塔多回路线路带电作业存在的问题和解决方法[J].中国新技术新产品,2011(14):129-130.
[2] 崔鸿斌,黄光伟,胡文丽.220kV直线双回线路带电更换绝缘子方法的研究及应用[J].中国电力教育,2010(S1):612-614.
[关键词]研究型教学 教学改革 电路分析基础 电子信息专业
一、前言
传统教学方法的特点是以教师为课堂主体,以教师讲授知识,学生学习知识作为教学的主要目的,从某种程度上教师可以看作是知识的“灌输者”,而学生则是知识的“被动接收者”。而研究型教学方法是以教师为主导,学生为主体,教师启发学生研究兴趣和研究潜能,学生在兴趣的驱动下研究知识作为主要目的,教师作为知识的“引导者”,学生作为知识的“主动探索者”。研究型教学以学生为本、有利于学生自主学习与科学研究的教学模式,通过开展自主学习与研究,培养学生勇于探索、求实创新、主动学习的良好习惯,有助于推进人才培养模式的整体改革。
电路分析基础是学习电子技术专业大学生必修的专业基础课,是电路理论的入门课程,通过本课程的学习使学生掌握电路的基本理论、分析电路的基本方法,为后续课程准备必要的电路知识。课程通过对电路模型的抽象和提取,建立相对简化的数学模型,有利于学生快速掌握电路分析的基本方法。但是,由于当今的大学生长期接受数学思维模式训练,很少参加工程训练,对数学模型与工程实际的对应关系不了解,难以真正理解电路的基本概念,更不用说利用理论知识解决实际应用问题,传统的“灌输式”教育模式很难取得很好的教学效果。
为此,针对电路分析基础课程的研究型教学,本文探讨相关教学内容和教学方式的改革,使得学生在了解基本理论、基本方法的同时,深入理解基本理论的内在涵义;能够熟练应用基本理论分析日常电路现象,并指导有探索意义的电路设计。
二、教学内容的更新
研究型教学是基于“问题”的学习方法,以“问题”为导向,通过各种形式的训练载体,对所提炼的现实问题进行分析、研究与判断,深化学生对课程知识的理解,提高学生可持续的自主学习能力。因此,在研究型教学中,对于“问题”的设计尤为关键,它不仅具有一定的挑战性,更具有现实性,能充分激励学生学习的好奇性;同时它还应具有开放性,能够让学生在解决问题的过程中探索多样化的解决方式,并在解决问题的过程中相互沟通、合作、分享不同的视角和观点。
例如,在电路分析基础课程的开篇介绍中,除了介绍电路基本理论的发展史,更注重电路基本理论在实际生活中的各种应用引导。以目前家庭生活最常见的汽车为例,从汽车的点火发动到车内各功能部件的协同工作,其涉及的基本工作原理(一阶直流稳态电路、电路拓扑约束)、基本电子器件(线圈、电源、电阻),甚至车载通讯系统、电子机械系统,都可以作为“问题”首先引出,让学生对课程所要完成的功能有个概要认识,并带着这些“问题”进入课程的学习,使得概念学习“有的放矢”。
再例如,对于学生熟悉的电阻元件,由于高中物理已经学习过欧姆定律,电路分析基础课程又再次介绍,学生听了难免乏味,因此增加在实际工程应用中“如何合理选择电阻元件”的内容,引入电阻功率比的概念,由电阻功率比确定实际可选用的电阻值范围。另外,增加应用于诸如扭矩、压力传感器的电阻应变片知识介绍,“物理变量如何转换为电信号”?加强学生对电阻的微观认识,并引导学生自己动手制作、搭建具有个性的简单应用电阻电路,这样既有助于加深学生对基本概念的理解,又能提高学生自己动手实践的能力,提高学习兴趣,开发创新能力。
三、教学方式的改革
教学形式与教学方法在整个教学过程中是非常重要的环节,对保证课程的教学质量至关重要。以“问题”为导向的教学与以“启发”为模式的互动教学方式相结合,可以说是对研究型教学的必然方式。
“问题”不仅可以由老师提出,更可以根据学生已有的基础,由教师“启发”,引导“学生提出问题”,激发学生的好奇心,扩展学生的思维空间,发挥联想延伸。充分尊重学生的主体地位,激发学生的自主学习精神,形成互动式、讨论式的教学方法。例如,在讨论谐振电路频率响应时,传统的并联谐振是以转移电流比作为传递函数,函数呈现带通滤波特性,这时引导学生以转移电压比作为传递函数,讨论其频率响应特性,并以实验作业形式布置给学生。这样,在电路实验中,就有许多学生自己创造搭建各类课本以外的滤波电路,不仅激发了他们的好奇心,加深对基础理论的理解,更激发了学生的创造性。
另外,将现代教育技术和传统教学手段有机结合,理论教学与实践教学紧密相结合,集中讲解环节和双向互动环节结合,遵循研究型教学方法的主体性原则,在教学过程中运用计算机辅助技术、实验模拟仿真等手段,不断深化学生对基础理论的理解和提高学习兴趣。对于有些难以理解的物理现象,利用Matlab、PSpice等仿真工具,在课堂上直接演示概念和物理过程(如二阶电路的三种暂态响应波形)。对于一些简单的工程现象,辅以课堂实验或录像,增强学生对工程实践的感性认识,引导学生运用理论知识分析实际问题。现场实验、现场解说,促进学生对理论知识的理解。
再次,利用课程设计环节,鼓励学生将理论知识应用于实践。课程设计具有以下特点:一是从题目结构形式看,打破了传统模式,具有开放性和探索价值,富有挑战性,有利于学生创新能力的培养;二是从解答过程和解题策略看,具有发散性、探究性、多样性、层次性、发展性和创新性。课程设计不再拘泥于运用课本中软件求解复杂电路或简单功能电路的设计,并鼓励学生用不同的方式实现,如原理设计、软件仿真、电路制作;也可组队完成设计题目。例如,为加深学生对基础理论知识的理解,改变学生传统的理论太抽象思维,就布置了这样一套课程设计:观察并分析实际生活中具体应用教材中各类电路基本定律和分析方法的实例。开放性的题目,涉及面很广,却又不局限于某一具体理论和方法,可能很简单,也可能有难度,其目的是为了增强学生学习的主动性,培养学生的创新意识,激发学生个性化思维。通过这样的课程设计,有很大一部分学生找到一些相当有深度的实际应用电路,学生不仅深入理解了电路基本概念,更有利于其将理论与实践结合,探索更深层次的理解与应用。
四、结束语