電子技術(shù)試驗平臺在化工機械專業(yè)教育中的應用

郭正恩

(鄭州商業(yè)技師學院，河南鄭州 450052)

職業(yè)學校機械電工、電子等專業(yè)主要培養(yǎng)學生具有一般生產(chǎn)常用化工設(shè)備與機器的基本知識，熟悉一般常用機械設(shè)備的基本性能及常用機械設(shè)備在化工生產(chǎn)中的應用，能從事各類電子設(shè)備維護、制造和應用，電力生產(chǎn)、電氣制造、維修、安裝及操作使用的高素質(zhì)勞動者和能從事通用機械及化工機械的設(shè)計、改造、服務和技術(shù)管理的中高級專門人才。電工與電子技術(shù)知識是化工機械專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)知識，其顯著特征之一是它的實踐性，要想很好地掌握電工與電子技術(shù)，除了掌握基本器件的原理、電子電路的基本組成及分析方法外，還要掌握電子器件及基本的應用技術(shù)，因而實驗探究在電工與電子技術(shù)教學中應該占有相當大的比重。

1 數(shù)字電子技術(shù)試驗平臺創(chuàng)新與實踐

我們在教學中引入電子技術(shù)試驗平臺，在教師的指導下，通過對本文設(shè)計的電子技術(shù)試驗平臺的實驗探究可使學生掌握器件的性能、參數(shù)及電子電路的內(nèi)在規(guī)律、各功能電路間的相互影響，從而驗證理論并發(fā)現(xiàn)理論知識的局限性。同時，運用電子試驗平臺也可以使學生既動腦又動手，任務驅(qū)動使學生學習主動性高漲;提高學生的自學能力，培養(yǎng)學生獨立分析電路和解決實際電路問題的能力，學習效果極佳。

本著實用及引發(fā)學生興趣原則，針對學生經(jīng)常舉行各類知識競賽活動使用到的搶答器，開展設(shè)計與探究實驗工作，我們選用了智力競賽搶答作為數(shù)字電子技術(shù)試驗平臺的實現(xiàn)形式。

2 試驗平臺的設(shè)計

本文設(shè)計的搶答器數(shù)字電路試驗平臺應用于課堂教學，用于提高學生的學習效率，應該本著功能效果顯著、電路易于連接和元件簡單的原則進行設(shè)計。

首先，同學們可以運用軟件畫出本文設(shè)計的電路原理圖和PCB(印刷電路板)布線圖，然后進行PCB板雕刻、組裝元件、焊接電路板，使用杜邦線對電路連接試驗該設(shè)計平臺中的搶答器可供八位選手進行搶答，主持人有控制開關(guān)，可以控制搶答比賽的開始和結(jié)束。搶答器作為一個整體的試驗平臺，為了達到其正常使用的需要，需要達到以下幾個方面的需求。第一，只有將主持人控制的開關(guān)從“清除”檔撥到“開始”檔時，搶答才有效，否則無效。第二，搶答顯示器顯示有效搶答選手的編號，系統(tǒng)同時發(fā)出警報，主持人將控制開關(guān)撥到“清除”檔時，搶答顯示器消除編號。第三，回答問題的時間有倒計時顯示，時間結(jié)束時系統(tǒng)發(fā)出警報，當主持人將控制開關(guān)撥到“清除”檔時，時間顯示器停止倒計時，并顯示預設(shè)回答時間。第四，搶答器可以進行多回合的反復操作。

3 設(shè)計方案

本文設(shè)計搶答器的總流程圖如圖1所示。

圖1 總設(shè)計流程圖

首先，主持人通過控制開關(guān)來控制搶答電路的工作狀態(tài)，當開關(guān)處于“清除”檔時，優(yōu)先編碼電路處于禁止輸入狀態(tài)，選手搶答無效，同時開關(guān)將清除信號通過鎖存電路輸入到計時電路，計時電路顯示并保持住預設(shè)的答題時間;而當主持人開關(guān)處于“開始”檔并且有選手搶答信號通過八路搶答按鈕將電平信號輸入優(yōu)先編碼器，優(yōu)先編碼器輸出電平信號并通過鎖存器對信號進行鎖存，鎖存的電平信號通過譯碼顯示電路顯示搶答選手的編號，同時，鎖存的電平信號將搶答成功的信息輸入到計時電路并且也反饋給優(yōu)先編碼器，在計時電路里鎖存的信號啟動計時電路進行倒計時，在優(yōu)先編碼電路里鎖存的信號使優(yōu)先編碼器的輸入使能端關(guān)閉，即此后輸入的低電平信號無效，達到禁止其他選手二次搶答的效果。然后，計時電路通過秒脈沖產(chǎn)生電路產(chǎn)生的秒脈沖信號讓倒計時電路進行以1 s為計時單位的倒計時并通過譯碼顯示電路顯示時間，當?shù)褂嫊r結(jié)束時，計時電路將倒計時結(jié)束的信息反饋給報警電路的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，其中，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器對來自于計時電路的脈沖進行調(diào)整延長。最后，調(diào)整后的脈沖信號與多諧振蕩器配合，使喇叭發(fā)出一定時長和一定頻率的聲音，提示選手答題時間到。

4 試驗平臺的教學實現(xiàn)

鑒于以往在實驗教學的過程中，由于課堂的局限性，很多問題都是老師代為解決，學生沒有足夠的探索時間和空間，不能調(diào)動學生的主觀能動性，學習效果差。因此，教師在運用本文設(shè)計的試驗平臺進行教學的過程中，教師應該積極引導學生自己擬定搶答器的設(shè)計思路和實驗步驟，提高學生分析問題和解決問題的能力。讓學生將自己的方案對照比較試驗平臺的方案，提出問題和解決方案。最后，同學們應該運用PROTEL軟件將原理圖轉(zhuǎn)換成PCB，對PCB進行布線、運用實驗室器的雕刻機雕板、動手組裝焊接和測試。在這過程中，老師扮演的是一個引導者的作用，學生通過這個試驗平臺將會提高對電路設(shè)計的認識、深入理解電路元件、進而完善電路連接，要讓同學們明白一個優(yōu)秀的電路設(shè)計者需要細致考慮到各個方面，從設(shè)計到電路的實現(xiàn)必須是一體化的，是一個連續(xù)的過程。為了使該試驗平臺達到更好的學習效果，我們在該電路的PCB板上加了擴充實驗用的排針，利用排針與杜邦線配合引腳擴展，增加實驗項目。限于篇幅，我們以搶答電路為例，依照教學進度運用該試驗平臺給同學們做實驗，使同學們更加直觀地了解數(shù)碼管和譯碼器的作用與工作原理。

5 結(jié)論

本文運用一體化教學理念設(shè)計的數(shù)字電子技術(shù)試驗平臺綜合了電子技術(shù)的知識學習，其中包括對元器件的學習、設(shè)計電路的學習、PROTEL軟件的學習、雕板技術(shù)的學習、電路板焊接技術(shù)的學習等。通過對門電路、觸發(fā)器、鎖存器、編碼器、譯碼器等元器件的學習了解，使學生學習一定的元器件使用技術(shù)，學會識別元器件的類型、型號、規(guī)格，并能根據(jù)設(shè)計的具體要求選擇元器件。簡單的元件選擇適合應用于低年級數(shù)字電子技術(shù)課程的學習實驗，其次，該平臺選用的元器件在電路里面都有其特定的用途，方便同學對電路進行分析理解。同時，該數(shù)字電子技術(shù)試驗平臺可供同學們進行改進和功能擴展，能滿足不同層次學生的學習要求，便于提高同學們的學習效率。

運用一體化教學模式領(lǐng)取工作任務單，查找資料制定工作方案、互評自評工作方案、按照方案加工制作、指導老師講評、學生再自行加工制作等過程，使學生學習到了一定的電路知識也提升了各方面的能力。所以，該試驗平臺應用于高職院?；C械專業(yè)電工與電子技術(shù)的電路實驗具有實用性和現(xiàn)實可操作性。一體化模式培養(yǎng)出來的學生更加符合企業(yè)的用工需要，使學校與市場無縫對接，使學生更快適應崗位要求。