電子技術試驗平臺在化工機械專業教育中的應用

郭正恩

(鄭州商業技師學院，河南鄭州 450052)

職業學校機械電工、電子等專業主要培養學生具有一般生產常用化工設備與機器的基本知識，熟悉一般常用機械設備的基本性能及常用機械設備在化工生產中的應用，能從事各類電子設備維護、制造和應用，電力生產、電氣制造、維修、安裝及操作使用的高素質勞動者和能從事通用機械及化工機械的設計、改造、服務和技術管理的中高級專門人才。電工與電子技術知識是化工機械專業的專業基礎知識，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，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，因而實驗探究在電工與電子技術教學中應該占有相當大的比重。

1 數字電子技術試驗平臺創新與實踐

我們在教學中引入電子技術試驗平臺，在教師的指導下，通過對本文設計的電子技術試驗平臺的實驗探究可使學生掌握器件的性能、參數及電子電路的內在規律、各功能電路間的相互影響，從而驗證理論并發現理論知識的局限性。同時，運用電子試驗平臺也可以使學生既動腦又動手，任務驅動使學生學習主動性高漲;提高學生的自學能力，培養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。

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

2 試驗平臺的設計

本文設計的搶答器數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計。

首先，同學們可以運用軟件畫出本文設計的電路原理圖和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，可以控制搶答比賽的開始和結束。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，系統同時發出警報，主持人將控制開關撥到“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，時間結束時系統發出警報，當主持人將控制開關撥到“清除”檔時，時間顯示器停止倒計時，并顯示預設回答時間。第四，搶答器可以進行多回合的反復操作。

3 設計方案

本文設計搶答器的總流程圖如圖1所示。

圖1 總設計流程圖

首先，主持人通過控制開關來控制搶答電路的工作狀態，當開關處于“清除”檔時，優先編碼電路處于禁止輸入狀態，選手搶答無效，同時開關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的答題時間;而當主持人開關處于“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先編碼器，優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，在優先編碼電路里鎖存的信號使優先編碼器的輸入使能端關閉，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生電路產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，當倒計時結束時，計時電路將倒計時結束的信息反饋給報警電路的單穩態觸發器，其中，單穩態觸發器對來自于計時電路的脈沖進行調整延長。最后，調整后的脈沖信號與多諧振蕩器配合，使喇叭發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

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，不能調動學生的主觀能動性，學習效果差。因此，教師在運用本文設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秀的電路設計者需要細致考慮到各個方面，從設計到電路的實現必須是一體化的，是一個連續的過程。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碼管和譯碼器的作用與工作原理。

5 結論

本文運用一體化教學理念設計的數字電子技術試驗平臺綜合了電子技術的知識學習，其中包括對元器件的學習、設計電路的學習、PROTEL軟件的學習、雕板技術的學習、電路板焊接技術的學習等。通過對門電路、觸發器、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，學會識別元器件的類型、型號、規格，并能根據設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字電子技術課程的學習實驗，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，該數字電子技術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校化工機械專業電工與電子技術的電路實驗具有實用性和現實可操作性。一體化模式培養出來的學生更加符合企業的用工需要，使學校與市場無縫對接，使學生更快適應崗位要求。