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中小學生電子制作的現狀與對策
作者: admin    文章來源: 五六電子    點擊:15631    更新時間:2015-01-25

      目前,在中小學中,電子游戲在校園內盛行,因游戲成癮而荒廢學業的報道屢見不鮮。然而,在過去若干年前,電子制作在中小學中同樣盛極一時,也不乏沉迷者,但當時大多稱之為“無線電愛好者”或“電子發燒友”,并多見正面報道。同時,全國及各省、市相繼舉辦過多屆電子制作或電子技術競賽,如:全國青少年電子制作錦標賽和全國青少年無線電通信錦標賽,北京市中小學電子技術競賽,上海市青少年電子制作競賽等。近年來,這類競賽在中小學中有萎縮之勢。產生這一現象有諸多原因。概括起來,主要有兩方面原因:一方面,因受中考、高考新規加分政策的限制,中小學生以及學生家長們降低了電子制作競賽的參賽熱情。另一方面,電子制作成本大、技術門檻高,速成難,想要取得明顯成效,需要長期的培訓和系統的指導,使不少中小學生及學生家長們望而卻步。第一方面屬于利益驅動方面原因。由此可見,在目前情況下,在中小學信息技術相關課程教學中,采用以興趣培養為導向的情感教學和以創新意識培養為導向的技能訓練相結合的教學方式,顯得尤為重要。第二方面屬于技術方面原因,這是本文討論的重點。下面,針對此方面原因,結合本人多年的實踐與思考,給出一些解決思路,供大家參考。

1 電子制作的基本要求
      在電子制作之前,必須做好必要的知識儲備。首先,要加強基礎理論知識的學習和基本技能的訓練,特別要注意電學、光學、機械、控制以及常用電子模塊、常用電子儀器儀表等方面的學習和訓練。其次,需要了解相關專業的應用背景知識。相關專業的應用背景知識的掌握,可能因學生參與電子制作內容的不同而有所不同。
      經過較系統的基礎理論知識的學習和專項訓練,學生應達到如下幾項基本要求:
    (1)在基礎理論知識學習中,應兼顧各個專項賽題的不同特點,學習相應的專業知識。并且,至少熟悉兩個以上專業方向的知識,以從容應對不同專業方向的賽題;
    (2)在專項訓練中,至少應熟悉一種微處理器控制系統(如遙控系統)的工作原理,并融于電子作品的制作中。這是因為,現代電子設備大多是由基于微處理器的電路構成,缺少微處理器的電子設備,往往在功能上和性能上稍遜一籌;
    (3)在電子作品的設計與制作過程中,在實現基本功能基礎上,需要特別注重性能指標的改善。電子作品的性能指標往往通過各項技術參數來體現,而技術參數的提高主要依靠模擬電子技術。模擬電子技術是最基礎的技術,必須掌握。

      一般說來,電子作品的性能指標包括軟指標和硬指標兩方面。其中,軟指標體現于功能實現的完整性與新穎性,主要是通過程序來控制,作用于整個數字邏輯電路(或數字系統),注重編程思路的巧妙及邏輯上的合理性,常用來作定性判斷和主觀評價。硬指標體現于技術參數的達成度與顯示度,主要是通過數據來度量,作用于模擬電子電路(或模擬系統)的整體與局部,如系統架構、單元模塊、元器件等,強調數據的可測性與一致性,常用來作定量測試和客觀評價,便于直觀比較和觀測結果。

2 電子制作的基本過程
      電子作品性能指標的優劣很大程度上取決于制作過程是否規范。過去,許多初學者心存誤解,認為各類電子作品的結構、功能與性能不盡相同,各人知識背景與興趣愛好存在差異,制作過程可以因人而異,隨心所欲。然而,失敗的教訓和成功的經驗提示我們:反復做好一件事的人成為專家,一定是掌握了某種規律。電子制作也不例外,確實有規律可循[7]。一種有代表性的通用設計規范如圖1所示。包括如下幾方面:應用需求(設計目標)分析、系統總體方案設計(系統功能設計)、系統硬件設計(單元電路設計)、系統軟件設計(軟件模塊編程)、系統軟硬件綜合仿真與調試、測試數據分析及系統性能優化、系統應用與升級等。

      需要說明,圖1所描述的是一種通用框架(或規范),許多細節需要結合設計目標在實際制作過程中逐步完善。

3 電子制作競賽的賽前訓練
      在賽前學習和訓練中,重點是掌握電子技術中相關的重要概念,特別是各類放大器、振蕩器、調制解調器、傳感器、控制器、微處理器等相關的重要概念。在此基礎上,完善系統功能,優化技術指標(尤其是與模擬電子技術相關的技術指標),并協調好微處理器系統與電子技術的關系。微處理器是絕大部分電子設備的控制核心,掌握好微處理器及其開發技術是電子制作最基本條件。同時,合理運用可編程器件將能加快開發速度,大幅度提高電子作品的可靠牲。賽前盡可能多地掌握先進器件和先進技術,競賽時方能步步領先。

      另外,賽前應多做一些針對性的強化訓練。可適當做一些往年賽題,并在方案選擇、功能分析及系統設計時,嚴格按照“技術指標”的要求進行,不要片面追求電子作品的外觀。具體說來,應根據“最小系統”和“節能減排”原則,著重考慮“性價比”與“系統功耗”指標。“性價比”與“系統功耗”指標是設計任何電子作品必須具備的限定性指標。

      在賽前訓練過程中,還應養成良好的歸納總結習慣。要求在構成完整的電子作品之前,事先做好如下幾方面準備工作:
    (1)收集整理有關資料。包括圖書、報刊資料和網上資料等;
    (2)列出元器件清單,有針對性地做好相應準備;
    (3)準備好現有的組裝套件。包括單片機系統、遙控汽車模型、遙控飛機模型等。

4 建議與展望
      在中小學中開展電子制作競賽,應該從認知與感知到興趣與志向的過程加以引導,由易到難,由淺入深。在具體實施時,可以考慮從套件組裝與調試著手,逐步擴展一些電子、光學、機械、控制的基本知識,上升到制作與設計階段。其中,收音機、電子音樂盒、電子發光棒、遙控汽車、遙控飛機(或航模)等制作項目是較佳選擇。以上內容與大學中開設的《電子工藝實習》課程內容相銜接。《電子工藝實習》課程是全國各高校大多數工科專業學生的必修課。此外,中小學中開展的電子制作競賽與大學中開展的電子設計競賽有直接的繼承性。電子設計競賽是電子制作競賽的高級形式,知識更廣泛,內容更深入,要求更苛刻,不僅要求在規定時間內按照題目規定的任務完成電子作品制作,撰寫出規范的系統設計報告,而且要求在方法上有所創新,做到理論指導實踐,才能保證作品性能指標突出。在大學中開展電子設計競賽的目的,主要是作為高等學校電子信息類相關專業開展課程體系與教學內容改革的實踐載體,旨在推動電子信息類相關專業課程建設、教學改革以及人才培養模式創新,培養大學生的創新能力、協作精神,加強學生動手能力的培養和工程實踐的訓練,提高學生針對實際問題進行電子設計、制作的綜合能力,吸引、鼓勵廣大學生踴躍參加課外科技創新活動,擴大受益面,為優秀人才脫穎而出、服務社會發展創造條件。一旦這些訓練有素的學生學成畢業,走向社會,將成為各行各業的技術骨干,推動全社會的科技創新。可以預見,經過各方共同努力,在不久將來,中國將真正形成“大眾創業,萬眾創新”的局面。

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