電壓表設計論文范文

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篇1

數(shù)字電壓表的設計和開發(fā),已經(jīng)有多種類型和款式。傳統(tǒng)的數(shù)字電壓表各有特點,它們適合在現(xiàn)場做手工測量,要完成遠程測量并要對測量數(shù)據(jù)做進一步分析處理,傳統(tǒng)數(shù)字電壓表是無法完成的。然而基于PC通信的數(shù)字電壓表,既可以完成測量數(shù)據(jù)的傳遞,又可借助PC,做測量數(shù)據(jù)的處理。所以這種類型的數(shù)字電壓表無論在功能和實際應用上,都具有傳統(tǒng)數(shù)字電壓表無法比擬的特點,這使得它的開發(fā)和應用具有良好的前景。

新型數(shù)字電壓表的整機設計

該新型數(shù)字電壓表測量電壓類型是直流,測量范圍是-5～+5V。整機電路包括:數(shù)據(jù)采集電路的單片機最小化設計、單片機與PC接口電路、單片機時鐘電路、復位電路等。下位機采用AT89S51芯片,A/D轉(zhuǎn)換采用AD678芯片。通過RS232串行口與PC進行通信,傳送所測量的直流電壓數(shù)據(jù)。整機系統(tǒng)電路如圖1所示。

數(shù)據(jù)采集電路的原理

在單片機數(shù)據(jù)采集電路的設計中,做到了電路設計的最小化,即沒用任何附加邏輯器件做接口電路,實現(xiàn)了單片機對AD678轉(zhuǎn)換芯片的操作。

AD678是一種高檔的、多功能的12位ADC,由于其內(nèi)部自帶有采樣保持器、高精度參考電源、內(nèi)部時鐘和三態(tài)緩沖數(shù)據(jù)輸出等部件,所以只需要很少的外部元件就可以構(gòu)成完整的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),而且一次A/D轉(zhuǎn)換僅需要5ms。

在電路應用中,AD678采用同步工作方式,12位數(shù)字量輸出采用8位操作模式,即12位轉(zhuǎn)換數(shù)字量采用兩次讀取的方式,先讀取其高8位,再讀取其低4位。根據(jù)時序關系,在芯片選擇/CS=0時,轉(zhuǎn)換端/SC由高到低變化一次,即可啟動A/D轉(zhuǎn)換一次。再查詢轉(zhuǎn)換結(jié)束端/EOC,看轉(zhuǎn)換是否已經(jīng)結(jié)束,若結(jié)束則使輸出使能/OE變低,輸出有效。12位數(shù)字量的讀取則要控制高字節(jié)有效端/HBE,先讀取高字節(jié),再讀取低字節(jié)。整個A/D操作大致如此,在實際開發(fā)應用中調(diào)整。

由于電路中采用AD678的雙極性輸入方式,輸入電壓范圍是-5～+5V,根據(jù)公式Vx10(V)/4096*Dx,即可計算出所測電壓Vx值的大小。式中Dx為被測直流電壓轉(zhuǎn)換后的12位數(shù)字量值。

RS232接口電路的設計

AT89S51與PC的接口電路采用芯片Max232。Max232是德州儀器公司(TI)推出的一款兼容RS232標準的芯片。該器件包含2個驅(qū)動器、2個接收器和1個電壓發(fā)生器電路提供TIA/EIA-232-F電平。Max232芯片起電平轉(zhuǎn)換的功能,使單片機的TTL電平與PC的RS232電平達到匹配。

串口通信的RS232接口采用9針串口DB9,串口傳輸數(shù)據(jù)只要有接收數(shù)據(jù)針腳和發(fā)送針腳就能實現(xiàn):同一個串口的接收腳和發(fā)送腳直接用線相連,兩個串口相連或一個串口和多個串口相連。在實驗中,用定時器T1作波特率發(fā)生器,其計數(shù)初值X按以下公式計算:

串行通信波特率設置為1200b/s,而SMOD=1,fosc=6MHz,計算得到計數(shù)初值X=0f3H。在編程中將其裝入TL1和THl中即可。

為了便于觀察,當每次測量電壓采集數(shù)據(jù)時,單片機有端口輸出時,用發(fā)光二極管LED指示。

軟件編程

軟件程序主要包括:下位機數(shù)據(jù)采集程序、上位機可視化界面程序、單片機與PC串口通信程序。單片機采用C51語言編程,上位機的操作顯示界面采用VC++6.0進行可視化編程。在串口通信調(diào)試過程中,借助“串口調(diào)試助手”工具,有效利用這個工具為整個系統(tǒng)提高效率。單片機編程

下位機單片機的數(shù)據(jù)采集通信主程序流程如圖2所示、中斷子程序如圖3所示、采集子程序如圖4所示。單片機的編程仿真調(diào)試借助WAVE2000仿真器,本系統(tǒng)有集成的ISP仿真調(diào)試環(huán)境。

在采集程序中,單片機的編程操作要完全符合AD678的時序規(guī)范要求,在實際開發(fā)中,要不斷加以調(diào)試。最后將下位機調(diào)試成功而生成的.bin文件固化到AT89S51的Flash單元中。

人機界面編程

打開VC++6.0,建立一個基于對話框的MFC應用程序,串口通信采用MSComm控件來實現(xiàn)。其他操作此處不贅述,編程實現(xiàn)一個良好的人機界面。數(shù)字直流電壓表的操作界面如圖5所示。運行VC++6.0編程實現(xiàn)的Windows程序,整個樣機功能得以實現(xiàn)。

功能結(jié)果

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[關鍵詞] AT89S51；單片機；數(shù)字電壓表；ADC0804

【中圖分類號】TM933 【文獻標識碼】 A 【文章編號】 1007-4244（2013）11-318-1

一、研究意義

數(shù)字電壓表相對于指針式電壓表而言，具有顯示直觀，由精度高、使用方便等優(yōu)點。目前，由各種數(shù)模轉(zhuǎn)換器構(gòu)成的數(shù)字電壓表，被廣泛用于電子、電工、自動化儀器儀表、自動智能測試等領域。與此同時，由數(shù)字電壓表擴展而成的各種通用及專用數(shù)字儀器儀表，也把它提高到嶄新水平。

二、總體結(jié)構(gòu)框圖

基于單片機的數(shù)字電壓表測量0到5V的直流電壓，通過模擬量輸入電路把信號送給AD0804，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號再送至AT89S51單片機，通過其P1口經(jīng)數(shù)碼管顯示出測量值。本設計由單片機最小系統(tǒng)、模擬量輸入電路、AD轉(zhuǎn)換電路、數(shù)碼管顯示等電路構(gòu)成。

三、系統(tǒng)硬件設計

該系統(tǒng)采取AT89S51單片機作為主控模塊，以ADC0804作為模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，其模擬量輸入可以通過電位器而得到，利用七段共陰級數(shù)碼管構(gòu)成顯示電路，該數(shù)字電壓表能夠測量0到5V之間的模擬電壓。對8位ADC0804共有256種，即它的分辨率是1/256，假設輸入信號Vin為0～5V電壓范圍，則它最小輸出電壓是5V/256=0.01953V，這代表ADC0804所能轉(zhuǎn)換的最小電壓值。其工作原理如下：通過電位器的調(diào)節(jié)，得到一定的電壓值，將該電壓值輸入到ADCO8O4的輸入引腳VIN中，啟動裝換引腳，0804開始轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)換完成后，單片機讀取結(jié)果，并經(jīng)過數(shù)據(jù)處理，送到數(shù)碼管顯示當前電壓。當輸入端模擬電壓發(fā)生變化，又將結(jié)果送到模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，結(jié)果經(jīng)單片機處理，送到數(shù)碼管顯示，以此進行不斷地循環(huán)。

四、系統(tǒng)軟件設計

（一）AD轉(zhuǎn)換程序

ADC0804分為復位中斷觸發(fā)信號，啟動A/D轉(zhuǎn)換，讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果。般情況下，啟動A/D轉(zhuǎn)換前應該把這個信號先復位，以等待新的轉(zhuǎn)換完成后ADC0804發(fā)出新的信號，這樣才能讀到新的轉(zhuǎn)換結(jié)果。

啟動A/D轉(zhuǎn)換：ADC0804在滿足實現(xiàn)片選為0的前提下，引腳上出現(xiàn)的一個上升沿的條件時開始一個轉(zhuǎn)換過程。

讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果：在A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束以后，ADC0804的引腳將會給出一個低脈沖，把這個引腳直接連接到單片機的外部中斷引腳INT0或者INT1上，這個低脈沖將引起單片機的中斷，單片機就可以在中斷處理程序中讀取ADC0804的轉(zhuǎn)換結(jié)果。

（二）數(shù)碼管顯示程序

本設計采用共陰極數(shù)碼管，用高電平點亮，不點亮就應該送低電平，要顯示為0，則需要點亮A、B、C、D、E、F段，所以給這6段送高電平，給G段送低電平；如果顯示為1，則需要點亮B，C段，所以給這兩段送高電平，給A、D、E、F、G這五段送低電平。顯示3、4、5、6、7、8、9原理同上。

顯示函數(shù)首先是調(diào)用數(shù)據(jù)處理的結(jié)果，再把調(diào)用的數(shù)據(jù)通過數(shù)碼管顯示出來。首先點亮第一個數(shù)碼管，顯示個位和小數(shù)點，再逐個點亮第二個數(shù)碼管顯示小數(shù)點后第一位，第三個數(shù)碼管顯示小數(shù)點后第二個，第四個數(shù)碼管顯示小數(shù)點后第三個，這樣就把電壓顯示出來了。

（三）數(shù)碼管仿真

本設計的仿真是通過仿真軟件Protues得到，控制電位器來調(diào)整輸入模擬電壓，再通過AD0804模數(shù)轉(zhuǎn)換經(jīng)單片機數(shù)據(jù)處理由七段共陰極數(shù)碼管顯示出被測電壓，最終達到仿真的目的。

五、結(jié)束語

本設計主要實現(xiàn)了數(shù)字電壓表測量電壓的功能，詳細說明了從各功能模塊設計、硬件的設計，C語言軟件的設計， 用Proteus7.6軟件實現(xiàn)了仿真，通過比較，驗證了本設計的正確性，比較成功。

參考文獻：

[1]牛昱光.單片機原理和接口技術(shù)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2008.

[2]趙茂泰.智能儀器原理及應用[M].北京：電子工業(yè)出版社，2009.

[3]肖洪兵.跟我學用單片機[M].北京：北京航空航天大學出版社，2002.

[4]姜志海.單片機原理及應用[M].北京：電子工業(yè)出版社，2005.

[5]張富編.C及C++程序設計[M].北京：人民郵電出版社，2009.

[6]夏繼強.單片機實驗與實踐教程[M].北京：北京航空航天大學出版社，2001.

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【論文摘 要】本文首先分析了初中物理實驗習題類型特點以及解題的技巧，然后結(jié)合初中物理教育和教學的特點分析了物理模型在初中物理教育教學中的重要意義。

【論文關鍵詞】物理模型初中物理教育初中物理教學簡單性原理

一、新課標對初中物理實驗的要求全日制義務教育物理課程標準總目標提出：使學生保持對自然界的好奇，發(fā)展對科學的探索興趣，在了解和認識自然的過程中有滿足感及興奮感；學習一定的物理基礎知識，養(yǎng)成良好的思維習慣，在解決問題或做決定時能嘗試運用科學原理和科學研究方法，經(jīng)歷基本的科學探究過程，具有初步的科學探究能力，樂于參與和科學技術(shù)有關的社會活動，在實踐中有依靠自己的科學素養(yǎng)提高工作效率的意識；具有創(chuàng)新意識，能獨立思考，勇于有根據(jù)地懷疑，養(yǎng)成尊重事實、大膽想象的科學態(tài)度和科學精神；關心科學發(fā)展前沿，具有可持續(xù)發(fā)展的意識，樹立正確的科學觀，有振興中華、將科學服務于人類的使命感與責任感。新教材中把科學探究作為一個重要的內(nèi)容，貫穿于整個教材之中，近幾年初中物理實驗習題從類型和形式上都有所突破，特別在各地的中考中對實驗的考查每年都在加強。大體上的出發(fā)點主要有：一是注重對操作過程和實驗設計考查；二是對教材中常見的實驗題的器材和實驗環(huán)境進行變化；三是注重對實驗失敗原因的剖析；四是注重對實驗過程的考查。二、初中物理實驗習題三大類型的特點及解題技巧㈠測量型實驗的特點及解題技巧初中物理測量型實驗主要有直接測量型和間接測量型兩種，共15個實驗，這些是中考物理實驗測試必不可少的組成部分。1、直接測量型實驗共10個實驗：⑴用刻度尺測長度，⑵用秒表測時間，⑶用量筒測固、液體的體積，⑷用水表測家庭自來水使用量，⑸用天平測物體的質(zhì)量，⑹用溫度計測水的溫度，⑺用彈簧測力計測力的大小，⑻用電流表測電流，⑼用電壓表測電壓，⑽用電能表測電功的大小。直接測量型實驗主要針對一些常用物理測量工具的使用方法、讀數(shù)方法等，而這些知識和能力在課堂教學中已逐步滲入，常用物理測量工具的共性都需要看量程、分清分度值。所以只要掌握好其一，便可基本無礙。2、間接測量型實驗共5個實驗：⑴用刻度尺、秒表測平均速度，⑵用天平、量筒測物質(zhì)密度，⑶用刻度尺、彈簧測力計測滑輪組的機械效率，⑷用電流表、電壓表測電阻，⑸用電流表、電壓表測小燈泡的電功率。這五種實驗都涉及到諸多的物理測量工具的使用，也同時具有相應的實驗原理：⑴物體通過的某段路程或某段時間的平均速度測量實驗原理是v＝s/t， ⑵測物質(zhì)密度的實驗原理是ρ=m/v和排水法，⑶測滑輪組的機械效率實驗原理主要是η＝W有/W總、W＝F?S及二力平衡，⑷測電阻的實驗原理是歐姆定律I=U/R的推導式R=U/I，⑸測小燈泡的電功率實驗的原理有兩種，①伏安法的實驗原理即為P=U?I，②電能表、秒表測電功率實驗的原理即為P＝W/t。解決此類題時，一定要細心，確保基本的物理測量工具的使用、讀數(shù)不出錯。同時還應注意題意的局部拓展性變化。近年來各地的中考物理測量型實驗在這類題中變化較多，要格外注意。㈡探究型實驗的特點及解題技巧1、不同版本的教材內(nèi)物理探究型實驗共計有14個實驗：⑴探究物質(zhì)的一種屬性――密度，⑵探究平面鏡成像特點，⑶探究凸透鏡成像規(guī)律，⑷探究摩擦力的大小與什么有關，⑸探究運動和力的關系，⑹探究液體壓強的特點，⑺探究杠桿平衡條件，⑻探究動能（重力勢能）大小與什么因素有關，⑼探究物質(zhì)比熱容，⑽探究影響電阻大小的因素，⑾探究不同物質(zhì)的導電性能，⑿探究電流與電壓、電阻的關系，⒀探究電流熱效應，⒁探究電磁鐵磁性強弱的因素。2、不同版本的教材外物理探究型實驗包括新課改以來物理課外讀物上設計的探究活動和各地中考試題中出現(xiàn)的，其中最常見的有：⑴探究水果電池電壓與哪些因素有關，⑵探究籃球反彈的高度與哪些因素有關，⑶車輛滑行的距離與哪些因素有關，⑷探究物體承受的壓力與哪些因素有關，等等。物理科學探究活動一般有7個主要環(huán)節(jié)，依次是⑴提出問題，⑵猜想與假設，⑶制定計劃與設計實驗方案，⑷進行實驗和收集數(shù)據(jù)，⑸分析論證，⑹評估，⑺交流與合作。各地的中考命題針對這一知識點在各個試題上有著不同程度的偏重，也不可能面面俱到地進行考查，這也就給命題帶來了多個角度的可能性。比如同是考查凸透鏡成像規(guī)律，但由于考查的環(huán)節(jié)或是角度不同，考查的方式也就明顯不同，因此在平時的教學中，要盡可能的引導學生對每個知識點、每個環(huán)節(jié)要做到理解和掌握。新課程改革以來，各地中考命題中涉及不同版本教材外的物理探究實驗逐年在出新。但縱觀其考查內(nèi)容，大都來源于學生生活實際，并且所考核的方法和能力都是學生應了解和掌握的。所以在對學生進行應考技巧的教育引導中，提醒學生對此不要產(chǎn)生心理上的障礙，只要抓住應用得當?shù)姆椒ǎ话愣寄茌p松解決。探究型實驗試題的解題方法強調(diào)應用性和開放性，突出物理知識的應用，強調(diào)靈活運用物理知識解釋試題呈現(xiàn)的問題，故而在解答時，可附助已有的知識和結(jié)論，對試題所考查的內(nèi)容和能力，做出正確的解答。當然中考命題并不會只局限于已有知識的得出，往往可能會更注重探究過程的考查，因此解答此類試題時千萬不要急于求成，而要體會出試題考查的方向，也就會從容應答。三、設計型實驗的特點及解題技巧⑴物理開放題是指題設條件不確定、解題方法多樣化、答案不唯一的題目。這些試題或條件開放、或策略開放、或結(jié)論開放，可謂千姿百態(tài)。通過求解這一類問題，可以激發(fā)學生的求知欲，提高學習興趣，考查學生發(fā)散思維能力和創(chuàng)新能力。因此，在一些中考試卷中，出現(xiàn)了一批立意和情景新、耐人尋味的開放型試題，它們成為試卷中的亮點，格外引人注目。⑵設計型實驗題是指根據(jù)實驗目的和要求，設計研究方案，運用不同于教材或試題要求的實驗方法解決同一物理問題，此類題綜合考查學生觀察實驗，運用所學的理論知識進行綜合分析、歸納等能力，有一定的難度。近年來此方面的試題陸續(xù)增加并延伸到我們的生活周圍之中，命題也已不局限于對教材已有實驗的新設計。解答設計型實驗時，首先要明確試題所需要解決的問題，然后結(jié)合教材所學相關知識和設計，進行分析和比較，從中發(fā)現(xiàn)其異同之處，從而進行創(chuàng)造性的變更和設計，在這種情況下一般問題都會得到解決。總之，普及九年義務教育是提高全民族的素質(zhì)，物理素養(yǎng)是公民的科學素質(zhì)的基本組成部分。我們基礎教育一線的物理教育同行只有抓住實驗探究教學，深化物理實驗，讓學生的科學素質(zhì)真正能達到九年義務教育的目標

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關鍵詞：數(shù)控直流電源；穩(wěn)壓電源；電壓源；電流源

中圖分類號：TM461文獻標識碼：A文章編號：10053824（2013）04006707

0引言

數(shù)控直流穩(wěn)壓電源應用非常廣泛，是學習電子信息工程、通信工程、機電一體化、電氣自動化等電類專業(yè)學生必然涉及到的一個電工電子課程設計項目。全國大學生電子設計競賽曾于第一屆A題、第二屆A題和第七屆F題（電流源），全國首屆高職院校技能競賽樣題以及省級院校競賽都有涉及，用來檢驗學生的電子設計能力，可見其普遍性。

雖然較多論文都涉及，但電路設計的多樣性以及制作經(jīng)驗篇幅鮮少，不足以使讀者完成作品并舉一反三。筆者參閱數(shù)十篇關于數(shù)控直流電源系統(tǒng)的設計，發(fā)現(xiàn)許多很難讀懂的問題。例如，給出參數(shù)設計輸出達20 V電壓，但運放直接驅(qū)動達林頓管明顯無法輸出達22 V以上。又如，通篇無關緊要的內(nèi)容，唯獨缺少比較放大環(huán)節(jié)設計及關鍵電路的完整連接，也就是說DAC輸出到調(diào)整管之間內(nèi)容匱乏，這也是本文解決問題的初衷。

直流穩(wěn)壓電源按照功率管工作狀態(tài)，分為線性穩(wěn)壓電源、開關穩(wěn)壓電源2種。鑒于電類專業(yè)課程設計的需要，本文重點解析線性穩(wěn)壓電源之關鍵設計，如與OP放大器設計聯(lián)系密切的部分，希望對讀者制作該項目或?qū)懻撐挠兴鶐椭?/p>

1設計要求的性能指標與測試方法

1）輸出電流IL（即額定負載電流），它的最大值決定調(diào)整管（三端穩(wěn)壓器）的最大允許功耗PCM和最大允許電流ICM，要求：IL （Vimax-Vomin）

2）根據(jù)輸出電壓范圍和最大輸出電流的指標，U/I可計算出等效負載阻值。例如，輸出電壓要求達30 V，最大輸出電流1 A，因此模擬負載應滿足從幾Ω到30 Ω之間，調(diào)整管耗散功率應滿足30 W以上，考慮加散熱片。

1.2質(zhì)量指標

紋波電壓：是指疊加在輸出電壓Uo上的交流分量。在額定輸出電壓和負載電流下，用示波器觀測其峰一峰值，Uo（p-p）一般為毫伏量級，也可以用交流電壓表測量其有效值。紋波系數(shù)是紋波電壓與輸出電壓的百分比。設計中主要涉及濾波電路RLC充放電時間常數(shù)的計算。一般在全波式橋式整流情況下，根據(jù)下式選擇濾波電容C的容量：RL?C=（3-5）T/2，式中T為輸入交流信號周期，因而T=1/f=1/50=20 ms；RL為整流濾波電路的等效負載電阻。

穩(wěn)壓系數(shù)Su和電壓調(diào)整率Ku均說明輸入電壓變化對輸出電壓的影響[2]，因此只需測試其中之一即可。電源輸出電阻ro和電流調(diào)整率Ki均說明負載電流變化對輸出電壓的影響[2]，因此也只需測試其中之一即可，具體操作參照指標的定義來實施。

2.2DAC接口電路的設計

2.3調(diào)整管控制電路、電壓采樣與電流采樣電路的

2.4ADC接口電路的設計、同時具備電壓源與電流源功能的設計

2.6具備電壓預置記憶存儲部分的設計

2.7保護電路的設計

2.8.2濾波電路的設計

3結(jié)語

曾經(jīng)查閱數(shù)十篇類似穩(wěn)壓電源電路圖，深感模擬電路設計的重要性。本文將電壓源與電流源的設計方案同時羅列，便于讀者理解設計要領。重點解析DAC輸出后的電路設計，圖中電壓、電流數(shù)據(jù)全部基于proteus交互式仿真完成。電路設計的連貫性、采樣電路取值、運放電路與驅(qū)動電路設計等，是同類論文較少論述的環(huán)節(jié)，可以有效解決目前存在的諸多問題，有助于讀者提高電路解析能力。僅此拋磚引玉，希望本文的設計能對讀者在實際工作中有所幫助，不當之處請多指教。

參考文獻：

[1]高吉祥.全國大學生電子設計競賽培訓系列教程――基本技能訓練與單元電路設計[M].北京：電子工業(yè)出版社，2007.

[2]鄧堅，楊燕翔，齊剛. 數(shù)控直流穩(wěn)壓電源設計[J].計算機測量與控制，2008，16（12）：19911993.

[3]楊秀增，黃燦勝. 基于Nios II的高精度數(shù)控直流穩(wěn)壓電源設計[J]. 電子設計工程，2009，17（9）：4749.

[4]許艷惠. 一種智能化高精度數(shù)控直流電源的設計與實現(xiàn)[J]. 微計算機信息，2007，23（32）：136138.

[5]DAC0832手冊.National Semiconductor Corporation DS005608[EB/OL].（20020120）[20121011]. http：///product/dac0832.

[6]岡村迪夫.OP放大電路設計[M].王玲，徐雅珍，李武平，譯.北京：科學出版社，2004.

[7]鈴木雅臣.晶體管電路設計（上）[M].周南生，譯.北京：科學出版社，2004.

[8]江海鷹，孫王強，孫杰，等. 實用高精度數(shù)控直流電流/電壓源[J].濟南大學學報：自然科學版，2006，20（3）：249251.

[9]彭軍.運算放大器及其應用[M].北京：科學出版社，2008.

[10]清華大學電子學教研組.模擬電子技術(shù)基礎簡明教程[M].3版.北京：高等教育出版社，2006.

[11]黃智偉.全國大學生電子設計競賽系統(tǒng)設計[M].北京：北京航空航天大學出版社，2011.

[12]陳光明，施金鴻，桂金蓮.電子技術(shù)課程設計與綜合實訓[M].北京：北京航空航天大學出版社，2007.

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【關鍵詞】FPGA；AD轉(zhuǎn)換；BCD碼顯示；接口電路

FPGA是大規(guī)模可編程器件。它是利用EDA技術(shù)進行電子系統(tǒng)設計的載體；硬件描述語言是EDA技術(shù)進行電子系統(tǒng)設計的主要表達手段，VHDL語言是常用的硬件描述語言之一；軟件開發(fā)工具QuartusⅡ。FPGA以高速、高可靠性、串并行工作方式等特點在電子設計中廣泛應用。它打破了軟硬件之間的界限，加速了產(chǎn)品的開發(fā)過程。

1.硬件電路構(gòu)成

用一片MCS-51芯片、一片F(xiàn)PGA芯片、模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0809和數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC0832構(gòu)成一個數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，并用FPGA實現(xiàn)數(shù)據(jù)采樣、D/A轉(zhuǎn)換輸出、有關數(shù)據(jù)顯示的控制、鍵盤電路。單片機完成對A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)運算。系統(tǒng)的組成框圖如圖1所示，其功能如下：

（1） 系統(tǒng)按一定速率采集輸入電壓Ui，經(jīng)AD0809轉(zhuǎn)換為8位數(shù)字量data。

（2） 輸入數(shù)據(jù)與通過CPLD/FPGA采樣后輸入單片機進行相關運算，最后通過FPGA送至DAC0832轉(zhuǎn)換為ΔU。

（3） 數(shù)據(jù)采集和處理均在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)控制器的管理下有序進行。工作速率由時鐘信號CLK的速率決定。

2.AD0809與CPLD/FPGA接口設計

ADC0809在轉(zhuǎn)換開始前由地址鎖存允許信號ALE 將3 位地址鎖入鎖存器中以確定轉(zhuǎn)換信號通道。EOC 為轉(zhuǎn)換結(jié)束狀態(tài)信號，由低電平轉(zhuǎn)為高電平時指示轉(zhuǎn)換結(jié)束，此時可讀入轉(zhuǎn)換好的8 位數(shù)據(jù)。EOC 在低電平時指示正在進行轉(zhuǎn)換。START 為轉(zhuǎn)換啟動信號，上升沿啟動。OE 為數(shù)據(jù)輸出允許高電平有效。CLK 為ADC 轉(zhuǎn)換時鐘輸入端口500kHz 左右。為了達到A/D 器件的最高轉(zhuǎn)換速度，A/D 轉(zhuǎn)換控制器必須包含監(jiān)測EOC 信號的邏輯，一旦EOC 從低電平變?yōu)楦唠娖郊纯蓪E 置為高電平然后傳送或顯示已轉(zhuǎn)換好的數(shù)據(jù)[D0..D7]。圖1所示為AD0809引腳圖；圖2所示為AD0809時序電路，根據(jù)時序電路圖通過兩段式狀態(tài)機設計程序完成與CPLD/FPGA芯片的連接。圖4為狀態(tài)機程序仿真結(jié)果，表1所示為狀態(tài)機功能與相應引腳的取值。

表1 AD轉(zhuǎn)換狀態(tài)機描述

狀態(tài) 實現(xiàn)功能 引腳

S0 初始狀態(tài)，選擇1通道模擬信號輸入 ADDC=‘1’， ALE=START=OE=LOCK=‘0’

S1 通道鎖存 ALE=‘1’， START=OE=LOCK=‘0’

S2 啟動A/D轉(zhuǎn)換 ALE=‘1’， START=‘1’，OE=LOCK=‘0’

S3 A/D轉(zhuǎn)換等待狀態(tài) ALE=START=‘0’，OE=LOCK=‘0’；

IF EOC=‘0’ 保持當前狀態(tài)不變，繼續(xù)等待A/D轉(zhuǎn)換。

ELSE 轉(zhuǎn)換結(jié)束，進入下一狀態(tài)

S4 數(shù)據(jù)輸出允許狀態(tài) A/D轉(zhuǎn)換完畢，開啟數(shù)據(jù)輸出允許信號。ALE=‘0’， START=‘0’，OE=‘1’，LOCK=‘0’

S5 數(shù)據(jù)鎖存狀態(tài) 開啟數(shù)據(jù)鎖存信號，將轉(zhuǎn)換結(jié)果送鎖存器鎖存；ALE=‘0’， START=‘0’，OE=‘1’，LOCK=‘1’

S6 延時狀態(tài) 為了保證數(shù)據(jù)可靠鎖存，延時一個時鐘狀態(tài)周期；ALE=‘0’， START=‘0’，OE=‘1’，LOCK=‘1’

其它狀態(tài) 返回到初始狀態(tài) ALE=START=OE=LOCK=‘0’

圖1 AD0809引腳圖 圖2 AD0809時序圖

3.BCD碼轉(zhuǎn)換電路設計

找到ADC0809的基準電壓（Vref）為5.12 V時，模擬輸入電壓與輸出電壓的對應關系，其中最小電壓準位是5.12/28=0.2 V。這樣，當由ADC0809的D[7..0]收到的數(shù)據(jù)信號是10000110（即86H）時，高4位1000是2.56 V，而低4位0110是0.12 V，所以最后的電壓輸出結(jié)果是2.56 V+0.12 V=2.68 V。為了方便后續(xù)的電壓數(shù)據(jù)顯示，我們應將輸出電壓表示成12位的BCD碼形式。將D（7..4）轉(zhuǎn)換為對應的12位BCD碼H（11..0）；將D（3..0）轉(zhuǎn)換為對應的12位BCD碼L（11..0）。如上述的2.56 V是0010 0101 0110，0.12 V是0000 0001 0010，所以相加的結(jié)果2.68 V是0010 0110 1000，因此必須設計一個12位的BCD碼加法程序。二進制BCD碼相加時，由最低4位加起，且每4位相加的結(jié)果超過1001時，應加0110調(diào)整。BCD碼程序轉(zhuǎn)換流程如圖3所示。

圖3 BCD碼轉(zhuǎn)換仿真波形

4.系統(tǒng)電路仿真

AD轉(zhuǎn)換電路與BCD碼轉(zhuǎn)換電路構(gòu)成系統(tǒng)，將AD轉(zhuǎn)換程序和BCD碼程序組合成一個整體程序，通過Quartus ii軟件生成系統(tǒng)圖，如圖4所示。 AD轉(zhuǎn)換結(jié)果由三位十進制數(shù)表示，每位十進制數(shù)由四位BCD碼表示，總共有12位BCD碼輸出。將電路輸出BCDOUT（11..0）分成BCDOUT（11..8）、BCDOUT（7..4）和BCDOUT（3..0）三部分，通過三個進程Process分別用VHDL語言編程實現(xiàn)LED顯示驅(qū)動。對整個系統(tǒng)進行波形仿真，得到仿真波形如圖5所示，最后在GW48-CK實訓開發(fā)系統(tǒng)完成功能驗證。

圖4系統(tǒng)電路圖

圖5 系統(tǒng)仿真結(jié)果

參考文獻：

[1] 潘松、王國棟. VHDL實用教程[M]：成都：電子科技大學出版社2001：334-344.

[2] 王建校.張虹，金印彬.電子系統(tǒng)設計與實踐【M].北京：高等教育出版社，2008. [2].

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【關鍵詞】科學教學；創(chuàng)新能力；培養(yǎng)

中圖分類號：G62文獻標識碼A文章編號1006-0278（2015）11-160-01

教育改革不斷深化，素質(zhì)教育已深入人心。創(chuàng)造精神、創(chuàng)新能力是人才素質(zhì)的核心，所是實施“科教興國”和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要途徑。以，創(chuàng)新應是素質(zhì)教育的著眼點，開發(fā)人的創(chuàng)造力，培養(yǎng)人的創(chuàng)新意識，創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力，應該成為實施素質(zhì)教育的重要內(nèi)容。

但我們的現(xiàn)實是，長期以來形成的應試教育模式使受教育者往往長于知識的接受與模仿，缺乏的正是創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。當今的教育教學方式又往往是培養(yǎng)開發(fā)學生創(chuàng)新意識和能力的絆腳石。面對知識經(jīng)濟，面對教育現(xiàn)實，許多有識之士在探索素質(zhì)教育的方法，探索在教育教學實踐中培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力應從以下幾個方面入手：

一、培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維能力

精心創(chuàng)設情境，激發(fā)學生的創(chuàng)新思維。興趣是激發(fā)學生思維能力的重要因素，它能高學生學習的積極性，主動性，探究性，使學生以一個被動的知識接受者，變成一個主動的參與教學活動的合作者。教師必須精心備課，對所設置的教學問題必須具有趣味性、新奇性、生活性、開放性和適宜性。只有這樣才能激發(fā)他們的創(chuàng)新思維，例如，在學習光的折射時，提出一些問題，透過圓形金魚缸看魚，魚會變大，筷子斜插入水中，側(cè)面會看到筷子在分界處彎折，學生帶著這些問題去學習，會產(chǎn)生興趣，達到一定的效果。

基礎知識，基本技能是培養(yǎng)學生創(chuàng)造性思維能力的前提條件，首先在教學中要狠抓“雙基”的落實，讓學生學透知識，練實知識，用活知識。用基本的科學知識去解決實際問題，其次要克服定向思維，培養(yǎng)發(fā)散性思維和思維的變通能力，對于一個問題，能從不同角度.不同方向去探索解決問題的方法。傳統(tǒng)的教學注重解決問題的唯一性。這樣不利于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力，實際中的許多問題，往往是開放的，多變的，答案不是唯一的。在習題教學中要加強一題多問，一題多解，一題多變，多題同解等形式的訓練，培養(yǎng)學生的多種思維方式。例如，有這樣一道開放題：現(xiàn)有一杯純凈水和一杯食鹽水，儀器不限，用那些方法可以鑒別它們，通過各小組的熱烈討論和交流，利用密度、浮力、蒸發(fā)結(jié)晶、凝固點、導電性等知識，同學們得出了10多種方法，并用實驗加以證明，開闊了學生的思路，在教學中還要培養(yǎng)學生的逆向思維。

二、從實驗和生活中培養(yǎng)學生的觀察能力和問題意識

科學實驗離不開觀察，觀察是科學研究的最基本方法，是創(chuàng)新思維的基礎，每個科學實驗都有其明確的實驗目標。因此，在實驗教學中，對每個實驗教師首先要讓學生明確為什么觀察和觀察什么？使學生掌握觀察的具體內(nèi)容。例如在觀察水沸騰實驗中，教師提出讓學生觀察水在沸騰前后實驗現(xiàn)象。實驗后有的學生就觀察到沸騰前氣泡上升中變小，消失，沸騰后氣泡會變大，破裂，并提出了相應的問題。又如，在研究液體內(nèi)部壓強時，指導學生觀察：當金屬盒中的橡皮膜在不同深度，不同液體，不同方向時，分別觀察U型管兩管液面的高度差是否發(fā)生變化，來得出液體內(nèi)部壓強的規(guī)律。使學生掌握實驗觀察的具體方法。如順序觀察法，對比觀察法，重點觀察法，全面與重點觀察法，歸納觀察法等。

三、注重科學研究，培養(yǎng)學生的科學探究能力

小學階段的實驗大多數(shù)是一些驗證性的實驗。用人為控制的實驗條件去驗證這些結(jié)論，加深對科學知識的理解、掌握，這樣不利于充分發(fā)揮學生的主動性，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。為此，在教學中把演示實驗改為分組實驗，把一些驗證性實驗改成探索性實驗，增加學生的動手機會，培養(yǎng)他們的實踐能力，例如，探索電流與電壓、電阻的關系時，讓學生按照探究的過程進行，在實驗中強化用控制變量法探究，在這個實驗中，最難的是電路的設計，教師可采用讓學生獨立設計――小組討論合作――各組討論交流――師生共同補充。整合完成設計的方法，讓學生在原有能力的基礎上相互學習取長補短。培養(yǎng)學生的觀察能力，動手實驗能力，嚴謹求實的科學態(tài)度和與他人合作的精神。通過分析實驗數(shù)據(jù)，得出結(jié)論，通過評估與交流，讓學生發(fā)現(xiàn)問題，分析原因，培養(yǎng)學生的實事求是的科學態(tài)度。

加強實驗設計，培養(yǎng)學生的實踐能力和創(chuàng)新意識，開始時，可先讓學生設計一些簡單的實驗。如，用2只開關控制一個燈泡，并且閉合任一只開關都能使燈泡發(fā)光等，在這樣的基礎上教師可采取少給器材，設置故障電路，把儀器調(diào)亂，讓學生設計實驗方案，解釋實驗中出現(xiàn)的問題，分析實驗誤差，改進實驗等。又如在“測定小燈泡額定功率”的實驗中，除按教材上的方法外，教師可提出問題，用一只已知阻值的電阻代替電壓表，其他器材不變，設計實驗，然后教師再深入引導學生。如果在這個實驗中，電壓表的量程小于燈泡的額定電壓時，怎樣測出小燈泡的額定功率，通過這樣的引導和啟發(fā)，激發(fā)了學生的求知欲望。

四、開展第二課堂活動，充分發(fā)揮學生的聰明才智與創(chuàng)造能力

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【關鍵詞】 實驗探究 方法 儀器 經(jīng)驗 敘述 舉例

【中圖分類號】 G633.7 【文獻標識碼】 A 【文章編號】 1674-4772（2013）11-009-01

近年來，根據(jù)新課程標準的要求，我們江西省加大了對初中物理教學中的實驗探究的考查力度。從本省的許多初中物理測試卷中可知，實驗探究題的占分比例較大，占有40%的份額。從許多學生的測試表現(xiàn)可以看出，大部分學生感覺這一塊的難度較大，失分也較嚴重。下面就本人十幾年的初中物理教學經(jīng)驗，來和大家商討解答實驗探究題的有效方法。

一、摸清試卷的結(jié)構(gòu)，做到心中有數(shù)

我們江西的初中物理試卷，普遍是將實驗題和探究題分開的。一般都是第四大題是實驗題，分兩個小題，每小題各8分，共16分。而第五大題是探究題，分三個小題，每小題也是各8分，共計24分。分值如此之大，應引起高度重視。

二、弄清楚實驗探究題的考查內(nèi)容，把握考查范圍

因是實驗題和探究題分開的，實驗題考查的內(nèi)容是基本儀器的正確使用。確切地說，主要是以下10種基本儀器的使用考查。按教學順序分別為刻度尺、秒表、溫度計、天平、量筒、彈簧測力計、電流表、電壓表、變阻器、電能表。對于這些基本儀器的使用，我們要特別注意的是它們的量程、校零、分度值、讀數(shù)、操作方法、連接方式等，這些也是經(jīng)常檢測的對象。

對于探究題，主要考查的范圍是《義務教育物理課程標準》中規(guī)定的20個學生必做實驗或以下20個探究性實驗：

1. 探究固體熔化時溫度變化的規(guī)律

2. 探究影響液體蒸發(fā)的因素

3. 探究水的沸騰

4. 探究牛頓第一定律

5. 探究杠桿的平衡條件

6. 探究滑輪組的機械效率

7. 探究阿基米德原理

8. 探究流體壓強與流速的關系

9. 探究聲音的產(chǎn)生與傳播

10. 探究樂音的特性

11. 探究光的反射規(guī)律

12. 探究平面鏡成像規(guī)律

13. 探究凸透鏡的成像規(guī)律

14. 探究通電螺線管的磁場

15. 探究導體在磁場中運動時產(chǎn)生感應電流的條件

16. 探究串聯(lián)電路中的電流規(guī)律

17. 探究并聯(lián)電路中的電流規(guī)律

18. 探究串聯(lián)電路中電壓的規(guī)律

19. 探究滑動變阻器的作用

20. 探究歐姆定律

三、通曉10種基本儀器的使用方法、連接方式等

不管是對實驗題的考查，還是對探究題的考查，基本儀器的正確使用都是非常重要的。這就要求我們的學生在平時的學習過程中要特別細心。對于測量型的儀器，要能準確知道它們的量程、分度值，會校零、會讀數(shù)、會記錄、會連接等等。

例如刻度尺的使用。在測量之前，要能找出它的零刻度線，觀察它的測量范圍，認清它的分度值。測量時：①有零刻度線的零刻度線要對準被測物體的一端（沒有零刻度線的選 一整數(shù)刻度線作為測量的起始端）；②尺的位置要放正；③刻度尺的刻度線要緊靠被測物體；④讀數(shù)時視線要正對刻度線，不可斜視；⑤記錄時既要記錄準確值，又要記錄估計值，還要記錄單位。為了減小測量中的誤差，還要多次測量并求平均值以減小誤差。

四、會進行實驗設計與數(shù)據(jù)的處理等

在初中物理中設計記錄數(shù)據(jù)的表格或記錄實驗數(shù)據(jù)或分析實驗數(shù)據(jù)并得出結(jié)論或根據(jù)要求畫圖等也是常常考查的內(nèi)容。這些都要求我們的學生在平時的學習過程中要熟、要精、要會表述等。如在“探究凸透鏡的成像規(guī)律”中就少不了設計記錄實驗數(shù)據(jù)的表格，少不了記錄實驗數(shù)據(jù)，少不了分析實驗數(shù)據(jù)并得出結(jié)論。又如在“探究歐姆定律”中，還可能少不了畫電路圖或連接電路等。

五、能根據(jù)經(jīng)驗，會綜合運用知識進行解題

在解題過程中，經(jīng)驗很重要，這就要求同學們在平時的學習過程中要多去積累經(jīng)驗。就初中階段而言，因新課標中要求掌握的實驗探究題的數(shù)量不多。所以同學們在平時學習中應多去歸納和總結(jié)。比如哪個探究題一般以哪種方式來考查，又主要考查七個要素中的哪幾個要素等都要去弄個清楚明白，并上升為經(jīng)驗并積累起來。

如在 “測定小燈泡的功率”實驗中，一般考查的內(nèi)容主要有：①連接電路（要么實物電路中少一兩根導線，要同學們補充連接完整；要么實物電路中有一兩根導線連接錯誤，要同學們指出并改正；要么根據(jù)實物電路要求在規(guī)定的位置畫出相應的電路圖等）；②電流表或電壓表量程選擇或它們的讀數(shù)等；③對表格中實驗數(shù)據(jù)的處理如計算小燈泡的額定功率等；④出現(xiàn)故障的處理方法；⑤燈絲電阻變化的原因；⑥P=UI、R=U/I、R=U2/P等的靈活運用等。

六、規(guī)范的語言敘述或表達方法

歷年來，我們都能很容易且經(jīng)常發(fā)現(xiàn)許多學生的語言敘述很不到位。有的敘述不完整，有的敘述很啰嗦，有的敘述沒有注意控制變量等等。這些語言敘述上的欠缺也是導致實驗探究題失分的直接原因。所以規(guī)范的語言敘述也不容忽視，而且同學們在平時的學習中應注意加強這方面的訓練。

篇8

論文關鍵詞：多用電表,歐姆檔,多倍率,電路圖

多用電表是中學物理教材電學內(nèi)容的一個基本點，也是重點。因為多用電表的原理包含了串、并聯(lián)電路的規(guī)律和閉合電路歐姆定律，而這些規(guī)律是電流計改裝成電流表、電壓表和歐姆表的理論基礎，更是歷年高考電學實驗考察的重點。新課程改革中，人教版教材在本節(jié)的編寫上充分體了現(xiàn)新課程理念，擺脫了舊教材中單純理論的推導和儀表結(jié)構(gòu)、原理、使用方法的講解，而是先以例題的形式引入，讓學生結(jié)合教材中的電路圖（圖1），通過“體驗式探究”的方式，來理解歐姆表的工作原理。然后過度到圖2探究如何把三個單獨的電壓表、電流表、歐姆表合為一個單量程多用電表，通過共用表頭讓學生體會實現(xiàn)“多用功能”的巧妙之處。最后的難點是讓學生掌握如何實現(xiàn)多量程多用功能的，結(jié)合圖3領悟轉(zhuǎn)換開關在實現(xiàn)“多量程”功能上的作用。

筆者教學中就是把這些難點進行梯度化處理的,以探究的方式來完成本節(jié)“歐姆表”、“多用電表”兩模塊內(nèi)容的。但在師生探究多用電表原理時，學生通過討論發(fā)現(xiàn)書中的電路圖與實際的電表內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同，并向教師提出疑問：教材的電路圖（圖3）雖然能實現(xiàn)多功能測量，即能測電流、電壓、電阻，而且能實現(xiàn)測電流和電壓的多量程功能，但卻不能實現(xiàn)測電阻的多量程功能，即不能實現(xiàn)電阻檔的倍率轉(zhuǎn)換功能。

學生的提出的兩個主要問題如下：

1、電路圖中多路電源與實際表內(nèi)只有一路電源相矛盾

keyimg22、如果實際電路有多路電源按著教材中的原理圖去設計時，確實能實現(xiàn)多倍率功能，但有一個基本要求：即每路電源的電動勢關系應滿足E=nE1。（E1是×1檔的那條支路電源電動勢）。由此可推知若E1=1.5V，則×10、×100檔的電源分別為15V、150V，而×1K檔的電源電動勢就應高達1500V！顯然這不可能，也很荒謬!任何電表內(nèi)都不可能裝有這么高的電源,還是直流電源!

提出第1個問題，是因為學生打開多用電表后發(fā)現(xiàn)確實表內(nèi)只有一個含源電路，且通常只裝有一節(jié)或兩節(jié)干電池，即電動勢只有1.5V或3V，這與教材電路圖中的多個含源支路相矛盾。

提出第2個問題，是通過分析教材電路圖圖3必然會得出的結(jié)論。由于虛線框內(nèi)的電路相當于一個安培表，選擇開關置于3或者4，等于制作了兩個歐姆表（類似圖1），很顯然這兩個歐姆表是同一個安培表改裝的。那么實際測電阻時，只要指針偏角相同，流過兩個表頭的電流就應相等（因為表頭G一樣），且流過電源的總電流——即安培表的電流也應相同（因為安培表內(nèi)部結(jié)構(gòu)一定，流入表頭的電流占總電流的比例也就確定）。不防設3為×1檔，4為×10檔，顯然多用電表要求用這兩檔測電阻時，若指針均指在I0（假設為半偏）的地方，3檔對應的阻值若為R0，則4檔對應的阻值應為10R0。現(xiàn)在就用3檔來測某個實際的電阻（阻值就為R0），首先要進行歐姆調(diào)零操作,即短接兩表筆，調(diào)節(jié)電源支路的可調(diào)電阻，使指針滿偏，操作的結(jié)果是歐姆表現(xiàn)在的總內(nèi)阻

R內(nèi)=E/Ig，(由閉合電路歐姆定律Ix=E/(RX+R內(nèi))決定的)；然后測電阻R0時，指針剛好半偏，則必有R內(nèi)= R0。同理用4檔來測另一個電阻R`X（其阻值為10R0）時，也要進行以上操作，且必有R`內(nèi)=E`/ Ig ，R`內(nèi)=10R0，綜上可知R`內(nèi)=10R內(nèi)，即有E`/Ig= 10E/Ig，顯然要求E`=10E。同理可推：若多用電表還有其它倍率檔，辟如×n（n可以為1、10、100、1K）檔，則必須要增加類似3、4那樣的含源支路，且電動勢大小應是E`=nE（E為×1檔支路電源的電動勢）。可見按照教材原理圖實現(xiàn)歐姆檔多倍率功能就必須要滿足E`=nE這一條件。試想一上，若×1檔支路是一節(jié)干電池， E1=1.5V，那么×10檔的支路電池就必須為15V，而×1K檔的電池就會高達1500V！這顯然是不可能的！

實際的學生電表內(nèi)部是沒有那么多含源電路的，更不可能有那么高的電動勢，但學生電表又確實具有歐姆檔多倍率功能的。矛盾產(chǎn)生的原因在哪里呢？通過查找各種廠家多用電表的資料，發(fā)現(xiàn)實際電路遠非教材中的示意圖那么簡單，矛盾的焦點在于實際的電表歐姆檔的多倍率功能，并不是靠增加含源支路和提高電源電動勢來實現(xiàn)，而是靠改變安培表的量程來實現(xiàn)的！筆者研究后設計了一個簡單的電路圖（圖4），用它向?qū)W生說明歐姆檔多量程原理，就很容易，也與實際的電表內(nèi)部結(jié)構(gòu)吻合。本圖相當于把三個量程IA不同的電流表用相同的電源和可調(diào)電阻改裝成了三個歐姆表。根據(jù)R內(nèi)=E/IA可知，由于IA不同（IA是安培表的滿偏電流，流過總電路而不是流過電流計的滿偏電流Ig），所以三個檔所對應的歐姆表內(nèi)阻R內(nèi)是不同的，由閉合電路歐姆定律Ix=E/(RX+R內(nèi))可知，當指針指在相同的電流值Ix上，由于R內(nèi)不同，所以RX不同，舉例來說：假設現(xiàn)在來測一個未知電阻RX，剛好使指針半偏。因為歐姆刻度線上正中間的刻度值對應的電流為IA/2，所以所測電阻RX =R內(nèi)，如果測量前選擇的開關置3且歐姆調(diào)零后R內(nèi)=15Ω，則說明所測的RX =15Ω；若開關置的是2且R內(nèi)=150Ω，則所測的RX =150Ω；如果開關置1且R內(nèi)=1500Ω，則RX =1500Ω。可見，盡管原來的電流刻度盤一樣，但改裝時相同電流刻度值I（注：不是電源的總電流，而是流過電流計的電流）所對應的電阻值RX是不同的，因此原來的一條電流刻度線就可以表示三個歐姆刻度盤，因而實現(xiàn)了多倍率功能。

教材中電路圖和本圖的最大區(qū)別在于，是否體現(xiàn)出換檔后電流表的電路變化。對于前者(見圖3)不論接3檔還是4檔，當表頭指針偏轉(zhuǎn)角度相同，電路的總電流也會相同，由Ix=E/(RX+R內(nèi))知，歐姆調(diào)零時由于指針都要滿偏，所以電路總電流Ix相等，此時Ix=E/R內(nèi)，所以要想R內(nèi)不同只有改變E才行，這也是前面學生發(fā)現(xiàn)的矛盾E=nE1原因所在。對于后者（圖4）即使表頭指針偏轉(zhuǎn)相同角度，由于換檔導致其他支路與表頭支路的電阻比例關系已經(jīng)變化，總電流仍然是不同的。可見，本圖設計一方面保證了換檔后即使指針偏轉(zhuǎn)角度相同，但流經(jīng)電源的總電流也是不同的；同時也重點保證了換檔后歐姆調(diào)零時表的總內(nèi)阻會不同，這就確保了歐姆檔多倍率功能的實現(xiàn)。

參考文獻

1．廖佰琴、張大昌主編《物理課程標準(實驗)解讀》湖北教育出版社

2．趙沃槐．優(yōu)化物理實驗教學培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力．教學儀器與實驗，2002，（10）．

3．安忠劉炳升《中學物理實驗與教學研究》高等教育出版社

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1 教學基本程序

初中物理實驗“六步教學法”包括提出目標（教師活動） 設計方案（師生互動） 預審方案（師生互動） 實驗嘗試（師生互動） 匯報交流（學生活動） 歸納總結(jié) （師生互動）6個環(huán)節(jié)。

提出目標：即教師根據(jù)教學內(nèi)容提出研究問題，要求學生能夠根據(jù)所提問題，設計研究方案。問題的提出要注意如下兩點。首先，提出的問題要有明確的導向性，便于學生及時理解學習要求。第二，問題要有層次性，既要讓學生自學討論有一定的容量，又要讓學生通過自己的努力能夠去完成。例如，在“歐姆定律”教學時，可用如下兩種方式提問。問題一：通過某導體的電流Ⅰ和加在兩端電壓 V以及導體電阻R三者之間有何關系？請同學們設計一個研究方案。問題二：通過導體的電流Ⅰ與哪些因素有關呢？請同學們設計一個研究方案。明顯地看出，用第二種方法提問，導向性不強，同時層次也太高，學生無從下手。

設計方案：學生根據(jù)老師提出的實驗目標，通過自學、小組討論等形式設計研究方案。研究方案主要包括 ：儀器、裝置的選用和安裝，實驗的原理、方法和步驟。這個過程是教學的難點，教師要酌情加以引導，但不強調(diào)千遍一律。這也是培養(yǎng)學生創(chuàng)新的較好機會。通過長期的訓練，可使學生掌握常用的實驗思想、方法，了解儀器的規(guī)格和性能。例如，在研究測電阻方法時，既可用電壓表、電流表來測電阻，也可用一只電流表和一只電阻箱（定值電阻），或者用一只電壓表和一只電阻箱（定值電阻），常見的方案多達8種。如果考慮到實際[是提供寫作論文的網(wǎng)站，歡迎光臨dylw.net]測量效果，還需要考慮儀器規(guī)格組合，方案就更多了。只要放手讓學生去動腦，各種方案都可能出現(xiàn)，甚至有的方案教師還未想到。用這種方法教學，不僅鞏固了知識，還培養(yǎng)學生發(fā)散思維能力，激發(fā)了學生學習熱情。

預審方案：教師組織學生匯報實驗方案，師生共同評審方案，實現(xiàn)師生、生生互動。由于不強調(diào)方案的千遍一律，因此，會出現(xiàn)各種各樣的實驗方案。有的可操作，有的不能完成實驗任務，有的雖符合實驗原理要求，但現(xiàn)象不明顯或者無法達到效果等。在組織學生匯報和審核方案時，教師要注意如下幾點：一是要充分肯定學生學習的積極性，充分讓學生展示自己的方案，發(fā)表自己觀點和看法，教師不武斷判定正確和錯誤。二是要組織學生對各種方案進行審核，突出教學主體性。對學生無法判定的方案，可適當引導或者留下一步“實驗嘗試”中解決，讓學生通過實驗去判定方案的正或誤。三是對具有創(chuàng)新意識、創(chuàng)新精神的學生要加以表揚、鼓勵。對學生提出的問題，教師若一時無法解答，要利用課外加以輔導或者鼓勵學生在以后的學習中繼續(xù)研究。四是對學生展示的方案要及時歸類小結(jié)，對尚未思考出的其它可行方案，要及時引導學生繼續(xù)討論，進一步完善方案。

實驗嘗試。根據(jù)設計方案，組織學生分組對不同方案分別動手實驗或教師演示實驗，并做好記錄。有條件的學校，采取分組實驗形式，實驗條件差的學校一定要有演示實驗。這個教學環(huán)節(jié)的教學目的是： ①驗證實驗方案的可行性，使學生進一步體會實驗方案設計的技巧。由于方案的多樣性，儀器準備應做到多樣化，超出課本要求去準備實驗儀器。也可采取課內(nèi)、課外相結(jié)合的形式來完成方案的驗證工作。②修改實驗方案。由于受到實驗條件的限制、對儀器規(guī)格、性能了解不準或者方案有誤，使實驗達不到理想效果。需要教師引導學生修改實驗方案。③通過實驗發(fā)現(xiàn)物理規(guī)律，達到實驗目標。④培養(yǎng)學生實驗操作技能和技巧，培養(yǎng)觀察、分析能力。實驗嘗試不同于傳統(tǒng)的學生分組實驗，學生分組實驗所用儀器、步驟、方法是通過實踐總結(jié)出來的，實驗成功率很高。而嘗試實驗方案帶有探索研究性質(zhì)，成功率較小，這需要發(fā)動全體學生參與，需要學生有良好的實驗素養(yǎng)。

匯報交流。學生根據(jù)實驗情況，匯報交流實驗結(jié)果。內(nèi)容包括：①本小組實驗方案完成情況。是否達到預期效果。②實驗中，如何修改實驗方案，使方案更完善，現(xiàn)象更明顯。③實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)記錄。在學生匯報實驗情況時，教師要及時歸類記錄，對實驗不成功，要幫助分析，提出改進意見，可利用課外時間讓學生再次實踐，也可布置作為課外作業(yè)。

歸納總結(jié)：教師根據(jù)學生匯報的實驗情況，組織學生總結(jié)實驗規(guī)律。通過成功實驗，總結(jié)實驗技能和技巧；通過失敗實驗，總結(jié)經(jīng)驗教訓；通過實驗數(shù)據(jù)或現(xiàn)象分析，得出物理規(guī)律。

2 教學基本特征

初中物理實驗“六步教學法”與傳統(tǒng)的實驗教學有明顯不同，突出表現(xiàn)在如下幾個方面。

2.1 創(chuàng)造性

傳統(tǒng)的學生實驗，對學生統(tǒng)的太死，對儀器、裝置、步驟、方法作了統(tǒng)一的要求，學生屬于模仿實驗，驗證實驗。而“六步教學法”則要求學生自己去摸索、實踐，去發(fā)散思考，去創(chuàng)新。把創(chuàng)新意識、創(chuàng)新精神、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)放在重要位置。

2.2 民主化

傳統(tǒng)的教學，強調(diào)“教師權(quán)威”，而“六步教學法”給學生創(chuàng)造了一種和諧寬松的學習環(huán)境。學生可以向教師或同學質(zhì)疑，可[是提供寫作論文的網(wǎng)站，歡迎光臨dylw.net]以懷疑，可以發(fā)表不同觀點。學生的錯誤觀點，通過實驗事實加以認定、糾正，既尊重知識，又尊重人才。和諧寬松的學習環(huán)境是培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識、創(chuàng)新精神的基礎。

2.3 主體性

傳統(tǒng)的教學方法，以教師傳授知識為主。而“六步教學法”突出學生主體性，把學生活動安排在每一個環(huán)節(jié)內(nèi)，不僅有學生的自學、討論，還有學生的辯論、嘗試等。在教師的引導下，學生通過自己的努力去主動獲取知識，學的主動、積極、有興趣。

2.4 開放性

傳統(tǒng)的教學以課本為素材組織教學，而“六步教學法”不僅根據(jù)課本要求設計問題，同時對學生自學中出現(xiàn)的各種疑難問題， 也作為教學內(nèi)容。教學內(nèi)容不再是封閉的，而是開放的。教學形式不僅僅局限在課堂，有時在課外、在實驗室、在家庭。

2.5 實踐性

“六步教學法”從人的發(fā)展需要去組織教學，不僅要求學生掌握知識，更重要地掌握處理問題的方式、方法，掌握實驗技能、技巧，使學生在實踐中掌握知識。每一個實踐活動都有學生參與，每一個實驗操作都由學生親自動手。

3 教學實施要求

“六步教學法”對教師提出了較高的要求。

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摘要：以人為本，全面提高學生素質(zhì)是現(xiàn)代職業(yè)教育的目標。這就要求我們在職業(yè)教育實踐中要傳授學生知識、技能，同時培養(yǎng)學生的綜合素質(zhì)，即提高學生的綜合職業(yè)能力。電工基礎是電氣技術(shù)應用專業(yè)中一門重要的專業(yè)基礎課程，通過校本教材（一體化教學工作頁）的開發(fā)、教學環(huán)節(jié)的課程設計、過程評價方式改革等方法能夠全面提高學生的綜合職業(yè)能力。本文以電工基礎教學為案例，談談如何在課堂教學實踐中提高學生的綜合職業(yè)能力。

關鍵詞 ：綜合職業(yè)能力　電工基礎　教材開發(fā)　課程設計　過程評價

綜合職業(yè)能力是整體化解決綜合專業(yè)問題的能力，是人們從事一門職業(yè)或若干門相近的職業(yè)所必備的能力，是個人在職業(yè)工作中和社會中的科學的思維，對個人和社會負責任行事的熱情和能力，是科學的工作和學習方法的基礎。綜合職業(yè)能力是一個人在現(xiàn)代社會中生存生活，從事職業(yè)活動和全面發(fā)展的主觀條件，包括職業(yè)知識和技能，分析解決問題的能力，信息接收和處理能力，經(jīng)營管理、社會交往和不斷學習的能力。

一、電工基礎課程能培養(yǎng)學生的綜合職業(yè)能力

電工基礎課程是培養(yǎng)電類專業(yè)高技能人才的一門核心專業(yè)基礎課，在傳授學生知識的同時，必當堅持以人為本，關注學生職業(yè)成長，滿足職業(yè)要求和個人發(fā)展的需要，全面提升學生素質(zhì)。

電工基礎教學能夠培養(yǎng)學生的職業(yè)知識包括：電路知識，電學基本物理量，電學基本定律，交、直流電路的分析，磁場和磁路知識等。

電工基礎教學能夠培養(yǎng)學生的職業(yè)技能包括：識圖繪圖能力、實驗能力、操作能力和故障排除能力等。

電工基礎能夠培養(yǎng)學生其他的綜合職業(yè)能力包括：安全用電、積極答問、團隊協(xié)作、為人處世、自主學習、口頭表達能力、文字書寫、耐心細致、不斷創(chuàng)新等等。

二、教材開發(fā)是學生綜合職業(yè)能力提高的保障

1.選擇與實踐相結(jié)合的素材

案例一，估算中性點直接接地的三相四線制電路的單相觸電電流（節(jié)選自“串聯(lián)電路”一節(jié)）。

這里計算中接地電阻帶入的是最大值，所以估算出的人體電流為最小值，致命電流為50mA，因此單相觸電十分危險。

上述案例能夠提高學生知識、技能、安全用電、耐心細致等綜合職業(yè)能力。

2.增加人文閱讀材料

案例二，科學家小傳（節(jié)選自“電阻”一節(jié)）。

歐姆的父親是一個技術(shù)熟練的鎖匠，對哲學和數(shù)學都十分愛好。歐姆從小就在父親的教育下學習數(shù)學并受到有關機械技能的訓練。這對他后來進行研究工作特別是自制儀器有很大的幫助。1817年，他的《幾何學教科書》一書出版，同年應聘在科隆大學預科教授物理學和數(shù)學。在該校設備良好的實驗室里，做了大量實驗研究，完成了一系列重要發(fā)明。他最主要的貢獻是通過實驗發(fā)現(xiàn)了電流公式，后來被稱為歐姆定律。1826年，他把這些研究成果寫成題目為《金屬導電定律的測定》的論文，發(fā)表在德國《化學和物理學》雜志上。歐姆在1827年出版的《動力電路的數(shù)學研究》一書中，從理論上推導了歐姆定律。為了紀念他，人們把電阻的單位命名為歐姆。

在電工基礎教學中，很多名人傳記可以穿插在課堂教學過程中，特別是一些物理量、定律都是由人名命名的，有些人物博學多才、有些人物勤奮刻苦、有些人物不畏權(quán)貴、有些人物勇于創(chuàng)新，例如亨利、法拉第、安培、基爾霍夫、奧斯特等等。

名人傳記能夠啟迪學生心靈，激發(fā)學生學習積極性，提高學生知識、自主學習、表達能力、創(chuàng)新精神等綜合職業(yè)能力。

實踐證明開發(fā)特色校本教才是提升綜合職業(yè)能力的有力保障。

三、教學環(huán)節(jié)的課程設計是學生綜合職業(yè)能力提高的方法

1.增設驗證性試驗環(huán)節(jié)

案例三，驗證疊加原理（節(jié)選自“疊加原理”一節(jié)）。

實驗器材：學生實驗臺（插板型含直流電源）、直流毫安表、直流電壓表或數(shù)字萬用表、直流穩(wěn)壓電源。

實驗目的：驗證疊加定理，正確使用直流穩(wěn)壓電源和數(shù)字萬用表，掌握支路電流和電壓的測量方法。

實驗步驟（學生可自行設計，此步驟僅供參考）：

第一，完成疊加定理電路的連接和測量。

第二，令電源一單獨作用，測量各支路電流與各段電壓。

第三，令電源二單獨作用，再次測量各支路電流與各段電壓。

第四，令電源二數(shù)值擴大2倍并且單獨作用時，測量各支路電流與各段電壓。

第五，令電源一、二共同作用，測量各支路電流與各段電壓。

第六，把測得的數(shù)據(jù)根據(jù)疊加定理的內(nèi)容進行分析、計算、比較，從而驗證疊加定理的正確性。

第七，把電路中任意一個電阻改成二極管，重復第二至六步。

實驗總結(jié)：根據(jù)實驗進行分析、比較、歸納、總結(jié)實驗結(jié)論，即驗證線性電路的疊加性；分析各電阻器所消耗的功率能否用疊加定理計算得出。

驗證性試驗設計時可先引導學生預想結(jié)論，再通過實驗驗證結(jié)論，最后指導學生總結(jié)結(jié)論，其教學效果明顯高于傳統(tǒng)的理論教學，能夠提高學生知識認知、實驗技能、自主探究、團隊合作、創(chuàng)新精神等綜合職業(yè)能力。

2.在課堂練習和作業(yè)中增設改錯練習

案例四，改錯練習（節(jié)選自“電阻的并聯(lián)”一節(jié)）。

三個不同阻值的電阻R1、R2、R3并聯(lián)，四個同學在計算等效電阻時分別用了不同方法，試分析他們的方法是否正確，為什么？

改錯練習既能夠提高學生的學習積極性，又能有效地避免學生再犯類似的錯誤，更重要的是，這一環(huán)節(jié)的設計有效提高了學生的自主探究、耐心細致、嚴謹認真的綜合職業(yè)能力。

上述實例表明對教學環(huán)節(jié)進行科學合理的設計是提高學生綜合職業(yè)能力的有效方法。

四、過程評價改革是學生綜合職業(yè)能力提高的量度和催化劑

電工基礎的過程評價包含學生自評、學生互評、教師評價三方面。學生自評是由學生對自己參與學習的過程和結(jié)果進行評價，目的是為學生提供展示自己能力、水平、個性的機會，體驗參與學習所帶來的快樂，增強學生學習的信心，有利于學生進一步發(fā)展。學生互評就是讓學生對每個人在團隊或小組活動中人際關系、合作精神、參與情況進行評價，使學生能夠發(fā)現(xiàn)自己的進步，又了解自己的不足，建立和諧的人際關系。教師評價要將學生基本表現(xiàn)與學生學習過程中的的綜合能力及作業(yè)完成情況有機結(jié)合起來，客觀公正地評價學生。

過程評價改革既能使學生清楚地認識自己、找到自己與他人的不足，又能使教師客觀地評價學生、反思教學，更重要的是在自評互評過程中提高學生的綜合職業(yè)能力。顯然科學有效的過程評價改革是學生綜合職業(yè)能力提高的量度和催化劑。

總之，提高學生綜合職業(yè)能力的方法有很多，亟待廣大職業(yè)教育工作者研究探索。令人欣慰的是，上述方法一直得到同事的支持并深受學生的歡迎。

“師者傳道、授業(yè)、解惑”，今天這個“傳道”的“道”是指社會主義核心價值觀，在職業(yè)教育中體現(xiàn)為學生的品德和綜合素質(zhì)。提升綜合職業(yè)能力是現(xiàn)代職業(yè)教育的目標，也是廣大職業(yè)教育工作者肩負的重任，更是職業(yè)教育實踐中值得探索的永恒的話題。

參考文獻：

[1]趙志群.職業(yè)教育工學一體化課程開發(fā)指南[M].北京：清華大學出版社，2009.

[2]覃小珍.電工基礎[M]. 北京：電子工業(yè)出版社，2008.