数字划消实验（通用4篇）
数字划消实验 篇1
自身的主观能动性, 达到提高实践能力的目的。
第三层次, 创新型实验。由教师根据教学内容提出设计题目与要求, 让学生以各种方式和途径获取资料, 通过自学后设计所有实验电路, 选择所需集成电路和相关元器件的参数。这一层次的实验可以引发学生的思考与讨论, 让学生自行解决实验中遇到的问题, 实践创新能力得到提高。
以创新型实验“数字钟”为例, 教师只需提出数字钟的主要功能 (时间调整, 闹钟时间设置等) , 提示学生可以选用的核心芯片, 系统的原理框图, 把剩下的工作都交给学生自己去做。学生在实际操作时, 根据自身的情况进行实验, 教师不加干涉, 只做一定的疑难解答, 充分发挥学生的自主学习、分析、解决问题的能力, 让学生独立完成一个实际的项目, 培养学生的知识应用和加工能力。
1.2 实验内容的改革
完整的实验教学包括预习、操作和课后反思, 每一环节都要求学生将所学理论与动手实践紧密结合起来, 实验内容及相关素材的展现应采取多样化的方式, 侧重于保持学生在学习过程中的注意力。
首先, 课程的教材选取应当恰当。数字电路的理论课程选用优秀教材, 如康华光老师的《电子技术基础 (数字部分) 》第六版, 理论授课时, 教师可结合自己的工程实际进行讲解, 引发学生学习兴趣的同时也使学生保持自信, 学生甚至可以利用课余时间自行设计搭建电路并验证。
其次, 为提高理论教学与实验教学之间的契合度, 配套实验教材的选取应注意与理论教材在内容和深度上的配合, 以及与实验平台之间的配合。课程团队自制了数字电路实验箱、自编了《电子技术基础实验—数字电子技术与EDA》, 结合了实验中心的硬件特点, 实验内容上保持理论—实验—平台的高度一致。
此外, 由于传统的实验将硬件实验和仿真实验分开, 这样做分离了理论和实践的对比, 学生无法认识到二者的差别, 实验与工程实际未能紧密联系。改革后的数电实验教学中, 每个硬件都增加一个仿真部分, 内容布置在学生的实验预习中, 先开放机房, 让学生先行仿真, 能对他们的硬件实验起到一定的指导作用。学生在硬件实验前对整个实验有一个基本的认识, 操作时不会有畏惧、茫然的心理;做硬件实验时, 学生可联系仿真结果, 思考理论仿真与工程实验的区别, 引导学生主动发现、思考、解决问题。
2 教学方法与方式的改革
根据学生的学习情况不同, 考虑到个性化、差异化教学的要求, 实验教学不能采取一成不变、完全统一的做法, 在学生完成必做实验的前提下, 学生可以进入到开放式实验室开展深层次的学习。开放式实验室提供学生丰富的实验项目、充足的元器件库, 学生可以自由选题或设计自己的题目进行实验, 教师提供指导而非教导, 培养学生的自学能力, 实现个性化教学。
随着信息技术的飞速发展与智能信息终端的普及, 教师和学生可随时随地的进行沟通和联络。借助在线课程平台, 采用多媒体手段, 教师可以生动的描述课程内容和相关学习资料, 结合理论与实验现象, 采用各种丰富多彩的文本、动画、音频等, 整个数电实验可以灵活、生动、形象、直观的在学生面前展示。课程团队将“三层次实验”教学理念融入在线课程平台的学习资料中, 让学生自由选择时间和地点观看资料, 并利用平台进行学生与教师、学生与学生的交流、讨论、答疑, 实现交互式教学。
在数电实验中引入NI Multisim 10软件进行仿真, 学生可以灵活操作, 在实验项目的硬件实现前利用仿真工具进行原理电路设计、电路功能测试;硬件实现后还可以再一次进行实验电路的优化仿真, 将实验电路做进一步改进, 以做进一步提高;同时, 对一些硬件电路较复杂, 对元件要求较高的实验, 可以利用仿真软件进行模拟设计和验证, 培养学生的工程实践能力。
整个数字电路实验教学分课前、课中、课后三个阶段, 如图1所示。
3 实验过程的改革
课程团队提供丰富的实验教学资源同时, 采取规范的实验教学管理, 确保实验教学质量的稳步提高和教学秩序的稳定, 采取实验的“五环过程管理办法”[5], 如图2所示。该办法能够保证学生在实验室顺利地完成“三层次实验”课程教学。
3.1 实验预习
课程团队提前一周给在课程在线平台中开放本次实验的内容、原理、要求和相关的学习资料, 并声明本次预习的截止时间。学生在阅读了所有的资料后, 对硬件实验的电路进行设计和仿真;同时结合本次实验的注意事项, 思考并解决电路设计和仿真实验中遇到的所有问题, 并将所有问题和解决办法进行记录。完成所有要求任务后, 提交预习报告。学生在预习过程中遇到了任何问题, 都可以通过在线平台进行学生与学生、学生教师间的交流和讨论。
3.2 实验操作
学生进入实验室后须保持秩序, 根据自己设计的电路进行元器件选取、安装、搭建及测试, 并详细记录操作过程中的所有问题。这一过程中, 教师在保证学生独立操作的前提下可进行适当答疑, 以数字电路的原理和概念启发学生思考, 使学生能够借助自身努力完成实验。
3.3 实验记录审签与器材检查
学生记录实验数据及问题时不允许更改, 养成实事求是的科学作风。这些数据是学生进行思考总结的原始数据, 它可以反映学生实验过程中的问题、对概念和知识的理解、掌握程度。记录的审签不是判断实验数据和结果的正确与否, 而应侧重于学生是否认真思考和实验。此外, 完成实验后, 教师验收合格, 学生方可拆卸电路, 整理实验台, 保持良好的实验习惯。
3.4 实验报告
撰写实验报告的过程是学生的学习反思过程, 学生可以对实验和理论学习的进一步巩固。学生在课后针对未解决的问题进行思考, 借助网络中的讨论区等, 以多种方式实现与教师、学生之间的对话、协商、合作, 帮助自己进一步理解所学的知识。这一反思过程促进学生对知识进行深加工, 进一步思考问题和现象的本质, 锻炼学生的自我批判性思维和创造性思维。
3.5 实验考核
在不进行考试的实验课程中, 考核标准为预习20%、实验操作40%、实验报告40%。实验成绩的考核应尽量全面、公正, 应标准化、定量化。正确的评价必须评价学生解决问题的技巧, 自学能力, 回忆和应用综合知识解决问题的能力, 而不是实验是否成功、问题的答案是否正确。
4 结束语
实验课程作为培养学生实践创新能力的必修课, 需要适合实验中心的科学的实验教学管理办法、丰富有效的教学资料等融合“三层次实验”教学理念的实验内容和教学方法。结合“三层次实验”理念的数电实验教学改革, 使学生的学习、思考、操作、表达能力、工程意识和创新意识等方面都得到了进一步提高。这对电子信息类学生的专业课学习夯实基础, 很大程度上培养并提高了学生的自学能力、理论结合实际、思考和主动进取的创新精神, 满足国家特色专业及卓越工程师计划地培养需求。
摘要：针对数字电路实验教学中存在的问题, 课程团队在教学和管理实践过程中不断进行总结。采用“三层次实验”教学方法, 针对实验内容、教学方法与方式、实验过程进行改革, 注重激发学生学习兴趣, 开展个性化教学, 提高了学生的实践能力。
关键词：数字电路,实验教学,“三层次”实验,实验改革,学生实践能力
参考文献
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数字划消实验 篇2
通过这次实验，我们小组一起努力，合作，互相帮助，最后终于成功的完成了整个实验课题，交出了一份满意的答卷。这次实验跨度很长，几乎整个学期，我们从中学到了很多有用的知识和技能。从刚开始老师给我们布置课题任务的时候，我们才发现以前学的知识开始不熟练，并有些已经开始模糊了，在做决定的时候有点模凌两可。不过好在有了老师的指导，让我们在刚开始接触这个大型实验的时候不会那么棘手。后来在我们几个人组成一个小组后，每次实验课我们都去认真的做，认真的听老师讲，并一步步的动作，慢慢的，我们学会了去做这个实验的各个步骤。我们需要提高自己的求知欲望，并培养自主学习能力，在后阶段的时候能够不需要老师的帮助，独立的完成实验的后期工作。我主要负责的是原理电路图的绘制和PCB电路板图的绘制。在绘制原理图之前，我们首先应该熟悉各个元器件的作用，选取适合我们实验的元器件，然后再根据报警器的功能需要，画出草图。画出草图后，我们应该仔细的检查原理电路图是否可以正常的工作。然后我们就要开始熟悉Protel 99 SE软件了，这个软件是这个实验的工作平台。我们先要熟悉这个软件的安装，中文化，然后就是各种操作。熟悉好了之后就要开始绘制原理图了，绘制的过程要根据已经画好的草图一步步的来，队友要互相的帮助，避免错误的发生。画完原理图交老师检查通过了之后就开始画PCB电路板图。PCB的绘制最重要的是元件库的导入，然后就是整个电路板的布局问题，最好是整齐为主，而且间隔要尽量大一点，这样在焊接元器件的时候会轻松点，不会产生拥挤现象。经过我们小组的共同努力，克服一个个困难，最后我们的成果通过了老师的检查。我们是这个实验的成功者之一。这次实验结束后，我们更加的懂得了队友伙伴的重要性。在以后的学习中，我们应该在熟练课本知识之后，勤于动手和动脑，这样可以培养我们的能力，也可以帮助我们巩固已经学过的知识，加深我们对它的理解。我们也应该培养自己的创造性精神，不能仅仅满足于那些已经出现的东西，我们要向未知领域去探索。
总的一句话，通过这次实验，我们获益匪浅。感谢老师对我们的指导和帮助。
数字划消实验 篇3
一、利用数字化实验探究形成概念
案例一弱电解质概念教学实践
弱电解质与强电解质的本质区别在于二者在水中能否完全电离, 强电解质能完全电离, 而弱电解质只有部分电离, 弱电解质的这一特征是中学化学教学中的一个难点。对于弱电解质电离程度的定量描述, 教材中用了电离平衡常数, 有些教材的拓展自学材料里介绍电离度, 而对于影响弱电解质电离程度的因素, 也缺少直观的实验验证。而这一概念的建立, 直接影响到后续课程的学习, 比如离子反应、电离平衡、盐类水解等, 所以学生对弱电解质概念的形成至关重要。
教学片断如下:
【教师】安全用电常识讲“湿手不摸电开关插头”, 大家知道其中的道理吗?
【追问】水为什么能导电?盐酸导电吗?醋酸呢?同浓度的盐酸和醋酸导电性一样吗?怎么证明呢?
【学生】小组讨论, 积极思考, 方案有:组成电解池, 连上电流计, 看指针偏转;连上灯泡, 看亮度;也有同学提议测电导率…
【教师】同学们, 金属导电靠自由电子, 这些溶液导电靠什么粒子呢?盐酸和醋酸的导电能力一样吗?如何证明?
【学生】比较同浓度盐酸和醋酸的导电性。
【教师】将电导率传感器、数据采集器与电脑连接, 当两溶液的电导率有图有数据清晰直观地在电脑上显示出来时, 学生震撼了, 课堂沸腾了, 有位同学感慨道:“原来两溶液在微观上有这么大的差距啊!”
【教师】追问:这是否说明氯化氢完全电离, 而醋酸不完全电离呢?
【学生】“醋酸肯定是不完全电离, 氯化氢不一定。”怎么证明呢?
【学生】“用p H试纸测定一定浓度盐酸p H”、“用p H传感器”。
【教师】想知道同浓度的醋酸的电离程度有多大吗?应该怎么做?……
至此, 通过实验, 更重要的是通过对实验现象的理性思维, 弱电解质概念已基本形成, 对“弱”的理解特别到位, 学生也因此体验到离子方程式书写时弱电解质为什么要保留化学式, 其实就是尊重反应的客观事实, 实事求是地表达反应的实际情况, 是对真实世界的简洁描述。
二、利用数字化实验探究深化概念
案例二离子反应条件教学实践
离子反应条件的教学是复分解反应条件的深化, 同时也是盐类水解的基础, 本教学设计通过宏观实验现象的观察与分析、结合微观本质的分析, 让学生对离子反应条件有全新的认识。
教学片断如下:
【教师】有些离子反应有沉淀或气体放出, 因为现象明显, 我们自然知道这些离子间的确发生了反应, 可是像氢氧化钠与盐酸, 我们怎么才能知道到底有没有发生反应呢? (提示:有反应就会引发一些变化, 从可能的变化去思考, 会有出路)
【学生1】小组讨论, 积极思考, 方案不断出炉:“Na OH溶液中滴加几滴酚酞试液, 然后再加盐酸”;“用温度计测反应混合液温度”;“用p H传感器测反应过程中p H的变化”或“用温度传感器测反应过程中的温变化”。
【教师】追问:以上能确定H+和OH-之间发生反应的实验是什么?请设计实验证明另外两种离子是否也发生了反应。
可能是因为我的课堂一直努力用数字实验的缘故, 同学们经讨论后一致认为用电导率传感器测反应过程的导电性。
【教师】追问:分析数据说明了什么?醋酸钠和盐酸之间能否发生反应?归纳离子反应条件 (学生归纳时特别强调像水一样弱电解质生成这一条件, 可爱的学生就好像唯恐老师犯错似的) 。
【教师】深度思考:氢氧化钡和硫酸溶液混合后, 离子间反应是同时进行, 还是有先后顺序?
【学生】同学们设计了同时用p H传感器和电导率传感器研究反应的实验, 氢氧化钡和硫酸溶液反应过程中电导率和p H变化图像直观地显示在电脑上, 结论不言而喻。
【教师】你对曲线还有哪些认识?
至此, 通过实验更重要的是通过对实验现象的理性思维, 引导学生从微观角度分析反应本质, 寻求比原有概念更本质的属性, 将“有弱电解质生成”这一离子反应条件纳入已有的认知结构中, 深化发展离子反应条件的概念。结果证明, 经过实验创设认知冲突, 通过直观现象和微观本质的分析后, 学生概念深化发展更有效, 与往届同学相比, 氢氧化钡和硫酸溶液混合后反应离方程式的书写正确率明显提高, 对弱电解质生成的反应也掌握得相当不错。
图为氢氧化钡和硫酸溶液反应过程中电导率和p H变化
三、利用数字化实验探究理解原理
案例三酸碱中和滴定
教学片断如下:
【教师】酸碱中和滴定, 关键要解决哪两个问题?
【学生】溶液体积和终点判断。
【教师】由中和反应实质分析, 我们可以用什么指示终点?测定结果准确吗?
【学生】酸碱指示剂。肯定不准确, 因为“两点”不重合。
【教师】对此, 同学们有好方法吗? (提醒:科学的方法离不开先进的技术)
【学生】 (顿悟) p H传感器
【教师】 (赞赏) 可以吗?
【教师】仔细观察数据曲线, 发现曲线变化有平缓, 也有突变, 为什么呢?
【学生】当碱部分被酸中和时, 虽然碱量减少, 但溶液依然为碱性, 故p H变化不大, 当碱将要被酸完全中和时, 溶液的p H会突然减小, 形成“突跃”。
【教师】由此分析, 选择合适的指示剂, 中和滴定误差大吗?
【学生】热烈讨论, 积极思考, 对指示剂指示终点的疑虑消除, 非常释然却诗意地回答:因为有“突跃”, 所以没误差, 本实验结论准确可信。
【教师】本实验不尽人意的地方是要用时间转换体积, 同学们对此有什么想法?
【学生】老师:能记录滴液数吗?
【教师】同学们真了不起!其实真的有“滴数传感器”, 只是我们学校没有, 有兴趣我们做一个? (玩笑双刃剑) ……
数字实验将数字和图表清晰地展示了学生原本模糊的两个概念:“酸碱完全反应”和“滴定终点”, 让学生清楚地认识到滴定终点附近p H变化显著 (突跃) 。
总之, 数字实验弥补了传统实验教学侧重定性实验很少有定量实验的不足, 给学生提供了从量的角度探究认识化学变化的本质, 给中学的课堂教学、研究性学习提供了丰富的活动素材。数字实验实时准确, 清晰直观, 不仅展示了实验的结果, 还展示了实验的过程, 体现了曲线之美、科学之美和异常之美。使问题的解释更加客观、真实、有效, 概念或原理更容易被学生理解。
摘要：利用数字化实验教学是近几年来中学化学课堂教学改革的亮点, 笔者通过几个典型案例, 阐述在中学化学教学中应用数字化实验引导学生探究, 激活思维, 点亮课堂。
关键词：数字化实验,传感器,探究能力
参考文献
[1]田长明.寻求突破——让传感技术改变化学课堂[J].中学化学教学参考, 2013, (9) .
数字电子时钟实验心得 篇4
数字电子钟的电路原理图如图1.1所示。
2 工作原理
数字电子钟由多谐振荡器、计数器、显示译码器、显示器和校时电路组成。多谐振荡器产生秒脉冲信号，秒脉冲送入计数器计数，计数结果通过“时”、“分”、“秒”显示译码器译码，由显示器显示时间。
数字时钟的组成框图如图2.1所示。
2.1 多谐振荡器与分频电路
多谐振荡器与分频电路如图2.2所示。多谐振荡器是一种能产生矩形波的自激振荡器，也称矩形波发生器。“多谐”指矩形波中除了基波成分外，还含有丰富的高次谐波成分。
多谐振荡器没有稳态，只有两个暂稳态。在工作时，电路的状态在这两个暂稳态之间自动地交替变换，由此产生矩形波脉冲信号，常用作脉冲信号源及时序电路中的时钟信号。数字时钟里用的是555定时器构成的1khz多谐振荡器。可调电阻Rw可以改变输出信号的频率。
如图2.2所示图中电容C、电阻R1和R2作为振荡器的定时元件，决定着输出矩形波正、负脉冲的宽度。定时器的触发输入端(2脚)和阀值输入端(6脚)与电容相连;集电极开路输出端(7脚)接R1、R2相连处，用以控制电容C的充、放电;外界控制输入端(5脚)通过0.01uF电容接地。
电路接通电源的瞬间，由于电容C来不及充电，Vc=0v，所以555定时器状态为1，输出Vo为高电平。同时，集电极输出端(7脚)对地断开，电源Vcc对电容C充电，电路进入暂稳态I，此后，电路周而复始地产生周期性的输出脉冲。多谐振荡器两个暂稳态的维持时间取决于RC充、放电回路的参数。
多谐振荡器与分频电路为计数器提供计数脉冲和为校时电路提供校时脉冲。多谐振荡器的振荡频率设计为2Hz，R为51KΩ，RW大约为50KΩ，C为4.7μF。
多谐振荡器产生的2Hz脉冲信号为校时电路的校时脉冲。2Hz脉冲信号经过CD4013组成的分频器，进行2分频，输出1Hz的秒脉冲为计数器的计数脉冲。
555定时器的引脚图如图2.3所示。555定时器是一种模拟电路和数字电路相它由分压器,比较器,基本R--S触发器和放电三极管等部分组成.分压器由三个5的等值电阻串联而成.分压器为比较器,提供参考电压,比较器的参考电压为,加在同相输入端,比较器的参考电压为,加在反相输入端.比较器由两个结构相同的集成运放,组成.高电平触发信号加在的反相输入端,与同相输入端的参考电压比较后,其结果作为基本R--S触发器端的输入信号;低电平触发信号加在的同相输入端,与反相输入端的参考电压比较后,其结果作为基本R—S触发器端的输入信号.基本R--S触发器的输出状态受比较器的输出端控制。
图2.3 555定时器引脚图
D触发器CD4013的引脚图如图2.4所示。CD4013是一双D触发器,由两个相同的、相互独立的数据型触发器构成。
每个触发器有独立的数据、置位、复位、时钟输入和Q及Q输出，此器件可用作移位寄存器，且通过将Q输出连接到数据输入，可用作计算器和触发器。在时钟上升沿触发时，加在D输入端的逻辑电平传送到Q输出端。
置位和复位与时钟无关，而分别由置位或复位线上的高电平完成。CD4013引脚，一个D有6个端子：2个输出，4个控制。4个控制分别是R、S、CP、D。R和S不能同时为高电平。
当R为1、S为0时，输出Q一定为0，因此R可称为复位端。当S为1、R为0时，输出Q一定为1。当R、S均为0时，Q在CP端有脉冲上升沿到来时动作，具体是Q=D，即若D为1则Q也为1，若D为0则Q也为0。
2.2计数、译码显示电路
计数、译码器显示电路如图2.5所示。计数器由秒计数器、分计数器、和时计数器串联组成。秒计数器和分计数器为60进制计数器，由一个十进制计数器和一个六进制计数器串联组成。时计数器为24进制计数器，由两个十进制计数器串联并利用反馈接成24进制计数器。秒计数器、分计数器、和时计数器的使用计数器CD4026，CD4026具有显示译码功能，输送给各自的数码管，显示出时、分、秒的计时。这种计数器的设计可采用异步反馈置零法，先按二进制计数级联起来构成计数器，当计数状态达到所需模值后，经门电路译码、反馈，产生“复位”脉冲将计数器清零，然后重新开始进行下一循环。计数、译码显示电路用到的数码管的引脚图如图2.6所示。计数、显示译码器CD4026的引脚图如图2.7所示。非门CD4069的引脚图如图2.8所示。三输入与门CD4073的引脚图如图2.9所示。
2.2.1 LED数码管
LED数码管实物图如图2.10所示，数码管内部就是LED灯的组合。LED数码管里面有八个发光二极管。引脚分别记作a、b、c、d、e、f、g、bd，其中bd是小数点，abcdefgh分别控制8个段，称段码。数码管的3、8脚是公共端，公共端可以用三极管控制是否连接电源，由此可以控制整个数码管点亮或熄灭。如果多个数码管一起使用，如8个，这个端口就用来选择需要使用的数码管的位，即第几位数码管起作用。常用的LED数码管有两种，一种是共阳极一种是共阴极的。将多只LED的阴极连在一起即为共阴式，而将多只LED的阳极连在一起即为共阳式。以共阴式为例，若把阴极接地，在相应段的阳极接上正电源，该段即会发光。共阴极数码管原理说明：共阴极数码管中各段发光二极管的伏安特性和普通二极管类似，只是正向降较大，正向电阻也较大。在一定范围内，其正向电流与发光亮度成正比。由于常规的数码管用电电流只有1～2mA，最大极限电流也只有10～30 mA，所以它的输入端在5 V电源或高于TTL高电平(3.5 V)的电路信号相接时，一定要串加限流电阻，以免损坏器件。
2.3 校时电路
当时钟走时不准时，需要进行校时，应截断分个位和时个位的直接计数通路，并采用正常计时信号与校正信号可以随时切换的电路接入其中。校时电路如图2.11所示。由与非门和二个开关组成，实现对“时”、“分”的校准。当校时开关K1、K2扳到A端时，校时的2Hz脉冲输送到时计数器和分计数器个位的CP端，进行时计数器和分计数器“时”、“分”的校准。当校时开关K1、K2扳到B端时，时计数器和分计数器的进位脉冲输送到时计数器和分计数器个位的CP端，时钟正常计时。与非门CD4011的引脚图如图2.12所示。
2.4 数字钟整体电路工作原理