STEM綜合實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)——概述及小型綜合實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目（1）
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說(shuō)明：學(xué)生進(jìn)入企業(yè)終將完成綜合崗位工作，如電路調(diào)試、整機(jī)裝配、售后維護(hù)等。除了本專(zhuān)業(yè)知識(shí)外，學(xué)生還需要整機(jī)裝配常識(shí)、工況與實(shí)驗(yàn)室區(qū)別等知識(shí)，這些知識(shí)及相應(yīng)能力將通過(guò)綜合實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目來(lái)獲得。
這里將本專(zhuān)業(yè)原分散的電子實(shí)訓(xùn)統(tǒng)一組織和實(shí)施，內(nèi)容安排如圖1所示。圖中單一項(xiàng)目如運(yùn)放電路、整流濾波電路、負(fù)反饋放大電路等，綜合項(xiàng)目以STEM為指導(dǎo)理念設(shè)計(jì)，以學(xué)生的綜合應(yīng)用能力、實(shí)際工作能力為目標(biāo)，完成一個(gè)相對(duì)完整的制作。
圖1 電子綜合能力培養(yǎng)路徑
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一、STEM含義
STEM教育,是一種由科學(xué)(Science)、技術(shù)(Technology)、工程( Engineering)和數(shù)學(xué)( Mathematics)四門(mén)學(xué)科知識(shí)融合集成的教育模式，它強(qiáng)調(diào)以項(xiàng)目或問(wèn)題為驅(qū)動(dòng)，通過(guò)學(xué)生合作探索與自主學(xué)習(xí)相結(jié)合的方式完成項(xiàng)目或解決問(wèn)題，旨在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新能力及問(wèn)題解決能力，跨學(xué)科和整合性是其核心理念。
二、小型綜合STEM項(xiàng)目
小型綜合STEM項(xiàng)目共10個(gè)，每學(xué)期2個(gè)，它們都是一些較為簡(jiǎn)單但又比較完整的儀器、儀表、智力玩具等。
1.項(xiàng)目?jī)?nèi)容
10個(gè)STEM項(xiàng)目及其相關(guān)知識(shí)如表1所示。
表1 教學(xué)項(xiàng)目來(lái)源及特色 | ||||
項(xiàng)目名稱(chēng) | 項(xiàng)目來(lái)源 | 科學(xué)、技術(shù)、數(shù)學(xué)知識(shí)等 | 項(xiàng)目特色 | 學(xué)期 |
學(xué)生電源 | 電子儀器 | 電容充放電；電子裝配；鉆孔、銼削；自然對(duì)數(shù) | 實(shí)用儀器，學(xué)生自制的個(gè)人專(zhuān)屬儀器 | 學(xué)期一 |
電子幸運(yùn)轉(zhuǎn)盤(pán) | 生活?yuàn)蕵?lè) | 555振蕩電路、十進(jìn)制計(jì)數(shù)器電路；焊裝；隨機(jī)數(shù)、測(cè)繪 | 使用電池供電，學(xué)生自制的娛樂(lè)工具 | |
信號(hào)發(fā)生器 | 電子儀器 | 電路振蕩；電壓跟隨電路；鉆孔、銼削；函數(shù)表達(dá)式 | 學(xué)生自制的個(gè)人專(zhuān)屬儀器；運(yùn)放選型 | 學(xué)期二 |
七彩電子琴 | 生活及藝術(shù) | 聲音響度、音色、音調(diào)與物理量的對(duì)應(yīng)關(guān)系，定時(shí)常數(shù)計(jì)算 | 用于學(xué)生日常娛樂(lè)，單片機(jī)課模仿編程 | |
電子沙漏計(jì)時(shí)器 | 體育賽事 廚房定時(shí) | 計(jì)數(shù)器、觸發(fā)器、施密特電路；頻率計(jì)算 | 用于家庭生活，可讓學(xué)生向家長(zhǎng)匯報(bào) | 學(xué)期三 |
圓盤(pán)電子鐘 | 生活 | 頻率的穩(wěn)定度；根據(jù)材料選鉆頭、鉆孔加工；三角函數(shù) | 可進(jìn)行模仿性編程及改變顯示效果 | |
電子大風(fēng)車(chē) | 生活?yuàn)蕵?lè) | 視覺(jué)暫留；電子裝配；鉆孔；三角函數(shù) | 通過(guò)模仿編程獲得不同效果 | 學(xué)期四 |
噪聲測(cè)試儀 | 工業(yè)產(chǎn)品 | 信號(hào)放大、A/D轉(zhuǎn)換；測(cè)繪、裝配、鉗加工；映射 | 可變換為頻譜測(cè)試儀，用于編程訓(xùn)練 | |
電子聲光報(bào)警器 | 生活 | 振蕩電路、數(shù)字電路、計(jì)數(shù)器；鉆頭選擇、孔加工；測(cè)繪 | 對(duì)原產(chǎn)品認(rèn)真觀察后進(jìn)行拓展性設(shè)計(jì) | 學(xué)期五 |
數(shù)控穩(wěn)壓電源 | 工業(yè)產(chǎn)品 | PWM知識(shí)、編碼開(kāi)關(guān)知識(shí)；電源功率計(jì)算；儀器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) | 對(duì)真實(shí)產(chǎn)品的模仿設(shè)計(jì) | |
2.項(xiàng)目例子
當(dāng)前職業(yè)教育中強(qiáng)調(diào)“技能”，但對(duì)“工程”關(guān)注較少，而綜合型應(yīng)用人才離不開(kāi)其工程素養(yǎng)。工程素養(yǎng)的起點(diǎn)是發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，并對(duì)問(wèn)題進(jìn)行審視，靈活應(yīng)用其已學(xué)到的知識(shí)或者探索當(dāng)前可以被掌握的知識(shí)來(lái)解決問(wèn)題。這種審視是對(duì)真實(shí)問(wèn)題的拆解，它離不開(kāi)科學(xué)，也離不開(kāi)技術(shù)。以七彩電子琴為例，它由七彩燈電路、鍵盤(pán)電路、功放電路等部分組成，表2列出了跨學(xué)科知識(shí)及其應(yīng)用。學(xué)生在STEM課程中完成機(jī)殼選擇、按鍵尺寸測(cè)量、面板初步設(shè)計(jì)、焊接調(diào)試電路板等工作。
表2 跨學(xué)科知識(shí)及應(yīng)用 | ||
序號(hào) | 解決問(wèn)題的方法 | 跨學(xué)科知識(shí) |
1 | 電路能發(fā)出聲音 | 聲音是如何產(chǎn)生的 |
2 | 需要生成不同音調(diào)的聲音 | 音調(diào)與頻率關(guān)系 |
3 | 聲音要足夠大 | 功率放大、共鳴 |
4 | 要能夠顯示不同的色彩的光 | 光學(xué)原理 |
5 | 根據(jù)成本、可加工性等選擇機(jī)殼 | 市場(chǎng)知識(shí) |
6 | 根據(jù)所選機(jī)殼、按鍵、電位器等設(shè)計(jì)面板 | 計(jì)算機(jī)及機(jī)械知識(shí) |
7 | 機(jī)殼的面板加工 | 機(jī)械加工知識(shí) |
8 | 綜合制作、調(diào)試 | 電子產(chǎn)品裝配 |
STEM項(xiàng)目1——七彩電子琴的裝配與調(diào)試
1.STEM學(xué)習(xí)項(xiàng)目學(xué)習(xí)框架
框架如圖2所示。
圖2 STEM學(xué)習(xí)項(xiàng)目框架
2.部分學(xué)習(xí)內(nèi)容
本項(xiàng)目部分學(xué)習(xí)內(nèi)容如下：
電路原理圖如圖3所示，本項(xiàng)目將分成CPU部分、鍵盤(pán)部分、雙聲道功放部分、七彩燈驅(qū)動(dòng)部分等分別介紹。
圖3 電路原理圖
本項(xiàng)目將識(shí)讀下圖中的線(xiàn)型、尺寸標(biāo)注等知識(shí)，可以結(jié)合實(shí)物來(lái)學(xué)習(xí)。
圖4 電子琴面板圖
電子產(chǎn)品裝配離不開(kāi)各種螺釘，這里介紹兩種常用螺釘，沉頭螺釘?shù)陌惭b方法等。
圖5 沉頭螺釘與平頭螺釘
圖6 沉頭螺釘的機(jī)械圖
安裝時(shí)可以參考如下電路板正面及反面圖來(lái)制作。
圖8 電路板正面圖
圖9 電路板反面圖
安裝好的電路板可以裝入外殼，如圖10所示。
圖10 七彩電子琴外形
圖11 電子琴內(nèi)部
圖12 彈奏電子琴
待續(xù)... http://czlyzhj.spaces.eepw.com.cn/articles/article/item/323814
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