中图分类号：G642.3 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2012）09-0233-02
一、引言
电工学是为非电专业开设的一门技术基础课，并且对很多专业也是唯一的一门电类课程。科学出版社2009年出版的第2版《现代电工学》一书，由浙江工业大学顾伟驷、龙胜春、浙江大学贾爱民、浙江理工大学韩秀荣和浙江农林大学郑红平编写，为国家“十一五”规划教材。该教材主要是为省属普通高校的非电类专业而编写。在编写中，作者首先分析了我国目前使用的电工学教材的现状，多次召开参编人员座谈会，结合有关院校第一线教师的意见和建议，确定教材总体构想。一方面从电工学内容的基础性和实用性入手，注意涵盖实际应用中常用的基本概念和基本分析方法，以保证基础理论和基本能力的培养。为加强应用，分析举例尽量采用实例，以缩小理论教学与实际应用之间的距离。另一方面考虑到教材的主要阅读对象为省属普通高校的学生，在编排内容时做到详略得当，循序渐进。同时作为教材也要反映一定的先进性，以拓宽学生的知识空间，激发学生的创新意识，力图使教材体现侧重基础，面向应用，拓宽知识面的总体构想。本文介绍了《现代电工学》更新内容和注意能力培养方面的一些特色。
二、内容大幅更新
通过电工学课程的学习旨在使学生掌握电工电子技术的基本理论、基本知识和基本技能，了解电工、电子技术如何应用于非电类专业，使他们在将来的工作中能有较宽的视野，能从学科交叉应用的角度去思考、处理问题，为学习后续课程以及从事工程技术和科学研究打下一定的基础。为此，在电工学的教材选材上，主要是电工、电子学科中成熟的、经典的、具有普遍意义的基本理论、基本分析方法和基本技能；同时，由于电工、电子技术应用极为广泛，发展非常迅速，并且日益渗透到其他学科领域，促进其发展，有电工电子技术有关的新技术、新方法、新产品层出不穷。因此，电工学课程还要向非电类专业介绍电工学科的新技术、新动态。为了使学生能较全面地了解电能的应用和电工电子技术，并能适应今后的发展要求，这就需要适当地拓宽知识面。《现代电工学》一书，是高等院校电工学课程的通用教材。在内容的选取上主要有以下几点的变化。
1.符号标注尽量符合国标。根据国标GB1097-2006《旋转电机线端标志与旋转方向》的规定，电机绕组用“U、V、W”表示，三相电路中的相线用L1、L2、L3表示；在变压器部分，根据GB1094.1-1996《电力变压器》第1部分总则的规定，三相变压器绕组应用A、B、C表示，但考虑到全书的连惯性，不管是电机还是变压器绕组，本教材均采用“U、V、W”表示。
2.电路部分是整个课程的基础。本教材对“非电”专业的学生，重要的是建立电路的概念，为后面的学习打下基础，这部分内容以“够用”为原则。电路部分共分3章，有电路的基本概念和分析方法、单相正弦交流电路和三相电路。在电路部分强调元件本身的约束关系，突出基本概念、基本理论和基本分析方法。如在第1章介绍了电路的基本概念，讨论了电路无源和有源元件。在介绍电路基本定律KCL和KVL的基础上，作为KCL和KVL的应用来导出支路电流法，而削弱复杂电路的分析。在引出戴维宁定理时，突出有源二端网络外特性的等效概念，叠加原理作为线性系统的基本原理来介绍，不陷入求解繁题、难题中去，同时又省出学时学习更多应用型新知识。我们在交流部分做了同样的处理，将重点放在将相量概念的引入上，强调功率、功率因数提高、谐振等重要概念。在电路的过渡过程部分主要介绍了RC一阶电路的过渡过程分析，从电路基本定理出发，导出方程与解答，并介绍了三要素法，强调换路定律、过渡过程的指数变化规律、时间常数的物理意义。对于RL电路的过渡过程采用类比的方法直接给出结果，不再像以往教材那样介绍“零输入响应、零状态响应、全响应”，从而节省了大量篇幅。
3.精简传统内容，增加新技术的介绍。电子技术部分共分6章，分别是：半导体器件、基本放大电路、集成运放、功率电子电路、组合逻辑电路和时序逻辑电路。对于半导体器件，强调器件的外部特性和使用方法，强调晶体管的放大、饱和、截止三种工作状态，减少器件内部结构与机理分析。在放大电路的分析中侧重单管电路的放大，主要讨论共射交流放大电路和分压式偏置电路的结构特点和工作原理，还介绍了射极输出器。简单介绍了差动放大电路、对称互补功放电路的概念和原理，不进行电路参数的计算。在集成运放部分，增加了“理想运算放大器”一节，目的是明确实际运放与理想运放的区别，以便引入负反馈。数字电路部分加强集成电路的使用方法，对电子技术部分内容，淡化分立元件电路，加强集成电路，将实用性和先进性结合起来。教材中的器件选用有代表性的典型常用芯片还附有应用事例，强调集成电路输出与输入之间的逻辑关系而不讲它们的内部结构，增加了电力电子技术、可编程逻辑器件、存储器等新知识的介绍。
4.针对“非电”专业的特点，注重实用性。电工技术部分共4章，分别是：变压器、电动机、电气自动控制和供配电技术与安全用电。教材从“非电”专业的需要出发，增加了直流电动机、伺服电动机和步进电机部分，还设置了步进电机特性测定的实验，以进一步理解步进电机的工作原理。对变压器、三相异步电动机、电气控制、电工测量、安全用电等应用性的章节，强调重要概念，略去不必要的公式推导。在安全用电部分，还增加了建筑物的内部线路一节，讨论了建筑物内部导线的选择以及铺设方法等。
三、注重教材的可读性
教材的可读性是除了选材外的又一重点。对基本概念和基本电路讲深讲透，由浅入深、由简入繁。力求使教材通俗易懂，具有启发性和诱导性，以便让学生在学习知识的同时在能力上得到锻炼和提高，调动学生的学习主动性。如对于直流部分，可通过讲授与自学相结合的方式；对于电机及其控制部分，在讲清基本概念后，可通过在实验室面对实物展示的形式讲解，这样既生动又深刻，使学生有更感性的认识。总之，灵活应用讲授与自学、课堂教学与实验室教学相结合的方式是提高教学质量有效途径。《现代电工学》全书共13章，42万字，每章有较丰富的习题，习题具有一定的层次性，书末附有习题答案。
四、做好教材的配套建设
在做好教材编写的同时，作者还研制了与教材配套的多媒体课件，教材的使用指导和习题解答也已完成，清华大学出版社还出版了相应的《电工学实验教程》。这一系列的配套建设工作，将有效地满足使用该教材的教师和同学需要。
中图分类号：TN79-4 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2012）09-0121-02
数字电路是电子信息类专业的一门学科基础课程，通过本课程的学习，同学们能够了解数字电子技术的基本概念、数字逻辑电路分析和设计方法，掌握常用集成电路芯片的使用，实现简单数字应用电路设计，为后续有关专业课程学习和解决工程实践中遇到的数字逻辑问题打下良好的基础，培养具有一定创新能力的应用型人才。
数字电路是现代电子系统的必要组成部分，从一般的数字逻辑电路、微处理器控制电路、到复杂的信号处理系统，无不留下数字电路的身影，因此掌握数字电路分析、设计方法和测试方法是电子信息类专业的基本要求。
1、对数字概念的建立是该门课程的重要基础。
数字电路是真正接触数字逻辑、数字概念的第一门课，这部分概念的掌握与否，直接影响到后续课程的学习，比如：微机原理、单片机原理、数字信号处理和EDA等。
（1）逻辑量概念和逻辑运算是数字电路的基础，逻辑量是用来表示事件是否发生的物理量，在具体电路实现上用高低电平来表示逻辑量0和1。逻辑关系表示了事件之间的因果关系，在具体电路方面用各种门电路来实现。
（2）编码方法、二进制概念、算术运算是数字逻辑的具体应用。用多位有序逻辑量排列来表示不同的符号和不同的数就形成了编码，其中二进制是表示数的一种常用方法，这时的0和1也变成了数，但是其运算电路实现仍然是用逻辑电路来实现的。
比如一位全加器就是一个典型的二进制运算器，其运算规则是按照二进制运算进行的，每个变量的值，代表真实的二进制数0和1，但是其实现电路有时按照逻辑电路来实现的。
假设一位全加器的输入信号两个加数分别为Ai，Bi与低位进位Ci-1，输出信号分别为和Si与进位Ci，则得到真值表如下。
由上述逻辑表达式就可以得到一位二进制全加法器，如果有多个这样的二进制全加器就可以实现多位二进制加法器，实现加法运算。
2、组合逻辑电路和时序逻辑电路的分析和设计是数字电路教学的主要内容
组合逻辑电路的分析和设计主要包括各种门电路和一些常用组合逻辑电路，这部分内容是逻辑运算关系的具体实现，也是一些常用小规模集成电路原理理解和应用的具体实现，特别是译码器74LS138和数据选择器74LS151的理解和应用。
时序逻辑电路的分析和设计主要包括触发器原理介绍、由触发器构成的时序电路和中小规模集成电路的应用，这部分内容是数字电路教学的主要内容，特别是用时序电路来解决具体应用问题时，如何把具体问题转换成电路设计问题时一大难点。其中两个重要的集成电路模块是移位寄存器74LS194和异步复位十六进制计数器74LS161。
组合逻辑电路和时序逻辑电路是按照电路中有无触发器来区分的两种电路形式，实际时序逻辑电路中往往肯定包含组合电路，按照一定的分析和设计思路，就可以顺利完成电路的分析和设计。
图一是用译码器和数据选择器分别实现全加器的电路图，我们在输入端用拨动开关来表述不同的输入信号，在输出端用发光二级管来表示输出结果，这样非常直观，利于同学们的理解。
（b）用74LS151数据选择器实现
图1 全加器实现与演示
3、积极改进教学内容，注重应用技能的培养
数字电子技术的发展、电子设计手段的进步已经发生了巨大的变化，但是我们教材的主要内容和20多年前没有大的变化，强调数字技术的基础性，在门电路、集成电路方面花了很多的篇章，这也是现在同学们学习时比较难掌握的部分，但是这一部分也是绝大部分同学今后很少用到的部分。另外一方面，现代设计所需要的CPLD、FPGA知识和HDL语言没有介绍或介绍不够。因此，我们在教学中，弱化门电路和集成电路的教学，强调集成电路的功能和接口条件，在介绍集成电路芯片的同时，介绍其Verilog HDL描述。这样对照硬件和软件进行学习，相互印证，能够得到比较好的效果。这种学习方法，可以适应硬件设计的软件化设计趋势。
4、积极改进理论和实验教学方法，加强动手能力的培养
在数字电路教学中多讲解各种实用电路的设计和实验，可以提高课程教学的效果，帮助同学们理解数字电路理论教学内容，增强同学们感官认识和动手能力。现在数字电路实验特别是多个集成电路芯片的实验因为接线问题，常常影响同学们的实验效果，甚至得不到所需要的结论。另外硬件实验要花费较多的时间资源和硬件资源，并且以后的工作需要更多的是软件仿真工作，因此仿真工作是很多设计过程中不可或缺的一个重要环节。因此在教学过程中我们要求学生掌握Multisim仿真软件。通过老师演示，学生自己仿真，花时间少，可以充分发挥自己的想象。
Mutilsim软件具有非常强大的功能，不仅可以满足数字电路的仿真还可以满足模拟电路的仿真要求，系统提供了大量的信号源和测试设备，使系统的运行看起来非常逼真。系统还可以实现硬件描述语言编程的仿真，还可以进行CPU软件编程程序的仿真，因此建议同学们掌握Mutilsim软件的使用。（如图2）
图2是60进制计数器的电路，图中不仅包含由两个74LS161组成的60进制计数器，还包含了两个数码管驱动电路和两个7段数码管。这样通过仿真软件实现具有下列优点：
（1）可以方便地修改60进制计数器的各种设计方法，只需简单修改就可以实现同步计数电路、异步计数电路、同步置零、异步清零等计数器控制策略；
（2）可以方便地实现其他进制的计数器，如果采用74LS160电路可以更简单；
（3）进一步理解数码管驱动电路的原理和使用方法。
（4）进一步理解数码管的模块的连接方法。
本文针对数字电路课程教学中的数字电路概念、教学内容和教学方法等问题做了比较具体的分析，并用具体实例进行了说明。
参考文献
[1]谢剑斌，李沛秦等.在“数字电子技术”教学中培养学生创新能力.电气电子教学学报，Vol.32，No.6，2010.12.
[2]张振亚.数字电路教改探讨.西南民族大学学报·自然科学版第37卷5，2011.5.
在上述两款概念车的揭幕仪式上，宝马集团董事长诺伯特•雷瑟夫博士表示：“我们正在创造宝马集团历史上的又一个里程碑。身为集团董事长和一名工程师，我感到无比自豪。作为世界上领先的高档汽车制造商，我们致力于为客户提供根据电动车特性全新设计的电驱动车辆。”
零排放电驱动、巡航里程约150公里，BMWi3概念车是专为城市环境使用研发的一款产品。输出达125千瓦的电机功率和后轮驱动保证了BMW典型的动态操控性。BMWi3概念车开发了LifeDrive架构，采用全碳纤维车体设计。得益于这一创新的架构，BMWi3整车重量仅1250千克，车内空间非常宽敞，同时实现了最高级别的碰撞安全保护。此外，4座设计、200升的行李箱容积，BMWi3可以完全满足日常使用需求。
德雷格博士：汽车设计的一次革命
宝马集团负责研发的董事克劳斯•德雷格博士强调：“BMWi3的面世是汽车设计的一次革命。它将是第一款车体主要由碳纤维材料制成的量产汽车。新型CFRP（碳纤维增强复合材料）技术的应用使BMW i3的车身重量比传统电动车减轻了250-350千克，也就意味着它可以在更大范围内实现更多动态操控。BMWi3从静止提速到100公里/时仅需8秒。使用高速充电器，只要1小时即可完成80%的电池充电。
驱动系统零排放，以及在全增值体系实施可持续性设计，BMWi3在生命周期内的排放量比一款高效内燃机汽车至少减少三分之一。如果BMWi3的驱动电能来自可再生资源，则其排放减少量可达50%。
BMWi8概念车：新生代跑车
BMWi8概念车的百公里提速时间不超过5秒，百公里油耗不到3升。插电混合动力系统的输出功率达260千瓦，在纯电动驱动模式下可行驶35公里，可满足绝大多数的日常驾驶需要。当有激情驾驶或是长途旅行需要时，高性能的3缸汽油发动机即加入工作。这款跑车的最高时速是250公里/小时（电子限速），可搭载四位乘员。德雷格博士强调：“BMWi8概念车是新生代跑车，纯粹而极具感染力，代表可持续性发展理念。”
零排放电驱动、巡航里程约150公里，BMWi3概念车是专为城市环境使用研发的一款产品。输出达125千瓦的电机功率和后轮驱动保证了BMW典型的动态操控性。BMWi3概念车开发了LifeDrive架构，采用全碳纤维车体设计。得益于这一创新的架构，BMWi3整车重量仅1250千克，车内空间非常宽敞，同时实现了最高级别的碰撞安全保护。此外，4座设计、200升的行李箱容积，BMWi3可以完全满足日常使用需求。
德雷格博士：汽车设计的一次革命
宝马集团负责研发的董事克劳斯?德雷格博士强调：“BMWi3的面世是汽车设计的一次革命。它将是第一款车体主要由碳纤维材料制成的量产汽车。新型CFRP（碳纤维增强复合材料）技术的应用使BMW i3的车身重量比传统电动车减轻了250-350千克，也就意味着它可以在更大范围内实现更多动态操控。BMWi3从静止提速到100公里/时仅需8秒。使用高速充电器，只要1小时即可完成80%的电池充电。
驱动系统零排放，以及在全增值体系实施可持续性设计，BMWi3在生命周期内的排放量比一款高效内燃机汽车至少减少三分之一。如果BMWi3的驱动电能来自可再生资源，则其排放减少量可达50%。
BMWi8概念车：新生代跑车
BMWi8概念车的百公里提速时间不超过5秒，百公里油耗不到3升。插电混合动力系统的输出功率达260千瓦，在纯电动驱动模式下可行驶35公里，可满足绝大多数的日常驾驶需要。当有激情驾驶或是长途旅行需要时，高性能的3缸汽油发动机即加入工作。这款跑车的最高时速是250公里/小时（电子限速），可搭载四位乘员。德雷格博士强调：“BMWi8概念车是新生代跑车，纯粹而极具感染力，代表可持续性发展理念。”
电力电子技术在研发，以及装置的生产和维护上需要大量的人力资源和物力资源的投入，导致电力电子装置的使用范围受到严重的限制，最终阻碍了电能在使用技术方面的发展和进步。同时根据国际电力电子学界的分析研究发现，电力电子技术的发展主要受到电力电子集成技术的制约。因此解决电力电子集成技术对于扩展电力电子技术使用范围有着至关重要的意义。概括电力电子集成技术的不同层次和形式，探讨集成技术的发展现状，研究分析电力电子集成技术的发展趋势。实现电力电子装置在设计和生产上的成本最小化，可靠性最大化的目的，达到电力电子模板将功率器件、电路元件以及控制器、动作开关等部件有机的集成起来，形成标准化的生产模板。促进电能的高效、科学、合理的开发和利用，为国民经济的稳定发展提供保障条件。
一、电力电子集成技术的概念
（一）概念。电力电子集成概念的出现已经有几十年的时间，世界上第一台计算机ENIAC在1946年诞生于美国的宾夕法尼亚大学，随着这类计算机的发展，晶体管计算机问世并不断发展起来，出现了集成电路。集成电路的发展和进步促进了人类科技的迅猛发展。同时出现了早期的单片集成，并且进一步证实了在同一块硅片上将主电路、驱动、保护电路以及控制电路等元件集成的片内系统（System On Chip—SOC）理念。但是单片集成存在高压隔离、传热、以及小电流电路元件制造工艺上的差距明显等问题。造成单片集成只能在小功率的范围内应用。随着电力电子集成化的明确，现在市场上广泛使用的电力电子功率模板在革新单片集成技术的基础上，对集成化的理念更为完善和创新。
（二）电力电子集成技术的研究机构。以美国电力电子研究中心（Center forPower Electronic System-CPES）为核心机构，德国赛米控公司，瑞士ABB公司以及西班牙国家微电子研究中心等权威性的电力电子集成技术的研究机构。
二、电力电子集成技术的分类
电力电子集成技术可分为三种不同的形式和层次。第一种是单片集成，是片内系统（System On Chip—SOC）理念的具体表现，在同一块硅片上设计将主电路、驱动、保护电路以及控制电路等元件集成起来。具有降低成本、减少体重的优势，但是其存在的高压隔热以及传热等问题突出。第二种是混合集成，利用封装技术，在同一个模块中将包括功率器件、驱动以及保护电路、控制电路的数块硅片封装，形成功能相较完整、独立的元件，更好的解决了不同工艺要求的高压隔热等问题。第三种是系统集成，这种集成方式在工程技术行业的应用最为普遍。
三、电力电子集成技术的重要意义
电力电子集成技术的改进关系着整个电力电子行业的发展。有利于实现复杂的电力电子应用系统研发，设计成本以及设计的人力物力成本的降低，促进电力电子行业的技术革命创新，影响着电力、能源以及工业生产过程的自动化。同时电力电子集成技术的发展和进步有利于改善电力电子领域的劳动以及技术密集的产业问题。
四、电力电子集成技术的现状
在电力电子集成模块的结构设计原理中，分析模块的可靠性能以及制造成品的成功概率等方面发现，制造成品的成功率随着模块中的集成元件的数量的增加而降低。电力电子装置的复杂性能随之增加。同时控制电路影响着装置的灵活性能，因此不同用途的集成模块不能随意更换控制电路。
集成模板内部的铝丝键合工艺存在很多问题，工艺的寄生电感大，造成元件的过高开关过电压问题，进而形成开关应力。铝丝过细，导致其传热性能不强。同时并联多根铝丝，造成电流分布不均匀，出现局部电流过于集中的问题。
单片集成的应用范围并不广泛，仅在小功率的范围内才有所应用，目前，混合集成重要是以中等级别的功率应用为主。系统集成在构成上是以分立的元件为主，在设计、制造上，过程复杂，成本高，集成的优点并不能很好的体现出来。
五、电力电子集成技术的发展趋势
随着新型半导体材料的发展以及加工工艺的改善，单片集成必然朝着较大功率的范围推广、普及应用。混合集成在集成程度以及技术难度上有一定的发展优势，因此，在未来的电力电子集成技术上，仍旧有一定的市场前景。改善电力电子集成模块的电路技术和磁技术，使得电路的性能得到提高，损耗得到降低。未来的电力电子集成技术一定会朝着将功率元件、电路元件、控制器以及动作开关等有效集成，形成系列完整、智能的电力电子标准模块的方向发展，实现元件内部的高度集成，降低生产成本，同时也能适应自动化的生产需求。
六、结语
电能的利用方式随着电力电子技术的产生和发展而发生了重大的创新。同时电力电子技术的发展也改变了人们对电能的使用观念。但是在实际的电力电子技术发展过程中，存在着电力电子装置在应用范围上受到限制等严重问题。探讨集成技术的发展现状，研究分析电力电子集成技术的发展趋势，结合实际的技术水平情况，采取科学合理的集成形式，促进集成技术的实用化和产业化。
参考文献
2非微电子专业集成电路设计课程实践
根据以上原则，信息工程大学根据具体实际，在计算机、通信、信号处理、密码等相关专业开设集成电路芯片设计技术课程，根据近两年的教学情况来看，取得良好的效果。该课程的主要特点如下。优化的理论授课内容1）集成电路芯片设计概论：介绍IC设计的基本概念、IC设计的关键技术、IC技术的发展和趋势等内容。使学员对IC设计技术有一个大概而全面的了解，了解IC设计技术的发展历程及基本情况，理解IC设计技术的基本概念；了解IC设计发展趋势和新技术，包括软硬件协同设计技术、IC低功耗设计技术、IC可重用设计技术等。2）IC产业链及设计流程：介绍集成电路产业的历史变革、目前形成的“四业分工”，以及数字IC设计流程等内容。使学员了解集成电路产业的变革和分工，了解设计、制造、封装、测试等环节的一些基本情况，了解数字IC的整个设计流程，包括代码编写与仿真、逻辑综合与布局布线、时序验证与物理验证及芯片面积优化、时钟树综合、扫描链插入等内容。3）RTL硬件描述语言基础：主要讲授Verilog硬件描述语言的基本语法、描述方式、设计方法等内容。使学员能够初步掌握使用硬件描述语言进行数字逻辑电路设计的基本语法，了解大型电路芯片的基本设计规则和设计方法，并通过设计实践学习和巩固硬件电路代码编写和调试能力。4）系统集成设计基础：主要讲授更高层次的集成电路芯片如片上系统（SoC）、片上网络（NoC）的基本概念和集成设计方法。使学员初步了解大规模系统级芯片架构设计的基础方法及主要片内嵌入式处理器核。
丰富的实践操作内容1）Verilog代码设计实践：学习通过课下编码、上机调试等方式，初步掌握使用Verilog硬件描述语言进行基本数字逻辑电路设计的能力，并通过给定的IP核或代码模块的集成，掌握大型芯片电路的集成设计能力。2）IC前端设计基础实践：依托Synopsys公司数字集成电路前端设计平台DesignCompiler，使学员通过上机演练，初步掌握使用DesignCompiler进行集成电路前端设计的流程和方法，主要包括RTL综合、时序约束、时序优化、可测性设计等内容。3）IC后端设计基础实践：依托Synopsys公司数字集成电路后端设计平台ICCompiler，使学员通过上机演练，初步掌握使用ICCompiler进行集成电路后端设计的流程和方法，主要包括后端设计准备、版图规划与电源规划、物理综合与全局优化、时钟树综合、布线操作、物理验证与最终优化等内容。灵活的考核评价机制1）IC设计基本知识笔试：通过闭卷考试的方式，考查学员队IC设计的一些基本知识，如基本概念、基本设计流程、简单的代码编写等。2）IC设计上机实践操作：通过上机操作的形式，给定一个具体并相对简单的芯片设计代码，要求学员使用Synopsys公司数字集成电路设计前后端平台，完成整个芯片的前后端设计和验证流程。3）IC设计相关领域报告：通过撰写报告的形式，要求学员查阅IC设计领域的相关技术文献，包括该领域的前沿研究技术、设计流程中相关技术点的深入研究、集成电路设计领域的发展历程和趋势等，撰写相应的专题报告。
概念图（concept map）是20世纪70年代美国康奈尔大学（Cornell University）的Joseph D.Novak教授提出的用于表征和揭示知识结构中的意义联系的图表，它是以视觉再现认知结构、外化概念和命题的一种方法，又称概念构图（concept mapping）、概念地图（concept maps）或概念网（concept webbing）①。这里的概念泛指存在于事件或对象中的知觉共性，它们可以是科学概念，也可以是思想、理论、符号、词汇等。研究表明，这种视觉图表容易被学习者快速识别并迅速掌握，有助于提高学习者对知识系统的梳理和整体理解力②。同时，由于概念图具有信息量大、内涵丰富、层次分明、可读性强、易于理解、延展性强、填补修复容易等特点，所以引起了人们的普遍关注。于是，人们尝试把它作为一种有效的工具应用于不同的研究领域，如评估工具、远程教学系统及网络课程的开发、计算机人工智能、企业管理等。本文拟用概念图策略进行高职《电工技术》课程项目教学的案例研究。
一、用概念图展示高职教育中项目教学的实施模式
项目教学是师生通过共同完成一个完整的项目而进行的教学活动。高职教育中的项目教学是指学生在教师的指导下通过完成工作任务（与学生的职业岗位紧密相连），进而提高综合职业知识、技能和职业能力的教学活动，具有内容职业化、实施一体化、结果具体化、评价开放化的特点。基于高职教育中项目教学的特点和概念图的优势，我们可用概念图策略对高职教育中的项目教学进行研究。用概念图策略实施的具体模式如文末附图1所示。
二、概念图应用于高职项目教学的案例
我们以某一房间日光灯的安装与调试为例，展示基于概念图策略下项目教学的实施过程。本教学案例实施时长90分钟，需2学时。
（一）布置项目任务（5分钟）
在该步骤中教师向学生展示项目任务概念图（如文末附图2所示），通过该图使学生明确本项目任务的四项子任务以及每项子任务应达到的目标。学生在该步骤中先自愿分组并推举出负责人，然后领取项目任务。
（二）完成工作任务（75分钟）
该步骤是我们教学过程中最重要的一环，这一环节中学生是主体，主要由学生自主完成。学生首先根据情境确立方案，然后制定计划，再实施计划，逐一完成各个子任务。教师在本环节中起辅助作用，主要是解决学生所遇到的困难。
子任务1（40分钟）：学生完成子任务1安装日光灯电路的过程如文末附图3所示。
明确任务：安装日光灯电路。
制定任务完成方案：小组研究成员一起讨论任务完成的步骤、时间进程、人员分工等，把所想到的问题用概念图展示出来，形成完备的研究方案，便于操作。学生制定的子任务1完成方案如文末附图4所示。
任务完成过程：按图4进行分工实施。在调试前，教师检查接线是否正确，注重接线工艺的指导，通过严格细致的检查以防烧坏元器件及意外事故的发生。
收集整理资料：收集整理任务完成过程中的资料，准备下一步交流讨论。
任务完成结果展示：在确保电路的正确安装、工作台安全的情况下，通电试验，通电展示电路安装结果。各组间相互讨论，为完成子任务2做好准备工作。
子任务2（15分钟）：了解日光灯电路各部分作用和工作原理。该任务主要以小组讨论、学生叙述、小组间互相补充更正的方式完成。
设计的问题有：
1.灯管中的水银蒸气是如何激活的？
2.启辉器内部的主要结构？是如何工作的？日光灯正常发光时，能否取出启辉器，为什么？
3.镇流器在日光灯点燃和正常发光时分别起什么作用？③
学生通过讨论以上问题，了解了日光灯电路各部分作用，并进一步掌握了日光灯工作原理。在整个过程中，教师引导学生小组间提问、互答，让学生自由发表见解，在充分交流中促进了学生对问题的深入理解。
另外，在该任务当中教师要适当介绍新型日光灯，并让学生课下搜集新型日光灯资料以调查报告形式上交汇报。
子任务3（20分钟）：日光灯电路常见故障分析并排除。该子任务先由教师设置故障，然后由学生检修。
设置的常见故障有：
故障现象Ⅰ：接通电源，灯管完全不发光。
故障现象Ⅱ：灯管两头发红，不启辉;灯管两端不断闪烁，中间不启挥;灯管两头发黑。
故障现象Ⅲ：断开电源，灯管能发微光。④
学生在了解日光灯工作原理的基础上，通过故障现象，分析故障原因，进而进行检修。在该子任务中主要以学生自主研讨的形式来完成。教师起引导作用，但要特别注意安全问题。学生根据故障现象找出原因后，先要跟教师进行交流，然后在教师的监督下完成检修。教师要对学生操作过程中的不当之处，及时给予指正，以防止意外的发生。
（三）反思工作过程（10分钟）
教师引导学生反思整个工作任务完成的过程，学生自主交流提出整改意见。学生自制的反思工作过程概念图如文末附图5所示。
三、结语
概念图是表征知识的有效工具，用它来解读高职教育中项目教学的模式，可以使我们轻松地理解其内涵。将概念图引入到项目教学的实践中去，可以使学生思路明确，轻松把握研究过程，最终提升自主学习能力。
注释：
①Joseph.D.Novak & D.B.Gowin（1984）.Learning How to Learn. New York and Cambridge ， UK： Cambridge University Press.
②Klein， S. P.， Kuh， G. D.， Chun， M.， Hamilton， L.， & Shavelson， R. （2005）. An approach to measuring cognitive outcomes across higher education institutions. Research in Higher Education， 46（3）：251-276.
③王金玉.“电工基础”项目教学课例开发与思考[J].科教文汇，2010（11）：55―57.
④陈绥.项目教学法在《电工基础》课程教学中的实践[J].福建轻纺，2008（4）：18―22 .
严格来说，这所“房子”是一只20尺纯白的标准集装箱。从外表上看，这只集装箱就已经与众不同，箱体后侧面有环保标识，显示着箱体喷涂使用的是对人体完全无害的环保水性漆。当你还在疑惑门窗何在，集装箱两个长边的侧壁在“嗡嗡”声的电动控制下缓缓由顶部展开，打开至与地面平行，形成前后两个平台，一辆由集装箱改造的房车——“集客概念”便呈现在眼前。
没门有窗的箱子，“集客概念”的脱胎
“集客概念”是为一场叫做“拖着箱子去旅行”的活动准备的，活动的发起和组织方旅设已经为这场活动忙碌了大半年。
旅设成立于2008年11月，最初只是旅设发起人联合志同道合的同学、朋友、工作伙伴组织的主题活动沙龙——“休闲旅游设计沙龙”（简称“旅设”）。2010年10月，旅设网上线，大家在更广阔的平台上学习交流，召集同伴，分享旅设的设计世界。2013年年初，旅设发起二手集装箱房车改造利用的主题活动，也就是“拖着箱子去旅行”，通过技术处理、创意设计和改造，将二手集装箱改造成房车用于旅行，而这次集装箱改造的成果便是——“集客概念”。
“集客概念”另一个名字叫“没门”，没门有窗的箱子，打破了室内外的界定，空间和环境无缝连接，无限地延伸出去。设计可以把解决问题巧妙地化作审美的乐趣和生活情趣。没门，再加上四墙和天花板开的几扇当做通道用的圆窗，形成了立体的通风系统，空调电扇都不用，自然光很充足，晚上还可以看星星，去掉1/3多墙面后，底层与前后展开平台连成一体，有如观景凉亭或茶室。外墙主色的交通白是融入风景最适宜的颜色，也是建筑投影和移动影院的天然幕布。然而，在野外的星空下，坐在凉台上看着投影电影并不是常常能享受到的。“集客概念”备有蓄电设备，在充满电的情况下，能满足生活空间所有电器设备两天以上的供电。控制面板上有各种开关和按钮控制着大灯、台灯、卫生间灯的照明，以及其他外接用电器的供电。依照房车的储水和用水标准，“集客概念”设有白水箱、灰水箱和黑水箱。到了加油站等地可以更换储水的地点，将脏水排空，将白水箱里注满清洁的水源，以保证在无新鲜水源的条件下，旅行者们能使用到干净的水。
首站，洛阳龙潭大峡谷，凉爽仲夏夜
2012年8月17日下午，北京751D？Park，上汽依维柯红岩的工程师罗阳在对牵引车和骨架车做检查，第二天一大早，“集客概念”踏上旅程。第一站是城市洛阳，洛阳龙潭大峡谷是梦想家们体验集装箱房车的第一个夜晚。然而经历了一整天的奔波劳顿之后，黑甜的睡眠却来得有些波折。集装箱最初的功能是海运用途，为了抵御长年的曝晒、海风、海水的浸蚀，制作集装箱的钢材强度很高。“集客概念”这样一个除了满足生活需要的基础室内设施之外，光是集装箱本身重量就达到3吨，只有将它放置在骨架车上，由牵引车牵引着，才能成为移动的“房屋”。
为了保证路上的安全，牵引车开得比预计慢，龙潭大峡谷深深藏在洛阳市外的山峦中，抵达时已近夜晚时分。龙潭大峡谷是经流水切割、旋蚀、打磨而成，有着红岩绝壁的U形峡谷，全长12公里，谷内关峡相望，潭深谷幽，红岩嶂谷群地质地貌景观尤为丰富，飞瀑幽潭，狭沟深谷，奇石绿荫，组成世界上罕见的山水画廊。集装箱休息在层峦叠嶂之中，室内舒适的休息空间，野外凉爽的仲夏之夜和群山环抱中的景色一同融在了浓郁得化不开的夜色里。休息在车内错落安置的四张床铺上，打开顶窗，几乎可伸手摘星，通过顶窗登到箱顶，并肩而坐或聆听或远观幽幽峡谷，一丝丝清凉之意渗入体内。
一路向西，停在青海湖边，心情坦荡
一路向西，高原的气势铺展而来。沿着青海湖行驶，在湖边停留，都使人心胸舒展坦荡。“集客概念”箱体侧板三面由顶部打开所形成观景和休息的平台，是在湖边停留时绝佳的放松场所，面对青海湖上吹过来的风喝茶聊天，欣赏落日在幽蓝如夜色的湖水上铺满破碎而异常明亮的星光。集装箱不足11平米的使用面积会限制使用的便利性和舒适性，但绝不会成为包容性和开放性的限制，融入一地的风物，请进一屋子的风景，和同行的朋友甚至当地居民分享是旅程中更重要的事情。枕着青海湖的千里烟波入眠，这是万分奢侈的享受。
这个高达4米3的大家伙也的确引起了当地牧民的好奇心。藏民小伙子阿诺20岁出头，穿着一件传统的藏袍，牵着马绕着房车转了好几圈，对这个大家伙显示出了极大的兴趣。“你们让我免费参观吧，我把马借给你们拍照。”阿诺憨厚地冲着集客们说道。在得到应允后，他迫不及待地登上展开的平台，将集装箱里里外外地“侦查”了一番，体验了一把房车生活。“这比我住的帐篷还舒服，它能放在草场上吗？多少钱？”心急的阿诺恨不得将“集客概念”留下来，永远融入这青山碧水之间。
七、八月是去青海湖的最好时节。青海湖平均海拔3000米，气候较内地寒冷，七八月份油菜花正大片盛开，黄色的花海和一望无际的蓝色湖水相配衬，景色绝佳。即便是盛夏，也不能忘记御寒。青海湖边一场雨就可以使温度骤降，即使是七八月，气温也有可能低于10度。所以保暖防风的冲锋衣是必备的，带上羽绒服、棉服也并不夸张。
转而向南，高原风格不损分毫
一路颠簸虽然辛苦，但总在变化的风景和扑面而来的永远新鲜的风土人情，让旅程总是不缺乏兴奋的时刻。因为担心如此高大的集装箱驶入市区会碰上禁行的路段和时段，而作为游客又无法完全摸清楚个别城市的道路行驶状况，更兼害怕遇上堵车，集装箱一路尽量绕过市区走，颇有些在风景中流浪的感觉。
转而向南，高原的风格不损分毫。从甘南草原到若尔盖草原，一路平坦开阔正是撒野的好时候。天空经年累月的蓝着，仿佛草原也会无穷无尽的绿下去，牦牛群和羊群自得其乐，更不用提藏族人和旅行者的善意笑容。若尔盖大草原地处四川、甘肃、青海三省结合部，是青藏高原东部边缘一块特殊的区域。若尔盖县历来是去甘抵青的交通要道，是阿坝州的北路重镇。一望无垠的草原风光绵延至川主寺结束，自此进入群山耸峙的高原河谷地带，抵达旅程的终点九寨沟。
九寨沟处于青藏高原向四川盆地过渡的绵延地带，地质背景复杂，多种应力交错复合，造就了多种多样的地貌，周群环绕雪峰数十座，直插云霄，终年积雪。“集客概念”箱体上圆形的开窗让旅途中的风景成为了一幅幅流动变换的山水画，此时则定格在九寨沟的莽莽山林和潺潺流水之间。而箱体内自带系统供电的球形灯、透过圆窗的圆形光亮，也让整个集装箱十分梦幻，让九寨沟这个童话世界更加迷离神秘，适逢一场透雨，室内休息空间以错层的方式置于隔热墙后，防雨保温；室外地板用的碳化木材料拼装不惧雨水，可固定在景观平台上的遮雨大伞也发挥了作用。还有一组大胆的雨水景观设计，贯通天顶和地板，直接将雨水引入室内，不需任何动力能源就为室内增加了一个天然水景观。
嬉皮士流浪，一帮设计玩家的房车梦
“搭车、徒步、自行车、滑翔伞……自诩走过许多地方，体验过各种旅行方式，然而从未想过有一天会拖着一个集装箱去完成一段旅行”，集装箱旅行体验者倪天华觉得两个星期的集装箱之旅虽称不上完美，但光是有“没门”的一路陪伴，这趟旅程已经可以打上100分。“正如‘No Way（没门）’这个名字一样，只有不敢想的，没有不能做的。一帮年轻的设计师圆了我的房车梦，还是这么特别的一个房车。”
“箱子里的夜晚很有趣，我们把箱子当成幕布，投影仪往那儿一搁，‘没门’便成了露天影院；在无垠的若尔盖草原，我们躺在高高的车顶上遥望星空，感受大城市里不曾见过的银河；在九寨沟边，听着潺潺的溪水，一帮人从旅行聊到艺术，从艺术转而谈到人生，直至夜深。在路上的那段日子，我们搭着‘没门’看到无数让人惊艳的景致，而看风景的我们，时常也因为‘没门’变成了别人的风景。6000公里很漫长，一帮年轻人在一块儿拖着箱子，颇有点儿凯鲁亚克笔下嬉皮士到处流浪的感觉。”
在整个旅行事件背后，是一个完整而庞大的综合专业团队，这个团队是在完全不被看到的幕后，一直努力坚持了6个月，在最高潮部分过去后，还要继续坚持走到最后的一群真实的专业人士。他们，没有旅行，没有PARTY，没有小清新也没有文艺范，只有干巴巴、裸而骨感现实的梦想，甚至没有大声表白梦想的机会，却是真正实现了这个旅行梦想的人。
旅游攻略
注意事项：
集装箱改造的房车其牵引车必须由专门持A1驾照的司机驾驶。根据我国道路安全相关法律的规定，行驶过程中集装箱房车里不能有人，此规则适用于所有拖挂式房车。因此，集装箱改造的房车内所有设备设施都要严格固定在箱体上，行驶过程中集装箱四面全部收起且固定好，箱内不载人。高大的集装箱改造的房车驶入市区会碰上禁行的路段和时段，如果没在行驶前做好每个城市禁行路段、时段的功课，最好选择尽量避开市区行驶。
《模拟电子技术基础》是一门重要的专业技术基础课，理论性和实践性都很强，处于各专业教学的中间环节，是学生对电子线路认识和理解的基本素质形成和培养的关键性课程。深入探讨其教学方法并有效实施，对学生掌握一定的线路知识和培养学生分析问题、解决问题的能力有着非常重要的作用。近几年来，我一直担任模拟电子技术基础的教学与研究，在平时的教学中，我注意增强学生的主动参与意识，提高学生的学习兴趣和学习积极性，培养学生的思维能力、分析问题与解决问题的能力，在实验中注重创新能力的培养，不断改进教学方法，取得了良好的教学效果。
(一)整体把握课程内客，并精选教学内容
要明确本课程在整个教学计划中的地位和作用、基本要求、基本内容和本课程与后续课程的联系。在分立元件构成的电子线路和集成电路构成的电子线路上，集成电路的应用范围迅速扩大。集成电路是在分立元件电子线路的基础上发展起来的。而从事电子技术工作必须熟悉分立元件电子线路。所以选择授课内容时，应以分立元件构成的单元电子线路为基础，以“分立元件电路为集成电路服务”的原则来突出集成电路，为进一步学习、研究和应用集成电路打好扎实的基础。如在讲解反馈放大电路时，由结合分立元件电路转为结合集成运算放大器讲解，引入集成比较器、集成功率放大器、集成三端式稳压器等内容。结合典型电路讲基本概念、基本理论、基本分析方法，并下力气讲清楚，应贯彻“管为路用”原则，淡化半导体器件内部物理过程和集成电路的内部电路，重点讲清楚器件的外特性应用。
(二)教学应有侧重点，以应用为目的
高职教育要突出理论知识的应用和实践动手能力的培养。所以，教学内容上要突出高职教育的特点，主动适应社会实际需要，注重应用性、针对性。将知识点与能力点有机结合，注重培养学生的工程应用能力和解决实际问题的能力。基础理论要以应用为目的，以必需、够用为度，以掌握概念、强化应用为重点。模拟电子技术基础有很强的实用性，其技术更新的速度非常快。因此，授课时不能再按以前的方法讲授：先讲元器件的工作原理、外特性参数，然后分析单元电路及中规模、大规模集成电路的内部结构，再讲元器件的具体应用。过去对模拟电子技术基础偏重过细的计算，而对运用讲得偏少。特别是模拟集成电路的运用，学生毕业后工作有很难适应之感。传统的教学模式重在细节，而忽略了整体概念，不利于学生“应用能力”的培养。因此授课时应有侧重点，着重于新的思想、方法和应用，着重于所谓粗线条分析。应与实际电路相结合，让学生对电路的应用有更清楚的认识。
(三)对学生进行适当的读图训练
读图即是阅读一些典型图例，弄清其信号通道、元件作用、电路功用及一些特殊环节的工作原理。《模拟电子技术基础》课程内容抽象，且很多概念有独立性，重复记忆少，学生难学易忘，并且往往是学完以后还不知这些知识用在何处，怎么联系。而一张综合电路图通常包含好几个单元的概念，覆盖面广，综合性强。读懂一张图可以帮助学生把各单元的知识，甚至其他学科的知识纵向、横向地联系起来，使知识系统化。同时，读图还是培养学生自学能力及分析判断能力的重要方法。实践证明，读图训练是提高学生学习兴趣、发展学生综合能力的有效途径，也是《模拟电子技术基础》课程一个必不可少的教学环节，它为教学双方提供了广阔的学习空间。
(四)上课时应充分调动学生的主现能动性，变被动学习为主动学习
学生一般都有强烈的求知欲望和参与意识，上课时应充分调动学生的积极性。教师上课时，应先提出一些问题，让学生带着问题听课，并积极思考，与教师一起去解决问题。这样学生就能提高兴趣，增强学习的主动性。比如在讲一个新电路时，可以从一个熟知的电路人手，设计一系列由浅入深、由易到难的问题，形成一个指向明确、思路清晰、具有内在联系的问题链引导学生不断地解决问题，不断地改进、完善，从而使一个原本简单、熟悉的电路逐渐演变成一个具有新功能和新特点的新电路。授课以提出问题、分析问题、解决问题为线索，会提高学生分析、解决问题的能力，这在以后工作中是非常重要的。
(五)让学生讲究学习方法，提高学习能力
一、科学组织教学内容，突出“框架式”教学理念
《电工基础》是一门基础学科，科学安排教学内容、优化教学程序，可对教学起一定推动作用，提倡“框架式”教学理念，能使教学深入浅出，事半功倍。因为《电工基础》这门学科，内容主要分为直流部分和交流部分。直流部分含电阻、线圈、电容器在直流电路中性质、串并联、混联电路分析、电容器在电路中状态；交流部分含电阻、线圈、电容器在交流电路中性质、串并联电路分析、磁场和电磁感应现象、线圈在电路中状态过程等。教学时，可通过“树形结构”的方式对两条主线进行内容填充，逐步丰富“树干”，让学生感到学习知识不是囫囵吞枣，而是按部就班、循序渐进。在此基础上，老师可要求学生自行总结一株属于自己的《电工基础》知识“树”，再与老师的知识框架进行对比，找出差距，提高自己。这对学生理清知识点，提高效率很有帮助。
二、理论联系实际，培养学生想象推理能力
教学中除了合理选择教学内容外，还应突出理论指导实践的意义。如在分析串联电路应用时，我就列举了如下例子给学生思考： 一个灯泡的额定电压是12V，额定功率为3W，把它接在220V的电路中，应该串联多大的电阻？A.500Ω；B.700Ω；C.1000Ω；D.1200Ω。
问题提出后，我耐心引导学生寻找解题思路：根据电压电流及功率的关系，计算出电流为0.25A，电阻为48Ω；再根据串联电路的性质，计算出分压电阻的阻值为832Ω。
那么，在接近832Ω这个电阻的700欧姆、1000欧姆两个中，应该选取哪一个呢？能否选取最接近832欧姆的700欧姆呢？答案是否定的。因为如果选了700欧姆的电阻，串联后流过小灯泡的电流为0.29A，超过了它的额定电流，这是不允许的。
老师还要善于发挥学生的想象力。如讲到闭合电路的欧姆定律时，我又提出这样一个问题给学生思考：在闭合电路中，外电路由两个电阻串联组成，其中一个电阻无穷大，断开了，那在断口处的电压是多少？学生感到茫然，说那就没有电压了。我发现学生的思维有误，便引导学生说，这个问题，我们可用动态抽象电路去思考和想象：如果我们在那个逐渐变大的电阻两端接上电压表，细心观察，则会发现，电压表读数就会越来越大，最终电压表的读数必然与电源电压相同。
在两点间的电压计算时，学生普遍认为：如果一个原来闭合的电路有某处断开，那么断开的两点间的电压为零。如何引导学生走出这个误区？我让学生思考这样的一个现实问题：为什么电线断了后如果有人碰到它就会触电？学生很快理解了我的意思，明白断开的两点间的电压并不为零。这种理论结合实际的教学方法，能激发学生想象力，调动学生学习积极性，加深学生对概念的理解，让他们感到自己所学的知识是有用的。
三、把相似内容集中教学，通过类比避免概念混淆
《电工基础》的教学内容，有些概念相似，容易混淆。如果打破章节顺序，把类似概念放在一起教学，集中讲解，则可起到事半功倍的效果。例如，在“电磁与电磁感应”教学时，左、右手定则和右手螺旋定则，均不在同一节，而且这三个定则都是在介绍其他概念时配合应用的，比较分散，提法相近，学生容易混淆。如果采用类比区别、集中教学的方法，就能解决这个问题。
四、合理采用比拟法教学，提高学生学习兴趣
如在分析电压与电位的区别时，学生常将这两个概念混淆。我就这样引导学生：把电位比拟为高度，把电位差比拟为高度差。因为学生对高度和高度差有深刻的感性认识。电位的特点是电路中某点相对于参考点的电压。它是相对值，其大小随着参考点的改变而不同。教学中可把讲台的桌面高比拟为电路中某点的电位，这时，我们可以选择不同的参考点来看讲台的桌面高度，选择的参考点不同，讲台的桌面高度就会出现不同的值，这些值如果以地面为参考点，它就是正值；如果以屋顶为参考点，它就是负值；如果以讲台的桌面为参考点，它就为零。这种比拟式教学法，可加深学生对电位是相对值这一概念的理解和记忆。
车顶的巨型叶子是一部高效的光电转换器,可吸收太阳能转化为电能,并以可视化的“叶脉”方式显示能源的流动;叶片上的太阳能晶体片可随太阳照射方向转动,提高太阳能收集效率。
“叶子”的四个车轮就是四个风力发电机,通过捕捉散逸的风能,将风能转变成电能,充入自身电池储存能源,形成辅助电驱动系统,最大限度拓展利用新能源。
“叶子”车体以能吸附二氧化碳的有机金属结构(MOFs)建造而成,能模拟绿色植物从空气中捕获二氧化碳和水分子,在微生物的作用下释放出电子,形成电流。生物燃料电池再将产生的电能给锂电池充电,由电机驱动汽车。同时,它还能将光电转换中排放的高浓度二氧化碳通过激光发生器转化为电能为车内照明,或转化为车内空调制冷剂,不仅仅是“零排放”,更是“负排放”的实现,净化雨水和空气,缓解温室效应,改善自然环境。
