电路创意/索非亚技术大学
我将这个激动人心的故事献给2008年春季索非亚技术大学计算机系统系的同学们,是他们激励我在实验室里进行了这个不可思议的实验,并将其记录在电路创意维基教科书上。 Cyril
我已经教授模拟电路课程20多年了。在这段时间里,我和我的学生无数次地进行过一个很有吸引力的基于计算机的实验(这是我最喜欢的实验):可视化沿线性电阻膜的电压分布,该电阻膜由连接到电阻两端的两个电压源供电。为此,我们使用了各种各样的“电阻器”,其中一些相当奇怪:电阻线、铅笔的石墨、导电泡沫和橡胶,当然还有开路电位器和老式的电阻箱。通过滑动电阻表面,依次改变两个电源电压,我们“发明”了各种传奇的电阻器件:运动传感器、分压器、电阻加法器、减法器、惠斯通电桥、运算放大器反相、同相和差动放大器等。
此外,这个奇妙的实验以一种有吸引力的非传统方式向好奇的学生展示了著名的欧姆定律、虚拟地概念、负阻现象等。它甚至以“几何”的方式直接展示了电量之间的经典关系(I = V/R,UOUT/VIN = -R2/R1等)。此外,该实验建立了基本无源电阻电路(分压器、电阻加法器等)与更复杂的电子运算放大器电路(同相放大器、反相放大器等)之间的联系。
多年来,我一直拥有反应敏捷、聪明、好奇和有能力的学生,他们一直在帮助和激励我,让我在揭示电阻电路真相的追求中不断前进。因此,我决定首先将此实验放在我的circuit-fantasia.com [1]网站上,然后放在这个维基教科书上。
本学期,我为索非亚技术大学计算机系统系的150名学生教授基础电路课程(包括课堂讲授和实验室练习)。他们被分成五个小组(64、65、66、67、68),每个小组包含30名学生。为了进行实验室练习,这些小组又进一步分成15名学生的小组。每个实验室周期持续两周:前五个小组(64a、65a、66a、67a、68a)在每偶数周进行实验室练习;其余五个小组(64b、65b、66b、67b、68b)在每奇数周进行实验室练习。我的总体想法是在本周期内(2008年3月17日至29日),连续与所有学生小组一起在实验室进行相同的实验。
准备。首先,在本周开始的时候,我在电路创意上开始了这个故事。为此,我简要地概述(大约25%)了未来页面:我通过插入主要副标题来勾勒出内容;然后,我放置了半绘制的图片和一小段解释性文字。顺便说一句,我很难克制自己不把整页都写完...
在实验室里,我准备了各种电阻元件(电线、铅笔的石墨、导电泡沫等)、电源、移动装置、万用表、支架等,并根据未来实验的目的安排了实验室设备。
我还准备了各种录音设备 - 一台小型固态录音机(我已经用它录制我的课程、课堂和实验室练习有一段时间了)、相机和手机。也许明年我应该使用网络摄像头:)?
我还开始考虑邀请哪些著名的网络作者(主要是大学和学院教师)加入这个教育性网络计划。目前,我心中有托尼·库帕尔特(电气电路课程)、汤姆·海斯(电子学艺术学生手册 - 很棒的书!)、威廉·比蒂(科学爱好者 - 很棒的网站!)...
公告。然后,在讲堂里,我向学生宣布了进行此类网络实验的意图,并向他们展示了如何进行实验。我告诉他们维基的伟大理念,以及他们如何加入维基教科书电路创意。我建议学生选择有意义的用户名,包括学生姓名和组号(这样我就可以观察他们的网络成就,并在评分中增加更多积分)。
在我的学生小组页面上,我和我的学生一步一步地描述了实验室练习是如何进行的。大部分内容摘自记录,但也有部分内容是在练习期间直接写在本页上的。注意,学生在实验室实时制作报告;我也在白板上制作我的“报告”(周期内共制作了10次!),不时拍照并将其写到本页上。我和学生在练习期间拍摄了很多照片;他们展示了白板上的草稿、屏幕截图、实验室设置,当然还有学生本身。
首先,我们将按时间顺序记录实验室里做了什么;然后,我们将对这些原始材料进行系统化和润色,并将它们放到主故事中。我们将在这里(为什么不放到主页上呢?)使用一种非正式的风格。我会用斜体标记学生的插入内容,以区别于我的教师文本。好了,让我们开始吧!