基於譜圖理論的電工電子技術課程知識體系構建論文

摘要：電工電子技術課程教學中涉及講授的類型較多，這些結構在實際中的應也有所不同，為此結合功能設計需求提出對教學內容設置的優化方案。文章首先總結歸納了電工電子技術構件的功能並以此進行分類；其次結合實際中不同設計方案建立電路設計結構譜圖；最後針對譜圖在設計中的應用程度實現對教學內容及知識的體系化構建。以面向電路設計功能實現而提出的結構譜圖方法將梳理在實際教學中電工電子技術授課的側重性並有助於指導學生在學習該課程的過程中積累更多的關於電路設計結構配置的基礎知識。

關鍵詞：電工電子技術；教學方法；電路設計；結構譜圖

現代電路設計是功能驅動的設計，在電路設計過程中存在知識的流動，而基礎的電路結構中的原理知識多數來自對已有的專業課程學習[1]。已有的研究中對教學內容的設置主要是從創新設計、工程實踐應用、實踐教學方法改進等方面談及的，缺少結合具體的電路設計應用這些原理方法及其對設計的指導作用角度的教學設置和知識體系[2]，為此本文擬提出結構譜圖的電路設計方法分析，並以此來對電工電子技術的教學知識體系進行梳理和歸納，以更好地提高教學效率和產生好的教學結果。

1 結構譜圖的電路設計方法

電路設計結構圖譜必須具備的要素為功能、屬性及關聯；其中功能和屬性定義出構件在圖譜中的位置，關聯則給出了構件與構件之間的關係。因為在電路設計的過程中，對於構件的選擇，最重要的是設計者要知道其所能發揮的功能及其在電路系統內的各種特性，才能選擇正確適合的構件，而關聯則是在組合各構件時的必要關係，掌握了構件間的關聯才能正確地組合所有的構件，所以在電路設計圖譜之中，必須明確地將此3種性質表現出來，以幫助設計者獲得所需要的信息。

1.1 決定構件分類

為了將具體的電路構件抽象化以表現在電路設計圖譜上，以取代繁多的電路構件，需要先決定電路構件的類別。決定類別的方式，需考慮在概念設計時間，對建立功能結構的需求，因此需要以功能作為構件的類別，將電路構件依功能分類，把同樣功能的構件集合在一起，以一個功能類別來代表。

1.2 選擇構件屬性

在被歸類到同樣功能的構件中，由於其使用的工作場合不同，仍存在一些差異，為此為了讓設計者辨別，也為了提供設計者在使用此類構件時，需要被考慮的項目，所以必須依照此類構件的特性與設計參數，定義出屬於這一功能類別構件的屬性，不同功能類別的構件就具備不同的屬性。

1.3 分析構件關聯

電路系統結構的電路設計圖譜不只是一堆構件的集合，更具有構件之間的關聯，關聯是將結構的形式外顯的重要因素。在建立構件的功能類別與屬性之後，便要對既有的電路系統做關聯的分析，尋找存在電路系統中普遍性的構件關聯。電路系統的設計發展至今，大部分電路構件已相當的穩定而完整，構件的種類與組合也趨於穩定，只要分析足夠的電路系統，可以找出大多數構件關聯的形式。

1.4 排列類別位置

為了讓電路設計圖譜能清楚地表現構件的功能類別與關聯，類別與關聯必須經過適當的排列，讓兩者可以清楚地表現在二?的平面上，構成能簡單使用的電路設計圖譜。從之前的關聯分析可以知道哪些功能類別的構件之間具有較高的相關性。

根據以上4個步驟，完成由功能類別圖標組成的電路設計圖譜，將組件以抽象化的功能類別代表，並且保存熟練設計者的經驗，這樣有利於兼顧設計的普遍性與指導設計的實用性。

本文中為便於設計者從概念設計時間就能運用電路設計圖譜，基於電路結構圖譜的設計方法設計所用圖譜由兩個部分組成，第一部分是“功能類別關聯圖”，第二部分則包含了“功能類別構件與屬性表”和“同功能構件屬性比較表”。而設計者則可利用圖譜以及其中的數據建立設計工作所需要的“需求功能打樣圖”及“需求構件打樣圖”。

2 電工電子技術功能構件分類

本文提出的電路設計結構圖譜中對構件的分類原則為：標題所示的是主功能類別，而次一級的標題則是次功能類別。總結電工電子技術構建將其分為如下幾類。

如表1所示，其英文名稱是一般常用的名詞，而主功能類別的代碼是取英文名稱之第一個字母的大寫來表示，次功能類別的'代碼是以小寫的字母，並加上其主功能類別的大寫字母代碼而成。

3 功能構件屬性分析及其標準化

在確定各功能類別中的構件之後，在同功能的構件之間，必定存在着不同的特性，本研究將其定為構件的“屬性”，並以屬性將功能構件再進一步的細分。屬性代表了此類構件在選用時，設計者對其性能的要求，因為設計者無法直接從功能上決定選用的構件，所以需要由其他性能上的不同來選擇，屬性的產生就是為了提供設計者選擇構件時的參考依據。至於各功能構件的屬性如何決定，就要視其使用的場合與特殊的需求，以下各功能類別的屬性是參考丁鎮生主編的《電子電路設計與應用手冊》後決定的，這些屬性在電路設計手冊中大多有相關的數據或數據以提供比較時的依據。

在進行屬性比較之前，部分的功能類別中的構件需要再加以細分，因為在使用這些類別的構件時，某一個特別重要的屬性必定會優先被考慮，所以必須依據此重要屬性將構件先行細分。由於要進行屬性比較的構件是表1所列出的範圍，每一個屬性根據二元對立的概念，一定有兩極的狀態。

進行所有組件之各種屬性的比較後，將所得的結果列成“同功能組件屬性比較表”，讓設計者在設定屬性的重要性順序後，可直接查表得知組件的表現，進而挑選最適合設計所需的組件。

4 結語

針對電工電子技術課程教學中涉及講授的機構類型較多，對電路設計這些機構在實際中的應也有所不同，為此構建了基於圖譜結構的電工電子技術構件的知識體系。文章總結歸納了電工電子技術構件的功能並以此進行分類，按功能形成了結構圖譜，並形成了以功能為目標的譜圖知識體系。以面向電路設計功能實現而提出的結構譜圖方法將指導實際教學中電工電子技術授課的側重性並有助於學生在學習該課程的過程中積累更多的關於電路設計結構配置的基礎知識。

[參考文獻]

[1]謝友柏.設計科學的爭論和設計競爭力[J].中國工程科學，2014（8）：4-13.

[2]朱桂萍，於音傑，陸文娟.“電工電子技術”課程深度改革的理念探索[J].電氣電子教學學報，2013（35）：1-5.