专利名称：电路模块教学方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电路模块教学方法及其装置。
一般电子电路的相关实习课程包括的项目如电子电路实习、数字电路实习、工业电子实习、感测电路实习及通讯系统电路实习……等，较早期的实习教学方式是针对较具代表性的基本电路进行相关电子零件的准备，让学习者依据现有的电子零件，配合插装在面包板上，以进行电路特性的测量，当零件插装过程中存在接脚错误或使用组件错误等疏失时，将造成电路特性不正确，学习者必须进行错误的排除，此一教学方式的好处是学习者可以了解电路结构，并在排除错误的思考分析过程中，获得甚佳的实务经验及较深入的了解，缺点是所进行实习项目的电路较为庞大、复杂时，由于要准备的电子零件多且杂，须花费较多时间准备材料，且插接各电子零件以组成基本电路的过程非常耗费时间，会造成实习时间不足，因此效率不佳。于是为减少零件准备的麻烦，可见模块教具的设计，将各种实习项目的基本电路以电路模块的方式，预先作成方块化的电路板，使电路模块中包括数个预先已作成方块的基本电路，学习者只要以简单接线连接方块，就可测量基本电路的信号、波形以验证理论，因此不必准备相关的电子零件，也不必耗费甚多时间在插接电子组件的过程中，此种教学方式，虽然可免去准备电子零件的麻烦，也不会将过多时间耗费在插接电子零件以组成基本电路的过程中，但是却减少学习者的思考分析机会，学习者难以通过排除错误的分析经验深入了解各基本电路的电气特性，会造成学习者的电路分析能力相对降低。
本发明的目的在于提供一种电路模块教学方法及其装置，使其可免除准备电子零件的麻烦，以提升效率，并以编程建立预设的动作程序，使电路模块的基本电路上产生预定的错误点，以强迫学习者在进行排除错误的过程中，能对基本电路的电气特性获得深入了解。
根据本发明一方面的电路模块教学方法，其特点是，包括预先在一电路模块内所预设的各基本电路中都设置有用以产生错误的数个节点；通过测量电路模块中各基本电路的测试点，以熟悉电路特性；以编程建立所需的动作程序，通过显示接口引导学习者从输入接口进行响应，而在接收学习者通过输入接口指定电路模块的基本电路时，执行从内存中选择预先储存的考题，并激活所述考题所对应的节点运作，使基本电路产生错误；将所述被选择的考题显示于显示接口，以引导学习者从输入介面进行对所述考题的响应；依据编程所预先建立的评分标准，对所述所述考题的响应数据给予相对的分数，并显示于显示单元。
根据本发明另一方面的电路模块教学装置，供学习者进行实习、除错或评分，其特征在于，它包括一电路模块单元，包括有数个由预定电子组件所组成的基本电路，每一基本电路都具有适当数量的测试点；一错误制造单元，它预先在所述电路模块单元的每一基本电路中各选择连接有数个不具破坏性的节点，通过控制各节点的运作，以使与节点连接的基本电路产生错误；一题库单元，其内储存有数个可供选择的考题，各考题分别对应于所述错误制造单元的各节点；一显示单元，用于引导学习者进行实习、除错或评分的显示接口；一输入单元，用于供学习者输入学习、检错过程，所需选择响应数据的输入接口；以及一中央处理单元，其是以编程建立所需的动作程序，可依据所述输入单元所输入的实习与除错项目，对所述错误制造单元加以控制，使预定的节点运作以产生错误，并由题库单元读取所述节点所对应的考题显示于所述显示单元，而通过输入单元将学习者所输入的响应数据送至中央处理单元，中央处理单元依据其编程预先建立对响应数据的评分标准给予相对的分数，并显示于显示单元。
采用本发明的上述方法和装置，可免除准备电子零件的麻烦，并借编程建立预设的动作程序，在电路上制造错误及引导学习者进行排除错误，而能提升效率并增强学习者的电路分析能力。
为更清楚理解本发明的目的、特点和优点，下面结合附图及实施例对本发明的电路模块教学方法及其装置进行详细说明
图1是一电路模块教学装置的外观示意图，说明本发明的电路模块教学方法的一较佳实施例；图2是图1中所述电路模块教学装置的内部电路方块示意图；图3是图2中一电路模块单元的一基本电路设为「考毕子振荡电路」的方块式电路接线图。
图4是图2中一制造错误单元的节点与基本电路的连接状态示意图；图5是图2中所述电路模块教学装置的一基本电路设为「考毕子振荡电路」并与一节点的继电器接点预作连接的状态示意图；图6是本实施例电路模块教学方法的流程图。
如图1及图2所示，是本发明实施例借以达成所述电路模块教学方法的电路模块教学装置的外观及内部相关电路的方块示意图，所述装置是在一机壳1中配置相关的设计，包括有一电路模块单元2、一错误制造单元3、一题库单元4、一显示单元5、一输入单元6与一以编程预先建立所需动作程序的中央处理单元7，其中所述电路模块单元2，可设置于所述机壳1的一半边内，它包括有数个由预定电子组件所组成方块化的基本电路22，以通讯相关电路为例，各基本电路22可为振荡器、滤波器(主动和被动式)、调幅(AM)调变电路、调幅解调电路、调频(FM)调变电路、调频解调电路……等属于「模拟通讯」的相关电路，或为分时多功调变电路、分时多任务解调电路、数字基频传输调变相关电路、数字基频传输解调相关电路、振幅键移调变电路、振幅键移解调电路……等属于「数字通讯」的相关电路，因此可视需要将部份数量的基本电路22归类在一适当名称的实习模块21中，例如归类为前述的数字通讯、模拟通讯或其它各种实习模块。当然设计上各基本电路22内所具备的相关调整组件，如可变电阻、可变电容……等，在装设时可令其露伸于机壳1顶面处，以供操作调整，且为方便对各基本电路22进行信号的测量，除每一基本电路22都设有适当数量的测试点以供测量以外，并可依对应位置将各基本电路22的电路图浮贴在机壳1顶面处，如图3所示，是一基本电路22的方块式实例电路图，它为一「考毕子(Colpipps)振荡电路」，其上具有一个可变电阻VR1，并预设有四个测试点TP1～TP4，因此学习者可通过测量电路模块2中各基本电路22的测试点，以熟悉各种电路特性。至于各基本电路22运作所需或测量所需的相关设备，可通过机壳1外部与一测量设备单元23相连接，所述测量设备单元23可包括如电源供应器、信号产生器、计频器……等仪器设备，以供应各基本电路22运作所需的外加电源、外加信号源等。
所述错误制造单元3，配合图2及图4所示，是预先在前述电路模块单元2的每一基本电路22中各选择连接有数个不具破坏性的节点31，各节点31是受前述中央处理单元7所控制，每一节点31的运作可通过晶体管驱动继电器或电子开关等组件，以进行接点跳接，如图4中所示，其中只显示一节点31与一基本电路22的连接示意状态，所述节点31的运作是通过一晶体管32驱动一继电器33进行接点跳接所构成，而能通过控制各节点31的运作，使得与节点31连接的基本电路22产生错误，其可制造产生错误的情况甚多，例如可使基本电路22内的预定电子组件变成短路、接地、断路或其它适当的错误状态，以图5所显示的考毕子振荡电路为例，在其测试点TP3上设置有一电阻R5，所述电阻R5可通过前述节点31中的继电器33作接点切换时而制造出错误，其中，当电阻R5被继电器33短路时，振荡器正常工作，当电阻R5未被继电器33短路时，振荡器因增加负载造成无法振荡。另需值得一提的是，错误制造单元3中各节点31的设计方式甚多，并不以晶体管控制继电器作接点跳接的设计为限，尚可由其它电路控制方式达成其在基本电路22中制造错误的目的与效果。
所述题库单元4是为一内存，可使用只读存储器(ROM)，其内储存有数个可供选择的考题41，各考题41的设计内容是分别对应于所述错误制造单元3的各节点31。
所述显示单元5，露设于所述机壳1另一半边顶面，是用来引导学习者进行实习、除错或评分的显示接口，如LCD显示器。
所述输入单元6，也是露设于所述机壳1顶面，可位于显示单元5附近，所述输入单元6是用来供学习者输入学习、检错过程，所需选择响应数据的输入接口，如键盘。
所述中央处理单元7是以编程建立所需的动作程序，可使用微处理器或逻辑控制器，是依据所述输入单元6所输入的实习与除错项目，对所述错误制造单元3加以控制，使预定的节点31运作，使所述节点31对应的基本电路22产生错误，并由题库单元4读取所述节点31所对应的考题41显示于所述显示单元5，以告知学习者，而通过输入单元6可将学习者针对考题41所回答输入的响应数据送至中央处理单元7，中央处理单元7便依据其编程预先建立对响应数据的评分标准给予相对的分数，并显示于显示单元5，以告知学习者。
以上就是整体电路模块教学装置的方块说明，而关于整体电路模块教学方法的详细运作流程将继续说明如下如图6所示，在使用电路模块教学装置以前，学习者必须先将相关的测量设备连接好，以提供整体装置运作所需的电源与信号源…等等，将电路模块教学装置开机后，在进行除错以前，学习者可通过测量电路模块2中各基本电路22的测试点，以熟悉电路特性。
而本实施例所述电路模块教学装置可提供强迫学习者进行排除错误的使用情形，由流程810开始后，显示单元5显示供指定选择的实习模块21及基本电路22，接着进行流程811学习者可从输入单元6键入相关的响应数据，以进行选择所欲进行的某一实习模块21及预定的基本电路22，中央处理单元7接获流程811的响应数据后，将执行所选定的考核程序，而进行流程812从题库单元4中以随机选择考题41及出题顺序的方式，进行流程813将考题41显示于显示单元5并激活错误制造单元3，使错误制造单元3中与所述被选中考题41对应的节点31通过继电器33的接点切换，而在前述流程811所指定的基本电路22制造错误，使基本电路22相关的测试点出现不正常的输出信号，学习者就可根据对电路的熟悉、了解程度找出错误处，然后进行流程814，从输入单元6输入错误点所在的测试点编号，接着流程815是中央处理单元7在接获测试点编号后，便与预设的标准答案对比是否正确，如果测试点编号不正确，便执行流程816，进行扣分并判断是否达限制次数，此处扣分与限制次数是为预先设定的值，使当学习者每输入一次错误答案时，便会减少得分，并自动回到流程814继续对此题作答，而当错误次数达所述限制次数时，便先进行流程817由中央处理单元7经显示单元5显示告知错误处的测试点编号，然后返回前述流程813进入下一道考题。而如果前述流程815在对比测试点编号正确时，便进行流程818由显示单元5显示出导致错误的可能原因的选择题，以引导学习者进一步作答而进行流程819，从输入单元6输入响应数据，中央处理单元7接获所述响应数据后，便进行流程820将响应数据与标准答案对比，对比结果若正确便通过流程821，判断出题数是否已达预设的数目，若已达预设的出题数目，便经流程822核算总分并由显示单元5显示出分数，若未达预设的出题数便返回前述流程813而进入下一道考题，又，当所述流程820对比结果为不正确，便先执行流程823进行扣分并由显示单元5显示出正确答案，然后才进行前述的流程821。
由所述电路模块教学装置的使用情形，可以发现其是预先将各种基本电路22配置于一电路模块2中，以免除准备电子零件的麻烦，并借中央处理单元7以编程建立预设的动作程序，控制错误制造单元3适时在预定的基本电路22上制造错误，借此强迫并导引学习者进行排除错误，而能使学习者于除错过程中，能对基本电路的电气特性获得深入了解。因此就整体电路模块教学装置所提供的使用功效而言，不但是无须准备相关的电子零件，也不必耗费甚多时间在插接电子组件的过程中，并能通过制造错误以供学习者进行排除的过程中，增加学习者通过分析经验深入了解各基本电路的电气特性，以提升对电路的分析能力。
此外，以下针对前述图6所示各运作流程中，在实际操作过程关于显示单元5、输入单元6及扣分、作答的详细情形，以下作更进一步的说明。
例如，在前述流程811中所出现供选择的实习模块21及基本电路22，是在显示单元5中显示以下画面，
可经输入单元6键入1或2的选项号码后按下Enter键，就可进入选择使用何种模块，例如若通过输入单元6键入响应数据1而指定第(1)项的模拟通讯模块，中央处理单元7在接收所述响应数据″1″后，将至题库单元4去执行被选定的考核程序，而在显示单元5中出现如下画面，
所述画面中的各选项都代表不同的基本电路22，学习者可在输入单元6键入1、2、3、4或5的选项号码后按下Enter键，就可进入提出及回答问题点的位置和电气状态判断画面，例如选择「AM调变」基本电路，将出现如下画面，
此时中央处理单元7已进行前述流程812随机选择考题的动作，并进行流程813将考题显示于显示单元5并激活错误制造单元3，使错误制造单元3中与所述被选中的″AM调变电路″考题所对应的节点31运作，以便在″AM调变电路″基本电路中制造错误，而学习者应先检查前述相关的测量设备单元23与待测的基本电路是否正确连接，因电源或信号源供应不正常都可能导致基本电路不正常，再依据电路不正常现象与正常时各测试点的正确波形比较，思考可能造成此不正常现象的测试点位置和可能的电路状态。例如某一测试点的电阻被短路、接地或断路，是否会造成此种不正常的错误现象，如分析会造成错误就进入前述流程814，也就是说将所述测试点的三码编号如″104″键入画面中所示″答″以后，通过对比测试点编号答案正确与否(流程815)后，若答案不正确，会出现答错声(流程816)，错误的次数会出现在画面中″X″的后面，错误次数的加值为1，如持续答错5次，就出现以下画面(也就是执行流程817)，然后返回流程813进入下一考题，
如测试点编号答案正确，发出答对响声，并进入下以下电气状态问答画面(流程818)，
进行作答时(流程819)，如中央处理单元7判断答案不正确(流程820)就发出答错声响(流程823)，并进入以下画面(也就是执行流程821)，
如中央处理单元7判断答案正确(流程820)，就发出答对声响并进入以下画面(也就是执行流程821)，
如此步骤持续5题，每一基本电路22出现的检错题目为5题，每题20分，且题目是随机数选出，无法臆测，答题结束后，将出现如下画面(也就是执行流程822)，
由于每一基本电路22在每次实习时，都是以随机数方式选取5题考题作为测验，每题可作答5次，产生错误的测试点位置答对后，仍需再回答产生错误的测试点的电气状况，本实施例中所设定的评分标准如下，每题20分，每答错一次测试点位置扣4分，每次答错电气状况扣2分，所以总分共100分，如完全没答对就得0分。
在了解本发明实施例所提供的实施效果后，以下续针对前述以往插面包板、以往教学模块与具除错功能的本发明，在实习进度、实习完成率、完整系统的实习容易度、准备零件的繁杂性、零件消耗率、电路分析能力培养功效、实习能力测验准确性等方面作比较，可获得如下表一的比较结果，表一
由所述表一的比较结果可知，本发明所提供的电路模块教学方法及其装置，由于无须准备繁杂的零件进行插接，因此实习进度快、教学效率佳且零件损耗率低，使得实习课程可顺利完成的机率较高，当欲进行较庞大的系统性电路实习时，也较为容易，加上通过以编程建立预设的动作程序，使电路模块的基本电路上产生预定的错误点，强迫学习者在进行排除错误的过程中，而能使学习者对基本电路的电气特性获得深入了解，因此本发明的实施能让学习者获得甚佳的电路分析能力培养功效，且本发明所具备以考题进行测验的功能，其所提供的考核功能与测验的准确性，更是以往设计所无法比拟，使本发明的实施确实能兼顾教学效率及学习效果。
权利要求
1.一种电路模块教学方法，其特征在于，它包括预先在一电路模块内所预设的各基本电路中都设置有用以产生错误的数个节点；通过测量电路模块中各基本电路的测试点以熟悉电路特性；以编程建立所需的动作程序，通过显示接口引导学习者从输入接口进行响应，而在接收学习者通过输入接口指定电路模块的基本电路时，执行从内存中选择预先储存的考题，并激活所述考题所对应的节点运作，使基本电路产生错误；及将所述被选择的考题显示于显示接口，以引导学习者从输入接口进行对所述考题的响应；依据编程所预先建立的评分标准，对所述所述考题的响应数据给予相对的分数，并显示于显示单元。
2.如权利要求1所述的电路模块教学方法，其特征在于所述方法在每一考题所得响应数据完成评分后，便检查所出现的考题是否已达一预先设定的数量，若未达所述设定数量，便再执行从存储器中选择考题的动作，若已达设定数量便计算各考题的响应数据所得分数的总分，并显示于显示接口。
3.如权利要求2所述的电路模块教学方法，其特征在于所述方法在执行从内存中选择考题时，是以随机方式执行考题的选择。
4.一种电路模块教学装置，供学习者进行实习、除错或评分，其特征在于，它包括一电路模块单元，包括有数个由预定电子组件所组成的基本电路，每一基本电路都具有适当数量的测试点；一错误制造单元，它预先在所述电路模块单元的每一基本电路中各选择连接有数个不具破坏性的节点，通过控制各节点的运作，以使与节点连接的基本电路产生错误；一题库单元，其内储存有数个可供选择的考题，各考题分别对应于所述错误制造单元的各节点；一显示单元，用于引导学习者进行实习、除错或评分的显示接口；一输入单元，用于供学习者输入学习、检错过程，所需选择响应数据的输入接口；一中央处理单元，其是以编程建立所需的动作程序，可依据所述输入单元所输入的实习与除错项目，对所述错误制造单元加以控制，使预定的节点运作以产生错误，并由题库单元读取所述节点所对应的考题显示于所述显示单元，而通过输入单元将学习者所输入的响应数据送至中央处理单元，中央处理单元依据其编程预先建立对响应数据的评分标准给予相对的分数，并显示于显示单元。
5.如权利要求4所述的电路模块教学装置，其特征在于所述错误制造单元中各节点的运作是通过一晶体管驱动一继电器进行接点跳接所构成。
6.如权利要求4所述的电路模块教学装置，其特征在于所述电路模块单元是将各基本电路预先分类为数实习模块，而使每一实习模块都包括有预定数量的基本电路。
全文摘要
一种电路模块教学方法包括:预先在一电路模块内预设的各基本电路设置用以产生错误的节点。以编程预设动作程序,经显示接口引导学习者从输入接口进行响应以指定基本电路,执行从存储器中选择预存的考题,并激活所对应的节点使基本电路产生错误。将被选择的考题显示于显示接口,以引导学习者从输入接口进行对考题的响应。及依据编程所预先建立的评分标准,对考题的响应数据给予相对的分数,并显示于显示单元。
文档编号G09B23/00GK1388491SQ01118980
公开日2003年1月1日 申请日期2001年5月25日 优先权日2001年5月25日
发明者罗光耀, 蔡崇州 申请人:罗光耀, 蔡崇州