示波器操作與使用的實(shí)踐教學(xué)研究

劉淑聰 郭純生 王 薇 彭宏偉

防災(zāi)科技學(xué)院 河北三河 065201

示波器操作與使用的實(shí)踐教學(xué)研究

劉淑聰 郭純生 王 薇 彭宏偉

防災(zāi)科技學(xué)院 河北三河 065201

示波器的操作與使用是通信和電子專業(yè)最基本的專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)踐課，是學(xué)習(xí)電子技術(shù)課程的重要實(shí)踐環(huán)節(jié)，本文從激發(fā)學(xué)生興趣、理論與實(shí)踐結(jié)合、增加開放性實(shí)踐訓(xùn)練、提高教師處理應(yīng)變能力等方面進(jìn)行了探討，以改革和優(yōu)化示波器操作與使用的實(shí)踐教學(xué)，從而更好地展開教學(xué)。

示波器；實(shí)踐；開放性；教學(xué)

示波器是電子技術(shù)中常用的電子儀器之一，它是利用示波管內(nèi)電子束在電場中的偏轉(zhuǎn)，顯示電信號(hào)隨時(shí)間變化波形的一種觀測儀器。它不僅可以定性觀察電路的動(dòng)態(tài)過程，還可以定量測量電信號(hào)的電壓、電流、周期、頻率和相位等各種參數(shù)，配以各種傳感器，還可以用于各種非電量（壓力、聲光信號(hào)等）的測量，是一種用途極為廣泛的測量與觀測儀器。

示波器的操作與使用是通信和電子專業(yè)最基本的專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)踐課，是學(xué)習(xí)電子技術(shù)課程的重要實(shí)踐環(huán)節(jié)，也是現(xiàn)代電子測量測試的基礎(chǔ)。通過實(shí)踐技能的訓(xùn)練培養(yǎng)學(xué)生使用示波器進(jìn)行基本測量的能力，提高學(xué)生的實(shí)踐操作能力，并為后面其他理論課和實(shí)踐課的學(xué)習(xí)打下扎實(shí)的基礎(chǔ)。為了更好地開展示波器的實(shí)踐教學(xué)，本文從激發(fā)學(xué)生興趣，理論與實(shí)踐結(jié)合，增加開放性實(shí)踐訓(xùn)練等方面進(jìn)行探討，以期望更好地展開教學(xué)。

一、重新認(rèn)識(shí)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣

大部分學(xué)生在高中物理或大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中都接觸過示波器，對(duì)示波器已有了一定的了解，但是普遍存在的問題是一知半解，就是關(guān)于示波器的知識(shí)都知道一些，但是不夠全面?，F(xiàn)在在實(shí)訓(xùn)實(shí)踐中又一次開設(shè)了這一課程，很多學(xué)生就存在先入的“反感”，認(rèn)為示波器還有什么可實(shí)訓(xùn)的呢？實(shí)際上，學(xué)生對(duì)示波器的操作與應(yīng)用只了解一點(diǎn)，這時(shí)候，我們教師在一開始就要讓學(xué)生對(duì)示波器有個(gè)重新認(rèn)識(shí)。首先，學(xué)生對(duì)示波器的了解不盡相同，他們所知道的示波器有的是模擬示波器，有的是數(shù)字示波器，還有其他的，那么就應(yīng)該對(duì)示波器的種類作詳細(xì)的介紹，從而讓學(xué)生對(duì)示波器有個(gè)全面的了解。其次，學(xué)生以前知道的示波器可能就是用來測量電壓和時(shí)間，實(shí)際上示波器是一種用途極為廣泛的測量與觀測儀器，教師應(yīng)該讓學(xué)生了解示波器的更多用途，這樣能激發(fā)學(xué)生的探索興趣，從而更好地進(jìn)行實(shí)訓(xùn)。最后，教師可以將示波器的實(shí)訓(xùn)與學(xué)生今后更多專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)聯(lián)系起來，這樣也可以激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣。

二、理論與實(shí)踐相結(jié)合引導(dǎo)學(xué)生入門

在實(shí)踐教學(xué)中，我們會(huì)遇到理論部分該不該講這樣的問題。首先，因?yàn)閷W(xué)時(shí)有限而知識(shí)多，所以不可能花費(fèi)很多時(shí)間在示波器的原理等知識(shí)的講解上，大部分時(shí)間應(yīng)該讓學(xué)生自己動(dòng)手，有些理論讓學(xué)生在實(shí)踐過程中掌握會(huì)更好。其次，如果講示波器工作原理，學(xué)生比較難理解；但是有些知識(shí)不講，學(xué)生不容易理解為什么這么操作，出現(xiàn)一些問題也不明白，所以必要的理論講解也是需要的。因此，筆者建議理論與實(shí)踐結(jié)合。

在實(shí)訓(xùn)過程中，只要是與示波器操作關(guān)系不大的原理性問題，可以不講或者少講?？梢韵茸寣W(xué)生調(diào)節(jié)幾個(gè)重要旋鈕，觀察調(diào)節(jié)它們時(shí)示波器的顯示屏?xí)l(fā)生什么現(xiàn)象，然后開始簡單扼要地將旋鈕的作用講解；最后再讓學(xué)生用示波器進(jìn)行操作，完成各種量的測量。如果在實(shí)際操作中遇到了一定要講的原理性知識(shí)，則可以在學(xué)生掌握了基本操作方法，有了一些疑問后再進(jìn)行講解。在實(shí)際操作過程中，學(xué)生總會(huì)碰到一些問題，比如波形顯示不正常，有些學(xué)生就忽略了，應(yīng)該鼓勵(lì)學(xué)生對(duì)出現(xiàn)的問題多質(zhì)疑，這種針對(duì)問題的解釋，能夠更好地引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐。

這樣，通過理論→實(shí)踐→理論→實(shí)踐的不斷交替，學(xué)生能夠不斷加深對(duì)理論的理解，從而有效地掌握操作方法，提高動(dòng)手能力，以達(dá)到實(shí)踐教學(xué)目的?？傊L時(shí)間的理論教學(xué)容易使學(xué)生失去興趣與學(xué)習(xí)信心；而實(shí)踐能讓學(xué)生產(chǎn)生興趣，再輔以理論則讓學(xué)生進(jìn)一步理解，最后再進(jìn)行實(shí)踐就可以強(qiáng)化學(xué)生的實(shí)踐技能了。

三、增加開放性的實(shí)踐訓(xùn)練

在示波器的操作與使用實(shí)訓(xùn)中，學(xué)生主要完成一些基本量的測量（電壓、時(shí)間和頻率等），以及李薩如圖形法測量頻率這些內(nèi)容。學(xué)生似乎只是為了完成教師交給的測量任務(wù)而測量，他們甚至覺得這部分實(shí)訓(xùn)內(nèi)容是高中物理實(shí)驗(yàn)的重復(fù)進(jìn)行。實(shí)際上實(shí)訓(xùn)是為今后專業(yè)綜合實(shí)踐打基礎(chǔ)，或者說示波器在今后的專業(yè)學(xué)習(xí)中是一種不可缺少的工具。因此，筆者建議在示波器實(shí)踐中加入一些開放性的實(shí)踐訓(xùn)練，對(duì)于學(xué)習(xí)能力較強(qiáng)的同學(xué)，他們?cè)谡莆栈緶y量之后，可以進(jìn)行一些額外的拓展式的訓(xùn)練，這樣既讓學(xué)生了解了示波器更廣的用途，提高他們的學(xué)習(xí)興趣，又可以將他們所學(xué)的知識(shí)在實(shí)踐中加以應(yīng)用，讓他們感覺學(xué)有所用，激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，還可以提前增加他們對(duì)專業(yè)知識(shí)的了解。

開放性的實(shí)踐訓(xùn)練有很多種，但是難度較大、學(xué)生花費(fèi)時(shí)間太多而且測量時(shí)較難的題目不適合選用。教師可以選擇一些比較容易實(shí)現(xiàn)的電路，或者現(xiàn)有的其他元器件電路來進(jìn)行測量。本文提供幾個(gè)簡單的例子。

1.利用示波器觀察積分電路和微分電路輸出信號(hào)波形

學(xué)生可以用電阻、電容、二極管及電路板焊接一個(gè)簡單的微分和積分電路，利用示波器觀察積分電路和微分電路輸出信號(hào)波形。

(1)根據(jù)圖1所示電路完成電路連接。該電路的充電回路時(shí)間常數(shù)τ1=RC=0.51ms,與輸入脈沖的寬度0.5ms近似相等,電容的充電電壓約為輸入電壓的63%。該電路的放電回路時(shí)間常數(shù)τ2=(R＋R1)C=0.58ms,與充電回路時(shí)間常數(shù)相差不大，電容兩端的充電電壓基本上釋放完畢。

圖1 積分電路

(2)將函數(shù)信號(hào)發(fā)生器輸出的頻率f＝1kHz的方波ui送入圖1所示電路的輸入端，方波的幅值為5V。

(3)用示波器觀察輸出端uo的波形，記錄下輸出波形。

(4)同理，用示波器觀察微分電路（如圖2所示）輸出端的波形。

圖2 微分電路

2.用示波器觀察交流信號(hào)通過整流濾波電路后的波形

整流濾波電路的焊接也相對(duì)簡單些，學(xué)生可自己焊接全波整流電路及半波整流電路，焊接好后，將交流信號(hào)通過整流濾波電路，用示波器觀察輸出的波形。在整個(gè)訓(xùn)練過程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)觀察不到想要的波形，這樣學(xué)生就要自己尋找原因，是電路焊接的問題，還是示波器操作調(diào)節(jié)的問題，因此既將學(xué)習(xí)的示波器的知識(shí)進(jìn)行實(shí)踐應(yīng)用，又鍛煉了學(xué)生的綜合分析能力。

四、不斷提高教師自身操作技能，增強(qiáng)處理應(yīng)變能力

在實(shí)踐教學(xué)中，教師往往會(huì)碰見各種各樣的問題，如示波器屏幕上沒有任何信號(hào)，實(shí)驗(yàn)中示波器顯示的待測波形總是在屏幕上移動(dòng)，在用李薩如圖形測公共信號(hào)源頻率時(shí)沒有出現(xiàn)圖形，另外還有學(xué)生剛接觸示波器時(shí)亂扭一通導(dǎo)致無法正常測量，這時(shí)，教師應(yīng)該能夠順利解決這些問題，排除各種故障，保障實(shí)踐教學(xué)順利進(jìn)行下去。因此，教師就必須不斷地積累實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，提高自身的操作技能，進(jìn)一步增強(qiáng)處理應(yīng)變的能力。

在實(shí)訓(xùn)過程中，當(dāng)遇到各種問題時(shí)，應(yīng)該把可能出現(xiàn)的原因都考慮進(jìn)去，分別進(jìn)行排除。例如示波器屏幕上沒有任何信號(hào)，我們應(yīng)該把可能出現(xiàn)的原因都考慮進(jìn)去。首先，看示波器的電源開關(guān)有沒有打開，是否亮度設(shè)置太低，可以調(diào)節(jié)亮度旋鈕，增加亮度；其次，看波形是否偏離屏幕顯示區(qū)，這時(shí)要調(diào)節(jié)上下位移旋鈕和左右位移旋鈕，使波形在示波器屏幕中間區(qū)域顯示；再次，實(shí)驗(yàn)室中示波器的頻繁使用，容易產(chǎn)生接口部位接觸不良、探頭線斷線等問題，一旦探頭線損壞，示波器肯定無法顯示被測波形，那么我們應(yīng)該檢查接口部位是否接觸良好，探頭有無斷線。最后，如果接觸良好，還要檢查一下是否按下相應(yīng)的功能按鈕，或者是否按了不該按的按鈕。實(shí)驗(yàn)者可能將所用通道的接地旋鈕按下了，這樣信號(hào)就會(huì)對(duì)地短路，沒有任何信號(hào)輸入到示波器測量端，如果是就將該旋鈕彈起。

遇到各種問題時(shí)，學(xué)生剛開始可能無法完全解決，那么就需要教師給予指引性地解決，但是教師自身要具備解決這些故障的能力。當(dāng)然這些需要在實(shí)踐中不斷地摸索，不斷地總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，不斷地更新自己的教學(xué)理論及方法，不斷地提高解決問題的能力，進(jìn)而能夠更好地指導(dǎo)學(xué)生完成課程實(shí)踐，適應(yīng)新的發(fā)展。

五、結(jié)束語

以上是筆者在實(shí)踐中總結(jié)的幾點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)。教師應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生跳出實(shí)驗(yàn)的框框，在有限學(xué)習(xí)時(shí)間內(nèi)，學(xué)習(xí)、掌握基本的操作方法，給電子測量和專業(yè)綜合實(shí)踐打下扎實(shí)的基礎(chǔ)，使學(xué)生有明確的目標(biāo)，理論與實(shí)踐相結(jié)合，在掌握好基本技能的基礎(chǔ)上進(jìn)行開放式訓(xùn)練。只有這樣，才能使他們體會(huì)到這門課的重要性，從而逐漸地重視動(dòng)手能力。

[1]唐新燦，孫紀(jì).淺談示波器的實(shí)踐教學(xué)[J].科技經(jīng)濟(jì)市場，2007，4

[2]張磊.淺談示波器的實(shí)驗(yàn)教學(xué)[J].大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)，2008，21（3）

[3]崔國霖，范瑞青，付圣雪.實(shí)驗(yàn)教學(xué)中示波器的變通使用[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2001，18（6）

Research on practice teaching of oscilloscope operation and use

Liu Shucong, Guo Chunsheng, Wang Wei, Peng Hongwei
Institute of disaster prevention, Sanhe, 065201, China

The operation and use of oscilloscope are the most basic professional base-practice courses for communications and electronic professional, and are important practice links to learn electronic technical courses. The article discussed on how to stimulate students’ interest, the combination of theory and practice,increasing some open practical training, improving the capabilities dealing response for teachers and so on， in order to reform and optimize the practice teaching of oscilloscope operation and use, in order to better to start teaching.

oscilloscope; practice; open; teaching

2010-04-25

劉淑聰，碩士，助教。