電子技術(shù)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)裝置研制

閆永亮，韓萬(wàn)祥，閻 俊，韓海燕

（河北工程大學(xué) 信息與電氣工程學(xué)院，河北 邯鄲 056038）

電子技術(shù)課程包括模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)，是高校理工科專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，是培養(yǎng)高級(jí)應(yīng)用型人才硬件能力的一門重要技術(shù)基礎(chǔ)課程，其實(shí)踐性和工程性都很強(qiáng)。電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)是提高學(xué)生實(shí)踐綜合能力的一個(gè)重要手段。為了培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，我校逐漸加大綜合性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的比重［1］。但現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)設(shè)備已不能滿足設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的需要，為了加強(qiáng)學(xué)生對(duì)電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)的實(shí)際操作水平，提高學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，研制了電子技術(shù)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)裝置，作為現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)臺(tái)的延伸平臺(tái)，增加設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的數(shù)量。

1 電子技術(shù)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)裝置研制的指導(dǎo)思想

該電子技術(shù)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)裝置定位為實(shí)驗(yàn)臺(tái)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)的補(bǔ)充，主要設(shè)置設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，其研制的指導(dǎo)思想具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）前瞻性。在滿足當(dāng)前實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求的同時(shí)，還應(yīng)考慮可持續(xù)發(fā)展性?，F(xiàn)今新技術(shù)層出不窮，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容也不斷更新，不能只管眼前，要有前瞻性，設(shè)計(jì)時(shí)要考慮適應(yīng)增加的新實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

（2）穩(wěn)定性。要想使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中提高能力，實(shí)驗(yàn)裝置必須可靠穩(wěn)定。本科教學(xué)體系中實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)有限，如果實(shí)驗(yàn)裝置不可靠，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)接觸不良等故障，實(shí)驗(yàn)課的效率就會(huì)降低。實(shí)驗(yàn)裝置在制作時(shí)應(yīng)采用質(zhì)量好、穩(wěn)定可靠的器件，以確保實(shí)驗(yàn)課能夠順利進(jìn)行，不因裝置問(wèn)題而浪費(fèi)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)［2］。

（3）實(shí)用性。為了學(xué)生更好地理解抽象的理論知識(shí)，在制作實(shí)驗(yàn)裝置時(shí)應(yīng)盡可能多的增加實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，對(duì)一些應(yīng)用比較少的元器件可作為外接器件，在實(shí)驗(yàn)裝置上布置常用元器件，以確保設(shè)計(jì)性能順利實(shí)施。

（4）安全性。為使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不出現(xiàn)安全事故，實(shí)驗(yàn)裝置應(yīng)在安全電壓范圍內(nèi)工作，安全第一始終作為裝置設(shè)計(jì)的重要指標(biāo)［3］。

2 電子技術(shù)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)裝置的總體構(gòu)成

電子技術(shù)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)裝置（見圖1）采用了全部元器件按功能分區(qū)并各自獨(dú)立的組成模式，整個(gè)裝置上未添加任何連線，學(xué)生做實(shí)驗(yàn)時(shí)可根據(jù)實(shí)驗(yàn)題目選擇合適的元器件設(shè)計(jì)電路，通過(guò)導(dǎo)線可方便地連成實(shí)驗(yàn)電路。因?yàn)榧呻娐泛碗娮釉骷聯(lián)Q代很快，在實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)中增加了芯片插座以備擴(kuò)充之用，盡可能多地提供電子技術(shù)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)所需的元器件［4－5］。

元器件各功能區(qū)包括：

（1）電源接口區(qū)，能提供交流30V、直流±12V的外接電源插孔；

（2）元器件區(qū)，提供多種分立元件，包括常用電阻、常用電容、電位器、二極管、三極管、繼電器、可控硅、整流橋、蜂鳴器、駐極體、光敏電阻、白熾燈、開關(guān)、鍍金導(dǎo)體插孔等；

（3）集成塊底座區(qū)，包括多個(gè)8管腳、14管腳、16管腳集成塊底座。

圖1 電子技術(shù)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)裝置

依據(jù)多年實(shí)驗(yàn)教學(xué)中總結(jié)出的經(jīng)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)裝置總體布局及元器件的編排上做到多而不亂，編排有序，使用時(shí)利用10～30cm的導(dǎo)線即可連成電路，連接的電路簡(jiǎn)潔直觀，使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中用起來(lái)相當(dāng)方便，既鍛煉了學(xué)生的動(dòng)手能力，又節(jié)約了時(shí)間。

3 電子技術(shù)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)裝置的主要特點(diǎn)

（1）直觀性強(qiáng)。裝置表面顯示元器件符號(hào)，元器件在背面放置，裝置背面采用透明有機(jī)玻璃板覆蓋，這樣既安全，又能將部分在背面焊接的元器件看清楚，學(xué)生可以對(duì)元器件有直觀的認(rèn)識(shí)，而且容易查找故障，方便維修［6］。

（2）接觸性好。元器件的管腳外延連接插孔座，插孔座為焊接式，克服了元器件及實(shí)驗(yàn)插孔座接觸不良的現(xiàn)象，提高了實(shí)驗(yàn)效率。同時(shí)，插孔座采用鍍金導(dǎo)體插孔，耐氧化，美觀大方，接觸性好。

（3）操作性強(qiáng)。元器件采用功能區(qū)布置，位置合理，插接方便，學(xué)生做實(shí)驗(yàn)時(shí)可根據(jù)實(shí)驗(yàn)題目或者自己感興趣的問(wèn)題選擇適當(dāng)?shù)脑骷O(shè)計(jì)電路，通過(guò)導(dǎo)線可方便地連成實(shí)驗(yàn)電路，便于學(xué)生獨(dú)立操作實(shí)驗(yàn)，提高實(shí)際動(dòng)手能力［7］。

（4）擴(kuò)展性好。提供的元器件種類豐富，可更換集成塊完成10多個(gè)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，擴(kuò)展性好。該裝置也可作為電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)時(shí)電路設(shè)計(jì)的驗(yàn)證板使用。

4 電子技術(shù)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)裝置的應(yīng)用效果

通過(guò)一年多時(shí)間、多個(gè)專業(yè)學(xué)生的使用，該設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)裝置取得了較好的實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，在驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，得到教師和學(xué)生的普遍好評(píng)。該實(shí)驗(yàn)裝置的好處主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）使用該裝置提高了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣，加強(qiáng)了學(xué)生獨(dú)立操作能力的培養(yǎng)。依據(jù)學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)的思路，學(xué)生可根據(jù)自己的興趣愛好設(shè)計(jì)電子技術(shù)應(yīng)用電路，通過(guò)自己動(dòng)手搭建電路，加深了對(duì)電路原理的深層次理解。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中難免會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤，通過(guò)查閱科技文獻(xiàn)查找原因，可以提高學(xué)生查找問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)作風(fēng)。采用該實(shí)驗(yàn)裝置，鍛煉了學(xué)生的動(dòng)手能力，滿足了學(xué)生的求知愿望，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新思維，提高了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣。

（2）該裝置具有較強(qiáng)的靈活性和擴(kuò)展性。電子技術(shù)的發(fā)展日新月異，實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容需要不斷地調(diào)整、更新，以適應(yīng)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。該裝置含有豐富的元件型號(hào)，可以提供10個(gè)以上較新穎的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)題目，具有較強(qiáng)的靈活性。對(duì)于比較復(fù)雜的電路在一塊裝置板上布置不下時(shí)，可以采用兩塊或者更多的裝置板擴(kuò)展使用（注意要共地），也非常方便。另外，該裝置還可以為實(shí)驗(yàn)室開放提供必要的硬件條件，學(xué)生可以在課余時(shí)間自行設(shè)計(jì)一些感興趣的電路，在該裝置上做一些創(chuàng)新性的實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣［8－10］。

（3）該裝置便于實(shí)驗(yàn)管理人員的管理與維修。進(jìn)行設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)時(shí)，學(xué)生實(shí)驗(yàn)題目選擇以及時(shí)間的安排具有繁雜與不確定性，同時(shí)每個(gè)班實(shí)驗(yàn)進(jìn)度不同，會(huì)增加實(shí)驗(yàn)管理人員的工作量，但該裝置一次可提供多個(gè)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)管理人員只需在實(shí)驗(yàn)前后檢查一下實(shí)驗(yàn)裝置的情況，將損壞的元器件更換即可，大大降低了實(shí)驗(yàn)管理人員的工作強(qiáng)度。同時(shí)裝置的邊框是開放式結(jié)構(gòu)，便于工作人員的維護(hù)與維修［11］。

5 結(jié)束語(yǔ)

該電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)裝置外形小巧，價(jià)格低廉，既增添了實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備，又節(jié)省了資金投入，還解決了電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)分組多的難題，而且為硬件維護(hù)和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的擴(kuò)展提供了便利的條件，同時(shí)還提高了研制人員的綜合業(yè)務(wù)水平［12－13］。

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