整機(jī)分模塊方法在電子技術(shù)系列課程中的應(yīng)用

摘?要：文章通過(guò)從電子產(chǎn)品整機(jī)到模塊又從模塊到整機(jī)的過(guò)程，分析和梳理電子技術(shù)課程內(nèi)容的特點(diǎn)，將分模塊整機(jī)教學(xué)方法引入課堂教學(xué)，通過(guò)一些實(shí)例將抽象的概念形象化，旨在提高學(xué)生的接受程度，從而進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)效果，具有良好的理論意義和實(shí)際意義。

關(guān)鍵詞：電子技術(shù);整機(jī);分模塊;教學(xué)方法

中圖分類(lèi)號(hào)：G642?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

《電子技術(shù)及應(yīng)用》課程是學(xué)校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)工程專(zhuān)業(yè)非常重要的一門(mén)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，內(nèi)容包括電子技術(shù)基本單元電路的組成、工作原理及典型應(yīng)用，該課程理論性強(qiáng)、實(shí)踐要求高，對(duì)于同學(xué)后續(xù)硬件相關(guān)課程有著不可替代的專(zhuān)業(yè)啟蒙作用。學(xué)校是以物流、經(jīng)管專(zhuān)業(yè)為主的學(xué)校，大部分學(xué)生對(duì)于此專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)的難度大、工程性較強(qiáng)的電子技術(shù)課程興趣不大、缺乏信心、學(xué)習(xí)效率低，對(duì)于硬件基礎(chǔ)課程電子技術(shù)課程一般不會(huì)用太多的精力和時(shí)間用在電子技術(shù)這門(mén)課上。對(duì)于電子技術(shù)中半導(dǎo)體器件、放大電路、反饋電路等難以理解的電路，學(xué)生掌握起來(lái)非常困難，經(jīng)過(guò)大量做題、反復(fù)講解、反復(fù)再做題的訓(xùn)練之后，再遇到新的有挑戰(zhàn)性的問(wèn)題，有些學(xué)生仍然不能得心應(yīng)手解決問(wèn)題。

1 電子技術(shù)教學(xué)過(guò)程中存在的問(wèn)題

電子技術(shù)中新技術(shù)層出不窮，電子技術(shù)課程的教學(xué)內(nèi)容也在不斷擴(kuò)充和更新。計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)工程專(zhuān)業(yè)非電類(lèi)專(zhuān)業(yè)，電子技術(shù)由于課時(shí)少，相關(guān)的電類(lèi)課程實(shí)驗(yàn)少，目前基本是在傳統(tǒng)的、用分立元件搭建電路實(shí)驗(yàn)的模式，僅僅在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行搭建電路和測(cè)試驗(yàn)證類(lèi)實(shí)驗(yàn)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，需要一些工程類(lèi)綜合的實(shí)踐技能才能夠完成系統(tǒng)理解課程所講內(nèi)容。在以往電子技術(shù)的課堂授課中，以教師講解為主，更加關(guān)注教師教的過(guò)程，教師根據(jù)自己的步驟講解課程，忽略了學(xué)生是否能夠有效地學(xué)習(xí)，難以發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性。課堂上更多的是對(duì)零星知識(shí)點(diǎn)的講解，忽視了培養(yǎng)學(xué)生的深度整體理解能力和與實(shí)踐結(jié)合的能力，忽視了學(xué)生的個(gè)體差異，從而使部分學(xué)生難以跟上教師的進(jìn)度。特別是難度較大的章節(jié)，例如反饋電路和多級(jí)放大電路本身比較抽象，傳統(tǒng)教學(xué)方式很難將其形象化、具體化、系統(tǒng)化，學(xué)生學(xué)習(xí)起來(lái)很難理解，打擊了一些基礎(chǔ)不好學(xué)生學(xué)習(xí)課程的積極性。

現(xiàn)有的一些電子技術(shù)類(lèi)的教學(xué)引入一些實(shí)際案例來(lái)啟發(fā)教學(xué)，或者用任務(wù)驅(qū)動(dòng)方式教學(xué)來(lái)提高積極性，也有一些研究是針對(duì)電子技術(shù)教學(xué)內(nèi)容中的某個(gè)知識(shí)點(diǎn)切入趣味化設(shè)計(jì)，從而提高學(xué)生的興趣。但是很多方法缺乏課程知識(shí)點(diǎn)的系統(tǒng)性整合，難以讓學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容整體上有深入的理解和認(rèn)識(shí)。

2 電子技術(shù)與電子工藝課程結(jié)合

《電子技術(shù)及應(yīng)用》也是一門(mén)工程特點(diǎn)和實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，加強(qiáng)工程訓(xùn)練，對(duì)于培養(yǎng)工程人員的素質(zhì)和能力作用非常重要，經(jīng)過(guò)探索實(shí)踐，將電子技術(shù)課程與電子工藝實(shí)訓(xùn)課程有機(jī)結(jié)合達(dá)到非常好的效果。

電子工藝實(shí)訓(xùn)是電子課程十分重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，是實(shí)現(xiàn)電子技術(shù)基本理論和工程實(shí)際相聯(lián)系的橋梁，通過(guò)學(xué)生自己動(dòng)手設(shè)計(jì)、制作電子產(chǎn)品，從而了解并掌握電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制作的基本方法，同時(shí)能夠掌握焊接工藝、電子器件識(shí)別、基本實(shí)驗(yàn)儀器使用方法等，而且通過(guò)電子工藝課程的學(xué)習(xí)能夠使學(xué)生鞏固和加深所學(xué)電子技術(shù)的知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)作風(fēng)，全面提高學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力和分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，通過(guò)電子工藝課程中電子產(chǎn)品整機(jī)的焊接和組裝，可以將電子技術(shù)課程中各模塊的知識(shí)有機(jī)整合。

電子工藝課程中采用超外差式收音機(jī)為典型的電子產(chǎn)品案例，超外差式收音機(jī)由天線接收的信號(hào)經(jīng)輸入回路選頻后與本機(jī)產(chǎn)生的正弦波振蕩信號(hào)，共同送入變頻級(jí)進(jìn)行混頻，產(chǎn)生一個(gè)固定的差頻信號(hào)。中頻信號(hào)經(jīng)過(guò)幾級(jí)中頻選頻放大電路的放大后，加至檢波級(jí)進(jìn)行檢波。解調(diào)出的音頻信號(hào)經(jīng)前置低放級(jí)電壓放大、功率放大級(jí)放大后推動(dòng)喇叭發(fā)出聲音。超外差式收音機(jī)是把接收到的電臺(tái)高頻信號(hào)，用一個(gè)變頻級(jí)電路將它轉(zhuǎn)化為頻率固定的中頻信號(hào)，由于中頻頻率較低又是固定的，所以中頻調(diào)諧放大電路可以做到選擇性好、增益高又不易自激。這樣靈敏度和選擇性都可大幅度改善，而且可使整個(gè)波段接收靈敏度均勻。電子工藝實(shí)訓(xùn)中將收音機(jī)看作多級(jí)放大電路所以在多級(jí)放大電路中在理論講解的內(nèi)容，在收音機(jī)的安裝過(guò)程中都可以得到實(shí)踐的機(jī)會(huì)。

一臺(tái)完整的超外差式收音機(jī)中幾乎包含了電子技術(shù)中講解的各種基本的單元電路，如變頻（混頻）、振蕩、中頻調(diào)諧放大、檢波、低頻電壓放大和功率放大等，通過(guò)收音機(jī)的裝配可以比較全面地學(xué)習(xí)電子技術(shù)。由于各種接收機(jī)如電視機(jī)和遙控遙測(cè)裝置等也大多采用超外差工作方式，安裝好一臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)的超外差式收音機(jī)后，可以進(jìn)一步學(xué)習(xí)其他更復(fù)雜的電子裝置。

3 整機(jī)講解電子技術(shù)課程

如何讓學(xué)生能夠系統(tǒng)理解電路中的典型電路的應(yīng)用并讓學(xué)生能夠感知，以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。將電子技術(shù)實(shí)訓(xùn)課程和理論講解有機(jī)結(jié)合起來(lái)是一個(gè)很好的方法。在實(shí)訓(xùn)課上超外差式收音機(jī)電路基本涵蓋了各種基本元器件：（1）電阻、電感、電容、變壓器、半導(dǎo)體器件等基本元器件;（2）基本單元模塊電路放大電路、反饋電路、振蕩電路、濾波電路、選頻電路、調(diào)諧電路等。這些基本電路是電子技術(shù)上講解的典型電路，而超外差式收音機(jī)正好是將這些基本電子元器件和基本電路整機(jī)組合形成一個(gè)電子產(chǎn)品。在電子技術(shù)實(shí)訓(xùn)課上焊接收音機(jī)時(shí)學(xué)生能夠看到這些基本電路的具體應(yīng)用，讓學(xué)生感知了這些電路的應(yīng)用能夠達(dá)到一個(gè)什么樣的效果，每個(gè)電路在整機(jī)電路中起到什么作用，各個(gè)模塊的基本電路又是如何耦合到一起的。然后在理論講解課上將整機(jī)電路模塊化講解，學(xué)生了解每一個(gè)模塊基本電路的定量和定性分析。在理論上再擴(kuò)展和提升模塊的知識(shí)點(diǎn)，然后再回來(lái)整機(jī)看收音機(jī)的實(shí)際基本電路應(yīng)用，這樣經(jīng)過(guò)基本電路講解及模塊化—模塊擴(kuò)展提升—整機(jī)電路的應(yīng)用（超外差式收音機(jī)組裝）—基本電路的實(shí)際講解，學(xué)生經(jīng)過(guò)整機(jī)到模塊化再?gòu)哪K化到整機(jī)，對(duì)電子技術(shù)課程知識(shí)的梳理和整體認(rèn)識(shí)，幫助學(xué)生理解晦澀難懂的理論，到從更高的有機(jī)整體的角度理解知識(shí)。不僅增加了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，還提高了學(xué)生對(duì)電子技術(shù)基本元件基本電路的更深層的理解和應(yīng)用。數(shù)字電路采用數(shù)字時(shí)鐘顯示電路對(duì)數(shù)字電路的邏輯電路、寄存器、計(jì)數(shù)器、譯碼顯示電路等進(jìn)行整機(jī)分模塊講解。

4 分模塊講解電子技術(shù)

（1）基本半導(dǎo)體器件模塊。很多同學(xué)理解不了二極管的本質(zhì)，在超外差式收音機(jī)中一發(fā)光二極管顯示電源的供電情況，學(xué)生在感知上看到發(fā)光二極管的作用和工作情況從而引出二極管的單向?qū)щ娦缘墓ぷ髟?。然后接著介紹二極管在整流電路、檢波、鉗位、穩(wěn)壓電路等的應(yīng)用。在超外差式收音機(jī)的放大電路中學(xué)生看到了三極管的放大作用，然后將放大作用上升到理論環(huán)節(jié)，深入到三極管的內(nèi)部研究由于外部滿(mǎn)足不同的電壓引導(dǎo)三極管內(nèi)部運(yùn)載電荷內(nèi)部載流子的變化情況，從而達(dá)到用小電流控制大電流達(dá)到放大的目的。按照電路基本模型和定理對(duì)三極管進(jìn)行定性和定量分析。

（2）基本放大電路模塊，放大電路是非線性電路，在分析過(guò)程中給學(xué)生帶來(lái)很多難題。通過(guò)對(duì)收音機(jī)整機(jī)的焊接和調(diào)試工作，讓學(xué)生了解收音機(jī)中的三極管如何能夠?qū)⒔邮盏奈⑷跣盘?hào)進(jìn)行有效的放大從而能夠收到電臺(tái)。在調(diào)試的過(guò)程中首先測(cè)量靜態(tài)工作點(diǎn)然后進(jìn)行信號(hào)即動(dòng)態(tài)工作點(diǎn)的調(diào)試，靜態(tài)和動(dòng)態(tài)都達(dá)到要求才可以順利收到電臺(tái)，學(xué)生通過(guò)對(duì)收音機(jī)的調(diào)試感知了三極管放大電路的要求，然后在理論上通過(guò)電路模型和電路原理對(duì)放大電路進(jìn)行定性和定量的分析。將非線性電路線性化，引出靜態(tài)工作點(diǎn)和動(dòng)態(tài)參數(shù)的計(jì)算方法。

（3）多級(jí)放大電路模塊，超外差式收音機(jī)整機(jī)是一個(gè)多級(jí)放大電路，在焊接和調(diào)試收音機(jī)的過(guò)程中學(xué)生已經(jīng)體會(huì)到了一個(gè)多級(jí)放大電路的工作過(guò)程。這時(shí)帶著實(shí)際問(wèn)題，然后在理論上分析多級(jí)放大電路。了解多級(jí)放大電路的各個(gè)級(jí)即各個(gè)模塊之間的耦合，多級(jí)放大電路的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)計(jì)算方法，多級(jí)計(jì)算和單立放大電路之間分析的過(guò)程的聯(lián)系，這樣對(duì)多級(jí)放大電路復(fù)雜問(wèn)題一層一層展開(kāi)，將無(wú)從下手的較難問(wèn)題簡(jiǎn)化，學(xué)生從實(shí)踐到理論掌握了整機(jī)放大電路的定量和定性分析方法。多級(jí)放大電路每一極要求不一樣引出處理不同級(jí)問(wèn)題的差分放大電路和推挽式功率放大電路。

（4）反饋電路模塊，超外差收音機(jī)整機(jī)中應(yīng)用了AGC自動(dòng)增益控制電路和振蕩電路，這兩個(gè)電路分別是典型負(fù)反饋和正反饋電路的應(yīng)用。學(xué)生在調(diào)試收音機(jī)時(shí)感知了反饋電路給放大電路帶來(lái)的性能影響。在此基礎(chǔ)上詳細(xì)介紹反饋電路理論分析，以及分析負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的影響。在正反饋中介紹振蕩電路產(chǎn)生的條件，從而介紹波形發(fā)生器，正反饋的應(yīng)用。這樣將難于理解的反饋電路在實(shí)際和理論上分析透徹。

（5）時(shí)序邏輯電路模塊，通過(guò)對(duì)基本RS觸發(fā)器、可控RS觸發(fā)器、JK觸發(fā)器、D觸發(fā)器的講解，引出計(jì)數(shù)器，通過(guò)時(shí)序邏輯電路的分析和設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)六進(jìn)制，二十四進(jìn)制、十進(jìn)制等計(jì)數(shù)器進(jìn)行時(shí)鐘電路的分析和設(shè)計(jì)。

（6）顯示電路模塊設(shè)計(jì)，通過(guò)譯碼器講解顯示電路的譯碼和顯示過(guò)程，充分理解顯示電路的原理，從而設(shè)計(jì)時(shí)鐘電路的顯示過(guò)程。

5 結(jié)語(yǔ)

將整機(jī)分模塊方法應(yīng)用于電子技術(shù)系列基礎(chǔ)的理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)，促進(jìn)學(xué)生更好的感知、理解、提升課程內(nèi)容，提高自己的電子技術(shù)分析和設(shè)計(jì)能力。通過(guò)系統(tǒng)的課程學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)能理解基本的概念定義、基本半導(dǎo)體器件內(nèi)部結(jié)構(gòu)，熟練使用半導(dǎo)體器件進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，熟練分析設(shè)計(jì)放大電路，熟練用反饋電路改善基本放大電路，善于利用各種基本電路設(shè)計(jì)實(shí)用電路。學(xué)生應(yīng)對(duì)課程內(nèi)容體系有整體、系統(tǒng)的理解和深入的認(rèn)識(shí)，也為后續(xù)相關(guān)課程打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉全忠，劉艷莉.電子技術(shù)（電工學(xué)II）[M].4版.北京：高等教育出版社，2015.

[2]秦曾煌.電子技術(shù)（電工學(xué)下冊(cè)）[M].7版.北京：高等教育出版社，2016.

[3]趙建領(lǐng).51單片機(jī)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用技術(shù)詳解[M].北京：電子工業(yè)出版社，2009.

[4]朱銘琳.數(shù)字電路課程研究[J].科技風(fēng)，2019（11）.

[5]從申.模擬電子技術(shù)教學(xué)方法[J].智庫(kù)時(shí)代，2019（7）.

作者簡(jiǎn)介：孫媛（1969—?），女，碩士，副教授，主要從事數(shù)據(jù)檢測(cè)和管理等教學(xué)和科研工作。