巧用電學(xué)教具，改革模電課程

彭艷云 劉春英 鄭隆浩 黃婕 李雪

摘 要：模電課程作為電子電氣專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課，是學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)課程和走向職業(yè)崗位的基石。為達(dá)成職業(yè)能力培養(yǎng)的主要目標(biāo)，模電課程需以動(dòng)手實(shí)踐為主，理論分析為輔，在教中學(xué)，在學(xué)中做，在做中學(xué)。巧用電學(xué)教具，可實(shí)現(xiàn)“教”“學(xué)”與“做”無縫切換，可將理論與實(shí)踐有機(jī)融合，可有效激發(fā)學(xué)習(xí)積極性，可明顯改善學(xué)習(xí)效果。

關(guān)鍵詞：模電教學(xué);電學(xué)教具;教學(xué)做

為提高高職學(xué)生的職業(yè)能力，探索各種適合高職教育的模電教學(xué)方法，然而不管是傳統(tǒng)的教學(xué)模式，還是以信息化為主的新型教學(xué)模式，都因?yàn)閭鹘y(tǒng)教具上的時(shí)間（課時(shí)）、空間（場(chǎng)地）限制，未能真正將“教”“學(xué)”“做”融會(huì)貫通，合而為一。教師為了突破時(shí)空限制，要么重理論輕實(shí)踐，要么輕理論重實(shí)踐，導(dǎo)致學(xué)生無法真正做到以理論指導(dǎo)實(shí)踐，以實(shí)踐驗(yàn)證理論。為了實(shí)現(xiàn)“教”“學(xué)”“做”無縫切換，三位一體，筆者將“電學(xué)小子”電學(xué)玩具引入模電課堂，初探電學(xué)教具改革。

一、傳統(tǒng)教具現(xiàn)狀分析

由于教學(xué)課時(shí)寶貴、實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地有限，教師在授課模電課程時(shí)，雖說是“教學(xué)做”一體化課程，但實(shí)際上難以做到教中學(xué)，做中學(xué)，學(xué)中做理論與實(shí)踐也是分隔開來。為了讓學(xué)生對(duì)元器件、對(duì)電路圖、對(duì)產(chǎn)品原理有較深入的理解，尤其是前期教授項(xiàng)目理論知識(shí)時(shí)，只能借助多媒體圖片或者視頻或者分立的元器件、離線的電路板來輔助學(xué)生認(rèn)識(shí)與理解。多媒體圖片或視頻太冰冷，難以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣與熱情;分立的元器件難以連成電路板也很費(fèi)時(shí)，不方便演示;離線的電路板無法直觀看到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，難以對(duì)故障進(jìn)行模擬，難以調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性。為了提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，方便老師教學(xué)演示、故障設(shè)置，直觀演示實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果，急需引進(jìn)或者開發(fā)適用于教學(xué)，成本可控的電學(xué)教具。

二、“電學(xué)玩具”進(jìn)課堂，初探教學(xué)改革

由于成本和時(shí)間上的限制，為了調(diào)研電學(xué)教具的教學(xué)效果，筆者將“電學(xué)小子”玩具引入課堂。以晶體管放大電路項(xiàng)目為例，初探教學(xué)改革。

（一）分立元件的特性演示

傳統(tǒng)課堂上，分立元件只能給學(xué)生展示外形，用萬用表檢測(cè)特性，基本上難以做到實(shí)時(shí)演示其電氣特性。為了更加深入的了解元器件的電氣特性，我們用“電學(xué)小子”演示了電容的充放電過程、二極管的單向?qū)щ娦?、二極管導(dǎo)通電壓差異性、NPN和PNP管的差異性。

1.電容的充放電過程

傳統(tǒng)課堂上，我們多次強(qiáng)調(diào)電容具有充電放電特性，能夠存儲(chǔ)電荷，但無法演示這一過程，學(xué)生對(duì)充放電只有概念上的認(rèn)識(shí)，沒有直觀上的感受，筆者利用電學(xué)小子套件里面的導(dǎo)線、發(fā)光二極管、470uF電容、電鍵開關(guān)、撥碼開關(guān)及電池盒，實(shí)時(shí)演示了電容的充電及放電現(xiàn)象。電容充電過程如圖1所示，把撥碼開關(guān)打到OFF檔，把電鍵開關(guān)按下3s左右，電池盒給電容充電;電容放電過程如圖2所示，手指放開電鍵開關(guān)，把撥碼開關(guān)打到ON檔，儲(chǔ)存了電荷的電容給發(fā)光二極管供電，發(fā)光二極管發(fā)光，由于電容的電荷慢慢耗盡，發(fā)光二極管的亮度慢慢減弱，直至不亮。

2.二極管的單向?qū)щ娦?/p>

傳統(tǒng)課堂上，教師理論上講解二極管的單向?qū)щ娦曰蛘哂萌f用表的紅黑表筆對(duì)調(diào)的方式來演示，理論講解比較空洞，萬用表演示比較煩瑣，教師操作起來比較麻煩，筆者利用電學(xué)小子套件里面的導(dǎo)線、發(fā)光二極管及電池盒，非常方便的演示了二極管的單向?qū)щ娦?，解放了教師的雙手，減輕了教師的負(fù)擔(dān)。二極管正向?qū)ㄟ^程如圖3所示，發(fā)光二極管能夠正常工作;二極管的反向截止過程如圖4所示，發(fā)光二極管不能發(fā)光，無法正常工作，此過程只需將二極管反過來接入電路即可，非常簡便地演示了二極管的單向?qū)щ娦浴?/p>

3.二極管導(dǎo)通電壓差異性

傳統(tǒng)課堂上，教師一句話帶過發(fā)光二極管導(dǎo)通電壓的差異性或者用萬用表一個(gè)個(gè)演示不同顏色發(fā)光二極管導(dǎo)通電壓的差異性，此過程煩瑣，不方便教師演示的同時(shí)，也不方便學(xué)生對(duì)比觀察，筆者利用電學(xué)小子套件里面的導(dǎo)線、紅色發(fā)光二極管、綠色發(fā)光二極管及電池盒，只需要如圖5所示將紅色、綠色發(fā)光二極管并聯(lián)，即可非常方便的演示不同顏色發(fā)光二極管導(dǎo)通電壓的差異性，從圖5中可以看出，綠色發(fā)光二極管的亮度低于紅色的，因此紅色發(fā)光二極管導(dǎo)通電壓高于綠色發(fā)光二極管。如果想要觀察其他顏色比如黃、藍(lán)、紫等發(fā)光二極管，只需要將其再并聯(lián)入電路即可。

4.NPN和PNP管的差異性

傳統(tǒng)課堂上，教師理論上會(huì)把NPN和PNP三極管電路圖符號(hào)放在一起，對(duì)比講解兩者的區(qū)別，在更深入的原理或者應(yīng)用上很少涉及PNP管，學(xué)生無法對(duì)PNP有更深入的理解，也較難理解NPN和PNP兩者的區(qū)別。教師不方便演示，學(xué)生也沒有機(jī)會(huì)親身感受兩者的差異性。筆者利用電學(xué)小子套件里的導(dǎo)線、發(fā)光二極管、撥碼開關(guān)、100Ω電阻、NPN管、PNP管以及電池盒搭建了三極管的數(shù)字應(yīng)用電路，也即導(dǎo)通與截止兩種狀態(tài)。為了便于觀察與分析，利用發(fā)光二極管的亮滅來直觀顯示三極管導(dǎo)通與截止兩者狀態(tài)。發(fā)光二極管亮，則三極管導(dǎo)通;若發(fā)光二極管不亮，則三極管截止。若要讓NPN及PNP管都導(dǎo)通，兩者的應(yīng)用電路有較大的區(qū)別，為了便于解釋，可以演示的同時(shí)，畫示意圖，更方便學(xué)生理解，達(dá)到更好的教學(xué)效果。NPN管的應(yīng)用電路如圖6所示，NPN管若要正常導(dǎo)通，需要滿足VC>VB>VE或者滿足發(fā)射結(jié)正偏，集電結(jié)反偏。PNP管的應(yīng)用電路如圖7所示，PNP管若要正常導(dǎo)通，需要滿足VCVB

（二）實(shí)驗(yàn)演示

晶體管放大電路結(jié)構(gòu)簡單，為了能直觀觀察晶體管的放大特性，如果用傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的方法，則需要焊接、組裝，還需要借助信號(hào)發(fā)生器、示波器等儀器儀表，信號(hào)發(fā)生器、示波器需外接電源、體積大、接線多、成本高屏幕又較小，煩瑣又不方便操作也不方便全班同學(xué)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。筆者利用電學(xué)小子套件里的導(dǎo)線、耳機(jī)線、電阻、揚(yáng)聲器、電容、NPN管及電池盒等如圖8所示搭建了一個(gè)晶體三極管放大電路放大手機(jī)音頻信號(hào)，并用揚(yáng)聲器播放出來的應(yīng)用電路，達(dá)到類似低保真音響的效果。