運用電子積木實現電類專業實驗實訓教學高效化的探究

摘要：運用電子積木能提高動手能力，開拓創新思維，點燃創造靈感，集教學、實驗、趣味性制作于一體，實現專業課實驗實訓教學的高效化。

關鍵詞：實驗實訓教學；電子積木

技工學校電類專業基礎課是實踐性很強的學科，尤其對于一些抽象的理論，借助實驗實訓可使其更加直觀、生動、形象。如何提高專業理論課、專業技能課的教學效率，使之在一定的課時內完成更多的實驗實訓任務，是值得探究的問題。在教學設備條件一定的情況下，需要專業課教師探索實際的、高效率的實驗實訓新方法，使學生在固定的課時中做更多的實驗，獲得更多的技能，使實驗實訓教學實現高效化。

現行電類教學實驗實訓存在的問題

效率低電子電工實驗一般要經過組織元器件、設計電路板、制作電路板、安裝或焊接元器件等費時較多的過程，其中，設計和制作電路板費時最多，難度也較大，實驗效率低、周期比較長。

缺乏靈活性學校購置的實驗設備中，電子、電工電路板結構一般都是固定的，限制了教師選用電路的靈活性，只能按購入的器材做一些受到限制的實驗，教師的隨機變動性差，實驗實習效果不盡如人意。另外，原理性實驗實訓，在教材中相配的實驗數量少，教師如要增加實驗，受到設計、制作電路板的條件限制，如果由學生動手制作電路板，則在課時上不允許。所以，在教學中，教師無法結合理論教學及時地將有關實驗和趣味性的小制作電路引入課堂實驗，不利于學生學習興趣的提高，也導致教學的總體效率降低。

循環使用、互換受限制由于元器件在電路板上安裝后，都是固定的，要想將使用過的元器件應用到別的電路上必須拆卸下來，很麻煩，也很費時，并且容易損壞，互換性比較差，限制了循環再用，造成浪費。

直觀效果欠缺教材中給出的電路板，一般都打亂電路圖中的元器件排布順序，在電路板上調試與檢測和進行講課，不能直觀地對應到電路圖上，使學生從電路圖到電路板或從電路板到電路圖的識圖發生困難，不利于通過實驗加深對電路圖的理解，元器件相互之間在對應上直觀效果差。

電子積木由許多電子、電工元器件組成，將電子科技的強電概念進行了弱電處理，集教學、實驗、智力趣味制作于一體，能克服上述弊端，大大提高實驗效果，能在課時較少的情況下，完成理論教學與實驗實訓的雙重任務。尤其是當學校實驗實訓條件還未具備，而學生急需進行實驗實訓時，采用電子積木進行實驗實訓，是一種很好的應急方法。其主要特點是方便、快捷、經濟、簡單，能解燃眉之急。另外，電子積木電路板上元器件的位置，就是原理圖上元器件的位置。所以，在這種電路板上實驗，更能加深學生對電路原理的理解，有利于學生對電路進行分析，也能直觀地指導實驗中的調試和檢修，原理的理解、電路的分析、調試、檢修不再存在因元器件位置不對應造成不夠直觀的問題，有利于實驗教學，對初學者來說效果更為明顯。

電子積木在教學實驗實訓中應用的具體方法

根據電路圖的復雜程度和元器件的多少選擇大小相當的元器件底板底板的材料是有機玻璃或塑料，保證絕緣安全，并有各種尺寸規格；底板上有用作固定的凸起圓柱體，能和元器件板上的紐扣孔配合安裝（見圖1）。

根據電路圖，準備所需的元件板及連接所需的連接板、連接導線元器件固定在元件板上，每個元件板上都有元器件的國家標準符號，易于辨別；元件板采用全銅紐扣連接，導通性極強。元件板由各種電子電工元器件做成，有電阻、電容、電感、可變電阻電容電感、二極管、三極管、可控硅、繼電器、揚聲器、變壓器、數碼管、光簧管、開關、按鈕開關、電池盒、電機、電流電壓表、集成電路等等（見圖1）。

按照電路圖進行拼裝由于元器件早已固定、焊接在元件板上，而元件板又有紐扣連接，只要按照電路圖像疊積木般拼接就可以了，小的電路只需1～2分鐘，大的電路也不用費多少時間，整個電路在同一平面內（見圖2），直觀、形象、連接速度快，而且結構簡單、易制造、成本低、使用方便。對于高壓部分，可以加防護罩進行保護。

電子積木在教學實驗實訓中應用的實例

發電機產生電流演示將手搖發電機、演示用電流計拼裝在底板上如圖3a，當連續3次轉動手搖發電機，觀察到電流計指針連續左右擺動3次。發電機產生電流演示，可以讓學生直接觀察電流大小變化、方向變化，非常直觀。也可以將電流計換成小燈泡如圖3b，先快速轉動手搖發電機手柄，再緩慢旋轉，觀察小燈泡狀態——小燈泡一閃一亮的。通過演示實驗，再進行講課可以幫助學生理解。也可以讓學生自己做以上的實驗，只需1～2分鐘就可以完成。

晶閘管特性實驗電路圖4是晶閘管特性實驗電路，按圖4a將晶閘管、小燈泡、電源、開關拼裝在底板上如圖4b所示。晶閘管加正向電壓，而控制極G不加正向電壓，這時，燈泡不亮，說明晶閘管不導通，處于正向阻斷狀態。如在控制極加正向電壓（S接通），這時燈泡亮了，說明晶閘管正向導通。若將S斷開，即去掉控制極正向電壓，燈泡仍然亮，說明晶閘管控制極的作用僅僅是觸發晶閘管導通，一旦晶閘管導通，控制極便失去作用。要使已導通的晶閘管重新關斷，必須把陽極電壓減小到一定值或零。如果晶閘管加反向電壓（將GB1極性改變），不管是否加控制電壓，晶閘管均不會導通。若在控制極加反向電壓（將GB2極性改變），則在晶閘管陽極與陰極之間無論加正向或反向電壓，晶閘管都不會導通。通過上述實驗，學生不難理解晶閘管導通必須具備的條件。這個實驗可以由學生分組完成，隨堂實驗也只是幾分鐘時間，教師一邊講解，一邊指導學生通過實驗探索和驗證，有利于激發學生學習的興趣并提供更多動手動腦的機會。

模擬電機的點動控制演示模擬點動控制線路是用按鈕和接觸器控制電動機的最簡單的控制線路，按圖5a將繼電器、開關、電機、電源拼裝好如圖5b所示。點動控制線路動作原理如下（合上開關S）：啟動時按住按鈕SB→接觸器線圈KM通電→接觸器常開主觸頭KM閉合→主電路接通→電動機通電啟動；停止時松開按鈕SB→接觸器線圈KM斷電→接觸器常開主觸頭KM分斷→主電路分斷→電動機斷電停轉。這里，將強電概念進行了弱電處理，若要求電動機啟動后能連續運轉可改裝成接觸器自鎖控制線路如圖5c示。電路的演示和改裝只需10分鐘左右，相當簡便。可以讓學生參與，鼓勵學生自己做，學生會覺得知識獲得主要不是靠教師，而是靠自己學，是自己在實踐中摸索出來的。

一組趣味的實用電路如圖2的幾款電路，只需1～2分鐘時間就可以完成制作，如用印刷電路板制作，至少需1天時間。此類實驗和制作，學生的興趣相當濃。還有許多趣味性和實用性電路的制作，這里不再一一贅述。

電子積木的優點

一年多的教學實踐證明，電子積木電路適用于各種簡單或中等復雜電子電工電路的實驗實訓教學，其主要優點是：可以隨時隨地進行各種電路實驗實訓，取材方便，不需要設計和制作電路板，只要根據原理圖拼裝就可以了，簡單、直觀、靈活、方便、及時。常規的實驗實訓教學，都是根據電路原理圖，在黑板上分析講解后，讓學生到實驗室，用實際印刷電路板或電工電路板進行安裝調試、分析、檢測。這樣既費時，教學效果又差，并且電路板上元器件位置、布線方向與電路圖上位置走線是不對應的，所以，原理對實驗的指導作用不能很好地體現。采用電子積木實驗實訓電路，元器件底板上的元器件與原理圖上的元器件位置基本一樣，將原理圖與實驗電路板合為一體，學生能一目了然，直觀形象，易教易學。

電子積木電路中所有的元器件可以反復循環再用，下一個實驗可以拆下上一個實驗的元器件重新再用。以往實驗實訓教學中使用過的元器件由于安裝或焊接原因，要重新使用很麻煩，電子積木沒有安裝或焊接所以拆卸相當方便，可循環使用，可以節約很多實驗材料，有利于實驗實訓的高效化。

由于電子積木實驗方便易行，適宜教師、學生課堂上或課后進行實驗實訓，教學中可以隨堂布置作業，調試、維修時，只要在正面板上對著原理圖測量分析，省略了查找原理圖與電路板上的對應點過程，大大提高了實驗效果和效率，能在有限的課時里做更多的電路實驗，也可以在電路上隨時設計人為故障或更改元器件，觀察和分析實驗結果，設置問題讓學生思考，然后驗證相當方便靈活，達到實驗實訓高效化。

電子積木價格便宜、體積小便于攜帶，學生甚至可以自己動手制作，只要備足常用元件就能滿足實驗需要，學生在家里也可以進行實驗實訓，大大增加了學生的學習興趣，這是以往用學校設備在實驗室實驗時無法做到的，實驗實訓家庭作業化，大大增加了學生動手機會，訓練了技能技巧，可使實驗實訓教學高效化。

可能有人會擔心，實際電路中元件位置與原理圖并不一一對應，電子積木電路會影響學生實際操作技能的形成。實踐證明，電子積木電路實驗實訓并沒有削弱學生技能技巧訓練，反而增強了技能訓練。由于電子積木電路制作方便，教學中隨想隨做，學生自主動手機會增加，學生在課余時間也能經常使用電子積木進行興趣小制作，使實際動手能力得到提高。

必須指出，電子積木電路實驗并不能取代傳統的電子印刷板實際電路和電工實際電路板。電子積木主要用于教師教學與初學學生的實驗實習。如果要真正提高還需要在印刷副板和電工實際電路權上進行一定量的實驗訓練，才能真正提高學生的綜合技能。

作者簡介：

嚴美臻（1963—），廣東省肇慶市高級技工學校電工實習指導教師，維修電工技師，研究方向為職業教育。