項目導向法在電工電子實踐教學中的應用

楊帆 白濤 丁俊軍

【摘要】理論聯系實際是人類學習知識、認識世界、提高技能的最基本和最有效的方法，高職（高專）教育的目標定位和內在規律要求我們在課程教學中盡可能實施“教、學、做一體化”的模式。即便是本科教育，也需要注重和加強實踐動手能力的培養。任務驅動、項目導向正是這種教學模式的具體化。本文向讀者介紹一個電工電子實踐教學項目——“自制音樂盒”， 此項目教學效果好，深受學生歡迎。

【關健詞】實踐教學;項目導向;電工電子;音樂盒

Abstract：It is the most essential and effective method of combination of theory with practice for people to learn knowledge，know the world and increase competence.The target location and the inherent law of higher vocational （high professional） education require us to implement the mode of "integration of teaching，learning and practice" in the course teaching as far as possible.Even for undergraduate education，the development of practical ability shall be emphasized and enhanced.Task-driven and project-oriented mode is an embodiment of this teaching mode.This article introduces an electrical and electronicpractical teaching project for readers-"self-made music box".This project has excellent teaching effect and is well received by students.

Key words：Practical Teaching;Project-Oriented;Electrical and Electronic;Music Box

引言

電工電子系列課程是電類工程技術基礎課（包括電路原理、磁路與電機控制、模擬電路、數字電路、PCB設計等），具有較強的實踐性。因此，電工電子實踐環節（包括實驗、實習、實訓）在課程教學中極為重要，尤其對于注重動手能力培養的高職（?？疲W生而言。然而，開發適于教學的綜合性實踐項目并非易事，因為簡單的拼“積木”式的做法缺少創意和真實感，也就很難激發學生的興趣。

本文結合筆者的實際教學經驗，介紹一個精美音樂盒的設計與制作方法。作為一個實踐教學項目，此音樂盒緊密結合課程內容，倍愛學生歡迎，并能夠極大地激發學習興趣。實踐證明，此項目具有良好的教學效果。

1.項目的電路及工作原理

本音樂盒電路分為三部分：一是音樂播放電路;二是彩燈閃爍控制電路;三是工作定時電路。

1.1 音樂播放電路

圖1 音樂片及聯線圖

圖2 彩燈閃爍控制電路

圖1（a）中所示9300系列音樂片體積小、價格廉，使用方便且有多種樂曲（如《生日快樂》、《梁?！贰ⅰ短m花草》等等）可供選擇。音樂片的引腳說明：1腳——接地（GND），接至電源負極;2腳——信號輸出，接至放大電路;3腳——觸發信號輸入，高電平有效;4 腳——電源（DC，+3V）。接線時，3、4引腳接在一起，形成循環播放模式。圖1（b）中，三極管T的集電極C通過揚聲器（亦稱蜂鳴器，可以使用舊的塞式耳機）接9V正電源，構成最簡單管放大電路。由于音樂片適用3V正電源，故采取了由穩壓管（DZ）與電阻（R1）構成的簡易穩壓電路。按圖1聯接電路，只要確保電源（9V）供給，便可循環播放音樂片存儲的音樂曲目。如果使用可擦寫音樂片，則可隨時錄制新的音樂或話語。

1.2 彩燈閃爍控制電路

圖2中，555A與后面的LED構成彩燈閃爍電路。555A外接電阻R2阻值遠遠小于R3的阻值，可使兩組彩燈亮滅間隔相等。若要調整彩燈閃爍頻率，只需改變電阻（R2、R3）的阻值或電容（C1）的容值即可。LED1、LED2可以成組（1～5只）安裝，且顏色可以靈活多樣。

1.3 工作定時電路

圖3中，555B、繼電器J（控制電壓為DC5V）與9V電源構成自鎖定時供電電路（控制整個音樂盒電源的通斷），由開關Son觸發（點按此開關，音樂盒通電工作，555B的3腳輸出高電平，控制繼電器J的常開觸點閉合實現自鎖，直至達到定時時間時，音樂盒自動斷電停止工作）;而Soff 則為迫停開關（定時未到情況下，點按此開關，音樂盒“手動”斷電，停止工作）。

圖3 工作定時電路

由于斷電后，555B芯片也要停止工作，其固有的放電端（第7腳）將不能發揮（放電）作用（故閑置未用），導致電容C2上積累的電荷短時間內無法放掉，因而相繼進行多次啟動時，定時時間會依次變短。此處另辟蹊徑，巧妙利用繼電器J的常閉觸點作為電容C2的放電通路（電路斷電后，繼電器 J 的常閉觸點恢復常態而閉合），從而確保了短時間內連續啟動定時時間不變。如要調整定時時間，只需改變電阻（R6）的阻值或電容（C2）的容值即可。

2.項目的實現

2.1 業余制作

要制作上述音樂盒須做好逐項準備工作：一是對電路要十分熟悉;二是要有一定的裝焊技能;三是材料的準備;四是要掌握一定的工藝技巧。音樂片及其它電子元件可到電子市場購買，若無現成專用的線路板，可用廢舊的（筆者最初是這么解決的，只是改、接線較為麻煩）。音樂盒外殼買一只漂亮的香皂盒即可。安裝好再輔以其它裝飾，一個優美的音樂盒就完成了，如圖4所示。

圖4 音樂盒效果圖

2.2 教學實踐

當把此音樂盒作為實踐項目在實驗（實習、實訓）室實現時，其電路板及起裝飾作用的板子（可以設計成電路板）利用PCB軟件進行設計，事先做好，可使教學過程順利進行。

3.項目的效果與特色

實踐證明，這個實踐項目受到學生普遍的歡迎（未作為實訓項目時，每每有不少學生自己到電子市場買元件，動手制作），這是因為音樂盒是為表達情誼而贈送的禮品，具有欣賞把玩和長久收藏的價值。況且親手制作有其特殊意義（一方面是有成就感;另一方面，每個學生手工制做的音樂盒，永遠都是世界上獨一無二的工藝品）。而對于學習電工電子課程而言，完成此項目可以得到全面、綜合的實踐鍛煉：

①讀圖需有基本的電路分析能力;

②學習和掌握繼電器的控制作用;

③利用三極管實現音頻信號的放大;

④涉及穩壓管穩壓電路;

⑤靈活使用555定時器（屬于數-?；旌想娐罚矣行⌒撘?

⑥使用PCB軟件進行印刷電路板的設計。

此外，還使學生學習了音樂片、揚聲器（蜂鳴器）、電解電容和發光二極管等器件知識。各電路模塊（局部功能電路）均可做為子任務，分配給學生進行測試和體驗，最后再進行系統的組裝。故在一個綜合項目中，可以分步實施“任務驅動”教學法。音樂盒外殼和裝飾物件則可以由學生自己選擇、配置，這時會體現出每個學生個性化的制作能力、審美特點等，可謂百花齊放，各顯其能。

較之市場上購買的音樂盒，此項目還具有兩個獨特之處（優點）：

①易維修。由于是自己動手制作，當出現故障時，維修便不是什么難題;

②耗電低。音樂盒停止工作時，電源是物理性斷電，即徹底與電路斷開，（下轉第185頁）（上接第182頁）故停止工作后，耗電量為零，這可以大大延長電池使用奪命。

4.教師悟語

本文的主旨不在介紹電路，而要談的是把一個小小的業余制作轉化為實踐教學項目的心得體會。

①教師是水，學生是船，水不漲船不高。作為教師，應該不斷地從實踐中汲取營養，積累經驗，拓寬知識面，繼而傳道、授業、解惑。

②把積累的實踐經驗（尤其是學生感興趣的地方）加以提煉，一方面充實到理論課堂中來，另一方面最好形成實物，會更有說服力和吸引力。

③我們深知“培養學生工程實踐能力”的重要性，但不僅僅是使學生會做多少個具體的實踐項目，更要喚醒學生的“工程意識” ，培養學生鉆研探索的興趣和習慣。

④教學過程需要大膽改革。對于高職學生，甚至有些專業的普通本科學生，一些傳統理論知識可以少講甚或不講。比如，不講二極管、三極管的構造原理（截流子運動規律），而是結合實踐直接講其應用，會收到更好的效果。另外，從本文介紹的項目內容來看，一個項目涉及的知識面往往非常寬泛，如果按傳統的進程實施教學，那么得等到好幾門課程都學完，才能實施相關項目（相當于普通意義上的課程設計）。所以這種任務驅動和項目導向教學模式，在電工電子課程中，是以元器件應用為核心的。

參考文獻

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基金項目：沈陽北軟信息職業技術學院教改課題（項目編號：14-03）。

作者簡介：丁俊軍（1971—），男，內蒙古寧城人，碩士，沈陽航空航天大學副教授，副院長，沈陽北軟信息職業技術學院兼職教師，主要從事電工電子類課程教學和教學管理工作。