高職課程“理實一體”教學方法探討

【摘 要】“理實一體”是高職院校一種新型的教學方法，它將理論教學與實踐教學有機融合，從而實現教、學、做一體化。本文以晶體三極管為例，對“理實一體”教學方法在高職課程教學中的應用進行了探討。

【關鍵詞】高職 “理實一體” 教學方法

【中圖分類號】G71 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810（2014）09-0003-03

高職課程“理實一體”教學是指將理論教學與實踐教學相融合，實現教、學、做一體化。“理實一體”教學的目標是依據國家職業標準，培養學生的綜合職業能力；內涵是根據高職教育人才培養目標，以學生為中心，重新整合教學資源，改革傳統教學中理論與實踐“兩張皮”的教學模式，實現教、學、做一體化。

下面以晶體三極管（雙極型半導體三極管）為例，對高職課程“理實一體”教學方法進行探討。

一 教學標準

教學標準是對教學過程的總體要求，包括教學目標、教學設計和學時分配，以此對教學內容進行指導和規范，使教學目標更加明確，教學設計更加科學，學時分配更加合理。

1.教學目標

教學目標有：（1）理解晶體三極管的電流放大作用；（2）掌握晶體三極管的三種工作狀態；（3）學會用萬用表檢測晶體三極管性能的方法。

2.教學設計

第一，教學安排在“理實一體”教室，教師指導學生完成相應實驗，通過分析實驗結果，得出相應結論，掌握相關知識。輸入輸出特性曲線的內容通過具體實驗來完成教學。

第二，課前布置學生預習相關教學內容，復習萬用表的使用方法，以提高課堂教學的質量和效率。

3.教學學時

根據教學內容，安排4個學時。

二 教學內容

建構主義學習理論認為，學習總是與一定的情境相聯系，而生動直觀的形象才能有效激發學生的聯想，喚起原有認知中有關的知識。“理實一體”強調學生為主體，教師為主導，不僅關注學生掌握知識、技能的情況，更重視學生獲取知識、技能的方法與途徑。為此，將晶體三極管“理實一體”教學內容模塊化，模塊之間既相互獨立又相互銜接。教師引導學生進入教學情境，引導學生進行思考，由學生得出結論，使學生的學習直觀、形象，有助于理解概念，突破難點，解決問題。

1.晶體三極管的基本結構及符號

第一，找幾個外殼上有管腳指示標志的晶體管，認識其外形及管腳；第二，從理論上講解三極管的結構，掌握其電路符號的表示；第三，用萬用表測量晶體三極管的性能：判別基極、集電極以及三極管類型（NPN型、PNP型）；第四，電流放大能力估測；第五，穿透電流的測量。

說明：通過模塊一的學習，讓學生熟悉晶體三極管的外形及引腳識別方法；學會查閱半導體器件手冊，熟悉晶體三極管的類型、型號及主要性能參數；掌握用萬用表檢測晶體三極管性能的方法，為學生看圖、識圖以及今后進行電路設計、裝配、維修奠定基礎。

2.晶體三極管的工作原理（以NPN型為例）

第一，通過實驗建立感性認識。教師指導學生做一個晶體三極管電流測量實驗，記錄電流測量的具體數據，目的是通過晶體三極管電流分配的實驗數據，幫助學生建立起晶體三極管具有電流放大作用的概念。

如以3DG6三極管共發射極電路為例進行電流測量，測量數據如表1所示。

通過分析表中數據，指導學生得出如下三個結論：（1）

IE=IC+IB，此結果符合克希荷夫電壓定律；（2） ，

，IE、IC比IB大得多，電流具有放大作用；

（3） ，基極電流IB的少量變化，將引

起集電極電流IC較大的變化。

說明：通過直觀的實驗數據，幫助學生先建立感性認識，為后續內容的教學作鋪墊。

第二，深入分析晶體三極管的放大原理。（1）放大條件。在晶體三極管的內部，發射區高摻雜，多子為自由電子，濃度很高；基區低摻雜，多子為空穴，濃度在三個區中最低，且比較薄；集電區摻雜濃度比發射區低，但面積較大。在晶體三極管的外部，發射結正向偏置，集電結反向偏置（VCE>VBE）。（2）三極管內部載流子的運動。發射區向基區擴散電子（發射），電子在基區擴散和復合，集電區收集發射區擴散過來的電子（收集）。

說明：在實驗數據的基礎上，從本質上分析電流放大原理。這樣由感性認識上升到理性認識，從知識的傳授過程來講，過渡及銜接較好，避免了抽象的教學，降低了學習的難度，可以獲得較好的學習效果，為后面進行電路分析夯實了基礎。

第三，晶體三極管基本應用電路測試實驗。

三極管電路電壓傳輸特性的測試。測試電路如圖1所示。調節電位器RP，使輸入電壓uI由零逐漸增大，用萬用表測出對應的uBE、uO值，并計算出iC值，記入表2中。在坐標紙上作出電壓傳輸特性曲線uO=f（u1）和轉移特性曲

線iC=f（uBE），求出線性部分的電壓放大倍數 。

三極管電路恒流特性測試。測試電路如圖2所示。調節RL，使RL從零逐漸增大到4.7kΩ，分別測出uO值，并計算出iC值，記入表3中。在坐標紙上作出曲線iC=f（uO）。

說明：通過技能訓練，掌握三極管應用電路的測試方法，進一步加深對三極管放大特性、三種工作狀態的理解。

撰寫實驗報告。內容包括技能訓練目的、測試數據、曲線分析。

說明：教學的最終目的就是指導并幫助學生掌握學習方法，變被動學習為主動學習，培養學生分析問題、解決問題的能力，這也是目前倡導培養學生創新能力的實質性舉措。

3.晶體三極管的特性曲線

特性曲線反映了三極管的特性，是分析放大電路的重要依據。逐點測試三極管共射輸入、輸出特性曲線的電路如圖3所示。根據實驗，組織學生討論其輸入、輸出特性。

第一，輸入特性曲線。當集-射極電壓UCE不變時，輸入回路（基極回路）中的電流IB和基-射極電壓UBE之間的關系曲線，即IB=f（UBE）|UCE=常數，如圖4所示。這里要分兩種情況討論：UCE=0時、UCE>0時。在實際的放大電路中，三極管的UCE一般都大于零，因而UCE大于1V時的輸入特性更有實用意義。

圖3 三極管特性曲線測試電路 圖4 三極管輸入特性曲線

第二，輸出特性曲線。當基極電流IB不變時，輸出回路（集電極回路）中的集電極電流IC和集-射極電壓UCE之間的關系曲線，即IC=f（UCE）|IB=常數，如圖5所示。在輸出特性曲線上可以劃分為三個區域：截止區、放大區、飽和區。（1）截止區：IB≤0的區域，此時三極管處于截止，IC≈0。其特點是：發射結零偏或反偏（UBE<0），集電結反偏（UBC<0），三極管沒有放大作用。（2）放大區：此時三極管具有放大作用。其特點是：發射結正偏（UBE>0），集電結反偏（UBC<0）；IB一定時，IC的值基本上不隨UCE變化。而當基極電流有一個微小的變化量△IB時，相應的集電極電流將產生較大的變化量△IC，即△IC=β△IB。（3）飽和區：當UCE較小時，IC基本不隨IB變化，此時三極管失去放大作用而處于飽和狀態。其特點是：發射結、集電結均正偏（UBE>0，UBC>0）。

第三，溫度對特性曲線的影響。通過改變溫度可以發現溫度對三極管的特性影響較大：輸入特性曲線隨溫度升高而左移，輸出特性曲線隨溫度升高而上移，如圖6所示。

圖6 溫度對三極管特性曲線的影響

說明：特性曲線可用晶體管特性圖示儀測得，學生通過學習，既掌握了儀器的使用，也奠定了從事實驗研究的基礎。在整個過程中，關注如何通過“理實一體”讓學生掌握獲得知識的方法和途徑，為今后的學習和工作樹立信心。

4.晶體三極管的主要參數

三極管的性能常用有關參數表示，作為工程上選用三極管的依據。

第一，電流放大系數。三極管的電流放大系數表征管子

放大作用的大小。（1）共射直流電流放大系數 ， ；

（2）共射交流電流放大系數β， ；（3）共基直流電流

放大系數 ， ；（4）共基交流電流放大系數α， ；

（5）兩種電流放大系數的關系， 或 。

第二，極間反向電流。極間反向電流是衡量三極管質量的重要參數。（1）反向飽和電流ICBO。由表1實驗數據可以看出，當IE=0，即發射極開路時，此時IC=0.001，IB=-0.001，集電極和基極之間的反向飽和電流，以ICBO表示。（2）穿透電流ICEO。由表1實驗數據可以看出，當IB=0，即基極開路時，此時IC=IE=0.01，集電極和發射極之間的反向截止電流，由于它是從集電區穿過基區流向發射區的電流，所以也稱為穿透電流，以ICEO表示。ICEO=（1+β）ICBO。

I CBO和ICEO均對溫度非常敏感，其大小反映了三極管的穩定性，其值越小，質量越高。實際工作中選用三極管時，要求這兩個反向電流盡可能小些。

第三，極限參數。極限參數用以保證三極管安全或保證三極管參數的變化不超過規定的允許值。使用三極管時若超過這些極限值，會使管子性能變劣，甚至損壞。（1）集電極最大允許電流ICM。當IC超過一定數值時β下降，β

下降到正常值的 時，所對應的IC值為ICM，當IC>ICM時，

會導致三極管損壞。（2）集電極最大允許功率損耗PCM。三極管正常工作時最大允許消耗的功率PCM，就是由允許的最高集電結溫度決定的最大集電極功耗，工作時PC必須小于PCM。（3）三個反向擊穿電壓。U（BR）CEO為基極開路時集電結不致被擊穿，允許施加在集電極-發射極之間的最高反向電壓；U（BR）CBO為發射極開路時集電結不致被擊穿，允許施加在集電極-基極之間的最高反向電壓；U（BR）EBO為集電極開路時發射結不致被擊穿，允許施加在發射極-基

極之間的最高反向電壓。U（BR）CBO>U（BR）CEO>U（BR）EBO，

使用中取UCE≤（ ～ ）U（BR）CEO。（4）三極管的選用。

根據三個極限參數可以確定三極管的安全工作區，實際選用三極管時必須保證三極管工作在安全區內，并留有一定的余量。

說明：此部分內容由學生自學完成。通過歸納總結，讓學生學會梳理知識，抓住重點，掌握技術手冊等資料的使用方法。

5.PNP型晶體三極管

同NPN型三極管相似，只是基-射極電壓UBE<0，集-射極電壓UCE>0，正好與NPN型三極管相反。

說明：此部分內容由學生自學完成。通過與NPN型三極管的對比，舉一反三，培養學生自主學習的能力。

參考文獻

[1]楊素行主編.模擬電子技術基礎簡明教程（第二版）[M].北京：高等教育出版社，2004

[2]胡宴如主編.模擬電子技術（教育部高職高專規劃教材）[M].北京：高等教育出版社，2004

〔責任編輯：龐遠燕〕