面包板在電子技術教學中的應用

陳紫晗

摘 要：本文通過剖析傳統中職電子技術教學存在的不足，以面包板在“三極管作為開關功能元件”的教學中的應用為例，探討借助面包板將“教師講”與“學生練”有效結合的教學方法的重要作用。

關鍵詞：電子技術 面包板 三極管

課 題：本文系福建省教育科學“十三五”規劃2016年度課題——“中國制造2025”背景下的閩臺合作電子專業技能提升研究（編號：FJJK16-121）研究成果。

電子技術課程的內容較為抽象枯燥，理論性較強，這不僅增加了中職學生的學習難度，也對教師的教學發起了挑戰。一般情況，通過一整學期的電子技術課程的學習，大部分學生仍然無法熟練掌握常用電子元器件的基本知識，如電阻器、電容器、二極管、三極管等元器件的性能，有些學生甚至無法正確區分二極管、三極管。萬丈高樓從地起，電子技術課程是中職學生專業素質的地基，如若地基未打牢，就不利于中職學生后期專業課程的學習。因此，在電子技術課程的教學中探索新型的教學方式，引入適當的教學器材極其必要，而面包板在電子技術課程中的應用就是其中的一種。

一、傳統中職電子技術教學存在的不足

一方面，傳統教學的理論授課時間與實踐授課時間比重失衡，因為電子技術教學為理論性較強的特點，大多數教師習慣性地采用信息化手段，如PPT單向“強制性”地灌輸學生理論知識和基礎概念，大多學生在強行記憶的過程可能已經喪失學習的興趣。

另一方面，傳統教學的理論教學與實踐教學沒有相互滲透、互促互進。大多數教師的教學分為兩個階段，即前期的單純講授理論知識和后期的引導學生實驗操作。然而，由于大部分學生在前期沒有扎實的理論基礎，在后期只會按部就班的接線，無法深入地理解實驗的原理和方法，也不會主動思考為什么要這樣做或者是否有別的方法，有些學生甚至在理論學習階段已經對課程學習失去了興趣，后期的動手操作也只是流于形式。

二、面包板在中職電子技術教學中應用的必要性

興趣是最好的教師。學生對學習一旦有了興趣，就會產生學習的動力。講授《電子技術基礎》這門課程時，教師可以針對理論知識枯燥抽象難懂的特點，在學生剛剛接觸這門課程時，通過一些需要動手的小實驗激發學生的學習興趣。例如引導學生使用面包板制作一個讓發光二極管點亮的簡單電路（圖1），學習基礎較好的學生還可以進一步思考，如何在剛才搭接的電路基礎上增加按鈕，按下按鈕發光二極管亮，松開按鈕發光二極管熄滅（圖2）。學生通過自己搭建電路，不僅能加深電子技術基礎課程理論知識和基礎概念的認識，打牢專業知識體系的基礎，還能增加對電子技術基礎及其他與之相關課程的學習興趣。

面包板是專為電子電路的無焊接實驗設計制作的。在電子技術教學中應用面包板具有以下四大優勢。第一，各種電子元器件無需焊接，可根據需要隨意插入或拔出，不怕漏電、不會燙手、不會燙壞元件。第二，節省了電路的組裝時間和教學資源，元件可以重復使用，如果電路實驗失敗可重新組裝，電路實驗成功亦可實驗下一個新方案。第三，面包板方便攜帶，可帶入非實驗室課堂，學生用面包板進行電路的簡單搭接，加上教師的隨堂講解，可以透過實驗現象看到電路原理，加深學生對電子元器件、電路原理的理解和記憶。第四，面包板給了學生一個寬松的電路實習環境，有助于學生創新思維的培養。

因此，教師在對整個課程的教學過程中都可以借助面板包進行教學，讓學生自己動手搭建更多的電子電路，用“教師講”“學生練”有效結合的教學方法，讓學生從感性的基本認識自然過渡到理性的深層次的認識。同時，教師將理論教學和動手實驗二者穿插結合，在淡化了理論課這個概念的同時提高了學生的動手能力。

三、面包板在電子技術教學中的應用

三極管被認為是現代最偉大的發明之一，它的出現是“電子技術之樹上綻開的一朵絢麗多彩的奇葩”。這是因為三極管具有不可思議的電流控制作用，并且具有能夠大規模生產和集成的特點。熟練掌握三極管相關知識是電子技術課程學習必不可少的基本功。但是，學習三極管的相關知識要求學生理解消化繁雜的帶英文的公式參數和非線性函數曲線，對理論知識較為薄弱的中職學生而言，學習難度不言而喻。

筆者將以面包板在“三極管作為開關功能元件”的教學中的應用為例，探討面包板在電子技術整個課程教學中的應用。以下便是作者借助面包板搭接電路，促進學生了解三極管作為開關功能的教學步驟。

1.三極管的外觀認識

引導學生如何在實際的元器件中辨別出三極管的三個極以及如何分辨出NPN和PNP型的三極管。

2.三極管的作用

可作為“開關”和“放大”兩大功能使用。通常在單片機電路中，也就是一般驅動電路中作開關作用，可以用小電流驅動大電流的設備。開關和放大只是和三極管外圍的一些電容電阻的差異，起到不同的作用。

3.三極管作為開關功能的原理介紹

NPN型三極管：給基極一個微弱的電流，集電極和發射極就能連接，電流從集電極到發射極才能流通，反向不可流通。

PNP型三極管：給基極一個微弱的電流，集電極和發射極就斷開。

4.制作最簡單的開關控制電路，再次介紹三極管的作用與運用原理

根據給出的電路原理圖（圖3），選擇電路所需的元器件并對其引腳進行相應處理后，用導線將這些元器件按照電路圖連接起來。90%的學生按照要求可以完成電路的搭建實現電路的功能，只要斷開或接通電源正極到基極端的導線就可控制電路中LED燈的亮暗，即可控制開關。

在上面的電路中，讓學生把電路中NPN型三極管換成PNP型三極管，其他電路不變，經過更換大家會發現只是更改了三極管的型號，LED燈就不亮，符合前面講解的對于PNP型三極管，給基極一個微弱的電流，集電極和發射極就斷開。此時，讓學生思考采用PNP型三極管如何改造電路使電路中LED燈點亮。經過討論可以得到，將三極管的基極接地LED就可以點亮，接地就相當于電流的取消，電路如圖4所示。

通過以上兩個簡單的開關控制電路，讓學生明白NPN型三極管相當于常閉型水龍頭，在沒有用力打開水閘時，水龍頭是關著的。NPN型三極管在基極沒有電壓或接地時，集電極到發射極間沒有電流通過。

PNP型三極管則相當于常開水龍頭，平時水一直流出，只要用力旋轉水閘才會關閉。PNP型三極管的基極沒有電壓或接地時，集電極和發射極就是導通的，只有當基極有一定電壓（或電流）時，集電極和發射極才會斷開。

在電路制作中，兩種類型的三極管同等重要，兩種開關的設計可以應用到各種電路當中，下面通過兩個實驗證明給大家看。

5.制作一個有趣的延時燈電路（圖5），幫助學生深化理解三極管的作用和應用原理

結合前面講過的電容具有儲存和釋放電能的特性，利用電容充放電特性來控制三極管的開關。如果只是簡單的按鍵控制，LED燈只會在按下按鍵時點亮，松開時熄滅。加上電容之后，按下按鍵時電池正、負極恰好接到電容正、負極，電容開始充電。松開按鍵后電容里儲存的電能仍然通過電阻輸入到基極，因為基極是控制端，消耗的電流小。電容里的電能會一點一點釋放，LED燈則持續點亮。隨著電容量的電量越來越少，LED燈也越來越暗，最終熄滅。這一慢放電過程會持續一段時間，實現延長時間的點亮效果（簡稱延時）。

6.制作光敏小夜燈，引導學生充分運用三極管的作用和應用原理

光敏電阻是通過光線強弱來改變其自身電阻值的傳感器。與按鍵不同，光敏電阻不是只能感知有光和無光，而是能把光線的強弱變成不同的電阻值。光線強時，電阻值變小，光線弱時，電阻值變大。有光時光敏電阻的阻值變小，三極管基極為高電平，三極管處于截止狀態，LED燈不亮。無光時光敏電阻值變大，三極管基極為低電平，三極管處于導通狀態，LED燈亮。

讀懂原理圖是進行面包板制作的先決條件，只有在了解整個電路所具備的功能和在裝調過程中可能出現的情況后，才能有的放矢地進行電子電路的制作與調試。因此，85%的學生為了能更好地搭接出電路，在教師講解電子元器件的基本知識和基本電路原理會比以往更加的認真聽講，學習效果會更好。

學生通過在面包板上搭建不同的三極管控制電路，掌握三極管引腳的識別、分析三極管的工作原理，了解三極管作為開關功能在電路中應用。此外學生還可以搭建一些有趣的電路，增加對這門課程的學習興趣。在教學過程中，先借助面包板讓學生掌握三極管開關的功能，為接下來更好的學習三極管的放大特性做鋪墊。

四、小結

教師利用面包板進行教學，有利于學生掌握電子制作的操作技能、強化學生的動手能力、提高學生分析和解決問題能力，并能夠幫助學生積累實踐經驗。借助面包板教學，充分利用“教師講”與“學生練”有效結合的教學方法，通過豐富的實驗項目、直觀的電路工作狀態展示、制作成功后的成就感激發學生的學習熱情，在動手實踐中逐步提高學生自身的理論水平和技能水平。

參考文獻：

[1]李瑩.面包板電子制作實訓課程教學設計[J].天津職業院校聯合學報，2014（2）.

[2]周緯.中職課堂如何上好三極管課程[J].科教導刊，2015（16）.