巧用電學教具，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的專業基礎課，是學生學習專業課程和走向職業崗位的基石。為達成職業能力培養的主要目標，模電課程需以動手實踐為主，理論分析為輔，在教中學，在學中做，在做中學。巧用電學教具，可實現“教”“學”與“做”無縫切換，可將理論與實踐有機融合，可有效激發學習積極性，可明顯改善學習效果。

關鍵詞：模電教學;電學教具;教學做

為提高高職學生的職業能力，探索各種適合高職教育的模電教學方法，然而不管是傳統的教學模式，還是以信息化為主的新型教學模式，都因為傳統教具上的時間（課時）、空間（場地）限制，未能真正將“教”“學”“做”融會貫通，合而為一。教師為了突破時空限制，要么重理論輕實踐，要么輕理論重實踐，導致學生無法真正做到以理論指導實踐，以實踐驗證理論。為了實現“教”“學”“做”無縫切換，三位一體，筆者將“電學小子”電學玩具引入模電課堂，初探電學教具改革。

一、傳統教具現狀分析

由于教學課時寶貴、實訓場地有限，教師在授課模電課程時，雖說是“教學做”一體化課程，但實際上難以做到教中學，做中學，學中做理論與實踐也是分隔開來。為了讓學生對元器件、對電路圖、對產品原理有較深入的理解，尤其是前期教授項目理論知識時，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生認識與理解。多媒體圖片或視頻太冰冷，難以激發學生學習興趣與熱情;分立的元器件難以連成電路板也很費時，不方便演示;離線的電路板無法直觀看到實驗現象，難以對故障進行模擬，難以調動學生的積極性。為了提高學生學習興趣，方便老師教學演示、故障設置，直觀演示實驗現象、觀察實驗結果，急需引進或者開發適用于教學，成本可控的電學教具。

二、“電學玩具”進課堂，初探教學改革

由于成本和時間上的限制，為了調研電學教具的教學效果，筆者將“電學小子”玩具引入課堂。以晶體管放大電路項目為例，初探教學改革。

（一）分立元件的特性演示

傳統課堂上，分立元件只能給學生展示外形，用萬用表檢測特性，基本上難以做到實時演示其電氣特性。為了更加深入的了解元器件的電氣特性，我們用“電學小子”演示了電容的充放電過程、二極管的單向導電性、二極管導通電壓差異性、NPN和PNP管的差異性。

1.電容的充放電過程

傳統課堂上，我們多次強調電容具有充電放電特性，能夠存儲電荷，但無法演示這一過程，學生對充放電只有概念上的認識，沒有直觀上的感受，筆者利用電學小子套件里面的導線、發光二極管、470uF電容、電鍵開關、撥碼開關及電池盒，實時演示了電容的充電及放電現象。電容充電過程如圖1所示，把撥碼開關打到OFF檔，把電鍵開關按下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，把撥碼開關打到ON檔，儲存了電荷的電容給發光二極管供電，發光二極管發光，由于電容的電荷慢慢耗盡，發光二極管的亮度慢慢減弱，直至不亮。

2.二極管的單向導電性

傳統課堂上，教師理論上講解二極管的單向導電性或者用萬用表的紅黑表筆對調的方式來演示，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，筆者利用電學小子套件里面的導線、發光二極管及電池盒，非常方便的演示了二極管的單向導電性，解放了教師的雙手，減輕了教師的負擔。二極管正向導通過程如圖3所示，發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，發光二極管不能發光，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導電性。

3.二極管導通電壓差異性

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

4.NPN和PNP管的差異性

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

（二）實驗演示

晶體管放大電路結構簡單，為了能直觀觀察晶體管的放大特性，如果用傳統實驗的方法，則需要焊接、組裝，還需要借助信號發生器、示波器等儀器儀表，信號發生器、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觀察實驗現象。筆者利用電學小子套件里的導線、耳機線、電阻、揚聲器、電容、NPN管及電池盒等如圖8所示搭建了一個晶體三極管放大電路放大手機音頻信號，并用揚聲器播放出來的應用電路，達到類似低保真音響的效果。