面包板电子制作实训课程教学设计

(天津市河东区职工大学，天津 300162)

面包板电子制作实训课程是学习电子技术的必要环节，很多高职院校把该课程做为电子、电气技术专业常规实训课程，该课程的开设有利于学生掌握电子制作的操作技能、强化学生动手能力、并能够帮助学生积累实践经验。高等职业教育的教学以培养学生的职业技能为出发点，以如何围绕“以能力为中心”开展，使学生既具有一定的基础理论知识和专业知识，又能重点掌握从事本专业领域实际工作所需的基本能力和基本技能。该课程的设计就运用了职业教育教学中这一“手脑并用”的教学思想，将教师讲与学生练有效的结合，通过丰富的实验项目、直观的电路工作状态展示、制作成功后的成就感来激发学生学习热情，在动手实践中逐步提高学生自身的技能水平。下面主要从总体课程设计、具体教学设计方案和课程考核标准三个方面阐述面包板电子制作实训课程的教学设计。

一、总体课程设计

该课程共安排16学时，平均每2个学时安排一个实训项目，每个实训项目都经过精心的挑选，主要涉及门铃、开关两种常用类型；制作难度遵循循序渐进的原则，随着教学进度的开展，不断提高制作的难度，如在制作声控开关和光控开关后，安排制作声光双控开关，其是前两个制作的综合，制作难度明显提高；采取先分立元器件，再数字集成电路制作；每个实训项目都会引入一个新的电子元器件，整个课程基本覆盖所有常用电子元器件。

表1 总体课程设计

二、具体教学设计方案

(一)教学环境分析

1.实验条件

实训在电工电子实训室进行，学校为每位学生配置了面包板实训套件，包括书、面包板、实训所需电子元器件[四色环电阻、电解电容、三极管(9012、9013型号)等]、各种颜色导线、仪表(数字万用表)和工具(剥线钳、镊子、一字改锥)。实训室配备有示波器、信号发生器。电路供电可选择直流稳压电源或4节五号电池(学生自备)，从安全角度考虑，建议选择电池为电路供电。

2.学生学习现状

我校高职学生学习基础较差，对理论知识的学习热情不浓，实训课主动性不高，但有个别学生动手能力较强，在实训课上能够积极配合老师，参与到实际操作中，并较好的完成实训任务。上课纪律较好，实训报告有部分学生不能按时上交。因此，鉴于以上这种情况，教师就需要对学生做好积极地引导，可以让操作能力强的学生在完成自己的实训项目后，协助教师指导其他学生完成实训任务。

(二)教学目标

1.识图

读懂原理图是进行面包板制作的先决条件，只有在了解整个电路所具备的功能和在装调过程中可能出现的情况后，才能有的放矢的进行电子电路的制作与调试。要读懂、读通电路图需要具备一定的常用电子元器件的基本知识，如电阻器、电容器、电感器、二极管、三极管等元器件的性能；此外，还需要熟悉掌握常用电子单元电路的基本知识，如整流电路、滤波电路、稳压电路、放大电路、振荡电路等。在此基础上，对于复杂的电路分析，应首先将整个电路进行分解，按照功能和信号处理顺序把电路划分成若干单元电路，然后明确每个单元电路所实现功能及主要元器件的作用。

识图的一般规律与方法：(1)规律：从左到右、从上到下；从整体结构到局部结构；从核心器件到外围电路。(2)方法：先找出单元电路的输入端和输出端，再分析各单元电路之间的连接情况；先看单元电路的类型，再分析各元器件的作用；先看直流供电电路，再分析交流信号流程。

2.识别电子元器件及对其引脚进行相应处理

在读懂电路原理图后，下一步就是根据元器件清单找到电路中所用到的各种元器件，并对其引脚进行相应处理，以便于插接在面包板上。所需识别的常用电子元器件主要包括：电阻器(固定电阻器、可变电阻器、光敏电阻器)、电容器(瓷介电容器、电解电容器)、二极管(普通二极管、发光二极管)、三极管(NPN型、PNP型)、CMOS数字集成电路(门电路4069、4011；触发器4013；计数器4017)、其他器件(四位拨码开关、扬声器、驻极话筒、继电器、电池盒)。

3.插接线的制作

在选择完电路所需的元器件并对其引脚进行相应处理后，接下来就是用导线将这些元器件按照电路图连接起来。面包板上元器件之间的连接，除了靠面包板自身的金属插孔实现单组垂直方向的连通外，还需要用导线将水平方向的金属孔位和垂直方向的不同组连接起来。实训室提供多种颜色的导线，需要学生用剥线钳将导线处理成3cm、5cm、8cm的长度，其中3cm适用于短距离连接，使用数量最多，可剪得多些，其他两种长度可根据实际电路情况进行数量的确定。将剪下来的导线弯成圆弧形，以方便于单手操作插拔。

4.仪表和工具的使用

在线路连接完成后，下面的工作就是对电路进行功能的调试，这里会用到数字万用表。万用表是在电子制作装配过程中必不可少的基本工具，其主要用于元件的检测和线路的测试，所以，熟悉万用表的各项功能并掌握其使用方法对于学生来说是十分重要的。除了万用表之外，在电子制作过程中用到的仪表和工具主要还包括剥线钳[主要用于剪剥导线，前已谈及]、镊子和一字改锥。

5.学生解决实际问题能力的培养

若学生在制作过程中遇到问题，会给与其一些建议，鼓励他们自己动脑动手去解决，或几个人讨论去解决，而不是直接告诉他们解决问题的方法。这样不仅可以提高学生自我解决、分析问题的能力，还能够培养学生团结协作的精神和团队意识，更好的提升学生学习的能力。

下面以用面包板制作触摸延时开关电路(电路图如图1所示)为例，介绍课程的开展情况，课程分四部分进行：

图1 触摸延时开关电路原理图

1.原理讲解

(1)电路原理介绍，以表格形式给出，便于分析与比较，如表2所示

表2 电路关键点及器件工作状态

演示实验现象时，可将第1脚和第2脚的引出线相互接触(相当于人体电阻触摸电极)，即可看到红色发光二极管点亮，过了一段时间，二极管会自动熄灭，延时时间的长短取决于R2和C1的乘积，取值越大，延时时间越长。

(2)新接触的元器件4011介绍

主要介绍4011引脚排列示意图，如下图2所示。

图2 4011引脚功能排列示意图

(3)给出元器件清单，如表3所示

表3 元器件清单

2.电路连接演示(学生参与)

建筑施工普遍存在的特点是规模大、范围广，以至于现场扬尘污染的治理难度也相对较大，同时，建筑施工还会涉及到多方面的问题不能有效的融合，例如有环保问题、政府规划问题等等，所以导致施工环境监督带来了一定的的困难。同时，由于缺乏法治化和制度化的监督，企业在施工过程中并未严格执行相关规范、相关要求，导致了环境污染问题的加速。

一步步演示整个电路的连接过程，其间会提出问题，让学生分析出最佳连接方案，如VD1和R2电阻的连接，如果这两个元件的连接线路设计不好，就会出现第5脚跨过芯片连接的情况。

介绍元器件连接技巧：(1)从核心元器件入手(此电路首先确定4011的位置)，然后按照信号的传输方向，从左到右连接线路(此电路从第1脚开始连接)。(2)不同单元电路选择不同颜色的导线[在前期实训中已经强调过]。此电路可以从第4脚可以改变连接导线的颜色，这样做的目的是便于后期错误的排查。

提示容易出现的问题：(1)第7、14脚处理。(2)未用到与非门的处理。

3.学生自己动手连接

在老师的引领下，让学生先找到电路所需元器件，然后制作插接线(如果前面实训中导线够用，可以省略此步骤或在制作中进行)，最后再次提示需要注意的问题，如前所述。在学生制作的整个过程中，对学生进行指导与答疑。

4.写实训报告

具体内容见下面期末考试试卷样例。

三、课程考核标准

本课程考核采用平时成绩与期末成绩相结合的方式，其中平时成绩占最后学期总评成绩的40%，期末成绩占60%。平时成绩按照每次课完成的实训情况及实训报告情况给予分数，期末成绩也参照这两部分给予分数，即采取实际操作与笔试相结合的方式，具体期末考试试卷内容及各部分分值分布情况如下所示，试卷样例：

用面包板连接如下所示电路，并写出实验报告。

声控LED闪烁灯原理图

元器件清单：

名称编号参考数值名称编号参考数值电阻R12k电解电容C11uF电阻R21M三极管VT19013电阻R310K三极管VT29013电阻R4100发光二极管LED1红色驻极话筒MIC—电源BT 3V2节5号电池

具体要求如下：

(一)面包板连接要求(共50分)

1.元器件选择准确，引脚进行相应处理，连线规整，实验现象正确。(35分)

2.通电前做最终检查，通电后如果发现电路工作不正确，出现电池、元器件发热等情形应立即断电，对连接的电路进行重新检查，并检测元件是否存在损坏。(10分)

3.实验完毕后，清理桌面。将所有元器件及工具放进实验盒内，只将连接好的面包板放在实验盒上。(5分)

(二)实验报告要求(共50分)

写出电路的工作原理。(20分)

写出实验过程及现象。(20分)

写出装调过程中出现的问题及解决方法。(10分)

综上所述，本门课程在教学设计上以职业技能一定要在具体工作实践中或模拟条件下的实际操作中进行训练和培养这一特点为原则，让学生的主体作用在教学中得以充分发挥。按照由易到难、由浅入深、理论与实践相结合、集中与分散教学相结合的原则设计教学内容，收到一定的效果，学生反映良好。但也存在一些问题有待改进，如对不同接受能力水平学生的培养、教学内容与模式的改进、教师对实训过程的把控、授课学时的安排等，这些还需要在今后的教学中进一步加以完善。

参考文献：

[1]王晓鹏.面包板电子制作68例[M].北京：化学工业出版社，2012.

[2]孙余凯等.电子产品制作技术与技能实训[M].北京：电子工业出版社，2012.