电子技术设计性实验装置研制

2015-05-03闫永亮韩万祥韩海燕

实验技术与管理 2015年11期

闫永亮，韩万祥，阎俊，韩海燕

（河北工程大学信息与电气工程学院，河北邯郸 056038）

电子技术课程包括模拟电子技术和数字电子技术，是高校理工科专业的专业基础课，是培养高级应用型人才硬件能力的一门重要技术基础课程，其实践性和工程性都很强。电子技术实验是提高学生实践综合能力的一个重要手段。为了培养学生的创新能力，我校逐渐加大综合性实验、设计性实验的比重［1］。但现有的实验设备已不能满足设计性实验教学的需要，为了加强学生对电子技术实验的实际操作水平，提高学生分析问题、解决问题的能力，研制了电子技术设计性实验装置，作为现有实验台的延伸平台，增加设计性实验的数量。

1 电子技术设计性实验装置研制的指导思想

该电子技术设计性实验装置定位为实验台验证性实验、综合性实验的补充，主要设置设计性实验，其研制的指导思想具体体现在以下几个方面：

（1）前瞻性。在满足当前实验教学要求的同时，还应考虑可持续发展性。现今新技术层出不穷，实验内容也不断更新，不能只管眼前，要有前瞻性，设计时要考虑适应增加的新实验内容。

（2）稳定性。要想使学生在实验中提高能力，实验装置必须可靠稳定。本科教学体系中实验学时有限，如果实验装置不可靠，学生在实验过程中出现接触不良等故障，实验课的效率就会降低。实验装置在制作时应采用质量好、稳定可靠的器件，以确保实验课能够顺利进行，不因装置问题而浪费学生的实验学时［2］。

（3）实用性。为了学生更好地理解抽象的理论知识，在制作实验装置时应尽可能多的增加实验项目，对一些应用比较少的元器件可作为外接器件，在实验装置上布置常用元器件，以确保设计性能顺利实施。

（4）安全性。为使学生在实验过程中不出现安全事故，实验装置应在安全电压范围内工作，安全第一始终作为装置设计的重要指标［3］。

2 电子技术设计性实验装置的总体构成

电子技术设计性实验装置（见图1）采用了全部元器件按功能分区并各自独立的组成模式，整个装置上未添加任何连线，学生做实验时可根据实验题目选择合适的元器件设计电路，通过导线可方便地连成实验电路。因为集成电路和电子元器件更新换代很快，在实验装置的设计中增加了芯片插座以备扩充之用，尽可能多地提供电子技术设计性实验所需的元器件［4－5］。

元器件各功能区包括：

（1）电源接口区，能提供交流30V、直流±12V的外接电源插孔；

（2）元器件区，提供多种分立元件，包括常用电阻、常用电容、电位器、二极管、三极管、继电器、可控硅、整流桥、蜂鸣器、驻极体、光敏电阻、白炽灯、开关、镀金导体插孔等；

（3）集成块底座区，包括多个8管脚、14管脚、16管脚集成块底座。

图1 电子技术设计性实验装置

依据多年实验教学中总结出的经验，在实验装置总体布局及元器件的编排上做到多而不乱，编排有序，使用时利用10～30cm的导线即可连成电路，连接的电路简洁直观，使学生在实验过程中用起来相当方便，既锻炼了学生的动手能力，又节约了时间。

3 电子技术设计性实验装置的主要特点

（1）直观性强。装置表面显示元器件符号，元器件在背面放置，装置背面采用透明有机玻璃板覆盖，这样既安全，又能将部分在背面焊接的元器件看清楚，学生可以对元器件有直观的认识，而且容易查找故障，方便维修［6］。

（2）接触性好。元器件的管脚外延连接插孔座，插孔座为焊接式，克服了元器件及实验插孔座接触不良的现象，提高了实验效率。同时，插孔座采用镀金导体插孔，耐氧化，美观大方，接触性好。

（3）操作性强。元器件采用功能区布置，位置合理，插接方便，学生做实验时可根据实验题目或者自己感兴趣的问题选择适当的元器件设计电路，通过导线可方便地连成实验电路，便于学生独立操作实验，提高实际动手能力［7］。

（4）扩展性好。提供的元器件种类丰富，可更换集成块完成10多个设计性实验，扩展性好。该装置也可作为电子技术课程设计时电路设计的验证板使用。

4 电子技术设计性实验装置的应用效果

通过一年多时间、多个专业学生的使用，该设计性实验装置取得了较好的实验教学效果，在验证性实验、综合性实验的基础上，培养了学生的创新意识，得到教师和学生的普遍好评。该实验装置的好处主要体现在以下几个方面：

（1）使用该装置提高了学生的实验兴趣，加强了学生独立操作能力的培养。依据学生为主体，教师为主导的思路，学生可根据自己的兴趣爱好设计电子技术应用电路，通过自己动手搭建电路，加深了对电路原理的深层次理解。学生在实验过程中难免会出现错误，通过查阅科技文献查找原因，可以提高学生查找问题、分析问题和解决问题的能力，培养学生严肃认真的科学态度和科学作风。采用该实验装置，锻炼了学生的动手能力，满足了学生的求知愿望，培养了学生的创新意识和创新思维，提高了学生的实验兴趣。

（2）该装置具有较强的灵活性和扩展性。电子技术的发展日新月异，实验教学内容需要不断地调整、更新，以适应科学技术的发展。该装置含有丰富的元件型号，可以提供10个以上较新颖的设计性实验题目，具有较强的灵活性。对于比较复杂的电路在一块装置板上布置不下时，可以采用两块或者更多的装置板扩展使用（注意要共地），也非常方便。另外，该装置还可以为实验室开放提供必要的硬件条件，学生可以在课余时间自行设计一些感兴趣的电路，在该装置上做一些创新性的实验，进一步提高学生的实验兴趣［8－10］。

（3）该装置便于实验管理人员的管理与维修。进行设计性实验时，学生实验题目选择以及时间的安排具有繁杂与不确定性，同时每个班实验进度不同，会增加实验管理人员的工作量，但该装置一次可提供多个设计性实验，实验管理人员只需在实验前后检查一下实验装置的情况，将损坏的元器件更换即可，大大降低了实验管理人员的工作强度。同时装置的边框是开放式结构，便于工作人员的维护与维修［11］。