培养电路“物化能力”的探析

潘海波

◆摘  要：“物化能力”是指将意念、方案转化为有形物品或对已有物品进行改进与优化的能力。物化能力是技术的实践、创造性特征的重要体现。因此要在通用技术课堂中培养学生的物化能力，将附录部分打造成实验课，让学生在实验课中，体会“物化能力”。

◆关键词：物化能力;三极管;多用电表;实验

普通高中通用技术课程是与九年义务教育中的信息技术和劳动与技术教育相衔接，以提高学生的技术素养为主旨，以设计学习、操作学习为主要特征的基础教育课程，是国家规定的普通高中学生的必修课程。通用技术核心素养包括“技术意识”、“工程思维”、“图样表达”、“创新设计”和“物化能力”五个方面，但由于技术考试目前还是以纸笔考试为主，在通用技术实际教学中缺少了实践操作活动，导致了学生“物化能力”这方面素养较差，例如对于电子电路的设计，实际课程中很少会让学生参与焊接，电路的接线，从而导致学生有了金点子，却无法将其“物化”。而随着浙江省高考改革的深入，通用技术电子控制这一块考查知识对学生的要求也越来越高，教师教学中遇到的困惑也越来越多。

电控附录部分是学习《电子控制技术》的基础，学好了该部分，学生就能更好的设计电路，并为以后“物化”出更具有实用价值的电路打下基础。为提升学生电路的“物化能力”，本人设计了一系列附录部分实验方案，现对实施情况进行总结。

一、认识元器件及多用电表使用----电路“物化能力”基础

电路元器件是电路“物化”的基础，学生要知道元器件的作用，并能读取元器件铭牌内容，更要会熟练使用多用电表。

实验一：认识元器件

准备元器件大礼包，其中包含附录中的电阻、电容、二极管、三极管以及后

续的光敏、热敏电阻等传感器、继电器、集成块等。着重介绍附录中的元器件：

1.电阻：观察固定电阻外形如图1;

师：该固定电阻有哪几种色环？

生：棕灰黑棕棕。

师：色环法读数：棕1红2橙是3，4黄5绿6为蓝，7紫8灰9对白，黑是0，金五银十表误差。最后一位为误差，倒数第二位是10的n次，请大家读数。

生：180×101Ω±1%

观察电位器、滑动变阻器如图2;

师：此电位器标识为504，可通过数码法读出最大阻值：最后一位是10的n次。

生：50×104Ω

2.电容：观察固定电容器和电解电容器。认识电解电容器的长短脚;

师：区分电解电容器的长脚为正，短脚为负。封装有白色竖线对应的脚为负极;

师：运用数码法读取固定电容器的电容，例如103，电容量为10×103pF。

学生实际观察操作

3.二极管：分别观察普通二极管、发光二极管、稳压二极管及光敏二极管;

师：区分二极管的正负极，普通二极管、稳压二极管有色环的一端为负极。光敏二极管、发光二极管的长脚为正，短脚为负，发光二极管内部，小头为正。光敏二极管封装有突出点对应的脚为正极。

4.三极管：观察三极管外形，知道正面自左向右依次为EBC。

教学评析：实物展示，运用色环法读数及数码法，加深学生的电阻知识的运用。明确二极管的正负极，并会辨别实物正负极。

实验二：多用电表测元器件好坏（测电阻）

准备机械式多用电表和数字式多用电表各一只，课前着重介绍机械式多用电表使用步骤。

1.测电阻：学生练习使用机械式多用电表测固定电阻的步骤，读出其数值，与实验一中色环法读数进行对比。

学生练习使用数字式多用电表测电阻，知道显示“1”时，为超量程，需要换大量程。

2.测电容好坏：学生验证，將电表挡位选×100或×1K，黑表笔接电解电容器正极，红表笔接负极，观察到指针先偏右后返回左侧“∞”处。

3.测普通二极管好坏：学生将电表挡位选×100或×1K，黑表笔接二极管正极，红表笔接负极，观察到指针偏向右侧“0”，反接在“∞”处。

学生运用数字式多用电表，挡位选择专有的二极管挡位，红表笔接二极管正极，黑表笔接负极，显示数字“0.6-0.8V”左右，反接显示“1”超量程。

4.测三极管NPN好坏：学生运用机械式多用电表分别测量NPN三极管BE，BC，CE之间的正反向电阻，填入表格：

教学评析：以上4个小实验，都是练习使用多用电表，为以后物化电路图，对电路进行检测做了铺垫，教师在教学中，要多多在教室走动，多发现学生操作上的不规范，加以指正。

二、三极管三个工作状态下电流电压关系----理解原理为“物化”做准备

三极管是电子控制系统的核心元器件，要对电路进行“物化”，必定要搞清楚三极管的工作原理，本人运用电子百拼，组织学生进行了三极管的相关实验

实验三：三极管工作状态电流定性分析

根据如图3所示电路图，运用电子百拼套件构建实物电路图。

操作1：搭建实验电路

师：滑动变阻器向上滑，可观察到什么现象？

生：发光二极管变亮，灯泡的亮度也在增加

师：断开发光二极管呢？

生：灯泡瞬间熄灭

师：断开灯泡呢？

生：发光二极管继续发光

教学评析：以上操作，加强学生对于三极管的认识，知道基极电流控制集电极电流。

操作2：灯泡旁串联数字万用表（电流档）

师：滑动变阻器向上滑，观察到上面现象

生：集电极电流变大

师：当灯泡最亮时，观察到什么现象

生：电流基本保持不变

教学评析：通过多用电表实际测量，强调了基极电流控制集电极电流，但在饱和后继电器电流保持不变。遗憾的是基极电流过小，无法准确测量，故实验中未放入该操作。

实验四：三极管工作状态电压定量分析

实验三电路再探究，运用数字万用表电压档分别测量截止、放大、饱和三状态下的基极、集电极、发射极对地电位，测量数据表如下图所示

x教学评析：通过多用表准确测量，可让学生巩固，当基极是高电位时，NPN三极管才能导通。当三极管处于放大、饱和状态时，UBE的电压大致在0.7V附近。饱和时UCE在0.3V以下，三极管相当于导线，灯泡最亮。放大时UCE在0.7～电源电压之间，相当于三极管有一定的电阻。

三、设计光控路灯并焊接实物----尝试“物化”实用电路

在学习了重要的三极管及元器件知识后，就可以适当让学生尝试“物化”实用的电路图。

实验五：光控路灯电路图设计

材料：NPN三极管，发光二极管，光敏电阻，两节电池，100KΩ电阻，导线若干。

实验目的：根据提供材料绘制有光不亮，无光亮的光控路灯电路

师：电子控制系统有哪三部分组成？

生：输入，控制，输出

师：控制部分一般有三极管，门电路，集成块等构成，那么输入部分由哪些构成？

生：传感器串联电位器，中间点信号传送给三极管基极

师：输出部分一般有用电器构成，接三极管集电极

教学评析：此环节是为了解决学生首次绘制电路图，无从下手的问题，通过师生的一问一答，将电路的大致绘制方向讲清楚，提高了学生的绘制电路图效率。电路图如图4所示

实验六：实物焊接

准备焊接器材及光控路灯电路电子器材包

a.根据电路图5完成元器件在电路板上的插接，

师：电路板上有个电阻时330Ω，大家有找个那个电阻吗？

生：黄黄黑黑棕

师：电解电容器哪边是正极？

生：引脚长的是正，有白色竖线的是负极

将所有元器件都插接到电路板上.

教学评析：此部分问答，用来检验元器件部分的相关知识，让学生做到学以致用。

检查无误后，在元器件表面附上一层橡皮泥。

a.将电路板翻转，元器件引脚朝上

b.正常施焊

c.剪去多于引脚

实验七：实物电路验证

用引线将②和③导通，在将光敏电阻的引脚分别插入到③和④，如图6所示。安装电池，调节电阻RP，使发光二极管处于将亮不亮状态。使用手遮挡光敏电阻，模拟黑夜，正常情况下发光二极管会亮起。

教学评析：实验成果的展示，激发了学生学习电控的兴趣，“物化能力”有很大提高。

四、学生“物化能力”成果及反思

通过以上三个步骤的学生电控实验，收到了非常好的教学效果，学生能够自主分析相关的三极管电路。

焊接電路完成后，有个别小组发现发光二极管没有发光，学生能够自主使用数字多用电表，对电路进行检查，并对电路进行修正，“物化能力”显著提高。

在新高考的背景下，通用技术考试已不再是简单的纸笔考试，更看重，学生是否亲身经历过实验，是否对实验有反思。因此本实验设计方案较好的解决了电控教学的“起点”，培养了学生的“物化能力”，为后面的教学打下了坚实的基础。

参考文献

[1]郭秋维.以电子百拼为例浅谈培养学生的思维能力[J]，教学仪器与实验.2015年09期.

[2]施先群.高中生多用电表学习常见困惑及解释[J].教育信息化论坛.2019年1月.