巧用电学教具，改革模电课程

彭艳云 刘春英 郑隆浩 黄婕 李雪

摘 要：模电课程作为电子电气专业的专业基础课，是学生学习专业课程和走向职业岗位的基石。为达成职业能力培养的主要目标，模电课程需以动手实践为主，理论分析为辅，在教中学，在学中做，在做中学。巧用电学教具，可实现“教”“学”与“做”无缝切换，可将理论与实践有机融合，可有效激发学习积极性，可明显改善学习效果。

关键词：模电教学;电学教具;教学做

为提高高职学生的职业能力，探索各种适合高职教育的模电教学方法，然而不管是传统的教学模式，还是以信息化为主的新型教学模式，都因为传统教具上的时间（课时）、空间（场地）限制，未能真正将“教”“学”“做”融会贯通，合而为一。教师为了突破时空限制，要么重理论轻实践，要么轻理论重实践，导致学生无法真正做到以理论指导实践，以实践验证理论。为了实现“教”“学”“做”无缝切换，三位一体，笔者将“电学小子”电学玩具引入模电课堂，初探电学教具改革。

一、传统教具现状分析

由于教学课时宝贵、实训场地有限，教师在授课模电课程时，虽说是“教学做”一体化课程，但实际上难以做到教中学，做中学，学中做理论与实践也是分隔开来。为了让学生对元器件、对电路图、对产品原理有较深入的理解，尤其是前期教授项目理论知识时，只能借助多媒体图片或者视频或者分立的元器件、离线的电路板来辅助学生认识与理解。多媒体图片或视频太冰冷，难以激发学生學习兴趣与热情;分立的元器件难以连成电路板也很费时，不方便演示;离线的电路板无法直观看到实验现象，难以对故障进行模拟，难以调动学生的积极性。为了提高学生学习兴趣，方便老师教学演示、故障设置，直观演示实验现象、观察实验结果，急需引进或者开发适用于教学，成本可控的电学教具。

二、“电学玩具”进课堂，初探教学改革

由于成本和时间上的限制，为了调研电学教具的教学效果，笔者将“电学小子”玩具引入课堂。以晶体管放大电路项目为例，初探教学改革。

（一）分立元件的特性演示

传统课堂上，分立元件只能给学生展示外形，用万用表检测特性，基本上难以做到实时演示其电气特性。为了更加深入的了解元器件的电气特性，我们用“电学小子”演示了电容的充放电过程、二极管的单向导电性、二极管导通电压差异性、NPN和PNP管的差异性。

1.电容的充放电过程

传统课堂上，我们多次强调电容具有充电放电特性，能够存储电荷，但无法演示这一过程，学生对充放电只有概念上的认识，没有直观上的感受，笔者利用电学小子套件里面的导线、发光二极管、470uF电容、电键开关、拨码开关及电池盒，实时演示了电容的充电及放电现象。电容充电过程如图1所示，把拨码开关打到OFF档，把电键开关按下3s左右，电池盒给电容充电;电容放电过程如图2所示，手指放开电键开关，把拨码开关打到ON档，储存了电荷的电容给发光二极管供电，发光二极管发光，由于电容的电荷慢慢耗尽，发光二极管的亮度慢慢减弱，直至不亮。

2.二极管的单向导电性

传统课堂上，教师理论上讲解二极管的单向导电性或者用万用表的红黑表笔对调的方式来演示，理论讲解比较空洞，万用表演示比较烦琐，教师操作起来比较麻烦，笔者利用电学小子套件里面的导线、发光二极管及电池盒，非常方便的演示了二极管的单向导电性，解放了教师的双手，减轻了教师的负担。二极管正向导通过程如图3所示，发光二极管能够正常工作;二极管的反向截止过程如图4所示，发光二极管不能发光，无法正常工作，此过程只需将二极管反过来接入电路即可，非常简便地演示了二极管的单向导电性。

3.二极管导通电压差异性

传统课堂上，教师一句话带过发光二极管导通电压的差异性或者用万用表一个个演示不同颜色发光二极管导通电压的差异性，此过程烦琐，不方便教师演示的同时，也不方便学生对比观察，笔者利用电学小子套件里面的导线、红色发光二极管、绿色发光二极管及电池盒，只需要如图5所示将红色、绿色发光二极管并联，即可非常方便的演示不同颜色发光二极管导通电压的差异性，从图5中可以看出，绿色发光二极管的亮度低于红色的，因此红色发光二极管导通电压高于绿色发光二极管。如果想要观察其他颜色比如黄、蓝、紫等发光二极管，只需要将其再并联入电路即可。

4.NPN和PNP管的差异性

传统课堂上，教师理论上会把NPN和PNP三极管电路图符号放在一起，对比讲解两者的区别，在更深入的原理或者应用上很少涉及PNP管，学生无法对PNP有更深入的理解，也较难理解NPN和PNP两者的区别。教师不方便演示，学生也没有机会亲身感受两者的差异性。笔者利用电学小子套件里的导线、发光二极管、拨码开关、100Ω电阻、NPN管、PNP管以及电池盒搭建了三极管的数字应用电路，也即导通与截止两种状态。为了便于观察与分析，利用发光二极管的亮灭来直观显示三极管导通与截止两者状态。发光二极管亮，则三极管导通;若发光二极管不亮，则三极管截止。若要让NPN及PNP管都导通，两者的应用电路有较大的区别，为了便于解释，可以演示的同时，画示意图，更方便学生理解，达到更好的教学效果。NPN管的应用电路如图6所示，NPN管若要正常导通，需要满足VC>VB>VE或者满足发射结正偏，集电结反偏。PNP管的应用电路如图7所示，PNP管若要正常导通，需要满足VCVB

（二）实验演示

晶体管放大电路结构简单，为了能直观观察晶体管的放大特性，如果用传统实验的方法，则需要焊接、组装，还需要借助信号发生器、示波器等仪器仪表，信号发生器、示波器需外接电源、体积大、接线多、成本高屏幕又较小，烦琐又不方便操作也不方便全班同学观察实验现象。笔者利用电学小子套件里的导线、耳机线、电阻、扬声器、电容、NPN管及电池盒等如图8所示搭建了一个晶体三极管放大电路放大手机音频信号，并用扬声器播放出来的应用电路，达到类似低保真音响的效果。