模拟电子技术课电路识图教学方法探究

刘晓娣　胡昊　李香宇

［摘 要］电子电路识图是电子信息类专业学生必备的一项技能，模拟电子技术作为该专业学生在电子技术方面的入门课程，对学生系统概念建立、识图能力培养具有重要意义。模拟电子技术课程组从识图方法融入课堂、元器件多维认知、单元电路分析、功能电路训练和综合项目实作五个层面，构建一种多方位认知、全过程融入的识图教学方法，使学生建构系统概念、筑牢识图基础、把握识图核心、强化识图要领、提升识图能力。该方法应用于教学实践，使学生的识图能力得到有效提升。

［关键词］电子电路识图；模拟电子技术；多方位认知；全过程融入

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 2095-3437（2022）10-0152-03

电子电路识图是电子信息类专业学生必备的一项技能，对后续课程学习和相关专业任职具有重要作用。模拟电子技术作为该专业学生在电子技术方面的入门课程，对学生系统概念建立、识图能力培养具有重要意义。部分学生在实际的学习中，往往注重基本单元电路的分析与测试，而忽视电子系统整体的认知，导致在学完整门课程之后，可能会熟练掌握各个基本单元电路，但是看到系统电路时则满脸茫然、无从下手。为此，笔者在多年的模拟电子技术课程教学中，开展电路识图教学方法研究与实践，从系统方法、常用元件、基本电路、功能电路、项目实作五个层面，构建一种多方位认知、全过程融入的识图教学方法，有效促进了学生识图能力的提升。

一、识图方法融入课堂，建构系统概念

一般的电子电路识图主要包括四个步骤：1.辨清出入，明确信号流向；2.化整为零，分解电路模块；3.剖析单元电路，确定功能原理；4.统观整体，确定系统功能与特点。直接给学生灌输这四个步骤，学生记住很简单，却不会运用，教学效果并不好。为了使学生树立识图的意识、建立系统的概念，应将识图方法融入课堂教学环节。

课程伊始，通过音频放大电路让学生直观感受电子电路的功用，激发学习兴趣，进而給学生展示音频放大电路的内部电路；对照内部电路，融入识图的第一步——辨清出入，明确信号流向。要识读一个电路图，首先得辨清该电路的输入和输出。一般来说，电路的输入在左、输出在右，信号的走向由左到右、由上到下。课程教学中，在涉及分析电路时，可首先引导学生辨清输入和输出，明确信号的流向，然后再进行具体电路结构及参数的分析。

通过课前调研，发现大部分学生对包含元器件较多的电路会感到困难。在介绍单元电路时，注重从器件功能的角度对电路进行拆解，融入识图的第二步——化整为零，分解电路模块。通常按照电路所实现的功能，以信号的流通方向为线索，把电路分解成若干模块，以降低分析难度。例如，在介绍共射放大电路时，融入识图思想，将电路组成按照功能分解，首先以晶体管为核心设置外围直流偏置电路，使其工作在放大状态；在此基础上，输入端通过小电阻或电容接入信号源，输出端通过直接耦合或阻容耦合接入负载。在分析多级放大电路时，引导学生先对电路进行分解，然后再分析计算。

虽然电子电路的形式千变万化，所采用的电子元器件也有较大差异，但基本电路的组成原则是不变的。因此，在课程学习中，注重单元电路的分析与测试，融入识图的第三步——剖析单元电路，确定功能原理。例如，在介绍放大电路、运算电路、振荡电路时，以典型单元电路为例进行剖析，归纳总结这些基本电路的结构特征及功能原理。

在课程教学中，注重系统概念的建立，在分析多级放大电路时，融入识图的第四步——统观整体，确定系统的功能与特点。在确定各个单级放大电路的功能之后，分析前后级放大电路之间的联系，从而确定整个电路所实现的功能和性能特点。

二、元器件多维认知，筑牢识图基础

元器件是构成电子电路的基础，因此要能够有效识图，需要了解电路板上的电子元器件。学生前期已学习了电阻、电容、电感等元件，在模拟电子技术课程中学习的元器件主要是二极管和三极管。为了打牢学生的识图基础，笔者从外形、符号、引脚、特性、参数、典型应用电路六个维度，建立电子元器件认知体系。

（一）外形认知

通过外形认识各种电子元器件“长啥样”，将实物与名称、电路符号相对应。为了提高认知效果，可研制元器件认知板，使学生从外形上直观认知元器件，如图1所示。

（二）符号认知

电路符号是电子元器件在电路中的代号，由电路符号可了解一个元器件有几个管脚，如果管脚有正负极性之分，在电路符号中也有表示。如二极管符号如图1上部所示，三角形表示正向导通时电流的流向，用字母“D”表示，这是英文名“Diode”的第一个字母，在有些材料里也用“VD”表示。

（三）引脚认知

二极管有两个引脚、三极管有三个引脚，而且它们的引脚不能相互代替，因此需要通过元器件符号或实物进行引脚的识别和引脚极性的识别。如在二极管的符号中，三角形底边一侧为阳极、顶端一侧为阴极；对于二极管的实物，观察其外形可直接分辨出两个引脚的正负极性，如图1中第一排，第1个和第3个二极管有黑色色带的一端为负极，第2个和第4个有灰色色带一端为负极，发光二极管长引脚为正极、短引脚为负极。

（四）特性认知

元器件特性是后续分析电路工作原理的基础。首先人理论上精讲器件特性，然后通过电路认知板直观演示，由抽象到具象、由特性理论到实用电路，激发学生兴趣。例如，二极管首先通过特性曲线介绍其单向导电性，然后利用二极管认知电路模块，如图2所示，使学生对二极管特性建立直观认知：电路中的蜂鸣器分别与正反连接的两个二极管电路连通，一路通电后蜂鸣器发声、另一路通电后蜂鸣器不发声，使学生直观看到二极管在外加正向电压时导通、外加反向电压时截止，加深对单向导电性的理解。

（五）参数认知

要正确使用元器件，需要了解其性能参数，如二极管常用的主要参数有最大整流电流、最大反向工作电压、反向电流、最高工作频率等，在实际应用中，需要根据管子的参数选择满足需要的二极管。

（六）典型应用电路认知

每一种元器件都有许多的应用电路，典型应用电路是最为常见的应用电路。通过典型应用电路的认知，可以以点带面、举一反三，如二极管的典型应用电路有整流电路、限幅电路、检波电路等。

三、单元电路分析，把握识图核心

单元电路是由若干电子元器件构成的、具备某一特定功能的基本电路，是组成各类电子电路的核心。要识读电路图，必须熟练掌握单元电路的典型结构、基本原理和功能特点。为此，从以下三个方面进行单元电路分析，把握识图核心。

（一）突出基本、归类分析

在模拟电路中，涉及的单元电路众多，在童诗白、华成英主编的《模拟电子技术基础》教材中，仅“基本放大电路”一章由三极管组成的放大电路就有34种，若对这些电路一一分析记忆会花很多时间，而且没必要。在课程教学中，对模拟电子技术中涉及的单元电路进行归类，突出基本单元电路的组成原则、工作原理与性能特点。

（二）找准特征，识别类型

为方便学生识别单元电路的类型，归纳各类单元电路的结构特征，辨析同类单元电路不同电路形式的差异。如基本放大电路有共射、共集和共基三种基本组态，在电路识别时，首先抓住具有放大功能的核心元件——三极管这一主要特征，识别放大电路；然后抓住电路连接的主要特征——共谁谁接交流地，识别放大电路的具体组态。由集成运放构成的运算电路，典型结构特征是存在由集成运放的输出端到反相输入端的通路，即引入电压负反馈；由集成运放构成的电压比较器的结构特征是集成运放处于开环状态或仅引入正反馈；振荡电路的电路特征是没有输入信号，只有输出信号；功率放大电路的典型结构特征是有一对性质相同或相异的三极管，且都由射极输出，构成对称结构。

（三）剖析原理，把握性能特点

电子信息类专业学生必须具备电路分析的能力，因此在课程教学中，要掌握基本单元电路的工作原理及性能特点。首先分析基本单元电路中的典型电路，辨清各个元器件的作用及其对电路性能的影响，剖析该类电路的工作原理，掌握其性能特点。在此基础上，对同类型的其他电路形式采用类比分析法，引导学生运用已有知识自行分析，最后总结特点与差异。如三种组态的基本放大电路，电压增益、电流增益、阻抗以及应用皆有差异，先以基本共射放大电路为例进行讲解，然后提供共集和共基两种放大电路由学员分析，最后师生共同归纳总结三种组态基本放大电路的特点与差异。

四、功能电路训练，强化识图要領

在模拟电子技术课程学习中，大多数学生注重元器件的特性、单元电路的分析，但缺乏对功能电路、实际电路的分析，导致难以建立电子系统的整体认知。为此，在教学过程中，应采用阶梯式识图训练，强化识图要领，培养识图技能。

（一）以一类单元电路为对象，设置功能背景下的多级电路识图训练模块

在一类单元电路学完之后，选取该类单元电路的不同形式组成的多级电路进行识图训练，使学生以识图方法为指导，着手分析基本的多级电路，熟悉基本单元电路在功能电路中的应用，了解多级电路之间的耦合方式，为后续系统电路分析奠定基础。例如，在基本放大电路学完之后，选取电台音频放大电路中的电压放大模块——多级低频电压放大电路，引导学生遵循识图要领，运用基本放大电路知识进行逐步分析，确定多级电路的功能，同时深入理解多级放大电路的性能、负反馈放大电路的作用，提升对基本放大电路的分析能力。在运算电路学完之后，选取飞行控制中的运算电路模块，引导学生遵循识图要领，综合分析比例运算、加减运算以及微积分运算电路，加深对运算电路的理解，也增强对运算电路在实际功能实现中的认知。

（二）以两类及以上单元电路为对象，设置功能电路识图训练模块

选取两类及以上的单元电路组成的功能电路开展识图训练，使学生运用识图要领，综合运用多类单元电路知识，分析电路整体功能以及各单元电路在功能电路中的作用，逐步建立系统观。在该阶段，专门研制电路功能认知板，如图3所示，从原理电路分析、电路实物认知以及电路功能测试三个维度，提升识图训练效果。在运算电路和电压比较器学完之后，选取如图3所示的温度检测报警电路，引导学员进行识图训练。该电路是一个利用LM324集成运放组成的检测控制认知电路，用可变电阻Rp阻值大小的调整代替传感器获取的外界信息的变化。从电路结构上来看，可分为三级：输入级由电桥和差分放大电路组成。由左侧电桥感知要检测的信息，由集成运放构成的差分放大电路对两桥臂中A、B两点的电压差值进行放大。中间级是一个单门限电压比较器，将检测放大后的电压与参考电压进行比较。输出级是报警电路，当检测放大后的电压大于参考电压时，发光二极管发光，发出报警信号；反之，则不报警。同时在该电路板设置多个测试点，利用万用表可以测量电桥的输出电压、电压比较器的输入电压、基准电压及输出电压等。

（三）设置系统实用电路训练模块

在单元电路、功能电路训练之后，选取电台音频放大电路、飞机电源调压器等实用电路案例，综合运用已有知识进行系统识图训练，理解实用电路中元器件的连接与布局特征，体会实用电路中的滤波、阻抗匹配等现实问题的处理方法。通过课程教学中的识图训练，使学生逐步认识电路识图的重要性，并建立系统概念、强化识图要领、培养识图技能。

五、综合项目实作，提升识图能力

为了促进理论知识向实践能力的转化，模拟电子技术课程设置课外综合项目实作环节，使学生在实践中亲身体验单元电路选取、功能电路实现、硬件电路布局等方面的奥妙。该类项目实作由学生以小组为单位利用课余时间在开放实验室完成。每组根据兴趣特长自主选题制作一个电子系统，如音频放大电路、可调直流稳压电源、波形变换电路等，按照方案选定、电路设计、搭建调试、汇报展示四个步骤由小组成员共同完成。在项目实作过程中，学生从实际应用出发，综合运用已有知识分析问题、解决问题，培养了学生的创新实践能力，提升了识图能力。

六、结语

为提升学生的电路识图能力，笔者在模拟电子技术课程教学中，从识图方法融入课堂、元器件多维认知、单元电路分析、功能电路训练和综合项目实作五个层面，将模拟电子线路识图融入教学全过程，使学生建构识图概念、筑牢识图基础、把握识图要领、培养识图技能、提升识图能力。但是，电路识图能力的提升仅通过课堂学习是远远不够的，还需要通过不断的实践训练，多搭建电路、多读实用电路图，在实践中不断提高。

［ 参 考 文 献 ］

[1］ 童诗白，华成英.模拟电子技术基础（第4版）[M].北京：高等教育出版社，2006.

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[4] 梁玮.基于深度学习导向的课程教学改革研究：以“电路与模拟电子技术”课程为例[J].大学教育，2020（9）：104-106.

[5］ 韩雪涛.电子电路识图、应用与维修[M].北京：电子工业出版社，2019.

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[7］ 舒绍先，林为农，李文庆.电子电路识图方法探析[J].景德镇高专学报，2005（4）：36-38.

［责任编辑：张 雷］