面包板在電子技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用

陳紫晗

摘 要：本文通過(guò)剖析傳統(tǒng)中職電子技術(shù)教學(xué)存在的不足，以面包板在“三極管作為開(kāi)關(guān)功能元件”的教學(xué)中的應(yīng)用為例，探討借助面包板將“教師講”與“學(xué)生練”有效結(jié)合的教學(xué)方法的重要作用。

關(guān)鍵詞：電子技術(shù) 面包板 三極管

課 題：本文系福建省教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃2016年度課題——“中國(guó)制造2025”背景下的閩臺(tái)合作電子專業(yè)技能提升研究（編號(hào)：FJJK16-121）研究成果。

電子技術(shù)課程的內(nèi)容較為抽象枯燥，理論性較強(qiáng)，這不僅增加了中職學(xué)生的學(xué)習(xí)難度，也對(duì)教師的教學(xué)發(fā)起了挑戰(zhàn)。一般情況，通過(guò)一整學(xué)期的電子技術(shù)課程的學(xué)習(xí)，大部分學(xué)生仍然無(wú)法熟練掌握常用電子元器件的基本知識(shí)，如電阻器、電容器、二極管、三極管等元器件的性能，有些學(xué)生甚至無(wú)法正確區(qū)分二極管、三極管。萬(wàn)丈高樓從地起，電子技術(shù)課程是中職學(xué)生專業(yè)素質(zhì)的地基，如若地基未打牢，就不利于中職學(xué)生后期專業(yè)課程的學(xué)習(xí)。因此，在電子技術(shù)課程的教學(xué)中探索新型的教學(xué)方式，引入適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)器材極其必要，而面包板在電子技術(shù)課程中的應(yīng)用就是其中的一種。

一、傳統(tǒng)中職電子技術(shù)教學(xué)存在的不足

一方面，傳統(tǒng)教學(xué)的理論授課時(shí)間與實(shí)踐授課時(shí)間比重失衡，因?yàn)殡娮蛹夹g(shù)教學(xué)為理論性較強(qiáng)的特點(diǎn)，大多數(shù)教師習(xí)慣性地采用信息化手段，如PPT單向“強(qiáng)制性”地灌輸學(xué)生理論知識(shí)和基礎(chǔ)概念，大多學(xué)生在強(qiáng)行記憶的過(guò)程可能已經(jīng)喪失學(xué)習(xí)的興趣。

另一方面，傳統(tǒng)教學(xué)的理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)沒(méi)有相互滲透、互促互進(jìn)。大多數(shù)教師的教學(xué)分為兩個(gè)階段，即前期的單純講授理論知識(shí)和后期的引導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作。然而，由于大部分學(xué)生在前期沒(méi)有扎實(shí)的理論基礎(chǔ)，在后期只會(huì)按部就班的接線，無(wú)法深入地理解實(shí)驗(yàn)的原理和方法，也不會(huì)主動(dòng)思考為什么要這樣做或者是否有別的方法，有些學(xué)生甚至在理論學(xué)習(xí)階段已經(jīng)對(duì)課程學(xué)習(xí)失去了興趣，后期的動(dòng)手操作也只是流于形式。

二、面包板在中職電子技術(shù)教學(xué)中應(yīng)用的必要性

興趣是最好的教師。學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)一旦有了興趣，就會(huì)產(chǎn)生學(xué)習(xí)的動(dòng)力。講授《電子技術(shù)基礎(chǔ)》這門課程時(shí)，教師可以針對(duì)理論知識(shí)枯燥抽象難懂的特點(diǎn)，在學(xué)生剛剛接觸這門課程時(shí)，通過(guò)一些需要?jiǎng)邮值男?shí)驗(yàn)激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。例如引導(dǎo)學(xué)生使用面包板制作一個(gè)讓發(fā)光二極管點(diǎn)亮的簡(jiǎn)單電路（圖1），學(xué)習(xí)基礎(chǔ)較好的學(xué)生還可以進(jìn)一步思考，如何在剛才搭接的電路基礎(chǔ)上增加按鈕，按下按鈕發(fā)光二極管亮，松開(kāi)按鈕發(fā)光二極管熄滅（圖2）。學(xué)生通過(guò)自己搭建電路，不僅能加深電子技術(shù)基礎(chǔ)課程理論知識(shí)和基礎(chǔ)概念的認(rèn)識(shí)，打牢專業(yè)知識(shí)體系的基礎(chǔ)，還能增加對(duì)電子技術(shù)基礎(chǔ)及其他與之相關(guān)課程的學(xué)習(xí)興趣。

面包板是專為電子電路的無(wú)焊接實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)制作的。在電子技術(shù)教學(xué)中應(yīng)用面包板具有以下四大優(yōu)勢(shì)。第一，各種電子元器件無(wú)需焊接，可根據(jù)需要隨意插入或拔出，不怕漏電、不會(huì)燙手、不會(huì)燙壞元件。第二，節(jié)省了電路的組裝時(shí)間和教學(xué)資源，元件可以重復(fù)使用，如果電路實(shí)驗(yàn)失敗可重新組裝，電路實(shí)驗(yàn)成功亦可實(shí)驗(yàn)下一個(gè)新方案。第三，面包板方便攜帶，可帶入非實(shí)驗(yàn)室課堂，學(xué)生用面包板進(jìn)行電路的簡(jiǎn)單搭接，加上教師的隨堂講解，可以透過(guò)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象看到電路原理，加深學(xué)生對(duì)電子元器件、電路原理的理解和記憶。第四，面包板給了學(xué)生一個(gè)寬松的電路實(shí)習(xí)環(huán)境，有助于學(xué)生創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。

因此，教師在對(duì)整個(gè)課程的教學(xué)過(guò)程中都可以借助面板包進(jìn)行教學(xué)，讓學(xué)生自己動(dòng)手搭建更多的電子電路，用“教師講”“學(xué)生練”有效結(jié)合的教學(xué)方法，讓學(xué)生從感性的基本認(rèn)識(shí)自然過(guò)渡到理性的深層次的認(rèn)識(shí)。同時(shí)，教師將理論教學(xué)和動(dòng)手實(shí)驗(yàn)二者穿插結(jié)合，在淡化了理論課這個(gè)概念的同時(shí)提高了學(xué)生的動(dòng)手能力。

三、面包板在電子技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用

三極管被認(rèn)為是現(xiàn)代最偉大的發(fā)明之一，它的出現(xiàn)是“電子技術(shù)之樹(shù)上綻開(kāi)的一朵絢麗多彩的奇葩”。這是因?yàn)槿龢O管具有不可思議的電流控制作用，并且具有能夠大規(guī)模生產(chǎn)和集成的特點(diǎn)。熟練掌握三極管相關(guān)知識(shí)是電子技術(shù)課程學(xué)習(xí)必不可少的基本功。但是，學(xué)習(xí)三極管的相關(guān)知識(shí)要求學(xué)生理解消化繁雜的帶英文的公式參數(shù)和非線性函數(shù)曲線，對(duì)理論知識(shí)較為薄弱的中職學(xué)生而言，學(xué)習(xí)難度不言而喻。

筆者將以面包板在“三極管作為開(kāi)關(guān)功能元件”的教學(xué)中的應(yīng)用為例，探討面包板在電子技術(shù)整個(gè)課程教學(xué)中的應(yīng)用。以下便是作者借助面包板搭接電路，促進(jìn)學(xué)生了解三極管作為開(kāi)關(guān)功能的教學(xué)步驟。

1.三極管的外觀認(rèn)識(shí)

引導(dǎo)學(xué)生如何在實(shí)際的元器件中辨別出三極管的三個(gè)極以及如何分辨出NPN和PNP型的三極管。

2.三極管的作用

可作為“開(kāi)關(guān)”和“放大”兩大功能使用。通常在單片機(jī)電路中，也就是一般驅(qū)動(dòng)電路中作開(kāi)關(guān)作用，可以用小電流驅(qū)動(dòng)大電流的設(shè)備。開(kāi)關(guān)和放大只是和三極管外圍的一些電容電阻的差異，起到不同的作用。

3.三極管作為開(kāi)關(guān)功能的原理介紹

NPN型三極管：給基極一個(gè)微弱的電流，集電極和發(fā)射極就能連接，電流從集電極到發(fā)射極才能流通，反向不可流通。

PNP型三極管：給基極一個(gè)微弱的電流，集電極和發(fā)射極就斷開(kāi)。

4.制作最簡(jiǎn)單的開(kāi)關(guān)控制電路，再次介紹三極管的作用與運(yùn)用原理

根據(jù)給出的電路原理圖（圖3），選擇電路所需的元器件并對(duì)其引腳進(jìn)行相應(yīng)處理后，用導(dǎo)線將這些元器件按照電路圖連接起來(lái)。90%的學(xué)生按照要求可以完成電路的搭建實(shí)現(xiàn)電路的功能，只要斷開(kāi)或接通電源正極到基極端的導(dǎo)線就可控制電路中LED燈的亮暗，即可控制開(kāi)關(guān)。

在上面的電路中，讓學(xué)生把電路中NPN型三極管換成PNP型三極管，其他電路不變，經(jīng)過(guò)更換大家會(huì)發(fā)現(xiàn)只是更改了三極管的型號(hào)，LED燈就不亮，符合前面講解的對(duì)于PNP型三極管，給基極一個(gè)微弱的電流，集電極和發(fā)射極就斷開(kāi)。此時(shí)，讓學(xué)生思考采用PNP型三極管如何改造電路使電路中LED燈點(diǎn)亮。經(jīng)過(guò)討論可以得到，將三極管的基極接地LED就可以點(diǎn)亮，接地就相當(dāng)于電流的取消，電路如圖4所示。

通過(guò)以上兩個(gè)簡(jiǎn)單的開(kāi)關(guān)控制電路，讓學(xué)生明白NPN型三極管相當(dāng)于常閉型水龍頭，在沒(méi)有用力打開(kāi)水閘時(shí)，水龍頭是關(guān)著的。NPN型三極管在基極沒(méi)有電壓或接地時(shí)，集電極到發(fā)射極間沒(méi)有電流通過(guò)。

PNP型三極管則相當(dāng)于常開(kāi)水龍頭，平時(shí)水一直流出，只要用力旋轉(zhuǎn)水閘才會(huì)關(guān)閉。PNP型三極管的基極沒(méi)有電壓或接地時(shí)，集電極和發(fā)射極就是導(dǎo)通的，只有當(dāng)基極有一定電壓（或電流）時(shí)，集電極和發(fā)射極才會(huì)斷開(kāi)。

在電路制作中，兩種類型的三極管同等重要，兩種開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)可以應(yīng)用到各種電路當(dāng)中，下面通過(guò)兩個(gè)實(shí)驗(yàn)證明給大家看。

5.制作一個(gè)有趣的延時(shí)燈電路（圖5），幫助學(xué)生深化理解三極管的作用和應(yīng)用原理

結(jié)合前面講過(guò)的電容具有儲(chǔ)存和釋放電能的特性，利用電容充放電特性來(lái)控制三極管的開(kāi)關(guān)。如果只是簡(jiǎn)單的按鍵控制，LED燈只會(huì)在按下按鍵時(shí)點(diǎn)亮，松開(kāi)時(shí)熄滅。加上電容之后，按下按鍵時(shí)電池正、負(fù)極恰好接到電容正、負(fù)極，電容開(kāi)始充電。松開(kāi)按鍵后電容里儲(chǔ)存的電能仍然通過(guò)電阻輸入到基極，因?yàn)榛鶚O是控制端，消耗的電流小。電容里的電能會(huì)一點(diǎn)一點(diǎn)釋放，LED燈則持續(xù)點(diǎn)亮。隨著電容量的電量越來(lái)越少，LED燈也越來(lái)越暗，最終熄滅。這一慢放電過(guò)程會(huì)持續(xù)一段時(shí)間，實(shí)現(xiàn)延長(zhǎng)時(shí)間的點(diǎn)亮效果（簡(jiǎn)稱延時(shí)）。

6.制作光敏小夜燈，引導(dǎo)學(xué)生充分運(yùn)用三極管的作用和應(yīng)用原理

光敏電阻是通過(guò)光線強(qiáng)弱來(lái)改變其自身電阻值的傳感器。與按鍵不同，光敏電阻不是只能感知有光和無(wú)光，而是能把光線的強(qiáng)弱變成不同的電阻值。光線強(qiáng)時(shí)，電阻值變小，光線弱時(shí)，電阻值變大。有光時(shí)光敏電阻的阻值變小，三極管基極為高電平，三極管處于截止?fàn)顟B(tài)，LED燈不亮。無(wú)光時(shí)光敏電阻值變大，三極管基極為低電平，三極管處于導(dǎo)通狀態(tài)，LED燈亮。

讀懂原理圖是進(jìn)行面包板制作的先決條件，只有在了解整個(gè)電路所具備的功能和在裝調(diào)過(guò)程中可能出現(xiàn)的情況后，才能有的放矢地進(jìn)行電子電路的制作與調(diào)試。因此，85%的學(xué)生為了能更好地搭接出電路，在教師講解電子元器件的基本知識(shí)和基本電路原理會(huì)比以往更加的認(rèn)真聽(tīng)講，學(xué)習(xí)效果會(huì)更好。

學(xué)生通過(guò)在面包板上搭建不同的三極管控制電路，掌握三極管引腳的識(shí)別、分析三極管的工作原理，了解三極管作為開(kāi)關(guān)功能在電路中應(yīng)用。此外學(xué)生還可以搭建一些有趣的電路，增加對(duì)這門課程的學(xué)習(xí)興趣。在教學(xué)過(guò)程中，先借助面包板讓學(xué)生掌握三極管開(kāi)關(guān)的功能，為接下來(lái)更好的學(xué)習(xí)三極管的放大特性做鋪墊。

四、小結(jié)

教師利用面包板進(jìn)行教學(xué)，有利于學(xué)生掌握電子制作的操作技能、強(qiáng)化學(xué)生的動(dòng)手能力、提高學(xué)生分析和解決問(wèn)題能力，并能夠幫助學(xué)生積累實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。借助面包板教學(xué)，充分利用“教師講”與“學(xué)生練”有效結(jié)合的教學(xué)方法，通過(guò)豐富的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、直觀的電路工作狀態(tài)展示、制作成功后的成就感激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，在動(dòng)手實(shí)踐中逐步提高學(xué)生自身的理論水平和技能水平。

參考文獻(xiàn)：

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