整機分模塊方法在電子技術系列課程中的應用

摘?要：文章通過從電子產品整機到模塊又從模塊到整機的過程，分析和梳理電子技術課程內容的特點，將分模塊整機教學方法引入課堂教學，通過一些實例將抽象的概念形象化，旨在提高學生的接受程度，從而進一步激發(fā)學生的學習興趣，提高學習效果，具有良好的理論意義和實際意義。

關鍵詞：電子技術;整機;分模塊;教學方法

中圖分類號：G642?文獻標識碼：A

《電子技術及應用》課程是學校計算機科學與技術和物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)非常重要的一門專業(yè)基礎課，內容包括電子技術基本單元電路的組成、工作原理及典型應用，該課程理論性強、實踐要求高，對于同學后續(xù)硬件相關課程有著不可替代的專業(yè)啟蒙作用。學校是以物流、經(jīng)管專業(yè)為主的學校，大部分學生對于此專業(yè)開設的難度大、工程性較強的電子技術課程興趣不大、缺乏信心、學習效率低，對于硬件基礎課程電子技術課程一般不會用太多的精力和時間用在電子技術這門課上。對于電子技術中半導體器件、放大電路、反饋電路等難以理解的電路，學生掌握起來非常困難，經(jīng)過大量做題、反復講解、反復再做題的訓練之后，再遇到新的有挑戰(zhàn)性的問題，有些學生仍然不能得心應手解決問題。

1 電子技術教學過程中存在的問題

電子技術中新技術層出不窮，電子技術課程的教學內容也在不斷擴充和更新。計算機科學與技術和物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)非電類專業(yè)，電子技術由于課時少，相關的電類課程實驗少，目前基本是在傳統(tǒng)的、用分立元件搭建電路實驗的模式，僅僅在實驗室進行搭建電路和測試驗證類實驗是遠遠不夠的，需要一些工程類綜合的實踐技能才能夠完成系統(tǒng)理解課程所講內容。在以往電子技術的課堂授課中，以教師講解為主，更加關注教師教的過程，教師根據(jù)自己的步驟講解課程，忽略了學生是否能夠有效地學習，難以發(fā)揮學生的主觀能動性。課堂上更多的是對零星知識點的講解，忽視了培養(yǎng)學生的深度整體理解能力和與實踐結合的能力，忽視了學生的個體差異，從而使部分學生難以跟上教師的進度。特別是難度較大的章節(jié)，例如反饋電路和多級放大電路本身比較抽象，傳統(tǒng)教學方式很難將其形象化、具體化、系統(tǒng)化，學生學習起來很難理解，打擊了一些基礎不好學生學習課程的積極性。

現(xiàn)有的一些電子技術類的教學引入一些實際案例來啟發(fā)教學，或者用任務驅動方式教學來提高積極性，也有一些研究是針對電子技術教學內容中的某個知識點切入趣味化設計，從而提高學生的興趣。但是很多方法缺乏課程知識點的系統(tǒng)性整合，難以讓學生對課程內容整體上有深入的理解和認識。

2 電子技術與電子工藝課程結合

《電子技術及應用》也是一門工程特點和實踐性很強的課程，加強工程訓練，對于培養(yǎng)工程人員的素質和能力作用非常重要，經(jīng)過探索實踐，將電子技術課程與電子工藝實訓課程有機結合達到非常好的效果。

電子工藝實訓是電子課程十分重要的實踐性教學環(huán)節(jié)，是實現(xiàn)電子技術基本理論和工程實際相聯(lián)系的橋梁，通過學生自己動手設計、制作電子產品，從而了解并掌握電子產品設計、制作的基本方法，同時能夠掌握焊接工藝、電子器件識別、基本實驗儀器使用方法等，而且通過電子工藝課程的學習能夠使學生鞏固和加深所學電子技術的知識，培養(yǎng)學生嚴謹?shù)目茖W作風，全面提高學生的實踐動手能力和分析問題、解決問題的能力，通過電子工藝課程中電子產品整機的焊接和組裝，可以將電子技術課程中各模塊的知識有機整合。

電子工藝課程中采用超外差式收音機為典型的電子產品案例，超外差式收音機由天線接收的信號經(jīng)輸入回路選頻后與本機產生的正弦波振蕩信號，共同送入變頻級進行混頻，產生一個固定的差頻信號。中頻信號經(jīng)過幾級中頻選頻放大電路的放大后，加至檢波級進行檢波。解調出的音頻信號經(jīng)前置低放級電壓放大、功率放大級放大后推動喇叭發(fā)出聲音。超外差式收音機是把接收到的電臺高頻信號，用一個變頻級電路將它轉化為頻率固定的中頻信號，由于中頻頻率較低又是固定的，所以中頻調諧放大電路可以做到選擇性好、增益高又不易自激。這樣靈敏度和選擇性都可大幅度改善，而且可使整個波段接收靈敏度均勻。電子工藝實訓中將收音機看作多級放大電路所以在多級放大電路中在理論講解的內容，在收音機的安裝過程中都可以得到實踐的機會。

一臺完整的超外差式收音機中幾乎包含了電子技術中講解的各種基本的單元電路，如變頻（混頻）、振蕩、中頻調諧放大、檢波、低頻電壓放大和功率放大等，通過收音機的裝配可以比較全面地學習電子技術。由于各種接收機如電視機和遙控遙測裝置等也大多采用超外差工作方式，安裝好一臺標準的超外差式收音機后，可以進一步學習其他更復雜的電子裝置。

3 整機講解電子技術課程

如何讓學生能夠系統(tǒng)理解電路中的典型電路的應用并讓學生能夠感知，以提高學生的學習興趣。將電子技術實訓課程和理論講解有機結合起來是一個很好的方法。在實訓課上超外差式收音機電路基本涵蓋了各種基本元器件：（1）電阻、電感、電容、變壓器、半導體器件等基本元器件;（2）基本單元模塊電路放大電路、反饋電路、振蕩電路、濾波電路、選頻電路、調諧電路等。這些基本電路是電子技術上講解的典型電路，而超外差式收音機正好是將這些基本電子元器件和基本電路整機組合形成一個電子產品。在電子技術實訓課上焊接收音機時學生能夠看到這些基本電路的具體應用，讓學生感知了這些電路的應用能夠達到一個什么樣的效果，每個電路在整機電路中起到什么作用，各個模塊的基本電路又是如何耦合到一起的。然后在理論講解課上將整機電路模塊化講解，學生了解每一個模塊基本電路的定量和定性分析。在理論上再擴展和提升模塊的知識點，然后再回來整機看收音機的實際基本電路應用，這樣經(jīng)過基本電路講解及模塊化—模塊擴展提升—整機電路的應用（超外差式收音機組裝）—基本電路的實際講解，學生經(jīng)過整機到模塊化再從模塊化到整機，對電子技術課程知識的梳理和整體認識，幫助學生理解晦澀難懂的理論，到從更高的有機整體的角度理解知識。不僅增加了學生學習的興趣，還提高了學生對電子技術基本元件基本電路的更深層的理解和應用。數(shù)字電路采用數(shù)字時鐘顯示電路對數(shù)字電路的邏輯電路、寄存器、計數(shù)器、譯碼顯示電路等進行整機分模塊講解。

4 分模塊講解電子技術

（1）基本半導體器件模塊。很多同學理解不了二極管的本質，在超外差式收音機中一發(fā)光二極管顯示電源的供電情況，學生在感知上看到發(fā)光二極管的作用和工作情況從而引出二極管的單向導電性的工作原理。然后接著介紹二極管在整流電路、檢波、鉗位、穩(wěn)壓電路等的應用。在超外差式收音機的放大電路中學生看到了三極管的放大作用，然后將放大作用上升到理論環(huán)節(jié)，深入到三極管的內部研究由于外部滿足不同的電壓引導三極管內部運載電荷內部載流子的變化情況，從而達到用小電流控制大電流達到放大的目的。按照電路基本模型和定理對三極管進行定性和定量分析。

（2）基本放大電路模塊，放大電路是非線性電路，在分析過程中給學生帶來很多難題。通過對收音機整機的焊接和調試工作，讓學生了解收音機中的三極管如何能夠將接收的微弱信號進行有效的放大從而能夠收到電臺。在調試的過程中首先測量靜態(tài)工作點然后進行信號即動態(tài)工作點的調試，靜態(tài)和動態(tài)都達到要求才可以順利收到電臺，學生通過對收音機的調試感知了三極管放大電路的要求，然后在理論上通過電路模型和電路原理對放大電路進行定性和定量的分析。將非線性電路線性化，引出靜態(tài)工作點和動態(tài)參數(shù)的計算方法。

（3）多級放大電路模塊，超外差式收音機整機是一個多級放大電路，在焊接和調試收音機的過程中學生已經(jīng)體會到了一個多級放大電路的工作過程。這時帶著實際問題，然后在理論上分析多級放大電路。了解多級放大電路的各個級即各個模塊之間的耦合，多級放大電路的靜態(tài)和動態(tài)計算方法，多級計算和單立放大電路之間分析的過程的聯(lián)系，這樣對多級放大電路復雜問題一層一層展開，將無從下手的較難問題簡化，學生從實踐到理論掌握了整機放大電路的定量和定性分析方法。多級放大電路每一極要求不一樣引出處理不同級問題的差分放大電路和推挽式功率放大電路。

（4）反饋電路模塊，超外差收音機整機中應用了AGC自動增益控制電路和振蕩電路，這兩個電路分別是典型負反饋和正反饋電路的應用。學生在調試收音機時感知了反饋電路給放大電路帶來的性能影響。在此基礎上詳細介紹反饋電路理論分析，以及分析負反饋對放大電路性能的影響。在正反饋中介紹振蕩電路產生的條件，從而介紹波形發(fā)生器，正反饋的應用。這樣將難于理解的反饋電路在實際和理論上分析透徹。

（5）時序邏輯電路模塊，通過對基本RS觸發(fā)器、可控RS觸發(fā)器、JK觸發(fā)器、D觸發(fā)器的講解，引出計數(shù)器，通過時序邏輯電路的分析和設計，設計六進制，二十四進制、十進制等計數(shù)器進行時鐘電路的分析和設計。

（6）顯示電路模塊設計，通過譯碼器講解顯示電路的譯碼和顯示過程，充分理解顯示電路的原理，從而設計時鐘電路的顯示過程。

5 結語

將整機分模塊方法應用于電子技術系列基礎的理論和實驗教學，促進學生更好的感知、理解、提升課程內容，提高自己的電子技術分析和設計能力。通過系統(tǒng)的課程學習，學生應能理解基本的概念定義、基本半導體器件內部結構，熟練使用半導體器件進行電路設計，熟練分析設計放大電路，熟練用反饋電路改善基本放大電路，善于利用各種基本電路設計實用電路。學生應對課程內容體系有整體、系統(tǒng)的理解和深入的認識，也為后續(xù)相關課程打下堅實的基礎。

參考文獻：

[1]劉全忠，劉艷莉.電子技術（電工學II）[M].4版.北京：高等教育出版社，2015.

[2]秦曾煌.電子技術（電工學下冊）[M].7版.北京：高等教育出版社，2016.

[3]趙建領.51單片機開發(fā)與應用技術詳解[M].北京：電子工業(yè)出版社，2009.

[4]朱銘琳.數(shù)字電路課程研究[J].科技風，2019（11）.

[5]從申.模擬電子技術教學方法[J].智庫時代，2019（7）.

作者簡介：孫媛（1969—?），女，碩士，副教授，主要從事數(shù)據(jù)檢測和管理等教學和科研工作。