培養電路“物化能力”的探析

潘海波

◆摘? 要：“物化能力”是指將意念、方案轉化為有形物品或對已有物品進行改進與優化的能力。物化能力是技術的實踐、創造性特征的重要體現。因此要在通用技術課堂中培養學生的物化能力，將附錄部分打造成實驗課，讓學生在實驗課中，體會“物化能力”。

◆關鍵詞：物化能力;三極管;多用電表;實驗

普通高中通用技術課程是與九年義務教育中的信息技術和勞動與技術教育相銜接，以提高學生的技術素養為主旨，以設計學習、操作學習為主要特征的基礎教育課程，是國家規定的普通高中學生的必修課程。通用技術核心素養包括“技術意識”、“工程思維”、“圖樣表達”、“創新設計”和“物化能力”五個方面，但由于技術考試目前還是以紙筆考試為主，在通用技術實際教學中缺少了實踐操作活動，導致了學生“物化能力”這方面素養較差，例如對于電子電路的設計，實際課程中很少會讓學生參與焊接，電路的接線，從而導致學生有了金點子，卻無法將其“物化”。而隨著浙江省高考改革的深入，通用技術電子控制這一塊考查知識對學生的要求也越來越高，教師教學中遇到的困惑也越來越多。

電控附錄部分是學習《電子控制技術》的基礎，學好了該部分，學生就能更好的設計電路，并為以后“物化”出更具有實用價值的電路打下基礎。為提升學生電路的“物化能力”，本人設計了一系列附錄部分實驗方案，現對實施情況進行總結。

一、認識元器件及多用電表使用----電路“物化能力”基礎

電路元器件是電路“物化”的基礎，學生要知道元器件的作用，并能讀取元器件銘牌內容，更要會熟練使用多用電表。

實驗一：認識元器件

準備元器件大禮包，其中包含附錄中的電阻、電容、二極管、三極管以及后

續的光敏、熱敏電阻等傳感器、繼電器、集成塊等。著重介紹附錄中的元器件：

1.電阻：觀察固定電阻外形如圖1;

師：該固定電阻有哪幾種色環？

生：棕灰黑棕棕。

師：色環法讀數：棕1紅2橙是3，4黃5綠6為藍，7紫8灰9對白，黑是0，金五銀十表誤差。最后一位為誤差，倒數第二位是10的n次，請大家讀數。

生：180×101Ω±1%

觀察電位器、滑動變阻器如圖2;

師：此電位器標識為504，可通過數碼法讀出最大阻值：最后一位是10的n次。

生：50×104Ω

2.電容：觀察固定電容器和電解電容器。認識電解電容器的長短腳;

師：區分電解電容器的長腳為正，短腳為負。封裝有白色豎線對應的腳為負極;

師：運用數碼法讀取固定電容器的電容，例如103，電容量為10×103pF。

學生實際觀察操作

3.二極管：分別觀察普通二極管、發光二極管、穩壓二極管及光敏二極管;

師：區分二極管的正負極，普通二極管、穩壓二極管有色環的一端為負極。光敏二極管、發光二極管的長腳為正，短腳為負，發光二極管內部，小頭為正。光敏二極管封裝有突出點對應的腳為正極。

4.三極管：觀察三極管外形，知道正面自左向右依次為EBC。

教學評析：實物展示，運用色環法讀數及數碼法，加深學生的電阻知識的運用。明確二極管的正負極，并會辨別實物正負極。

實驗二：多用電表測元器件好壞（測電阻）

準備機械式多用電表和數字式多用電表各一只，課前著重介紹機械式多用電表使用步驟。

1.測電阻：學生練習使用機械式多用電表測固定電阻的步驟，讀出其數值，與實驗一中色環法讀數進行對比。

學生練習使用數字式多用電表測電阻，知道顯示“1”時，為超量程，需要換大量程。

2.測電容好壞：學生驗證，將電表擋位選×100或×1K，黑表筆接電解電容器正極，紅表筆接負極，觀察到指針先偏右后返回左側“∞”處。

3.測普通二極管好壞：學生將電表擋位選×100或×1K，黑表筆接二極管正極，紅表筆接負極，觀察到指針偏向右側“0”，反接在“∞”處。

學生運用數字式多用電表，擋位選擇專有的二極管擋位，紅表筆接二極管正極，黑表筆接負極，顯示數字“0.6-0.8V”左右，反接顯示“1”超量程。

4.測三極管NPN好壞：學生運用機械式多用電表分別測量NPN三極管BE，BC，CE之間的正反向電阻，填入表格：

教學評析：以上4個小實驗，都是練習使用多用電表，為以后物化電路圖，對電路進行檢測做了鋪墊，教師在教學中，要多多在教室走動，多發現學生操作上的不規范，加以指正。

二、三極管三個工作狀態下電流電壓關系----理解原理為“物化”做準備

三極管是電子控制系統的核心元器件，要對電路進行“物化”，必定要搞清楚三極管的工作原理，本人運用電子百拼，組織學生進行了三極管的相關實驗

實驗三：三極管工作狀態電流定性分析

根據如圖3所示電路圖，運用電子百拼套件構建實物電路圖。

操作1：搭建實驗電路

師：滑動變阻器向上滑，可觀察到什么現象？

生：發光二極管變亮，燈泡的亮度也在增加

師：斷開發光二極管呢？

生：燈泡瞬間熄滅

師：斷開燈泡呢？

生：發光二極管繼續發光

教學評析：以上操作，加強學生對于三極管的認識，知道基極電流控制集電極電流。

操作2：燈泡旁串聯數字萬用表（電流檔）

師：滑動變阻器向上滑，觀察到上面現象

生：集電極電流變大

師：當燈泡最亮時，觀察到什么現象

生：電流基本保持不變

教學評析：通過多用電表實際測量，強調了基極電流控制集電極電流，但在飽和后繼電器電流保持不變。遺憾的是基極電流過小，無法準確測量，故實驗中未放入該操作。

實驗四：三極管工作狀態電壓定量分析

實驗三電路再探究，運用數字萬用表電壓檔分別測量截止、放大、飽和三狀態下的基極、集電極、發射極對地電位，測量數據表如下圖所示

x教學評析：通過多用表準確測量，可讓學生鞏固，當基極是高電位時，NPN三極管才能導通。當三極管處于放大、飽和狀態時，UBE的電壓大致在0.7V附近。飽和時UCE在0.3V以下，三極管相當于導線，燈泡最亮。放大時UCE在0.7～電源電壓之間，相當于三極管有一定的電阻。

三、設計光控路燈并焊接實物----嘗試“物化”實用電路

在學習了重要的三極管及元器件知識后，就可以適當讓學生嘗試“物化”實用的電路圖。

實驗五：光控路燈電路圖設計

材料：NPN三極管，發光二極管，光敏電阻，兩節電池，100KΩ電阻，導線若干。

實驗目的：根據提供材料繪制有光不亮，無光亮的光控路燈電路

師：電子控制系統有哪三部分組成？

生：輸入，控制，輸出

師：控制部分一般有三極管，門電路，集成塊等構成，那么輸入部分由哪些構成？

生：傳感器串聯電位器，中間點信號傳送給三極管基極

師：輸出部分一般有用電器構成，接三極管集電極

教學評析：此環節是為了解決學生首次繪制電路圖，無從下手的問題，通過師生的一問一答，將電路的大致繪制方向講清楚，提高了學生的繪制電路圖效率。電路圖如圖4所示

實驗六：實物焊接

準備焊接器材及光控路燈電路電子器材包

a.根據電路圖5完成元器件在電路板上的插接，

師：電路板上有個電阻時330Ω，大家有找個那個電阻嗎？

生：黃黃黑黑棕

師：電解電容器哪邊是正極？

生：引腳長的是正，有白色豎線的是負極

將所有元器件都插接到電路板上.

教學評析：此部分問答，用來檢驗元器件部分的相關知識，讓學生做到學以致用。

檢查無誤后，在元器件表面附上一層橡皮泥。

a.將電路板翻轉，元器件引腳朝上

b.正常施焊

c.剪去多于引腳

實驗七：實物電路驗證

用引線將②和③導通，在將光敏電阻的引腳分別插入到③和④，如圖6所示。安裝電池，調節電阻RP，使發光二極管處于將亮不亮狀態。使用手遮擋光敏電阻，模擬黑夜，正常情況下發光二極管會亮起。

教學評析：實驗成果的展示，激發了學生學習電控的興趣，“物化能力”有很大提高。

四、學生“物化能力”成果及反思

通過以上三個步驟的學生電控實驗，收到了非常好的教學效果，學生能夠自主分析相關的三極管電路。

焊接電路完成后，有個別小組發現發光二極管沒有發光，學生能夠自主使用數字多用電表，對電路進行檢查，并對電路進行修正，“物化能力”顯著提高。

在新高考的背景下，通用技術考試已不再是簡單的紙筆考試，更看重，學生是否親身經歷過實驗，是否對實驗有反思。因此本實驗設計方案較好的解決了電控教學的“起點”，培養了學生的“物化能力”，為后面的教學打下了堅實的基礎。

參考文獻

[1]郭秋維.以電子百拼為例淺談培養學生的思維能力[J]，教學儀器與實驗.2015年09期.

[2]施先群.高中生多用電表學習常見困惑及解釋[J].教育信息化論壇.2019年1月.