模擬電子技術課電路識圖教學方法探究

劉曉娣　胡昊　李香宇

［摘 要］電子電路識圖是電子信息類專業學生必備的一項技能，模擬電子技術作為該專業學生在電子技術方面的入門課程，對學生系統概念建立、識圖能力培養具有重要意義。模擬電子技術課程組從識圖方法融入課堂、元器件多維認知、單元電路分析、功能電路訓練和綜合項目實作五個層面，構建一種多方位認知、全過程融入的識圖教學方法，使學生建構系統概念、筑牢識圖基礎、把握識圖核心、強化識圖要領、提升識圖能力。該方法應用于教學實踐，使學生的識圖能力得到有效提升。

［關鍵詞］電子電路識圖；模擬電子技術；多方位認知；全過程融入

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 2095-3437（2022）10-0152-03

電子電路識圖是電子信息類專業學生必備的一項技能，對后續課程學習和相關專業任職具有重要作用。模擬電子技術作為該專業學生在電子技術方面的入門課程，對學生系統概念建立、識圖能力培養具有重要意義。部分學生在實際的學習中，往往注重基本單元電路的分析與測試，而忽視電子系統整體的認知，導致在學完整門課程之后，可能會熟練掌握各個基本單元電路，但是看到系統電路時則滿臉茫然、無從下手。為此，筆者在多年的模擬電子技術課程教學中，開展電路識圖教學方法研究與實踐，從系統方法、常用元件、基本電路、功能電路、項目實作五個層面，構建一種多方位認知、全過程融入的識圖教學方法，有效促進了學生識圖能力的提升。

一、識圖方法融入課堂，建構系統概念

一般的電子電路識圖主要包括四個步驟：1.辨清出入，明確信號流向；2.化整為零，分解電路模塊；3.剖析單元電路，確定功能原理；4.統觀整體，確定系統功能與特點。直接給學生灌輸這四個步驟，學生記住很簡單，卻不會運用，教學效果并不好。為了使學生樹立識圖的意識、建立系統的概念，應將識圖方法融入課堂教學環節。

課程伊始，通過音頻放大電路讓學生直觀感受電子電路的功用，激發學習興趣，進而給學生展示音頻放大電路的內部電路；對照內部電路，融入識圖的第一步——辨清出入，明確信號流向。要識讀一個電路圖，首先得辨清該電路的輸入和輸出。一般來說，電路的輸入在左、輸出在右，信號的走向由左到右、由上到下。課程教學中，在涉及分析電路時，可首先引導學生辨清輸入和輸出，明確信號的流向，然后再進行具體電路結構及參數的分析。

通過課前調研，發現大部分學生對包含元器件較多的電路會感到困難。在介紹單元電路時，注重從器件功能的角度對電路進行拆解，融入識圖的第二步——化整為零，分解電路模塊。通常按照電路所實現的功能，以信號的流通方向為線索，把電路分解成若干模塊，以降低分析難度。例如，在介紹共射放大電路時，融入識圖思想，將電路組成按照功能分解，首先以晶體管為核心設置外圍直流偏置電路，使其工作在放大狀態；在此基礎上，輸入端通過小電阻或電容接入信號源，輸出端通過直接耦合或阻容耦合接入負載。在分析多級放大電路時，引導學生先對電路進行分解，然后再分析計算。

雖然電子電路的形式千變萬化，所采用的電子元器件也有較大差異，但基本電路的組成原則是不變的。因此，在課程學習中，注重單元電路的分析與測試，融入識圖的第三步——剖析單元電路，確定功能原理。例如，在介紹放大電路、運算電路、振蕩電路時，以典型單元電路為例進行剖析，歸納總結這些基本電路的結構特征及功能原理。

在課程教學中，注重系統概念的建立，在分析多級放大電路時，融入識圖的第四步——統觀整體，確定系統的功能與特點。在確定各個單級放大電路的功能之后，分析前后級放大電路之間的聯系，從而確定整個電路所實現的功能和性能特點。

二、元器件多維認知，筑牢識圖基礎

元器件是構成電子電路的基礎，因此要能夠有效識圖，需要了解電路板上的電子元器件。學生前期已學習了電阻、電容、電感等元件，在模擬電子技術課程中學習的元器件主要是二極管和三極管。為了打牢學生的識圖基礎，筆者從外形、符號、引腳、特性、參數、典型應用電路六個維度，建立電子元器件認知體系。

（一）外形認知

通過外形認識各種電子元器件“長啥樣”，將實物與名稱、電路符號相對應。為了提高認知效果，可研制元器件認知板，使學生從外形上直觀認知元器件，如圖1所示。

（二）符號認知

電路符號是電子元器件在電路中的代號，由電路符號可了解一個元器件有幾個管腳，如果管腳有正負極性之分，在電路符號中也有表示。如二極管符號如圖1上部所示，三角形表示正向導通時電流的流向，用字母“D”表示，這是英文名“Diode”的第一個字母，在有些材料里也用“VD”表示。

（三）引腳認知

二極管有兩個引腳、三極管有三個引腳，而且它們的引腳不能相互代替，因此需要通過元器件符號或實物進行引腳的識別和引腳極性的識別。如在二極管的符號中，三角形底邊一側為陽極、頂端一側為陰極；對于二極管的實物，觀察其外形可直接分辨出兩個引腳的正負極性，如圖1中第一排，第1個和第3個二極管有黑色色帶的一端為負極，第2個和第4個有灰色色帶一端為負極，發光二極管長引腳為正極、短引腳為負極。

（四）特性認知

元器件特性是后續分析電路工作原理的基礎。首先人理論上精講器件特性，然后通過電路認知板直觀演示，由抽象到具象、由特性理論到實用電路，激發學生興趣。例如，二極管首先通過特性曲線介紹其單向導電性，然后利用二極管認知電路模塊，如圖2所示，使學生對二極管特性建立直觀認知：電路中的蜂鳴器分別與正反連接的兩個二極管電路連通，一路通電后蜂鳴器發聲、另一路通電后蜂鳴器不發聲，使學生直觀看到二極管在外加正向電壓時導通、外加反向電壓時截止，加深對單向導電性的理解。

（五）參數認知

要正確使用元器件，需要了解其性能參數，如二極管常用的主要參數有最大整流電流、最大反向工作電壓、反向電流、最高工作頻率等，在實際應用中，需要根據管子的參數選擇滿足需要的二極管。

（六）典型應用電路認知

每一種元器件都有許多的應用電路，典型應用電路是最為常見的應用電路。通過典型應用電路的認知，可以以點帶面、舉一反三，如二極管的典型應用電路有整流電路、限幅電路、檢波電路等。

三、單元電路分析，把握識圖核心

單元電路是由若干電子元器件構成的、具備某一特定功能的基本電路，是組成各類電子電路的核心。要識讀電路圖，必須熟練掌握單元電路的典型結構、基本原理和功能特點。為此，從以下三個方面進行單元電路分析，把握識圖核心。

（一）突出基本、歸類分析

在模擬電路中，涉及的單元電路眾多，在童詩白、華成英主編的《模擬電子技術基礎》教材中，僅“基本放大電路”一章由三極管組成的放大電路就有34種，若對這些電路一一分析記憶會花很多時間，而且沒必要。在課程教學中，對模擬電子技術中涉及的單元電路進行歸類，突出基本單元電路的組成原則、工作原理與性能特點。

（二）找準特征，識別類型

為方便學生識別單元電路的類型，歸納各類單元電路的結構特征，辨析同類單元電路不同電路形式的差異。如基本放大電路有共射、共集和共基三種基本組態，在電路識別時，首先抓住具有放大功能的核心元件——三極管這一主要特征，識別放大電路；然后抓住電路連接的主要特征——共誰誰接交流地，識別放大電路的具體組態。由集成運放構成的運算電路，典型結構特征是存在由集成運放的輸出端到反相輸入端的通路，即引入電壓負反饋；由集成運放構成的電壓比較器的結構特征是集成運放處于開環狀態或僅引入正反饋；振蕩電路的電路特征是沒有輸入信號，只有輸出信號；功率放大電路的典型結構特征是有一對性質相同或相異的三極管，且都由射極輸出，構成對稱結構。

（三）剖析原理，把握性能特點

電子信息類專業學生必須具備電路分析的能力，因此在課程教學中，要掌握基本單元電路的工作原理及性能特點。首先分析基本單元電路中的典型電路，辨清各個元器件的作用及其對電路性能的影響，剖析該類電路的工作原理，掌握其性能特點。在此基礎上，對同類型的其他電路形式采用類比分析法，引導學生運用已有知識自行分析，最后總結特點與差異。如三種組態的基本放大電路，電壓增益、電流增益、阻抗以及應用皆有差異，先以基本共射放大電路為例進行講解，然后提供共集和共基兩種放大電路由學員分析，最后師生共同歸納總結三種組態基本放大電路的特點與差異。

四、功能電路訓練，強化識圖要領

在模擬電子技術課程學習中，大多數學生注重元器件的特性、單元電路的分析，但缺乏對功能電路、實際電路的分析，導致難以建立電子系統的整體認知。為此，在教學過程中，應采用階梯式識圖訓練，強化識圖要領，培養識圖技能。

（一）以一類單元電路為對象，設置功能背景下的多級電路識圖訓練模塊

在一類單元電路學完之后，選取該類單元電路的不同形式組成的多級電路進行識圖訓練，使學生以識圖方法為指導，著手分析基本的多級電路，熟悉基本單元電路在功能電路中的應用，了解多級電路之間的耦合方式，為后續系統電路分析奠定基礎。例如，在基本放大電路學完之后，選取電臺音頻放大電路中的電壓放大模塊——多級低頻電壓放大電路，引導學生遵循識圖要領，運用基本放大電路知識進行逐步分析，確定多級電路的功能，同時深入理解多級放大電路的性能、負反饋放大電路的作用，提升對基本放大電路的分析能力。在運算電路學完之后，選取飛行控制中的運算電路模塊，引導學生遵循識圖要領，綜合分析比例運算、加減運算以及微積分運算電路，加深對運算電路的理解，也增強對運算電路在實際功能實現中的認知。

（二）以兩類及以上單元電路為對象，設置功能電路識圖訓練模塊

選取兩類及以上的單元電路組成的功能電路開展識圖訓練，使學生運用識圖要領，綜合運用多類單元電路知識，分析電路整體功能以及各單元電路在功能電路中的作用，逐步建立系統觀。在該階段，專門研制電路功能認知板，如圖3所示，從原理電路分析、電路實物認知以及電路功能測試三個維度，提升識圖訓練效果。在運算電路和電壓比較器學完之后，選取如圖3所示的溫度檢測報警電路，引導學員進行識圖訓練。該電路是一個利用LM324集成運放組成的檢測控制認知電路，用可變電阻Rp阻值大小的調整代替傳感器獲取的外界信息的變化。從電路結構上來看，可分為三級：輸入級由電橋和差分放大電路組成。由左側電橋感知要檢測的信息，由集成運放構成的差分放大電路對兩橋臂中A、B兩點的電壓差值進行放大。中間級是一個單門限電壓比較器，將檢測放大后的電壓與參考電壓進行比較。輸出級是報警電路，當檢測放大后的電壓大于參考電壓時，發光二極管發光，發出報警信號；反之，則不報警。同時在該電路板設置多個測試點，利用萬用表可以測量電橋的輸出電壓、電壓比較器的輸入電壓、基準電壓及輸出電壓等。

（三）設置系統實用電路訓練模塊

在單元電路、功能電路訓練之后，選取電臺音頻放大電路、飛機電源調壓器等實用電路案例，綜合運用已有知識進行系統識圖訓練，理解實用電路中元器件的連接與布局特征，體會實用電路中的濾波、阻抗匹配等現實問題的處理方法。通過課程教學中的識圖訓練，使學生逐步認識電路識圖的重要性，并建立系統概念、強化識圖要領、培養識圖技能。

五、綜合項目實作，提升識圖能力

為了促進理論知識向實踐能力的轉化，模擬電子技術課程設置課外綜合項目實作環節，使學生在實踐中親身體驗單元電路選取、功能電路實現、硬件電路布局等方面的奧妙。該類項目實作由學生以小組為單位利用課余時間在開放實驗室完成。每組根據興趣特長自主選題制作一個電子系統，如音頻放大電路、可調直流穩壓電源、波形變換電路等，按照方案選定、電路設計、搭建調試、匯報展示四個步驟由小組成員共同完成。在項目實作過程中，學生從實際應用出發，綜合運用已有知識分析問題、解決問題，培養了學生的創新實踐能力，提升了識圖能力。

六、結語

為提升學生的電路識圖能力，筆者在模擬電子技術課程教學中，從識圖方法融入課堂、元器件多維認知、單元電路分析、功能電路訓練和綜合項目實作五個層面，將模擬電子線路識圖融入教學全過程，使學生建構識圖概念、筑牢識圖基礎、把握識圖要領、培養識圖技能、提升識圖能力。但是，電路識圖能力的提升僅通過課堂學習是遠遠不夠的，還需要通過不斷的實踐訓練，多搭建電路、多讀實用電路圖，在實踐中不斷提高。

［ 參 考 文 獻 ］

[1］ 童詩白，華成英.模擬電子技術基礎（第4版）[M].北京：高等教育出版社，2006.

[2］ 劉曉娣，張靜，胡昊，等.“模擬電子技術”教學改革的探討[J].電氣電子教學學報，2020（5）：68-71.

[3］ 劉蕓，陸洪毅，王學慧.淺談模擬電子技術的學習難點及教學策略[J].大學教育，2015（1）：120-122，134.

[4] 梁瑋.基于深度學習導向的課程教學改革研究：以“電路與模擬電子技術”課程為例[J].大學教育，2020（9）：104-106.

[5］ 韓雪濤.電子電路識圖、應用與維修[M].北京：電子工業出版社，2019.

[6］ 孫立群.電子電路識圖完全掌握[M].北京：化學工業出版社，2014.

[7］ 舒紹先，林為農，李文慶.電子電路識圖方法探析[J].景德鎮高專學報，2005（4）：36-38.

［責任編輯：張 雷］