謝銳　陳崇輝

摘 要：電子技術(shù)課程理論復(fù)雜、知識(shí)抽象，學(xué)生普遍理解困難，實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)質(zhì)量直接影響到學(xué)生對(duì)該課程的理解。因此，簡(jiǎn)單明了、設(shè)計(jì)合理而又人性化的實(shí)驗(yàn)電路板更有助于教學(xué)質(zhì)量的提高。研究對(duì)象為華南理工大學(xué)廣州學(xué)院電工電子實(shí)驗(yàn)中心，首先對(duì)舊實(shí)驗(yàn)電路板在教學(xué)過(guò)程存在的各種問(wèn)題作總結(jié)和分析，然后，在舊實(shí)驗(yàn)電路板基礎(chǔ)上改進(jìn)，設(shè)計(jì)出新的實(shí)驗(yàn)電路板。

關(guān)鍵詞：模電；數(shù)電；教學(xué)

電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備大部分與理論教學(xué)配套齊全，但是，老師們普遍反映該套實(shí)驗(yàn)設(shè)備陳舊落后，影響教學(xué)質(zhì)量，因此，根據(jù)教學(xué)過(guò)程反饋出的問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一套科學(xué)、合理而人性化的實(shí)驗(yàn)設(shè)備。

1 舊實(shí)驗(yàn)電路板

圖1和圖2是實(shí)現(xiàn)常用模擬電子（模電）和數(shù)字電子（數(shù)電）實(shí)驗(yàn)的電路板基本功能平臺(tái)，其中，圖1為單管/負(fù)反饋兩級(jí)放大器實(shí)驗(yàn)電路板，實(shí)驗(yàn)功能為晶體管共射極單管放大電路和兩級(jí)阻容耦合放大電路與負(fù)反饋[1]；圖2為多功能實(shí)驗(yàn)面板，包含了集成運(yùn)算放大器應(yīng)用電路和加法器、數(shù)據(jù)選擇器、觸發(fā)器、集成計(jì)數(shù)、譯碼顯示電路、定時(shí)器、電子秒表等。

該套電路板教學(xué)過(guò)程存在諸多問(wèn)題，第一，從實(shí)驗(yàn)功能角度分析，該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)雖然功能強(qiáng)大，包含了模電和數(shù)電常見(jiàn)的基礎(chǔ)電路，但是該平臺(tái)實(shí)驗(yàn)功能內(nèi)容密度高，對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)，實(shí)驗(yàn)初始階段顯得非常不直觀和理解困難，直接造成恐懼心理[2]。例如圖2，實(shí)驗(yàn)面板包含的接線孔數(shù)量多而密集，容易造成視覺(jué)上的疲勞和復(fù)雜感[3-4]；第二，對(duì)教學(xué)來(lái)說(shuō)，增加了老師在實(shí)驗(yàn)課程前的準(zhǔn)備工作，例如，單管/負(fù)反饋兩級(jí)放大器對(duì)應(yīng)的原理圖3，設(shè)置了幾處外接電阻，如RL、Rc，實(shí)驗(yàn)開(kāi)始之前需要準(zhǔn)備好給學(xué)生，但是在實(shí)驗(yàn)結(jié)束之后容易丟失、各種電阻容易重復(fù)混在一起。這個(gè)問(wèn)題不僅在圖1的實(shí)驗(yàn)里有體現(xiàn)，在其他實(shí)驗(yàn)內(nèi)容里面同樣存在，在管理方面增加了不少工作量[5]。第三，從設(shè)備維護(hù)角度來(lái)說(shuō)，由于電路功能模塊較多，學(xué)生使用不當(dāng)造成的元器件損壞概率就增大[6]，維修過(guò)程需要拆開(kāi)整個(gè)實(shí)驗(yàn)面板，實(shí)驗(yàn)面板體積大，重量大，螺絲多，維修起來(lái)非常不方便。

2 新實(shí)驗(yàn)電路板

2.1 單管/負(fù)反饋兩級(jí)放大器新實(shí)驗(yàn)板

根據(jù)對(duì)舊電路板缺點(diǎn)分析，在功能不減少前提下，重新設(shè)計(jì)了4塊實(shí)驗(yàn)電路板。圖4為單管/負(fù)反饋兩級(jí)放大器新實(shí)驗(yàn)板，該電路板在圖1基礎(chǔ)上進(jìn)行了多方面改進(jìn)，首先，該實(shí)驗(yàn)電路板在原來(lái)基礎(chǔ)上增大了兩級(jí)放大電路的間隔，大部分元器件焊接在底面，上表面只畫(huà)有電路圖和符號(hào)，相對(duì)比圖1的舊電路板而言，從視覺(jué)上更直觀、簡(jiǎn)單、明了；其次，需要外接的獨(dú)立電阻設(shè)置安裝在接線鄰近位置，例如，圖中負(fù)載電阻RL，當(dāng)需要使用的時(shí)候，只要兩條接線即可，方便調(diào)試和接線，使用過(guò)程，不易丟失，而且，元器件之間接觸性能更好。再次，增加了直流穩(wěn)壓電源實(shí)驗(yàn)，該實(shí)驗(yàn)電路簡(jiǎn)單，元器件少，因此布局在同一塊實(shí)驗(yàn)板上；該塊電路板體檢小，非常輕便，而且固定螺絲只有四顆，元器件數(shù)量少，因此維修非常方便。

2.2 集成運(yùn)算放大器運(yùn)算電路實(shí)驗(yàn)電路板

圖5為集成運(yùn)算放大器運(yùn)算電路實(shí)驗(yàn)電路板[1]，該實(shí)驗(yàn)電路板同樣采取圖4的布局特點(diǎn)，除了集成芯片，表面不放置任何元器件，只保留了電路圖符號(hào)與參數(shù)值。就實(shí)驗(yàn)內(nèi)容而言，對(duì)比舊實(shí)驗(yàn)面板，該實(shí)驗(yàn)的集成芯片引腳標(biāo)注是一大人性化特點(diǎn)，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程，根據(jù)標(biāo)注，學(xué)生更方便檢查接線。另外，實(shí)驗(yàn)電路板排布的電阻、電容等元器件都是根據(jù)集成芯片的應(yīng)用電路所需，緊湊而無(wú)多余，布局合理又方便[6]。

2.3 加法器、數(shù)據(jù)選擇器與觸發(fā)器等實(shí)驗(yàn)電路板

圖6實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包含了多種集成芯片應(yīng)用電路，有或門(mén)、與門(mén)、非門(mén)、數(shù)據(jù)選擇器、全加器和觸發(fā)器等[1]。這些集成芯片合理有序的分布在特定位置，實(shí)驗(yàn)過(guò)程方便接線，減少接線交叉。

2.4 定時(shí)器和電子秒表實(shí)驗(yàn)電路板

圖7實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包含了三種芯片應(yīng)用電路，包括與非門(mén)74LS00、計(jì)數(shù)器74LS192和555集成芯片，這三種芯片組合可以實(shí)現(xiàn)集成計(jì)數(shù)、譯碼、顯示電路、電子秒表[1]。

3 教學(xué)效果

新的模電、數(shù)電實(shí)驗(yàn)電路板已經(jīng)投入實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)半年時(shí)間，總結(jié)出具有以下優(yōu)點(diǎn)，第一，由于電路板的元器件布局已經(jīng)考慮到電路連接最佳位置，減少接線復(fù)雜度，因此，學(xué)生可以更加集中精力去驗(yàn)證理論內(nèi)容；第二，四種類型實(shí)驗(yàn)電路板設(shè)置大小一樣，實(shí)驗(yàn)室老師日常管理維護(hù)更方便；第三，針對(duì)課堂實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，每一塊實(shí)驗(yàn)電路板都內(nèi)容獨(dú)立[7]，方便老師講解。根據(jù)抽樣班級(jí)實(shí)驗(yàn)情況，同一個(gè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，學(xué)生完成時(shí)間比原來(lái)大約縮短了三十分鐘，新實(shí)驗(yàn)電路板教學(xué)效果顯著提高。見(jiàn)表1抽樣班級(jí)實(shí)驗(yàn)完成時(shí)間，其中13級(jí)和14級(jí)學(xué)生分別使用舊實(shí)驗(yàn)電路板和新實(shí)驗(yàn)電路板。

4 結(jié)束語(yǔ)

新實(shí)驗(yàn)電路板已經(jīng)成功使用在實(shí)驗(yàn)教學(xué)，教學(xué)質(zhì)量得到跨步提高。實(shí)踐表明，模電與數(shù)電實(shí)驗(yàn)電路板設(shè)計(jì)科學(xué)、合理。

參考文獻(xiàn)

[1]華南理工大學(xué)廣州學(xué)院電氣工程學(xué)院.電工電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)[M].廣州：華南理工大學(xué)出版社，2012：75-145.

[2]孫盾，田社平，范承志，等.結(jié)合實(shí)驗(yàn)功能電路提升模電學(xué)習(xí)興趣[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2015，32（2）：176-181.

[3]趙青梅.改革高職模電課程，加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)力度[J].中國(guó)現(xiàn)代教育裝備，2008，8：119-121.

[4]趙青梅.模電教學(xué)中的形象思維[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2001，23（6）：104-105.

[5]李萍. 提高數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)質(zhì)量的三個(gè)環(huán)節(jié)[J].云南民族學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），1999，8（3）：69-71.

[6]李曦雯.高校實(shí)驗(yàn)室儀器設(shè)備維修管理的探索[J].中國(guó)現(xiàn)代教育裝備，2010，5：15-17.

[7]王培開(kāi).淺談PCB 元器件布局與布線策略[J].廣西教育，2008，30：51-53.

作者簡(jiǎn)介：謝銳（1988-），男，廣東省陽(yáng)春市人，助理實(shí)驗(yàn)師，研究方向：電子技術(shù)應(yīng)用。