李翔宇 葛辰虹

摘 要：本文介紹了一種靈活而有趣的《電路分析基礎(chǔ)》實(shí)踐教學(xué)的創(chuàng)意實(shí)驗(yàn)解決方案。在面包板的基礎(chǔ)上，結(jié)合各類電路模塊來進(jìn)行電路的傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)及創(chuàng)意實(shí)驗(yàn)，從而實(shí)現(xiàn)了不依賴于實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)方案，增加了學(xué)生動(dòng)手機(jī)會，豐富學(xué)生的電路實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：面包板;電路模塊;電路分析基礎(chǔ);實(shí)踐教學(xué)

中圖分類號：G642.423 ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? 文章編號：1006-3315（2019）01-167-001

《電路分析基礎(chǔ)》是所有電子類專業(yè)的入門課程，屬于專業(yè)基礎(chǔ)必修課。該課程的實(shí)踐有效性對后續(xù)專業(yè)課程有深遠(yuǎn)影響。以往單純實(shí)驗(yàn)箱驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)無法積極調(diào)動(dòng)學(xué)生的動(dòng)手能力，使得學(xué)生不能看到電路課程的重要性與樂趣。故結(jié)合國內(nèi)外在電路基礎(chǔ)課程的各類教學(xué)方式優(yōu)點(diǎn)，確定了以面包板為實(shí)踐平臺的電路分析教學(xué)方案，為《電路分析基礎(chǔ)》課程注入了樂趣與扎實(shí)的實(shí)踐技能鍛煉。

1.基于面包板的電路基礎(chǔ)實(shí)踐教學(xué)硬件方案設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)基于常見的市售面包板，硬件方案的組成建立在面包板之上，主要包含基礎(chǔ)配備模塊、實(shí)驗(yàn)耗材模塊、萬用表及筆記本電腦。硬件方案組成框圖如圖1所示。

基礎(chǔ)配備模塊部分主要包含兩種模塊：①USB接口可調(diào)直流電源模塊，供電可以來自充電寶或常見USB電源適配器;②信號源模塊，可以方便的產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)所需要的正弦、方波及三角波信號。及必備的萬用表及面包板。以上模塊需具備電路原理簡單，便于學(xué)習(xí)與分析，如555方波發(fā)生模塊，XR2206外圍電路較簡單。電源模塊具備防短路及調(diào)壓作用，充電寶供電可減少開關(guān)電源適配器帶來的噪聲。

本方案為解決在實(shí)驗(yàn)室外進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的困難，采用了安裝有PC示波器及PC信號源軟件的電腦，通過音頻線來對面包板電路的信號進(jìn)行測試與輸出。對于條件較好的學(xué)校，還可出借數(shù)字示波器。

實(shí)驗(yàn)室教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備為在實(shí)驗(yàn)室時(shí)所需要的基礎(chǔ)設(shè)備，教師可根據(jù)實(shí)驗(yàn)安排靈活添減設(shè)備，來不斷豐富基于面包板的模塊化電路實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)耗材包含三個(gè)大類：①常用元器件包，元器件包十分靈活，可根據(jù)需要任意加減。比如本方案以電路基礎(chǔ)為主，可通過添加LED、直流電機(jī)、紅外接收管及555集成電路等，來豐富實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容與種類，讓電路分析基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)不僅可以分析，還可以運(yùn)用起來組成實(shí)用電路來讓學(xué)生體會電路設(shè)計(jì)與創(chuàng)造的樂趣;②常用傳感器模塊，電子設(shè)備的智能化首先要依靠傳感器提供的數(shù)據(jù)，因此添加了該傳感器模塊。當(dāng)然，最好結(jié)合單片機(jī)開發(fā)板一起是最優(yōu)的辦法;③經(jīng)典電路模塊，比如運(yùn)放電路、三極管共射放大器等經(jīng)典電路，可以用來進(jìn)行分析、驗(yàn)證與測試實(shí)驗(yàn)。比起實(shí)驗(yàn)箱，模塊化后的經(jīng)典電路讓學(xué)生注意力更集中。

最后要指出的是，采用電路模塊進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的另一個(gè)好處是網(wǎng)上有許多模塊可供購買，十分方便?？梢愿鶕?jù)需要進(jìn)行擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)。

2.基于面包板的電路分析基礎(chǔ)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)

基于面包板的電路實(shí)踐教學(xué)的最大優(yōu)勢就是靈活，方便。因此教師可以根據(jù)自身的需求來設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，以下通過一個(gè)已實(shí)踐過的例子來說明。

該設(shè)計(jì)主要分為以下幾個(gè)部分：

（1）電路基礎(chǔ)技能，通過學(xué)習(xí)萬用表，并在面包板搭建電路來進(jìn)行電壓、電流及模塊的熟悉，奠定電路實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)技能;傳統(tǒng)電路項(xiàng)目，伴隨著《電路分析基礎(chǔ)》課程的內(nèi)容，進(jìn)行基爾霍夫定律、疊加定理等電路的分析，并在面包板上去進(jìn)行驗(yàn)證，來鍛煉學(xué)生分析與動(dòng)手能力，在實(shí)踐中促進(jìn)對理論知識的消化;

（2）電容充放電的觀察：通過電容充放電對LED及RGB LED亮度的影響，來認(rèn)識一階RC電路的零狀態(tài)響應(yīng);

（3）三極管的直流放大作用：學(xué)習(xí)三極管的直流偏置及其電流控制作用，電路在有了二極管、三極管后才變得更加豐富，因此務(wù)必增加該部分內(nèi)容;

（4）小夜燈的制作：小夜燈包含三極管電路的設(shè)置及光敏電阻，有趣也具有很好的分析示范作用;

（5）示波器與信號源的使用：先進(jìn)行模擬示波器的教學(xué)后進(jìn)行數(shù)字示波器的教學(xué)，這樣可以更好的理解示波器各個(gè)按鈕及作用。

（6）音頻信號測試：面包板上搭建簡單的話筒電路來測試話音模擬信號十分有趣，同時(shí)也教會學(xué)生模擬信號的意思;而生日歌芯片可以看到聲音與信號頻率、數(shù)字方波的關(guān)系;

（7）集成電路的搭建：通過NE555芯片組成的呼吸燈電路和LM358組成的放大電路，可以為學(xué)生使用芯片打下一定的基礎(chǔ);

（8）語音信號傳聲電路實(shí)踐：搭建一個(gè)通過話筒獲取聲音，然后經(jīng)過放大再從耳機(jī)里還原出聲音的小型系統(tǒng)電路，讓學(xué)生體會到電路的作用，也為模擬電路打開了一扇大門。

該教學(xué)設(shè)計(jì)不僅考慮了電路分析基礎(chǔ)所必需的基礎(chǔ)分析實(shí)驗(yàn)，還增加了半導(dǎo)體器件來豐富實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，特別是實(shí)驗(yàn)有可見實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，對初學(xué)者有不錯(cuò)的激勵(lì)作用。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容可采取部分在實(shí)驗(yàn)室由教師引導(dǎo)進(jìn)行，其它由學(xué)生在宿舍等地自行實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生更多的去自我探索與實(shí)踐。

3.結(jié)論

本文所述的基于面包板的電路分析基礎(chǔ)實(shí)踐教學(xué)方案，為電路分析課程帶來新鮮的活力。結(jié)合電路模塊讓實(shí)驗(yàn)煥發(fā)出它獨(dú)有的魅力，吸收了“口袋實(shí)驗(yàn)室”的教學(xué)理念，融會了我國電路分析基礎(chǔ)教學(xué)的實(shí)際與需求。經(jīng)過多年的教學(xué)實(shí)踐效果良好，這應(yīng)當(dāng)是新時(shí)期電路實(shí)踐教學(xué)極具有潛力的發(fā)展方向之一。

參考文獻(xiàn)：

[1]李瀚蓀.電路分析基礎(chǔ)（第五版）[M]北京：高等教育出版社，2017

[2]楊欣，胡文錦，張延強(qiáng).實(shí)例解讀模擬電子技術(shù)完全學(xué)習(xí)與應(yīng)用[M]電子工業(yè)出版社，2013