張明芹

(黑龍江職業(yè)學(xué)院通識(shí)教育學(xué)院 黑龍江 哈爾濱 150080)

1 引言

電子技術(shù)是高職工科類(lèi)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課，具有工程性、應(yīng)用性和先進(jìn)性，成為人類(lèi)探索宏觀世界和微觀世界的技術(shù)基礎(chǔ).在教學(xué)實(shí)踐中開(kāi)展課程思政，對(duì)課程的發(fā)展、專(zhuān)業(yè)技能水平的提高都有重大意義.將立德樹(shù)人內(nèi)化在課程中，引導(dǎo)學(xué)生形成正確的人生觀、價(jià)值觀和世界觀，把國(guó)家的發(fā)展和自己的學(xué)習(xí)、將來(lái)的生活融為一體，實(shí)現(xiàn)德育滲透，潤(rùn)物無(wú)聲，達(dá)到“育人為本，德育為先”.成果導(dǎo)向教育以學(xué)生的學(xué)習(xí)成果為導(dǎo)向[1]，強(qiáng)調(diào)圍繞學(xué)生的學(xué)習(xí)任務(wù)、專(zhuān)業(yè)設(shè)置、職業(yè)范圍開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)，重視培養(yǎng)學(xué)生適應(yīng)未來(lái)、適應(yīng)社會(huì)的綜合能力等[2].行動(dòng)學(xué)習(xí)是以“實(shí)作+仿真”為載體，遵循實(shí)踐，認(rèn)識(shí)，再實(shí)踐，再認(rèn)識(shí)，讓學(xué)生經(jīng)歷研究、探索的過(guò)程，提高創(chuàng)新能力.

集成555定時(shí)器(也稱(chēng)為555時(shí)基電路)的組成、工作原理及應(yīng)用，理論抽象不易理解，用情景化的學(xué)習(xí)手段，降低理論難度，提高學(xué)習(xí)興趣.通過(guò)學(xué)習(xí)體會(huì)到知識(shí)來(lái)源于生活、服務(wù)于生活，增強(qiáng)學(xué)好專(zhuān)業(yè)的使命感和責(zé)任感.自己動(dòng)手制作的作品(簡(jiǎn)稱(chēng)實(shí)作)，不僅提升了動(dòng)手能力和工程素養(yǎng)，也有成就感.從中培養(yǎng)學(xué)生形成正確的科學(xué)觀，用理性認(rèn)識(shí)去指導(dǎo)實(shí)踐，并接受實(shí)踐的檢驗(yàn)，養(yǎng)成善于學(xué)習(xí)、勤于思考的習(xí)慣，時(shí)刻學(xué)習(xí)，自強(qiáng)不息、銳意進(jìn)取，把愛(ài)國(guó)主義之志變成報(bào)國(guó)之行.

2 熟悉學(xué)生 用思政教育補(bǔ)精神之鈣

高職生年齡偏小，單招生也較多，在學(xué)習(xí)習(xí)慣、學(xué)習(xí)能力上欠缺，意志品質(zhì)，自主能力，自我控制能力較薄弱，沒(méi)有更廣闊的目標(biāo)和追求.學(xué)習(xí)動(dòng)力不強(qiáng)，遇到較難的知識(shí)，不能全力以赴學(xué)習(xí).在課程學(xué)習(xí)活動(dòng)中，挖掘課程思政元素及時(shí)加強(qiáng)思想教育，強(qiáng)化學(xué)習(xí)的自覺(jué)性，主動(dòng)性，引導(dǎo)學(xué)生為什么要學(xué)習(xí)本門(mén)課程，引導(dǎo)知曉做什么人，走什么路，堅(jiān)定理想信念，規(guī)劃好自己的人生目標(biāo).將工匠案例融入專(zhuān)業(yè)知識(shí)中，工匠精神滲透到學(xué)習(xí)和生活中，集中精力、克服困難，做好每件小事；知曉合格的工程師要以人民為中心，具有家國(guó)情懷，堅(jiān)守職業(yè)道德和吃苦耐勞的優(yōu)良品質(zhì).

對(duì)于不學(xué)習(xí)且覺(jué)得學(xué)不會(huì)的學(xué)生及時(shí)引入思政元素.首先，給予精神之鈣，堅(jiān)定學(xué)習(xí)信心.鼓勵(lì)學(xué)生要戰(zhàn)勝自我，要自我肯定，只要堅(jiān)持學(xué)習(xí)，就能學(xué)會(huì)且有所提高.其次，要用心用力用情建立平等真誠(chéng)的師生觀，熟悉學(xué)生的基礎(chǔ)和學(xué)習(xí)能力.多深入寢室、早晚自習(xí)，指導(dǎo)幫助學(xué)生學(xué)習(xí)，關(guān)心學(xué)生在校生活，關(guān)注學(xué)生的個(gè)性、興趣和能力的差異，因材施教，從零起點(diǎn)學(xué)起，采用分層教學(xué)，分類(lèi)指導(dǎo)、分步達(dá)標(biāo)的學(xué)習(xí)方法.

3 知識(shí)點(diǎn)與思政元素融合

3.1 以史明志 激發(fā)學(xué)生砥礪奮進(jìn)

學(xué)習(xí)觀看“集成電路的發(fā)展史”視頻，宣揚(yáng)工匠精神，如華為手機(jī)芯片，工匠人物“許振超”，領(lǐng)會(huì)用先進(jìn)科學(xué)技術(shù)提高生產(chǎn)力，提高工作效率；弘揚(yáng)集成電路創(chuàng)使人，杰克·基爾比和諾伊斯的偉大發(fā)明，學(xué)習(xí)兩位科學(xué)家堅(jiān)持不懈地創(chuàng)新發(fā)明，開(kāi)創(chuàng)了電子技術(shù)歷史的新紀(jì)元，奠定了現(xiàn)代信息技術(shù)的基礎(chǔ).從中激發(fā)熱愛(ài)集成電路，認(rèn)識(shí)到集成電路應(yīng)用前途光明，激勵(lì)年輕人用心學(xué)習(xí)探索電子世界，把自己的科學(xué)追求、人生價(jià)值融入科技強(qiáng)國(guó)的偉大事業(yè)中，為實(shí)現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興貢獻(xiàn)力量.

3.2 自主學(xué)習(xí) 樹(shù)立終身學(xué)習(xí)理念

觀看“555定時(shí)器組成及應(yīng)用電路”微課，借助雨課堂、騰訊課堂等互動(dòng)學(xué)習(xí)平臺(tái)，以學(xué)習(xí)導(dǎo)航引導(dǎo)思維，以練促學(xué)，達(dá)到教得法，學(xué)得好，有興趣的混和式學(xué)習(xí).培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力，養(yǎng)成終身學(xué)習(xí)提高自己的好習(xí)慣，成為德智體美勞全面發(fā)展的人才.實(shí)現(xiàn)“知識(shí)傳授”與“價(jià)值引領(lǐng)”同頻共振，引領(lǐng)學(xué)生用好“思想+能力+知識(shí)”，創(chuàng)造自己的未來(lái)，更好地服務(wù)于人民.

在學(xué)習(xí)中熟悉555定時(shí)器組成及各部分作用，分析555定時(shí)器構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路的結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)理論和實(shí)踐相統(tǒng)一，培養(yǎng)學(xué)生辯證唯物主義世界觀和科學(xué)思維方法.從學(xué)習(xí)活動(dòng)中感受到課程內(nèi)容的應(yīng)用性、知識(shí)的創(chuàng)造性、科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力的哲理，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中樹(shù)立專(zhuān)業(yè)自信，同時(shí)增強(qiáng)道路自信、理論自信、制度自信、文化自信.

3.3 學(xué)以致用 知行并進(jìn)

演示觀看“觸摸延時(shí)開(kāi)關(guān)、門(mén)鈴電路”的功能，熟悉愛(ài)護(hù)電路元件，熟練操作Multisim仿真軟件，高效完成作品.

教學(xué)中理論聯(lián)系實(shí)際，知行合一，學(xué)以致用.

學(xué)生多次設(shè)計(jì)、創(chuàng)建、調(diào)試555定時(shí)器構(gòu)成的應(yīng)用電路，直觀認(rèn)知555定時(shí)器構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的工作原理及其電路功能.通過(guò)“實(shí)作+仿真”情景化的學(xué)習(xí)手段，每個(gè)小組能畫(huà)出電路圖，分析工作過(guò)程，熟練制作出觸摸延時(shí)開(kāi)關(guān)或門(mén)鈴電路.學(xué)習(xí)利用計(jì)算機(jī)軟件解決實(shí)際問(wèn)題的科學(xué)分析方法，感受信息化技術(shù)帶來(lái)的便捷，引領(lǐng)學(xué)生要多學(xué)習(xí)數(shù)字技術(shù)以適應(yīng)信息化時(shí)代的需求.

4 理實(shí)一體 提升學(xué)生科學(xué)探究能力

在學(xué)習(xí)活動(dòng)中通過(guò)動(dòng)腦、動(dòng)口、動(dòng)手創(chuàng)建電路分析驗(yàn)證電路實(shí)現(xiàn)的功能，弘揚(yáng)實(shí)踐出真知、積累科學(xué)分析方法.引導(dǎo)學(xué)生用理性態(tài)度、創(chuàng)新發(fā)展的理念去分析解決問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)主觀能動(dòng)性和客觀規(guī)律性的辯證統(tǒng)一.

4.1 制作觸摸延時(shí)開(kāi)關(guān)

電路制作簡(jiǎn)單，不用調(diào)試，直觀看到觸摸延時(shí)開(kāi)關(guān)的應(yīng)用，再拓展單穩(wěn)態(tài)電路的延時(shí)、定時(shí)應(yīng)用.

4.1.1 認(rèn)識(shí)電路結(jié)構(gòu)及作用

參考電路如圖1所示，核心元件為集成555芯片，外接定時(shí)元件R1和C1，改變R1和C1的數(shù)值可控制延時(shí)的長(zhǎng)短，C2為電解電容器，起濾波作用，減少雜波對(duì)基準(zhǔn)電位的干擾，使管腳5(外加電壓控制端)電位穩(wěn)定，避免管腳2和6觸發(fā)誤動(dòng)作.電壓輸出端管腳3接發(fā)光二極管，R2為限流電阻，電源可用5～12 V.觸發(fā)輸入信號(hào)從管腳2(觸發(fā)輸入端)接入，即管腳2接金屬片(2 cm×4 cm)，管腳6(閾值輸入)和管腳7并接在一起，再與定時(shí)元件相連接.

圖1 555定時(shí)器構(gòu)成觸摸延時(shí)開(kāi)關(guān)電路

4.1.2 分析電路原理及工作過(guò)程

(1)無(wú)觸發(fā)信號(hào)輸入時(shí)，電路工作在穩(wěn)態(tài)

當(dāng)電路接通電源并且穩(wěn)定后，輸入保持高電平，555內(nèi)部的RS觸發(fā)器被置成0態(tài)，管腳3輸出低電平，發(fā)光二極管不工作，555內(nèi)部放電三極管飽和導(dǎo)通，經(jīng)放電端7管腳將C1電容器上電壓降為零，使管腳6電位為0 V.

人手未觸摸金屬片時(shí)，555的管腳2懸空，相當(dāng)于輸入高電平信號(hào)1，555輸出低電平狀態(tài)一直被保持[3]，發(fā)光二極管不工作.

(2)輸入觸發(fā)信號(hào)時(shí)，電路由穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)入暫穩(wěn)態(tài)

當(dāng)下降沿觸發(fā)信號(hào)到達(dá)時(shí)，555觸發(fā)輸入端由高電平跳變?yōu)榈碗娖剑娐繁挥|發(fā)，輸出為高電平.

當(dāng)人手觸摸金屬片時(shí)，555的管腳2通過(guò)人體電阻接地，相當(dāng)于輸入低電平信號(hào)0，從而使555內(nèi)部的RS觸發(fā)器輸出翻轉(zhuǎn)為1態(tài)，管腳3輸出高電平，發(fā)光二極管被點(diǎn)亮.

(3)暫穩(wěn)態(tài)的維持時(shí)間

在暫穩(wěn)態(tài)期間，555內(nèi)部放電三極管截止，電源經(jīng)100 kΩ電阻向1 μF(C1)電容充電，當(dāng)管腳6電位上升至閾值電壓之前時(shí)，電路將維持暫穩(wěn)態(tài)不變.發(fā)光二極管點(diǎn)亮?xí)r是暫穩(wěn)態(tài)，點(diǎn)亮?xí)r長(zhǎng)為110 ms，恰為555單穩(wěn)態(tài)持續(xù)的時(shí)間tw，tw為輸出脈沖的寬度，在圖1中理論計(jì)算值為110 ms.

(4)自動(dòng)回到穩(wěn)定狀態(tài)0態(tài)

發(fā)光二極管經(jīng)過(guò)暫穩(wěn)態(tài)持續(xù)時(shí)間110 ms，自動(dòng)熄滅，回到穩(wěn)態(tài)，即電路延時(shí)時(shí)間為tw.

4.2 觀看仿真 測(cè)試電壓信號(hào)

用仿真實(shí)驗(yàn)增強(qiáng)感性認(rèn)識(shí)，加深學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的再次理解，拓展理論學(xué)習(xí)中的疑難問(wèn)題.將圖1中的管腳2接單刀雙擲開(kāi)關(guān)替代金屬片，單刀雙擲開(kāi)關(guān)一端接5 V電源正極，另一端接5 V電源負(fù)極，負(fù)極接地，輸出端和輸入端接入電子示波器，模擬觸摸延時(shí)開(kāi)關(guān)的工作過(guò)程，觀看輸出、觸發(fā)信號(hào).

先將單刀雙擲開(kāi)關(guān)處于高電平，再打開(kāi)仿真開(kāi)關(guān)，快速連續(xù)按兩次空格鍵，稍慢點(diǎn)再連續(xù)按兩次空格鍵，模擬兩次觸發(fā)信號(hào)，從示波器中看到單穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)并持續(xù)一小段時(shí)間后回到穩(wěn)態(tài)，波形如圖2所示[4].

圖2 555單穩(wěn)態(tài)仿真工作波形

用示波器中的標(biāo)尺測(cè)出正、負(fù)脈沖寬度，tw=109.5 ms和理論值基本相同.觀察到當(dāng)輸入信號(hào)下降沿到來(lái)時(shí)刻，才有輸出信號(hào)，輸出為高電平，產(chǎn)生一定寬度的矩形脈沖，維持一小段時(shí)間tw，回到穩(wěn)態(tài).

從仿真示波器中看到，電路剛接通時(shí)，觸發(fā)端無(wú)觸發(fā)信號(hào)，電路處于穩(wěn)態(tài)，輸出端為零.當(dāng)觸發(fā)端輸入負(fù)脈沖電路翻轉(zhuǎn)，電路輸出進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)，電容C1由零開(kāi)始充電，達(dá)到閾值(圖2中電容波形峰值處)，波形發(fā)生翻轉(zhuǎn)暫穩(wěn)態(tài)結(jié)束，回到穩(wěn)態(tài).

電源電壓分別為6 V,9 V,12 V時(shí)；負(fù)脈沖寬度分別為13.7 ms，30.7 ms時(shí)，輸出脈沖寬度不變，得出單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的輸出脈沖寬度(暫穩(wěn)態(tài)時(shí)間)與電源電壓大小和輸入脈沖寬度(窄的負(fù)脈沖，且tp≤tw)無(wú)關(guān)，僅由電路自身RC參數(shù)決定[5].

5 結(jié)束語(yǔ)

555定時(shí)器構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器“實(shí)作”活動(dòng)中，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)自己的直接經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行理論概括，積極將自己的感性認(rèn)識(shí)上升為理性認(rèn)識(shí)，再?gòu)睦硇哉J(rèn)識(shí)到實(shí)踐，既要“知其然”，更要“知其所以然”，為將來(lái)成為電子設(shè)計(jì)工程師奠定基礎(chǔ).

教學(xué)實(shí)踐中將所學(xué)知識(shí)和生活實(shí)際相結(jié)合，增加直觀、可操作性，簡(jiǎn)化理論知識(shí)的系統(tǒng)性，注重情景化、可接受、應(yīng)用的原則，達(dá)到學(xué)生愿意學(xué)，學(xué)得懂，學(xué)了會(huì)用，使基礎(chǔ)不同的學(xué)生都能獲得不同的提高.學(xué)生在學(xué)習(xí)中逐步認(rèn)識(shí)電子技術(shù)課程的科學(xué)價(jià)值、應(yīng)用價(jià)值和文化價(jià)值，樹(shù)立用唯物辯證法分析解決問(wèn)題，提升學(xué)生的科學(xué)思維與工程意識(shí)，養(yǎng)成實(shí)事求是，嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的職業(yè)態(tài)度.