楊帆 白濤 丁俊軍

【摘要】理論聯(lián)系實(shí)際是人類學(xué)習(xí)知識、認(rèn)識世界、提高技能的最基本和最有效的方法，高職（高專）教育的目標(biāo)定位和內(nèi)在規(guī)律要求我們在課程教學(xué)中盡可能實(shí)施“教、學(xué)、做一體化”的模式。即便是本科教育，也需要注重和加強(qiáng)實(shí)踐動手能力的培養(yǎng)。任務(wù)驅(qū)動、項(xiàng)目導(dǎo)向正是這種教學(xué)模式的具體化。本文向讀者介紹一個電工電子實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目——“自制音樂盒”， 此項(xiàng)目教學(xué)效果好，深受學(xué)生歡迎。

【關(guān)健詞】實(shí)踐教學(xué);項(xiàng)目導(dǎo)向;電工電子;音樂盒

Abstract：It is the most essential and effective method of combination of theory with practice for people to learn knowledge，know the world and increase competence.The target location and the inherent law of higher vocational （high professional） education require us to implement the mode of "integration of teaching，learning and practice" in the course teaching as far as possible.Even for undergraduate education，the development of practical ability shall be emphasized and enhanced.Task-driven and project-oriented mode is an embodiment of this teaching mode.This article introduces an electrical and electronicpractical teaching project for readers-"self-made music box".This project has excellent teaching effect and is well received by students.

Key words：Practical Teaching;Project-Oriented;Electrical and Electronic;Music Box

引言

電工電子系列課程是電類工程技術(shù)基礎(chǔ)課（包括電路原理、磁路與電機(jī)控制、模擬電路、數(shù)字電路、PCB設(shè)計(jì)等），具有較強(qiáng)的實(shí)踐性。因此，電工電子實(shí)踐環(huán)節(jié)（包括實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)、實(shí)訓(xùn)）在課程教學(xué)中極為重要，尤其對于注重動手能力培養(yǎng)的高職（?？疲W(xué)生而言。然而，開發(fā)適于教學(xué)的綜合性實(shí)踐項(xiàng)目并非易事，因?yàn)楹唵蔚钠础胺e木”式的做法缺少創(chuàng)意和真實(shí)感，也就很難激發(fā)學(xué)生的興趣。

本文結(jié)合筆者的實(shí)際教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，介紹一個精美音樂盒的設(shè)計(jì)與制作方法。作為一個實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目，此音樂盒緊密結(jié)合課程內(nèi)容，倍愛學(xué)生歡迎，并能夠極大地激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。實(shí)踐證明，此項(xiàng)目具有良好的教學(xué)效果。

1.項(xiàng)目的電路及工作原理

本音樂盒電路分為三部分：一是音樂播放電路;二是彩燈閃爍控制電路;三是工作定時電路。

1.1 音樂播放電路

圖1 音樂片及聯(lián)線圖

圖2 彩燈閃爍控制電路

圖1（a）中所示9300系列音樂片體積小、價格廉，使用方便且有多種樂曲（如《生日快樂》、《梁?！?、《蘭花草》等等）可供選擇。音樂片的引腳說明：1腳——接地（GND），接至電源負(fù)極;2腳——信號輸出，接至放大電路;3腳——觸發(fā)信號輸入，高電平有效;4 腳——電源（DC，+3V）。接線時，3、4引腳接在一起，形成循環(huán)播放模式。圖1（b）中，三極管T的集電極C通過揚(yáng)聲器（亦稱蜂鳴器，可以使用舊的塞式耳機(jī)）接9V正電源，構(gòu)成最簡單管放大電路。由于音樂片適用3V正電源，故采取了由穩(wěn)壓管（DZ）與電阻（R1）構(gòu)成的簡易穩(wěn)壓電路。按圖1聯(lián)接電路，只要確保電源（9V）供給，便可循環(huán)播放音樂片存儲的音樂曲目。如果使用可擦寫音樂片，則可隨時錄制新的音樂或話語。

1.2 彩燈閃爍控制電路

圖2中，555A與后面的LED構(gòu)成彩燈閃爍電路。555A外接電阻R2阻值遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于R3的阻值，可使兩組彩燈亮滅間隔相等。若要調(diào)整彩燈閃爍頻率，只需改變電阻（R2、R3）的阻值或電容（C1）的容值即可。LED1、LED2可以成組（1～5只）安裝，且顏色可以靈活多樣。

1.3 工作定時電路

圖3中，555B、繼電器J（控制電壓為DC5V）與9V電源構(gòu)成自鎖定時供電電路（控制整個音樂盒電源的通斷），由開關(guān)Son觸發(fā)（點(diǎn)按此開關(guān)，音樂盒通電工作，555B的3腳輸出高電平，控制繼電器J的常開觸點(diǎn)閉合實(shí)現(xiàn)自鎖，直至達(dá)到定時時間時，音樂盒自動斷電停止工作）;而Soff 則為迫停開關(guān)（定時未到情況下，點(diǎn)按此開關(guān)，音樂盒“手動”斷電，停止工作）。

圖3 工作定時電路

由于斷電后，555B芯片也要停止工作，其固有的放電端（第7腳）將不能發(fā)揮（放電）作用（故閑置未用），導(dǎo)致電容C2上積累的電荷短時間內(nèi)無法放掉，因而相繼進(jìn)行多次啟動時，定時時間會依次變短。此處另辟蹊徑，巧妙利用繼電器J的常閉觸點(diǎn)作為電容C2的放電通路（電路斷電后，繼電器 J 的常閉觸點(diǎn)恢復(fù)常態(tài)而閉合），從而確保了短時間內(nèi)連續(xù)啟動定時時間不變。如要調(diào)整定時時間，只需改變電阻（R6）的阻值或電容（C2）的容值即可。

2.項(xiàng)目的實(shí)現(xiàn)

2.1 業(yè)余制作

要制作上述音樂盒須做好逐項(xiàng)準(zhǔn)備工作：一是對電路要十分熟悉;二是要有一定的裝焊技能;三是材料的準(zhǔn)備;四是要掌握一定的工藝技巧。音樂片及其它電子元件可到電子市場購買，若無現(xiàn)成專用的線路板，可用廢舊的（筆者最初是這么解決的，只是改、接線較為麻煩）。音樂盒外殼買一只漂亮的香皂盒即可。安裝好再輔以其它裝飾，一個優(yōu)美的音樂盒就完成了，如圖4所示。

圖4 音樂盒效果圖

2.2 教學(xué)實(shí)踐

當(dāng)把此音樂盒作為實(shí)踐項(xiàng)目在實(shí)驗(yàn)（實(shí)習(xí)、實(shí)訓(xùn)）室實(shí)現(xiàn)時，其電路板及起裝飾作用的板子（可以設(shè)計(jì)成電路板）利用PCB軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，事先做好，可使教學(xué)過程順利進(jìn)行。

3.項(xiàng)目的效果與特色

實(shí)踐證明，這個實(shí)踐項(xiàng)目受到學(xué)生普遍的歡迎（未作為實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目時，每每有不少學(xué)生自己到電子市場買元件，動手制作），這是因?yàn)橐魳泛惺菫楸磉_(dá)情誼而贈送的禮品，具有欣賞把玩和長久收藏的價值。況且親手制作有其特殊意義（一方面是有成就感;另一方面，每個學(xué)生手工制做的音樂盒，永遠(yuǎn)都是世界上獨(dú)一無二的工藝品）。而對于學(xué)習(xí)電工電子課程而言，完成此項(xiàng)目可以得到全面、綜合的實(shí)踐鍛煉：

①讀圖需有基本的電路分析能力;

②學(xué)習(xí)和掌握繼電器的控制作用;

③利用三極管實(shí)現(xiàn)音頻信號的放大;

④涉及穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路;

⑤靈活使用555定時器（屬于數(shù)-模混合電路），且有小小創(chuàng)意;

⑥使用PCB軟件進(jìn)行印刷電路板的設(shè)計(jì)。

此外，還使學(xué)生學(xué)習(xí)了音樂片、揚(yáng)聲器（蜂鳴器）、電解電容和發(fā)光二極管等器件知識。各電路模塊（局部功能電路）均可做為子任務(wù)，分配給學(xué)生進(jìn)行測試和體驗(yàn)，最后再進(jìn)行系統(tǒng)的組裝。故在一個綜合項(xiàng)目中，可以分步實(shí)施“任務(wù)驅(qū)動”教學(xué)法。音樂盒外殼和裝飾物件則可以由學(xué)生自己選擇、配置，這時會體現(xiàn)出每個學(xué)生個性化的制作能力、審美特點(diǎn)等，可謂百花齊放，各顯其能。

較之市場上購買的音樂盒，此項(xiàng)目還具有兩個獨(dú)特之處（優(yōu)點(diǎn)）：

①易維修。由于是自己動手制作，當(dāng)出現(xiàn)故障時，維修便不是什么難題;

②耗電低。音樂盒停止工作時，電源是物理性斷電，即徹底與電路斷開，（下轉(zhuǎn)第185頁）（上接第182頁）故停止工作后，耗電量為零，這可以大大延長電池使用奪命。

4.教師悟語

本文的主旨不在介紹電路，而要談的是把一個小小的業(yè)余制作轉(zhuǎn)化為實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目的心得體會。

①教師是水，學(xué)生是船，水不漲船不高。作為教師，應(yīng)該不斷地從實(shí)踐中汲取營養(yǎng)，積累經(jīng)驗(yàn)，拓寬知識面，繼而傳道、授業(yè)、解惑。

②把積累的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)（尤其是學(xué)生感興趣的地方）加以提煉，一方面充實(shí)到理論課堂中來，另一方面最好形成實(shí)物，會更有說服力和吸引力。

③我們深知“培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力”的重要性，但不僅僅是使學(xué)生會做多少個具體的實(shí)踐項(xiàng)目，更要喚醒學(xué)生的“工程意識” ，培養(yǎng)學(xué)生鉆研探索的興趣和習(xí)慣。

④教學(xué)過程需要大膽改革。對于高職學(xué)生，甚至有些專業(yè)的普通本科學(xué)生，一些傳統(tǒng)理論知識可以少講甚或不講。比如，不講二極管、三極管的構(gòu)造原理（截流子運(yùn)動規(guī)律），而是結(jié)合實(shí)踐直接講其應(yīng)用，會收到更好的效果。另外，從本文介紹的項(xiàng)目內(nèi)容來看，一個項(xiàng)目涉及的知識面往往非常寬泛，如果按傳統(tǒng)的進(jìn)程實(shí)施教學(xué)，那么得等到好幾門課程都學(xué)完，才能實(shí)施相關(guān)項(xiàng)目（相當(dāng)于普通意義上的課程設(shè)計(jì)）。所以這種任務(wù)驅(qū)動和項(xiàng)目導(dǎo)向教學(xué)模式，在電工電子課程中，是以元器件應(yīng)用為核心的。

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基金項(xiàng)目：沈陽北軟信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院教改課題（項(xiàng)目編號：14-03）。

作者簡介：丁俊軍（1971—），男，內(nèi)蒙古寧城人，碩士，沈陽航空航天大學(xué)副教授，副院長，沈陽北軟信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院兼職教師，主要從事電工電子類課程教學(xué)和教學(xué)管理工作。