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摘要：利用《炫彩小灯的制作》这一实践项目将枯燥的理论教学，转变成学生动手操作、自主探究的项目教学，将理论知识融于实践操作中，以学生为主体，让他们从“做中学”，可以充分调动学生学习的积极性，教师巡视指导，因材施教，在“做中教”，顺利完成一次教学任务。
关键词：项目教学；555定时器；炫彩小灯
一、 项目概述
本项目授课对象是高职院校电子专业三年级学生，他们活泼好动，喜欢动手操作，但和绝大部分职校学生一样，他们的基础不够扎实，自主发现问题、分析问题、解决问题的能力比较薄弱，如果采用传统授课模式，大部分学生的听课效率都不高。在开始本项目学习之前，学生已学过电工基础、电子装配技术、模拟电子技术、数字电子技术、电子EDA技术（Multisim）等专业基础课，具有一定的电路装配、调试和仿真的能力。
本项目制定的教学目标如下：
1. 知识与技能目标：①掌握元器件的检测焊接和仪器仪表的正确使用；②掌握555定时器电路的应用特性；③掌握故障的排查方法。
2. 过程与方法目标：以项目为载体，采用任务驱动法实施教学，在教学过程中注重学生自主探究、合作性学习，教师给予适当的引导。
3. 情感态度与价值观目标：培养学生良好的沟通能力，团队协作能力和良好的职业道德修养。
本次项目教学的重点：炫彩小灯的制作与调试。难点：掌握555定时器应用电路的特性和排查项目中的故障。为了激发学生积极主动参与学习的热情，熟练掌握教学目标，攻克教学难点，授课时将教法和学法互相联系，主要采用了情景导入法和任务驱动法，让学生在轻松而又紧张的气氛中，观察分析、合作学习，加强团队协作，发掘自身潜能。
二、 项目准备
为确保项目教学顺利实施，课前教师精心备课，为学生准备好焊接套件和所需的仪器设备，精心设计好教案、学案和各项评价表，并将学案发放给每个学生以便学生提前预习，带着问题进课堂。同时，教師要求学生查看相关数据手册，准备好工具箱，三人一组，分组选好组长。教师对各个组长提前进行辅导，确保教学过程的有效实施。本次项目教学实施前，学生还要完成一项很重要的工作，就是绘制电路的装配图。这就需要学生能够积极发挥主观能动性，根据通用板布局布线的要求，完成电路装配图的绘制。经过小组讨论，挑出布局最合理的确定为本次项目教学的装配图。
本次项目教学实施的场所有：流水线工作台，学生进行电路的制作与调试；机房，学生进行电路仿真、分析电路特性；实训教室，学生进行总结评价，教师讲解相关知识点。
三、 项目实施
本次项目实施分为情景导入、任务布置、任务实施、总结评价、知识拓展这五个环节，总课时4学时。良好的开端是成功的一半。教师以555定时器的实际应用——呼吸灯的视频导入教学，在视频中，四盏小灯以人呼吸的频率交替点亮、熄灭，教师提出问题“这是如何办到的？”激发学生探究的兴趣，引发学生积极思考。随即，教师告知学生，本次项目要学习的555定时器就可以实现这种变化，调动起学生学习的热情，便趁热打铁，布置任务。教师向学生发放焊接套件和任务书，学生领取任务书后，小组讨论分配任务，由组长签字确认。
任务实施环节共由四个部分组成：
（一） 任务一：炫彩小灯的制作
这一任务对学生提出的要求是：①掌握元器件检测、焊接的方法；②掌握通用板布局布线的要领；③会使用万用表检测元器件好坏；④完成炫彩小灯电路的制作。具体步骤如下：
1. 装前检查
根据元器件清单表核对所用元器件规格、型号及数量。
2. 元器件测试
对照元器件清单表，找到相应的元器件进行检测。
3. 装配
将元器件正确整形，按原理图和装配图进行装配。
图1炫彩小灯电路原理图
4. 焊接
按照工艺要求进行焊接，做到：①焊接点大小均匀、有光泽、无毛刺、无虚焊搭焊现象；②走线方法可用埋线锡接法和细导线飞线法；③不允许出现交叉线，可设置跳线即双面走线；④走线横平竖直。
学生在操作时，教师巡视指导。这一任务顺利完成，学生可以掌握知识技能目标：元器件的检测与焊接。
（二） 任务二：炫彩小灯的调试
这一任务要求学生达到的目标是：①掌握仪器仪表的使用方法；②完成炫彩小灯的调试，观察波形，记录数据。具体步骤如下：
1. 将稳压电源输出调至9V接到电路板电源端，插上两片555集成电路芯片。
2. 不按下按钮AN，测量两个555定时器芯片1脚、2脚、3脚、4脚、8脚电位，并记录观察现象。
3. 按下按钮AN，重复上述步骤，记录数据。
任务二顺利完成，学生可以掌握知识技能目标：仪器仪表的正确使用。
（三） 任务三：排除故障实现电路功能
这一任务实施要求学生通过小组讨论，共同探究，排查项目中出现的故障，教师给予适时的指导，帮助学生顺利排除故障，实现电路功能。最后，要求学生认真填写排故记录表，分析故障原因，记录解决方法。这一任务顺利完成，学生可以掌握知识技能目标：掌握故障的排查方法。
（四） 任务四：555定时器功能测试及分析
这一任务要求学生：①掌握555定时器构成的多谐振荡器电路的组成及特性；②掌握555定时器构成的单稳态触发器电路的组成及特性；③会利用Multisim软件进行电路仿真；④会根据仿真现象分析555定时器应用电路的特性。具体步骤如下：
1. 芯片介绍
555定时器也称为555时基电路，是一种将模拟功能和逻辑功能巧妙地集成在同一硅片上的新颖的线性集成电路芯片。它价格低廉、功能强大、使用灵活，被广泛应用于电子控制、电子检测、仪器仪表、家用电器、音响报警、电子玩具等方面。 本项目使用的是NE555芯片，这是一个双列直插式封装8引脚的集成电路芯片。
图2555定时器芯片引脚图
引脚名称：
1脚：接地端5脚：控制电压端
2脚：触发输入端6脚：阈值输入端
3脚：输出端7脚：放电端
4脚：复位端8脚：电源端
2. 功能测试
（1）多谐振荡器的测试
学生打开Multisim软件，搭建好555定时器构成的多谐振荡器电路，使用示波器观察输出波形，测量输出波形中高电平持续时间、低电平持续时间，计算波形的周期、频率和占空比。根据学案的具体要求改变电路元件参数的值，观察输出波形的变化，思考影响输出波形周期和占空比的因素。
學生积极思考，小组讨论，探求结果，最后教师讲解多谐振荡器电路的原理和特性：电源接通后，Vcc通过电阻R1、R2向电容C充电。当电容电压UC上升到2/3Vcc时，输出电压UO=UL，同时放电三极管VT导通，电容C通过R2放电，UC下降（一个暂稳态），当电容电压UC下降到1/3Vcc时，输出电压UO=UH。三极管VT截止，C放电终止，又重新开始充电（另一个暂稳态），周而复始，形成振荡。参数计算公式如下：
①电容器充电时间：
tPH=（R1 R2）C1·ln2≈0.7（R1 R2）C1
②电容器放电时间：
tPL=R2Cln2≈0.7R2C
③多谐振荡器的振荡周期：
T=tPL tPH≈0.7（R1 2R2）C1
图3多谐振荡器仿真电路
④多谐振荡器的振荡频率：
f=1tPL tPH≈1.43（R1 2R2）C1
（2）单稳态触发器的测试
学生搭建好555定时器构成的单稳态触发器电路，使用示波器观察输出波形，测量高电平持续时间，并根据学案要求改变电路元件参数的值，观察输出波形的变化，思考输出高电平时间，也就是定时时间跟哪些因素有关。
教师讲解单稳态触发器电路的原理和特性：
当555芯片的2脚无触发信号输入时，2脚电位小于 1/3Vcc，555输出高电平，放电管截止。Vcc通过电阻R2向电容C1充电，待电容两端电压大于2/3Vcc时，内部触发器翻转，555输出低电平，放电管导通，C1开始放电，其端电压趋于0，电路恢复到初始状态。当2脚输入负脉冲，其电位低于1/3Vcc，电路触发，555在一定时间内输出高电平，待定时时间结束，555输出恢复为低电平。
图4单稳态触发器仿真电路
定时时间计算公式为：t=1.1R2C1。
学生通过软件仿真，直观地看到了输出波形的变化，体会到了合作探究、收获成果的乐趣，在轻松而又愉快的氛围中，将枯燥的理论知识传授给学生，攻克了传统课堂教学的难题。
任务实施环节完成后，教师选出优秀的学生作品进行集中展示，并请优秀学员进行总结发言，谈谈成功的经验，以及参与本次项目的心得体会。教师和学生分别填写自评、互评和教师点评表格。通过自评，学生了解到自己的收获与不足，从而巩固知识与技能的掌握；通过组员互评，加强同组学生之间的沟通，学生知道了团队协作的重要性。教师根据每组完成的具体情况进行点评，鼓励学生刻苦钻研，持续创新，不断探索，勇攀高峰。
结束了总结评价的环节，教师提出“如何改变电路结构使两盏小灯的点亮时间发生变化”这个问题来拓展知识，并告诉学生将会在下次课中交流与实践。
四、 项目反思
本次项目教学取得了一定的成效：首先，采用情景导入、任务驱动的方法，充分调动了学生的积极性，在“做中学，做中教”的教学模式中顺利地完成了教学任务。同时，采用小组合作学习模式，实现了学生间的优势互补，同组学生相互帮助，共同探究，最终顺利地完成任务。但也存在一些不足：由于生源素质不同，部分学生不能很好地实施项目任务。
参考文献：
[1]周良全.数字电子技术基础[M].2版.北京：高等教育出版社，2002.
[2]孙丽霞.数字电子技术[M].北京：高等教育出版社，2004.
[3]刘训非等.电子EDA技术（Multisim）[M].北京：北京大学出版社，2011.
作者简介：
吴迪，江苏省苏州市，苏州高等职业技术学校。
关键词：项目教学；555定时器；炫彩小灯
一、 项目概述
本项目授课对象是高职院校电子专业三年级学生，他们活泼好动，喜欢动手操作，但和绝大部分职校学生一样，他们的基础不够扎实，自主发现问题、分析问题、解决问题的能力比较薄弱，如果采用传统授课模式，大部分学生的听课效率都不高。在开始本项目学习之前，学生已学过电工基础、电子装配技术、模拟电子技术、数字电子技术、电子EDA技术（Multisim）等专业基础课，具有一定的电路装配、调试和仿真的能力。
本项目制定的教学目标如下：
1. 知识与技能目标：①掌握元器件的检测焊接和仪器仪表的正确使用；②掌握555定时器电路的应用特性；③掌握故障的排查方法。
2. 过程与方法目标：以项目为载体，采用任务驱动法实施教学，在教学过程中注重学生自主探究、合作性学习，教师给予适当的引导。
3. 情感态度与价值观目标：培养学生良好的沟通能力，团队协作能力和良好的职业道德修养。
本次项目教学的重点：炫彩小灯的制作与调试。难点：掌握555定时器应用电路的特性和排查项目中的故障。为了激发学生积极主动参与学习的热情，熟练掌握教学目标，攻克教学难点，授课时将教法和学法互相联系，主要采用了情景导入法和任务驱动法，让学生在轻松而又紧张的气氛中，观察分析、合作学习，加强团队协作，发掘自身潜能。
二、 项目准备
为确保项目教学顺利实施，课前教师精心备课，为学生准备好焊接套件和所需的仪器设备，精心设计好教案、学案和各项评价表，并将学案发放给每个学生以便学生提前预习，带着问题进课堂。同时，教師要求学生查看相关数据手册，准备好工具箱，三人一组，分组选好组长。教师对各个组长提前进行辅导，确保教学过程的有效实施。本次项目教学实施前，学生还要完成一项很重要的工作，就是绘制电路的装配图。这就需要学生能够积极发挥主观能动性，根据通用板布局布线的要求，完成电路装配图的绘制。经过小组讨论，挑出布局最合理的确定为本次项目教学的装配图。
本次项目教学实施的场所有：流水线工作台，学生进行电路的制作与调试；机房，学生进行电路仿真、分析电路特性；实训教室，学生进行总结评价，教师讲解相关知识点。
三、 项目实施
本次项目实施分为情景导入、任务布置、任务实施、总结评价、知识拓展这五个环节，总课时4学时。良好的开端是成功的一半。教师以555定时器的实际应用——呼吸灯的视频导入教学，在视频中，四盏小灯以人呼吸的频率交替点亮、熄灭，教师提出问题“这是如何办到的？”激发学生探究的兴趣，引发学生积极思考。随即，教师告知学生，本次项目要学习的555定时器就可以实现这种变化，调动起学生学习的热情，便趁热打铁，布置任务。教师向学生发放焊接套件和任务书，学生领取任务书后，小组讨论分配任务，由组长签字确认。
任务实施环节共由四个部分组成：
（一） 任务一：炫彩小灯的制作
这一任务对学生提出的要求是：①掌握元器件检测、焊接的方法；②掌握通用板布局布线的要领；③会使用万用表检测元器件好坏；④完成炫彩小灯电路的制作。具体步骤如下：
1. 装前检查
根据元器件清单表核对所用元器件规格、型号及数量。
2. 元器件测试
对照元器件清单表，找到相应的元器件进行检测。
3. 装配
将元器件正确整形，按原理图和装配图进行装配。
图1炫彩小灯电路原理图
4. 焊接
按照工艺要求进行焊接，做到：①焊接点大小均匀、有光泽、无毛刺、无虚焊搭焊现象；②走线方法可用埋线锡接法和细导线飞线法；③不允许出现交叉线，可设置跳线即双面走线；④走线横平竖直。
学生在操作时，教师巡视指导。这一任务顺利完成，学生可以掌握知识技能目标：元器件的检测与焊接。
（二） 任务二：炫彩小灯的调试
这一任务要求学生达到的目标是：①掌握仪器仪表的使用方法；②完成炫彩小灯的调试，观察波形，记录数据。具体步骤如下：
1. 将稳压电源输出调至9V接到电路板电源端，插上两片555集成电路芯片。
2. 不按下按钮AN，测量两个555定时器芯片1脚、2脚、3脚、4脚、8脚电位，并记录观察现象。
3. 按下按钮AN，重复上述步骤，记录数据。
任务二顺利完成，学生可以掌握知识技能目标：仪器仪表的正确使用。
（三） 任务三：排除故障实现电路功能
这一任务实施要求学生通过小组讨论，共同探究，排查项目中出现的故障，教师给予适时的指导，帮助学生顺利排除故障，实现电路功能。最后，要求学生认真填写排故记录表，分析故障原因，记录解决方法。这一任务顺利完成，学生可以掌握知识技能目标：掌握故障的排查方法。
（四） 任务四：555定时器功能测试及分析
这一任务要求学生：①掌握555定时器构成的多谐振荡器电路的组成及特性；②掌握555定时器构成的单稳态触发器电路的组成及特性；③会利用Multisim软件进行电路仿真；④会根据仿真现象分析555定时器应用电路的特性。具体步骤如下：
1. 芯片介绍
555定时器也称为555时基电路，是一种将模拟功能和逻辑功能巧妙地集成在同一硅片上的新颖的线性集成电路芯片。它价格低廉、功能强大、使用灵活，被广泛应用于电子控制、电子检测、仪器仪表、家用电器、音响报警、电子玩具等方面。 本项目使用的是NE555芯片，这是一个双列直插式封装8引脚的集成电路芯片。
图2555定时器芯片引脚图
引脚名称：
1脚：接地端5脚：控制电压端
2脚：触发输入端6脚：阈值输入端
3脚：输出端7脚：放电端
4脚：复位端8脚：电源端
2. 功能测试
（1）多谐振荡器的测试
学生打开Multisim软件，搭建好555定时器构成的多谐振荡器电路，使用示波器观察输出波形，测量输出波形中高电平持续时间、低电平持续时间，计算波形的周期、频率和占空比。根据学案的具体要求改变电路元件参数的值，观察输出波形的变化，思考影响输出波形周期和占空比的因素。
學生积极思考，小组讨论，探求结果，最后教师讲解多谐振荡器电路的原理和特性：电源接通后，Vcc通过电阻R1、R2向电容C充电。当电容电压UC上升到2/3Vcc时，输出电压UO=UL，同时放电三极管VT导通，电容C通过R2放电，UC下降（一个暂稳态），当电容电压UC下降到1/3Vcc时，输出电压UO=UH。三极管VT截止，C放电终止，又重新开始充电（另一个暂稳态），周而复始，形成振荡。参数计算公式如下：
①电容器充电时间：
tPH=（R1 R2）C1·ln2≈0.7（R1 R2）C1
②电容器放电时间：
tPL=R2Cln2≈0.7R2C
③多谐振荡器的振荡周期：
T=tPL tPH≈0.7（R1 2R2）C1
图3多谐振荡器仿真电路
④多谐振荡器的振荡频率：
f=1tPL tPH≈1.43（R1 2R2）C1
（2）单稳态触发器的测试
学生搭建好555定时器构成的单稳态触发器电路，使用示波器观察输出波形，测量高电平持续时间，并根据学案要求改变电路元件参数的值，观察输出波形的变化，思考输出高电平时间，也就是定时时间跟哪些因素有关。
教师讲解单稳态触发器电路的原理和特性：
当555芯片的2脚无触发信号输入时，2脚电位小于 1/3Vcc，555输出高电平，放电管截止。Vcc通过电阻R2向电容C1充电，待电容两端电压大于2/3Vcc时，内部触发器翻转，555输出低电平，放电管导通，C1开始放电，其端电压趋于0，电路恢复到初始状态。当2脚输入负脉冲，其电位低于1/3Vcc，电路触发，555在一定时间内输出高电平，待定时时间结束，555输出恢复为低电平。
图4单稳态触发器仿真电路
定时时间计算公式为：t=1.1R2C1。
学生通过软件仿真，直观地看到了输出波形的变化，体会到了合作探究、收获成果的乐趣，在轻松而又愉快的氛围中，将枯燥的理论知识传授给学生，攻克了传统课堂教学的难题。
任务实施环节完成后，教师选出优秀的学生作品进行集中展示，并请优秀学员进行总结发言，谈谈成功的经验，以及参与本次项目的心得体会。教师和学生分别填写自评、互评和教师点评表格。通过自评，学生了解到自己的收获与不足，从而巩固知识与技能的掌握；通过组员互评，加强同组学生之间的沟通，学生知道了团队协作的重要性。教师根据每组完成的具体情况进行点评，鼓励学生刻苦钻研，持续创新，不断探索，勇攀高峰。
结束了总结评价的环节，教师提出“如何改变电路结构使两盏小灯的点亮时间发生变化”这个问题来拓展知识，并告诉学生将会在下次课中交流与实践。
四、 项目反思
本次项目教学取得了一定的成效：首先，采用情景导入、任务驱动的方法，充分调动了学生的积极性，在“做中学，做中教”的教学模式中顺利地完成了教学任务。同时，采用小组合作学习模式，实现了学生间的优势互补，同组学生相互帮助，共同探究，最终顺利地完成任务。但也存在一些不足：由于生源素质不同，部分学生不能很好地实施项目任务。
参考文献：
[1]周良全.数字电子技术基础[M].2版.北京：高等教育出版社，2002.
[2]孙丽霞.数字电子技术[M].北京：高等教育出版社，2004.
[3]刘训非等.电子EDA技术（Multisim）[M].北京：北京大学出版社，2011.
作者简介：
吴迪，江苏省苏州市，苏州高等职业技术学校。