二极管整流电路信息化教学模式探讨

高 慧

（湖南财经工业职业技术学院，湖南 衡阳 421002）

1 二极管整流电路

日常生活中，人们使用的都是220 V的交流电，但是有些设备需要用到直流电才能正常工作，比如经常用到的笔记本电脑，汽车上的用电设备都需要使用直流电。这就需要一种电路来实现从交流电到直流电的变换，这种电路就称为整流电路。

所谓的整流其实就是电路的一个转换装置，把大小和方向都随时间变化的交流电变换为大小和方向不再发生变化的直流电。而怎么变？这就涉及一个电路构建的问题，我们都知道二极管的特性就是单向导电性，那么利用二极管的这个特性就可以实现我们所说的变换。根据电路构建的不同，整流后电源的利用率以及最后输出的直流电的大小都是不同的，根据实际电路的需要，通常有如下几种整流电路的形式。

1.1 单相半波

二极管半波整流电路实际上是利用二极管的单向导电特性来进行工作的。它的电路结构非常简单，只用一只二极管就可以实现整流，根据输出的直流电压的极性的不同，单相半波整流电路又有正极性半波整流电路和负极性整流电路两种电路形式。

这种电路整流的原理就是当交流电的正半周期流过二极管时，二极管正偏导通，当交流电的负半周期流过二极管时，二极管反偏截止。这样从负载上面输出的电压就是直流电了。但是这种电路整流输出的电流波动比较大，而且没有充分利用电源的电能（只利用了一半），所以实际的整流电路一般不采用这种电路形式。

1.2 单相全波

为了解决单相半波整流电路存在的电能利用率不高，以及输出直流电不稳定的问题，我们可以进一步改进电路。将4个整流二极管朝向一致，两两串联后再并联就形成的单向全波整流电路。这种电路形式由于4只二极管的结构类似于桥梁的结构，所以也被称为桥式整流电路。

假设4只二极管分别为D1、D2、D3、D4，交流电源加在公共节点A、B之间。当正弦交流电的正半周期从A点流入电路时，二极管D2、D4导通，电流从A点流经二极管D2，流经负载电阻，流经二极管D4，最后回到B点，电流形成一个闭合的通路。当正弦交流电的负半周期从B点流入电路时，二极管D3、D1导通，电流从B点流经二极管当，流经负载电阻，流经二极管D1，最后回到A点，电流形成一个闭合的回路。由此可见，不管是正弦交流电的正半周期还是负半周期加在电路中，流过负载电阻的电流方向是固定的，且每时每刻都有负载电压输出。所以电源的利用率提高了。通过分析计算发现，输出的直流电压是单向半波电路的2倍。

在单相整流电路中，出于电源的利用率以及整流后输出的直流电的大小方面考虑，我们通常都是选择单相桥式整流电路，因为它能够在正弦交流电一个完整的周期内都能使得负载上面输出直流电，所以效率比较高。

1.3 三相半波整流

三相半波整流电路的电源是星型连接，零线直接与负载相连，三相电路的相位差为120°。电路的结构为3个整流二极管并联然后与负载电阻串联，二极管左侧接三相交流电源的三相电压。当三相电压加在电路当中时，每次只有一相电压使得其中一个二极管导通，另外的两个二极管都截止，所以在三相交流电的整个周期中每次都可以从负载输出一相电压。通过这种电路连接方式，负载上面输出的电压就等于三相电源的相电压，电源的利用率大大提高，负载上输出的直流电的稳定性也大大提高。

因为生活中人们用到的电都是220 V的三相交流电，所以在整流电路中应用的最多的就是这种三相桥式整流电路。

2 二极管整流电路信息化教学设计

在教学设计过程中，我们要明确教学目标，知识目标的明确通过教学让学生进一步了解二极管的单向导电性、电路符号及主要参数。对流电路、滤波电路的工作过程、原理、应用通过实验进行理解；技术目标的明确，通过教学设计学生能够搭建出整流和滤波电路，合理选择元件的参数，能够运用万用表和示波器有效地测量相关电量参数和波形。良好的教学设计能够让学生通过理论结合实际的方式学习知识，也能形成良好的操作能力，还能教会学生如何正确使用计算机。

通过上面的教学内容分析，我们知道了二极管整流电路不管是哪种电路形式都是利用了二极管的单向导电性原理。为了更好地让学生理解和掌握二极管的相关知识，本研究从以下几个反面进行信息化教学设计。

2.1 学情分析

这节课的内容是机电类专业学生的专业基本课程内容，基本上授课的学生都是高职院校二年级的学生。在这之前他们已经学习了“电子元器件的检测”、“电子CAD”、“电工基础”等专业课程，因此都具备了一定的专业基础知识和技能。但是高职院校的学生普遍存在的问题就是专业基础知识环节薄弱，理论的知识讲解对于他们来讲比较难理解。他们普遍喜欢实际的动手操作，而对于理论知识的积累不太感兴趣。而且普遍会做，但是不知道为什么要这么做，表达和协调能力都有待提高。

2.2 教材分析

本节课的内容为模拟电子技术的一个小节的内容，考虑到学生学习的情况和教材的实用性，以及学院的实训设备配套情况，我们选择了偏向于项目化教学的实用教程。每节课的内容就是一个项目任务，通过实际操作完成任务来学习相关的理论知识，而不是单纯地讲授理论知识。

在之前选用的教材中，大多注重理论知识体系的讲解，从知识层面来告诉学生什么是整流，如何整流，如何提高整流电路的效率。但是教学效果并不是很好，因为学生普遍不喜欢长篇大论式的理论讲解，讲多了还会起到一些不好的反作用，所以本次在教材的选用上我们就大胆地选用了以项目教学法作为主要方式的一体化教材，并且结合学院世界对教材的内容进行了整合梳理，提炼出了适合湖南财经工业职业技术学院学生的教学内容。

2.3 教学策略

教学过程中采用理实一体化教学，仿真软件模拟仿真以及视频演示的方法来进行。将学生分成若干小组，小组内分工协作，组与组之间竞争合作，允许通过网络资源查阅相关资料。

以往的教学过程大多数时候都是老师一个人在讲台上面讲，在讲台上面演示，学生的参与度不高，并且学习的积极性不高。通过教学环节的巧妙设计，让学生都能够积极地参与到课堂教学过程中来，极大地调动了学生学习的积极性，并且培养了学生的创新动手能力和小组分工协作的能力。

2.4 教学活动设计

首先，在课前对整个班级学生进行分组，完成课前旧知识点的复习和新知识的预习工作。重点要求学生通过教材、图书、网络查阅二极管整流电路的相关资料。上课过程中首先由老师讲解二极管半波整流电路的工作原理，通过模拟软件仿真演示给学生看，调动学生的学习积极性。接下来，学生动手连接电路并对电路进行调试，在这个过程中教师只是巡回指导，课堂的主动权掌握在学生手中，学生通过小组分工协作完成实际电路的连接和调试。

2.5 学生活动设计

学生在课前要完成旧的相关知识点的回顾和复习，通过网络查阅本节课的新内容半导体二极管整流电路的相关知识。老师讲解相关内容时，认真听讲，与老师积极互动，回答老师提出的问题，并能够有所思考。体会仿真模拟软件的效果，认真领会电路中电流的流向和最后输出的直流电的大小。在实际连接电路操作环节，要认真读懂电路图，根据电工操作要求连接电路，电路连接好后要进行调试，调试无误后才可以进行波形演示。

各小组完成自己的电路连接和实物演示时候，就进入各小组上台展示环节，每个小组派出一个代表上台展示本组成员的作品质量和效果，说明小组成员的分工协作任务分工，通过展示，老师根据展示情况和电子工艺要求进行点评和更正，并评选出优秀的作品进行展示。小组与小组之间也可以进行相互点评，结合老师的点评和其他小组成员的点评，各小组要对本小组存在的问题进行纠正，以达到良好的教学效果。

2.6 教学反思

通过上述的信息化教学设计，学生对二极管整流电路的原理及工作过程有了深刻的理解，并掌握了实际电路的连接和调试方法，动手能力和协作能力都得到了很大的提高，教学的效果比单纯地讲解式教学效果良好。

在今后的教学过程中，还要继续注意理实一体化教学，引导学生边学边做，通过小组合作，锻炼学生的自主学习能力和学习的主动性。

通过小组展示的方法极大地锻炼了学生的语言表达能力和创新精神。针对实际操作中发现的问题及时纠正引导，能够及时有效地解决学习过程中的难题。

二极管整流电路是“模拟电子技术”这门课程中的其中一个小节的内容，通过本节课的学习和实际动手操作，学生们对二极管的基本概念及检测以及整流电路的连接和检测都能够很好地掌握了，这给后续内容的学习打下了良好的基础，使得学习过程不再是枯燥乏味听不懂的压抑状态了，而是变成积极操作，展现自我的愉悦体验时间。

3 结语

由于本课程的知识非常抽象，对与学生理解的难度提高，通过上面的教学设计学生能够更快速地了解知识点，给后续内容的学习打下了良好的基础，还能有效地提升教学质量。