楊 楠，肖 軍

(1.東北大學(xué) 信息學(xué)院實(shí)驗(yàn)中心，遼寧 沈陽(yáng) 110819；2.東北大學(xué) PBL教學(xué)創(chuàng)新研究中心，遼寧 沈陽(yáng) 110819)

0 引言

晶體管單級(jí)放大電路的設(shè)計(jì)是電工學(xué)實(shí)驗(yàn)中的一個(gè)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)案例，需要學(xué)生掌握和運(yùn)用模擬電子技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)，對(duì)晶體管的靜態(tài)工作點(diǎn)進(jìn)行調(diào)試，測(cè)量其電壓放大倍數(shù)和輸出波形，熟練使用萬(wàn)用表、示波器、信號(hào)發(fā)生器等電子儀器設(shè)備[1-2]。對(duì)模擬電路進(jìn)行調(diào)試測(cè)量時(shí)，學(xué)會(huì)常用的故障診斷方法。同時(shí)，要求學(xué)生既熟悉硬件的使用，又要了解軟件仿真的操作。

但傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法不能調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，經(jīng)過(guò)多個(gè)學(xué)期的嘗試，結(jié)合PBL教學(xué)方法對(duì)現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)方式進(jìn)行了改革，利用微信公眾號(hào)這種新的教學(xué)手段，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立自主的學(xué)習(xí)習(xí)慣，提高學(xué)生電工電子技術(shù)的專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新意識(shí)，為今后的學(xué)習(xí)與工程實(shí)踐打下良好的基礎(chǔ)[3-4]。本文將從實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及原理、教學(xué)實(shí)施進(jìn)程、考核要求與方法3個(gè)方面介紹。

1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及原理

1.1 靜態(tài)工作點(diǎn)的調(diào)整

靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)于放大電路來(lái)說(shuō)十分重要，只有選擇合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，放大電路才能穩(wěn)定可靠的工作，因此，靜態(tài)工作點(diǎn)的合理選擇必不可少。本實(shí)驗(yàn)的參考電路如圖1所示。

圖1 晶體管單級(jí)放大電路實(shí)驗(yàn)原理

可以看到，本實(shí)驗(yàn)采用共發(fā)射極單級(jí)放大電路。調(diào)節(jié)電位器RP，使UC為VCC的1/3～1/2(確定晶體管工作在放大區(qū))。用數(shù)字萬(wàn)用表測(cè)量UB、RC、RB+RP，并按下式計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)。

1.2 電壓放大倍數(shù)的測(cè)量

電壓放大倍數(shù)的測(cè)量實(shí)質(zhì)上是測(cè)量輸入電壓與輸出電壓的有效值Ui與Uo。測(cè)量時(shí)，應(yīng)保證在被測(cè)波形無(wú)明顯失真和測(cè)試儀表的頻率范圍符合要求的條件下進(jìn)行[5]。將Ui與Uo帶入公式Au=Uo/Ui，可計(jì)算出電壓的放大倍數(shù)。

1.3 靜態(tài)工作點(diǎn)的改變對(duì)放大器性能的影響

電路中電阻參數(shù)的改變將影響放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)，調(diào)節(jié)電位器RP，用示波器觀(guān)察輸出波形的變化，如出現(xiàn)失真波形則判斷失真波形屬于飽和失真還是截止失真[6]。

2 教學(xué)實(shí)施進(jìn)程

基于微信公眾號(hào)的晶體管單級(jí)放大電路的設(shè)計(jì)，其教學(xué)實(shí)施進(jìn)程主要可以分為課前、課上和課后3個(gè)部分。

2.1 課前

課前階段主要指的是讓學(xué)生關(guān)注“NEU電工電子實(shí)驗(yàn)”微信公眾號(hào)，其二維碼如圖2所示，在微信公眾號(hào)上對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行預(yù)習(xí)，包括觀(guān)看實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的講解視頻、儀器設(shè)備的使用方法視頻等，對(duì)要做的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容有一定的了解和熟悉。

圖2 “NEU電工電子實(shí)驗(yàn)”微信公眾號(hào)二維碼

在學(xué)生來(lái)做實(shí)驗(yàn)之前，教師在微信公眾號(hào)平臺(tái)上提前發(fā)布教學(xué)視頻內(nèi)容并公告預(yù)習(xí)要求。實(shí)驗(yàn)的教學(xué)視頻內(nèi)容兼顧學(xué)生學(xué)習(xí)的整體性認(rèn)知和知識(shí)點(diǎn)的碎片化獲取[7-8]。教師把每一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目從實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)內(nèi)容講解到實(shí)驗(yàn)方法演示這樣一個(gè)完整的教學(xué)環(huán)節(jié)錄制成一段長(zhǎng)視頻，理論上學(xué)生可以通過(guò)這種完整的教學(xué)視頻在沒(méi)有教師指導(dǎo)的情況下獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)。在設(shè)置完整教學(xué)視頻的同時(shí)，教師把一些零散的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行碎片化的設(shè)計(jì)，比如將實(shí)驗(yàn)箱的使用介紹錄制成單獨(dú)的小視頻。視頻內(nèi)容短小精悍，方便學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行碎片化的獲取。

2.2 課上

課上部分教師需要重點(diǎn)講解實(shí)驗(yàn)中的注意事項(xiàng)，講解并下發(fā)課件PPT，用以輔助學(xué)生獨(dú)立自主地完成實(shí)驗(yàn)。比如，學(xué)生在測(cè)量靜態(tài)工作點(diǎn)時(shí)，用萬(wàn)用表測(cè)量實(shí)驗(yàn)電路中電阻的阻值經(jīng)常在路測(cè)量，這樣測(cè)驗(yàn)的結(jié)果往往電阻值偏小。原因是在路測(cè)量時(shí)，被測(cè)電阻與電路的其他部分并聯(lián)，導(dǎo)致電阻值偏小[9-10]。這種學(xué)生容易出現(xiàn)的操作不當(dāng)問(wèn)題需要教師在課上提示和講解。對(duì)于學(xué)生而言，在課上需要仔細(xì)閱讀課件中的內(nèi)容，獨(dú)立連接電路，在遇到電路故障時(shí)，要先嘗試獨(dú)立解決，這樣能夠鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力和解決問(wèn)題的能力。

2.3 課后

課后需要學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，同時(shí)可以在微信公眾號(hào)上留言提問(wèn)，與教師討論實(shí)驗(yàn)中遇到的問(wèn)題，教師可以通過(guò)學(xué)生的留言，了解學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)過(guò)程的看法和建議，進(jìn)一步改進(jìn)和完善實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

3 考核要求與方法

(1)預(yù)習(xí)數(shù)據(jù)：占總成績(jī)的20%，主要包括學(xué)生在微信公眾號(hào)上觀(guān)看教學(xué)視頻的情況，教師對(duì)學(xué)生預(yù)習(xí)的內(nèi)容進(jìn)行抽查提問(wèn)等，教師根據(jù)學(xué)生預(yù)習(xí)的效果給出成績(jī)。

(2)動(dòng)手操作：占總成績(jī)的50%，動(dòng)手操作部分的考核是學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)操作方法是否正確理解和掌握的最重要的方面，需要教師對(duì)學(xué)生的整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行充分的考量，包括實(shí)驗(yàn)電路是否正確，實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否正確，實(shí)驗(yàn)操作是否規(guī)范，實(shí)驗(yàn)中的問(wèn)題是否能夠正確解決等。

(3)實(shí)驗(yàn)報(bào)告：占總成績(jī)的30%，實(shí)驗(yàn)報(bào)告部分要求學(xué)生正確記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果，處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，并對(duì)實(shí)驗(yàn)中遇到的問(wèn)題提出解決辦法，形成規(guī)范的書(shū)面實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

4 結(jié)語(yǔ)

基于微信公眾號(hào)的晶體管單級(jí)放大電路的設(shè)計(jì)，充分利用了現(xiàn)代信息技術(shù)，有效地解決了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的問(wèn)題，把教師在課堂中的主體地位轉(zhuǎn)移到學(xué)生身上，讓學(xué)生成為課堂的中心，將學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)，有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，進(jìn)而提高教學(xué)質(zhì)量。