靜態工作點的教學設計與實踐

直流工作點(也稱靜態工作狀態或Q點)是整個《電子線路》課程的核心內容，也是學生學習電子線路時最難理解的一大問題。學生在開始學習直流工作點時，總是摸不著頭腦，更不知道它所具有的作用。教學中常常是課程教學進行到一大半，學生對放大電路的工作點要求還不甚了解，致使后續課程的教學感到非常困難，同時也嚴重影響了學生《電子線路》課程學習的積極性。因此，切實有效地提高直流工作點這一內容的教學效果，是關系到整個《電子線路》課程的教學質量和對學生電子技術能力培養成敗的關鍵。為此，筆者對直流工作點的教學做了長期、深入的分析和探索。筆者認為，在教學實踐中遵循以下幾個環節有助于學生對直流工作點的理解和掌握。

一、概念引入:對工作點的初步認識

學生在學完晶體二極管、三極管后，開始三極管放大電路的學習。三極管放大電路的基本工作過程即是建立在直流工作點的基礎之上。隨著課程教學的深入，直流、交流狀態的計算，動態分析，失真分析等等概念相繼推出。從形式上看，按教課書內容的編排對直流工作點的教學是遵循了一個循序漸進的過程。實際上卻違反了學生對這一概念建立的思維過程，學生往往不易從理論上很快建立一個全新的概念，他們對那么多既抽象、理論相對較深的內容無論如何都一時消化不了。一種比較容易接受的方法是先從實踐中建立一個有助于對概念理解的實際模型，進而再引入到對理論的認識。

因此，在初次教學直流工作點時，無須談得很多，不需按照教課書的安排，連續用若干課時對工作點的全部內容加以介紹。可以在對學生給出三極管基本放大電路的同時，初步提出各元件的作用，建立起晶體管放大電路直流工作狀態的初步概念。接著很重要的一點是通過課堂演示佐證工作點的存在對放大電路的影響。教師在給學生的演示中要突對在以下幾點加以說明。

1.晶體三極管的放大作用

用示波器觀察放大電路輸入端的小信號波形，而后測量其輸出端的信號波形，從中體會放大電路的放大作用。

2.直流工作點的位置確定及其測量方法

直流工作點主要包含IB、IC和VCE三個物理量，它們的測量連接方法如圖1所示。

3.改變直流工作點對放大電路的影響

通過改變基極電阻RB，工作點會發生變化，從示波器上觀察輸出波形的變化。

圖1直流工作點對放大倍數影響的測量圖

二、理論到實踐，加強對工作點的再認識

在課堂給學生作演示可以起到說明問題，讓學生初步建立概念的作用。但是要鞏固、加深認識，光靠外在的影響是不夠的。在學生對直流工作點具有初步印象后，適時安排學生實習，讓他們自己動手驗證直流工作點，效果就十分明顯。實習要點:第一，讓學生自己動手組成晶體管基本放大電路;第二，學會使用有關測量儀表，如三用表、微安表、毫安表、信號發生器和示波器和直流工作點的測量方法等;第三，測量工作點及驗證工作點的變化對放大電路的影響。

由學生自己動手組成電路，以及由RB的變化改變直流工作狀態如何影響輸出波形的變化，學生從中真正體會到直流工作點的作用，以及確定合適工作點的必要性。通過實踐，學生對直流工作點的概念和工作點的影響有了非常直觀的感受，印象深刻。

三、實踐到理論，深化對工作點的認識

經過學生自己動手、測試晶體三極管放大電路的工作特征，學生對工作點的認識加深了，這時再回到課堂上繼續有關工作點問題更深入的理論教學。

在實踐中，通過對基本放大電路基極偏置電阻Rb的改變，直流工作狀態隨之發生改變，其基本特征是:RB↑→ IB↓→IC↓→ VCE↑ ，放大電路輸出波形要產生截止失真，如圖2(a)所示;RB↓→IB↑→IC↑→ VCE↓ ，放大電路輸出波形要產生飽和失真，如圖2(c)所示;合適工作點的輸出波形如圖2(b)所示。

圖2波形是把學生在實踐中已經看到的現象，通過理論的方式加以表示，避免了學生從一開始就面對曲線、波形等空洞、抽象的概念。學生在實踐的基礎上認識理論，更符合其接受知識的基本規律。

與此同時，直流工作點的三個基本關系便可推出。到這時，從理論上完整說明了直流工作點及其變化特征，學生就更容易接受了。

四、教學過程的實施要則

對直流工作點的教學，穿插著課堂教學與實踐教學、理論學習和實踐操作相結合等環節，因此在教學實踐中需注意以下幾點。

1.課堂教學與實踐教學的課時安排要合理

在課堂上剛開始結合放大電路提出直流工作點時，不宜對工作點講得過細，可用一個課時提出概念，另一個課時進行課堂演示就夠了。學生在初次實習組成放大電路時可能要占有一定時間，還要學會儀表使用和測量方法，約需四個課時。

2.理論教學與實踐教學的有機結合

教師在課堂上實施理論教學，怎樣教，教到什么程度，理論教師應有具體計劃。接下去的實踐教學應與理論教學要有一個合理銜接，同時實踐教學的內容和要求也要明確提出，以便在后續課程教學時可以引用或驗證。在這種理論教學與實踐教學密切相連的情況下，建議理論和實習教師最好由同一人承擔，這樣更有利于教學的正常開展。

3.注意每個學生的實際操作情況

在有的學校剛開始安排學生實習時，由于條件限制，有些設備不能人手一臺，如信號發生器、示波器等。因此在安排學生實習時，力盡避免有的學生走過場，使他們不能真正感受到實踐操作所應得到的體會，這與我們的教學計劃相違，不能達到應有的教學效果。

4.適時地引伸到實際應用中

直流工作點的建立，是三極管基本放大電路的自身要求，保證了電路能處于正常工作狀態。對于一個放大電路乃至模擬集成電路是否處于正常工作狀態，均是通過其直流工作點能否正常建立來判斷的。經常看到一些家電維修人員用三用表的直流電壓檔測量電路的直流電壓值，目的就是用來判斷該電路是否處在正常工作狀態。可以讓學生在教師指導下，對諸如晶體管收音機，或小家電進行直流工作點的測試，來分析電路的工作狀態，從而提高學生的實際工作能力，達到對直流工作點的教學要求。

(作者單位:浙江省海鹽縣職業成人教育中心)