基于微信公眾號的晶體管單級放大電路的教學設計

楊 楠，肖 軍

(1.東北大學 信息學院實驗中心，遼寧 沈陽 110819；2.東北大學 PBL教學創新研究中心，遼寧 沈陽 110819)

0 引言

晶體管單級放大電路的設計是電工學實驗中的一個經典實驗案例，需要學生掌握和運用模擬電子技術的基礎知識，對晶體管的靜態工作點進行調試，測量其電壓放大倍數和輸出波形，熟練使用萬用表、示波器、信號發生器等電子儀器設備[1-2]。對模擬電路進行調試測量時，學會常用的故障診斷方法。同時，要求學生既熟悉硬件的使用，又要了解軟件仿真的操作。

但傳統的實驗教學方法不能調動學生的學習興趣，經過多個學期的嘗試，結合PBL教學方法對現有的實驗方式進行了改革，利用微信公眾號這種新的教學手段，培養學生獨立自主的學習習慣，提高學生電工電子技術的專業素養，激發學習興趣和創新意識，為今后的學習與工程實踐打下良好的基礎[3-4]。本文將從實驗內容及原理、教學實施進程、考核要求與方法3個方面介紹。

1 實驗內容及原理

1.1 靜態工作點的調整

靜態工作點對于放大電路來說十分重要，只有選擇合適的靜態工作點，放大電路才能穩定可靠的工作，因此，靜態工作點的合理選擇必不可少。本實驗的參考電路如圖1所示。

圖1 晶體管單級放大電路實驗原理

可以看到，本實驗采用共發射極單級放大電路。調節電位器RP，使UC為VCC的1/3～1/2(確定晶體管工作在放大區)。用數字萬用表測量UB、RC、RB+RP，并按下式計算靜態工作點。

1.2 電壓放大倍數的測量

電壓放大倍數的測量實質上是測量輸入電壓與輸出電壓的有效值Ui與Uo。測量時，應保證在被測波形無明顯失真和測試儀表的頻率范圍符合要求的條件下進行[5]。將Ui與Uo帶入公式Au=Uo/Ui，可計算出電壓的放大倍數。

1.3 靜態工作點的改變對放大器性能的影響

電路中電阻參數的改變將影響放大器的靜態工作點，調節電位器RP，用示波器觀察輸出波形的變化，如出現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 教學實施進程

基于微信公眾號的晶體管單級放大電路的設計，其教學實施進程主要可以分為課前、課上和課后3個部分。

2.1 課前

課前階段主要指的是讓學生關注“NEU電工電子實驗”微信公眾號，其二維碼如圖2所示，在微信公眾號上對實驗進行預習，包括觀看實驗內容的講解視頻、儀器設備的使用方法視頻等，對要做的實驗內容有一定的了解和熟悉。

圖2 “NEU電工電子實驗”微信公眾號二維碼

在學生來做實驗之前，教師在微信公眾號平臺上提前發布教學視頻內容并公告預習要求。實驗的教學視頻內容兼顧學生學習的整體性認知和知識點的碎片化獲取[7-8]。教師把每一個實驗項目從實驗目的、實驗內容講解到實驗方法演示這樣一個完整的教學環節錄制成一段長視頻，理論上學生可以通過這種完整的教學視頻在沒有教師指導的情況下獨立完成實驗。在設置完整教學視頻的同時，教師把一些零散的知識點進行碎片化的設計，比如將實驗箱的使用介紹錄制成單獨的小視頻。視頻內容短小精悍，方便學生對知識點進行碎片化的獲取。

2.2 課上

課上部分教師需要重點講解實驗中的注意事項，講解并下發課件PPT，用以輔助學生獨立自主地完成實驗。比如，學生在測量靜態工作點時，用萬用表測量實驗電路中電阻的阻值經常在路測量，這樣測驗的結果往往電阻值偏小。原因是在路測量時，被測電阻與電路的其他部分并聯，導致電阻值偏小[9-10]。這種學生容易出現的操作不當問題需要教師在課上提示和講解。對于學生而言，在課上需要仔細閱讀課件中的內容，獨立連接電路，在遇到電路故障時，要先嘗試獨立解決，這樣能夠鍛煉學生的動手能力和解決問題的能力。

2.3 課后

課后需要學生完成實驗報告，同時可以在微信公眾號上留言提問，與教師討論實驗中遇到的問題，教師可以通過學生的留言，了解學生對實驗內容和實驗過程的看法和建議，進一步改進和完善實驗教學。

3 考核要求與方法

(1)預習數據：占總成績的20%，主要包括學生在微信公眾號上觀看教學視頻的情況，教師對學生預習的內容進行抽查提問等，教師根據學生預習的效果給出成績。

(2)動手操作：占總成績的50%，動手操作部分的考核是學生對實驗原理、實驗內容、實驗操作方法是否正確理解和掌握的最重要的方面，需要教師對學生的整個實驗過程進行充分的考量，包括實驗電路是否正確，實驗結果是否正確，實驗操作是否規范，實驗中的問題是否能夠正確解決等。

(3)實驗報告：占總成績的30%，實驗報告部分要求學生正確記錄實驗結果，處理實驗數據，得出實驗結論，并對實驗中遇到的問題提出解決辦法，形成規范的書面實驗報告。

4 結語

基于微信公眾號的晶體管單級放大電路的設計，充分利用了現代信息技術，有效地解決了傳統實驗教學中存在的問題，把教師在課堂中的主體地位轉移到學生身上，讓學生成為課堂的中心，將學生被動學習變為主動學習，有效提高學生的學習興趣，進而提高教學質量。