電工基礎實驗教學改革的探討

謝袁飛

[摘 要]為改變我國的高教界較為普遍存在的實踐性教學環節薄弱的問題,本文采用按基礎實驗、設計性實驗、綜合性、研究性實驗分層次教學;實施以教師為主導、學生為主體的開放性實驗教學方法;建立融實驗、科研、生產于一體的實驗教學新模式;建立以培養學生創新能力為核心的實驗室。提高學生學習興趣和實際動手能力,引導學生樹立探索、創新和敬業精神。

[關鍵詞]電工基礎實驗 分層次教學 教學方法 實驗室

一、引言

近幾年,我們結合教學、科研和現有的條件,對電子信息科學與技術、應用物理學、電氣工程及其自動化專業部分學生開放了實驗室,開展了設計性實驗、綜合性、研究性實驗。我們的宗旨,是改變我國的高教界較為普遍存在的實踐性教學環節薄弱的問題,激發學生富于理想,勇于追求,提高學習興趣和實際動手能力,引導學生樹立探索、創新和敬業精神。

二、按基礎實驗、設計性實驗、綜合性、研究性實驗分層次教學

我們將實驗內容劃分為5個實驗單元,分別是基本電路實驗、變壓器實驗、三相交流異步電動機的控制實驗、機床的控制實驗、可編程控制實驗。每個單元又由幾個實驗項目所組成。從而實現了按基礎實驗、設計性實驗、綜合性、研究性實驗分層次教學。各個層次的教學內容、教學方法、教學手段及培養目標分別是:

1.基礎型實驗的教學目標,主要是培養學生正確選擇、合理使用儀器、儀表、設備和元件以及實驗電路聯接、實驗數據記錄與處理等方面的基本知識和基本實驗方法與技能,采用理論授課與實驗基本訓練相結合的方式。

2.設計型實驗教學目標以培養學生根據實驗任務要求,獨立設計實驗電路原理圖,擬方案,并完成實驗任務為宗旨,要求學生掌握單元電路的設計能力,采用實驗為主、授課為輔。

3.綜合型、研究型實驗,應用電工理論和現代電工測試技術進行研制實驗。三相交流異步電動機的控制實驗、機床的控制實驗教學過程中采用學生自學、自研為主,教師指導為輔的方式,讓學生盡可能獨立地主動完成實驗教學內容。

三、實施以教師為主導、學生為主體的開放性實驗教學方法

1.講授方式由灌輸式改為啟發式、討論式。在實驗之前,老師提出實驗任務、預習要求和思考題。學生根據教師的要求和教學參考資料進行預習,并完成實驗。

2.學生在做實驗中遇到了問題,老師引導學生先觀察現象,為什么會這樣,學生通過自己動腦筋,與同學討論找到解決問題的方法。

3.在每次實驗之間,對上次的實驗情況作簡要的回顧小結,尤其是要給予學生實驗中的閃光點進行鼓勵表揚,對存在的問題主要問題進行提問討論,其啟迪效果十分明顯。

四、建立融實驗、科研、生產于一體的實驗教學新模式

電工基礎實驗課程的改革以實驗室做實驗為主,以學生參加老師的科研項目、學生到工廠去參觀為輔的實驗教學新模式。其特點表現為:

1.讓學生參加老師的科研項目、讓學生到工廠去參觀、學習。學習不是由教師把知識簡單地傳遞給學生,而是由學生自己建構知識的過程。在實踐中,學生不是簡單被動地接收信息,而是主動地建構知識的意義,這種建構是無法由他人來代替的。在學習過程中,一方面,學生要利用原有的知識結構同化新知識,賦予新知識以某種意義;另一方面,要順應新知識,對原有認知結構進行改造與重組。通過自主學習,學生進行知識意義的主動建構。在學習過程中有利于發揮學生的主動性、積極性,有利于學生的主動探索、主動發現,有利于培養學生的創新精神、提高學生的創新能力,有利于創造型人才的培養。

2.根據工廠生產的實際情境中確定某個“真實問題”,組織學生圍繞給定的問題進行學習和探索。在電工基礎實驗課中給學生布置“真實問題”的探究情境,有利于提高學生對知識的綜合運用能力。比如,在電工學實驗中,所采用的真實問題是:根據銑床工作臺的運動,完成電氣控制電路的設計。接到老師布置的“作業”,學生就開始查閱相關資料,了解電氣原理圖的設計方法、步驟。按運動要求設計電氣原理圖,并接線實現電機的控制,學生通過自己設計、接線,從理論到實踐,每個環節都弄懂了,效果明顯。

五、建立以培養學生創新能力為核心的實驗室

為學生獨立從事實驗自主獲取實驗知識,我們引進了具有可靠的人身設備安全保障的電工基礎實驗平臺,電機拖動實驗平臺。

1.電工基礎實驗室

電工基礎實驗室,電類專業基礎實驗是電類專業和物理類專業都必須開設的基礎實驗課,主要是培養學生的基本實驗技能,讓學生了解基本電工實驗理論、數據處理知識、實驗規范、實驗方法、學會常規實驗儀器與裝置的使用,編寫實驗報告,熟悉典范實驗的原理、方法及實驗過程,并能從事簡單的電子產品設計、制作和調試,為后面電類專業實驗及電子研究開發打好基礎,該類實驗室應重點建設。

2.開放性實驗室

開放性實驗室,是供全校電子技術愛好者課內外進行基本電子技能鍛煉的場地,是實現創新能力初級階段訓練。開放性實驗室雖然是面對全校學生開放的,但是實際使用最多的還是電類專業的學生,為電類專業的學生提供一個課外專業實踐研究場所,可以大大提高學生的實踐能力和創新能力,它實際上是專業基礎實驗的補充和提高,該類實驗室應該配備多套常用基本電子儀器設備。

3.科技創新實驗室

科技創新實驗室,是學生從事電類技術應用研究、創新開發的場所。它可作為有關專業科技創新小組的活動基地,實現創新能力中級階段訓練。該類實驗室規模不一定要很大,但要配備多類電子儀器設備,如基本電子儀器設備、高頻電子儀器設備,單片機開發設備、微型計算機等,以滿足不同研究方向的學生使用,科技創新實驗室最好由學生自主管理。

六、結論

通過對我校學生進行教學實驗,在對學生期末成績和調查的分析可以看出,在現代教育技術理論的支持下,組建新的教學模式并將其應用于課堂教學,容易實現理論與實驗的有機結合,為學生提供了自主獲取知識、獨立從事實驗的優越開放式實驗手段和環境,滿足了量大、面廣和人才培養的實驗教學的需要。

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基金項目:2007年湖南省自然科學基金資助項目07JJ5067;2004年湖南省教育廳基金資助項目04C627;2004年湖南省湘南學院基金資助04Z014。