非電類專業 《電工學》實驗教學改革探討

余仕求 （長江大學電子信息學院，湖北 荊州434023）

《電工學》是高等院校非電類專業的一門重要基礎課，其涉及面廣、應用性強，通過 《電工學》實驗既能鞏固學生所學理論知識，又能培養學生的工程實踐能力［1－2］。目前，非電類專業 《電工學》實驗教學中還存在如下問題：①實驗內容單調。非電類 《電工學》實驗仍然以驗證性實驗為主，并且實驗內容與實際應用脫節。雖然專業不同，但實驗項目基本相同，沒有體現專業特色和需求。②實驗教學方法與手段落后。以 “灌輸式”實驗教學為主，不利于激發學生的興趣，不利于學生自由發揮。③實驗投入不足，有的實驗設備陳舊，實驗耗材也不足，新開實驗及綜合設計型實驗因條件限制而無法進行。為此，筆者以長江大學為例，對非電類專業 《電工學》實驗教學改革進行了探討??長江大學教學研究項目 （JY2011008）。。

1 明確實驗教學培養目標

長江大學 《電工學》實驗中心屬國家級 《電工學》實驗教學示范中心在建單位，根據該中心 “三級一線”實驗教學培養體系 （見圖1），在實驗教學中，按循序漸進的教學規律分級培養學生的基本技能、綜合能力和創新能力，以達到培養學生工程能力和實踐能力的目的［3－4］。

圖1 “三級一線”實驗教學培養體系圖

2 確定不同專業應用側重點

通過對長江大學計算機科學學院、機械工程學院、石油工程學院等院系的教師和學生進行調查，了解《電工學》技術在有關行業的應用情況后，確定了不同專業應用側重點，以期增強 《電工學》實驗的專業和工程特色。具體內容如下：①計算機專業主要包括執行機構的驅動方法 （如步進電機、繼電器等）和傳感器信號檢測方法 （如紅外、超聲等調理電路）。②機械專業主要包括一般電氣傳動控制 （如交直流電動機、步進電機調速控制、晶閘管直流調速、繼電接觸控制等）和檢測電路 （傳感器、濾波器、放大器等）。③地質、礦產普查和石油工程專業主要包括電動機與節能 （異步電動機應用、抽油機節能方法、變頻技術應用）和檢測電路 （傳感器、濾波器、放大器等）。

3 實驗內容的方案設計與具體實施

3．1 方案設計

根據實驗教學培養目標，結合調研情況，制定新的實驗內容設計方案，即將 《電工學》實驗內容分為基礎、綜合、設計3個類型 （反映專業特色和工程特色的實驗應融入綜合和設計類型實驗中），其學時比重分別為30%、40%、30% （見表1）。

表1 《電工學》實驗內容計劃表

3．2 實驗內容方案的具體實施

1）編寫實驗指導書 實驗指導書按基礎、綜合和設計3個類型編寫具體實驗項目內容。此外，實驗指導書應附有補充內容，如步進電機、直流電機、低壓控制電器、傳感器、紅外發射與接收等，上述內容與實驗項目有關，這樣便于學生自學。

2）做好實驗前準備工作 在綜合設計類實驗項目中，大多數實驗內容與工程應用有關，綜合性強，實驗前需查閱有關器件的性能參數和典型應用電路，并分析設計整體電路，以便為后續實驗提供指導，上述過程是培養學生工程能力的一個重要環節。下面以設計性實驗 “紅外報警電路設計”為例進行具體說明。紅外報警電路設計實驗的目的是應用紅外光發射與接收原理，設計信號檢測、放大及驅動電路，從而實現聲或光的報警功能。該實驗的具體內容如下：①按電路功能設計電路框架；②查閱有關器件（如紅外發射與接收對管和蜂鳴器等）的指標參數和工程應用電路；③設計各功能單元電路；④整體電路設計。該過程不是將各單元電路簡單連接起來，需要考慮以下幾個工程實際問題：兩單元電路連接方式及電平轉換問題；隔離與阻抗匹配問題；驅動能力問題。

3）確定正確的實驗方法 做好實驗前準備工作后，還要確定正確的實驗方法，只有這樣，才能使學生盡可能順利地完成實驗。以綜合設計性實驗為例，其實驗方法可以按照以下步驟進行：①復雜電路按功能或結構劃分為幾個部分；②將各部分電路接好并單獨進行調試，使各部分電路工作正常；③再將各部分電路連接起來進行整體調試，使其工作正常；④與前期理論設計進行比較，修改有關電路參數或電路結構，測試記錄有關實驗數據，分析實驗結果。

5）實施結果 上述實驗改革方案在長江大學機械、計算機等部分專業中進行了實施。實施后學生反映設計性實驗內容新穎，實驗結果直觀趣味性強，實驗積極性高，開闊了眼界，了解和體會了電工知識的實用價值，收獲比以前要大。當然也有一些不足的地方，由于有些學生沒做好實驗前準備工作，實驗任務沒有全部完成，實驗效果打了折扣。

4 結 語

結合專業特色和工程應用，對高等院校非電類專業 《電工學》實驗教學進行了改革。教學實踐證明，上述改革有利于提高學生參與實驗的積極性，培養了學生綜合分析和解決問題的能力，學生反映良好。今后，應進一步根據不同理工科專業因需施教、因材施教，切實提高非電類專業學生的 《電工學》工程實踐能力。

［1］儲春華，李有軍，翁紹捷，等 ．非電類電工學實驗課程教學模式改革探討 ［J］．海南大學學報 （自然科學版），2010（4）：382－384．

［2］黃琦蘭，沙琳 ．電工學中設計性實驗實施及效果分析 ［J］．電氣電子教學學報，2010（7）：136－138．

［3］陳燁，袁小平 ．電工類專業學生創新能力培養的研究與實踐 ［J］．電氣電子教學學報，2010（5）：61－65．

［4］張曉春 ．“電工學”綜合實驗教學的改革探索 ［J］．電氣電子教學學報，2010（9）：139－140 ．