基于工程教育思想的電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)改進(jìn)

摘要：通過(guò)分析傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的不足，將工程教育思想引入到電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法和實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理進(jìn)行了改進(jìn)，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，改變了學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度，加強(qiáng)了學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)。提高了學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，以及團(tuán)隊(duì)合作的意識(shí)。為學(xué)生今后的學(xué)習(xí)和工作奠定了良好的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：工程教育思想；電路；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；改進(jìn)

中圖分類號(hào)：G642.423 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2014）35-0148-02

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是高等學(xué)校教學(xué)活動(dòng)中的重要組成部分，是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的有效途徑。而電路實(shí)驗(yàn)又是工科專業(yè)的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，其特點(diǎn)是內(nèi)容多、范圍廣、實(shí)踐性強(qiáng)。[1]如何將工程教育思想引入電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，提高學(xué)生的分析、解決問(wèn)題能力和創(chuàng)新意識(shí)、團(tuán)隊(duì)合作精神等，是值得思考的問(wèn)題。

一、工程教育思想

工程教育思想是以工程項(xiàng)目從研發(fā)到運(yùn)行的生命周期為載體，讓學(xué)生以主動(dòng)的、實(shí)踐的、課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式學(xué)習(xí)工程。[2]主要培養(yǎng)目標(biāo)是：工程基礎(chǔ)、分析、解決問(wèn)題和設(shè)計(jì)的綜合能力、團(tuán)隊(duì)合作精神。[3]

二、實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法改進(jìn)

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法基本上是老師給出學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵螅瑢W(xué)生根據(jù)老師的演示，機(jī)械的模仿。雖然完成了實(shí)驗(yàn)教學(xué)計(jì)劃，但是會(huì)造成學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)不感興趣，創(chuàng)新精神得不到發(fā)展。[4]

1.將仿真軟件引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)中

將仿真軟件引入傳統(tǒng)的電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)中來(lái)，可以達(dá)到軟硬結(jié)合、虛實(shí)相輔的目的。[5]例如：在諧振電路的實(shí)驗(yàn)中，我們要求學(xué)生不但要測(cè)出諧振頻率，還要繪出不同Q值下的通用幅頻特性曲線，以及UL（ω）和、UC（ω）曲線。將multisim仿真軟件引入電路實(shí)驗(yàn)之后，可以輕松、準(zhǔn)確的顯示出曲線，有利于同學(xué)們對(duì)理論知識(shí)的分析和理解，還有助于提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣。

2.利用網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)支撐實(shí)驗(yàn)教學(xué)

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)網(wǎng)站上提供實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書、實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱、儀器設(shè)備的使用方法、常用儀表的使用說(shuō)明，電子元器件手冊(cè)和老師的實(shí)驗(yàn)教學(xué)課件等教學(xué)資源供學(xué)生查閱，學(xué)生可通過(guò)系統(tǒng)中師生互動(dòng)平臺(tái)與老師、同學(xué)進(jìn)行交流。

3.采用多媒體教學(xué)手段，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效率

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)數(shù)有限的情況下，利用多媒體教學(xué)方式，一方面可更加有效地指導(dǎo)學(xué)生完成大綱要求必須做的實(shí)驗(yàn)，提高學(xué)生的動(dòng)手能力，另一方面可通過(guò)觀看實(shí)驗(yàn)演示，延伸實(shí)驗(yàn)教學(xué)范圍，彌補(bǔ)課堂教學(xué)的不足，以達(dá)到以點(diǎn)帶面的教學(xué)效果。[6]

三、實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理的改進(jìn)

1.加強(qiáng)預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)的監(jiān)督

嚴(yán)格要求學(xué)生的預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)，為了使學(xué)生更好地完成實(shí)驗(yàn)，要求學(xué)生按實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)要求及內(nèi)容進(jìn)行課前預(yù)習(xí)，大部分同學(xué)會(huì)做到，但是也會(huì)有一些自覺(jué)性差的同學(xué)不去預(yù)習(xí)，這樣一定會(huì)影響實(shí)驗(yàn)的完成進(jìn)度和質(zhì)量。為了檢驗(yàn)學(xué)生是否完成預(yù)習(xí)，預(yù)習(xí)完成后，我們會(huì)要求學(xué)生登錄實(shí)驗(yàn)預(yù)約系統(tǒng)，接受實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目預(yù)習(xí)測(cè)試，作為學(xué)生實(shí)驗(yàn)考核的一項(xiàng)重要指標(biāo)，從而有效的保證了實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)質(zhì)量。[7-8]

2.實(shí)驗(yàn)過(guò)程中加強(qiáng)團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)

實(shí)驗(yàn)過(guò)程中采用分組合作的方式，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。這樣可以提高同學(xué)之間的溝通能力，加強(qiáng)同學(xué)的合作意識(shí)。將團(tuán)隊(duì)合作精神引入到實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)由一個(gè)人參與變成多個(gè)人共同參與，學(xué)生為了更好地完成實(shí)驗(yàn)，會(huì)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中有明確的分工和互助，這樣有助于培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作能力，從而整體優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。[9-10]

3.全面的實(shí)驗(yàn)考核機(jī)制

實(shí)驗(yàn)成績(jī)?cè)u(píng)定，不能單純依靠實(shí)驗(yàn)報(bào)告中的數(shù)據(jù)，要以實(shí)驗(yàn)考試的形式考核學(xué)生的動(dòng)手能力，由于我校電路實(shí)驗(yàn)沒(méi)有單獨(dú)設(shè)課，所以學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)時(shí)積極性不高，老師會(huì)在每班實(shí)驗(yàn)全部完成后進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)考核。在規(guī)定時(shí)間內(nèi)要求學(xué)生獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)元器件的選擇、實(shí)驗(yàn)電路連接、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測(cè)量和計(jì)算等過(guò)程。老師根據(jù)完成情況給出實(shí)驗(yàn)操作分。

實(shí)驗(yàn)結(jié)束后老師將學(xué)生的實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)成績(jī)、實(shí)驗(yàn)操作成績(jī)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)，按照合理的分配，生成學(xué)生的實(shí)驗(yàn)成績(jī)。避免單靠實(shí)驗(yàn)報(bào)告給定成績(jī)的片面性，不僅可以使學(xué)生查看成績(jī)，而且可以使學(xué)生更全面地了解自已的薄弱環(huán)節(jié)。采用這種實(shí)驗(yàn)考核方式之后，學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的積極性有了極大的提高，對(duì)電路實(shí)驗(yàn)及儀器使用記憶深刻，動(dòng)手能力大大增強(qiáng)。[11-12]

四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)計(jì)

1.進(jìn)行實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和要求的調(diào)整

針對(duì)學(xué)生專業(yè)的不同，學(xué)習(xí)程度的不同，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和要求上做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，例如只有電氣、自動(dòng)化專業(yè)的同學(xué)做一階電路和二階電路實(shí)驗(yàn)，而其它專業(yè)如機(jī)械制造專業(yè)的同學(xué)只設(shè)三個(gè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)。同樣的戴維南定理實(shí)驗(yàn)，要求電氣專業(yè)的同學(xué)通過(guò)多種測(cè)量方法，計(jì)算出等效電阻，而其他專業(yè)同學(xué)可以只用一種方法測(cè)量并計(jì)算。

2.以工程項(xiàng)目為核心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

以工程項(xiàng)目引導(dǎo)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，例如：在日光燈電路連接及功率因數(shù)提高這個(gè)實(shí)驗(yàn)中。

項(xiàng)目設(shè)計(jì)的總體目標(biāo)是借助于該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，構(gòu)思、設(shè)計(jì)日光燈電路，并實(shí)現(xiàn)將日光燈點(diǎn)亮，簡(jiǎn)單故障排除，并且能提高功率因數(shù)。為了完成設(shè)計(jì)目標(biāo)，首先需要學(xué)生深刻理解日光電路的工作原理，充分了解實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的組成和功能，熟悉日光燈電路實(shí)驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)及使用方法；其次，需要將任務(wù)分解為連接、測(cè)量等子任務(wù)，確定每一子任務(wù)需要完成哪些工作，并設(shè)計(jì)相應(yīng)的電路；而后在電工實(shí)驗(yàn)臺(tái)上搭建電路并點(diǎn)亮日光燈，自已動(dòng)手用智能功率表或其他儀表測(cè)量電路的各項(xiàng)參數(shù)，自已分析計(jì)算功率因數(shù)，并通過(guò)并聯(lián)電容的方法提高功率因數(shù)接近于1；最后，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)調(diào)試，若不能達(dá)到預(yù)定目標(biāo)，還需要根據(jù)電路、電工學(xué)知識(shí)進(jìn)行分析，采取相應(yīng)的措施，重新修正參數(shù)，直到得到滿意的實(shí)驗(yàn)結(jié)果為止。在實(shí)驗(yàn)中不可避免地遇到隨機(jī)干擾、估計(jì)不準(zhǔn)等實(shí)際工程問(wèn)題。

在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中，以工程項(xiàng)目為驅(qū)動(dòng)不斷拓展和層層推進(jìn)來(lái)帶動(dòng)實(shí)訓(xùn)步驟，由教師引導(dǎo)學(xué)生完成整個(gè)項(xiàng)目。從構(gòu)思、設(shè)計(jì)、方案決策、器件選型、電路搭建、測(cè)試、數(shù)據(jù)收集整理等方面，對(duì)學(xué)生進(jìn)行了完整的知識(shí)點(diǎn)和技能訓(xùn)練。

學(xué)生自己一邊動(dòng)手安裝，一邊就如何在實(shí)際中提高功率因數(shù)的問(wèn)題展開討論，讓學(xué)生自己分析計(jì)算，自己動(dòng)手測(cè)試電路，自己認(rèn)真思考分析。這樣，學(xué)生的積極性和主動(dòng)性被調(diào)動(dòng)了起來(lái)，自然也提高了實(shí)驗(yàn)興趣，增加了動(dòng)手能力。

3.鼓勵(lì)學(xué)生大膽創(chuàng)新

鼓勵(lì)學(xué)生大膽創(chuàng)新，讓學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，以往的實(shí)驗(yàn)教學(xué)往往是老師先講實(shí)驗(yàn)的原理和實(shí)驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)注意的問(wèn)題，即應(yīng)該怎樣做，不能怎樣做，這種做法雖然使學(xué)生掌握了這個(gè)實(shí)驗(yàn)，但學(xué)生的大腦得不到積極的開發(fā)，學(xué)習(xí)處于被動(dòng)狀態(tài)。所以在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，有時(shí)應(yīng)讓學(xué)生大膽地做出自己的猜想，自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，然后教師和學(xué)生共同評(píng)選出最佳方案進(jìn)行操作，分析過(guò)程、現(xiàn)象，得出結(jié)論。如在講元件伏安特性實(shí)驗(yàn)時(shí)，我們可以提出實(shí)驗(yàn)要求用伏安法將元件的伏安特性曲線畫出，讓學(xué)生自已去設(shè)計(jì)電路，做出原理圖，并用multisim軟件進(jìn)行仿真，確定所用元器件的規(guī)格，選擇合適量程的儀表和電阻箱等，放手讓學(xué)生自己完成實(shí)驗(yàn)的整個(gè)過(guò)程，并對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并形成文檔資料。這樣，學(xué)生必須要?jiǎng)邮謩?dòng)腦，選擇儀表的量程，電阻的大小，考慮連接電路時(shí)應(yīng)注意什么問(wèn)題等。在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，學(xué)生有時(shí)不能一步到位，需要進(jìn)行重復(fù)操作、觀察、數(shù)據(jù)處理、結(jié)果分析等，這些過(guò)程本身就能很好地鍛煉學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ顾麄兊膭?chuàng)新思維得到充分的發(fā)展。使學(xué)生在構(gòu)思—設(shè)計(jì)—實(shí)現(xiàn)—運(yùn)行的過(guò)程中，開拓思維，增強(qiáng)動(dòng)手操作能力。這恰恰符合能力培養(yǎng)為目標(biāo)的工程教育理念。

五、結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法和內(nèi)容的改進(jìn)，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，改變了學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度，培養(yǎng)了學(xué)生的分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，以及團(tuán)隊(duì)合作的意識(shí)，加強(qiáng)了學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)。[13]為學(xué)生今后的學(xué)習(xí)和工作奠定了良好的基礎(chǔ)。

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（責(zé)任編輯：韓曉英）