電工實驗教學(xué)改革再探

劉建新 李平 陳國麗

摘要：深層次改革的大背景下，學(xué)校電工實驗教學(xué)與實訓(xùn)通過十年的改革，在實驗室軟件、實驗室硬件平臺建設(shè)、理論指導(dǎo)實踐、實驗拓展研究和發(fā)現(xiàn)與遵循實驗內(nèi)在規(guī)律等實驗方法的改進(jìn)、提高綜合性設(shè)計性實驗比例和新的要求教學(xué)模式的改革、利用網(wǎng)絡(luò)這一現(xiàn)代化教學(xué)手段運用、不同專業(yè)和水平的學(xué)生提出不同要求和教學(xué)訓(xùn)練，發(fā)揮學(xué)生個體的能動性、教師從"填鴨"式到指導(dǎo)服務(wù)地位的真正改變、平時與考試相結(jié)合，重視實踐操作的考核機(jī)制健全等方面積累了不少經(jīng)驗，教學(xué)實踐證明改革取得了顯著的成效。

關(guān)鍵詞：教學(xué)改革 教學(xué)方法 個體能動性 教學(xué)模式

中圖分類號：G64 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）06（b）-0000-00

在各行各業(yè)進(jìn)行深層次的改革的大背景下，以市場為導(dǎo)向，高校的人才培養(yǎng)模式理所當(dāng)然必須進(jìn)行深化改革。實踐教學(xué)作為長沙理工大學(xué)的辦學(xué)特色之一，我們一直在探索“實踐應(yīng)用型人才”的好的實驗方法、實踐動手能力與創(chuàng)新能力培養(yǎng)等內(nèi)在規(guī)律。電工教學(xué)與實訓(xùn)作為全校工科專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)教學(xué)與實踐培訓(xùn)教學(xué)，在其中是重要的一環(huán)，經(jīng)過十多年的教學(xué)與實訓(xùn)的積累，在以下幾方面有了一些經(jīng)驗。

1 電工教學(xué)與實訓(xùn)平臺建設(shè)

1.1硬件建設(shè)

學(xué)校與學(xué)院加大對電工與實訓(xùn)基地的投入，在經(jīng)費緊張的情況下，較為及時地更新設(shè)備，加大對基地的硬件投入。設(shè)備良好率90%以上，教學(xué)與實訓(xùn)有了硬件保障。

1.2軟件建設(shè)

學(xué)校與學(xué)院加強(qiáng)對中心與基地的管理，一方面有各級領(lǐng)導(dǎo)的正確指導(dǎo)和支持，另一方面基地有踏實肯干、樂于奉獻(xiàn)的高素質(zhì)的教學(xué)團(tuán)隊，正是大家勇于探索、刻苦專研，業(yè)務(wù)水平才有很大的提高。每兩周開一次業(yè)務(wù)研討會，大家介紹教學(xué)與教研教改方面好的經(jīng)驗，討論教材更新、業(yè)務(wù)學(xué)習(xí)與提高、教學(xué)管理優(yōu)化等問題。平時大家碰到教學(xué)與實訓(xùn)中的問題，也會及時地交流與探討，大家一同在進(jìn)步，感覺團(tuán)隊就像家一樣。工作與生活中大家不計較、互幫互助，大家擰成一股繩、增強(qiáng)團(tuán)隊的凝聚力。創(chuàng)新實踐中心有科研課題與工程背景的高水平專家、教授及青年骨干的積極參與，有較高深的理論水平和豐富的實踐經(jīng)驗，保證實現(xiàn)對優(yōu)秀學(xué)生的精英教育。在大家堅持不懈的努力下，電工電子實驗中心與大學(xué)生創(chuàng)新實踐中心多年來一直評為湖南省省級示范實驗中心與省級實踐教學(xué)基地。

2改革實驗教學(xué)方法

2.1理論聯(lián)系實踐方法

在實踐教學(xué)過程中，結(jié)合多媒體課件及實物展示等教學(xué)手段，采用演示教學(xué)與漸進(jìn)式啟發(fā)教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)方式，實踐中過程中與相關(guān)的理論知識聯(lián)系起來。首先，通過多媒體講授及演示將實驗與理論課學(xué)到理論知識聯(lián)系起來；其次，對于涉及的元器件多、對學(xué)生來講相對復(fù)雜一點的實驗，盡量地將實際的設(shè)備、元器件與理論原理、公式聯(lián)系起來。學(xué)生感覺知識有用武之地，對理論知識有感性認(rèn)識，學(xué)習(xí)積極性自然而然就提高了。如日光燈實驗，對照實驗臺的元件，講解電容、電感、日光燈、起輝器的原理及接線方法及整個電路的電流、電壓的分析方法，并與實驗現(xiàn)象對比驗證。如電動機(jī)正反轉(zhuǎn)實驗，先對照掛件上的實物，詳細(xì)講解常開、常閉、啟動與停止按鈕等符號及其工作原理，按照原理講解接線技巧，以及易發(fā)生的錯誤與故障。又如三相電路，要求學(xué)生依照實驗臺上的電路的數(shù)據(jù)，畫出現(xiàn)實電路的向量圖，并將實驗現(xiàn)象與理論推導(dǎo)的結(jié)論一一對照分析，理論與實踐是否一致（（如星型接線中性點向負(fù)載重的一相偏移，為什么？結(jié)論是否這樣？ 三角形接法在平衡負(fù)載下為什么線電流是相電流的 倍？） 如果接錯線、實驗故障都盡可能自己找原因、排除故障。

2.2實驗拓展研究

實驗教材內(nèi)容是基礎(chǔ)性東西，實驗中會碰到超出教材的知識，必須引導(dǎo)學(xué)生拓展研究，找出問題、解決問題，學(xué)生的分析問題，解決問題的能力得到了提高。如有源線性一端口等效參數(shù)的測定實驗，諾頓支路帶負(fù)載與有源網(wǎng)路帶負(fù)載時外特性誤差比較大（如圖一），負(fù)載大小對誤差有什么樣的影響？分析負(fù)載上的電壓在考慮恒流源內(nèi)阻與沒考慮內(nèi)阻時的相對誤差為 = 。可見RL遠(yuǎn)小于Rs，負(fù)載的電壓誤差越小；電流的相對誤差為 = ，顯然，RL越小于Rs時，誤差越小。所以，RL遠(yuǎn)小于Rs時誤差要小些。又如受控源的研究實驗，VCVS、CCVS受控源的單口等效電路如圖二（a），接負(fù)載驗證負(fù)載特性時會發(fā)現(xiàn)受控源的輸出電阻R0（較小，一般幾歐姆），所以所接負(fù)載越大，誤差越小，負(fù)載特性趨于與水平軸平行的直線；而VCCS、CCCS受控源的單口等效電路如圖二（b），接負(fù)載驗證負(fù)載特性時會發(fā)現(xiàn)受控源并聯(lián)的輸出電阻R0（較大，一般為幾百千歐姆），負(fù)載電流為 ，RL越小，負(fù)載特性趨于水平軸平行的直線，RL很大（如幾十千歐姆）時，負(fù)載特性不再是不隨負(fù)載變化而變化，這就是學(xué)生一直問實驗接負(fù)載80KΩs時為什么數(shù)據(jù)下降的原因。通過這些拓展研究，學(xué)生對實驗就掌握得較熟、研究得較透，比較容易提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

圖1 諾頓支路帶負(fù)載等效電路圖

（a） （b））

圖2 受控源的單口等效電路

2.3遵循實驗的內(nèi)在規(guī)律

有些實驗中碰到的實驗現(xiàn)象，課本理論知識解釋不了，就必須遵循實驗的內(nèi)在規(guī)律，并引導(dǎo)學(xué)生找出實驗現(xiàn)象的本質(zhì)所在。如一階RC過渡過程的研究得積分電路實驗，必須按圖三接線，如果將電容與電阻互換位置，示波器信號很弱看不清圖像或圖像不穩(wěn)定甚至沒有圖像，而理論上講互換是可以的，學(xué)生就會產(chǎn)生疑惑，原來測量與顯示小電壓信號，示波器與信號源必須共地，信號源與示波器的使用實驗中的相位差測試、RLC串聯(lián)諧振電路的研究實驗中測試電壓都是如此，不共地的話容易受到外界干擾（如交流調(diào)壓器等）而得不到穩(wěn)定的圖形與實驗結(jié)論。

圖3 積分電路接線圖

3發(fā)揮學(xué)生個體的能動性

3.1對于工科不同專業(yè)提出不同的要求

非電類專業(yè)學(xué)生，如土木、機(jī)械等專業(yè)學(xué)生，動手能力不強(qiáng)，大綱要求也不高，提供相對比較簡單的實驗項目以供選擇，考核的要求相對較低。對于電類專業(yè)學(xué)生，電工實驗課學(xué)校采用單獨授課形式，必須達(dá)到要求的水平才能給1個學(xué)分。

3.2對于基礎(chǔ)水平不同的學(xué)生提供不同的訓(xùn)練

基礎(chǔ)水平一般的學(xué)生，只要達(dá)到基本的要求就行。對于實踐動手能力很感興趣的學(xué)生，對設(shè)備、元器件已經(jīng)很熟悉了，對電路原理分析、調(diào)試過程都很清楚，再做就沒什么意義，就可以做挑戰(zhàn)性更強(qiáng)的、設(shè)計自己想要做的會更有興趣，如電子大賽培訓(xùn)班實訓(xùn)；對單獨授課專業(yè)學(xué)生，實驗室對學(xué)生時間、空間及實驗項目選擇性上開放[1]，學(xué)生可選擇自己喜歡的較為復(fù)雜的項目，如教師的科研課題項目、創(chuàng)新項目中與電工實驗相關(guān)的部分等。對基礎(chǔ)性差的學(xué)生，對有些電路分析感覺無從下手，可以做簡單的、自己喜歡的基礎(chǔ)電路實驗來做。學(xué)生自主選修實驗的方式讓學(xué)生可以根據(jù)自己學(xué)習(xí)情況靈活安排自己的實驗項目[3]。

4老師轉(zhuǎn)變?yōu)檎嬲饬x上的“指導(dǎo)式”服務(wù)

教學(xué)與實訓(xùn)的主體是學(xué)生，重點是學(xué)生自己練習(xí)，教師的作用主要引導(dǎo)。對于電工實驗與實訓(xùn)，采用“任務(wù)驅(qū)動式”教學(xué)[2]，講解要點后，教師布置要完成的任務(wù)，學(xué)生自己動手解決、獲取實驗數(shù)據(jù)，獨立思考分析得出結(jié)論，老師只起“點撥”作用，要學(xué)生自己解決實際問題；實訓(xùn)更能體現(xiàn)這一點：學(xué)生自擬題目，經(jīng)老師同意后，從原理設(shè)計、元件采購、印刷電路板的設(shè)計與制作、產(chǎn)品的組裝調(diào)試、故障排除等所有的環(huán)節(jié)都由學(xué)生去完成。老師主要是巡回指導(dǎo)、啟發(fā)學(xué)生自己思考、及時發(fā)現(xiàn)學(xué)生在練習(xí)中出現(xiàn)的錯誤、講解設(shè)計思路、安裝工藝、排除故障與調(diào)試技巧，并與同學(xué)討論難點要點、指導(dǎo)學(xué)生展開討論或爭論形成不同的方案及最后根據(jù)學(xué)生完成情況公平地給出成績，這樣一來，學(xué)生明白了“為什么要做？”、“怎樣做？”、“還能怎樣做？”，增強(qiáng)了學(xué)生對工程實踐的認(rèn)知能力、動手能力、分析問題與解決問題的能力，逐步解決了實驗與實訓(xùn)中學(xué)生對老師的過分依賴，學(xué)生變被動為主動，由原來的教育對象轉(zhuǎn)變成教育服務(wù)對象，大大地提高了學(xué)生的創(chuàng)造性與主動性。

5改革教學(xué)模式

電工實驗基礎(chǔ)實驗較多，電工組教師總結(jié)多年的實驗教學(xué)經(jīng)驗、教研教改的研究成果，結(jié)合工程實踐，修改制定“三性”實驗內(nèi)容，調(diào)整“三性”實驗比列，其中基礎(chǔ)性實驗占40%，綜合性實驗占20%，設(shè)計性實驗占40%；同時，對“三性”實驗提出了新的要求“

5.1基礎(chǔ)性實驗

讓學(xué)生將基礎(chǔ)理論知識和基本方法，在實驗室通過實際操作，掌握運用常用儀器儀表、電工實驗設(shè)備及技術(shù)，掌握實驗數(shù)據(jù)的處理方法。使理論與實踐相結(jié)合，掌握和探索新知識的基本途徑與基本規(guī)律。

5.2綜合性實驗

實驗內(nèi)容側(cè)重于所學(xué)的一些知識的綜合運用，多個知識點結(jié)合運用。其目的在于培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)理論知識和解決較為復(fù)雜的實際問題的能力。

5.3設(shè)計性實驗

該實驗層次既有綜合性又有探索性，主要側(cè)重于學(xué)生創(chuàng)新能力的開放，主要安排一些特定的計算、方案設(shè)計、電路調(diào)試等。學(xué)生在老師的指導(dǎo)下查閱資料、設(shè)計方案、組織實施、調(diào)試以及故障分析，培養(yǎng)學(xué)生工程開發(fā)與應(yīng)用能力。

6采用現(xiàn)代教學(xué)手段

教師之間業(yè)務(wù)交流、學(xué)生之間的學(xué)習(xí)方法交流可以通過QQ群，師生進(jìn)行交流、答疑等活動可以依托學(xué)校數(shù)字教學(xué)平臺，在網(wǎng)上建立留言板。利用網(wǎng)絡(luò)這一現(xiàn)代化教學(xué)手段，打破傳統(tǒng)實踐教學(xué)在實間上、空間上的限制，師生可以在任何時間、地點，通過網(wǎng)絡(luò)自主學(xué)習(xí)、業(yè)務(wù)交流討論。同時，為了提高教學(xué)質(zhì)量，實驗中心配備了多媒體投影設(shè)備，并能配套實驗教學(xué)課件等輔助教材，為合理使用現(xiàn)代化的教學(xué)手段提高教學(xué)效果創(chuàng)造條件。

7綜合考核機(jī)制

公平、公正的考核機(jī)制有利于學(xué)生提高學(xué)習(xí)積極性。對于非電類學(xué)生，考核占課程總成績的20%，采用平時操作成績與實驗報告成績相結(jié)合的方式，平時多注意學(xué)生是否獨立完成實驗，防止學(xué)生相互抄襲現(xiàn)象，實驗報告考核學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度及數(shù)據(jù)的處理與分析等環(huán)節(jié)；對于電類專業(yè)學(xué)生，除這些要求外，考核時加上一對一的提問，考核實驗操作與分析的掌握情況給成績，同時將平時與考試分?jǐn)?shù)比為6：4，充分體現(xiàn)重視實踐動手能力的培養(yǎng)，通過教學(xué)、實驗操作、實驗報告、考試復(fù)習(xí)，考試及提問各個環(huán)節(jié)，每一個學(xué)生的水平老師是心中有數(shù)的，考核嚴(yán)格把關(guān)，堅持原則，保證公平對待每一個學(xué)生。

8總結(jié)

在師生的共同努力下，電工實驗與實訓(xùn)取得豐碩的成績，老師樂于教、學(xué)生樂于學(xué)，取得了教學(xué)相長的良好局面。電工實驗學(xué)生真正做到了從“要我學(xué)”到“我要學(xué)”態(tài)度轉(zhuǎn)變，動手能力也有很大的提高、參加實訓(xùn)學(xué)生在電子大賽取得優(yōu)異的成績，學(xué)生多次獲得全國電子大賽一等獎。我們將繼續(xù)加強(qiáng)與探討教學(xué)改革，爭取取得更大的成績。

參考文獻(xiàn)：

[1]、李增新，等. 高師化學(xué)專業(yè)實驗室開放的探索與實踐[J].實驗室研究與探索，2007，（3）.

[2]、尉耀元，馬文勇. 工程實踐能力訓(xùn)練教學(xué)改革初探[J]. 中國電力教育，2012，（7）：92.

[3]、唐珂， 張瑛. 關(guān)于電工電子實驗課程教學(xué)改革的探索[J].科技視界，2014，（34）：13.

[4]、電工實驗指導(dǎo)書[M]. 北京： 湯放奇.中國電力出版社，2004.