電工測量多媒體一體化實驗室的建設

馬紀梅

摘要：《電路理論基礎》和《電磁場》課程是電氣信息類專業的兩門主干基礎課，理論性和實踐性都比較強，《電工測量》是其配套實驗課程。本文就建設多媒體一體化實驗室，以期激發學生的學習興趣和參加實驗的積極性，更好地開展電工測量課程，進行了簡單論述。

關鍵詞：電工測量；多媒體；實驗室

中圖分類號：G647 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）23-0258-02

《電路理論基礎》和《電磁場》課程是電氣信息類專業的重要理論基礎之一，現已發展成為一門體系完整、邏輯嚴密、具有強大生命力的學科領域；如今的電路理論和電磁場已經廣泛應用于信息傳輸、自動控制、圖像處理、電力傳輸、生物醫學等各個工程領域。其課程具有較深的理論性和一定的實踐性，為加深理論的理解和培養學生的動手實踐能力，這兩門課程一般都附帶實驗教學，在本校《電工測量》是這兩門課程的配套實驗課程。

一、電工測量實驗室建設現狀

1.實驗室軟硬件設備老化[1]，授課模式單一。電工測量實驗室基本上都配有示波器、信號發生器、穩壓電源、萬用表、交直流電橋等常規硬件設備，能夠配套的軟件設施比較少，與當前計算機技術的快速發展和日益普及不協調，鮮將多媒體、教學視頻和虛擬仿真引入到實踐教學中，學生的感性認識不強，學習興趣不高。在現有的實驗設備基礎上只能做簡單的驗證性和少量的綜合性試驗；教學組織模式單一，教師通過講解使學生理解并掌握實驗的原理、操作步驟、儀器儀表使用方法、注意事項及實驗報告要求等。盡管教師盡力授課，也力爭將注意事項面面俱到，但由于授課方式的限制，學生聽課效果不佳，在實際操作時還是會出現老師已提到的各種問題，遇到問題往往不是自己分析、調試、尋找原因，而是直接找老師解決，實踐效果不佳。此現象城市學院尤為明顯。

2.實驗室開放面狹窄，一些院校的實驗室只是對現學本課程的學生開放，不允許往屆、外專業或者外校師生進行實驗，影響了交叉學科學生的學習積極性和實踐能力的培養[2]，也使得校與校之間資源得不到共享，無法充分調動學生的主觀能動性，鍛煉其綜合運用能力。

3.實驗室師資隊伍有待提高，現有的實驗室的人員基本上都存在以下問題：實驗教師技術力量薄弱、實驗教師數量不足、實驗技術人員地位需要改善。

二、改善實驗教學環境，建設電工測量多媒體一體化實驗室

為更好地配合理論教學，激發學生的學習興趣和參加實驗的積極性，從而提高實驗效果和實驗水平，培養學生獨立工作和分析問題、解決問題的能力，其相應的實驗室建設越來越受到人們的重視，電工測量多媒體一體化實驗室應運而生，其主要功能如下：

1.多媒體教學系統：將多媒體和教學視頻引入到實踐教學中，加強學生的感性認識，激發學習興趣。將涉及到的17個實驗的多媒體課件按照實驗原理、操作步驟、儀器儀表使用方法、注意事項及實驗報告要求等內容設計編寫，其中盡量結合FLASH動畫力求通俗易懂，便于學生接受。錄制重要儀器儀表和17個實驗的操作視頻，可以上課時演示教學，也可放到電路課程網站上，便于學生自主學習，使學生熟練掌握實驗操作過程。

2.計算機輔助教學系統：實驗室應配備計算機及其實驗仿真教學軟件，學生可利用計算機，根據實驗要求設計、確定實驗方案、處理數據結果、繪制實驗曲線，總結實驗規律，將實驗室內難以實現的實驗用仿真軟件來進行模擬。

電路課程配套的電工測量實驗主要分為驗證型、綜合型和設計型三個不同層次。如果對儀器設備進行操作可以加強學生的動手能力。但受課程教學課時安排限制和院校實驗室條件的影響，在一定程度上制約了實踐教學的深入開展。因此，在實驗室教學的基礎上，以課外仿真實驗教學作為輔助，對加強實踐教學環節和挖掘學生的學習潛力有很大的幫助。在開發仿真實驗的教學平臺中，我們根據需要采用多種軟件工具，如Pspice和Multisim等。

3.建設實驗室網絡教學平臺，充分開放實驗室。通過此平臺可以預約實驗、網上查詢實驗成績、提供師生交流空間。以此平臺為契機可以面向全校或同類院校的師生開放。

4.加強實驗教師的師資建設。改變單一講授的授課模式，將各種現代化的教學手段和討論式、啟發式、項目教學法等教學方式和嚴格的考核制度相結合，在顯著改善教學條件、提高教學效果的同時減少設備消耗，節省實驗經費，克服時間和空間上的限制，使實踐課的開課率和學生的操作技能得到明顯提高。

三、依托電工測量多媒體一體化實驗室所進行的典型實驗

在具有上述功能的電工測量多媒體一體化實驗室可以進行各種驗證性實驗、實際應用性實驗和設計性綜合實驗，如若現有實驗條件滿足不了學生的實驗要求，那么相應的也可以用電路軟件來進行仿真模擬，滿足了學生的求知欲。

在電工測量中《用二瓦特計法側三相功率》[3]實驗可以說無論從原理、實驗操作、接線還是實驗數據的處理來說都有一定的難度，如若在多媒體一體化實驗室進行此實驗，那會大大的提高實驗效果。首先，學生可以通過實驗室網絡教學平臺預約此實驗，預約成功之前必須完成一套關于此實驗精心設計的測試題，它包括用二瓦特計法側三相功率的原理、條件、功率表、交流電流表的解法、三相負載正確的Y和▲連接方法，了解此實驗中所用到的低功率因數功率表、交流電壓表、電容箱等儀器儀表設備。若A相中接入電容箱哪塊功率表有可能出現負值，若出現時如何處理，如何測量三相電路的總功率等問題，這樣就杜絕了學生不提前預習就進入實驗室的現象。其次，學生進入實驗室之后由老師帶領熟悉儀器設備、使用方法、注意事項。在現有的電路仿真軟件上進行理論模擬，以期對實驗的電路連接、儀器設備、試驗結果有感性的認識。再次，進入實物實驗階段。首先按照實驗指導書的實驗步驟完成實驗，把相關的電壓、電流和功率表示值記錄下來。動手能力比較強的學生可以在現有實驗設備的基礎上進行實驗擴展，如能否用一塊功率表測量三相電路的總的無功功率，如何實現。如若設備不足可以在電路仿真軟件上進行模擬。最后，學生通過實驗室網絡教學平臺將完成的實驗報告交給實驗老師，老師批改之后，登錄成績，學生可以通過網絡進行查詢。由此可以看出依托電工測量多媒體一體化實驗室可以大大地激發學生的實驗興趣，提高他們的動手實踐能力。同時，通過網絡教學平臺也減輕了實驗老師的勞動強度。

當然，要建設具有上述條件的多媒體一體化實驗室的投入是巨大的，我們可以以電工電子實驗中心建設為契機更新設備。中心在建設過程中，儀器設備廠商會提供相關的培訓課程，中心要定期安排實驗技術人員出去學習新技術、新知識，并鼓勵他們不斷學習以提高他們自身的學歷水平。同時利用中心建設擴大開放面，為提供良好的實驗環境打下堅實的基礎。

參考文獻：

[1]朱向東.電工電子理實一體化實驗室的建設[J].中國校外教育（基教版），2013，（3）：146-146.

[2]陸應華，劉明，陳世文.電子電路實驗中心EDA室的建設與應用[J].電氣電子教學學報，2000，22（3）：76-77.

[3]白慧珍，王寶珠，張慧娟.電路理論基礎[M].中國科學技術出版社，2008.