普通高等學校電路實驗教學分析與探索

孫玉寬

摘 要 本文分析了電路實驗的現狀和不足，針對不足提出改革教學的方式和途徑。本文將電路實驗整體分為三階段完成夯實基礎，獨立操作和興趣激發的過程，同時培養學生良好的實驗素養。本文對電路實驗等課內實驗的效率提升具有一定促進意義。

關鍵詞 電路實驗 教學改革 實驗操作

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2018.05.059

Analysis and Exploration of Circuit Experiment

Teaching in Common Colleges and Universities

SUN Yukuan

（Engineering Teaching Practice Center， Tianjin Polytechnic University， Tianjin 300387；

National Experimental Teaching Demonstration Center for Engineering Training of Tianjin Polytechnic University， Tianjin 300387）

Abstract The paper analyzes the current status and deficiencies of circuit experiments. According to the deficiencies， the paper put forward to increase the way and way of teaching. The circuit experiment course is divided into three stages， which are basic cognition， independent operation and interest stimulation， and training students' good experimental accomplishment at the same time. This paper will promote the efficiency of circuit experiment and other experiments.

Keywords circuit experiment； teaching reform； experiment operation

0 引言

電路實驗是電類專業學生的基礎課實驗，對電學基礎知識的驗證，認知和興趣引導具有重要的作用?，F有的電路實驗多以課內實驗為主，也有部分作為獨立課程開設。以天津工業大學電路實驗為例，電路實驗課程多以驗證性為主，與電路理論課程一一對應且多為同步進行，學生在學完理論課后一周內進行實驗。完整和嚴謹的教學實驗過程本應發揮事半功倍的作用，但在實際運行中發現也存在一些問題。

1 現存問題

分析普通高等學校電路實驗（以天津工業大學為例）的開展對象，開展時間和方式，不難發現存在以下幾個問題：

（1）電路實驗的對象為校內電類專業的大一學生，電路實驗為大學階段第一門專業基礎課程，也是學生進入學校后第一門在實驗室進行實際實驗的課程。眾所周知，隨著普通高等學校的擴招，各地區的生源不斷增加。大部分學生的教育背景和教學資源條件各不相同，部分高中為升學率壓縮實驗課時，造成學生不能掌握基本電學器件和設備的使用。另外一方面，高中使用的實驗儀器和電路實驗課使用的設備有差別，例如：有些高中還在使用指針式萬用表，而電路實驗使用的都是數字萬用表。

（2）學生電路理論課程的學習和實驗同步，電路理論學習情況直接影響實驗的效果。學生的學習基本是符合正態分布的，但人的學習認知過程是隨著時間逐步嫻熟的。所以電路課程在學習初期的正態分布中心是偏向未掌握方向，不能正確運用和分析電路的學生占多數。

（3）電路實驗在實際操作中多數是使用集成的實驗箱和實驗臺。此類實驗箱或實驗臺的功能設計多數以方便實驗進行的角度來考慮，但是和基本器件有一定差別，這樣的設計會引起學生使用的干擾。以電流測試點為例，大部分學生在第一次使用時對其原理不理解，常出現連接錯誤和方向錯誤。

（4）課內實驗教學多以講授和指導為主，這要求指導老師和學生都付出相當大量的有效時間。但是現在存在擴招人數和班級越來越多，課程越來越多，課時壓縮嚴重。課程相對集中，教師課程后期的疲憊程度也成為影響實驗課程的重要因素。

2 實驗過程問題

在實驗過程中，實驗細節決定了效果和理解程度。分析實驗教學過程中影響教學的因素主要有以下幾點：

（1）學生在理論知識階段容易產生混淆。例如：部分學生不能分清穩壓源和恒流源的區別，在驗證穩壓源和恒流源的等效實驗時，不具備分析數據的能力，懷疑自己實驗數據的正確性；掌握等效變換的條件，但在具體的操作中不能講理論用于實際操作中。

（2）學生對基本的實驗設備未掌握或未使用過。例如：部分學生在使用穩壓源時，不能正確配置設備的輸出模式而造成電壓輸出不正確，導致實驗不能正確完成。在使用萬用表測量電壓時，部分學生將指針萬用表和數字萬用表混淆，讀數會乘相應的量程造成數據錯誤。

（3）學生的理論理解和實際操作之間產生偏差。學生動手能力的欠缺造成了這種現象的產生，例如在測量電路實驗中，電壓和電流的測量是基礎。學生一般都記住電壓測量要將設備并聯在電路中，電流測量要將設備串聯在電路中，但是在實際操作中學生容易混淆，將實驗設備短接或接錯，造成實驗數據的錯誤或燒毀實驗設備。

（4）實驗設備存在問題。部分實驗設備將多個功能集中起來，但增加了設備使用過后損壞的概率。實驗臺的按鈕及插孔在反復使用中，造成累積的誤差和損壞。實驗中的導線等經過學生多次實驗錯誤的使用后也會產生損耗或折斷，造成實驗失敗。

（5）學生課下對實驗課的預習和實驗報告的書寫態度存在問題，預習效果較差。預習報告中的理論計算和原理經常被忽視，學生課下預習的效果無法得到有效的監管。

3 改進方向

（1）增加課內實驗教學方法和形式的多樣性，重新利用新的教學平臺和手段。以天津工業大學為例，可在泛雅網絡教學平臺上將實驗的內容和操作在網上展示，增加學生課下時間的利用。其他的教學平臺還有MOOC，云班課等。其中泛雅網絡教學平臺可以將實驗報告、課程講解和實際操作視頻資料等在網上發布，并統計學生學習的進度和次數，得到較好的監管效果。

（2）單獨開設基礎認知部分，利用1～2課時時間夯實基礎。在開始階段，講授和操作基礎的電學器件，做到基礎理論與設備和操作的一一對應。培養學生的良好實驗習慣，標準化實驗流程。在實驗開始前，驗證器件、設備和導線等基本實驗組成部分的完好性，實驗結束后驗證實驗數據，具備分析數據和電路錯誤的能力。

（3）增加個性化實驗，改變供電設備或器件的組成。例如：在實驗的后期可以增加以常用USB，Type C等接口作為實驗供電，顯示供電電壓和電流以及傳輸功率等，分析充電頭和電流功率的關系，提起學生對枯燥的驗證性實驗的興趣。

（4）分階段進行實驗教學。學生的實驗動手意識和能力的培養， 不是一蹴而就的， 而是需要一點一滴從細微之處入手。[1]在電路實驗時，將整體時間分為三階段。第一階段基礎入門，此階段以實際操作引導學生進行實際的操作；第二階段為實際獨立操作階段，此階段只提供電路圖和操作建議，使學生得到鍛煉；第三階段為規定實驗內容進行基本電路設計和糾錯階段，學生可以進行興趣設計。

（5）增加實驗室開放時間，鼓勵學生參加專業創新實驗時等，提升自身能力和團隊協作能力。無論實驗課程是否單獨設課，加大實驗室的開放力度，改進實驗教學內容和教學模式是我們實驗教學現在和將來不斷努力的方向。[2]按照以往經驗，創新實驗室對學生的認知和實踐能力的提高效果顯著。

4 總結

本文分析了電路實驗現狀和問題，基于分析提出了課程的改進方向，有利于實驗的正常進行和效率的提高，在具體實施中還需要細化評價標準，進行教學手段和方法的修正。

基金項目：天津市教育科學“十三五”規劃課題“面向創新創業教育的地方應用型高校工程實習訓練中心的功能轉型研究”（HE3007），天津工業大學校級教育教學改革項目“新工科背景下的學生課外創新俱樂部運行機制的改革與實踐”（2017-2-75）

參考文獻

[1] 徐峰，黃國勇.研究美國大學電路實驗教學 促進課程建設[J].實驗室研究與探索，2010.29（12）：145-148.

[2] 王勇.電子電路實驗教學改革與探索[J].實驗室科學，2017.20（1）：117-119.