基于圖-表-數據 三位一體的實驗教學方法研究

胡文武 羅亞輝 石毅新 蔣蘋 周菊林

摘 要 實驗是學生理論聯系實際的關鍵環節，是對課程理論知識深刻認知的重要補充，同時也是培養團隊協作、創新思維、動手能力的重要環節， 本文通過總結理論教學、實驗教學存在的不足，提出基于圖-表-數據三位一體的實驗教學方法，構建以學生自主構思為主體的實驗課程設計，在2018年四個教學班級進行試驗運行。對應班級的平均上課到課率100%、試驗達標率90%、早退率0%，試驗報告組別重復率0%，驗證了該實驗教學方法具有積極的作用，對有效開展工科類實驗教學具有一定的參考意義。

關鍵詞 圖-表-數據三位一體 自主構思 實驗教學

中圖分類號：G424 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2019.04.049

Abstract Experiments are the key link of integrating theory with practice， an important supplement to the deep understanding of curriculum theory knowledge， and also an important link to cultivate teamwork， innovative thinking and practical ability. By summarizing the shortcomings of theoretical teaching and experimental teaching， this paper proposes an experimental teaching method based on graph-table-data trinity， and constructs an experimental teaching method with students' independent conception as the main body. The experimental curriculum design was carried out in four classes in 2018. The average class attendance rate is 100%， the test standard rate is 90%， the early withdrawal rate is 0%， and the repetition rate of the test report group is 0%. It proves that the experimental teaching method has a positive effect and has certain reference significance for the effective development of engineering experimental teaching.

Keywords figure-table-data trinity; independent conception; experimental teaching

伴隨我國教育投入的逐年增加，實驗室條件獲得極大改善。以往純理論課填鴨式教學得到了很大的改善，學生獨立思考、動手能力得到了一定的增強。但伴隨實驗設備的智能化、桌面化、模塊化設計，學生實驗過程中產生了“填鴨式”實驗教學問題。以汽車電器試驗為例，采用整車電器試驗線路臺架進行實驗教學，可以將理論課程內容與實物進行緊密關聯，但造成學生走馬觀花式學習，學習的主觀能動性不強，授課內容缺乏生動性，不能達到實驗課程所需的構思實驗方案、進行實驗操作、驗證實驗結果的基本目的，因此，在實驗教學設計中，如何避免陷入填鴨式實驗教學、促進學生主觀構思實驗內容，培養獨立思考、敢于創新的思維、形成良好的團隊協作能力，是實驗教學不懈探索的目標。我校車輛工程教研室持續對實驗課堂教學進行探索與嘗試，并總結出圖-表-數據三位一體的實驗教學方法，通過課堂運行實踐，取得了良好的教學效果。

1 圖-表-數據三維一體定義

針對汽車電器試驗課程的特點，構建圖-表-數據三位一體的實驗教學理論基礎。針對該課程，所述的圖為根據理論課程，預先配置的實驗器材，完成試驗所需的電器圖紙的繪制，從而指導實驗。所述的表為電器試驗圖紙對應元件參數所需測試的部件清單以及測試所需要用到的儀器儀表。所述的數據為針對圖紙和表單內容測試獲得的數據。

2 圖-表-數據功能

圖-表-數據三者融為一體，缺一不可，圖是表和數據的基礎，表是圖和數據的連接橋梁，數據是圖與表指導下的結論。

2.1 圖的功能

學生在實驗課開始前根據教師的基本設計思想，以小組為單位完成實驗內容的部分與整體圖紙繪制，通過對書本理論知識的理解，將實驗內容通過圖紙方式有機的構成一個整體，實現對書本理論知識的深入理解，并將書本各個單元的理論知識有機的聯系成一個整體。

汽車電氣與電子控制技術課程在電氣設計部分以發電機、啟動馬達、點火系統、燈光、雨刮器、升窗器、噴水電機、喇叭為電器實驗部件，通過鑰匙開關、保險、繼電器等中間部件進行控制、實現部件的認識與整體設計。部件實驗需要認識發電機、啟動馬達、點火系統部件的構造與功能原理，通過鑰匙、保險、繼電器以及電氣線路連接，同步認識電池選型、鑰匙開關圖紙識別與測試、電氣防護、線纜選型等基本知識，并最終實現啟動馬達鑰匙啟動、點火系統受控點火、大燈點亮、升窗電機正反轉、喇叭鳴叫、電機控制等操作。

在上述基本試驗內容支撐下，教師構建實驗內容框圖（如圖1）。

教師通過設計上述實驗內容框圖，將基本實驗思想融入框圖中，將理論教學中發電機、啟動馬達、點火系統、蓄電池等關鍵教學內容囊括到實驗當中，同時，通過附屬電氣配件的加入，將安全防護、線路連接等內容有機結合，標注實驗驗證內容，確定實驗成功與否的評價指標。實驗內容框圖的提出，是教師將實驗對象具體化，實驗目標清晰化的過程，也明確了學生圖紙設計的基本內容和實驗開展的基本思路。

在上述實驗內容框圖的支撐下，學生有效的完成了實驗圖紙的設計。圖2為學生實驗開展前手繪的草圖。

通過前期圖紙設計，學生對課堂理論教學有較為深入的認識，為實驗課的開展奠定了基礎。

2.2 表的功能

在圖紙設計基礎上，通過分析圖紙，可以確定實驗部件測試的零部件內容，所需測試的儀器，測試的范圍、測試的部位，對實驗對象的拆解、還原、故障排除提供理論依據，避免盲目開展電氣線路連接、部件拆卸及測試，防止實驗過程中危險情況的發生，使得學生可以胸有成竹的開展試驗，學生能自主思考，理解測試內容、測試目的、從而避免機械、教科書式、任務式的完成實驗。

以電氣實驗課程為例，通過圖2圖紙，學生清晰的明白發電機系統至少需要檢測三組定子繞組、一個勵磁線圈的導通（電阻）狀態，6個整流二極管的壓降情況，實驗所需儀器、所需測試的節點通過表格形式清晰明了。

2.3 數據功能

以數據測試為實驗結果，判定被實驗對象合格狀態，完成試驗部件內部參數的測試，驗證原理圖繪制的準確情況，為最終整體功能的實現提供基本技術保障。通過數據記錄，可以對線路設計合理性、部件質量等參數進行優化。

以該課程為例，理論課教學過程中強化了對導線橫截面積與電流值關系、與熔斷器匹配的理論認知，實驗設計過程中，通過數據記錄，通過自主實驗從實際回路測試加強電氣線路設計時熔斷器、導線最大通過電流對線路重要性的體驗與感知，避免了簡單的熔斷器外觀認識與導線最大通過電流的概念認知。

3 課程開展與評價

該實驗教學方法以湖南農業大學2016級汽車服務工程專業、車輛工程專業合計四個班級共計106名同學為授課對象，以汽車電器與電子控制技術課程為實驗內容，實驗課時10課時。實驗以班級為單位，采用分組形勢，共分為20組。整個實驗開展過程教師僅對安全操作進行培訓與監管，設備拆卸、組裝、線路匹配連接、單獨與組合測試全部由學生單獨完成。實驗課程基本流程如圖3：

參照圖3實驗課程流程，對實驗課程的到課率，實驗達標率、早退率、實驗報告組別重復率進行記錄，并以上述四個要素點評價該實驗教學方法的有效性。

對應到課率與早退率采用非公開點名方式，即整個實驗過程不公開對學生點名，采用總人數記錄方式，避免公開點名導致的應付式到課，并以此評價學生主觀參與實驗的狀態。

對應獲得的課堂到課率分布情況全部為100%，整個實驗過程學生全部參與。

對應早退率以成功完成實驗為下課參考標準，整個實驗過程無學生早退的情況。

分析到課率與早退率的評價結果，可以（下轉第112頁）（上接第107頁）發現，該教學方法通過教師主線引導，學生主觀構思實驗，能夠積極主動的參與到實驗課堂中，避免了演示性實驗教學枯燥、缺乏深入認知與探索的缺陷，使得實驗更加富有挑戰與探索性，通過學生持續的探索，實驗的成功感得到增強。

實驗達標率以單組完成實驗目標為合格，記100分，否則記0分評價。

在設定實驗課程時間結束時，共計2組未完成試驗既定目標（一組為升窗電機正反轉實驗失敗，一組為啟動馬達拆卸后不能夠還原運轉），達標率為90%。

試驗報告組別重復率通過分析各組試驗報告數據重復性進行判定，數據雷同率大于60%，則判定一組為重復。通過實驗報告的查閱，組別重復率為0%。

通過試驗達標率與實驗報告組別重復率評價，該教學方法能夠使學生主動通過實驗手段獲得實驗結果，同時增強了實驗的挑戰性，實驗內容飽滿不空洞，實驗結果與試驗過程的印證充分，實驗可信度增強。

4 結束語

通過構建圖-表-數據三位一體的實驗教學方法，以汽車電器與電子控制技術實驗課程為實施對象，獲得了良好的到課率、試驗達標率，早退率與組別重復率，驗證了該實驗教學方法能夠提升學生實驗的主觀能動性，確保試驗內容的飽滿度，有效的串聯了理論知識，加強了理論知識的理解深度，獲得較為真實的實驗數據，為推動學生后期開展創新性、研究性學習起到了積極的作用。

名稱：汽車服務工程專業實驗教學體系的研究與實踐參考文獻

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