电工实验教学改革再探
电工实验教学改革再探 在各行各业进行深层次的改革的大背景下，以市场为导向，高校的人才培养模式理所当然必须进行深化改革。实践教学作为长沙理工大学的办学特色之一，我们一直在探索“实践应用型人才”的好的实验方法、实践动手能力与创新能力培养等内在规律。电工教学与实训作为全校工科专业的专业基础教学与实践培训教学，在其中是重要的一环，经过十多年的教学与实训的积累，在以下几方面有了一些经验。一、电工教学与实训平台建设1、硬件建设学校与学院加大对电工与实训基地的投入，在经费紧张的情况下，较为及时地更新设备，加大对基地的硬件投入。设备良好率90%以上，教学与实训有了硬件保障。2、软件建设学校与学院加强对中心与基地的管理，一方面有各级领导的正确指导和支持，另一方面基地有踏实肯干、乐于奉献的高素质的教学团队，正是大家勇于探索、刻苦专研，业务水平才有很大的提高。每两周开一次业务研讨会，大家介绍教学与教研教改方面好的经验，讨论教材更新、业务学习与提高、教学管理优化等问题。平时大家碰到教学与实训中的问题，也会及时地交流与探讨，大家一同在进步，感觉团队就像家一样。工作与生活中大家不计较、互帮互助，大家拧成一股绳、增强团队的凝聚力。创新实践中心有科研课题与工程背景的高水平专家、教授及青年骨干的积极参与，有较高深的理论水平和丰富的实践经验，保证实现对优秀学生的精英教育。在大家坚持不懈的努力下，电工电子实验中心与大学生创新实践中心多年来一直评为湖南省省级示范实验中心与省级实践教学基地。二、 改革实验教学方法1、理论联系实践方法在实践教学过程中，结合多媒体课件及实物展示等教学手段，采用演示教学与渐进式启发教学相结合的教学方式，实践中过程中与相关的理论知识联系起来。首先，通过多媒体讲授及演示将实验与理论课学到理论知识联系起来；其次，对于涉及的元器件多、对学生来讲相对复杂一点的实验，尽量地将实际的设备、元器件与理论原理、公式联系起来。学生感觉知识有用武之地，对理论知识有感性认识，学习积极性自然而然就提高了。如日光灯实验，对照实验台的元件，讲解电容、电感、日光灯、起辉器的原理及接线方法及整个电路的电流、电压的分析方法，并与实验现象对比验证。如电动机正反转实验，先对照挂件上的实物，详细讲解常开、常闭、启动与停止按钮等符号及其工作原理，按照原理讲解接线技巧，以及易发生的错误与故障。又如三相电路，要求学生依照实验台上的电路的数据，画出现实电路的向量图，并将实验现象与理论推导的结论一一对照分析，理论与实践是否一致（如星型接线中性点向负载重的一相偏移，为什么？结论是否这样? 三角形接法在平衡负载下为什么线电流是相电流的倍?) 如果接错线、实验故障都尽可能自己找原因、排除故障。2、 实验拓展研究实验教材内容是基础性东西，实验中会碰到超出教材的知识，必须引导学生拓展研究，找出问题、解决问题，学生的分析问题，解决问题的能力得到了提高。如有源线性一端口等效参数的测定实验，诺顿支路带负载与有源网路带负载时外特性误差比较大（如图一），负载大小对误差有什么样的影响？分析负载上的电压在考虑恒流源内阻与没考虑内阻时的相对误差为= 。可见RL远小于Rs，负载的电压误差越小;电流的相对误差为=，显然,RL越小于Rs时,误差越小。所以，RL远小于Rs时误差要小些。又如受控源的研究实验，VCVS、CCVS受控源的单口等效电路如图二（a）,接负载验证负载特性时会发现受控源的输出电阻R0（较小，一般几欧姆），所以所接负载越大，误差越小，负载特性趋于与水平轴平行的直线；而VCCS、CCCS受控源的单口等效电路如图二(b)，接负载验证负载特性时会发现受控源并联的输出电阻R0（较大，一般为几百千欧姆），负载电流为,RL越小，负载特性趋于水平轴平行的直线，RL很大（如几十千欧姆）时，负载特性不再是不随负载变化而变化，这就是学生一直问实验接负载80Ks时为什么数据下降的原因。通过这些拓展研究，学生对实验就掌握得较熟、研究得较透，比较容易提高学生的学习兴趣。 图1 诺顿支路带负载等效电路图 (a) (b) 图2 受控源的单口等效电路 3、遵循实验的内在规律有些实验中碰到的实验现象，课本理论知识解释不了，就必须遵循实验的内在规律，并引导学生找出实验现象的本质所在。如一阶RC过渡过程的研究得积分电路实验，必须按图三接线，如果将电容与电阻互换位置，示波器信号很弱看不清图像或图像不稳定甚至没有图像，而理论上讲互换是可以的，学生就会产生疑惑，原来测量与显示小电压信号，示波器与信号源必须共地，信号源与示波器的使用实验中的相位差测试、RLC串联谐振电路的研究实验中测试电压都是如此，不共地的话容易受到外界干扰（如交流调压器等）而得不到稳定的图形与实验结论。 图3 积分电路接线图三、 发挥学生个体的能动性1、 对于工科不同专业提出不同的要求非电类专业学生，如土木、机械等专业学生，动手能力不强，大纲要求也不高，提供相对比较简单的实验项目以供选择，考核的要求相对较低。对于电类专业学生，电工实验课学校采用单独授课形式，必须达到要求的水平才能给1个学分。2、 对于基础水平不同的学生提供不同的训练基础水平一般的学生，只要达到基本的要求就行。对于实践动手能力很感兴趣的学生，对设备、元器件已经很熟悉了，对电路原理分析、调试过程都很清楚，再做就没什么意义，就可以做挑战性更强的、设计自己想要做的会更有兴趣，如电子大赛培训班实训；对单独授课专业学生，实验室对学生时间、空间及实验项目选择性上开放，学生可选择自己喜欢的较为复杂的项目，如教师的科研课题项目、创新项目中与电工实验相关的部分等。对基础性差的学生，对有些电路分析感觉无从下手，可以做简单的、自己喜欢的基础电路实验来做。四、 老师转变为真正意义上的“指导式”服务教学与实训的主体是学生，重点是学生自己练习，教师的作用主要引导。对于电工实验与实训，采用“任务驱动式”教学，讲解要点后，教师布置要完成的任务，学生自己动手解决、获取实验数据，独立思考分析得出结论，老师只起“点拨”作用，要学生自己解决实际问题；实训更能体现这一点：学生自拟题目，经老师同意后，从原理设计、元件采购、印刷电路板的设计与制作、产品的组装调试、故障排除等所有的环节都由学生去完成。老师主要是巡回指导、启发学生自己思考、及时发现学生在练习中出现的错误、讲解设计思路、安装工艺、排除故障与调试技巧，并与同学讨论难点要点、指导学生展开讨论或争论形成不同的方案及最后根据学生完成情况公平地给出成绩，这样一来，学生明白了“为什么要做？”、“怎样做？”、“还能怎样做？”，增强了学生对工程实践的认知能力、动手能力、分析问题与解决问题的能力，逐步解决了实验与实训中学生对老师的过分依赖，学生变被动为主动，由原来的教育对象转变成教育服务对象，大大地提高了学生的创造性与主动性。五、 改革教学模式电工实验基础实验较多，电工组教师总结多年的实验教学经验、教研教改的研究成果，结合工程实践，修改制定“三性”实验内容，调整“三性”实验比列，其中基础性实验占40%，综合性实验占20%，设计性实验占40%；同时，对“三性”实验提出了新的要求“1、基础性实验让学生将基础理论知识和基本方法，在实验室通过实际操作，掌握运用常用仪器仪表、电工实验设备及技术，掌握实验数据的处理方法。使理论与实践相结合，掌握和探索新知识的基本途径与基本规律。2、 综合性实验实验内容侧重于所学的一些知识的综合运用，多个知识点结合运用。其目的在于培养学生综合运用所学理论知识和解决较为复杂的实际问题的能力。3、设计性实验该实验层次既有综合性又有探索性，主要侧重于学生创新能力的开放，主要安排一些特定的计算、方案设计、电路调试等。学生在老师的指导下查阅资料、设计方案、组织实施、调试以及故障分析，培养学生工程开发与应用能力。六、 采用现代教学手段 教师之间业务交流、学生之间的学习方法交流可以通过QQ群，师生进行交流、答疑等活动可以依托学校数字教学平台，在网上建立留言板。利用网络这一现代化教学手段，打破传统实践教学在实间上、空间上的限制，师生可以在任何时间、地点，通过网络自主学习、业务交流讨论。同时，为了提高教学质量，实验中心配备了多媒体投影设备，并能配套实验教学课件等辅助教材，为合理使用现代化的教学手段提高教学效果创造条件。七、综合考核机制公平、公正的考核机制有利于学生提高学习积极性。对于非电类学生，考核占课程总成绩的20%，采用平时操作成绩与实验报告成绩相结合的方式，平时多注意学生是否独立完成实验，防止学生相互抄袭现象,实验报告考核学生的学习态度及数据的处理与分析等环节；对于电类专业学生，除这些要求外，考核时加上一对一的提问，考核实验操作与分析的掌握情况给成绩，通过教学、实验操作、实验报告、考试复习，考试及提问各个环节，每一个学生的水平老师是心中有数的，考核严格把关，坚持原则，保证公平对待每一个学生。八、总结 在师生的共同努力下，电工实验与实训取得丰硕的成绩，老师乐于教、学生乐于学，取得了教学相长的良好局面。电工实验学生真正做到了从“要我学”到“我要学”态度转变，动手能力也有很大的提高、参加实训学生在电子大赛取得优异的成绩，学生多次获得全国电子大赛一等奖。我们将继续加强与探讨教学改革，争取取得更大的成绩。
