基于工程教育思想的電路實驗教學改進

2014-04-29 00:00:00閻俊閆永亮

中國電力教育 2014年35期

摘要：通過分析傳統實驗教學方法的不足，將工程教育思想引入到電路實驗教學中，對實驗教學方法和實驗教學管理進行了改進，激發了學生的學習興趣，改變了學生的學習態度，加強了學生綜合能力的培養。提高了學生分析問題、解決問題的能力，以及團隊合作的意識。為學生今后的學習和工作奠定了良好的基礎。

關鍵詞：工程教育思想；電路；實驗教學；改進

中圖分類號：G642.423 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）35-0148-02

實驗教學是高等學校教學活動中的重要組成部分，是培養學生創新能力的有效途徑。而電路實驗又是工科專業的基礎實驗，其特點是內容多、范圍廣、實踐性強。[1]如何將工程教育思想引入電路實驗教學中，提高學生的分析、解決問題能力和創新意識、團隊合作精神等，是值得思考的問題。

一、工程教育思想

工程教育思想是以工程項目從研發到運行的生命周期為載體，讓學生以主動的、實踐的、課程之間有機聯系的方式學習工程。[2]主要培養目標是：工程基礎、分析、解決問題和設計的綜合能力、團隊合作精神。[3]

二、實驗教學方法改進

傳統的實驗教學方法基本上是老師給出學生實驗目的和要求，學生根據老師的演示，機械的模仿。雖然完成了實驗教學計劃，但是會造成學生對實驗不感興趣，創新精神得不到發展。[4]

1.將仿真軟件引入實驗教學中

將仿真軟件引入傳統的電路實驗教學中來，可以達到軟硬結合、虛實相輔的目的。[5]例如：在諧振電路的實驗中，我們要求學生不但要測出諧振頻率，還要繪出不同Q值下的通用幅頻特性曲線，以及UL（ω）和、UC（ω）曲線。將multisim仿真軟件引入電路實驗之后，可以輕松、準確的顯示出曲線，有利于同學們對理論知識的分析和理解，還有助于提高學生的實驗興趣。

2.利用網絡平臺支撐實驗教學

在實驗教學網站上提供實驗指導書、實驗教學大綱、儀器設備的使用方法、常用儀表的使用說明，電子元器件手冊和老師的實驗教學課件等教學資源供學生查閱，學生可通過系統中師生互動平臺與老師、同學進行交流。

3.采用多媒體教學手段，提高實驗教學的效率

在實驗教學時數有限的情況下，利用多媒體教學方式，一方面可更加有效地指導學生完成大綱要求必須做的實驗，提高學生的動手能力，另一方面可通過觀看實驗演示，延伸實驗教學范圍，彌補課堂教學的不足，以達到以點帶面的教學效果。[6]

三、實驗教學管理的改進

1.加強預習環節的監督

嚴格要求學生的預習環節，為了使學生更好地完成實驗，要求學生按實驗預習要求及內容進行課前預習，大部分同學會做到，但是也會有一些自覺性差的同學不去預習，這樣一定會影響實驗的完成進度和質量。為了檢驗學生是否完成預習，預習完成后，我們會要求學生登錄實驗預約系統，接受實驗項目預習測試，作為學生實驗考核的一項重要指標，從而有效的保證了實驗預習質量。[7-8]

2.實驗過程中加強團隊合作意識

實驗過程中采用分組合作的方式，進行實驗。這樣可以提高同學之間的溝通能力，加強同學的合作意識。將團隊合作精神引入到實驗教學中，使實驗教學由一個人參與變成多個人共同參與，學生為了更好地完成實驗，會在實驗過程中有明確的分工和互助，這樣有助于培養學生的團隊合作能力，從而整體優化實驗教學效果。[9-10]

3.全面的實驗考核機制

實驗成績評定，不能單純依靠實驗報告中的數據，要以實驗考試的形式考核學生的動手能力，由于我校電路實驗沒有單獨設課，所以學生在做實驗時積極性不高，老師會在每班實驗全部完成后進行現場實驗考核。在規定時間內要求學生獨立完成實驗元器件的選擇、實驗電路連接、實驗數據測量和計算等過程。老師根據完成情況給出實驗操作分。

實驗結束后老師將學生的實驗預習成績、實驗操作成績、實驗報告成績，按照合理的分配，生成學生的實驗成績。避免單靠實驗報告給定成績的片面性，不僅可以使學生查看成績，而且可以使學生更全面地了解自已的薄弱環節。采用這種實驗考核方式之后，學生做實驗的積極性有了極大的提高，對電路實驗及儀器使用記憶深刻，動手能力大大增強。[11-12]

四、實驗內容的設計

1.進行實驗內容和要求的調整

針對學生專業的不同，學習程度的不同，實驗內容和要求上做適當的調整，例如只有電氣、自動化專業的同學做一階電路和二階電路實驗，而其它專業如機械制造專業的同學只設三個基礎實驗。同樣的戴維南定理實驗，要求電氣專業的同學通過多種測量方法，計算出等效電阻，而其他專業同學可以只用一種方法測量并計算。

2.以工程項目為核心設計實驗內容

以工程項目引導實驗設計，例如：在日光燈電路連接及功率因數提高這個實驗中。

項目設計的總體目標是借助于該實驗平臺，構思、設計日光燈電路，并實現將日光燈點亮，簡單故障排除，并且能提高功率因數。為了完成設計目標，首先需要學生深刻理解日光電路的工作原理，充分了解實驗系統的組成和功能，熟悉日光燈電路實驗裝置的結構及使用方法；其次，需要將任務分解為連接、測量等子任務，確定每一子任務需要完成哪些工作，并設計相應的電路；而后在電工實驗臺上搭建電路并點亮日光燈，自已動手用智能功率表或其他儀表測量電路的各項參數，自已分析計算功率因數，并通過并聯電容的方法提高功率因數接近于1；最后，進行實驗調試，若不能達到預定目標，還需要根據電路、電工學知識進行分析，采取相應的措施，重新修正參數，直到得到滿意的實驗結果為止。在實驗中不可避免地遇到隨機干擾、估計不準等實際工程問題。

在整個教學過程中，以工程項目為驅動不斷拓展和層層推進來帶動實訓步驟，由教師引導學生完成整個項目。從構思、設計、方案決策、器件選型、電路搭建、測試、數據收集整理等方面，對學生進行了完整的知識點和技能訓練。

學生自己一邊動手安裝，一邊就如何在實際中提高功率因數的問題展開討論，讓學生自己分析計算，自己動手測試電路，自己認真思考分析。這樣，學生的積極性和主動性被調動了起來，自然也提高了實驗興趣，增加了動手能力。

3.鼓勵學生大膽創新

鼓勵學生大膽創新，讓學生自己設計實驗方案，以往的實驗教學往往是老師先講實驗的原理和實驗過程中應注意的問題，即應該怎樣做，不能怎樣做，這種做法雖然使學生掌握了這個實驗，但學生的大腦得不到積極的開發，學習處于被動狀態。所以在實驗教學中，有時應讓學生大膽地做出自己的猜想，自己設計實驗方案，然后教師和學生共同評選出最佳方案進行操作，分析過程、現象，得出結論。如在講元件伏安特性實驗時，我們可以提出實驗要求用伏安法將元件的伏安特性曲線畫出，讓學生自已去設計電路，做出原理圖，并用multisim軟件進行仿真，確定所用元器件的規格，選擇合適量程的儀表和電阻箱等，放手讓學生自己完成實驗的整個過程，并對測量數據進行數據處理，并形成文檔資料。這樣，學生必須要動手動腦，選擇儀表的量程，電阻的大小，考慮連接電路時應注意什么問題等。在實驗的過程中，學生有時不能一步到位，需要進行重復操作、觀察、數據處理、結果分析等，這些過程本身就能很好地鍛煉學生的實驗能力，使他們的創新思維得到充分的發展。使學生在構思—設計—實現—運行的過程中，開拓思維，增強動手操作能力。這恰恰符合能力培養為目標的工程教育理念。

五、結語

通過對電路實驗教學方法和內容的改進，激發了學生的學習興趣，改變了學生的學習態度，培養了學生的分析問題、解決問題的能力，以及團隊合作的意識，加強了學生綜合能力的培養。[13]為學生今后的學習和工作奠定了良好的基礎。

參考文獻：

[1]李文.工程背景下電工電子實驗教學研究[J].實驗技術與管理，2012，29（4）：254-257.

[2]任坤，劉紅，楊旭東.CDIO指導下的創新性電工電子實驗設計[J].實驗技術與管理，2012，29（4）：228-230.

[3]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.

[4]王金玉，付光杰，姜春雷.EDA技術與電子實驗教學的有機結合[J].實驗技術與管理，2012，29（12）：170-172.

[5]公茂法，劉慶雪，劉寧.淺談Multisim在電路實驗教學中的作用[J].中國電力教育，2011，（7）：262-264.

[6]王建明，帥仁俊.電路實驗教學平臺建設與實驗教學改革[J].實驗室研究與探索，2008，2（27）：56-59.

[7]陳媛媛.電工電子實驗預習環節的控制[J].實驗技術與管理，2012，29（4）：283-285.

[8]方奕樂.電路實驗課程教學改革的探討[J].鞍山師范學院學報，2011，13（8）：34-35.

[9]龐洪帥，高艷萍，張娜.高校電工學實驗教學新模式的探索[J].實驗技術與管理，2012，29（4）：262-264.