自制實驗設備在電工電子技術教學中的應用

倪奇，張凱利，胡高杰

?

自制實驗設備在電工電子技術教學中的應用

倪奇，張凱利，胡高杰

（哈爾濱理工大學 測控技術與通信工程學院，黑龍江 哈爾濱 150080）

提出了電工電子技術實踐課程的一體化教學模式，即把實驗、實習、課程設計融為一體，提高學生的工程實踐能力和創新能力．為避免實驗室、硬件設備的重復設置造成資源浪費，提出自制實驗設備．教學實踐表明，該一體化教學模式能夠有效提高電工電子技術各實踐教學環節的教學質量，提高學生的創新意識和實踐技能，同時驗證了自主研發的實驗裝置完全可以滿足實踐教學的需求．

自制實驗設備；電工電子技術；實踐教學

電工電子技術是電類及部分非電專業的必修課程[1-2]，該課程實踐性及實用性強，其實踐教學環節包括課程內實驗（有的專業獨立設課）、實習及課外的開放、創新實驗，課程結束常有1~2周的課程設計，學有余力的學生還可以參加各類電子大賽培訓等．這些課程既相對獨立，又密不可分．如何合理安排教學環節，決定了課程教學的成功與否．為了培養學生運用電子技術理論知識分析設計電路，提高學生解決實際問題的能力、實踐動手能力和創造性思維能力，在教學中實施一體化教學模式．理論課教師同時承擔授課班級的實驗、實習和課程設計等實踐課程，教師對授課班級的情況熟悉，可以做到更好地因材施教．在此基礎上，研制了電工電子技術綜合實驗臺．該實驗臺可以完成電工電子技術的課程內基礎實驗、課外開放實驗、創新實驗、電子實習以及課程設計等教學任務，滿足了各實踐教學環節的需求．各理論、實踐教學環節相互滲透、有機結合，形成了完整的教學體系，從而培養學生的創新精神和實踐能力[3]．

1 構建一體化教學模式

1.1 深化實踐教學改革

實踐教學改革，對加強學生工程實踐能力，提高學生創新能力至關重要．作為地方工科學院，本著從人才培養體系整體出發，以能力培養為主線，構建分層次、多模塊的實踐教學體系．把本課程新技術和器件及時引入實踐教學中，使學生在學校就能接觸到電子技術的最新知識，學生的實踐課內容與教師的科研、工程項目及企業技術需求緊密聯系在一起，實現基礎與前沿、經典與現代的有機結合．充分利用現代信息技術更新傳統的實踐教學內容和技術方法，從多方面、多渠道加強基礎實驗、開放實驗、創新實驗、課程設計和電子實習等實踐課程，以各類競賽及學校推出的多種學生科技項目強化學生的工程實踐能力．建立新型的適應學生能力培養，鼓勵探索和創新多元化實踐教學模式及考核方法，促進學生自主學習、合作學習和研究性學習能力的提高[4-5]．

1.2 培養學生自主創新意識與實踐能力

在校大學生存在人生目標不明確、學習動力不足等現象．對此，從學生入學開始給各班級配備了班主任輔導員．由于專任學生輔導員編制少，通常是一個輔導員負責十幾個班級的日常工作，所以學生有問題不能及時和輔導員溝通，有了班主任后學生的思想動態能在第一時間反饋給班主任，當然大學班主任不同于中學，他們研究如何幫助學生樹立人生目標，激發他們的學習興趣，引導學生從步入大學前的被動學習模式轉變到大學生活中的自主創新學習模式．班主任由專業教師兼任，他們都有自己的實驗室，學生自發加入到教師的實驗室中，從而大大提高了學生的實踐能力．

不可能吧？李嶠汝其實也不敢肯定，回答得有些心虛。她給母親買衣服，買禮物，帶母親去醫院看病，生病的時候護伺母親，卻不了解母親，也從來沒有琢磨過母親心里想著什么。

1.3 建立實踐教學質量保障機制

為保障實踐教學質量，除常規制度外，還出臺各種競賽章程及科技項目鼓勵政策等，鼓勵學生參加科研和創新創業活動，鼓勵教師積極投入到學生的能力培養中．教師參與學生實踐項目指導的，在評職、評聘和評優中給予政策傾斜，同時在工作量上也給予適當補貼，激發了教師的指導積極性．學校專門設置了創業實踐基金，學生科技創新基金，從激勵機制和經費保障方面促進創新創業教育．

2 一體化教學模式的具體實施

西起第九行（對照）：羊糞肥200 kg、尿素4 kg、復合肥14 kg，尿素2.5 kg、復合肥2.2 kg。

以國家級、省級實驗教學示范中心為依托，建設創新實踐基地，教師自發投入到指導學生中，從而極大地增強了學生自主實驗、自主創新的興趣，為一體化教學模式的順利實施提供了保障，具體措施有：

將圖1的四邊形OABC中的矢量等式r= b+ a- c的兩邊作自身的點積(數量積)有：rr= bb+ aa+ cc+ 2(ba- bc- ac)，即r2= b2+ a2+ c2+ 2(bacφ- bccφ?ψ- accψ)，[(b2+ a2+ c2- r2)/ 2+ bacφ] /c= acψ+ bcψ?φ，

2.1 開設與實踐相關的選修和必修課

為提高學生的實踐能力和創新創業意識，主要通過開設創新創業類必修課和選修課，舉辦創新創業類講座，專業教育中滲透創新創業教育等途徑，給學生傳授創新創業基本理論和基本方法．組建學生科技與創業社團，并鼓勵其開展虛擬創業活動．定期舉辦或組織學生參加創新創業競賽，開展各級各類學科競賽活動，舉辦各類技能培訓，提高學生的綜合實踐能力．

現在的本科教育是大眾化教育，學校的大量擴招，使教師很難兼顧到所有學生．因此，通過組建電子協會等形式，培訓少數對實踐能力感興趣并具有一定自學能力的學生，實驗室由高年級學生定期組織培訓和討論并向這部分學生開放，培養精英學苗．進入實驗室的學生在實驗、課程設計和電子實習等教學過程中又會帶動其他學生，輔助教師進行指導，將積累的實踐知識傳授給其他學生．教師指導各年級不同專業的學生組隊申請并完成校級、省級開放實驗、創新創業實踐項目及參加各類競賽等．能力強的學生直接吸收進入教師的研究室，融入到教師的科研項目中，撰寫論文，申請專利，進一步提高了學生的科研及創新能力．通過這種反應堆式的互幫互助，將知識傳授給每個學生．

2.2 教學環節緊密銜接，形成一個完整的實踐教學體系

電工電子技術課程教學包括理論教學、基礎實驗、課程設計和電工電子實習，課外有學生自發申請參加的創新創業訓練項目、開放實驗和各種電子設計類競賽．該課程實踐性實用性強，因此在理論教學中結合實驗，在實驗教學中完成對理論的應用．為更好地做到理論與實踐的結合，教師同時承擔理論課授課班級的所有實踐課程，做到知己知彼，效果更好．教師把課程設計及電子實習的內容提前布置給學生，讓學生根據布置的任務查閱資料，了解有關后續實踐課程．學生在學習中目的明確，更加清楚學到的實驗電路用到哪里，如何設計各模塊電路，同時把設計好的單元模塊電路利用手中的電腦或教師提供的EDA實驗室進行仿真，驗證設計電路的技術指標及可行性．理論教學與和基礎實驗為課程設計做前導，課程設計為電子實習做鋪墊，電子實習又為創新創業訓練項目及電子競賽打下了堅實的基礎．通過一系列教學過程，不僅提高了學生的實踐能力，還鞏固了對理論知識的理解與掌握．這樣環環相扣，使各教學環節自成體系，達到了事半功倍的效果[6]．

2.3 鼓勵學生參加電子競賽、申報創新創業訓練項目

學校、教師組織學生參加各級電子類競賽項目，參賽學生在省級、國家級大學生電子設計競賽、飛思卡爾智能車競賽以及互聯網+大賽中取得好成績，極大地激發了學生的自主學習積極性．越來越多的學生積極申請進入實驗室、電子協會學習，學生自己知道該學什么，如何學會，如何把學到的知識應用的實踐中，學生的實踐能力和創新意識得到了極大提高[7]．

在課程設計和電子實習中引入電子競賽題目，將課程設計和電子實習作為一個整體環節，允許學生自由組隊采用項目申報的形式完成某個競賽題目作為課程設計和實習成績．經過實驗室培訓的優秀學生在班級里起到了很好的輻射作用，激發廣大學生對電子技術課程的學習興趣，從而形成良性循環．

(3) 隨風速增加，三種風場下輸電塔的位移響應呈拋物線逐漸增大，且不同風場位移響應間的差值也隨之不斷增大。最大風速處于塔頭部位的沖擊風1引起的位移響應明顯高于最大風速處于塔身中部的沖擊風2的響應值。隨測點高度增加，輸電塔的位移響應逐漸增大，且高度越高，位移隨風速的增長率越高。

3 電工電子技術綜合實驗臺的研制

電工電子技術實踐教學的改革及一體化教學模式的建立與實施需要有一個功能先進的實驗平臺做支撐，因此研制了電工電子技術綜合實驗平臺，目前實驗臺基本完成，在調試運行階段．經驗證本實驗臺性能、功能完全滿足電工電子技術相關實踐課程的要求，是一個性價比很高的實驗裝置，有推廣價值．

3.1 綜合實驗臺的整體結構設計

綜合實驗臺整體采用對稱式正反背靠背四工位結構設計．實驗臺把實驗、實習和課程設計所需的常規儀器設備、儀表和電腦等統一盤裝到封閉實驗臺內，外部只露出操作面板．實驗電路采取標準模塊化設計，每個模塊的外形尺寸采取統一封裝，多個模塊可以組合到實驗底板上，實驗底板采取翻板式結構．

模塊內只給出實驗必須的器件，所有需要搭接的電路均由學生連線完成．學生根據實驗的復雜程度自行組合模塊，此種結構既可以保證基礎實驗的開出，又可以完成復雜性、綜合性強的開放實驗與課程設計．

3.2 綜合實驗臺的功能及特點

綜合實驗臺的電路模塊分為模擬電路模塊、數字電路模塊、電路基礎模塊和EDA模塊，可以同時開出多門課程．綜合實驗臺既可以完成硬件實驗，又可以完成仿真實驗；既可以承擔基礎實驗，又可以完成課程設計、創新實驗及開放實驗．實驗臺采取的翻板式結構，實驗時放下翻板，實驗結束合上翻板，在寬敞的臺面上可以完成電子實習等焊接安裝的任務．因此，本實驗臺的綜合性強，所有實驗室配備此種實驗臺可以同時開出多門實踐課程．避免了不同學科的實驗使用的實驗設備種類繁多，導致實驗室的重復建設，有效的節省了實驗空間，提高了實驗設備的利用率．

實驗臺上配備有計算機，既可以完成仿真實驗，還可以實現實驗室的網絡化管理．學生可以提前在網上預約實驗，實驗前熟知實驗內容，做好預習報告，實驗中記錄數據波形結果，進行實驗分析總結．實驗教學中指導教師可以實時監控學生上課情況，觀察學生實驗表現并給出過程性學習成績．本實驗臺的設計注重綜合性、先進性、開放性、實用性和便利性．通過科學地設置實驗項目及實踐環節，課程達到了全面培養學生的科學作風、實驗技能以及綜合分析、提出問題和解決問題的能力，增強了學生創新創業的意識．

[1] 孫秋野．電工類實驗教學平臺的改革與探索[J]．實驗室科學，2013，16（2）：26-28

[2] 何召蘭，張凱利，邸斌，等．電子技術一體化實踐教學模式的探索與實踐[J]．中國電力教育，2013（11）：159-160

[3] 周素茵，曾松偉，章云，等．電工電子實踐教學模式改革與實踐[J]．電氣電子教學學報，2014，36（1）：103-104

[4] 李林．數字電子技術課程設計實驗平臺的研制[J]．電氣電子教學學報，2011，33（3）：76-77

[5] 侯素芳，任艷頻．電子技術課程設計內容的改革與實踐[J]．實驗室研究與探索，2012，31（1）：108-110

[6] 申文達，董云鳳，李可，等．啟發式教學方法在電工電子實驗教學中的運用[J]．實驗技術與管理，2012，29（4）：265-266

[7] 房國志．大學生創新思維培養的探索與實踐[J]．電氣電子教學學報，2007，29（3）：109-111

The use of slef-made experiment equipment on the electric and electronic technology

NI Qi，ZHANG Kai-li，HU Gao-jie

（School of Measurement-Control Technology and Communication，Harbin University of Science and Technology，Harbin 150080，China）

The integrated teaching mode of electric and electronic technology is proposed，namely experiments，practice and curriculum design are combined to improve engineering practice and innovation ability of students in higher engineering subject．To avoid the waste of resources about laboratories and repeated setting of hardware equipments，self-made experiment equipment is presented to meet requirement．Practice dictates that it can improve the teaching quality of each practice teaching link about electric and electronic technology，and improve inventive thinking and practical abilities，then verifies that the self-developed experiment equipment can satisfy the needs of practice teaching．

self-made experimental equipment；electrical and electronic technology；the practice teaching

1007-9831（2016）07-0094-03

TN7∶G642.0

A

10.3969/j.issn.1007-9831.2016.07.025

2016-03-06

哈爾濱理工大學自制教學儀器設備資助項目（2013XZB19029）；黑龍江省大學生創新創業訓練計劃資助項目（201510214046）

倪奇（1993-），男，山東泰安人，在讀本科生．E-mail：niqiwish@163.com

張凱利（1969-），男，黑龍江哈爾濱人，高級實驗師，碩士，從事測試計量技術及儀器研究．E-mail：zhangkaili@126.com