電工學(xué)中設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)實(shí)施及效果分析

黃琦蘭，沙 琳，秦偉剛，馬 欣

（天津工業(yè)大學(xué) 電氣工程與自動化學(xué)院，天津300160）

0 引言

電工學(xué)是高等院校工科非電類專業(yè)必修的一門技術(shù)基礎(chǔ)課程，在工科教學(xué)體系中占有十分重要的位置，它為學(xué)生學(xué)習(xí)后續(xù)課程以及畢業(yè)后從事工程技術(shù)和科學(xué)研究等工作打下一定的基礎(chǔ)。而且隨著電子工業(yè)的飛速發(fā)展和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速普及，它已成為所有理工科本科生的必修課程和部分文科專業(yè)的選修課程。

電工學(xué)課程涉及的內(nèi)容多，信息量大，知識面廣，新技術(shù)的不斷增加。它既有自身的理論體系，又有很強(qiáng)的實(shí)踐性。隨著近年全球的金融危機(jī)，國內(nèi)本科生的就業(yè)越來越難，而高職等畢業(yè)的藍(lán)領(lǐng)卻越來越受歡迎。社會也注重在實(shí)踐動手、綜合應(yīng)用能力方面具有較強(qiáng)能力的人才。

因此，對課程進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，如何有效地提高學(xué)生的實(shí)踐動手能力，顯得尤為重要。我校電工教研室在2005年該課程完成天津市精品課課程建設(shè)的基礎(chǔ)上，對電工學(xué)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行了一些有益的改革探索與實(shí)踐，并取得了較好的效果［1］。以下就我校電工實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革中，如何進(jìn)行設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)、實(shí)踐分析效果及體會與其他高校的教師交流，以拓展思路，加快我校實(shí)驗(yàn)改革的進(jìn)程，真正提高學(xué)生的動手能力。

1 理論與實(shí)驗(yàn)一體化教學(xué)方式

對電工學(xué)進(jìn)行設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)主要放在教材上冊的繼電接觸器控制中。為此，我們對電工學(xué)上冊（電工技術(shù)）中交流電動機(jī)及繼電接觸器控制這兩章進(jìn)行改革，采用把實(shí)驗(yàn)教學(xué)與理論教學(xué)的一體化的教學(xué)方式（授課均為二合一的班級）。具體實(shí)施辦法是［2］：把理論教學(xué)安排在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，通過多媒體，實(shí)現(xiàn)理論和動手操作相結(jié)合的教學(xué)方式。在實(shí)際教學(xué)過程中，注意充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性和動手能力，在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的選取上注意與工程實(shí)踐相結(jié)合，實(shí)行基本操作技能、基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和綜合實(shí)驗(yàn)三階段臺階式教學(xué)方式，教學(xué)目的層次分明，循序漸進(jìn)，使學(xué)生從電動機(jī)結(jié)構(gòu)和銘牌數(shù)據(jù)的認(rèn)識、常用低壓控制電器的認(rèn)識和使用方法學(xué)起，通過對接觸器的單個基礎(chǔ)操作，電動機(jī)的直接起動、點(diǎn)動、正反轉(zhuǎn)控制，到兩臺電動機(jī)的順序控制、時間控制以及小車的自動往還控制的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)等綜合應(yīng)用，經(jīng)歷完整的自主學(xué)習(xí)的訓(xùn)練過程。

通過對學(xué)生進(jìn)行了問卷調(diào)查和摸底，其中77%的學(xué)生非常歡迎把電工技術(shù)電動機(jī)和繼電接觸控制兩章的理論內(nèi)容引入實(shí)驗(yàn)室的一體化教學(xué)模式，認(rèn)為這種教學(xué)嘗試很好，對學(xué)習(xí)這些章節(jié)的知識很有幫助。學(xué)生可以在實(shí)驗(yàn)室看到各種電器元件的實(shí)物，很直觀，易于接受。通過邊聽邊看并動手操作的形式，增強(qiáng)了學(xué)習(xí)興趣，豐富了課堂內(nèi)容。尤其是以前在教室講授不好理解內(nèi)容，現(xiàn)在變得易于接受和理解，同時加快了平時實(shí)驗(yàn)的速度；也有20%的學(xué)生僅僅表示認(rèn)可而已；只有3%的學(xué)生表示不太喜歡這種方式。

2 設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)具體實(shí)施方案

對學(xué)生進(jìn)行設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)考核（針對繼電接觸器控制相關(guān)內(nèi)容），采取一人一組，定時獨(dú)立完成。為達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮托Ч?，真?shí)反映每個學(xué)生的動手能力。根據(jù)這幾年的教學(xué)實(shí)踐，在做設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)之前，有兩個電機(jī)基礎(chǔ)性的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以在教師的指導(dǎo)下，熟悉對電機(jī)的一些基本控制（如：電機(jī)的時間順序起動控制、電機(jī)的直接起動控制等），這些訓(xùn)練作為設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)，在此基礎(chǔ)上列出學(xué)生自選設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)題目，要求學(xué)生針對問題具備分析問題、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方法并予以解決的能力。在這幾年的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)中，我們采用多種方案進(jìn)行實(shí)踐。

方案一：選擇難度相當(dāng)，具有代表性的題目對學(xué)生進(jìn)行設(shè)計(jì)性考試（一般選擇電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制）。其特點(diǎn)是：設(shè)計(jì)題目具有代表性，考試管理方便，標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一。但設(shè)計(jì)同一道題，較為單調(diào)，靈活不足。

方案二：采取開放式的模式，根據(jù)電動機(jī)的直接起動、點(diǎn)動、正反轉(zhuǎn)控制，順序控制、時間控制以及小車的自動往返控制內(nèi)容，選擇難度相當(dāng)，靈活多變的多個題目，規(guī)定不同的分值，讓學(xué)生進(jìn)行抽簽選擇，這樣加大了學(xué)生自選題目的比例，增強(qiáng)了學(xué)生的主動性。其特點(diǎn)是：靈活多變，興趣提升。但題目分值標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一較難，現(xiàn)場管理難度加大。

方案三：在方案二的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，采用開放模式，提供靈活多變的多個題目，讓學(xué)生進(jìn)行抽簽選擇。難度上分任選題、抽簽題，其中任選題分及格題和加分題兩種；抽簽題是難度相當(dāng)、靈活多變的多個題目。還為學(xué)生設(shè)計(jì)了答題樣紙，增設(shè)了總結(jié)調(diào)查一欄。其特點(diǎn)是：靈活多變，興趣提升，兼顧了兩頭，標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，現(xiàn)場管理方便。

設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)考試中，學(xué)生在規(guī)定的時間內(nèi)，對自己抽到的題目進(jìn)行理論電路的設(shè)計(jì)，然后現(xiàn)場接線實(shí)際操作，完成題目設(shè)計(jì)要求，由教師驗(yàn)收核對后進(jìn)行記錄，學(xué)生上交他們的設(shè)計(jì)的電路，最后教師給出綜合成績?？紤]到學(xué)生能力不同的層次，鼓勵和激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識，充分發(fā)揮他們的主動性和積極性，教師還準(zhǔn)備了幾個附加題供動手能力較強(qiáng)的學(xué)生自由選者。

對增加實(shí)驗(yàn)考試這種教學(xué)方式，通過多年的教學(xué)改革實(shí)踐，我們發(fā)現(xiàn)這大大激發(fā)了學(xué)生的濃厚興趣和普遍重視，使得學(xué)生對平時實(shí)驗(yàn)更為重視和自覺，不會出現(xiàn)以往相互抄數(shù)據(jù)蒙混過關(guān)的現(xiàn)象，學(xué)生能夠更加自覺、主動的呆在實(shí)驗(yàn)室查電路，接線路，專心實(shí)驗(yàn)，不象以前對付對付就離開［2］；而且培養(yǎng)了學(xué)生動手能力、綜合應(yīng)用理論知識解決問題的能力，也使學(xué)生在掌握調(diào)試方法、審視自己設(shè)計(jì)的電路、個性化培養(yǎng)等方面得到鍛煉。

3 設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)效果分析

2009年我們分別對07級工設(shè)2個班學(xué)生（收回調(diào)查表48份）、07級材料本科專業(yè)4個班學(xué)生（大三上學(xué)期，收回調(diào)查表109份）和08級非織造本科專業(yè)4個班學(xué)生（大二上學(xué)期、收回調(diào)查表105份）進(jìn)行了繼電接觸器控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)調(diào)查統(tǒng)計(jì)。

調(diào)查表顯示：對于把交流電動機(jī)和繼電接觸器控制相關(guān)內(nèi)容采用實(shí)驗(yàn)教學(xué)與理論教學(xué)的一體化的教學(xué)方式，95.8%以上的學(xué)生喜歡；94.5%以上的學(xué)生對繼電接觸器控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)持歡迎態(tài)度，認(rèn)為對自己的實(shí)驗(yàn)動手能力又提高和促進(jìn)作用；對繼電接觸控制安排了抽題或選題考試這種形式，91.5%以上的學(xué)生認(rèn)為對他們的實(shí)驗(yàn)動手能力和理解控制系統(tǒng)的內(nèi)容有較大促進(jìn)作用；相對低年級而言，高年級同學(xué)更歡迎課堂討論的教學(xué)形式。

在調(diào)查表的建議和體會一欄中，92%以上的學(xué)生認(rèn)為：繼電接觸控制設(shè)計(jì)性考試，進(jìn)一步加深了對書上知識的理解，將所學(xué)的理論知識在實(shí)踐中得到了應(yīng)用，促進(jìn)了自己的學(xué)習(xí)，增加了電工實(shí)驗(yàn)興趣；增加了實(shí)際動手操作能力，自己獲益匪淺，體會到實(shí)驗(yàn)成功、付出的喜悅。建議多安排這樣的實(shí)踐機(jī)會，多開放實(shí)驗(yàn)，加大實(shí)驗(yàn)力度。

4 結(jié)束語

通過在電工技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中進(jìn)行設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)改革與實(shí)施，我們發(fā)現(xiàn)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)增加了興趣，學(xué)習(xí)和動手的主動性有了較大提高，設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)改革也受到大多數(shù)學(xué)生的歡迎。同時我們也取得了一些成績：2008年 “非電專業(yè)電工電子課程教學(xué)改革的探索與實(shí)踐”教學(xué)課題獲天津工業(yè)大學(xué)校級教學(xué)成果二等獎；“四人搶搭器綜合實(shí)驗(yàn)”獲天津工業(yè)大學(xué)綜合性實(shí)驗(yàn)二等獎。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革建設(shè)是一項(xiàng)復(fù)雜而堅(jiān)巨的任務(wù)，是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，需要作長期深入細(xì)致的工作，與全國重點(diǎn)大學(xué)比我們做的還有不少差距，需要進(jìn)一步開拓眼界，不斷適應(yīng)迅猛發(fā)展的電工電子技術(shù)對人才培養(yǎng)提出的新要求和挑戰(zhàn)，使電工學(xué)課程的教學(xué)工作更上一層樓。

［1］ 黃琦蘭，馬欣，沙琳等.電工電子課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革實(shí)踐與探索.電工電子課程報告論壇論文集，2007：2230－233

［2］ 黃琦蘭，馬欣，沙琳等.電工技術(shù)課程理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)一體化的嘗試.蘭州理工大學(xué)學(xué)報，2008.5：184－185

［3］ 秦偉剛，柳震 黃琦蘭等.電工學(xué)中可編程控制器綜合實(shí)驗(yàn)改革與研究.蘭州理工大學(xué)學(xué)報，2008.5：126－127