普通高等學(xué)校電路實驗教學(xué)分析與探索

孫玉寬

摘 要 本文分析了電路實驗的現(xiàn)狀和不足，針對不足提出改革教學(xué)的方式和途徑。本文將電路實驗整體分為三階段完成夯實基礎(chǔ)，獨(dú)立操作和興趣激發(fā)的過程，同時培養(yǎng)學(xué)生良好的實驗素養(yǎng)。本文對電路實驗等課內(nèi)實驗的效率提升具有一定促進(jìn)意義。

關(guān)鍵詞 電路實驗 教學(xué)改革 實驗操作

中圖分類號：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2018.05.059

Analysis and Exploration of Circuit Experiment

Teaching in Common Colleges and Universities

SUN Yukuan

（Engineering Teaching Practice Center， Tianjin Polytechnic University， Tianjin 300387；

National Experimental Teaching Demonstration Center for Engineering Training of Tianjin Polytechnic University， Tianjin 300387）

Abstract The paper analyzes the current status and deficiencies of circuit experiments. According to the deficiencies， the paper put forward to increase the way and way of teaching. The circuit experiment course is divided into three stages， which are basic cognition， independent operation and interest stimulation， and training students' good experimental accomplishment at the same time. This paper will promote the efficiency of circuit experiment and other experiments.

Keywords circuit experiment； teaching reform； experiment operation

0 引言

電路實驗是電類專業(yè)學(xué)生的基礎(chǔ)課實驗，對電學(xué)基礎(chǔ)知識的驗證，認(rèn)知和興趣引導(dǎo)具有重要的作用?，F(xiàn)有的電路實驗多以課內(nèi)實驗為主，也有部分作為獨(dú)立課程開設(shè)。以天津工業(yè)大學(xué)電路實驗為例，電路實驗課程多以驗證性為主，與電路理論課程一一對應(yīng)且多為同步進(jìn)行，學(xué)生在學(xué)完理論課后一周內(nèi)進(jìn)行實驗。完整和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕虒W(xué)實驗過程本應(yīng)發(fā)揮事半功倍的作用，但在實際運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)也存在一些問題。

1 現(xiàn)存問題

分析普通高等學(xué)校電路實驗（以天津工業(yè)大學(xué)為例）的開展對象，開展時間和方式，不難發(fā)現(xiàn)存在以下幾個問題：

（1）電路實驗的對象為校內(nèi)電類專業(yè)的大一學(xué)生，電路實驗為大學(xué)階段第一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，也是學(xué)生進(jìn)入學(xué)校后第一門在實驗室進(jìn)行實際實驗的課程。眾所周知，隨著普通高等學(xué)校的擴(kuò)招，各地區(qū)的生源不斷增加。大部分學(xué)生的教育背景和教學(xué)資源條件各不相同，部分高中為升學(xué)率壓縮實驗課時，造成學(xué)生不能掌握基本電學(xué)器件和設(shè)備的使用。另外一方面，高中使用的實驗儀器和電路實驗課使用的設(shè)備有差別，例如：有些高中還在使用指針式萬用表，而電路實驗使用的都是數(shù)字萬用表。

（2）學(xué)生電路理論課程的學(xué)習(xí)和實驗同步，電路理論學(xué)習(xí)情況直接影響實驗的效果。學(xué)生的學(xué)習(xí)基本是符合正態(tài)分布的，但人的學(xué)習(xí)認(rèn)知過程是隨著時間逐步嫻熟的。所以電路課程在學(xué)習(xí)初期的正態(tài)分布中心是偏向未掌握方向，不能正確運(yùn)用和分析電路的學(xué)生占多數(shù)。

（3）電路實驗在實際操作中多數(shù)是使用集成的實驗箱和實驗臺。此類實驗箱或?qū)嶒炁_的功能設(shè)計多數(shù)以方便實驗進(jìn)行的角度來考慮，但是和基本器件有一定差別，這樣的設(shè)計會引起學(xué)生使用的干擾。以電流測試點為例，大部分學(xué)生在第一次使用時對其原理不理解，常出現(xiàn)連接錯誤和方向錯誤。

（4）課內(nèi)實驗教學(xué)多以講授和指導(dǎo)為主，這要求指導(dǎo)老師和學(xué)生都付出相當(dāng)大量的有效時間。但是現(xiàn)在存在擴(kuò)招人數(shù)和班級越來越多，課程越來越多，課時壓縮嚴(yán)重。課程相對集中，教師課程后期的疲憊程度也成為影響實驗課程的重要因素。

2 實驗過程問題

在實驗過程中，實驗細(xì)節(jié)決定了效果和理解程度。分析實驗教學(xué)過程中影響教學(xué)的因素主要有以下幾點：

（1）學(xué)生在理論知識階段容易產(chǎn)生混淆。例如：部分學(xué)生不能分清穩(wěn)壓源和恒流源的區(qū)別，在驗證穩(wěn)壓源和恒流源的等效實驗時，不具備分析數(shù)據(jù)的能力，懷疑自己實驗數(shù)據(jù)的正確性；掌握等效變換的條件，但在具體的操作中不能講理論用于實際操作中。

（2）學(xué)生對基本的實驗設(shè)備未掌握或未使用過。例如：部分學(xué)生在使用穩(wěn)壓源時，不能正確配置設(shè)備的輸出模式而造成電壓輸出不正確，導(dǎo)致實驗不能正確完成。在使用萬用表測量電壓時，部分學(xué)生將指針萬用表和數(shù)字萬用表混淆，讀數(shù)會乘相應(yīng)的量程造成數(shù)據(jù)錯誤。

（3）學(xué)生的理論理解和實際操作之間產(chǎn)生偏差。學(xué)生動手能力的欠缺造成了這種現(xiàn)象的產(chǎn)生，例如在測量電路實驗中，電壓和電流的測量是基礎(chǔ)。學(xué)生一般都記住電壓測量要將設(shè)備并聯(lián)在電路中，電流測量要將設(shè)備串聯(lián)在電路中，但是在實際操作中學(xué)生容易混淆，將實驗設(shè)備短接或接錯，造成實驗數(shù)據(jù)的錯誤或燒毀實驗設(shè)備。

（4）實驗設(shè)備存在問題。部分實驗設(shè)備將多個功能集中起來，但增加了設(shè)備使用過后損壞的概率。實驗臺的按鈕及插孔在反復(fù)使用中，造成累積的誤差和損壞。實驗中的導(dǎo)線等經(jīng)過學(xué)生多次實驗錯誤的使用后也會產(chǎn)生損耗或折斷，造成實驗失敗。

（5）學(xué)生課下對實驗課的預(yù)習(xí)和實驗報告的書寫態(tài)度存在問題，預(yù)習(xí)效果較差。預(yù)習(xí)報告中的理論計算和原理經(jīng)常被忽視，學(xué)生課下預(yù)習(xí)的效果無法得到有效的監(jiān)管。

3 改進(jìn)方向

（1）增加課內(nèi)實驗教學(xué)方法和形式的多樣性，重新利用新的教學(xué)平臺和手段。以天津工業(yè)大學(xué)為例，可在泛雅網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺上將實驗的內(nèi)容和操作在網(wǎng)上展示，增加學(xué)生課下時間的利用。其他的教學(xué)平臺還有MOOC，云班課等。其中泛雅網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺可以將實驗報告、課程講解和實際操作視頻資料等在網(wǎng)上發(fā)布，并統(tǒng)計學(xué)生學(xué)習(xí)的進(jìn)度和次數(shù)，得到較好的監(jiān)管效果。

（2）單獨(dú)開設(shè)基礎(chǔ)認(rèn)知部分，利用1～2課時時間夯實基礎(chǔ)。在開始階段，講授和操作基礎(chǔ)的電學(xué)器件，做到基礎(chǔ)理論與設(shè)備和操作的一一對應(yīng)。培養(yǎng)學(xué)生的良好實驗習(xí)慣，標(biāo)準(zhǔn)化實驗流程。在實驗開始前，驗證器件、設(shè)備和導(dǎo)線等基本實驗組成部分的完好性，實驗結(jié)束后驗證實驗數(shù)據(jù)，具備分析數(shù)據(jù)和電路錯誤的能力。

（3）增加個性化實驗，改變供電設(shè)備或器件的組成。例如：在實驗的后期可以增加以常用USB，Type C等接口作為實驗供電，顯示供電電壓和電流以及傳輸功率等，分析充電頭和電流功率的關(guān)系，提起學(xué)生對枯燥的驗證性實驗的興趣。

（4）分階段進(jìn)行實驗教學(xué)。學(xué)生的實驗動手意識和能力的培養(yǎng)， 不是一蹴而就的， 而是需要一點一滴從細(xì)微之處入手。[1]在電路實驗時，將整體時間分為三階段。第一階段基礎(chǔ)入門，此階段以實際操作引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實際的操作；第二階段為實際獨(dú)立操作階段，此階段只提供電路圖和操作建議，使學(xué)生得到鍛煉；第三階段為規(guī)定實驗內(nèi)容進(jìn)行基本電路設(shè)計和糾錯階段，學(xué)生可以進(jìn)行興趣設(shè)計。

（5）增加實驗室開放時間，鼓勵學(xué)生參加專業(yè)創(chuàng)新實驗時等，提升自身能力和團(tuán)隊協(xié)作能力。無論實驗課程是否單獨(dú)設(shè)課，加大實驗室的開放力度，改進(jìn)實驗教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式是我們實驗教學(xué)現(xiàn)在和將來不斷努力的方向。[2]按照以往經(jīng)驗，創(chuàng)新實驗室對學(xué)生的認(rèn)知和實踐能力的提高效果顯著。

4 總結(jié)

本文分析了電路實驗現(xiàn)狀和問題，基于分析提出了課程的改進(jìn)方向，有利于實驗的正常進(jìn)行和效率的提高，在具體實施中還需要細(xì)化評價標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行教學(xué)手段和方法的修正。

基金項目：天津市教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃課題“面向創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的地方應(yīng)用型高校工程實習(xí)訓(xùn)練中心的功能轉(zhuǎn)型研究”（HE3007），天津工業(yè)大學(xué)校級教育教學(xué)改革項目“新工科背景下的學(xué)生課外創(chuàng)新俱樂部運(yùn)行機(jī)制的改革與實踐”（2017-2-75）

參考文獻(xiàn)

[1] 徐峰，黃國勇.研究美國大學(xué)電路實驗教學(xué) 促進(jìn)課程建設(shè)[J].實驗室研究與探索，2010.29（12）：145-148.

[2] 王勇.電子電路實驗教學(xué)改革與探索[J].實驗室科學(xué)，2017.20（1）：117-119.