引入故障調(diào)試的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容改革

鄭勁松，翁曉紅，秦春節(jié)

（浙江工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，杭州 310023）

0 引言

高校的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，不是簡(jiǎn)單的理論驗(yàn)證，而是要使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中對(duì)理論加以理解、消化和吸收；不是簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)儀器操作，而是要使學(xué)生了解儀器功能，掌握儀器操作，鍛煉學(xué)生選擇實(shí)驗(yàn)儀器解決實(shí)際問(wèn)題；也不是根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟按部就班地實(shí)驗(yàn)?zāi)７碌倪^(guò)程，而是要使學(xué)生運(yùn)用掌握的知識(shí)自主發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，分析查找原因，解決問(wèn)題，是學(xué)生自主學(xué)習(xí)、自主實(shí)踐的過(guò)程。

1 設(shè)置實(shí)驗(yàn)故障的意義

20 世紀(jì)80 年代，HenriHolec 提出了“自主學(xué)習(xí)”概念，21 世紀(jì)初，Littlewood 將自主學(xué)習(xí)分為前瞻性自主學(xué)習(xí)（proactive autonomy）和反應(yīng)性自主學(xué)習(xí)（reactive autonomy）兩種運(yùn)行模式，前者是指學(xué)習(xí)者能獨(dú)立管理自己學(xué)習(xí)任務(wù)、學(xué)習(xí)目標(biāo)，自主學(xué)習(xí)完成目標(biāo)，后者是指學(xué)習(xí)者不能獨(dú)立確立學(xué)習(xí)目標(biāo)，但目標(biāo)一旦確立即能自主學(xué)習(xí)以完成目標(biāo)［1-3］。實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，學(xué)生的自主學(xué)習(xí)非常重要。因?yàn)樵趯?shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)教師只做指導(dǎo)，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容需要學(xué)生積極探索，自主完成。“自主學(xué)習(xí)”里最關(guān)鍵的就是確立一個(gè)合適的學(xué)習(xí)目標(biāo)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，大部分實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)教學(xué)學(xué)時(shí)是2～3 節(jié)課，時(shí)間比較短，因此，需要確立合適的學(xué)習(xí)目標(biāo)。驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)都明確告知實(shí)驗(yàn)步驟和所用儀器，學(xué)生只要根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟按部就班去做，一定能得到預(yù)期的結(jié)果，從而驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)。而且驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，為了提高驗(yàn)證正確率和可靠性，實(shí)驗(yàn)教學(xué)儀器，普遍存在模塊封裝過(guò)度、實(shí)驗(yàn)設(shè)備操作過(guò)于簡(jiǎn)單，只注重實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)結(jié)論，忽視實(shí)驗(yàn)過(guò)程和細(xì)節(jié)。所以在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生只管實(shí)驗(yàn)操作，不重視實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，有些甚至不需要懂實(shí)驗(yàn)原理和觀察并分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，只要學(xué)會(huì)實(shí)驗(yàn)裝備的操作方法，按既定流程就能輕易得到正確的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)結(jié)論。這樣的一種實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中沒(méi)有合適的學(xué)習(xí)目標(biāo)或?qū)W習(xí)目標(biāo)過(guò)于簡(jiǎn)單，無(wú)法激發(fā)學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性，能力鍛煉不足，達(dá)不到應(yīng)有的實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?/p>

如果教師在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中引入一些實(shí)驗(yàn)故障，讓學(xué)生的實(shí)驗(yàn)過(guò)程不順利，提高實(shí)驗(yàn)難度，豐富實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。引入實(shí)驗(yàn)故障，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中必須深入細(xì)節(jié)，選擇不同實(shí)驗(yàn)儀器，逐個(gè)模塊調(diào)試，逐個(gè)故障排除。引入實(shí)驗(yàn)故障，必然會(huì)涉及更廣的知識(shí)點(diǎn)，更不確定的知識(shí)內(nèi)容。這樣才能讓學(xué)生為了能完成實(shí)驗(yàn)，必須在實(shí)驗(yàn)前好好預(yù)習(xí)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程變成一個(gè)充滿挑戰(zhàn)的過(guò)程，激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，解決問(wèn)題。

在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中引入的故障，按來(lái)源途徑，可分為主動(dòng)型故障和被動(dòng)型故障；從故障性質(zhì)來(lái)分又可以分為硬件和軟件兩方面的故障。前者是指實(shí)驗(yàn)器材引起的故障，而后者是指計(jì)算機(jī)程序引起的故障，通常分為錯(cuò)誤和異常，在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中需要編程的，才涉及此類故障。所謂主動(dòng)型故障，是指在實(shí)驗(yàn)之前，由教師根據(jù)自己的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)主動(dòng)設(shè)計(jì)的一些故障，根據(jù)學(xué)生實(shí)驗(yàn)過(guò)程中存在的普遍性和典型性問(wèn)題上主動(dòng)設(shè)計(jì)的一些故障。所謂的被動(dòng)型故障是指學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中由于自己的原因（自己認(rèn)識(shí)理解錯(cuò)誤，自己的疏忽大意）產(chǎn)生的故障，這類故障具有隨機(jī)性，若學(xué)生能自主排除，必將印象深刻。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中引入的故障，最好能做到大部分故障都具有隨機(jī)性。做到不同組的學(xué)生應(yīng)對(duì)的故障類型都是不一樣的，這樣可以避免不同組和不同批次的學(xué)生相互抄襲，需要獨(dú)立完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

2 根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)故障

下面通過(guò)我校的自動(dòng)控制原理實(shí)驗(yàn)2——二階系統(tǒng)瞬態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目為例，針對(duì)性來(lái)說(shuō)明如何在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中設(shè)計(jì)主動(dòng)型實(shí)驗(yàn)故障和被動(dòng)型實(shí)驗(yàn)故障。

2.1 主動(dòng)型故障設(shè)計(jì)（教師層面）

主動(dòng)型故障，主要針對(duì)硬件類型的故障，這類故障可以在現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)器材基礎(chǔ)上，稍作改變就可以實(shí)現(xiàn)。為了讓故障設(shè)置靈活，操作簡(jiǎn)便，可能需要對(duì)現(xiàn)有儀器設(shè)備進(jìn)行改造。主動(dòng)型故障的設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康募皩?duì)學(xué)生能力培養(yǎng)要求出發(fā)，設(shè)置不同的故障。

二階系統(tǒng)瞬態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)用到的器材主要包括：一個(gè)實(shí)驗(yàn)箱，是愛(ài)迪克上海埃威航空電子有限公司的自控/計(jì)控實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)；連接電路的導(dǎo)線和短接套若干；一只萬(wàn)用表；一臺(tái)電腦和一條接口為RS-232 的串口通信線［4］。針對(duì)實(shí)驗(yàn)用到的器材，可設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)故障見(jiàn)表1。

表1 主動(dòng)型故障設(shè)計(jì)

如表1 所示，針對(duì)導(dǎo)線，實(shí)驗(yàn)教師可以事先制作一些外部看上去完好無(wú)損，內(nèi)部斷路的電源導(dǎo)線，也可以制作一些內(nèi)部不斷路，但是兩端插頭小一號(hào)的導(dǎo)線（這類導(dǎo)線，學(xué)生插入插槽后，連接不穩(wěn)定，很容易產(chǎn)生斷路，但是用萬(wàn)用表無(wú)法檢測(cè)導(dǎo)線存在的問(wèn)題）；針對(duì)短接套，可以制作一些內(nèi)部銅片損壞或丟失，外表看上去完整的短接套。把這些不好的導(dǎo)線和短接套與好的導(dǎo)線和短接套混雜在一起供學(xué)生使用。對(duì)于RS-232 通信線也可以設(shè)計(jì)多種故障，比如通信線內(nèi)部斷路，通信線信號(hào)線故意接錯(cuò)等。對(duì)于實(shí)驗(yàn)箱，其中有很多電阻，電容，三極管等電子元器件，對(duì)于一個(gè)實(shí)驗(yàn)有很多冗余，可以把某些電子元器件設(shè)置故障或某些模塊設(shè)置故障，這里可能需要對(duì)實(shí)驗(yàn)箱進(jìn)行改造，適應(yīng)故障設(shè)置靈活，設(shè)置操作方便，實(shí)驗(yàn)教師移除故障簡(jiǎn)單方便（移除故障僅對(duì)教師有權(quán)限）。學(xué)生發(fā)現(xiàn)此類故障并要排除，需要利用冗余的電子元器件和冗余的模塊來(lái)排除。圖1 所示是實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目2 中的Ⅰ型二階閉環(huán)系統(tǒng)的模擬電路圖，該系統(tǒng)是由實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目一中的兩個(gè)典型環(huán)節(jié)組成的Ⅰ型二階閉環(huán)系統(tǒng)，即M1 的積分環(huán)節(jié)和M2 的慣性環(huán)節(jié)，前后兩個(gè)運(yùn)放器起到反向器的作用。在模擬電路中的所有連接導(dǎo)線都可以隨機(jī)設(shè)置斷路或接觸故障，所有的電容和電阻元器件設(shè)置“損壞”故障，或4 個(gè)運(yùn)放模塊設(shè)置故障。另外在M1 環(huán)節(jié)的電阻R1可以設(shè)置電阻標(biāo)注值和實(shí)際電阻值不一致故障，電容C1也一樣設(shè)置故障。M2 環(huán)節(jié)也一樣。周期性矩形波信號(hào)源也可以設(shè)置故障。這樣學(xué)生即使根據(jù)模擬電路圖，在實(shí)驗(yàn)箱上連接正確，由于那么多的故障存在，也得不到正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

圖1 Ⅰ型二階閉環(huán)系統(tǒng)模擬電路

目前很多高校自動(dòng)控制原理主要實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目依次包括：典型環(huán)節(jié)的動(dòng)態(tài)性能實(shí)驗(yàn)，二階系統(tǒng)瞬態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)，二階閉環(huán)系統(tǒng)的頻率特性實(shí)驗(yàn)和閉環(huán)系統(tǒng)校正實(shí)驗(yàn)共4 個(gè)實(shí)驗(yàn)8 學(xué)時(shí)。這些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目從基礎(chǔ)到高級(jí)，對(duì)于第1 個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目典型環(huán)節(jié)的動(dòng)態(tài)性能實(shí)驗(yàn)是自動(dòng)控制原理實(shí)驗(yàn)中的基礎(chǔ)，這個(gè)實(shí)驗(yàn)可以不設(shè)置故障或盡量少設(shè)置故障，或者故障也要盡可能的簡(jiǎn)單易發(fā)現(xiàn)，因?yàn)檫@個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目是后續(xù)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)，也是后續(xù)實(shí)驗(yàn)故障調(diào)試排除的基礎(chǔ)信息。對(duì)于4 個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)置故障的數(shù)量和難度也要循序漸進(jìn)，讓學(xué)生在這個(gè)過(guò)程中故障的調(diào)試和排除能力逐步提高。隨著故障數(shù)量和難度的提高，實(shí)驗(yàn)的時(shí)間可能變得不可控，所以有些實(shí)驗(yàn)可以考慮開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生利用課外時(shí)間來(lái)完成［5-8］。

2.2 被動(dòng)型故障制造（學(xué)生層面）

被動(dòng)型故障是指學(xué)生在正常的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中由于自己的疏忽大意或?qū)嶒?yàn)預(yù)習(xí)不充分或?qū)嶒?yàn)指導(dǎo)書(shū)提高難度等原因?qū)е庐a(chǎn)生的一類故障。這里能做的就是提高實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)的難度，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中更容易出現(xiàn)錯(cuò)誤。目前廠家提供的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)參考，對(duì)于實(shí)驗(yàn)操作步驟寫(xiě)得非常詳細(xì)，考慮非常周全，以致學(xué)生可以不懂實(shí)驗(yàn)原理，不理解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，不加思考，依樣畫(huà)葫蘆就能完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，獲得正確的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和結(jié)論。因此，需要改變現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)，把實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容寫(xiě)得盡量具體和清晰，但是實(shí)驗(yàn)步驟寫(xiě)得盡量概要和籠統(tǒng)，隱藏具體實(shí)驗(yàn)操作細(xì)節(jié)。實(shí)驗(yàn)用到的儀器設(shè)備結(jié)構(gòu)原理，用途和安全操作寫(xiě)得盡量具體和清晰，但是儀器設(shè)備的具體操作寫(xiě)得概要和籠統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)教師在指導(dǎo)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)問(wèn)題時(shí)的講解也要按照如圖2 所示要求執(zhí)行。只有這樣，學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，不能生搬硬套，實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備的操作使用也不會(huì)千篇一律。同樣的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，學(xué)生根據(jù)目的針對(duì)性選擇操作儀器設(shè)備，每個(gè)學(xué)生都有不一樣的思路，完成任務(wù)會(huì)產(chǎn)生不同的執(zhí)行路徑，同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生不同的被動(dòng)型故障［9-10］。

圖2 實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)和實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備講解要求

2.3 對(duì)學(xué)生能力的要求

在引入故障后的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中，故障調(diào)試并排除故障成為實(shí)驗(yàn)的主要內(nèi)容，故障調(diào)試部分也是最鍛煉學(xué)生的綜合能力，即學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。這就要求學(xué)生首先要掌握基本能力（正確的實(shí)驗(yàn)操作或?qū)嶒?yàn)步驟）；能分析當(dāng)前獲得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)或?qū)嶒?yàn)現(xiàn)象是否正常，如判斷存在故障，則需利用示波器，萬(wàn)用表等其他檢測(cè)儀器，逐個(gè)點(diǎn)、逐個(gè)模塊地排查故障，定位故障；根據(jù)故障現(xiàn)象找出故障原因，并排除故障，得到正確的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)或?qū)嶒?yàn)結(jié)論。

在自動(dòng)控制原理第2 個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目二階系統(tǒng)瞬態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)中，其實(shí)驗(yàn)用模擬電路圖如圖1 所示，假如把標(biāo)注為500 kΩ 電阻R1，實(shí)際換成200 kΩ 電阻，學(xué)生按照電路圖在實(shí)驗(yàn)箱上正確無(wú)誤地連好電路圖，也無(wú)法得到正確的實(shí)驗(yàn)響應(yīng)曲線，此時(shí)就需要學(xué)生首先要能發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，即此處故障引起二階系統(tǒng)瞬態(tài)響應(yīng)最大超調(diào)量Mp的實(shí)驗(yàn)測(cè)量值（55%）與理論計(jì)算值（35.1%）差別很大。知道實(shí)驗(yàn)電路圖有錯(cuò)誤后，學(xué)生就要利用已有測(cè)量?jī)x器去排查故障并排除。正確的做法就是用示波器測(cè)量M1 模塊的OUTA 點(diǎn)輸出信號(hào)，得到的響應(yīng)曲線如圖3（a）［正確的響應(yīng)曲線如圖3（b）］所示（假定輸入的階躍信號(hào)幅值為3 V）。學(xué)生需要對(duì)前面做過(guò)的實(shí)驗(yàn)1 的知識(shí)（M1 模塊是一個(gè)積分環(huán)節(jié)，積分環(huán)節(jié)的積分時(shí)間常數(shù)的理論計(jì)算方法和根據(jù)響應(yīng)曲線的積分時(shí)間常數(shù)實(shí)驗(yàn)測(cè)量方法）已熟練掌握，這樣，學(xué)生能通過(guò)圖1 的響應(yīng)曲線（即OUTA 點(diǎn)的輸出信號(hào)）可以測(cè)量出實(shí)際積分時(shí)間常數(shù)t=0.4 s，根據(jù)積分環(huán)節(jié)的理論時(shí)間常數(shù)計(jì)算公式計(jì)算出t=R1C1=500 ×0.002=1 s。兩者數(shù)值存在很大的差異，判斷出不是誤差因素造成而應(yīng)該是電路中存在錯(cuò)誤。首先斷開(kāi)OUTA 點(diǎn)之后的電路連接，示波器測(cè)量A1運(yùn)放模塊輸出點(diǎn)的信號(hào)，如果正常，即如圖4 所示（這里學(xué)生就能了解A1 模塊的作用了，即是一個(gè)比例系數(shù)K=1 的反向模塊）。用示波器再測(cè)OUTA 點(diǎn)的信號(hào)，還是如圖1 所示響應(yīng)曲線，即找到故障位置在M1積分環(huán)節(jié)模塊。根據(jù)實(shí)驗(yàn)一掌握的知識(shí)判斷出電阻R1或電容C1存在問(wèn)題，找到問(wèn)題原因，也就很容易排除這個(gè)故障了。

圖3 Ⅰ型二階閉環(huán)系統(tǒng)模擬電路中OUTA點(diǎn)輸出信號(hào)

圖4 Ⅰ型二階閉環(huán)系統(tǒng)模擬電路A1模塊輸出信號(hào)

對(duì)于其他主動(dòng)型故障和學(xué)生自己實(shí)驗(yàn)過(guò)程中生成的被動(dòng)型故障，故障調(diào)試過(guò)程都是一樣的：學(xué)生首先能自己發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象異?；?qū)嶒?yàn)結(jié)果不對(duì)的問(wèn)題所在，然后借助實(shí)驗(yàn)檢測(cè)儀器設(shè)備自主設(shè)計(jì)調(diào)試排除故障的路徑，根據(jù)中間檢測(cè)結(jié)果情況，排查故障大概位置，逐個(gè)分析故障原因，排除全部故障，得到正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

3 在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中引入實(shí)驗(yàn)故障的教學(xué)成效

在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中引入實(shí)驗(yàn)故障，實(shí)現(xiàn)一個(gè)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題—分析問(wèn)題—解決問(wèn)題的過(guò)程［11-14］，在這個(gè)過(guò)程中的不同階段，需要學(xué)生不同的能力。學(xué)生只有在深入理解并完全掌握實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和相關(guān)知識(shí)后，具有較強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象觀察能力，才能發(fā)現(xiàn)問(wèn)題；學(xué)生需要熟練掌握并能運(yùn)用相關(guān)的已學(xué)知識(shí)，具有一定的經(jīng)驗(yàn)和深入分析問(wèn)題的能力，才能對(duì)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題深入分析原因，找到問(wèn)題解決辦法；學(xué)生需要熟練掌握使用常用的檢測(cè)工具和具有很強(qiáng)的調(diào)試能力，才能迅速排除故障，解決問(wèn)題。

（1）故障調(diào)試能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。簡(jiǎn)單、枯燥的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容很難激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，具有一定的探索性、未知性的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容才能激發(fā)學(xué)生動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)的興趣。通過(guò)掌握的知識(shí)和積極的思考，學(xué)生能不斷發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)故障，不斷排除故障，內(nèi)心一定有成就感，學(xué)習(xí)的興趣油然而生。

在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中引入實(shí)驗(yàn)故障，使得實(shí)驗(yàn)過(guò)程的主要任務(wù)變成了發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并解決問(wèn)題，使得實(shí)驗(yàn)不會(huì)過(guò)于簡(jiǎn)單，枯燥乏味。這樣整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程難度提高了，但是學(xué)生也在不斷地自己解決問(wèn)題的過(guò)程中獲得快樂(lè)，也在解決問(wèn)題的過(guò)程中對(duì)掌握知識(shí)進(jìn)行了實(shí)際運(yùn)用，深刻體會(huì)學(xué)以致用，學(xué)有所用的道理，將大大地激發(fā)起學(xué)生學(xué)習(xí)新知識(shí)的興趣［15-17］。

（2）故障調(diào)試能深入掌握并運(yùn)用知識(shí)。課堂上教師通過(guò)講授理論知識(shí)，很多學(xué)生只能達(dá)到了解熟悉知識(shí)的程度。尤其是對(duì)于象自動(dòng)控制理論這類課程，比較抽象，也比較難學(xué)會(huì)的理論知識(shí)，很多學(xué)生感覺(jué)聽(tīng)不懂，課程結(jié)束后，都不知道學(xué)了這些知識(shí)有什么用，知識(shí)與實(shí)踐脫鉤，沒(méi)有真正為學(xué)生解惑，在現(xiàn)實(shí)中碰到問(wèn)題時(shí)，就難以運(yùn)用理論知識(shí)去解決問(wèn)題。理論知識(shí)很多都是從長(zhǎng)期實(shí)踐中探索出來(lái)的，理論知識(shí)學(xué)習(xí)要與實(shí)踐結(jié)合起來(lái)，課堂上學(xué)習(xí)理論知識(shí)，在實(shí)踐中學(xué)習(xí)運(yùn)用所學(xué)知識(shí)去解決實(shí)際問(wèn)題。脫離實(shí)踐的教學(xué)是很難讓學(xué)生達(dá)到深入掌握知識(shí)的程度，要運(yùn)用知識(shí)去解決問(wèn)題就更難了。

在一些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中引入故障調(diào)試，就為學(xué)生提供了運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的途徑。故障調(diào)試是一個(gè)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，解決問(wèn)題的過(guò)程，是一個(gè)理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)踐中，并發(fā)揮解決問(wèn)題能力的過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中，讓學(xué)生明白自己學(xué)會(huì)了什么知識(shí)，更讓他們明白這些知識(shí)有什么用，怎么用。在運(yùn)用知識(shí)解決問(wèn)題的過(guò)程中，允許了學(xué)生更多的自主性，不同的學(xué)生有不同的認(rèn)識(shí)理解，解決同樣的問(wèn)題就會(huì)用不同的方法，不同的技術(shù)手段，創(chuàng)新就有可能，因?yàn)樗枷牖鸹?，靈光一現(xiàn)是需要實(shí)踐基礎(chǔ)的。

（3）故障調(diào)試能鍛煉并提高學(xué)生綜合能力。故障調(diào)試首先需要學(xué)生已深入理解并完全掌握本實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和相關(guān)知識(shí)，需要很細(xì)致地觀察發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的能力；還要能熟練運(yùn)用已學(xué)知識(shí)和一定的經(jīng)驗(yàn)，深入地分析問(wèn)題的能力；最后要能用掌握的理論知識(shí)和借助現(xiàn)有的檢測(cè)儀器設(shè)備，做好故障的調(diào)試并排除故障。在故障調(diào)試的過(guò)程中，往往需要同組幾個(gè)同學(xué)各自發(fā)揮自己的特長(zhǎng)，團(tuán)結(jié)合作，才能完成任務(wù)。故障調(diào)試是運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的過(guò)程，對(duì)問(wèn)題，不同的學(xué)生有不同的見(jiàn)解，大家相互討論，找出解決問(wèn)題的最優(yōu)方法。

一個(gè)實(shí)驗(yàn)故障，就是一個(gè)實(shí)際的小問(wèn)題。一個(gè)工程，就是一個(gè)實(shí)際的大問(wèn)題，或者是由許多小問(wèn)題綜合而成。完成一個(gè)工程項(xiàng)目的核心就是解決一個(gè)一個(gè)出現(xiàn)的問(wèn)題，在這個(gè)過(guò)程中，需要發(fā)揮其中每一個(gè)人的完全作用，也就鍛煉了其中每一個(gè)人的綜合能力。

4 結(jié)語(yǔ)

故障調(diào)試在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目教學(xué)中的運(yùn)用，是突出問(wèn)題核心，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題—分析問(wèn)題—解決問(wèn)題，全過(guò)程都需要學(xué)生專注分析，分析不是簡(jiǎn)單的思考，而是結(jié)合現(xiàn)象和結(jié)果，輸出解決問(wèn)題的方案。實(shí)踐證明，引入故障調(diào)試模式后，學(xué)生實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，思維更積極，實(shí)驗(yàn)興趣更大，同學(xué)間的討論更熱烈。這樣的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性，鍛煉了學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力，同時(shí)，對(duì)實(shí)驗(yàn)教師也提高了要求，促使實(shí)驗(yàn)教師不斷學(xué)習(xí)，深入掌握，更新實(shí)驗(yàn)資源，形成一個(gè)良性循環(huán)。