基于成果導(dǎo)向的《電工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)》課程的教學(xué)探索

【摘要】作為工科專業(yè)，尤其是與電相關(guān)的工科類專業(yè)，對于電工電子類的實(shí)踐操作技能是最基本，也是最重要的學(xué)習(xí)內(nèi)容。培養(yǎng)學(xué)生能夠熟練的掌握各類電工電子器件、測量用儀器儀表的使用、電路圖的設(shè)計(jì)與焊接、電路中各類參數(shù)的了解與分析的能力，實(shí)驗(yàn)是必不可少的教學(xué)環(huán)節(jié)。本文從通過不同層次的的實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力和綜合創(chuàng)新能力為成果導(dǎo)向，介紹了《電工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)》課程的教學(xué)探索。

【關(guān)鍵詞】成果導(dǎo)向;電工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn);四步走

一、概述

隨著近年來素質(zhì)教育的普及，社會企業(yè)對于應(yīng)用型人才的需求，對創(chuàng)新能力也提出了更高的要求，如何進(jìn)一步的培養(yǎng)學(xué)生的基礎(chǔ)能力，提高應(yīng)用操作技能水平和設(shè)計(jì)能力、創(chuàng)新創(chuàng)造能力成為高校電工電子教學(xué)中應(yīng)該思考和探索的方向。基于對教學(xué)成果為導(dǎo)向的思考，本人認(rèn)為應(yīng)當(dāng)在電工電子的教學(xué)實(shí)踐過程中建立“四步走”的教學(xué)模式進(jìn)行教學(xué)，讓學(xué)生從被動(dòng)接收知識，逐步的走向主動(dòng)去探索新的知識。作者以本?！峨姽せA(chǔ)實(shí)驗(yàn)》課程為探索對象，在實(shí)際的教學(xué)過程中總結(jié)并改進(jìn)教學(xué)方法，漸進(jìn)的推廣至其他課程的教學(xué)過程中，達(dá)到因材施教、致力創(chuàng)新的分層次、相互銜接相互反饋的 “四步走”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。“四步走”教學(xué)模式概括為：基礎(chǔ)理論知識的培養(yǎng)→軟件設(shè)計(jì)仿真技能的培養(yǎng)→實(shí)踐操作技能的培養(yǎng)→創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)。

二、基礎(chǔ)理論知識的培養(yǎng)

理論是實(shí)踐的基礎(chǔ)。技能型人才，首先要具備有豐富扎實(shí)的理論知識，要學(xué)好《電工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)》這門課程，首先要學(xué)好電工基礎(chǔ)理論知識，認(rèn)識掌握各類元器件，以及各類元器件在電路中的作用和參數(shù)，培養(yǎng)學(xué)生能認(rèn)識元器件，了解元器件，正確使用元器件的能力。熟悉不同電路的特性，容性電路、感性電路、補(bǔ)償電路、互感電路、日光燈電路、三相交流電路等各類交流電路。電流、電壓關(guān)系，功率分析，功率因數(shù)的提高，容抗，阻抗等基本概念的深入理解、運(yùn)算公式的熟練運(yùn)用。只有掌握了充分的理論知識才能進(jìn)一步的鍛煉實(shí)操技能。那么教師應(yīng)在實(shí)驗(yàn)前進(jìn)行生動(dòng)深入的理論知識講解，讓學(xué)生對電感興趣，對電路充滿好奇，有強(qiáng)烈的動(dòng)手實(shí)踐的愿望。當(dāng)然生動(dòng)的理論知識講解也需要藝術(shù)性的教學(xué)手段，穿插實(shí)際生活中的電路應(yīng)用，和學(xué)生進(jìn)行良好的互動(dòng)，把握學(xué)生的學(xué)習(xí)節(jié)奏，而不是一味的讓學(xué)生跟著教師的節(jié)奏走?？傊鷮?shí)良好的理論知識儲備才是實(shí)踐的第一步環(huán)節(jié)。

三、電路設(shè)計(jì)仿真技能的培養(yǎng)

為什么要插入仿真技能的培養(yǎng)呢？電路仿真技術(shù)是電路設(shè)計(jì)的前沿，是確定電路設(shè)計(jì)成功與否的前提條件，也是鞏固和加深對理論知識的理解應(yīng)用的一種高效方式。在特殊事件期間，作者教授《電工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)》課程的過程中，由于學(xué)生不具備返校進(jìn)行實(shí)操實(shí)驗(yàn)的條件，只能選擇使用仿真軟件Multisim進(jìn)行電路仿真實(shí)訓(xùn)授課（也可以使用如Proteus等其他軟件），在進(jìn)行仿真實(shí)訓(xùn)的同時(shí)先進(jìn)行理論知識的講解，學(xué)生通過畫電路圖，測量數(shù)據(jù)參數(shù)，分析數(shù)據(jù)得出結(jié)果，對理論知識有了更深的理解，通過自己畫電路圖，對電路模型能夠更加清晰的認(rèn)識。

用軟件對電路進(jìn)行仿真容錯(cuò)率更高，學(xué)生不用擔(dān)心燒毀元器件，損壞儀器設(shè)備，所以學(xué)生能更主動(dòng)、更大膽的去做實(shí)驗(yàn)，對出現(xiàn)仿真錯(cuò)誤的時(shí)候能自己檢查問題所在并解決問題，得出的結(jié)果更符合理論值，對所學(xué)的理論知識有了一個(gè)正反饋的作用。電路仿真技能的培養(yǎng)能促進(jìn)對理論知識的深入理解，更能便捷的實(shí)現(xiàn)學(xué)生自我設(shè)計(jì)電路，實(shí)現(xiàn)學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)造能力的培養(yǎng)。

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人才技能的培養(yǎng)都離不開創(chuàng)新，而通過軟件設(shè)計(jì)仿真是高科技技術(shù)創(chuàng)新，芯片設(shè)計(jì)，大型集成電路設(shè)計(jì)的前端技術(shù)，所以在實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過程的，對學(xué)生電路設(shè)計(jì)仿真技能的培養(yǎng)尤其重要。

四、實(shí)踐操作技能的培養(yǎng)

理論知識只能靠實(shí)踐來檢驗(yàn)其正確性。實(shí)踐操作是實(shí)驗(yàn)教學(xué)中必不可少的一環(huán)，既是重點(diǎn)也是難點(diǎn)，難在如何調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，所以教學(xué)方式要思考，要有效。

首先要在實(shí)驗(yàn)課堂上充分喚起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)求知欲望，促使學(xué)生實(shí)驗(yàn)課堂中去尋找答案，索取新知。當(dāng)學(xué)生的探究熱情被激發(fā)以后，教師應(yīng)及時(shí)引導(dǎo)學(xué)生，根據(jù)本節(jié)課學(xué)習(xí)目標(biāo)，圍繞要解決的問題，結(jié)合課本知識，進(jìn)入動(dòng)手環(huán)節(jié)。比如在變壓器互感線路實(shí)驗(yàn)中，我會問學(xué)生：“大家能告訴我實(shí)際生活中我們見到過什么樣的變壓器嗎？”學(xué)生可能會回答路邊兩根電線桿中間放置的變壓器，或者變電站的高壓變壓器。我會跟學(xué)生說你們經(jīng)常會用到變壓器，學(xué)生會很奇怪，我會告訴學(xué)生：“手機(jī)充電器就是一個(gè)變壓器，大家想知道手機(jī)充電器為什么能給手機(jī)充電嗎？”那么這種結(jié)合生活中用到的電器進(jìn)行開場分析會提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

《電工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)》課程的實(shí)驗(yàn)，主要包括三大類：演示性實(shí)驗(yàn)、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)和綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。針對不同的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目要有不同的教學(xué)方式和方案，如果千篇一律的方式去講解，會達(dá)不到很好的教學(xué)效果。

（1）演示性實(shí)驗(yàn)是指教師在課堂上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作和示范，并啟迪學(xué)生觀察、分析、歸納、總結(jié)的教學(xué)活動(dòng)。演示性實(shí)驗(yàn)一般是比較簡單的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，教師要選擇通過比較有觀賞性，代表性的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象而不是數(shù)據(jù)型的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象來激發(fā)學(xué)生的興趣和求知欲，鞏固和加深所學(xué)知識的理解和應(yīng)用，訓(xùn)練學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能。

（2）驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)是指理論性比較強(qiáng)，比較抽象的定理、定律、公式或者結(jié)果需要用做實(shí)驗(yàn)測數(shù)據(jù)的方式計(jì)算分析得出。比如在三相交流電路采用星型三相四線制對稱負(fù)載接法時(shí)，線電流= 相電流，線電壓=相電壓，這樣的理論結(jié)果需要學(xué)生用連接電路實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目教師要通過能引起學(xué)生產(chǎn)生疑惑，想去尋求正確結(jié)果的方式去引導(dǎo)學(xué)生積極的實(shí)驗(yàn)。比如作者就是通過故意做出一個(gè)不符合理論結(jié)果的數(shù)據(jù)，讓學(xué)生去查找問題所在，或者做出一個(gè)正確的結(jié)果來比較區(qū)別在哪里。這樣讓學(xué)生更有學(xué)習(xí)的興趣，帶著疑問去實(shí)驗(yàn)，從而更加嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪M(jìn)行實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練。

（3）綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是指以基本內(nèi)容為基礎(chǔ)，多個(gè)知識點(diǎn)相互關(guān)聯(lián)，實(shí)驗(yàn)的要求和目標(biāo)由教師指出，實(shí)驗(yàn)器材與實(shí)驗(yàn)方法由學(xué)生自行選擇，自由性高度開放的實(shí)驗(yàn)。這種類型的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，教師可以讓學(xué)生自行設(shè)計(jì)有趣好玩的項(xiàng)目，而不是簡單的一個(gè)電壓源或者信號發(fā)生器這種枯燥的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。比如可以讓學(xué)生做有聲音、有動(dòng)作或有光亮之類的，與課程相關(guān)的電路，這樣可以提高學(xué)生的興趣和成就感。當(dāng)然在綜合設(shè)計(jì)性的實(shí)驗(yàn)過程中，使用軟件設(shè)計(jì)并仿真就可以發(fā)揮相當(dāng)大的作用了，這也是為什么作者強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生仿真設(shè)計(jì)能力的重要性了。在進(jìn)行設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，教師只需要起到指導(dǎo)，點(diǎn)撥的關(guān)鍵作用，不能過多的介入學(xué)生的設(shè)計(jì)過程。

五、創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)

創(chuàng)新設(shè)計(jì)型能力培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容以鍛煉學(xué)生自主探索、自我創(chuàng)新的能力為目的，大力培養(yǎng)學(xué)生分析解決實(shí)際工程應(yīng)用問題的能力，以學(xué)生組隊(duì)為單位的開展創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練。通過組織學(xué)生參與開放實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)、組織各類校內(nèi)外電工電子設(shè)計(jì)大賽，讓學(xué)生結(jié)合學(xué)習(xí)的專業(yè)知識，自主命題，自主設(shè)計(jì)，自主完成軟件仿真以及硬件實(shí)物的焊接調(diào)試，到完成作品并撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告。

此類實(shí)踐訓(xùn)練項(xiàng)目，需要教師利用課內(nèi)外時(shí)間，開放實(shí)驗(yàn)室資源，培養(yǎng)一批興趣濃厚，技能優(yōu)秀的學(xué)生起帶頭作用;也可以組織興趣愛好協(xié)會，在政策與資金方面給予一定的幫扶，達(dá)到上屆帶下屆，可持續(xù)的學(xué)習(xí)研究氛圍。通過學(xué)以致用的方式豐富學(xué)生對電工電子類專業(yè)的體驗(yàn)，提高工程應(yīng)用技術(shù)能力，增強(qiáng)創(chuàng)新創(chuàng)造的意識，滿足社會對高技能人才的需求。

六、結(jié)語

以培養(yǎng)工科學(xué)生具有良好的實(shí)踐動(dòng)手能力和綜合創(chuàng)新能力為教學(xué)成果導(dǎo)向，通過“四步走”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式達(dá)到高技能人才培養(yǎng)的目的，讓學(xué)生在畢業(yè)時(shí)有增量的走出校園，有核心競爭力，實(shí)現(xiàn)良好的就業(yè)愿景。

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基金項(xiàng)目：本文系武漢工商學(xué)院2020年校級教改重點(diǎn)項(xiàng)目（“以學(xué)生為中心”電子信息類應(yīng)用型本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)評價(jià)體系的構(gòu)建）成果之一

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