倪奇，張凱利，胡高杰

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自制實(shí)驗(yàn)設(shè)備在電工電子技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用

倪奇，張凱利，胡高杰

（哈爾濱理工大學(xué) 測控技術(shù)與通信工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150080）

提出了電工電子技術(shù)實(shí)踐課程的一體化教學(xué)模式，即把實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)、課程設(shè)計(jì)融為一體，提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力．為避免實(shí)驗(yàn)室、硬件設(shè)備的重復(fù)設(shè)置造成資源浪費(fèi)，提出自制實(shí)驗(yàn)設(shè)備．教學(xué)實(shí)踐表明，該一體化教學(xué)模式能夠有效提高電工電子技術(shù)各實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的教學(xué)質(zhì)量，提高學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐技能，同時(shí)驗(yàn)證了自主研發(fā)的實(shí)驗(yàn)裝置完全可以滿足實(shí)踐教學(xué)的需求．

自制實(shí)驗(yàn)設(shè)備；電工電子技術(shù)；實(shí)踐教學(xué)

電工電子技術(shù)是電類及部分非電專業(yè)的必修課程[1-2]，該課程實(shí)踐性及實(shí)用性強(qiáng)，其實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)包括課程內(nèi)實(shí)驗(yàn)（有的專業(yè)獨(dú)立設(shè)課）、實(shí)習(xí)及課外的開放、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，課程結(jié)束常有1~2周的課程設(shè)計(jì)，學(xué)有余力的學(xué)生還可以參加各類電子大賽培訓(xùn)等．這些課程既相對獨(dú)立，又密不可分．如何合理安排教學(xué)環(huán)節(jié)，決定了課程教學(xué)的成功與否．為了培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用電子技術(shù)理論知識(shí)分析設(shè)計(jì)電路，提高學(xué)生解決實(shí)際問題的能力、實(shí)踐動(dòng)手能力和創(chuàng)造性思維能力，在教學(xué)中實(shí)施一體化教學(xué)模式．理論課教師同時(shí)承擔(dān)授課班級的實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)和課程設(shè)計(jì)等實(shí)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(chǔ)上，研制了電工電子技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)．該實(shí)驗(yàn)臺(tái)可以完成電工電子技術(shù)的課程內(nèi)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、課外開放實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)、電子實(shí)習(xí)以及課程設(shè)計(jì)等教學(xué)任務(wù)，滿足了各實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的需求．各理論、實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)相互滲透、有機(jī)結(jié)合，形成了完整的教學(xué)體系，從而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力[3]．

1 構(gòu)建一體化教學(xué)模式

1.1 深化實(shí)踐教學(xué)改革

實(shí)踐教學(xué)改革，對加強(qiáng)學(xué)生工程實(shí)踐能力，提高學(xué)生創(chuàng)新能力至關(guān)重要．作為地方工科學(xué)院，本著從人才培養(yǎng)體系整體出發(fā)，以能力培養(yǎng)為主線，構(gòu)建分層次、多模塊的實(shí)踐教學(xué)體系．把本課程新技術(shù)和器件及時(shí)引入實(shí)踐教學(xué)中，使學(xué)生在學(xué)校就能接觸到電子技術(shù)的最新知識(shí)，學(xué)生的實(shí)踐課內(nèi)容與教師的科研、工程項(xiàng)目及企業(yè)技術(shù)需求緊密聯(lián)系在一起，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)與前沿、經(jīng)典與現(xiàn)代的有機(jī)結(jié)合．充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)更新傳統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容和技術(shù)方法，從多方面、多渠道加強(qiáng)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、開放實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)和電子實(shí)習(xí)等實(shí)踐課程，以各類競賽及學(xué)校推出的多種學(xué)生科技項(xiàng)目強(qiáng)化學(xué)生的工程實(shí)踐能力．建立新型的適應(yīng)學(xué)生能力培養(yǎng)，鼓勵(lì)探索和創(chuàng)新多元化實(shí)踐教學(xué)模式及考核方法，促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)和研究性學(xué)習(xí)能力的提高[4-5]．

1.2 培養(yǎng)學(xué)生自主創(chuàng)新意識(shí)與實(shí)踐能力

在校大學(xué)生存在人生目標(biāo)不明確、學(xué)習(xí)動(dòng)力不足等現(xiàn)象．對此，從學(xué)生入學(xué)開始給各班級配備了班主任輔導(dǎo)員．由于專任學(xué)生輔導(dǎo)員編制少，通常是一個(gè)輔導(dǎo)員負(fù)責(zé)十幾個(gè)班級的日常工作，所以學(xué)生有問題不能及時(shí)和輔導(dǎo)員溝通，有了班主任后學(xué)生的思想動(dòng)態(tài)能在第一時(shí)間反饋給班主任，當(dāng)然大學(xué)班主任不同于中學(xué)，他們研究如何幫助學(xué)生樹立人生目標(biāo)，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生從步入大學(xué)前的被動(dòng)學(xué)習(xí)模式轉(zhuǎn)變到大學(xué)生活中的自主創(chuàng)新學(xué)習(xí)模式．班主任由專業(yè)教師兼任，他們都有自己的實(shí)驗(yàn)室，學(xué)生自發(fā)加入到教師的實(shí)驗(yàn)室中，從而大大提高了學(xué)生的實(shí)踐能力．

不可能吧？李嶠汝其實(shí)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(yī)院看病，生病的時(shí)候護(hù)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(shí)踐教學(xué)質(zhì)量保障機(jī)制

為保障實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量，除常規(guī)制度外，還出臺(tái)各種競賽章程及科技項(xiàng)目鼓勵(lì)政策等，鼓勵(lì)學(xué)生參加科研和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動(dòng)，鼓勵(lì)教師積極投入到學(xué)生的能力培養(yǎng)中．教師參與學(xué)生實(shí)踐項(xiàng)目指導(dǎo)的，在評職、評聘和評優(yōu)中給予政策傾斜，同時(shí)在工作量上也給予適當(dāng)補(bǔ)貼，激發(fā)了教師的指導(dǎo)積極性．學(xué)校專門設(shè)置了創(chuàng)業(yè)實(shí)踐基金，學(xué)生科技創(chuàng)新基金，從激勵(lì)機(jī)制和經(jīng)費(fèi)保障方面促進(jìn)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育．

2 一體化教學(xué)模式的具體實(shí)施

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

以國家級、省級實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心為依托，建設(shè)創(chuàng)新實(shí)踐基地，教師自發(fā)投入到指導(dǎo)學(xué)生中，從而極大地增強(qiáng)了學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)、自主創(chuàng)新的興趣，為一體化教學(xué)模式的順利實(shí)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(diǎn)積(數(shù)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(shè)與實(shí)踐相關(guān)的選修和必修課

為提高學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識(shí)，主要通過開設(shè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)類必修課和選修課，舉辦創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)類講座，專業(yè)教育中滲透創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育等途徑，給學(xué)生傳授創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)基本理論和基本方法．組建學(xué)生科技與創(chuàng)業(yè)社團(tuán)，并鼓勵(lì)其開展虛擬創(chuàng)業(yè)活動(dòng)．定期舉辦或組織學(xué)生參加創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競賽，開展各級各類學(xué)科競賽活動(dòng)，舉辦各類技能培訓(xùn)，提高學(xué)生的綜合實(shí)踐能力．

現(xiàn)在的本科教育是大眾化教育，學(xué)校的大量擴(kuò)招，使教師很難兼顧到所有學(xué)生．因此，通過組建電子協(xié)會(huì)等形式，培訓(xùn)少數(shù)對實(shí)踐能力感興趣并具有一定自學(xué)能力的學(xué)生，實(shí)驗(yàn)室由高年級學(xué)生定期組織培訓(xùn)和討論并向這部分學(xué)生開放，培養(yǎng)精英學(xué)苗．進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室的學(xué)生在實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)和電子實(shí)習(xí)等教學(xué)過程中又會(huì)帶動(dòng)其他學(xué)生，輔助教師進(jìn)行指導(dǎo)，將積累的實(shí)踐知識(shí)傳授給其他學(xué)生．教師指導(dǎo)各年級不同專業(yè)的學(xué)生組隊(duì)申請并完成校級、省級開放實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐項(xiàng)目及參加各類競賽等．能力強(qiáng)的學(xué)生直接吸收進(jìn)入教師的研究室，融入到教師的科研項(xiàng)目中，撰寫論文，申請專利，進(jìn)一步提高了學(xué)生的科研及創(chuàng)新能力．通過這種反應(yīng)堆式的互幫互助，將知識(shí)傳授給每個(gè)學(xué)生．

2.2 教學(xué)環(huán)節(jié)緊密銜接，形成一個(gè)完整的實(shí)踐教學(xué)體系

電工電子技術(shù)課程教學(xué)包括理論教學(xué)、基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)和電工電子實(shí)習(xí)，課外有學(xué)生自發(fā)申請參加的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目、開放實(shí)驗(yàn)和各種電子設(shè)計(jì)類競賽．該課程實(shí)踐性實(shí)用性強(qiáng)，因此在理論教學(xué)中結(jié)合實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中完成對理論的應(yīng)用．為更好地做到理論與實(shí)踐的結(jié)合，教師同時(shí)承擔(dān)理論課授課班級的所有實(shí)踐課程，做到知己知彼，效果更好．教師把課程設(shè)計(jì)及電子實(shí)習(xí)的內(nèi)容提前布置給學(xué)生，讓學(xué)生根據(jù)布置的任務(wù)查閱資料，了解有關(guān)后續(xù)實(shí)踐課程．學(xué)生在學(xué)習(xí)中目的明確，更加清楚學(xué)到的實(shí)驗(yàn)電路用到哪里，如何設(shè)計(jì)各模塊電路，同時(shí)把設(shè)計(jì)好的單元模塊電路利用手中的電腦或教師提供的EDA實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行仿真，驗(yàn)證設(shè)計(jì)電路的技術(shù)指標(biāo)及可行性．理論教學(xué)與和基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)為課程設(shè)計(jì)做前導(dǎo)，課程設(shè)計(jì)為電子實(shí)習(xí)做鋪墊，電子實(shí)習(xí)又為創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目及電子競賽打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)．通過一系列教學(xué)過程，不僅提高了學(xué)生的實(shí)踐能力，還鞏固了對理論知識(shí)的理解與掌握．這樣環(huán)環(huán)相扣，使各教學(xué)環(huán)節(jié)自成體系，達(dá)到了事半功倍的效果[6]．

2.3 鼓勵(lì)學(xué)生參加電子競賽、申報(bào)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目

學(xué)校、教師組織學(xué)生參加各級電子類競賽項(xiàng)目，參賽學(xué)生在省級、國家級大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽、飛思卡爾智能車競賽以及互聯(lián)網(wǎng)+大賽中取得好成績，極大地激發(fā)了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)積極性．越來越多的學(xué)生積極申請進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室、電子協(xié)會(huì)學(xué)習(xí)，學(xué)生自己知道該學(xué)什么，如何學(xué)會(huì)，如何把學(xué)到的知識(shí)應(yīng)用的實(shí)踐中，學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識(shí)得到了極大提高[7]．

在課程設(shè)計(jì)和電子實(shí)習(xí)中引入電子競賽題目，將課程設(shè)計(jì)和電子實(shí)習(xí)作為一個(gè)整體環(huán)節(jié)，允許學(xué)生自由組隊(duì)采用項(xiàng)目申報(bào)的形式完成某個(gè)競賽題目作為課程設(shè)計(jì)和實(shí)習(xí)成績．經(jīng)過實(shí)驗(yàn)室培訓(xùn)的優(yōu)秀學(xué)生在班級里起到了很好的輻射作用，激發(fā)廣大學(xué)生對電子技術(shù)課程的學(xué)習(xí)興趣，從而形成良性循環(huán)．

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

3 電工電子技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)的研制

電工電子技術(shù)實(shí)踐教學(xué)的改革及一體化教學(xué)模式的建立與實(shí)施需要有一個(gè)功能先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)做支撐，因此研制了電工電子技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，目前實(shí)驗(yàn)臺(tái)基本完成，在調(diào)試運(yùn)行階段．經(jīng)驗(yàn)證本實(shí)驗(yàn)臺(tái)性能、功能完全滿足電工電子技術(shù)相關(guān)實(shí)踐課程的要求，是一個(gè)性價(jià)比很高的實(shí)驗(yàn)裝置，有推廣價(jià)值．

3.1 綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)整體采用對稱式正反背靠背四工位結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)．實(shí)驗(yàn)臺(tái)把實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)和課程設(shè)計(jì)所需的常規(guī)儀器設(shè)備、儀表和電腦等統(tǒng)一盤裝到封閉實(shí)驗(yàn)臺(tái)內(nèi)，外部只露出操作面板．實(shí)驗(yàn)電路采取標(biāo)準(zhǔn)模塊化設(shè)計(jì)，每個(gè)模塊的外形尺寸采取統(tǒng)一封裝，多個(gè)模塊可以組合到實(shí)驗(yàn)底板上，實(shí)驗(yàn)底板采取翻板式結(jié)構(gòu)．

模塊內(nèi)只給出實(shí)驗(yàn)必須的器件，所有需要搭接的電路均由學(xué)生連線完成．學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)的復(fù)雜程度自行組合模塊，此種結(jié)構(gòu)既可以保證基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的開出，又可以完成復(fù)雜性、綜合性強(qiáng)的開放實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)．

3.2 綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)的功能及特點(diǎn)

綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)的電路模塊分為模擬電路模塊、數(shù)字電路模塊、電路基礎(chǔ)模塊和EDA模塊，可以同時(shí)開出多門課程．綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)既可以完成硬件實(shí)驗(yàn)，又可以完成仿真實(shí)驗(yàn)；既可以承擔(dān)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，又可以完成課程設(shè)計(jì)、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)及開放實(shí)驗(yàn)．實(shí)驗(yàn)臺(tái)采取的翻板式結(jié)構(gòu)，實(shí)驗(yàn)時(shí)放下翻板，實(shí)驗(yàn)結(jié)束合上翻板，在寬敞的臺(tái)面上可以完成電子實(shí)習(xí)等焊接安裝的任務(wù)．因此，本實(shí)驗(yàn)臺(tái)的綜合性強(qiáng)，所有實(shí)驗(yàn)室配備此種實(shí)驗(yàn)臺(tái)可以同時(shí)開出多門實(shí)踐課程．避免了不同學(xué)科的實(shí)驗(yàn)使用的實(shí)驗(yàn)設(shè)備種類繁多，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)室的重復(fù)建設(shè)，有效的節(jié)省了實(shí)驗(yàn)空間，提高了實(shí)驗(yàn)設(shè)備的利用率．

實(shí)驗(yàn)臺(tái)上配備有計(jì)算機(jī)，既可以完成仿真實(shí)驗(yàn)，還可以實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室的網(wǎng)絡(luò)化管理．學(xué)生可以提前在網(wǎng)上預(yù)約實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)前熟知實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，做好預(yù)習(xí)報(bào)告，實(shí)驗(yàn)中記錄數(shù)據(jù)波形結(jié)果，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析總結(jié)．實(shí)驗(yàn)教學(xué)中指導(dǎo)教師可以實(shí)時(shí)監(jiān)控學(xué)生上課情況，觀察學(xué)生實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)并給出過程性學(xué)習(xí)成績．本實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)注重綜合性、先進(jìn)性、開放性、實(shí)用性和便利性．通過科學(xué)地設(shè)置實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目及實(shí)踐環(huán)節(jié)，課程達(dá)到了全面培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)作風(fēng)、實(shí)驗(yàn)技能以及綜合分析、提出問題和解決問題的能力，增強(qiáng)了學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的意識(shí)．

[1] 孫秋野．電工類實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的改革與探索[J]．實(shí)驗(yàn)室科學(xué)，2013，16（2）：26-28

[2] 何召蘭，張凱利，邸斌，等．電子技術(shù)一體化實(shí)踐教學(xué)模式的探索與實(shí)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(shí)踐教學(xué)模式改革與實(shí)踐[J]．電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2014，36（1）：103-104

[4] 李林．?dāng)?shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的研制[J]．電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2011，33（3）：76-77

[5] 侯素芳，任艷頻．電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)內(nèi)容的改革與實(shí)踐[J]．實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2012，31（1）：108-110

[6] 申文達(dá)，董云鳳，李可，等．啟發(fā)式教學(xué)方法在電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的運(yùn)用[J]．實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2012，29（4）：265-266

[7] 房國志．大學(xué)生創(chuàng)新思維培養(yǎng)的探索與實(shí)踐[J]．電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，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(xué)自制教學(xué)儀器設(shè)備資助項(xiàng)目（2013XZB19029）；黑龍江省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃資助項(xiàng)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(shí)驗(yàn)師，碩士，從事測試計(jì)量技術(shù)及儀器研究．E-mail：zhangkaili@126.com