電工實驗教學改革思考

[摘 要] 電工實驗是電工教學中重要的環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學生實踐能力和工程思維的重要手段。在實驗教學中，采用探究式教學，結合線上線下教學方式，進行實驗教學改革，提高實驗教學質量。

[關鍵詞] 實驗教學改革;探究式教學;線上教學;虛擬實驗

[作者簡介] 李琪菡（1992—），女，四川成都人，碩士，中國民用航空飛行學院助教，從事電氣設備故障診斷研究。

[中圖分類號] G642.0 ? ?[文獻標識碼] A ? ?[文章編號] 1674-9324（2020）36-0183-02 ? ?[收稿日期] 2019-12-20

一、引言

在工科專業(yè)本科教學過程中，實驗教學首先是對理論知識的復習和鞏固，同時還肩負著培養(yǎng)學生工程思維、創(chuàng)新思維和動手能力的責任，是理論教學不能替代的[1]。

我國電工學課程實驗學時與理論學時之比一般為1∶4，而在德、日、英、美等發(fā)達國家，實驗課和理論課學時之比一般為1∶2或1∶3[2]，我國與發(fā)達國家存在明顯差距[2]。傳統(tǒng)的電工實驗課程以驗證性實驗為主，教師演示指導，學生動手實踐，存在挑戰(zhàn)性、創(chuàng)新性不足等問題。同時因為電工實驗的安全性及儀器價格等問題，存在某些知識點難以設計的問題，導致學生對知識理解困難。

本文從加強實驗教學與理論教學的銜接，轉變實驗教學理念，提高綜合性實驗比重，改變實驗教學方式幾個方面出發(fā)，討論電工實驗的教學改革，以期更有效地通過實驗課程鍛煉學生的綜合能力[3]。

二、加強實驗教學和理論教學的銜接

在理論教學中，教師們關注點著眼于課本中前后章節(jié)聯(lián)系，甚至不同學期之間不同課程的聯(lián)系，忽視了課本內容和實際應用的聯(lián)系，造成學生缺乏工程思維能力及解決問題的能力。

理論教學與實踐教學并不矛盾，而是相輔相成。理論教學中先進的教學理念同樣也適用于實驗教學，如項目教學法和翻轉教學法等。改變教學模式，建立以學生為導向，增加學生參與度與思考環(huán)節(jié)的實驗教學課程，打破傳統(tǒng)課程以教師為主的教學方式。

實驗教學中一般包含基礎性實驗、設計性實驗、綜合性實驗，對知識和思維的要求依次遞增。其中基礎性實驗是和理論課程聯(lián)系最為密切的環(huán)節(jié)，通過基礎性實驗不僅使學生對課本抽象的概念有了具象的認識，加深對課本知識的理解，同時在實驗過程中可以學習各種儀器的使用，掌握常用的參數(shù)測量方法，提高科學思考能力和動手實操能力。因此需要在理論課和實驗課中同時進行改革，開發(fā)有針對性的基礎性實驗[3]。

三、轉變實驗教學理念

實驗課程作為本科教學中的重要環(huán)節(jié)，需要教師改變現(xiàn)有教學思路，以探究為主要目的，結合探究式教學的特點[4]和翻轉課堂等教學手段，讓學生通過自己的思考和動手重新認識課本知識，并將理論和實踐融會貫通，用于解決實際問題。

1.以問題為導向的教學。實驗教學中堅持以問題為導向，以老師提出問題，學生解決問題為主要教學思路。首先在課前結合實驗內容預先發(fā)布預習課件及思考題，之后在課堂上結合教學情境，學生對思考題進行討論給出假設，在討論過程中教師對學生進行引導，對于提出錯誤設想的學生教師要進行鼓勵，在討論的過程中培養(yǎng)學生的思考能力和創(chuàng)新能力。之后基于學生的假設進行驗證性實驗，在實驗完成后要求學生對實驗數(shù)據(jù)進行整理，包括實驗結果是否與課前假設一致，分析一致或不一致的原因。對問題的總結和分析可以提高學生的邏輯思考能力。

例如在電工實驗的交流電路功率因數(shù)測試實驗中，首先發(fā)布預習課件，要求學生在預習實驗內容的基礎上自行查閱資料并舉例生活中各種常見負載性質，思考功率因數(shù)和并聯(lián)電容大小關系。在課堂上采用翻轉課堂的手段，隨機抽取學生對思考題進行講解，對不理解的知識點進行提問，就學生提出的設想進行實驗驗證，最后自行分析數(shù)據(jù)。這種教學手段提升了教學的趣味性和參與性，同時更好地鍛煉了學生的思維能力。

2.堅持以創(chuàng)新為載體。實驗教學過程中，倡導“創(chuàng)新要求”“創(chuàng)新體驗”。教師通過合理引導，讓學生在自主思考、實踐后自主提出問題、解決問題，而學生的追問也會刺激教師提升自身的教學水平。

創(chuàng)新要求實驗課程中改變實驗項目，增加綜合性實驗的比重，將實驗項目向綜合設計性、研究探索性提升。同時從基礎性實驗著手，改變實驗的考核方法。

傳統(tǒng)考核方法是教師對學生的實驗數(shù)據(jù)、操作手法、操作時間等打分。這種方法難讓學生課后對課堂操作的內容進行思考和提升;因此在課堂結束后，教師可將課堂內容與實際相互聯(lián)系，提出拓展性問題，提升學生的創(chuàng)造能力和科學素養(yǎng)。

例如在電工實驗的三相交流電路參數(shù)實驗中，學生在實驗結束后，可能對三相電路的兩種連接方式的使用范圍和選擇原則有疑問。我們讓學生在課后進行資料查閱，給出兩種連接方式典型的使用場所，在下一堂課讓學生自行討論各自的答案。

3.堅持培養(yǎng)學生綜合能力。在教學過程中，始終牢記本科教學主要目的是學生學會如何學習，培養(yǎng)學生思考和解決問題的能力;因此如何融會貫通地應用課程知識解決問題或提出解決問題的方案是教學重點。要在實驗教學過程中幫助學生構建科學的知識體系，提高對知識的應用能力和創(chuàng)新能力，進而提高綜合能力。

四、提高綜合性實驗比重

提高綜合性實驗的項目比重可增加新的綜合性實驗項目的數(shù)量，也可改變基礎性實驗的實驗方案[5]。

傳統(tǒng)實驗課程中，以基礎性實驗為主?；A性實驗既是和理論課程聯(lián)系最為緊密的實驗類型，又是大型實驗的基礎，如何在基礎性實驗基礎上增加創(chuàng)新性是需要重點探究的問題。

在基礎性實驗的改革上，可摒棄傳統(tǒng)實驗中教師給出實驗目的、設備、原理、電路圖、步驟，學生進行測試的方法，而提前線上發(fā)布實驗目的和提供設備，學生自行設計實驗步驟，再在課堂上對設計方案進行討論，定下方案進行實驗。

比如在電工實驗的晶體管測試實驗中，發(fā)布預習課件，給出學習二極管極性測試的方法的實驗目的，并提供直流穩(wěn)壓電源、萬用表、電路板等實驗設備。學生根據(jù)所學二極管知識設計方案，同時提出自己的實驗注意事項，在課堂上討論，教師合理引導，提出方案中必須注意的重難點，以學生為主導完成方案。這就在保證基礎性實驗數(shù)量的基礎上，增加了學生實驗的創(chuàng)新性和綜合性，讓學生在學習的過程中化被動接受為主動思考，提高了學生分析和解決問題的能力。

但是基礎性實驗只針對某知識點，因此需要增加綜合性設計性實驗，如555智能搶答裝置、智能時鐘、萬用表等。在該類實驗當中，教師不具體講解，僅給出重難點提示，學生在說明書幫助下自行進行安裝和調試，學習如何應用知識解決實際問題。

五、線上虛擬仿真實驗

電工實驗是一門具有一定危險性的課程，因此某些實驗項目不能在實驗室當中進行，同時電氣設備體積龐大，造價昂貴，某些特定儀器設備高校也不具備采購和放置能力。但是不進行實踐教學，學生對課本知識不能有具象理解，無法將課本知識化為解決問題的能力，因此需要應用現(xiàn)代化技術解決這一教學盲點[5]。

目前使用較多的是線上虛擬實驗室，學生可以在電腦前進行諸如變壓器參數(shù)調節(jié)等危險系數(shù)較大的實驗和變電站工作原理這一類對場地和設備要求較高的實驗，讓學生將抽象的知識具體化，在“實際”動手過程中完成自己的思維體系構建。

同時開設網(wǎng)上論壇，要求學生在網(wǎng)絡上尋找可以借鑒的內容和可利用的公開課，為學生進一步學習提供了更多途徑和信息，也督促教師提升自己的教學能力。線上線下相結合，各種現(xiàn)代化方法綜合應用，成為電工實驗教學的有力補充和強化。

六、結論

在高校網(wǎng)絡化電工實驗教學改革這條道路上，還有許多障礙需要克服。高校實驗教學改革必須跟上社會的發(fā)展，特別是現(xiàn)代飛速發(fā)展的電子行業(yè)，結合現(xiàn)代技術，利用高科技手段改變實驗方法。只有學校和教師跟上時代發(fā)展的步伐，才能培養(yǎng)國家建設的棟梁。

參考文獻

[1]彭琛，王南蘭，張美英，et al.高校網(wǎng)絡化電工實驗教學的改革與實踐[J].中國校外教育（理論），2009，000（004）：93.

[2]李婷婷.探究式教學在大學物理實驗課程教學中的應用[J].考試周刊，2015（65）：133-133.

[3]孫愛民.深化高校實驗教學改革的實踐與思考[J].實驗室研究與探索，2002（02）：13-15.

[4]王曉民，李妙然.高校探究式教學過程及運行環(huán)境分析[J].中國成人教育，2017（11）：100-103.

[5]趙雷，楊奕，張利國，et al.基于混合式教學的“液壓與氣壓傳動”在線開放課程設計[J].實驗技術與管理，2018（5）：159-162.