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摘要：通过对高校电工电子现状的分析，针对目前电工电子实验教学存在的问题与不足，结合电工电子实验室建设的经验，提出了建立电工电子实验教学改革的重要意义，并结合所在学校实验室的建设，对电工电子实验教学提出了改进意见和对实验室设备进行了改进。
关键词：电工电子；教学改革；实验设备；叠加原理
作者简介：张玉姣（1984-），女，湖北襄阳人，武汉工业学院电气与电子工程学院，助教；毛哲（1954-），男，湖北武汉人，武汉工业学院电气与电子工程学院，教授。（湖北 武汉 430023）
基金项目：本文系武汉工业学院校立实验技术研究项目的研究成果。
中图分类号：G642.423 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）08-0089-02
高等学校的实验教学是培养学生实际动手能力和提高综合素质的重要环节，“电工学”是高等工科院校非电类理工科专业开设的一门技术基础课，同时又是独立设课的实践课程，参加的学生人数多，覆盖专业广。由于电工电子与计算机技术在各个领域里越来越广泛的应用，使得电工知识对非电专业的技术人员来说越发重要。实验教学是整个教学过程的一个重要环节，对学生树立理论联系实际的学风，培养分析问题、解决问题的能力，以及动手实践能力和创新型思维方面，都具有至关重要的作用。
一、教学改革的必要性
1.实验教学内容和方法单一
传统的电工学实验教学主要是开设一些基础验证性实验，教师详细讲解实验的目的、原理、操作步骤、数据的记录和整理以及注意事项等，学生不需主动思维和创新，也并没有深入了解实验的理论基础，只需按照规定的步骤机械地操作，记录实验数据，最后简单的写出实验报告即可。这样的实验教学，学生虽然学习到了一些基本的知识，掌握了一定的仪器操作技能，但枯燥而单调的实验往往不能激发学生学习的主动性，在整个教学过程中，学生整体呈现出的状态是缺乏主动性的，对实验中出现的故障问题不加思考，这对于培养学生独立分析问题和解决问题的能力十分不利。
2.实验设备需与时俱进
目前，国内各类学校电工、模拟、数字电路实验大多是通用实验装置，功能不全，灵活性差，很难开出实验大纲规定的实验，且实验装置集中，难以维修和替换。另外，原有实验台教学内容简单，未充分考虑实验内容的多样性，影响了学生动手实践的积极性。
二、改革措施和实践
1.与时俱进，更新实验教学内容
传统的电工电子实验根据理论教学内容，按照电工技术和电子技术两部分开设了19个实验，大多数为基础验证实验，是电工电子理论教学内容的延伸和补充。但这种实验内容抽象枯燥，学生兴趣不浓，效果差强人意，为了解决该问题，此次改革在原有基础验证性实验的基础上，增加了综合设计性实验。
基础验证性实验可以加深学生对理论知识的理解，但是不利于学生动手能力和分析解决问题能力的培养，所以，我们人为的给电路设定了故障排除环节，学生不仅要完成理论验证，还要动手测试故障电路，找出故障原因，这样大大地调动了学生的实验积极性，深化了对理论知识的理解。[1]
综合设计性实验项目是教师在充分考虑实验内容的探索性和可行性之后，筛选出一些综合性和设计性实验项目供学生选择，是对理论知识的巩固和总结，着重培养了学生的综合分析能力和独立设计能力。学生需根据已有实验条件结合理论知识，查阅相关资料设计实验方案。
2.改革课堂教学方法
（1）开放实验项目。传统的实验教学内容全部由教师指定，学生按照要求完成教学计划内的实验项目后，往往思路被禁锢于教程中，从某种程度上扼杀了学生开拓创新意识，也违背了“求异”的科学探索思想路线。[2]开放实验项目教学摒弃了传统的“实验内容固定”的实验教学模式，增加了综合性和设计性实验题目，让学生在了解实验内容和所用仪器设备之后，根据自己的兴趣和能力自由选择实验项目，给予了学生较为广阔的思维和个性发展空间。但并不是对于实验内容不加限制，而是在完成必做的实践项目的基础上自选规定数目的选做项目。学生可根据能力选择自己喜欢的项目，教师提出要解决的问题和要达到的目标，由学生独立查阅文献、拟定实验方案、选择实验器材、设计实验步骤、实施实验方案、记录分析和处理实验数据、完成实验报告的书写。教师在此过程中与学生一起讨论实验方案的可行性，糾正学生的错误认识，并启发学生自己修改方案。整个教学过程都是学生自主决策的过程，教师始终只是引导学生积极的进行主动思考，培养他们分析解决问题的能力和创新思维。
（2）仿真应用。传统的实验教学受实验设备数量、实验时间和地点的影响，学生的动手能力、设计和创新能力很难得到提升，因此传统的实验教学已经不能满足新形势下的教学要求。采用硬件与仿真相结合的教学方式可以很好地解决教学中出现的这些问题。学生可以利用虚拟仿真软件提供的大量的电子元器件和虚拟仪器仪表搭建任意实验模型，为学生提供一个大胆尝试、积极创新的实验环境。对于一些难度较大的实验，实验时容易造成仪器仪表的损坏，可以先在仿真软件上进行仿真调试，设置电路参数，再进行实物验证。对于需要观察其动态过程的实验，通过仿真软件实验更加形象。
3.改进实验设备
目前，武汉工业学院电工电子实验室采用通用实验台，所有实验装置均集中在实验台上，实验内容已固化，只能完成教程中的基础验证实验，无法扩充实验内容，综合设计性实验教学受阻，影响了学生动手实践的积极性，且实验设备老旧，实验课学生人数较多，一旦遇到设备故障实验则无法正常进行。因此，设计出易维护、内容多样化的实验设备就成为实验教学首先要解决的问题。
项目组成员具有丰富的实验教学和设备管理经验，在长期的教学和科研中充分考虑到了改革的重要性和可行性，并形成了比较成熟的改进思路，在长期的维修管理工作中也锻炼出了较强的实践动手能力。在广泛征求了任课教师和学生的意见之后，项目组结合实验室的具体情况设计、研发和制作了独立的小型实验箱，由集中式变为分体式，增加了实验教学内容，改变了原有的单一性验证实验方式。该分体式实验箱灵活轻便，易于维护、修理和替换，保证了实验教学持续有效的进行，并且能够在原有实验台上进行，在大大提高教学质量的同时，也并不影响原有模块的正常使用。
以“叠加原理”实验为例，原有的实验设备是将实验中用到的各个元器件固化在电工实验台上，学生按照实验电路图进行连线，如图1所示。该电路连线简单，学生只需按照规定的步骤机械地操作，内容枯燥，无法调动学生学习的积极性。
为了解决这些问题，项目组对该实验装置进行了改进，设计出独立的叠加原理实验箱，既可以在原来的实验台上使用，又可以独立使用，如图2所示。
图2 叠加原理实验箱
该实验箱拆卸方便，任课教师和实验员都参与了整个设计研发过程，维修时有图可依。除了能够满足图1中叠加原理的验证，更设置了三个故障，当按下故障1、2、3按钮后电路中会分别出现不同的故障，学生需要通过分析故障现象，排查电路找出故障原因，在这个过程中又激发了学生学习的积极性，从而引导学生主动思考，提高学生独立发现问题、分析问题和解决问题的能力。
三、结论
电工电子实验教学不应仅仅要求学生掌握一个或者几个电工电子实验，而应遵循“厚基础、强能力、高素质”[3]的培养目标，在实验的过程中（从实验项目的选择、实验步骤的安排、数据记录、数据分析和处理、实验报告的书写）锻炼学生独立思考问题、分析问题并解决问题的能力，使其从中掌握正确的科学研究方法，培养其良好的科研素质，为以后独立开展研究工作打下良好的基础。
实验教学改革所要面对的种种问题并非一朝一夕就能解决的，完善实验室管理体制、改革弊端、增加效益也将是一个长期的循序渐进的过程。在此过程中，只有充分认识实验改革建设的重要性，克服重理论轻实践的倾向，改革才能在实践中不断完善。
参考文献：
[1]宫玉芳.电工学实验教学改革研究与探索[J].自动化与仪器仪表，2011，（6）.
[2]陈平，殷汉.谈电工电子实验室建设与改革[J].考试周刊，
2011，（44）.
[3]李成虎，石玉.军电工学实验设备的改制与教学实践[J].河西学院学报，2004，（2）.
（责任编辑：孙晴）
关键词：电工电子；教学改革；实验设备；叠加原理
作者简介：张玉姣（1984-），女，湖北襄阳人，武汉工业学院电气与电子工程学院，助教；毛哲（1954-），男，湖北武汉人，武汉工业学院电气与电子工程学院，教授。（湖北 武汉 430023）
基金项目：本文系武汉工业学院校立实验技术研究项目的研究成果。
中图分类号：G642.423 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）08-0089-02
高等学校的实验教学是培养学生实际动手能力和提高综合素质的重要环节，“电工学”是高等工科院校非电类理工科专业开设的一门技术基础课，同时又是独立设课的实践课程，参加的学生人数多，覆盖专业广。由于电工电子与计算机技术在各个领域里越来越广泛的应用，使得电工知识对非电专业的技术人员来说越发重要。实验教学是整个教学过程的一个重要环节，对学生树立理论联系实际的学风，培养分析问题、解决问题的能力，以及动手实践能力和创新型思维方面，都具有至关重要的作用。
一、教学改革的必要性
1.实验教学内容和方法单一
传统的电工学实验教学主要是开设一些基础验证性实验，教师详细讲解实验的目的、原理、操作步骤、数据的记录和整理以及注意事项等，学生不需主动思维和创新，也并没有深入了解实验的理论基础，只需按照规定的步骤机械地操作，记录实验数据，最后简单的写出实验报告即可。这样的实验教学，学生虽然学习到了一些基本的知识，掌握了一定的仪器操作技能，但枯燥而单调的实验往往不能激发学生学习的主动性，在整个教学过程中，学生整体呈现出的状态是缺乏主动性的，对实验中出现的故障问题不加思考，这对于培养学生独立分析问题和解决问题的能力十分不利。
2.实验设备需与时俱进
目前，国内各类学校电工、模拟、数字电路实验大多是通用实验装置，功能不全，灵活性差，很难开出实验大纲规定的实验，且实验装置集中，难以维修和替换。另外，原有实验台教学内容简单，未充分考虑实验内容的多样性，影响了学生动手实践的积极性。
二、改革措施和实践
1.与时俱进，更新实验教学内容
传统的电工电子实验根据理论教学内容，按照电工技术和电子技术两部分开设了19个实验，大多数为基础验证实验，是电工电子理论教学内容的延伸和补充。但这种实验内容抽象枯燥，学生兴趣不浓，效果差强人意，为了解决该问题，此次改革在原有基础验证性实验的基础上，增加了综合设计性实验。
基础验证性实验可以加深学生对理论知识的理解，但是不利于学生动手能力和分析解决问题能力的培养，所以，我们人为的给电路设定了故障排除环节，学生不仅要完成理论验证，还要动手测试故障电路，找出故障原因，这样大大地调动了学生的实验积极性，深化了对理论知识的理解。[1]
综合设计性实验项目是教师在充分考虑实验内容的探索性和可行性之后，筛选出一些综合性和设计性实验项目供学生选择，是对理论知识的巩固和总结，着重培养了学生的综合分析能力和独立设计能力。学生需根据已有实验条件结合理论知识，查阅相关资料设计实验方案。
2.改革课堂教学方法
（1）开放实验项目。传统的实验教学内容全部由教师指定，学生按照要求完成教学计划内的实验项目后，往往思路被禁锢于教程中，从某种程度上扼杀了学生开拓创新意识，也违背了“求异”的科学探索思想路线。[2]开放实验项目教学摒弃了传统的“实验内容固定”的实验教学模式，增加了综合性和设计性实验题目，让学生在了解实验内容和所用仪器设备之后，根据自己的兴趣和能力自由选择实验项目，给予了学生较为广阔的思维和个性发展空间。但并不是对于实验内容不加限制，而是在完成必做的实践项目的基础上自选规定数目的选做项目。学生可根据能力选择自己喜欢的项目，教师提出要解决的问题和要达到的目标，由学生独立查阅文献、拟定实验方案、选择实验器材、设计实验步骤、实施实验方案、记录分析和处理实验数据、完成实验报告的书写。教师在此过程中与学生一起讨论实验方案的可行性，糾正学生的错误认识，并启发学生自己修改方案。整个教学过程都是学生自主决策的过程，教师始终只是引导学生积极的进行主动思考，培养他们分析解决问题的能力和创新思维。
（2）仿真应用。传统的实验教学受实验设备数量、实验时间和地点的影响，学生的动手能力、设计和创新能力很难得到提升，因此传统的实验教学已经不能满足新形势下的教学要求。采用硬件与仿真相结合的教学方式可以很好地解决教学中出现的这些问题。学生可以利用虚拟仿真软件提供的大量的电子元器件和虚拟仪器仪表搭建任意实验模型，为学生提供一个大胆尝试、积极创新的实验环境。对于一些难度较大的实验，实验时容易造成仪器仪表的损坏，可以先在仿真软件上进行仿真调试，设置电路参数，再进行实物验证。对于需要观察其动态过程的实验，通过仿真软件实验更加形象。
3.改进实验设备
目前，武汉工业学院电工电子实验室采用通用实验台，所有实验装置均集中在实验台上，实验内容已固化，只能完成教程中的基础验证实验，无法扩充实验内容，综合设计性实验教学受阻，影响了学生动手实践的积极性，且实验设备老旧，实验课学生人数较多，一旦遇到设备故障实验则无法正常进行。因此，设计出易维护、内容多样化的实验设备就成为实验教学首先要解决的问题。
项目组成员具有丰富的实验教学和设备管理经验，在长期的教学和科研中充分考虑到了改革的重要性和可行性，并形成了比较成熟的改进思路，在长期的维修管理工作中也锻炼出了较强的实践动手能力。在广泛征求了任课教师和学生的意见之后，项目组结合实验室的具体情况设计、研发和制作了独立的小型实验箱，由集中式变为分体式，增加了实验教学内容，改变了原有的单一性验证实验方式。该分体式实验箱灵活轻便，易于维护、修理和替换，保证了实验教学持续有效的进行，并且能够在原有实验台上进行，在大大提高教学质量的同时，也并不影响原有模块的正常使用。
以“叠加原理”实验为例，原有的实验设备是将实验中用到的各个元器件固化在电工实验台上，学生按照实验电路图进行连线，如图1所示。该电路连线简单，学生只需按照规定的步骤机械地操作，内容枯燥，无法调动学生学习的积极性。
为了解决这些问题，项目组对该实验装置进行了改进，设计出独立的叠加原理实验箱，既可以在原来的实验台上使用，又可以独立使用，如图2所示。
图2 叠加原理实验箱
该实验箱拆卸方便，任课教师和实验员都参与了整个设计研发过程，维修时有图可依。除了能够满足图1中叠加原理的验证，更设置了三个故障，当按下故障1、2、3按钮后电路中会分别出现不同的故障，学生需要通过分析故障现象，排查电路找出故障原因，在这个过程中又激发了学生学习的积极性，从而引导学生主动思考，提高学生独立发现问题、分析问题和解决问题的能力。
三、结论
电工电子实验教学不应仅仅要求学生掌握一个或者几个电工电子实验，而应遵循“厚基础、强能力、高素质”[3]的培养目标，在实验的过程中（从实验项目的选择、实验步骤的安排、数据记录、数据分析和处理、实验报告的书写）锻炼学生独立思考问题、分析问题并解决问题的能力，使其从中掌握正确的科学研究方法，培养其良好的科研素质，为以后独立开展研究工作打下良好的基础。
实验教学改革所要面对的种种问题并非一朝一夕就能解决的，完善实验室管理体制、改革弊端、增加效益也将是一个长期的循序渐进的过程。在此过程中，只有充分认识实验改革建设的重要性，克服重理论轻实践的倾向，改革才能在实践中不断完善。
参考文献：
[1]宫玉芳.电工学实验教学改革研究与探索[J].自动化与仪器仪表，2011，（6）.
[2]陈平，殷汉.谈电工电子实验室建设与改革[J].考试周刊，
2011，（44）.
[3]李成虎，石玉.军电工学实验设备的改制与教学实践[J].河西学院学报，2004，（2）.
（责任编辑：孙晴）