电工电子实验体系改革的探索与思考

电工与电子技术是工科非电类专业所开设的一门专业基础课,内容与人们的生活息息相关,实践性很强,许多知识必须通过实验的验证加以阐述,因此,实验教学环节举足轻重,它直接影响整个课程的教学质量。传统的电工电子实验教学基本依附于课程理论教学,实验项目多以验证性实验为主,实验室只是在教学计划规定的实验时间内开放,实验方式大多是老师先讲,学生按照固定的格式和步骤,按部就班,完成实验任务。学生对实验的设计思路、方案选定缺乏思考,只是被动地接受教育,主观能动性得不到发挥,不能适应当前素质教育的要求。

近几年,随着电工电子技术的发展,对教学实验的要求也不断提高,既要有经典的基础性实验,又要有反映最新技术的实验;既要有验证性实验,又要有设计型和综合型实验;既有硬件的实验,又有软件的实验,要能对学生进行全面的实验技能和动手能力的训练,这就对电工电子实验提出更高的要求。

结合电工电子的发展趋势和本人几年来的课程教学实践,目前的电工电子实验体系必须进行相应的改革才能更好地适应现代化课程的教学需求,具体措施应该从以下两方面入手:

1 开放电工电子实验室

目前,绝大多数的电工电子实验都是在计划时间内开放,且实验项目限制性较大,都是教学计划里规定好的实验内容,学生在实验过程中无法开展创新思维。如对于一些学习好、爱钻研的学生,那些比较简单实验根本提不起他们的兴趣,想做自己感兴趣的实验又没有条件;而相对较难的综合性和设计性实验,又会使那些基础较差的学生在实验时不知如何下手,甚至白白浪费时间,根本不能完成实验,长此下去就会严重影响教学质量。

实行实验室开放,将实验时间完全交给了学生,因材施教,由他们自己安排实验内容,自主完成实验项目,这样既提高了学生统筹安排时间、制定学习计划的能力,又提起了学生开展创新实验的积极性,提高了实验设备的使用效率,提高了学生的创新思维能力和设计能力,有利于学生综合素质的发展。

为了保证开放性实验教学的开展,在实践过程中应注重以下三方面问题:

(1)初始阶段,学生对实验仪器不熟悉,基本的实验技能较差,这就要求学生加强基础技能的锻炼,根据不同的目标,合理安排实验的内容和时间,不要轻视一味地追求难度,欲速则不达。在时间安排上最好能够事先与实验室预约,以免造成撞车,耽误大家的时间。

(2)实验过程由“被动约束”向“主动研究”转变,实验内容无法统一,无法进行传统的实验前的讲解,这就对学生提出了新的要求,他们必须在实验前自行设计实验思路,拟订实验操作步骤,准备相应的实验器材,实验中要独立完成实验操作,这样就迫使学生开动脑筋,运用所学知识分析问题和解决问题,既活跃了思维,又锻炼了各人的实践技能,提高了他们自主创新的能力。

(3)为了评价学生实验的综合能力,一方面,在学生完成实验后,必须将实验的原始数据保存一份,以备教师评阅,而且要求学生写出所做实验的一份详细实验报告,包括实验题目,原理,过程及结论分析,作为实验成绩考核的一项依据,另一方面,根据平时实验的完成情况,还要安排一次实验的考核测验,以防止有些学生抄袭实验报告,捏造实验数据,鱼目混珠,同时还可以考察各个学生的实践动手能力。

2 注重计算机仿真技术的应用

在电工电子教学中,有些问题在常规实验室里难以解决,比如有些实验的信号存在时间很短,发生换路时的电路暂态过程,持续时间只有几毫秒,用常规仪器很难观察到,使用先进的仪器成本又太高,实验室无法达到那样的要求。再者,在电工电子设计实验中,往往需要对实验电路不断进行调整,改变电路参数或改变电路结构才能达到设计指标的要求,这样既费时费力,又增加了实验的成本,再者,因受工作场所,仪器设备等因素的限制,许多实验在常规实验室中不能进行。

计算机仿真技术的出现和应用解决了这一难题,电子设计领域中的EDA(Electronic Design Automation)为电子电路的设计带来了极大的灵活性。一方面可以验证所测试的电路是否达到所需的技术指标,另一方面又可以通过改变电路中元器件的参数,使整个电路的性能达到最佳。这与传统实验方式相比,更突出了实验教学的先进性,大大提高了实验效率,节约实验成本。

目前,电工电子计算机仿真软件种类很多,选择什么样的软件要根据教学的实际需要而定,比较而言,EWB (Electronics Workbench),Multisim,Pspice等仿真软件的应用较为广泛,它们提供了一个电子虚拟实验室,在电路的分析与设计工作中,能进行十分逼真的模拟,而且电路参数变更方便,比搭建实际电路省时省力,优越性十分明显,尤其在设计性实验中,学生往往需要经过多次反复的仿真调试,达到设计目的后,再到开放的实验室里用实物器件搭试具体电路进行测量,整个过程更显科学性。

电工电子实验教学环节在整门课程的教学中占据非常重要的地位,随着教学手段的改革,对其要求也越来越高。根据本校该课程的发展现状,总结了一些电工电子实验教学的经验,提出了几点适应其发展的改革措施:采用开放性实验教学模式,调动学生的学习主动性和积极性,增强实验的设计性,综合性和工程性,使学生的实践能力得到充分锻炼;在实验中引入计算机仿真技术,把EDA与电路的实验调试结合起来,两者相辅相成,相映生辉,对培养学生现代电工电子工程设计能力,提高其综合素质具有很大的帮助。

摘要：电工电子技术是一门实践性很强的学科,其中的实验教学环节至关重要,随着教育科技的发展和各种新技术的出现,教学方式的改革势在必行。本文在教学实践的基础上,总结了传统的实验教学经验,提出了对实验体系进行改革的措施,具有一定的可行性和先进性,对提高电工电子教学质量具有明显的促进作用。

关键词：电工电子,实验教学,开放性实验,计算机仿真

参考文献

[1] 王凤华.电工电子实践的全面开放式教学模式,电气电子教学学报,2005,27(5): 78-81.

[2] 何早红.浅议电工电子技术实验的教学改革.中国地质教育,2001(03).

[3] 殷瑞祥,樊利民.电工电子开放式实验的实践与思考,电气电子教学学报,1998(24).电工专辑(109-111).