电工电子实验教学改革探讨

2022-12-09

近年来, 随着各高等院校教育改革力度的逐步加大, 电工电子实验室的建设与改革也在不断进行。学校投入大量资金用于添置新型实验设备, 不断更新实验内容, 加深实验改革内涵, 取得了一些成果。具体表现为减少验证性实验、增加学生能动性;增加仿真实验力度和广度、加深理论内容理解;严格实验考核制度、规范考核标准等。在这些措施的实施中, 我们也发现了一些问题, 主要表现在仿真实验的内容与课时、实验内容的安排、实验的考核以及如何提高学生实验热情等方面。在此提出一些看法和建议, 与读者共勉。

1 关于电工电子实验改革的若干问题

1.1 关于仿真实验的内容与课时数

由于E W B软件的蓬勃兴起, 学生对计算机软件的熟练掌握, 仿真实验越来越深入到电工电子实验当中。学生在仿真实验时无需实际连接导线和操作仪器仪表, 就能快速得出实验结果, 实验难度较实物操作要小得多, 因此深受教师和学生喜爱。但也正是由于仿真实验的理想化, 使得学生对工程当中实际与理论的关系缺乏理解, 对实际元件的连接和仪器仪表的操作掌握不够。因此, 通过实践, 我们认为仿真实验只能是在学生电工学实验初始阶段时进行, 且实验课时不能超过实验总学时的四分之一。教师引导其初步掌握EWB软件的操作后, 就应该放手让学生自己去摸索, 在业余时间进行仿真实验。

仿真实验的内容我们主要从下面两点考虑:一是指导学生快速掌握其使用方法;二是对实物操作比较有难度的实验可以借助于仿真实验。例如, 在电子技术的基本放大电路实验中, 由于同时调整静态工作点和输入电压存在一定困难, 学生往往在实验中无法准确找到其最大输出电压。那么, 此项内容可以由仿真实验来完成。对于其他实物操作比较方便的实验, 则没有必要进行仿真实验。但是如果想任意改变元件参数, 也可以进行仿真实验。这样不会损坏元件, 还有助于学生对元件参数的理解。

总之, 仿真实验虽然有诸多好处, 但不可大量占用实验课时。工科类学生最关键的是掌握工程方面的实际经验, 需要培养的是动手能力, 这些是仿真实验所不能替代的。因此, 仿真实验只是辅助工具, 切不可越俎代庖。

1.2 关于实验内容的安排

现在, 电工电子实验内容大致分为两部分:验证性实验和设计性实验。

在安排这两部分实验时我们是这样考虑的:验证性实验虽然有其自身缺点, 不利于学生主观能动性的发挥, 但作为基础实验内容, 可以引导学生熟悉电工电子实验, 初步掌握实验方法和技巧, 因此少量的验证性实验还是必要的, 可以实验占课时的三分之一左右;在学期末, 当学生基本学完理论知识后, 可以做一些简单的设计性实验方面的内容。这些设计性实验并不是指电路多么复杂, 而是要通过实验使学生自己学会设计简单电路, 对于所学知识有个全面的理解。例如, 在电子技术部分, 我们对比较好操作的组合逻辑、触发器、计数器、集成运放这些实验项目规定为设计性实验。每次实验让学生花费少量时间进行器件的熟悉, 其余大部分时间进行设计性内容。设计性题目应该在上次实验时给定, 以便学生课余时间进行设计, 节省实验时间, 提高实验效率。

为了防止验证性实验不能等同于“傻瓜型”实验, 达到验证性实验应有的效果, 教师必须在此阶段严格要求学生。在实验前对实验内容及要求陈述清楚, 在实验过程中注意观察, 对实验不认真的同学进行个别检查, 不听劝告者取消其实验资格。

1.3 关于调动学生实验热情问题

调动学生的实验热情, 是提高实验质量的根本。改变学生懒于动手动脑的状况的方法一个是严格考核制度, 另一个就是改进实验方法和内容。

为了加强理论与实验课的联系, 我们提倡双师型教学。一个教师同时担任理论课和实验课, 在课堂中以实验内容为例进行重点讲解, 启发他们思考问题, 这样实验课中的讲解部分可大幅度减少, 使学生将更多的时间用于实际操作。例如, 前面提到的电子实验中的基本放大电路, 原来所定的实验内容繁多且不易理解, 两节课的实验中学生很难完成所有实验项目, 即使匆匆完成也是不知其所以然。经过仔细讨论, 我们认为此实验重点在于帮助学生理解放大电路放大信号的功能和静态工作点的重要性。在实验中逐步更改偏置电阻阻值会发现失真现象, 但这样势必造成时间上的浪费。因此, 为避免学生在实验时盲目调整偏置电阻寻找失真现象浪费时间, 但又能明确掌握静态工作点的重要性, 在理论课时教师就在课堂中以实验中电路和元件参数为例进行分析, 然后将偏置电阻更改为两个典型的值 (引起截止失真和饱和失真的值) , 提问会发生什么现象, 要求学生在实验中观察更改电阻值后的输出电压现象, 在实验中得到答案。在实验课开始, 教师再重申几个问题:

1) 小信号放大电路放大的是小信号, 何谓小信号

2) 对被放大的信号频率有什么要求?

这样, 学生在进行实验时目的明确, 可以很快进入实验, 节省了实验讲解环节, 学生实验兴趣自然也会得到提高。

如果实验时间允许, 我们通常还组织讨论环节, 提出一些问题检查学生的实验情况, 或者让学生讲解通过实验得出的结论。这样, 对学生平时实验成绩也更有据可依, 同时也带动了学生实验的积极性。

1.4 关于学生实验成绩的考核

实验考核制度不严格也是学生对实验缺乏热情的一个重要原因。实验课为考查课, 平时成绩占有很大比重。但由于实验设备限制或便于学生交流等其他原因, 造成同学之间形成依赖心理, 有的同学在实验过程中甘于充当配角, 而教师在实验中无法对每个同学的实验情况做详尽考查, 因而对学生的成绩评定存在一定误差。学生认为实验考核不够严格, 因此也降低了实验热情。

为了促进实验改革, 提高实验质量, 应该在实验考核方法上花大力气。只有作到考核的公开和公正, 才能从根本上提高学生的实验主动性。

首先, 电工电子实验要求学生必须掌握基本的实验方法、熟悉常用的元器件的选择和掌握常用电工仪器仪表的使用。所以, 必须使每个学生在经过基础问题考核合格后, 才有可能进行后面的实验考试环节。基础环节不通过的学生, 只能进行实验的重修。

其次, 考查学生是否能够实际连接电路并利用仪器、仪表进行检测, 对实验结果进行分析。这部分考核内容旨在考核学生的科学实验能力和分析方法, 也是划分学生成绩的重要依据。

在考核制度严格规范后, 学生自然也会重视实验课程, 在平时的实验过程中敢于动手, 敢于思考。正是通过这些实验环节, 学生的实际动手能力会得到大幅度提高。