电工技术实验设计路径论文(精选14篇)
电工仪表是用于测量电路中的各种电参量(如电压、电流、功率等)和元件参数(如电阻、电容等)的仪表,分为指针式仪表和数字式仪表2大类。其中,指针式仪表是利用指针在表盘上的偏转程度来对被测量的大小进行指示,具有简单直观的优点。实验要求:设计一个指针式直流电压表,量程分为100mV、1V、10V、100V4档。
2动态元件参数的测量
作为电路中的动态元件,电容和电感参数的测量方法有多种:交流电桥法、RLC串联谐振法、电压法、时间常数法等。实验要求:用3种以上的方法测量电容和电感的参数。实验方案举例:用时间常数法测量电容的参数。将电阻R和被测电容C串联,构成一阶RC动态电路,以幅度为US的脉冲信号作为输入信号ui,合理地选择电阻R的值,用示波器观察uC的波形,使电容C两端的电压uC。
3数模转换器的设计
由于数字电子技术的迅速发展,尤其是计算机在自动控制、自动检测以及其他许多领域中的广泛应用,用数字电路处理模拟信号的情况也更加普遍了。为了能够使用数字电路处理模拟信号,必须把模拟信号转换成相应的数字信号,方能送入数字系统(例如计算机)进行处理。同时,往往还要求把处理后得到的数字信号再转换成相应的模拟信号,作为最后的输出。可见,数模转换器是一种非常实用的电路。同时,在很多情况下,它还是构成模数转换器的基本单元。常用的数模转换电路(D/A转换器)包括T型电阻网络D/A转换器、权电阻网络D/A转换器、权电容网络D/A转换器、权电流型D/A转换器、开关树型D/A转换器等,它们都可以用电阻、电容、开关等常用的电工元件来进行设计。实验要求:设计两种不同的数模转换电路,以4位二进制数字信号作为输入,通过电路将其转换为对应的模拟电压。
4放大电路的设计
放大电路是一种应用广泛的电子电路,在电子技术中具有非常重要的地位。在分立元件构成的放大电路中,起核心作用的是三极管或场效应管;在电子技术中得到普遍应用的集成运算放大器,也是以三极管或场效应管为基本单元构成的。三极管和场效应管的交流小信号模型可分别用电流控制的电流源(CCCS)和电压控制的电流源(VCCS)来表示,因此,在没有实际三极管和场效应管的情况下,利用受控源这一基本的电工元件,同样可以设计出各种放大电路。实验要求:利用受控源设计一个2级放大电路,要求电路输入电阻大,第1级电压放大倍数为-30,总的电压放大倍数为600。
5结束语
关键词:实验教学框架,电工电子技术实验,学生实验评价体系,实验教学改革
1987年,美国教育考试服务中心(ETS)启动了一个关于教师资格认证体系研究项目,结果产生了普瑞克西斯考试体系(Praxis Series)。Charlotte Danielson教授结合普瑞克西斯考试体系开展了“教学框架”(简称“PS-CD教学框架”)研究工作。PS-CD教学框架主要有三个意义:反映了教学工作的复杂性,是各专业对话的共同语言,是自我评价与反思实践的体系。其主要用途有:运用框架进行反思和自我评价,进行师资培养和培训,运用框架进行教学质量监督和评价。其基本特征有:全面性、研究性、公开性、通用性、一致性[1]。我们对PS-CD教学框架进行了系统分析,提出了构建电工电子技术实验教学框架的设想,针对现阶段实验教学考核和评价现状和存在的问题,重点阐述了电工电子技术实验教学中学生评价体系的构建原则和策略。电工电子技术实验教学框架的构建是一项十分复杂的系统工程,笔者仅就“学生实验评价体系”方面开展前期探索和研究工作。
1 教学框架的基本理论
PS-CD教学框架分为“计划和准备、课堂环境、课程教学、专业职责”四大教学职责板块,共计22个组成部分[1]。
PS-CD教学框架综合反映了教学的多个不同层面,确定了教师职责。虽然教师职责在不同专业教学背景下不尽相同,但是基本界定了教师应该了解什么,教师又能够做些什么[1]。对于实验教学工作而言,由于实验教学区别于课堂教学的显著差异,实验教学框架的具体内容和形式也不尽相同。
PS-CD教学框架在专业实践教学、人员职责界定、师资培训等方面具有重要作用。但是,PS-CD教学框架更多地从教育工作者的角度分析了教学的各个要素。随着我国“质量工程”的开展,“以人为本”逐渐成为教育界的主流理念[2],更多地从学生角度考虑和设计实验教学框架具有重要意义。
2 实验教学改革的历史机遇
2 0 0 7年年初,国家教育部和财政部“质量工程”正式启动。“质量工程”被认为是继“211工程”“985工程”和“国家示范性高等职业院校建设计划”之后,我国在高等教育领域实施的又一项重要工程[2]。主要包括六个方面的建设内容:(1)专业结构调整与专业认证;(2)课程、教材建设与资源共享;(3)实践教学与人才培养模式改革创新;(4)教学团队和高水平教师队伍建设;(5)教学评估与教学状态基本数据公布;(6)对口支援西部地区高等学校。
从上述六项建设内容的分析来看,实验教学属于“质量工程”中的第四项建设内容,这为实验教学改革带来了难得的历史机遇。
3 电工电子技术实验教学框架构建的设想
电工电子技术实验是理工科专业学生必修的基础课程之一,对于学校整体教学质量的提升和人才培养非常重要。电工电子技术实验教学框架共分六大板块,每一个板块分别设计了7个组成部分,共42个组成部分(见表1)。
4 我国实验教学中学生评价体系现状和存在的问题
传统的电工电子技术实验课程教学主要依附于理论课程教学进行,实验考核和评价往往放在理论教学活动中进行,这样严重地影响了学生评价的效果和质量,主要存在下面的问题[3]。(1)评价体系不完善甚至缺失。传统实验教学学生评价纳入到理论教学学生评价中,实验教学评价没有独立性。(2)评价体系和形式单一。对于不同层次的实验教学,没有体现以学生为本,不适应因材施教,缺乏对人才培养的引导和指向作用。(3)评价重结果不重视过程。对于电工电子技术实验教学的特点,实验过程往往更能体现学生的实践能力。(4)评价体系片面重视全面性。对于个性化学生的评价缺失,抹杀了学生个性发展和创新热情。
5 电工电子技术实验教学框架中学生评价体系的构建原则和策略
针对上面关于学生评价体系的问题分析,学生评价体系的构建具有重要意义。电工电子技术实验教学主要分为计划内实验教学和课外实践教学两大部分:计划内实验教学主要指基础性实验、综合性实验和设计性实验;课外实践教学主要指学生的自主实践、创新实验等[4]。对于不同层次的实验教学特点应该设计并采用不同类型的学生评价体系。
5.1 学生实验评价体系的构建原则
电工电子技术实验教学框架中学生评价属于“计划和准备”板块,同时对于得到教学设计的反馈信息又非常重要。学生评价在教师教学和学生学习中具有核心作用。关于学生评价体系的构建有5个原则[1,5]:(1)一致性原则。提出的评价体系在内容和过程上与实验教学目标要具有一致性。对于多个实验教学目标,要具有相适应的评价体系。(2)重点性原则。学生评价在实际操作中,要针对学生的主要方面进行重点评价,以起到激励和引导作用。对于个性化学生要具有差异性的评价体系。(3)清晰性原则。评价原则和标准要清晰,有证据表明学生对评价原则和标准的完善起到了一定作用。(4)透明性原则。评价体系具有公开性和透明性,评价体系要综合考虑教师和学生对评价信息的支持、理解和运用。(5)发展性原则。教师要计划在今后的教学中,针对评价结果和教学设计不断完善学生评价体系,学生评价最终为教学设计和教学目标服务。
5.2 学生实验评价体系的构建策略
电工电子技术实验教学框架“1g.设计学生实验评价体系”在遵循一致性、重点性、清晰性、透明性和发展性5个原则之外,还应该注重过程和结果的统一。课外实践教学学生评价体系针对教学特点,评价要点、标准和权重应该有所调整[6,7]。表2和表3阐述了电工电子技术实验教学框架中两类“设计学生实验评价体系”的构建策略和设计方法。
6 结束语
电工电子技术实验教学框架对于学校、教师和学生深入了解实验教学的各个环节和开展实验教学改革具有重要意义。学生实验评价体系的研究和设计是开展电工电子技术实验教学框架构建工程前期,大胆、具体的探索和实践,对于不断完善实验教学设计、提高电工电子技术实验教学质量和人才培养水平具有重要意义。
参考文献
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关键词:电工电子技术 教学改革 试验教学 创新能力
中图分类号:G6 文献标识码:A 文章编号:1673-9795(2013)02(b)-0070-01
电工电子技术课程具有较强的实践性,这门学科的教学体系中实验教学属于比较重要的部分,与学生在学习和工作中经常接触应用到的仪器设备有着较大的关系。电工电子技术覆盖面广,实验量大,能够指导学生将理论与实际互相结合,提高学生掌握与理解电工电子技术课程的理论知识,培养学生在课堂教学中的实践与创新能力,使学生的整体素质得到全面的提高,实验教学在电工电子技术的课堂教学中有着重要的作用[1]。随着先进技术以及现代教育事业的快速发展,对电工电子技术试验教学过程进行改革,构建创新的试验教学制度,是有效培养创新型、综合素质高人才的发展趋势。
1 电工电子技术专业实验教学改革重要性
我国现代教育事业的发展中,技校一直使用传统的教学对学生进行教学,即注重传授理论知识而忽略运用教学的理论知识,造成学生的分析能力与动手能力无法提高。另外,传统的电工电子技术实验教学一直使用“教辅”的方法进行教学,根据理论知识的教学内容进行实验,是一种验证理论的方法,这种教学内容多数是电工电子技术专业理论知识教学的定律或者理论的验证,不同课程教学的实验相对独立、互相分割,实验项目缺少设计性、综合性,该课程中电路的设计是非常简单的,但是由于学生的思维被控制在学科的理论知识中,导致学生在运用理论知识进行实际操作时无法有效的使用仪器设备以及了解试验方法,仅仅是在被动的形式下完成课程的实验报告。
同时,电工电子技术专业传统的实践教学很容易忽略学生创新能力与基本技能的培养。为了确保试验能够顺利的进行,一般都是教师在上课之前设计好实验线路以及实验教学的步骤及方法,并且在进行实验教学之前先详细讲解实验内容的注意事项、原理以及目的,造成学生在学习知识时只会遵守教师课前的相关规定,循序渐进的完成电工电子技术专业课程的实验,最终取得与理论知识相符合的实验结果[2]。这种学习方法虽然对学生理解理论知识有一定的帮助,但是同时也使学生创新思维的发挥与培养受到了限制,对学生创新能力与科学素质的培养没有帮助。
学校进行电工电子实验教学的根本目的,不单单是通过实验来证明学科的理论知识,还要进行实验教学让学生充分了解电工技术的基础知识,通过实验观察在学习过程中出现的问题及现象,并且可以解决、分析实际出现的问题。可是,由于学生在传统的教学模式下缺少实际动手的机会,在学习过程中主动性得不到充分发挥,缺乏综合性、设计的实验,也没有真正的实行开放性实验教学的方法,对培养学生创新以及应用工程的能力没有任何帮助。另一方面,因为学生平时的考核成绩已经包含实验课的成绩,实验考核仅仅是在表面上进行,导致学生忽视实验课。为了可以与新形势发展需求互相适应,改革电工电子专业实验教学的方法是必然发展趋势。
2 电工电子专业实验教学改革的具体实施
(1)改变教学方法,提高学生实践独立性。
电工电子专业的实践教学的传统方法中,在实验教学之前学生都没有进行实验内容的预习,没有对实验教学内容进行思考,仅是完全遵照教师讲解的内容及步骤去实验操作,有比较强的依赖性和模仿性,无法得到全面的实验训练。根据该问题,必须要突破传统的教学方法进行改革,以学生为整个学习过程的主体,将激发学生内在潜力视为教学活动的中心。教师在实验教学过程中要起到引导的作用,将实验教学的模式变成自主学习的模式。在上课之前让学生先预习该节实验课的内容,将心得体会以报告的形式写出,确定实验课堂的目的,熟悉实验的顺序。教师在实验教学的过程中要指导学生勤比较、勤动手、勤动脑,指导学生在实验过程中分析观察产生的现象与问题,尽量能够靠自己亲自动脑动手去解决。另外,在实验教学中采用启发性的教学方法,让学生了解实验规律以及方法,激励学生独立完成实验内容与制定相关的实验步骤,使学生的创新能力得到有效的激发。
(2)改良实验内容,构建健全的实验体系。
在我国目前的教学体系中,有很多的实验教学内容都是属于验证性实验,内容比较陈旧,对培养学生的创新能力没有帮助。因此,要对实验教学内容进行改革,构建健全的实验体系,确保理论与实践互相结合。教师在传授学生实验的理论知识时,根据学生学习的情况将验证性的实验适当的减少,增加哦一些综合性或者设计型的实验,并且通过Pspice、Multisim等实验仿真平台,添加一些模拟仿真的教学内容。教师提出设计型实验的基本要求,学生按照具体的要求独立的进行方案设计,然后实验,最后得到实验结果。而综合性的实验是将传统模式下的常规实验当成训练的基础内容,接着添加新型的科研内容以及设计型实验。在实验教学的过程中引进仿真实验教学,使大学生积极的进行电路模拟与设计,不但能够巩固与验证电工电子技术的基本理论知识,还能有效的培养学生的创新能力。
(3)开放性实验教学,建立创新的教学平台。
传统的教学方法中,学生通常是在共同的时间内按照班级安排完成相应的实验内同,然后由教师进行实验结果的验收,学生往往会出现为了应付教师的验收只重视实验结果而忽视实验过程的过程,实验的效果比较差[3]。所以,必须要在传统的实验教学中进行改革,构建比较灵活的开放性实验教学模式。学校进行开放式实验教学为学生提供了实践与自主学习的条件,学生能够根据自己的爱好、专业,去进行相应的实验,还能够让自己的创新的思想在实验室实现。为学生创造一个自主实践的学习气氛,促进学生养成“独立思考、找到问题、研究和处理问题”的能力,让学生能够从被动性的学习转化成主动性的学习。开放性的实验教学不但可以让学生充分利用学校实验室,还可以积极调动学生主动学习的兴趣,对培养创新高素质人才有着非常重要的作用。
通過对电工电子技术实验教学进行改革,合理的安排实验教学内容,构建健全的考核制度,使学生对该课程实验教学主动学习的兴趣在很大程度上得到提高,给学生提供了一个能够发挥自己能力的条件与空间,为社会培养出更多高素质、创新实践能力强的应用型人才。
参考文献
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3结束语
总之,电工技术实验装置的常见故障对电工技术实验有非常大影响,因此,实验人员必须对常见的实验装置的线路故障、元器件故障、直流稳压电源故障以及可变电阻故障等有充分认知,并熟练掌握相应的故障维修方法,从而在第一时间内发现和处理这些故障,以有效保障电工技术实验装置的安全,促进电工技术实验的正常进行,进而提高电工技术实验水平。
参考文献:
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摘 要:随着职业教育的发展,高职院校在实验实训教学方面也进行了探索和创新,实验实训是高职教育的主要手段之一,也是培养大学生动手能力、创新能力、分析和解决问题能力的一个重要教学环节。本文主要从三个方面阐述了电工电子技术实验教学的改革,一是注重问题,激发创新意识培养;二是定位高职,改革实验教学内容;三是突出课外,提高实践动手能力。
关键词:电工电子;实验实训教学;创新;问题意识;工作岗位;课外实践
中图分类号: G420 文献标识码: A 文章编号: 1673-1069(2016)17-105-2
0 引言
高等职业教育培养的是高素质的技能性、实用型人才,在大众创新、万众创业的互联网+时代,将学生的创新意识培养和创新思维养成融入教育教学全过程,培养高职学生的创新能力是社会经济发展的必然要求。电工电子技术实验实训作为高职院校医学影像技术类专业的一门专业基础课,它为学生学习后续课程及专业课程提供了必要的理论基础,对培养学生的动手实践能力及创新能力,起到了重要的作用。
几年来,我校的电工电子技术实验教学采用课内外相结合的方式,将创新意识、创新理念融入实验教学的各个方面,以提高学生动手实践能力。注重问题,激发创新意识培养
受传统教学模式的影响,医学高职类学生普遍习惯于迷信老师的权威,习惯于被动接受,“求同思维”几乎成了固定的教育模式,在创新思维、探究意识、质疑能力方面明显不足。实验教学是将学到的理论知识应用到实践,是理论的升华,是智力操作与实验操作的结合,可以更好地开发学生的智力,激发创新意识,让学生在真实的操作实验中,主动思考,深入探究,培养创新能力。
电工电子技术实验分为基础实验、应用实验、综合设计实验三个层次。基础实验以验证性实验为主,应用实验是在验证性的基础上,增加应用性和简单的设计为主,综合性实验是指实验内容涉及本课程的综合知识或与本课程相关课程知识的实验。教师在设计实验时,无论是哪类实验,都要特别强调学生的问题意识。爱因斯坦曾说过:“我没有什么特别的能力,只不过喜欢寻根刨底地追究问题罢了。”创新始于问题,源于探究,教师要反复论证该实验能否激起学生的探究意识,能否启发学生发现问题、提出问题、钻研问题,能否指导学生在验证对比中探索问题、解决问题、触发新的问题。实验前多设计相关问题,刺激学生思考,吸引学生注意,强化学习动机,创设创新氛围,鼓励学生探索、讨论和证明。也许学生提不出什么创新类的问题,或者提出的问题也是一般化的简单问题,但是每次实验的问题强化,无数次的习惯培养,问题意识在每个学生的头脑中就会得到强化,就会变得有创新意义。
创新精神和创新能力来源于学生个性的充分发展,教师要善于营造使学生个性得以自由发展的宽松氛围,形成师生平等、互动的环境,让学生通过不断的尝试、体验,逐渐培养求异、创新的意识,使学生敢于表现个性,敢于突破,敢于创新。创新无处不在,生活中处处有创新,时时有创新,实验过程本质就是一个认识、发现的过程,当学生带着问题时,就不会迷信书本、权威,就能大胆质疑、勇敢探索,就能敢于怀疑,敢于批判,这就启蒙了学生创新意识的培养。定位高职,改革实验教学内容
电工电子技术课程对医学影像技术类专业的学生来说,是医学基础课,由于课时的限制及岗位的需求,不可能全面了解和掌握该课程的全部知识。尤其是对于高职层次的专科生来说,更要考虑他们将面临的岗位要求,定位“高职”,用得上,能操作,会使用,不追求高大上的全面和广泛。教师应分析医学影像技术类职业岗位对电工电子技术课程知识和技能的要求,调研历届毕业生在实际工作中应用电工电子技术知识和基本技能的情况,结合本专业学生的现状和实际,突出重点,改革创新,整合实验教学内容。
例如医疗仪器维修技术专业培养的是能从事常用医疗仪器生产、维修和经营的高等工程技术应用型人才,教师就要深入分析该职业岗位对电工电子技术课程知识和技能的要求,对实验内容进行筛选整合,强化学生对医疗仪器的电子器件及实用电路等的学习,把熟练使用常用医疗仪器,能识读医疗仪器电路图,能安装调试电路,能进行医疗仪器故障分析和维修作为技能目标等,可重点设计相关类的实验实训。不强求高大上的科研创新,而是立足于学生的实际,结合工作岗位,从小的方面着眼,从日常的工作流程入手,由简单到复杂,由浅显到深入,由已知到未知。例如关于并联型稳压电路设计的实验,就可以从学生已经熟知的二极管整流电路入手,然后过渡到二极管整流桥的搭建等,设计一系列的内在联系问题链接,引导学生在实际操作中接受新知识。再比如在设计电动机正反转控制系统的实验时,就可借助多媒体,由商场霓虹灯的控制系统讲起,做一个电动机正反转控制系统的动画,引入按钮,断电自锁,互锁及电动机的正反转可控,直观地让学生看到继电接触器的工作过程。当然,在定位高职的同时,也可以添加能反映医疗仪器维修技术专业最新发展方向的相关内容,考虑到学生在后面的专业学习过程中会接触到相应的专业课程,对专业应用实例的讲解及分析应符合高职层次。突出课外,提高实践动手能力
指导学生进行课外实践活动,利用所学知识和技能解决实际问题,是培养学生创新能力的重要途径。通过多渠道、多形式的课外实践教学活动,可以为学生提供更多的创新实践机会,培养学生的创新意识和创新能力,努力使学生由单纯的“技术劳动者”向“技术研发型”转变。如结合电工电子技术课程、实验的学习和开设,每学年开展电子小制作竞赛、医疗仪器维修活动、家电兴趣小组等第二课堂,在丰富的课外实践中,营造良好的科技创新氛围,挖掘学生的创造个性,提高学生的创新意识和能力,提高学生操作技能。
第二课堂活动,必须围绕高职教育的特点来进行,一方面要突出专业性,另一方面又要突出创新性、实践性。如组织学生参加全国医学影像协会举办的技能大赛、团省委组织的挑战杯技能大赛、省教育厅组织的学生创新实践项目等,以比赛促进创新,以项目推动创新,让学生在参与竞赛、设计项目和作品制作的过程中,发挥特长,实现科技创意,提高积极性,并掌握科技创新的方法和途径。
构建校外生产实习基地、校企共建研发中心,为学生提供参与创新型的社会实践、企业实践,开放相关的实验室、实训室,保证学生可以根据自己的专业、兴趣和能力在课余时间利用现有的实验、实训设备和资源进行相关训练及兴趣的开发活动,为学生创新提供相应的物质和技术支持,让学生更深入地体验科学研究和解决实际问题的全过程,从而培养学生提出问题和解决问题的意识和能力。
深入开展校企合作,利用医院、企业生产的实际项目、工程技术人员的丰富资源和经验,聘请企业专家、工程技术人员授课,在实际的工作环境中见习、实习,在真实的工作过程中发现问题、解决问题,开阔视野、增长见识,磨练意志,丰富经历,提高学生的创新实践能力。
当前,我国正处于建设中国特色现代职业教育体系的过程中,为适应现代企业发展,高等职业学校电工电子实训教学工作也要随之不断地探索和更新,但实验实训教学的改革也是一项长期的、艰巨的系统工程,还需要不懈的努力和奋斗。
新的实验实训教学方法还在不断的改进和完善中,我们会不断总结经验、开拓思路、努力开发新的项目和实验方法,创造出更有利于创新能力培养的实验实训教学环境,培养出具有实践能力的高素质创新型人才,提高学生综合职业能力,以适应整个现代行业变化的挑战。
参 考 文 献
13车辆(1)班 覃旭 20***
电工的实验做完了,我感觉对电工这门课有了更深刻,更具体的了,而且也感受到了电子电工技术的魅力。与此同时,我也收获了很多,掌握了一些电子电工仪器的使用,同时也发现了自己还有做得不足的地方。
我们一共做了三次电工实验,这三次实验并不是连续进行的,而是分了好几个星期来做,它们分别是共集电极电路的测试,整流滤波集成稳压电路的测试和TTL集成门电路功能与参数的测试。三次实验总体感觉还是比较容易,因为每次实验前都会有老师耐心为我们讲解实验的具体操作,所有实验步骤都讲得很清楚,所以我们做起实验来难度不大,而且都能顺利地完成了。
首先我说一下在实验中我做得比较好的方面吧。在实验期间我都是全勤的,而且没有迟到早退,因为做实验前听老师讲解是十分重要的。另外,在实验中我和我的组员遇到困难或不懂的操作时,我们能虚心请教同学和老师。还有每次做实验,我们都能严格按步骤操作,并且做好数据记录。在我们做好自己的实验后,我们也会帮助其他组,协助他们完成实验。
好的方面说完了,接下来该检讨一下做得不好的地方。个人觉得反省不足是更加重要的,只有改正缺点,下次实验才能做得更加顺利和完美。第一,我没有在做实验前一天先预习实验内容,导致在听老师讲解实验步骤的时候觉得十分吃力,许多要点都没有听懂,所以预习对于做实验来说是十分重要的,预习了就能够更容易理解老师讲课内容,做起实验来更加顺利。第二,就是对一些基本工具使用不熟悉,比如说那个示波器,电表等,不会调节也不会读数,对接线也不太清楚,所以日后要弄明白这些基本仪器的使用方法,这样才能更好地做好电工实验。第三,就是没有整理实验报告,我们将测量的数据写在报告上,但并没有及时对数据进行整理,导致过了一段时间后,我们都不是很记得实验内容了,这样十分不好。
电工实验课程实践性强、涉及知识面广泛。在传统的“重理论, 轻实践”教学观念影响下, 通常得不到应有的重视, 造成实验教学质量不高, 未能充分实现实验教学的培养目标。本文将从一线教学实践出发, 深入分析目前实验课程实施过程中所存在的比较明显的若干问题和现象, 进而结合教学过程的体会与心得, 针对这些问题提出几点改进建议, 以求探寻进一步提高教学质量的有效途径。
一、电工实验教学中存在的问题与现象
1. 课前准备不充分
实验课程是对基础理论教学的巩固与深化, 同样它时刻离不开相关专业背景知识与基础理论的支持。然而, 在教学过程中有时会出现有些学生对理论知识掌握不牢的现象, 诸如概念模糊、知识点混淆、甚至个别学生缺乏对基础知识的掌握。对学生而言, 以这种状态直接对其进行实验教学, 难免会出现实验操作与理论知识相脱节。对于基础概念模糊或遗忘, 学生则不能准确理解实验教学内容, 如关键参数的定义、影响因素及其影响规律, 进而不能正确进行实验设备或仪器的连接、调节、及至关键数据的预测、记录与处理等, 表现出较强的盲目性。由此难免带来教学内容的偏失、更无从谈起通过实验教学强化对理论知识的掌握与应用。缺乏必要理论知识的支持, 教学实验易于陷入盲目被动, 难以达到预期效果, 实验课变成了无准备、无目标的“自由活动课”了。
2. 学生处于被动学习状态
与基础理论教学相比, 实验课程的最为明显的特点在于将抽象理论形象化、直观化、甚至实体化、应用化, 侧重于培养学生的实际操作能力、更为强调学习行为的独立性, 进而创新性。与此相应, 在实验课教学过程中, 教师通常将实验设备、仪器、仪表介绍给学生, 由学生根据实验指导书, 独立动手完成实验。对于实验过程中出现的问题可以在教师指导下让学生自行解决完成。而在实际教学过程中, 实验不少是以指导老师讲解、传授为主, 学生动手操作为辅, 忽视了学生的主动性。在很大程度上, 学生依赖教师的操作显示, 然后重复教师的操作过程, 具有十分明显的消极与依赖心理。对于实验中出现的问题, 缺乏应有的分析与判断能力, 感觉无所适从、无从下手。学生的动手实践能力, 以及独立分析问题与解决问题的能力并未得到应有的提高。
3. 有待加强学生独立分析问题能力的培养
实验报告的组织与撰写有助于学生分析问题能力和综合问题能力的提高, 并且是规范写作科研论文或研究报告的初步训练。目前, 部分学生对实验报告环节重视不够, 只是一味照抄实验指导书, 把实验目的、实验设备等照搬上去, 对实验数据简单罗列, 缺乏实验数据及其误差的理论分析与处理, 难以真正完成对实验内容的整理与总结, 甚至出现一个班的实验报告都是一个模版的抄袭现象。
二、关于提高实验教学质量的几点改革建议
1. 重视并加强实验预习
针对学生理论知识准备不充分、盲目进行实验操作的现象, 应加强课前预习这一环节。要求学生清楚的掌握与实验内容相关的理论知识, 写出完整的预习报告。预习报告并非仅限于要求学生对实验目的、实验仪器、内容、方法、步骤等简单照着实验指导书进行简单的罗列。而是引导学生根据现有的知识结构情况以及按照实验指导书, 分析实验内容, 提出实验应该解决的预期问题以及采取什么方法解决等等。例如, 验证性实验, 应该明确要验证的基本电路理论的原理, 确定采用的验证方法, 采用计算机的软件仿真或者根据现有的实验的仪器设备进行实物操作验证等。而对于设计性实验, 实验开始前, 学生则应该做出一份实验方案, 包括实验内容, 采用的原理以及实验中的电路原理图, 明确设计这个实验要达到什么样的目的, 预期的效果以及实际的应用价值。总之, 通过合理布置课前预习, 使学生积极思考, 变被动学习为主动学习, 做到理论联系实际, 积极参与到实验过程中, 完成实验角色的转变。
2. 实验操作阶段, 学生主动实验与教师指导相结合
实验能否达到预期目的要看学生是否主动地参与进来, 学生的积极性是否被调动起来。现在学生的依赖性比较强, 所以大部分实验学生都依靠教师先作一边, 然后重复教师的操作, 存在”鹦鹉学舌”的现象。为了消除学生过于依赖教师的思想, 应改变并且优化教学方法。对于验证性实验其内容要求不深, 主要突出对学生基本实验技能的培养。教师的作用是对实验内容、步骤及仪器使用等一一介绍, 引导学生从观察实验现象入手, 用学过的知识分析判断并解决问题。充分发挥学生的主导作用, 而不是包办解决问题。设计性实验要求学生在能熟练运用各种实验仪器, 具有相关理论知识, 掌握多种测量技术手段的基础上, 根据教师提出的具体实验任务, 自拟实验方案, 独立完成实验现象的观测、分析与处理[2]。由于实验的一些不定因素, 实验中可能出现一些预想不到的问题, 教师应该和学生共同分析解决, 传授学生遇到问题应该如何解决的思维方式, 培养学生良好的科学思维习惯。
3. 建立完善系统的考核制度, 严格细化实验考核
实验课的考核没有严格的标准, 考核形式多种多样, 例如, 挑选某个实验作为考试题目或者以实验报告做为评判的材料等等。单一的、不系统的实验考核制度也是造成抄袭报告、被动上课的原因之一。因此, 建立完善的考核制度, 对于加强学生实验课操作, 提高学生对于实验课的重视具有重要的作用。
根据实验考核阶段存在的问题, 应该建立一套完整的实验考核评估制度。打破以往仅仅依据实验报告或者某个实验的操作情况确定学生实验分数的局面, 改善实验考核管理参差不齐的问题。综合考虑多元化因素, 制定综合性的全方面的考核制度。通过教学实验活动, 考核制度应该包括4个方面: (1) 将实验预习纳入考核内容之中, 通过这种方式让学生重视课前预习, 从而避免学生盲目的进实验室。 (2) 严格课堂操作环节, 教师准确记录学生的实际实验情况, 对于两人一组的实验保证两个学生都独自操作。根据实验情况确定平时成绩。 (3) 重视实验报告, 实验报告的成绩具体可以从书写质量、实验原理、实验操作、实验步骤、原始数据及数据整理、总结、分析以及对实验现象进行全面深刻的分析, 得出结论等几大方面细化考评。例如:戴维南定理实验, 如果采用EWB软件来实验和采用仪器设备两者的结果有什么不同, 如何分析实验中的这种情况。设计性实验, 如采用PLC设计电动机的正反转, 报告必须反映设计出来的梯形图, 程序等等。 (4) 规范最后实验考核。学生从实验考题库中随机抽取考题, 单独实验。每一个考核实验都制定出评分标准。根据学生实际操作情况以及实验所用时间当场打分。从上述4个方面出发, 按照一定的比例关系, 综合评定学生的实验成绩。这样, 既提高了学生对实验的重视程度, 又提高了学生的积极性, 有效地促进了学生各方面能力的提高。
三、结语
提高实验课教学质量看似老生常谈, 但是它对提高学生的动手能力, 培养学生的科学思维方式和素养具有重要意义。作为实验教学工作者应该充分挖掘实验教学的特殊功能, 不断探讨改进实验教学模式和教学方法, 通过教学实践探索改革, 努力提高实验课教学质量和效率, 同时培养学生的科学思维能力, 动手实践能力。把培养学生的创新精神, 提高学生综合素质作为一项永恒的主题。
摘要:本文结合一线教学实践与心得, 系统分析了当前实验教学中存在的若干问题和现象, 并提出了相应的改进建议。
关键词:电工实验,实验教学,教学质量
参考文献
[1]刘红.电工学实验教学的几点改革建议[J].高校实验室工作研究, 2007, 2
关键词电子设计自动化;电工电子技术;仿真;电子工作台
中图分类号TN710.9文献标识码A文章编号1673-9671-(2009)112-0070-01
0引言
电工电子技术课程教学由理论课教学、课程实验等教学环节构成,是电类和非电类相关专业学生的必修基础课。对该课程内容掌握的质量直接影响到后续专业课程的学习,而且对于将来的工作也有很大的影响。
1EWB 软件的特点
1)界面很直观、操作方便。
2)电路元器件很丰富,仿真手段符合实际。
3)提供了多种电路的分析、设置、存储功能。
2教学示例
以模拟电路中典型的单相整流稳压电路为例,说明搭建仿真电路以及分析的过程。利用EWB仿真软件可以很形象地结合理论给与分析演示。电路原理图如图1所示。仿真中我们强调对理论知识的切实掌握,同时学会仿真仪器的正确使用,在本例中,除了一些常用公式以外,信号波形是很形象的教学体现。
2.1理论分析
1)电路的搭建
在EWB中设计创建如图1所示的单相桥式整流电路,变压器一次侧交流电压有效值为U1=220V,频率为f=50Hz,变压器变比k=10,负载电阻为0.5Ω,滤波电容为有极性电容100uF,稳压管正向压降1V,稳压值为6V。再添加直流电压表、示波器。
2)电路的相关理论分析
理论上我们将整流桥中的二极管看作理想器件,则:
变压器二次侧U2= U1/k=22V
二次侧交流电压仍然是正弦交流信号。经过整流桥整流后就变换为脉动的直流电。
加入大电容滤波以后,正弦交流电压就变得比较平滑。电容器两端电压为1.2U2,即26.4V。
加入正向压降1V,稳压值为6V的稳压管以后,稳压管反向击穿,使得负载两端获得稳定电压6V。
2.2仿真分析
打开EWB仿真软件,拖动相应的元器件创建如图1所示的电路原理图,并在相应的位置上安装好测量仪表,直流电压表用于测量负载端电压;将示波器接于电路中,以便观察二次侧电压波形以及电容滤波输出信号波形,观察滤波效果。
利用EWB中的示波器给出二次侧电压波形以及电容滤波输出信号波形如图2所示。
图2下面部分是二次侧电压波形,是正弦交流信号,通过观察刻度,我们可以很方便的知道这个电压约为22V;图2上面部分是电容滤波输出信号波形,这个信号已经变得比较平滑,很接近于直流电压了。通过观察负载端的电压表,我们看到显示6.061V,与稳压管的稳定电压值6V相差无几。当然,我们还可以通过示波器来观察电路其他位置的信号波形。通过对比,显然,仿真结果真实可靠,输出波形也与理论波形无明显差别。
3结语
我们看到了EWB在电工电子类课程教学中的大好前景,其方便地更改电路和元件参数的能力,让我们很好的认识和了解电子电路的各种性质。这既是一种很好的理论联系实际的教学方法,也是一种对学生实际能力培养的有效工具。而且还能更好的激发学生们的学习兴趣进而达到很好的教学效果。因此,利用计算机的电子设计自动化应是电子技术教学今后的发展方向。利用计算机的电子设计自动化也是电子技术教学教改的硕果!
经过多年的教学实践,我们分别在机电、自动化、模具、数控、汽修等专业进行了电工电子技术课程的教学改革,用EWB结合理论来辅助这些课程的教学,取得了良好的教学效果,更为重要的是更加激发了广大学生对电工类课程学习的热情,更扎实地掌握了理论知识,提高了学习的兴趣,增强了学生的创新能力。同时,为进一步地深化教学效果,在EWB的基础上深入探讨其它具有更强功能的电子仿真软件很有必要,譬如Protel、Matlab、Max+plusⅡ、Multisim等,把EWB介绍给学生,更有利于激发学生深入研究的兴趣,使得学生能掌握先进的分析工具解决实际问题,提高学生的专业素质,为将来的发展打下良好的基础。
参考文献
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电工电子知识的学习离不开实验,实验能启发我们的思维,展现我们的个性,调动我们积极性,培养我们的动手能力和创造能力。
在得知我们有实验前,我就有些好奇,我们在实验课上会做些什么呢,会用到哪些实验器材呀,又将会有什么收获呢等一串串疑问不停地在我脑海里回荡。第一次接触电工电子实验,我对其有了一些了解,也在做了第一个试验后,我发现它似乎与我有了不解之缘,让我对其产生浓厚的兴趣。“兴趣是最好的老师”,也是兴趣让我学会了好多好多的知识。
这一学期,我们在短短的十五个学时内做了五个电路与电工实验,“量多不如质好”,做好这几个实验也有不少的功效的。电路与电工实验属于基础性试验,主要是对其基本理论的验证,让我们学生通过基础性试验掌握基本的实验方法与实验技能,并具备观察现象的能力,未进行设计性、综合性实验打下基础。我们所做的分别是基尔霍夫定律和叠加原理的验证,电压源与电流源的等效变换,戴维南定理和诺顿定理,R、L、C元件阻抗特性的测定以及R、L、C串联谐振电路的研究这五个实验。
身为工科类学子,我们每个人都知道,无论做什么实验,参加试验者应该对实验内容进行预习,要明确实验目的要求,以避免盲目性。对于这几个实验,我们应严以律己,对自己要求要高,需提前掌握有关电路的基本原理,拟出试验方法和步骤,设计实验表格,对思考题做出解答,初步估算实验结果(包括参数和波形),做出预习报告。
预习报告,这个东西,是实验不可缺少的,他包括以下几个步骤:(1)实验目的(2)实验设备(3)实验原理(4)实验内容(5)注意事项(6)实验报告。俗话说,“未来之事先有预兆”,想做好实验也得要预习呀!要养成好习惯。
以下是我对这五个实验的总结:
一、基尔霍夫定律和叠加原理的验证
基尔霍夫定律是任何集总参数电路都适用的基本定律,测量某电路的各支路电流及多个元件两端的电压,能分别满足基尔霍夫电流定律和电压定律。对电路中的任一个节点而言,有 ∑Ii=0 ——基尔霍夫电流定律,而对任何一个闭合回路而言,则有 ∑Ui=0——基尔霍夫电压定律。与其一起的还有叠加原理,叠加原理是指:在多个独立源共同作用下的线性电路中,通过每一个元件的电流或其两端的电压,可以看成是由每一个独立源作用时在该元件上所产生的电流或电压的代数和。线性电路的齐次性是指当激励信号(某独立源的值)增加或减小K倍时,电路的响应(即在电路中各元件上所建立的电流和电压值)增加或减少K倍。
当此实验做完后,我们另外又测了几组实验数据。我们将其中一个电阻器改为二极管(理想二极管是单向电阻),重复该实验步骤,将数据记入表格后,验证发现忽略实验误差后叠加原理的迭加性和齐次性还成立。我们充分利用多余的实验时间,有了新的发现。
二、电压源与电流源的等效变换
做好这个实验,我先得了解电压源和电流源的相关知识。一个直流稳压源在一定的电流范围内,具有很小的内阻,将它视为一个理想的电压源,即其输出电压不随负载电流而变。其外特性曲线,即其伏安特性曲线U=f(I)是一条平行于I轴的直线。一个恒流源在一定的电压范围内,可视为一个理想的电流源,即其输出电流不随负载两端的电压(亦即负载的电阻值)而变。
一个电压源与一个电流源等效变换的条件是:
电压源变换为电流源: Is=Us∕Ro,Go=1/Ro
电流源变换为电压源: Us=Is Ro,Ro=1/Go
所以一个实际的电压源既可以看成是一个电压源,又可以看成是一个电流源。若视为电压源,则可用一个理想的电压源Us与一个电阻Ro相串联的组合来表示;若视为电流源,则可用一个理想的电流源Is与一个电导Go相并联的组合来表示。
三、戴维南定理和诺顿定理
戴维南定理是指:任何一个线性有源网络,总可以用一个电压源与一个电阻的串联来等效代替,此电压源的电动势Us等于这个有源二端网络的开路电压Uoc,其等效内阻Ro等于该网络中所有独立源均置零(理想电压源视为短接,理想电压源视为开路)时的等效电阻。诺维定理是指:任何一个线性有源网络,总可以用一个电流源与一个电阻的并联来等效代替,此电流源的电流Is等于这个有源二端网络的短路电流Isc,其等效内阻Ro也等于该网络中所有独立源均置零(理想电压源视为短接,理想电压源视为开路)时的等效电阻。
此实验是验证戴维南定理和诺顿定理的正确性以及对有源二端网络等效参数的测量。总结有源二端网络等效参数的测量方法有四种:(1)开路电压、短路电流法测Ro(2)伏安法测Ro(3)半电压法测Ro(4)零示法测Uoc
四、R、L、C元件阻抗特性的测定
在正弦交变信号作用下,R、L、C元件在电路中的抗流作用与信号的频率有关阻抗频率曲线R~f是一条不过原点稳定不变的直线,X~l是一条过原点的呈正比例的直线,X~c是一条递减的曲线。
我们还用了示波器来测量阻抗角,方法是从荧光屏上数得一个周期占n格,相位差占m格,则实际的相位差a(阻抗角)为
a = m * 360°/n度。
五、R、L、C串联谐振电路的研究
实验中,我们认识了两个新的物理量——电路品质因数Q和谐振曲线的通频带宽度△f,实验根据这两个物理量和电路的关系来理解电路发生谐振的条件、特点。在R、L、C串联电路中,当正弦交流信号源Ui的频率f改变时,电路的感抗、容抗随之而变。电路中的电流也随之改变。在谐振频率fo处,即幅频特性曲线尖峰所在的频率点,此时Xl =Xc,电路呈阳性,电路阻抗的模为最小。在输入电压Ui为定值时,电路中的电流达到最大值,且与输入电压Ui同相位。从理论上讲,此时Ui =Ur=Uo,Ul=Uc=QUi,所以,当R取不同值是对电路通频带与品质因数没有影响。
对于测量电路品质因数有两种方法:一是根据公式Q=Ul/Uo=Uc/Uo测定,Uc与Ul分别为谐振是电容器C和电感线圈L上的电压:另一方法是通过测量谐振曲线的通频带宽度△f=f2-f1,再根据Q=fo/(f2-f1)求出Q值。实验得出,Q值越大,曲线越尖锐,通频带越窄,电路的选择性越好。在恒压源供电时,电路的品质因数、选择性与通频带只决定于电路本身的参数,而与信号源无关。
实验做完了,这学期也快结束了,但是我们的任务并没有完成,学无止境。一次次的实验会留给我们更多的思考,也犯过很多次错误,但是“金无足赤人无完人,孰能无过?”“知错能改善莫大焉”,无论如何我们得动手去做,我相信一次的亲身经验抵过两次的老师指导。有些我以前不懂的,不会使用的实验设备,现在也会了,五个实验已成功的做完了。习惯成自然,熟能生巧,养成好的做实验的习惯对做好实验很重要。集腋成裘,以后也多动手实验,珍惜每次的实验机会,认真做实验。
教育信息与技术学院
信息工程 0802班
一、简述
在为期6周的电工实验中,我们亲身感受到电子电工的实践过程。虽说我们不是电工专业,但通过这个实验使我对电子元件及电路板制作工艺有一定的感性和理性认识,从而加深了我对这方面的了解,而且能基本掌握简单焊接原件和接通家庭电路技术,为日后生活打下了一定电学基础。在这学期前9周学《电工学》这本书时,我明白了很多理论上的计算,但实际的操作却不怎么懂,不过通过这实验,使我能动手操作,理论联系实际,更好地把书本知识运用到实际中。但我毕竟不是学电工的,所以该实验的过程却是跌跌撞撞,不过得到老师的耐心教导和实物的参照,使我能完成每次老师布置下来的任务,并享受这过程。
二、实验的主要内容:
①安全用电及电路的组装
一、电工电子特色实验项目类型及内涵特征
1. 基础性实验。
基础性实验是检验课程中单一理论或者原理的实验,或基本实验方法、或基本技术操作的实验。通过这类实验,要求学生了解、理解和应用实验对应的某个概念、基本原理和知识点,使学生理解知识、掌握知识,培养学生的动手能力和实验基本技能,为综合性、设计性实验奠定基础。认知性实验、演示性实验和验证性实验均属于基础型实验。
2. 综合性实验。
综合是相对单一而言的,综合的内涵应该包括实验内容的综合、实验方法的综合、实验手段的综合。通过内容、方法和手段的综合,对学生的知识、能力、素质形成综合的学习与培养。因此,可以把综合性实验理解为实验内容涉及相关的综合知识或运用综合的实验方法、实验手段,对学生的知识、能力、素质形成综合的学习与培养的实验。这类实验的综合性主要体现在实验内容的复合性、实验方法的多元性和实验手段的多样性。
3. 设计性实验。
设计性实验是学生在教师的指导下,根据给定的实验目的和实验条件,自己设计实验方案、选择实验方法、选择实验器材、拟定实验操作程序,自己加以实现并对实验结果进行分析处理的实验。设计性实验可以是实验方案的设计,也可以是系统的分析与设计,主要培养学生自主学习、自主研究的能力和组织能力。这类实验具有实验内容的探索性、实验方法的灵活性和实验过程的多样性。
4. 研究探索性实验。
研究探索性实验是指学生在导师指导下,在自己的研究领域或导师选定的学科方向,针对某一或某些选定研究目标所进行的具有研究、探索性质的实验,使学生早期参加科学研究,教学科研早期结合的一种重要形式。这类实验具有实验内容的自主性、实验结果的未知性、实验方法和手段的探索性。
二、电工电子特色实验项目内涵设计的动态性
创新需要厚实的基础,创新能力的培养需要点滴的积累,创新又是一个过程,不经意间的一个小小发现也许就是一项发明的萌芽,创新可能就是过程中的某个细节,特色实验项目注重动态内涵、过程的积累。
在条件允许的情况下,要不断增加演示性实验项目,让学生了解更多新的科技信息、感受更多先进的仪器。有些新的技术、先进的仪器设备很难快速进入本科生的实验教学环节,但对于开拓学生视野、拓展学生知识面是非常重要的,有些东西会在学生的记忆中积淀下来,激发他们去探索、研究。验证性实验动态的内涵来自于学生对学习中或生活中某些现象或问题的质疑,对一些希望证实的演示性实验通过自己的操作进行验证。
综合性、设计性可动态接轨社会热点问题、实际工程问题,如电类专业学生对电子信号干扰的检测,放大电路的实际应用等。也可来自于演示实验的延伸、系列验证实验的组合,或教师的科研课题等。
探究性实验动态的内涵接轨于学生的研究兴趣和某些个性特长,在生活、学习中发现的新问题、新想法,或对一些基础性实验,感到意犹未尽希望继续研究,或参与教师的研究课题,均可进行实验探究。
三、电工电子特色实验项目内涵设计的具体内容
1. 赋予实验项目命题以新的理论和方法
首先,命题应赋予实验以新的理念和方法。一个实验命题仅强调知识点是不够的,还要与时俱进,紧扣时代要求,尽可能贴近实际。让学生明确学习的目的是服务于国民经济,综合运用所学知识解决实际问题。
其次,命题的设计应体现重过程轻结果的意图。要将实验的整个过程设计成一个探索和设计的过程,命题时须考虑知识点和知识面的有机结合,以便综合运用所学知识。实验过程的难易程度要适中,可操作性要强。同时命题时对可能出现的结果要有预见性,只要过程设计合理,允许有多种结果的出现。新命题与原命题最大的区别就是在过程与结果偏重程度上,所以,命题时在度的把握上要偏重过,尤其是实现方法过程。
2. 实验内容要更关注社会热点问题
作为特色实验项目,其实验内容也要与时俱进地不断更新,使之更具有内涵。不能多年一成不变。
在实验内容内涵的设计上,应体现科学发展观,以专业的角度审视社会关注的热点问题。例如对于晶体管单管放大电路这个实验,在失真现象的分析讨论上,除了要求学生写出失真现象产生的原因及处理方法,还应该进一步引导学生去思考失真是不是一定是不好的。很多教师在教学过程中会告诉学生要避免失真现象的产生,一旦失真产生测量出来的放大倍数就没有任何意义,但是很少有教师强调这仅仅是对于三极管的放大作用来说的,实际上正是由于失真现象的产生,人们才发现三极管除了起放大作用外,还可以作为开关使用。通过一系列对失真现象的讨论,可以让学生知道三极管不仅可以应用在放大电路中,还可以应用到数字电路中做开关使用。
通过实验,在学生综合分析和解决实际问题能力得到培养的同时,实验过程中全局观也得到了体验。对电类专业学生提升专业素养起到了积极的促进作用。
3. 实验内容应以解决工程实际问题为目标导向
实验内容的设计应理论联系实际,以解决工业实际问题为目标导向。例如在集成功率放大器实验中,告诉学生集成功率放大器可以应用在电视机伴音系统、袖珍式收音机、便携式收录机和扩音机中,可以实现整机小型化。为了保护功放电路特别是功放管的安全,在设计电路和实际应用中,要让学生充分注意功放管的散热问题及防止功放管的二次击穿,实验过程既可培养学生综合运用所学知识解决实际问题的能力,同时又让学生牢固树立科学发展观。
4. 设计性实验内容应具有探索性
传统的实验内容是学生在课堂上已经学习讨论过的知识和理论,通过实验的方法进一步验证,加深认识,掌握实验方法,培养实验技能。而设计性实验的实验内容一般尚未为学生所系统学习了解,需要学生通过实验去学习,去认识。例如,在做交通灯控制器设计实验时,传统的做法是采用SSI与MSI的设计方法,即用计数器、触发器、门电路进行设计。如果教师要求用可编程逻辑器件(P L D)进行设计,给出相应的实验条件(E D A),让学生自行设计实验方案,探索PLD器件的工作原理、编程语言(VHDL)、编程方法和实验方法,自己归纳出采用P L D器件进行数字电路系统设计的优越性。这样的设计性实验打破了传统实验依附理论的传统教学模式,恢复了实验在人们认识自然、探索科学发现过程中的本来面目,让实验教学真正成为学生学习知识、培养能力的基本方法和有效途径。
5. 实验过程中注重全局观视野的拓展
由于工程实际问题往往复杂、多变,因此在实验内涵的设计上,就要求学生在实验过程中,综合运用所学知识、用较宽的专业视角去审视、分析和解决问题。实验结果不能简单地从实验数据中得到,而要经过多角度、全局地去考虑,最后经权衡、判断后而取得。总之,实验过程要避免片面性,最大限度地体现全局观。
由于实验时间的限制,学生不可能完成所有过程的实验。为了体现全局观,学生们可自发地进行讨论、分工,完成各自的实验后再进行数据共享,各自进行数据处理,分析过程的影响因素,最后经权衡后得出经济、合理的结论。通过这一过程,学生的协作能力又得到了训练。学生在实验中往往喜欢做结果理想的数据,教师在实验指导中应及时进行引导,阐明过程与结果的关系、全局与局部的关系,引导学生在实验设计时就胸有全局。
四、结束语
电工电子特色实验项目的建设,其结果对提高实验教学质量起着重要的作用。虽然特色实验项目数量有限,但其建设过程中对一些实验项目内涵和教学方法的设计和挖掘所引发的实践与思考,对所有实验项目都有借鉴作用,它能引导我们对实验教学理念进行再思考,对实验教学目标导向进行再定位。这无疑对整个实验教学质量的提高有积极的意义,能有效地提升电类学生的专业素养。这些正是我们建设电工电子特色实验项目的初衷之一。
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1.对一些实验注意事变要在意。这里可不是说弄坏了什么东西,而是基于大家都明白的一个道理:水火无情,电更无情。老师每次让学生实验时,彷佛对学生很不放心,可谓事必躬亲,再三嘱咐,这也有一个好处:试验堕落的可能性大大削减,而且安素性也大大增加了。
2.在实验的过程中,让学生学会如何分析问题,如何解决问题,以及如何总结问题.实验讲授是培养学生动手操作能力。操作的过程是获取知识、熟练技术、思维创新的过程。教师应充分发挥实验讲授在电工讲授中的作用;运用新的科技成果和新的方法,优化实验讲授内容;认真做好实验过程的指导工作,不停地提高讲授质量。兴趣是最好的老师”电工课讲授中虽然存在较多的抽象概念,庞大的电路和设备,但只要教师给学生做好正确的示范,指导学生亲自动手来检验所学理论,会大大地激发学生的学习兴趣和求知欲
高职院校电工实验均需要学生自己动手进行操作。所以,高职院校学生的安全意识会影响到学生以及实验室的安全。培养学生安全意识,是电工实验教学过程中非常重要的一个环节。首先,培养内容。安全教育教学的重点内容包含了:规定学生听教师的指令,在操作的时候和带电体之间保持一个安全距离,防止出现学生之间相互打闹的现象,禁止带电修正线路等等。给学生准确的指导,让学生规范操作,确保学生与实验设备均是安全的。其次,培养时间阶段。针对首次到实验室进行实验的学生,教师需要开展安全教育。并且对每一次实验的安全教育始终贯彻在实验课程教学的始终,使学生将安全第一的意识牢记在心。最后,培养的方式与手段。经过多媒体显示一部分事故案例的`危害性,使学生了解不按规定操作可能会带来哪些不好的结果,听到电路爆炸等事故,进而在视觉以及听觉上造成一定的冲击。教师也可以给学生进行演示,举例言之,把一根导线插入实验台三相电零线以及火线插孔。在不通电的条件下,给学生进行演示,与学生共同分析假设通电以后可能会带来哪些后果。经过这些案例与演示,提高院校学生电工实验安全意识。
2.2培养学生操作技能
1 新时期计算机在电工实验中的应用现状
1.1 电工实验室的与时俱进
以前, 电工技术实验室通常是在水泥台或木桌上放置许多不同的仪表, 每次上课前教师都要花很长时间准备实验, 调试各种仪器仪表。如今则是一体化的智能型联网实验仪器台, 是集计算机、示波器、多种电源、电压表、电流表、功率表、各种按钮于一体的系统, 完全用计算机控制实验许可和进程, 方便管理。这样的实验室配置是以“职业岗位培养模式”下学生实践能力的培养为出发点, 符合新时期大学生电工专业教学大纲的要求, 体现了专业能力培养与市场接轨的时代特征。
1.2 计算机网络教室是传统多媒体教学的升级
电工技术实验室的每个试验台配有一台计算机与教师机联网, 教师可以控制每台设备的电源和信号, 可以同传图像数据、文件等。讲授理论课时, 教师将教案、PPT利用网络教室系统进行播放, 让学生实时观看和听课。网络教室系统替代了传统意义上的多媒体投影教学系统, 更加方便快捷。上课时学生在实验室查资料、计算、用绘图软件进行绘图, 在自己的试验台上完成作业, 实时提交给教师检查;教师可以在线给出相应的成绩和评价。
1.3 实验中计算机不可缺少
如今电工、电路原理实验均涉及被测量信号的采集与储存, 因此计算机在实验中起到了关键作用, 如用电压电流表测量实验电路中的数据, 需要将数据直接收集到计算机中教师设定的实验报告表格中, 然后由计算机按照设定的计算公式自动分析计算出结果填入表格中, 同时用示波器将得出的波形传入计算机中, 学生利用图形抓取软件将其波形抓取下来生成相应的图片, 载入相应的文档或加入实验报告中。最后, 学生可以直接提交电子实验报告给教师检查评价, 也可打印出纸质的实验报告交给教师存档。这样省去了教师在黑板上写, 学生绘制实验报告格式表格, 画出相应的原理图和制作数据表格的过程。
1.4 仿真是学校教学的重要方法之一
目前高校采用仿真的方法进行电工技术、电路分析教学。仿真必然依托计算机, 因此计算机是仿真实验教学的工具和核心, 如戴维南实验、叠加定理实验, 若采用仪表测量数据总会存在一定的误差, 最后的测量计算结果综合各个环节的误差, 将与定理内容不完全符合, 而利用仿真实验数据则相对准确。通过这两种实验, 学生对实验的方法和手段有更深入的理解, 在以后的实验中将增强对实验方案的选择能力。同时也是对实验室缺少相应仪器设备的有益补充。对仿真软件的应用是现代大学生必备的能力之一, 因此学校应与时俱进积极采用这一教学方法。
1.5 计算机是开放实验的主战场
我院实验教学采用计算机网络课堂平台, 教师的课件、大纲、作业、实验实训报告、测试题库、相关教学视频及答疑交流平台等内容均建立在此平台上。学生在网上预约实验;教师网上管控设备。因此, 计算机是开放式实验的“主战场”, 学生的课前预习和课后复习都离不开计算机, 这种自主学习、开放式教学模式已经颠覆了传统的实验实践教学模式。
2 计算机技术在专业实验课教学中的应用
2.1 传统教学模式悄然蜕变, 学生实验兴趣得以 提高
在传统的机电专业教学中, 受教学条件限制, 对于抽象又难以表述的理论知识或教师无法演示的实验及实验现象不明显的实验论证等, 学生学习时缺乏兴趣[1]。基于计算机技术的网络课堂的应用则能实现由抽象到具体、由静态到动态、由平面到立体的转变, 把工厂搬到教室屏幕中, 替代了传统的黑板和粉笔、挂图等教具, 因此, 教学内容生动具体、多样化, 改变了教学模式和学生学习方式, 学生实验兴趣得以提高。
2.2 提高教学效率, 消除不真实的想象
计算机在实验室一般具有展示课件、播放光盘、仿真软件实验平台等多项综合功能, 比传统实践教学内容丰富得多, 可省去教师在黑板上画图和抄写实验报告的时间, 也可突破有些图形无法在黑板上展现的局限, 提高了教学效率[1]。传统的课堂教学是一种相对封闭的教学模式, 给学生提供不了某些真实的场景, 计算机技术则能具体地模拟展示事物及事件过程, 展示特殊场景, 如触电事故、雷击事件、短路故障等, 消除了学生不真实的想象。
2.3 使教师、学生掌握专业前沿知识
计算机在现代机械电子工业生产中已得到广泛的应用, 如今的电路绘图已经完全运用计算机进行, 软件有Multisim, Protel99se, Proteus PCschematic, CAD Autocad等。CAD绘图与设计、数据分析不再是用笔和纸能完成的工作了, 均须借助计算机的分析处理, 因而教学时计算机的参与必不可少, 这样才能让学生学到前沿知识及先进技术, 才不会造成学校培养与企业使用脱节的尴尬情况。
2.4 利于指导学生的实践操作
电类专业实践教学内容多, 在传统教学中, 教师要反复演示讲解。目前, 学生做电机控制实验时, 在试验台左边是计算机屏幕, 其上呈现的图像可直接作为参照, 还可以在计算机上设置动画, 更加形象易懂。学生在试验台的右边连接控制电机线路。还可以将实验步骤、操作过程制成视频, 播放时可随时停止和继续播放, 学生还可以反复观看, 这样既减少了教师重复讲解, 也利于教师指导学生的实践操作。
2.5 能弥补设备器材的不足
院校正处于高速发展期, 实验室常会出现元器件不齐全现象, 有些是因为器材更新快, 有些是因为昂贵无力购买, 仿真实验设备可以解决这一难题, 而且能够收到良好的教学效果。同时设备器材也不会轻易丢失, 免去无力找回而影响下次实验的麻烦。
3 强化计算机在实验中的功能, 使实验教 学改革达到最佳效果
3.1 提升学生自主学习和自主实践的积极性
在目前的机电专业教学中, 强调学生利用计算机网路工作学习的实践能力、创新能力, 因而作为组织者、引导者的教师, 应充分发挥学生的主体意识, 培养学生的主观能动性, 着力培养他们自主学习、自主实验的积极性。教师将现代化教学手段与传统教学手段有机融合, 施教方法和教育理念由封闭性、理论性向开放性和实践性转变。教师自身要加强学习新知识、新技术, 练好新技能, 驾驭好新形势下的实践教学过程, 激发学生在实验中的主体意识。
3.2 合理运用计算机技术
在电学专业实验教学中计算机技术已不可缺少, 仿真、CAD、电路、电机拖动等课程应掌握的内容图形较多, 课件制作比较难, 加重了教师的负担。因此, 需改变过去的教学风格, 让教师真正把计算机当做自己教学的工具, 利用计算机技术优化课堂实践教学, 有针对性地使用恰当的教学方法, 使课堂教学取得最佳效果。如训练电工技能中的接线工艺、安装焊接工艺、器件的拆装、电机安装及故障排除、攀爬电杆训练等[1], 就不能完全依赖于计算机仿真技术, 必须使用真实的实验设备训练学生的技能。
3.3 提高软件、课件运用效果, 促进实验教学 改革
学生学习仿真软件、绘图软件时会有一定难度, 为了达到良好的学习效果, 应创新教学方法, 降低教学难度, 使学生快速适应新的教与学的模式。因此, 新教学模式体现新技术和当前科技实际, 应统一规划、建设, 做好软件和课件制作, 适时更新内容和器材, 使之达到科学性原则, 从而更好地服务于实践教学, 真正达到促进教学改革的效果。
3.4 合理运用不同教学方法因材施教, 培养学生 职业岗位实践能力
采用什么样的教学方法, 做到因材施教, 使学生适应新的教学环境, 新的实验器材, 使之毕业后达到新的岗位要求, 是教师和教学管理者应该考虑的问题。灵活运用讲授法、讨论法、练习法、项目探究法等教学法, 因材施教, 才能取得良好的教学效果。如在课程教学进行到2/3时, 将教师主导下的项目教学方式转变为学生自主式的项目设计教学模式, 由学生分组或单独完成项目。学生利用计算机计算、绘图、看视频, 查阅相关资料, 提出设计方案, 讨论方案, 执行方案, 报告总结评估, 提高自身的综合素质。学生在有限的时间内完成实验和实训, 学会用计算机控制电路, 采集、处理信号的实验方法, 参与工艺流程设计与运行控制, 掌握基本的实践技能。教师一方面激励优秀学生, 使其创新能力得以进一步发展, 另一方面重点督促辅导后进的学生, 实现全体学生实践能力均达到合格要求的目的。
4 结束语
目前我国正努力实践科教兴国战略, 教育应面向现代化、面向未来高科技, 不应停留在落后的方式、手段、观念、设备上。充分利用计算机在实验教学中的功能, 处理好软件问题, 确保网络的畅通, 让学生在无障碍的环境下学到先进的技术, 让计算机技术成为学生提高实践能力的助推器, 促进教师提高能力推进教学改革的催化剂, 使计算机电工实验室成为学生科技创新的孵化器, 培养更多、更优秀的社会急需的机电专业具有创新能力、适应职业岗位需求的技能型人才。
参考文献
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