工程教育下电工技术教学的革新

传统实验教学方法存在的问题

目前，高等教育中大部分的实验教学方法老套、手段单一。电工实验教学模式通常是从实验目的、实验原理、实验设备与器材、实验内容与实验注意事项这几个方面来讲解。而在对当次实验内容的讲解中，甚至还详细地描述实验步骤。学生在整个实验过程中，没有独立思考的时间和余地，而仅仅只是在教师讲解的基础上，完全依赖实验教材，按照书上规定的操作步骤“依葫芦画瓢”、记录数据，最后填写实验报告，验证理论成功［1］。整个过程忽视实验技能和综合素质的培养，甚至有些学生连基本理论都懒得思考，更谈不上创新精神［2］。这种实验教学方法根本不利于培养学生的学习兴趣，不利于培养学生的工程实践能力，不适合现代实验教学的需求与发展。实验教学作为高等教学体系的一个重要组成部分，真正要实现的是通过实验教学不仅能够加强与理论知识的联结，使学生更好的理解并应用理论知识，又要使实验所教授的技能、方法与工程实践相结合，使学生在以后的工作生活中能够解决工程实际问题，学有所用。

改革实验教学方法

改革后的实验教学方法应使学生能够直接参与思考和解决问题的活动，减少被动的接受信息。留更多的时间让学生充分理解与实验相关的理论知识，并且思考、讨论实验指导书上所提供的实验方法在工程实践上是否可行，或者发现是否存在其他可行的实验方法等。在这些思考过程中学生不但能够获取更多的信息，同时也激发了学生主动思考问题的兴趣、提高了解决问题能力。

1增加实验讨论环节，引导学生主动思考

为了能让学生真正通过实验学会思考、提高解决实验中问题的能力，可在实验课结束前，根据实验涉及的问题多少抽出二三十分钟作为实验讨论环节。在讨论环节中教师将学生实验中出现的各类问题、实验现象与理论分析存在的差异以及实验涉及的理论概念等设计成讨论题，引导学生共同思考并解答。通过在实验教学中增加实验讨论环节，不仅能够让学生学习到实验的基本原理、基本技能，而且能够切实提高学生提出问题、分析问题、解决问题的综合能力及综合素质，同时也能提高其沟通交流能力。

2讲授实验相关工程案例、工程解决方案

所学知识技能能否在日后的工程应用当中派上用场，是学生们所关心的问题。实验教材中所提供的有些实验方法虽在简单的实验中可行，但在工程实践中却因其局限性而弃之不用。所以在实验教学中教师应适当引入课程实验相关的工程实例、工程解决方案，这样做不仅能够开拓学生眼界，更能使学生觉得自己学的知识是有用的，从而提高其学习的积极性。以电工技术实验中测定线性有源二端网络等效参数的实验为例，实验指导书上介绍的测量等效电阻R0的常用方法有开路电压短路电流法、伏安法、半电压法和直接测量法［3］。在工程实践中，我们一般不用电流表进行测量，而采用二次测电压法来计算等效电阻。方法如图1所示。

3加强实验仿真软件在电工技术实验中的应用

Multisim12是NI公司下属的ElectronicsWork-benchGroup最新的一款专门用于电子电路设计和仿真的EDA(电子设计自动化)工具软件，它具有界面形象直观、操作方便、元器件及测试仪表齐全，分析功能强大等优点，适用于高等院校电类专业课程的教学和实验。在电工技术实验中加入Multisim12软件的应用可实现电路分析设计与实验同步［4］，学生通过对其实物实验结果和仿真实验结果的对比、分析，验证实验结论或找出差异。下面以RC一阶电路的响应实验为例，在方波信号作为激励下，当电路参数满足τ=RCT/2，并将电容C两端电压作为响应输出时，电路输出信号电压与输入信号电压的积分成正比，称为RC积分电路。其仿真实验结果如图2所示。由图2可知，电容C两端电压由零值开始充电，经过若干个周期之后，充电时的电压初始值和放电时电压的初始值才在一定数值下稳定下来，在输出端输出一个锯齿波电压［5－6］。其达到稳定的时间与R、C的取值有关。实验仿真结果与理论分析结果一致。而由于实物实验中输入信号为一定频率连续输出的方波信号，肉眼从示波器观测到的已经是多个周期之后的稳定信号，所以从示波器实际观测中看不到电容C两端输出信号从零上升的过程。其实物实验结果(示波器波形截图)如图3所示。通过电路仿真实验，学生可以更加直观的分析理论知识，并能通过比较，理解理论与实际观测的差异，加深了学生对理论学习的理解，提高了学生的电路分析能力［7］。

4建好演示实验室，激发学生兴趣

在开设一门新的理论课之前，大多数学生都不了解这门课究竟研究的是什么，心中都有这样的疑惑:我学习这门课有什么用?如何用?为了解开学生心中的这些疑问，在实验室建设时应考虑建设一个演示实验室。在演示实验室里陈列各种元器件、实物模型、工程应用范例、历届学生作品展示等，这些模型、器具都是可由学生触摸和动手操作的［8］。通过绪论课学生来实验室参观的机会，实验教师讲解并鼓励学生多动、多操作陈列的模型以及各种综合应用，从而开阔学生的认知能力、满足学生的好奇心、激发学生进行创新实践的欲望。

结束语

工程教育的目标是为学生成为一名成功的工程师提供所需要的学习。实验室作为高校的实践地基，其实验教学是实现培养学生基本实验技能、掌握工程科学、工程学科知识、提高工程实践能力的重要途径。通过电工技术实验教学改革，学生能切实从实验教学中将理论与实践有效结合起来，并掌握工程研究的一般方法［9］。实验教学既培养了学生的综合能力与创新能力，又培养了学生科学严谨的工作态度，为工程教育目标的实现作出了应有的贡献。（本文作者：安寅、孟祥贵、王伟 单位：国防科学技术大学、机电工程与自动化学院）