“電工學(xué)”開放性實(shí)驗(yàn)的探索與實(shí)踐

李昌春，侯世英，李 利

(重慶大學(xué)電工理論與新技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶 400030)

0 引言

電工學(xué)是高等院校工科非電專業(yè)開設(shè)的一門技術(shù)基礎(chǔ)課，它的主要任務(wù)是為學(xué)生學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)和從事工程技術(shù)工作打好電工電子技術(shù)的理論基礎(chǔ)，并使他們受到良好的基本技能的訓(xùn)練［1］。電工學(xué)課程的知識(shí)、內(nèi)容與現(xiàn)實(shí)生活緊密相聯(lián)，在各行各業(yè)中起著重要的作用和不可替代的地位，其實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)尤為重要，只有通過大量的實(shí)踐，才能培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用儀器儀表的能力、分析解決問題的能力、研究探索科學(xué)的能力，從而真正達(dá)到綜合創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。隨著實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的進(jìn)行，我校電工學(xué)實(shí)驗(yàn)早就實(shí)施了單獨(dú)開課，單獨(dú)計(jì)學(xué)分的改革，但開放性實(shí)驗(yàn)教學(xué)才剛開始進(jìn)行償試。

1 什么是開放性實(shí)驗(yàn)

開放性實(shí)驗(yàn)與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課程最大的不同在于改變了固定實(shí)驗(yàn)步驟照方抓藥式的被動(dòng)性，使學(xué)生有了很大的自由發(fā)揮空間。它應(yīng)包含兩方面的含義，即時(shí)間開放和內(nèi)容開放［2］。

時(shí)間上的開放即在規(guī)定了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容以后，學(xué)生可以選擇完成實(shí)驗(yàn)的時(shí)間，這樣學(xué)生可以在時(shí)間上有較大的靈活性，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。內(nèi)容上的開放是指學(xué)生在實(shí)驗(yàn)里除了規(guī)定的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，還可以根據(jù)自己的專業(yè)愛好，對(duì)某一知識(shí)點(diǎn)的深入理解，選擇和設(shè)計(jì)規(guī)定以外的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，這樣有助于學(xué)生綜合創(chuàng)新能力的培養(yǎng)和提高。

試點(diǎn)班的許多學(xué)生認(rèn)為，開放性實(shí)驗(yàn)?zāi)ゾ毩怂麄冇掠谔剿鞯囊庵?，鍛煉了他們從事科研活?dòng)必須掌握的獲取信息、分析信息的能力和動(dòng)手能力，體會(huì)到了失敗后成功帶來的快樂和欣喜。同時(shí)，開放性實(shí)驗(yàn)也增加了師生之間的交流和了解。

2 教師應(yīng)如何指導(dǎo)開放性實(shí)驗(yàn)

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)一般是指導(dǎo)教師畫好實(shí)驗(yàn)電路，規(guī)定了實(shí)驗(yàn)步驟、如何接線等等，交待得清清楚楚，讓學(xué)生一步步跟著做就行了，這種教學(xué)方式在很大程度上制約了學(xué)生智力的培養(yǎng)和獨(dú)創(chuàng)性的發(fā)揮。開放性實(shí)驗(yàn)，指導(dǎo)教師應(yīng)該在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維能力這方面多下功夫，讓學(xué)生在反復(fù)實(shí)踐和屢遭挫折中體味發(fā)現(xiàn)的喜悅。作者認(rèn)為在創(chuàng)造性思維教學(xué)中應(yīng)注意下面幾點(diǎn)。

(1)激發(fā)法—培養(yǎng)思維的深刻性

教師在指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)過程中，應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)激發(fā)學(xué)生的思維，啟發(fā)、提問學(xué)生，而不要直接給出答案;精心設(shè)計(jì)發(fā)問的方式和內(nèi)容，給學(xué)生以方向性的指導(dǎo)，鼓勵(lì)學(xué)生追求獨(dú)創(chuàng)性的思路;要充分引導(dǎo)學(xué)生挖掘事物的內(nèi)在本質(zhì)和規(guī)律。例如:在做RLC串聯(lián)交流電路實(shí)驗(yàn)時(shí)(電路如圖1所示)，用SS7802雙蹤示波器分別觀察uR、uL和uL、uC兩組波形及其相位關(guān)系時(shí)，必須正確選擇待觀察的兩個(gè)信號(hào)電壓的公共點(diǎn)，否者屏幕上只出現(xiàn)一個(gè)信號(hào)電壓波形，而另一信號(hào)電壓被短路掉了。在指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)過程中，筆者只是給學(xué)生啟發(fā)式的提問，而不直接給他們解答為什么?剛開始學(xué)生產(chǎn)生困惑，經(jīng)過幾次實(shí)踐終于弄清楚了示波器雙通道測(cè)試觀察兩信號(hào)的原理，加深了理論知識(shí)的掌握。

圖1 RLC串聯(lián)電路

(2)探索法—培養(yǎng)思維的獨(dú)創(chuàng)性

培養(yǎng)思維的獨(dú)創(chuàng)性是創(chuàng)造性思維教學(xué)的要旨。要使學(xué)生具有獨(dú)特的視角、新穎的思維，沒有豐富的想象力則不行，但任何大膽的想象，任何獨(dú)特的思考又必須經(jīng)過科學(xué)的檢驗(yàn)和論證。實(shí)驗(yàn)探索應(yīng)是學(xué)生思維創(chuàng)造性和科學(xué)性的有效手段。例如:在做單管電壓放大電路實(shí)驗(yàn)(電路如圖2所示)，研究靜態(tài)工作點(diǎn)改變引起輸出波形失真時(shí)，在輸入信號(hào)ui大小合適，輸出u0波形完好的前提下，調(diào)節(jié)RP使其阻值朝一個(gè)方向變化(減小或增大)，這時(shí)輸出u0波形若變?yōu)榱藞D3所示的失真波形，這是什么失真?RP阻值是調(diào)大了還是減小了?這時(shí)要測(cè)試C、B、E三點(diǎn)的靜態(tài)電位是否應(yīng)去掉ui輸入信號(hào)?對(duì)這些問題學(xué)生是各說不一，這時(shí)教師就應(yīng)及時(shí)引導(dǎo)學(xué)生去分析、去探索、去驗(yàn)證，而不應(yīng)直接回答學(xué)生。在不斷的分析、探索過程中，學(xué)生的思維品質(zhì)會(huì)得到空前的提高。

圖2 共射單極放大電路

圖3 失真波形

(3)歸納法—培養(yǎng)思維的概括性

沒有概括和總結(jié)就難以抓住事物的本質(zhì)，就難以揭示事物的內(nèi)在規(guī)律。每做完一個(gè)實(shí)驗(yàn)，應(yīng)要求學(xué)生概括總結(jié)出本次實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)、難點(diǎn)，各儀器設(shè)備在使用過程中的注意點(diǎn)，從而為下次實(shí)驗(yàn)打下一個(gè)基礎(chǔ)或搭建一個(gè)平臺(tái)。

3 開放性實(shí)驗(yàn)改革的其它內(nèi)容

開放的實(shí)驗(yàn)室并不是實(shí)驗(yàn)設(shè)備和學(xué)生的簡(jiǎn)單組合，而是組織形式和教學(xué)內(nèi)容統(tǒng)一，扎實(shí)基礎(chǔ)與鼓勵(lì)創(chuàng)新兼顧的有機(jī)整體，只有科學(xué)、健全的新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)機(jī)制，才能推進(jìn)創(chuàng)新人才培養(yǎng)的可持續(xù)發(fā)展［3］。

首先，學(xué)校應(yīng)加大實(shí)驗(yàn)教學(xué)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，陳舊老式的實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備應(yīng)予以淘汰，增加先進(jìn)的、新型的測(cè)量、顯示及開發(fā)設(shè)備，使實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確，結(jié)果更可靠，同時(shí)也為深層次的實(shí)驗(yàn)提供必要的支持，保證1人/組的實(shí)驗(yàn)效果。

其次，要更新實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，即加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教材建設(shè)，形成與新的人才培養(yǎng)模式相適應(yīng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。由于電工學(xué)是面向各類非電專業(yè)開課，各專業(yè)對(duì)電工學(xué)的要求、學(xué)時(shí)數(shù)也不一樣。因此，電工學(xué)實(shí)驗(yàn)應(yīng)分三個(gè)層次，即電工電子基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn);電工電子綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn);現(xiàn)代電工電子實(shí)驗(yàn)。根據(jù)不同的對(duì)象和專業(yè)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的優(yōu)化組合。不管是那個(gè)層次的實(shí)驗(yàn)，教師在指導(dǎo)過程中都應(yīng)以啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生為主，讓學(xué)生通過獨(dú)立思考自主完成實(shí)驗(yàn)。

第三，隨著開放性實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)設(shè)備的增多，實(shí)驗(yàn)的維修投入必然會(huì)增大，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)隊(duì)伍建設(shè)就迫在眉睫。應(yīng)鼓勵(lì)和動(dòng)員具有高學(xué)歷、高職稱和實(shí)驗(yàn)技能強(qiáng)的教師參加實(shí)驗(yàn)教學(xué)和實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，同時(shí)加強(qiáng)在職實(shí)驗(yàn)人員的提高培訓(xùn)。實(shí)驗(yàn)室要實(shí)行嚴(yán)格的聘任制度，按需設(shè)崗，按崗聘人，明確實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員的任務(wù)、職責(zé)。建立和完善實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理機(jī)制，保證開放性實(shí)驗(yàn)改革順利進(jìn)行。

4 結(jié)語

開放性實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革是一個(gè)系統(tǒng)工程，涉及到教學(xué)管理體制、實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法手段、實(shí)驗(yàn)教師隊(duì)伍建設(shè)等諸多方面。通過改革提高實(shí)驗(yàn)教師的業(yè)務(wù)素質(zhì)，加強(qiáng)鞏固學(xué)生的理論基礎(chǔ)，培養(yǎng)提高學(xué)生的科學(xué)實(shí)驗(yàn)素質(zhì)和綜合創(chuàng)新能力?！皩?shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備寧可用壞，也不應(yīng)把它們閑置起來”，我是這樣的觀點(diǎn)。各高校應(yīng)充分利用好實(shí)驗(yàn)室這塊創(chuàng)新人才的培養(yǎng)基地。

［1］ 李雪瑤，電工實(shí)驗(yàn)技術(shù)，重慶大學(xué)出版社，2002.8

［2］ 李慧，高校開放性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的研討，實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2003，(5):172-174

［3］ 尹建國等，21世紀(jì)大學(xué)教學(xué)的新使命［J］.江蘇高教.2000，(2):74