淺談關(guān)于做好電路實驗教學(xué)的幾點建議

張 紅，徐慧平，肖 波，李開成

(華中科技大學(xué) 電氣學(xué)院，湖北 武漢 430074)

“電路測試技術(shù)基礎(chǔ)”(以下簡稱 “電路實驗”)是華中科技大學(xué)針對電類專業(yè)開設(shè)的與 “電路理論”教學(xué)配套的獨立設(shè)課的實驗課程，屬于專業(yè)基礎(chǔ)實驗，在全國理工科大學(xué)里均有開設(shè)。其目的一是為了讓學(xué)生進(jìn)一步理解電路理論學(xué)習(xí)中的相關(guān)概念，二是與實際結(jié)合，讓學(xué)生充分了解實際中元器件和實驗電路的特性，進(jìn)而更好地掌握電路理論知識。近年來該課程一直被評為華中科技大學(xué)為數(shù)不多的校級優(yōu)質(zhì)實驗課程之一。

1 用實驗方法作為主線貫穿整個實驗教學(xué)

“電路實驗”作為 “電路理論”的實驗課程，一般都是分成3個大的單元安排實驗內(nèi)容:直流、交流、動態(tài)。直流單元用到的是伏安測量法，交流單元用到的是三表法，動態(tài)單元用到的是示波測量法，學(xué)生如果能將這幾種方法靈活運用于電路或電量的測量中，也就掌握了 “電路實驗”課程的精髓，這也正是該實驗課開設(shè)的目的所在。

圖1 實際穩(wěn)壓源外特性的實驗電路

在實驗方法的傳授中，不能簡單死板地灌輸，要用多種形式啟發(fā)學(xué)生思維，最簡單的方法就是提問，讓學(xué)生去思考，在思考中將實驗方法融會貫通。如直流單元的第一次實驗，任務(wù)之一是測量實際穩(wěn)壓源的外特性，實驗線路如圖1所示。針對這個實驗，用到的是伏安測量法。所謂伏安測量法，就是在所測電路兩端外接一個變阻器，調(diào)節(jié)電阻值，可以測得不同的電壓電流值，在坐標(biāo)平面逐點描繪出來就可以得到實際穩(wěn)壓源的伏安特性，非常簡單。但此時，如果針對實驗方法提一個問題:假如想測量A、B點右側(cè)電阻元件的伏安特性，我們應(yīng)該怎么辦？一些能力強的同學(xué)最后可以能回答，即以電源電壓作為變量，測量電阻兩端的電壓電流。該問題的提出:一是可以激發(fā)學(xué)生的逆向思維，做到舉一反三、活學(xué)活用；二是克服了傳統(tǒng)實驗中學(xué)生們喜歡照葫蘆畫瓢的惰性，激發(fā)其主觀能動性；三是突出了伏安測量法應(yīng)用的靈活性，讓學(xué)生更好地掌握該方法。

2 抓好實驗預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)

抓好實驗預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)，往往可以起到事半功倍的作用。實驗預(yù)習(xí)可以讓學(xué)生提前理解實驗?zāi)康暮驮恚⑶裔槍嶒炄蝿?wù)設(shè)計出實驗線路及數(shù)據(jù)表格，為很好地利用課堂4學(xué)時完成實驗內(nèi)容做好充分的準(zhǔn)備工作，這樣也給學(xué)生有能力在課堂上跟老師進(jìn)行互動創(chuàng)造了條件。同時還避免了學(xué)生對于實驗內(nèi)容一無所知，盲目被動地接受知識，囫圇吞棗，學(xué)無所獲等不良現(xiàn)象的發(fā)生。所以學(xué)生需要在實驗之前，在課外做好充分的預(yù)習(xí)，寫好預(yù)習(xí)報告。預(yù)習(xí)報告一般包括實驗?zāi)康?、原理、設(shè)計的實驗方案及實驗線路。

對于學(xué)生的預(yù)習(xí)報告，老師一定要把好檢查關(guān)卡，上課之初必須檢查完成情況，沒有寫的不能進(jìn)行當(dāng)次實驗；否則會讓這個重要環(huán)節(jié)流于形式，達(dá)不到敦促學(xué)生認(rèn)真預(yù)習(xí)的目的?，F(xiàn)在有些第一次帶 “電路實驗”課程的老師們沒有體會到實驗課與理論課教學(xué)的不同之處，以為講解了知識點學(xué)生就一定能接受，實際上并非如此。因此，教師應(yīng)該投入更多的時間和精力去關(guān)注課堂上學(xué)生出現(xiàn)的各種狀況，并及時進(jìn)行指導(dǎo)。抓好這些重要環(huán)節(jié)，一定能取得事半功倍的教學(xué)效果。

3 設(shè)計經(jīng)典的實驗?zāi)K，不斷優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，提高教學(xué)質(zhì)量

電源、實驗?zāi)K、測量儀表是組成 “電路實驗”的3要素，3個單元對應(yīng)不同的3要素，其中電源和測量儀表為常用設(shè)備，只有實驗?zāi)K可以很好地反映出課程水平。學(xué)院根據(jù)課程特點，設(shè)計了一些特色電路，比如故障檢查電路、4種受控源電路、日光燈實驗電路、三相實驗電路等，如圖2所示，給出了部分電路面板圖。隨著教學(xué)過程的不斷深入，不斷地改進(jìn)電路模塊、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，致力于提高教學(xué)質(zhì)量。如在交流單元，改進(jìn)了原來用電感元件代替日關(guān)燈電路模擬感性電路提高功率因數(shù)的缺陷，大膽地引入了單相220 V作為實驗電壓。研究三相電路特點時真正用到了線電壓380 V。電壓提高了，危險系數(shù)增加很多，給教學(xué)工作帶來很大風(fēng)險。學(xué)院一方面增加很多保護(hù)環(huán)節(jié)；另一方面，加強實驗教學(xué)過程中的巡視，以確保學(xué)生安全。這樣做目的只有一個，使用電網(wǎng)電壓主要是為了與實際接軌，保證理論與實際不脫節(jié)，讓學(xué)生感覺到理論學(xué)習(xí)不僅僅是紙上談兵，而是現(xiàn)實中實實在在有用的知識，以提高其學(xué)習(xí)興趣。

此外，圖2(b)三相電路是改進(jìn)后的版本，這里巧妙地用三個燈泡并聯(lián)后再串一個3 kΩ的大電阻作為每一相的負(fù)載，既用到了日常的小燈泡，與實際更貼近，也保證了在電網(wǎng)電壓下使用的安全性。還有些改進(jìn)可能僅僅是為了教學(xué)更方便。如對于故障電路所做的修改，圖2(c)、(d)分別是I、II型實驗臺的故障檢查電路，兩個電路基本一致，只是改進(jìn)后的II型實驗臺上在defg支路增加了一個阻值相等的電阻元件R7(R5＝R6＝R7)，UR7的值可以作為該支路數(shù)據(jù)異常的判斷依據(jù)，能夠使學(xué)生檢查故障的思路更加清晰。

因此，實驗?zāi)K可以最真實地反映教學(xué)思想，它絕不應(yīng)該是一成不變的，而是需要不斷改進(jìn)、升級，配合不斷優(yōu)化的教學(xué)內(nèi)容，提高課程的教學(xué)質(zhì)量。

4 開發(fā)實際控制對象輔助教學(xué)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

一門課程的教學(xué)成功與否，很大程度上取決于學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣大才會愿意主動花更多的時間和精力去深入研究相關(guān)內(nèi)容，正所謂興趣才是最好的老師。這里說的成功不局限于指考試成績，還指更多的潛移默化的作用，因此要想教好 “電路實驗”課，課程之外還需要花一定的時間和精力，想方設(shè)法去激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，與實際接軌，開發(fā)一些實際控制對象輔助教學(xué)，可以收到較好的效果。

如結(jié)合交流單元的 “日光燈電路與功率因數(shù)提高”實驗，學(xué)院通過校設(shè)備處立項研制了一個變電站電壓無功自動控制模型，模型模擬了實際的變電站環(huán)境及多種負(fù)載，通過控制電容投切，自動實現(xiàn)控制整個系統(tǒng)無功功率的功能。上課的時候現(xiàn)場演示給學(xué)生看，學(xué)生興趣大增，尤其對于電氣學(xué)院的學(xué)生，學(xué)習(xí)、接觸過電力系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識，對這樣的實物演示表現(xiàn)出很大興趣。學(xué)生感興趣的除了電路的相關(guān)理論知識，還有單片機控制技術(shù)，既起到了強化知識點，拓寬學(xué)生知識面的作用，也增強了學(xué)科間的相互聯(lián)系，很好地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。如果條件允許，老師們應(yīng)該盡量多的研制一些實際的控制對象輔助教學(xué)。

5 充分利用互聯(lián)網(wǎng)資源，讓傳統(tǒng)的實驗與時俱進(jìn)

隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)時代早已來臨，

作為高等學(xué)府一定要走在時代前列，因此，要以發(fā)展的眼光，充分利用互聯(lián)網(wǎng)資源，讓傳統(tǒng)的實驗與時俱進(jìn)。

5.1 建立 “電路實驗”網(wǎng)站，更好地為學(xué)生服務(wù)

建立 “電路實驗”網(wǎng)站，一些教學(xué)課件和儀器設(shè)備的使用視頻、實驗注意事項等均可以上傳到網(wǎng)站上提供給學(xué)生，讓他們能隨時觀看或下載，無形中擴展了學(xué)生實驗的空間和時間。

5.2 引進(jìn)仿真教學(xué)軟件，提高教學(xué)效率

現(xiàn)在適合于電路仿真的軟件有很多，可以鼓勵學(xué)生在實驗之前用仿真軟件做一下實驗，再與實際測量數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，既熟悉了仿真軟件的使用，也可以更好地完成實驗預(yù)習(xí)。

6 結(jié)束語

總之，不要把教學(xué)過程簡單地理解為教與學(xué)的過程，可以做的事情很多，只要愿意花時間、花心思，一定能收到成效，并得到學(xué)生的好評。在今后的教學(xué)活動中，仍將以服務(wù)學(xué)生為宗旨，彰顯教育理念，尤其把提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣放在首位，繼續(xù)不斷地研究教學(xué)方法，寓教于樂，為爭取把傳統(tǒng)的 “電路實驗”課程打造成為省級、國家級優(yōu)質(zhì)課程貢獻(xiàn)自己的微薄之力。

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