电工学中设计性实验实施及效果分析

黄琦兰，沙 琳，秦伟刚，马 欣

（天津工业大学 电气工程与自动化学院，天津300160）

0 引言

电工学是高等院校工科非电类专业必修的一门技术基础课程，在工科教学体系中占有十分重要的位置，它为学生学习后续课程以及毕业后从事工程技术和科学研究等工作打下一定的基础。而且随着电子工业的飞速发展和计算机技术的迅速普及，它已成为所有理工科本科生的必修课程和部分文科专业的选修课程。

电工学课程涉及的内容多，信息量大，知识面广，新技术的不断增加。它既有自身的理论体系，又有很强的实践性。随着近年全球的金融危机，国内本科生的就业越来越难，而高职等毕业的蓝领却越来越受欢迎。社会也注重在实践动手、综合应用能力方面具有较强能力的人才。

因此，对课程进行实验教学改革，如何有效地提高学生的实践动手能力，显得尤为重要。我校电工教研室在2005年该课程完成天津市精品课课程建设的基础上，对电工学课程实验教学进行了一些有益的改革探索与实践，并取得了较好的效果［1］。以下就我校电工实验教学改革中，如何进行设计性实验、实践分析效果及体会与其他高校的教师交流，以拓展思路，加快我校实验改革的进程，真正提高学生的动手能力。

1 理论与实验一体化教学方式

对电工学进行设计性实验主要放在教材上册的继电接触器控制中。为此，我们对电工学上册（电工技术）中交流电动机及继电接触器控制这两章进行改革，采用把实验教学与理论教学的一体化的教学方式（授课均为二合一的班级）。具体实施办法是［2］：把理论教学安排在实验室进行，通过多媒体，实现理论和动手操作相结合的教学方式。在实际教学过程中，注意充分发挥学生的主观能动性和动手能力，在实验内容的选取上注意与工程实践相结合，实行基本操作技能、基础实验和综合实验三阶段台阶式教学方式，教学目的层次分明，循序渐进，使学生从电动机结构和铭牌数据的认识、常用低压控制电器的认识和使用方法学起，通过对接触器的单个基础操作，电动机的直接起动、点动、正反转控制，到两台电动机的顺序控制、时间控制以及小车的自动往还控制的设计和实现等综合应用，经历完整的自主学习的训练过程。

通过对学生进行了问卷调查和摸底，其中77%的学生非常欢迎把电工技术电动机和继电接触控制两章的理论内容引入实验室的一体化教学模式，认为这种教学尝试很好，对学习这些章节的知识很有帮助。学生可以在实验室看到各种电器元件的实物，很直观，易于接受。通过边听边看并动手操作的形式，增强了学习兴趣，丰富了课堂内容。尤其是以前在教室讲授不好理解内容，现在变得易于接受和理解，同时加快了平时实验的速度；也有20%的学生仅仅表示认可而已；只有3%的学生表示不太喜欢这种方式。

2 设计性实验具体实施方案

对学生进行设计性实验考核（针对继电接触器控制相关内容），采取一人一组，定时独立完成。为达到实验目的和效果，真实反映每个学生的动手能力。根据这几年的教学实践，在做设计性实验之前，有两个电机基础性的实验，学生可以在教师的指导下，熟悉对电机的一些基本控制（如：电机的时间顺序起动控制、电机的直接起动控制等），这些训练作为设计性实验的基础，在此基础上列出学生自选设计的实验题目，要求学生针对问题具备分析问题、设计实验方法并予以解决的能力。在这几年的设计性实验中，我们采用多种方案进行实践。

方案一：选择难度相当，具有代表性的题目对学生进行设计性考试（一般选择电机的正反转控制）。其特点是：设计题目具有代表性，考试管理方便，标准统一。但设计同一道题，较为单调，灵活不足。

方案二：采取开放式的模式，根据电动机的直接起动、点动、正反转控制，顺序控制、时间控制以及小车的自动往返控制内容，选择难度相当，灵活多变的多个题目，规定不同的分值，让学生进行抽签选择，这样加大了学生自选题目的比例，增强了学生的主动性。其特点是：灵活多变，兴趣提升。但题目分值标准统一较难，现场管理难度加大。

方案三：在方案二的基础上进行改进，采用开放模式，提供灵活多变的多个题目，让学生进行抽签选择。难度上分任选题、抽签题，其中任选题分及格题和加分题两种；抽签题是难度相当、灵活多变的多个题目。还为学生设计了答题样纸，增设了总结调查一栏。其特点是：灵活多变，兴趣提升，兼顾了两头，标准统一，现场管理方便。

设计性实验考试中，学生在规定的时间内，对自己抽到的题目进行理论电路的设计，然后现场接线实际操作，完成题目设计要求，由教师验收核对后进行记录，学生上交他们的设计的电路，最后教师给出综合成绩。考虑到学生能力不同的层次，鼓励和激发学生的创新意识，充分发挥他们的主动性和积极性，教师还准备了几个附加题供动手能力较强的学生自由选者。

对增加实验考试这种教学方式，通过多年的教学改革实践，我们发现这大大激发了学生的浓厚兴趣和普遍重视，使得学生对平时实验更为重视和自觉，不会出现以往相互抄数据蒙混过关的现象，学生能够更加自觉、主动的呆在实验室查电路，接线路，专心实验，不象以前对付对付就离开［2］；而且培养了学生动手能力、综合应用理论知识解决问题的能力，也使学生在掌握调试方法、审视自己设计的电路、个性化培养等方面得到锻炼。

3 设计性实验效果分析

2009年我们分别对07级工设2个班学生（收回调查表48份）、07级材料本科专业4个班学生（大三上学期，收回调查表109份）和08级非织造本科专业4个班学生（大二上学期、收回调查表105份）进行了继电接触器控制系统的设计性实验调查统计。

调查表显示：对于把交流电动机和继电接触器控制相关内容采用实验教学与理论教学的一体化的教学方式，95.8%以上的学生喜欢；94.5%以上的学生对继电接触器控制系统的设计性实验持欢迎态度，认为对自己的实验动手能力又提高和促进作用；对继电接触控制安排了抽题或选题考试这种形式，91.5%以上的学生认为对他们的实验动手能力和理解控制系统的内容有较大促进作用；相对低年级而言，高年级同学更欢迎课堂讨论的教学形式。

在调查表的建议和体会一栏中，92%以上的学生认为：继电接触控制设计性考试，进一步加深了对书上知识的理解，将所学的理论知识在实践中得到了应用，促进了自己的学习，增加了电工实验兴趣；增加了实际动手操作能力，自己获益匪浅，体会到实验成功、付出的喜悦。建议多安排这样的实践机会，多开放实验，加大实验力度。

4 结束语

通过在电工技术实验教学中进行设计性实验改革与实施，我们发现学生对实验增加了兴趣，学习和动手的主动性有了较大提高，设计性实验改革也受到大多数学生的欢迎。同时我们也取得了一些成绩：2008年 “非电专业电工电子课程教学改革的探索与实践”教学课题获天津工业大学校级教学成果二等奖；“四人抢搭器综合实验”获天津工业大学综合性实验二等奖。

实验教学改革建设是一项复杂而坚巨的任务，是一项系统工程，需要作长期深入细致的工作，与全国重点大学比我们做的还有不少差距，需要进一步开拓眼界，不断适应迅猛发展的电工电子技术对人才培养提出的新要求和挑战，使电工学课程的教学工作更上一层楼。

［1］ 黄琦兰，马欣，沙琳等.电工电子课程实验教学改革实践与探索.电工电子课程报告论坛论文集，2007：2230－233

［2］ 黄琦兰，马欣，沙琳等.电工技术课程理论教学与实践教学一体化的尝试.兰州理工大学学报，2008.5：184－185

［3］ 秦伟刚，柳震 黄琦兰等.电工学中可编程控制器综合实验改革与研究.兰州理工大学学报，2008.5：126－127