加强实训指导提高学生动手能力

2015-06-25赖树明韩清涛宋跃李艳霞杨杰叶海

东莞理工学院学报 2015年1期

赖树明韩清涛宋跃李艳霞杨杰叶海

(东莞理工学院电子工程学院，广东东莞 523808)

实验教学是现代教学体系中不可缺少的重要组成部分，是培养学生实践能力和创新精神的重要手段和必要途径［1］。在以往的教学中，普遍对实验教学不够重视。面对不同专业背景的学生，怎样提高他们的动手能力，是摆在实验老师面前的难题。笔者在长期的电工实训实验教学中，采用分层次教学、实物教学等教学方法，收到了良好的效果。

1 研究背景

东莞理工学院电工实训实验室是省级电工电子实验教学示范中心的重点建设实验室，面向全校文科、理科近10 个专业，全年培训学生600 人以上。电工实训是对前面学习了电工学或电路分析等基础知识后的再深入学习、巩固，是理论联系实际而又偏向应用的一门实践课程。该课程主要讲述电工基本知识与操作、电工仪表、照明电路、电机与变压器、低压电器、电动机控制等内容，为学习好后续课程如电机拖动、可编程控制器等打下基础，强化学生的工程化观念和严谨的科学态度。然而，电工实习与其它实验课程的考核体系一样，与实际要求存在着较大的差距，主要表现有:

1)电工实习的教学模式与卓越工程师计划要求不符。当今要注重基本知识的传授，实验性统一性强，现有的培养模式未能体现多样性和创造性。

2)教学内容陈旧，验证性实验多，设计性的少，并且实验手段落后，未能及时将计算机辅助分析与设计引入到实验中来。

3)评价系统不尽合理，实验考核方式单一，不同专业参差不齐的学生一视同仁，不能体现差别，创新激励不够［2－3］。

2 教学改革

电工实训实验室2010年之前的主要设备有自行研制的3 种不同实验内容的实验操作台共60 套及三相电机40 台. 2010年电工实训实验室成为了我校省级电工电子实验教学示范中心的重点建设实验室，目前已建成了一个全新的150 多平方米的电工实训实验室，有50 套综合电工柜、100 台三相电机及各种电工仪器设备，主要面向全校学生。按照教学大纲的要求，该课程实践学时为1 周，1 个学分，必修课。

2.1 实验内容与目标调整

教学目标:基本掌握常用仪表和低压电器的工作原理和使用方法;能够利用电器元件连接成实际电路;能够进行电路的故障排查;能够进行独立思考，且能够进行一些新的设计和调试;培养严谨求实的作风，牢固树立安全用电意识［4］。

教学内容:电工基本常识与操作、电工仪表、单相照明电路、三相照明电路、电动机正转控制电路、电动机正反转控制电路、电动机联动(顺序控制)控制、电动机定时自动控制、电动机定子绕组Y－△换接降压启动控制电路等。

电工实训是培养学生动手能力的重要途径之一，是理论教学与实践的完美结合，我校电工实训的理论环节包括模拟电路、数字电路、电工学等电子基础理论知识，实践环节包括电工基本工艺、连接和调试实际电路、故障分析修复、设计和调试新功能电路。理论方面，依靠PPT 演示、电工实训仿真系统［5］、实物教学使学生对电工技术基础理论知识有全面的了解，在充分理解的情况下进行实践操作，遇到错故障时以引导的方式让学生自己根据电路图查找原因并解决，锻炼学生思考问题、分析问题、解决问题的能力。

2.2 实验方法与手段改进

对于电工实训的理论课程，我校仅安排6 个学时，而实践环节也仅有24 个学时，由于学时有限，授课方式仅限于统一集中讲解和实践操作，师生之间没有充分的互动，学生被动学习，以至于制约学生发展的积极性和创新性。与此相关的实训内容如单相、三相照明电路、电动机控制电路等，内容陈旧，缺乏新意，已经无法满足学生对新知识的探求，学生的水平只能停留在根据电路图进行简单连接和调试，了解一般常用元器件。正是由于学时少，方式单一，内容陈旧的限制，学生在综合应用能力、创新能力达不到更深层次的发展，不利于培养学生成为设计型、创造型的人才。因此，我们根据最新技术的发展，重新设计多种控制电路图，以贴近实用性。在上课的过程中，增加讨论环节和问答环节，调动学生的积极性。

2.3 实验考核改进

实验室使用的是36V/220V/380V 的电压，授完理论课后，就开始进行实操. 但由于学生刚开始时对电工柜的布局不熟悉，对于哪些是控制电压36V，哪些是电机工作电压220V/380V 比较容易搞混乱，并对电的安全意识很薄弱。虽然，在实验前，老师反复强调安全意识，但是实验的过程中，如果发现实验现象不对，学生就有急于带电拆线更正的危险动作，一味追求实验速度，完成实验任务，忽略实验真正目的。因此，引入竞争意识，在追求速度的同时，更注重实验效果。如在实验操作的过程中，强调反复检查后再上电，如果上电烧掉保险丝就要扣分。所以，既追求实验速度，又能保证实验质量，而且在指导老师检查实验时，对其中的电路有问答环节，全部答对这个实验才能算过关，使学生不单是机械的接线工。

2.4 加强设计性实验指导

在以往实验教学中，对待文科、理科学生授课的内容一样，实验内容也一样，并没有根据学生的专业背景、培养目标而区分对待。使得有一些文科的学生对于电工的内容感到一头雾水，而一些专业基础比较好的学生(如电子卓越班的学生)感觉到太简单，不利于各类学生在实训中在各自的“最近发展区域内”得到充分发展。因此，我们设计出功能一样而实现方式不同的多个控制电路图，采用分层次教学方法，对不同专业背景、不同能力的学生采用同样功能但不同实验内容的教学方式，使他们能充分的学到专业所需要的知识［6］。

2.5 引领学生参加各种电子比赛

在上电工实训实验课时，有意识地引导学生参加电子的各种比赛. 如西门子杯全国大学生工业自动化挑战赛、中国机器人大赛暨RoboCup 公开赛、全国大学生电子信息实践创新作品评选等，更进一步强化学生的动手能力。

另外，电工实训时间安排不合理。电工实训作为电子工程学院的一个特色实践环节，一般参加实习的人员为一、二年级的学生，实习时间一般会被安排在每一个学期临近期末考试的几周。然而这个时间段一般是学生最忙碌的时候:复习、期未考试、课程设计，这种超负荷的压力导致大部分学生从思想上不重视这一门课，在实习期间敷衍了事，无法集中精力在电工实训上。因此，将电工实训由集中到一个星期改为像其它专来课分散的来上，收到较好的效果。

3 设计实例

在电机控制实验中有电动机正转控制电路、电动机正反转控制电路、电动机联动(顺序控制)控制、电动机定时自动控制、电动机定子绕组Y－△换接降压启动控制电路，为了让学生有目的地进行综合设计，培养多层次的人才，在教学内容与方式上都应分层次。下面以在日常教学中的一个实验——电动机定时自动控制作为例子来说明。

3.1 文科班的学生采用电路功能性作为教学重点

电路原理:SB3 按下去，KM3 得电联锁，HL2 亮，2－58 和2－59 闭合，电动机1 工作，同时启动定时器KT1，定时器常开3－49 和3－50 闭合，KM4 得电联锁，3－1 和3－2 闭合，HL3 亮，电动机2工作，同时3－3 和3－4 断开，定时器停止工作，这时，电动机1 和电动机2 同时运转起来，按下SB2，两台电动机停止运转。

上课前，老师给学生带有网络标号的控制电路图如图1，要求学生能读电路图，并且能根据电路图中的网络标号在电工柜接好线，排除故障，将两台电机定时自动功能演示出来。对于先做完的学生，可以获得加分，以此调动学生的积极性，但如果在做实验的过程中，粗心大意，没有按要求接好线，导致保险丝烧坏，要扣分，通过这些措施使学生能认真的完成实验。