高职《电工技术》教学改革的探讨与实践

裴慧霞，孙娇娇，王平安

(郑州铁路职业技术学院，河南 郑州　451460)

一、教学现状

电工技术是研究电磁现象在工程中应用的技术科学，包括电磁能量和信息在产生、传输、控制、应用全过程中所涉及的各种手段和活动[1]。高职工科学生《电工技术》的前修课程为高等数学、大学物理，一般开设在第二、三学期。由于学生在校学习的三年中，一半以上的时间要进行实验与实训等动手能力的训练，同时许多专业课都需要电工技术为前修课程，这样就造成《电工技术》在第一、二学期开设。因为《大学物理》已删掉，《高等数学》学时压缩，内容删减，《电工技术》与《高等数学》同步开设，导致学生物理、高数知识薄弱，理解知识困难。电工技术课程电路理论分析计算比较多，学生对纯理论学习兴趣低，上课注意力差，分析计算能力比较弱，实验时因不理解内容乱接线，实验设备经常被损坏。

二、具体措施

(一)课程内容本着“必须、够用、管用”原则设计

电工技术课程要转变技术基础课只注重理论教学的观念，教学内容以工程实践中常用技术所需理论基础为主[2]。可以和后续专业课老师交流，把后续专业技术课和电工技术相关的学生难以理解的知识，设计成电工技术例题，或用实验来解决学生的疑问，并尽可能选用实际应用电路为例子。

(二)补充必要的高数、物理相关知识

教学中涉及高数、物理相关知识时，进行必要补充。学生很害怕电量相量计算、微积分推导等问题。从高职应用性的特点出发，这类问题技术上如果只需理解推导计算结论，那就简化计算，可以对这类问题在课堂上进行仿真实验，加深理解。

(三)理论教学与计算机仿真、实验相结合

《电工技术》课时压缩，理论教学内容多，大合班上课，不适合做课堂演示实验。但是可以在课堂理论教学中引入Multisim仿真技术，解决理论教学与实际动手实验相脱节问题。现在一台电子产品的设计过程，从概念的确立，到包括电路原理、PCB版图、单片机程序、机内结构、FPGA的构建，以及仿真、外观界面、热稳定分析、电磁兼容分析在内的物理级设计等等全部在计算机上完成。在Multisim虚拟实验情境中，探究寻找规律，得出结论，可把理论知识用计算机仿真再现出来，化抽象为直观，可以提高课程的趣味性，激发学生的求知欲，并可以在后续真实实验情境中检验结论。利用虚拟实验对传统实验的补充与改进，把验证性实验转变为创造性实验教学模式[3]。

教学策略为理论讲授+仿真实验+后续专业课联系实例。教学设计思路为：由后续专业课老师提出问题；设计仿真实验引入新课；理论讲解与仿真实验结合；由仿真实验导入动手实验。

三、电流、电压及其参考方向授课案例

(一)根据后续专业课老师提出的问题设计仿真实验

根据专业应用案例提出问题：在电力机车分析电路中，电流是怎样流的。

根据问题设计仿真实验：电灯泡通直流和正弦交流电，示波器显示电压波形电路，观察电流方向，导入新课。

电力机车分析电路图因为是部分电路，没电源，学生会提问为什么工作电流没有形成回路，电流是怎样流的。在部分电路中，直流电流由高电位流向低电位，如果是交流电路、复杂电路，实际电流方向难以判断，因此要首先选好参考方向，参考方向是电路分析的重要的基本概念，贯穿电路分析的始终，是分析计算电路的一把钥匙。

(二)设计仿真实验，引导学生观察得出新课内容

1.电流及其参考方向

设计仿真电路如图1，电流参考方向取的不同，电流值差一个正负号。

图1　参考方向与实际方向

2.电压及其参考方向

设计仿真电路，电压参考方向取的不同，电压值差一个正负号。

3.专业课应用案例

案例1.铁道供电直接供电回路，从电源取电到受电弓到电力机车，然后从铁轨回流到电源形成闭合回路(详细内容请参考北京交通大学王欢的硕士论文《牵引供电系统地回流分析及接地网交流电腐蚀问题研究》[4])。

案例2.电力机车系统主电路简化模型如图2(详细内容请参考山东大学张天宝的硕士论文《电气化铁道牵引变电所馈线保护研究》[5])。

图2　电力机车系统主电路简化模型

(三)由仿真实验导入动手操作实验

实验目的：掌握直流稳压电源、直流电压表、直流电流表的正确使用，学会直流稳压电路测量。

实验原理与说明：根据直流电压、电流的参考方向表示测量值，当不清楚电路中电压或电流的实际方向时，应先确定一个参考方向。

直流稳压电路电压的仿真测量如图3。直流电压表的“+”端接被测电压的参考正极，“-”端接被测电压的参考负极。若电压表读数为正，表示该电压的参考方向与实际方向一致，若电压表读数为负，表示该电压的参考方向与实际方向相反。

图3　直流稳压电路电压的仿真

直流稳压电路电流的仿真测量如图4。直流电流表与被测电路串联，且“+”端接被测电电流的参考正极，“-”端接被测电电流的参考负极。若电流表读数为正，表示该电流的参考方向与实际方向一致，若电流表读数为负，表示该电流的参考方向与实际方向相反。

图4　直流稳压电路电流仿真

直流稳压电路实验的仿真和实验测量结果如表1。

表1　直流稳压电路仿真和测量数据

四、分析与讨论

为了让学生能听懂且有兴趣地听课，应该采用多种现代教学方法：课程内容本着“必须、够用、管用”原则设计；补充必要的高数、物理相关知识；理论教学与计算机仿真、实验相结合。采用教学实践案例策略，根据后续专业课老师提出的问题，设计仿真实验引入新课，理论讲解与仿真实验结合，由仿真实验导入动手实验，从而提高学生独立思考能力、动手能力和应用能力。通过电工技术课程的学习，使学生具备电路识图能力、电路简单分析能力和使用常用仪器仪表的实验测量能力。

[1]王晓峰，邢毓华，李征.工科电工技术教学方法的探讨[J].教育教学论坛,2016(16):167-168.

[2]孙玉红.提高电工实训教学的实效性[J].中国职业技术教育,2013(2):94-96.

[3]裴慧霞，冯燕，高艳平.戴维南定理探究式教学的探讨[J].郑州铁路职业技术学院,2016,28(3):53-55.

[4]王欢.牵引供电系统地回流分析及接地网交流电腐蚀问题研究[D].北京:北京交通大学，2015.

[5].张天宝.电气化铁道牵引变电所馈线保护研究[D].济南:山东大学，2006.