基于图-表-数据 三位一体的实验教学方法研究

胡文武 罗亚辉 石毅新 蒋蘋 周菊林

摘 要 实验是学生理论联系实际的关键环节，是对课程理论知识深刻认知的重要补充，同时也是培养团队协作、创新思维、动手能力的重要环节， 本文通过总结理论教学、实验教学存在的不足，提出基于图-表-数据三位一体的实验教学方法，构建以学生自主构思为主体的实验课程设计，在2018年四个教学班级进行试验运行。对应班级的平均上课到课率100%、试验达标率90%、早退率0%，试验报告组别重复率0%，验证了该实验教学方法具有积极的作用，对有效开展工科类实验教学具有一定的参考意义。

关键词 图-表-数据三位一体 自主构思 实验教学

中图分类号：G424                                       文献标识码：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdks.2019.04.049

Abstract Experiments are the key link of integrating theory with practice， an important supplement to the deep understanding of curriculum theory knowledge， and also an important link to cultivate teamwork， innovative thinking and practical ability. By summarizing the shortcomings of theoretical teaching and experimental teaching， this paper proposes an experimental teaching method based on graph-table-data trinity， and constructs an experimental teaching method with students' independent conception as the main body. The experimental curriculum design was carried out in four classes in 2018. The average class attendance rate is 100%， the test standard rate is 90%， the early withdrawal rate is 0%， and the repetition rate of the test report group is 0%. It proves that the experimental teaching method has a positive effect and has certain reference significance for the effective development of engineering experimental teaching.

Keywords figure-table-data trinity; independent conception; experimental teaching

伴隨我国教育投入的逐年增加，实验室条件获得极大改善。以往纯理论课填鸭式教学得到了很大的改善，学生独立思考、动手能力得到了一定的增强。但伴随实验设备的智能化、桌面化、模块化设计，学生实验过程中产生了“填鸭式”实验教学问题。以汽车电器试验为例，采用整车电器试验线路台架进行实验教学，可以将理论课程内容与实物进行紧密关联，但造成学生走马观花式学习，学习的主观能动性不强，授课内容缺乏生动性，不能达到实验课程所需的构思实验方案、进行实验操作、验证实验结果的基本目的，因此，在实验教学设计中，如何避免陷入填鸭式实验教学、促进学生主观构思实验内容，培养独立思考、敢于创新的思维、形成良好的团队协作能力，是实验教学不懈探索的目标。我校车辆工程教研室持续对实验课堂教学进行探索与尝试，并总结出图-表-数据三位一体的实验教学方法，通过课堂运行实践，取得了良好的教学效果。

1 图-表-数据三维一体定义

针对汽车电器试验课程的特点，构建图-表-数据三位一体的实验教学理论基础。针对该课程，所述的图为根据理论课程，预先配置的实验器材，完成试验所需的电器图纸的绘制，从而指导实验。所述的表为电器试验图纸对应元件参数所需测试的部件清单以及测试所需要用到的仪器仪表。所述的数据为针对图纸和表单内容测试获得的数据。

2 图-表-数据功能

图-表-数据三者融为一体，缺一不可，图是表和数据的基础，表是图和数据的连接桥梁，数据是图与表指导下的结论。

2.1 图的功能

学生在实验课开始前根据教师的基本设计思想，以小组为单位完成实验内容的部分与整体图纸绘制，通过对书本理论知识的理解，将实验内容通过图纸方式有机的构成一个整体，实现对书本理论知识的深入理解，并将书本各个单元的理论知识有机的联系成一个整体。

汽车电气与电子控制技术课程在电气设计部分以发电机、启动马达、点火系统、灯光、雨刮器、升窗器、喷水电机、喇叭为电器实验部件，通过钥匙开关、保险、继电器等中间部件进行控制、实现部件的认识与整体设计。部件实验需要认识发电机、启动马达、点火系统部件的构造与功能原理，通过钥匙、保险、继电器以及电气线路连接，同步认识电池选型、钥匙开关图纸识别与测试、电气防护、线缆选型等基本知识，并最终实现启动马达钥匙启动、点火系统受控点火、大灯点亮、升窗电机正反转、喇叭鸣叫、电机控制等操作。

在上述基本试验内容支撑下，教师构建实验内容框图（如图1）。

教师通过设计上述实验内容框图，将基本实验思想融入框图中，将理论教学中发电机、启动马达、点火系统、蓄电池等关键教学内容囊括到实验当中，同时，通过附属电气配件的加入，将安全防护、线路连接等内容有机结合，标注实验验证内容，确定实验成功与否的评价指标。实验内容框图的提出，是教师将实验对象具体化，实验目标清晰化的过程，也明确了学生图纸设计的基本内容和实验开展的基本思路。

在上述实验内容框图的支撑下，学生有效的完成了实验图纸的设计。图2为学生实验开展前手绘的草图。

通过前期图纸设计，学生对课堂理論教学有较为深入的认识，为实验课的开展奠定了基础。

2.2 表的功能

在图纸设计基础上，通过分析图纸，可以确定实验部件测试的零部件内容，所需测试的仪器，测试的范围、测试的部位，对实验对象的拆解、还原、故障排除提供理论依据，避免盲目开展电气线路连接、部件拆卸及测试，防止实验过程中危险情况的发生，使得学生可以胸有成竹的开展试验，学生能自主思考，理解测试内容、测试目的、从而避免机械、教科书式、任务式的完成实验。

以电气实验课程为例，通过图2图纸，学生清晰的明白发电机系统至少需要检测三组定子绕组、一个励磁线圈的导通（电阻）状态，6个整流二极管的压降情况，实验所需仪器、所需测试的节点通过表格形式清晰明了。

2.3 数据功能

以数据测试为实验结果，判定被实验对象合格状态，完成试验部件内部参数的测试，验证原理图绘制的准确情况，为最终整体功能的实现提供基本技术保障。通过数据记录，可以对线路设计合理性、部件质量等参数进行优化。

以该课程为例，理论课教学过程中强化了对导线横截面积与电流值关系、与熔断器匹配的理论认知，实验设计过程中，通过数据记录，通过自主实验从实际回路测试加强电气线路设计时熔断器、导线最大通过电流对线路重要性的体验与感知，避免了简单的熔断器外观认识与导线最大通过电流的概念认知。

3 课程开展与评价

该实验教学方法以湖南农业大学2016级汽车服务工程专业、车辆工程专业合计四个班级共计106名同学为授课对象，以汽车电器与电子控制技术课程为实验内容，实验课时10课时。实验以班级为单位，采用分组形势，共分为20组。整个实验开展过程教师仅对安全操作进行培训与监管，设备拆卸、组装、线路匹配连接、单独与组合测试全部由学生单独完成。实验课程基本流程如图3：

参照图3实验课程流程，对实验课程的到课率，实验达标率、早退率、实验报告组别重复率进行记录，并以上述四个要素点评价该实验教学方法的有效性。

对应到课率与早退率采用非公开点名方式，即整个实验过程不公开对学生点名，采用总人数记录方式，避免公开点名导致的应付式到课，并以此评价学生主观参与实验的状态。

对应获得的课堂到课率分布情况全部为100%，整个实验过程学生全部参与。

对应早退率以成功完成实验为下课参考标准，整个实验过程无学生早退的情况。

分析到课率与早退率的评价结果，可以（下转第112页）（上接第107页）发现，该教学方法通过教师主线引导，学生主观构思实验，能够积极主动的参与到实验课堂中，避免了演示性实验教学枯燥、缺乏深入认知与探索的缺陷，使得实验更加富有挑战与探索性，通过学生持续的探索，实验的成功感得到增强。

实验达标率以单组完成实验目标为合格，记100分，否则记0分评价。

在设定实验课程时间结束时，共计2组未完成试验既定目标（一组为升窗电机正反转实验失败，一组为启动马达拆卸后不能够还原运转），达标率为90%。

试验报告组别重复率通过分析各组试验报告数据重复性进行判定，数据雷同率大于60%，则判定一组为重复。通过实验报告的查阅，组别重复率为0%。

通过试验达标率与实验报告组别重复率评价，该教学方法能够使学生主动通过实验手段获得实验结果，同时增强了实验的挑战性，实验内容饱满不空洞，实验结果与试验过程的印证充分，实验可信度增强。

4 结束语

通过构建图-表-数据三位一体的实验教学方法，以汽车电器与电子控制技术实验课程为实施对象，获得了良好的到课率、试验达标率，早退率与组别重复率，验证了该实验教学方法能够提升学生实验的主观能动性，确保试验内容的饱满度，有效的串联了理论知识，加强了理论知识的理解深度，获得较为真实的实验数据，为推动学生后期开展创新性、研究性学习起到了积极的作用。

名称：汽车服务工程专业实验教学体系的研究与实践参考文献

[1] 罗亚辉，吴畏，蒋蘋等.机械类专业电子学教学方法探讨[J].科教导刊，2012（4）：170-171.

[2] 李春华，张小轶，王存新.生物物理课中“互动式”教学方法初探[J].理工高教研究，2010（1）：120-121.

[3] 胡文武，罗亚辉，蒋蘋等.汽车服务工程类专业实验教学方法探讨[J].科教导刊，2013（8）：78-79.