电工实验教学改革思考

[摘 要] 电工实验是电工教学中重要的环节，是培养学生实践能力和工程思维的重要手段。在实验教学中，采用探究式教学，结合线上线下教学方式，进行实验教学改革，提高实验教学质量。

[关键词] 实验教学改革;探究式教学;线上教学;虚拟实验

[作者简介] 李琪菡（1992—），女，四川成都人，硕士，中国民用航空飞行学院助教，从事电气设备故障诊断研究。

[中图分类号] G642.0    [文献标识码] A    [文章编号] 1674-9324（2020）36-0183-02    [收稿日期] 2019-12-20

一、引言

在工科专业本科教学过程中，实验教学首先是对理论知识的复习和巩固，同时还肩负着培养学生工程思维、创新思维和动手能力的责任，是理论教学不能替代的[1]。

我国电工学课程实验学时与理论学时之比一般为1∶4，而在德、日、英、美等发达国家，实验课和理论课学时之比一般为1∶2或1∶3[2]，我国与发达国家存在明显差距[2]。传统的电工实验课程以验证性实验为主，教师演示指导，学生动手实践，存在挑战性、创新性不足等问题。同时因为电工实验的安全性及仪器价格等问题，存在某些知识点难以设计的问题，导致学生对知识理解困难。

本文从加强实验教学与理论教学的衔接，转变实验教学理念，提高综合性实验比重，改变实验教学方式几个方面出发，讨论电工实验的教学改革，以期更有效地通过实验课程锻炼学生的综合能力[3]。

二、加强实验教学和理论教学的衔接

在理论教学中，教师们关注点着眼于课本中前后章节联系，甚至不同学期之间不同课程的联系，忽视了课本内容和实际应用的联系，造成学生缺乏工程思维能力及解决问题的能力。

理论教学与实践教学并不矛盾，而是相辅相成。理论教学中先进的教学理念同样也适用于实验教学，如项目教学法和翻转教学法等。改变教学模式，建立以学生为导向，增加学生参与度与思考环节的实验教学课程，打破传统课程以教师为主的教学方式。

实验教学中一般包含基础性实验、设计性实验、综合性实验，对知识和思维的要求依次递增。其中基础性实验是和理论课程联系最为密切的环节，通过基础性实验不仅使学生对课本抽象的概念有了具象的认识，加深对课本知识的理解，同时在实验过程中可以学习各种仪器的使用，掌握常用的参数测量方法，提高科学思考能力和动手实操能力。因此需要在理论课和实验课中同时进行改革，开发有针对性的基础性实验[3]。

三、转变实验教学理念

实验课程作为本科教学中的重要环节，需要教师改变现有教学思路，以探究为主要目的，结合探究式教学的特点[4]和翻转课堂等教学手段，让学生通过自己的思考和动手重新认识课本知识，并将理论和实践融会贯通，用于解决实际问题。

1.以问题为导向的教学。实验教学中坚持以问题为导向，以老师提出问题，学生解决问题为主要教学思路。首先在课前结合实验内容预先发布预习课件及思考题，之后在课堂上结合教学情境，学生对思考题进行讨论给出假设，在讨论过程中教师对学生进行引导，对于提出错误设想的学生教师要进行鼓励，在讨论的过程中培养学生的思考能力和创新能力。之后基于学生的假设进行验证性实验，在实验完成后要求学生对实验数据进行整理，包括实验结果是否与课前假设一致，分析一致或不一致的原因。对问题的总结和分析可以提高学生的逻辑思考能力。

例如在电工实验的交流电路功率因数测试实验中，首先发布预习课件，要求学生在预习实验内容的基础上自行查阅资料并举例生活中各种常见负载性质，思考功率因数和并联电容大小关系。在课堂上采用翻转课堂的手段，随机抽取学生对思考题进行讲解，对不理解的知识点进行提问，就学生提出的设想进行实验验证，最后自行分析数据。这种教学手段提升了教学的趣味性和参与性，同时更好地锻炼了学生的思维能力。

2.坚持以创新为载体。实验教学过程中，倡导“创新要求”“创新体验”。教师通过合理引导，让学生在自主思考、实践后自主提出问题、解决问题，而学生的追问也会刺激教师提升自身的教学水平。

创新要求实验课程中改变实验项目，增加综合性实验的比重，将实验项目向综合设计性、研究探索性提升。同时从基础性实验着手，改变实验的考核方法。

传统考核方法是教师对学生的实验数据、操作手法、操作时间等打分。这种方法难让学生课后对课堂操作的内容进行思考和提升;因此在课堂结束后，教师可将课堂内容与实际相互联系，提出拓展性问题，提升学生的创造能力和科学素养。

例如在电工实验的三相交流電路参数实验中，学生在实验结束后，可能对三相电路的两种连接方式的使用范围和选择原则有疑问。我们让学生在课后进行资料查阅，给出两种连接方式典型的使用场所，在下一堂课让学生自行讨论各自的答案。

3.坚持培养学生综合能力。在教学过程中，始终牢记本科教学主要目的是学生学会如何学习，培养学生思考和解决问题的能力;因此如何融会贯通地应用课程知识解决问题或提出解决问题的方案是教学重点。要在实验教学过程中帮助学生构建科学的知识体系，提高对知识的应用能力和创新能力，进而提高综合能力。

四、提高综合性实验比重

提高综合性实验的项目比重可增加新的综合性实验项目的数量，也可改变基础性实验的实验方案[5]。

传统实验课程中，以基础性实验为主。基础性实验既是和理论课程联系最为紧密的实验类型，又是大型实验的基础，如何在基础性实验基础上增加创新性是需要重点探究的问题。

在基础性实验的改革上，可摒弃传统实验中教师给出实验目的、设备、原理、电路图、步骤，学生进行测试的方法，而提前线上发布实验目的和提供设备，学生自行设计实验步骤，再在课堂上对设计方案进行讨论，定下方案进行实验。

比如在电工实验的晶体管测试实验中，发布预习课件，给出学习二极管极性测试的方法的实验目的，并提供直流稳压电源、万用表、电路板等实验设备。学生根据所学二极管知识设计方案，同时提出自己的实验注意事项，在课堂上讨论，教师合理引导，提出方案中必须注意的重难点，以学生为主导完成方案。这就在保证基础性实验数量的基础上，增加了学生实验的创新性和综合性，让学生在学习的过程中化被动接受為主动思考，提高了学生分析和解决问题的能力。

但是基础性实验只针对某知识点，因此需要增加综合性设计性实验，如555智能抢答装置、智能时钟、万用表等。在该类实验当中，教师不具体讲解，仅给出重难点提示，学生在说明书帮助下自行进行安装和调试，学习如何应用知识解决实际问题。

五、线上虚拟仿真实验

电工实验是一门具有一定危险性的课程，因此某些实验项目不能在实验室当中进行，同时电气设备体积庞大，造价昂贵，某些特定仪器设备高校也不具备采购和放置能力。但是不进行实践教学，学生对课本知识不能有具象理解，无法将课本知识化为解决问题的能力，因此需要应用现代化技术解决这一教学盲点[5]。

目前使用较多的是线上虚拟实验室，学生可以在电脑前进行诸如变压器参数调节等危险系数较大的实验和变电站工作原理这一类对场地和设备要求较高的实验，让学生将抽象的知识具体化，在“实际”动手过程中完成自己的思维体系构建。

同时开设网上论坛，要求学生在网络上寻找可以借鉴的内容和可利用的公开课，为学生进一步学习提供了更多途径和信息，也督促教师提升自己的教学能力。线上线下相结合，各种现代化方法综合应用，成为电工实验教学的有力补充和强化。

六、结论

在高校网络化电工实验教学改革这条道路上，还有许多障碍需要克服。高校实验教学改革必须跟上社会的发展，特别是现代飞速发展的电子行业，结合现代技术，利用高科技手段改变实验方法。只有学校和教师跟上时代发展的步伐，才能培养国家建设的栋梁。

参考文献

[1]彭琛，王南兰，张美英，et al.高校网络化电工实验教学的改革与实践[J].中国校外教育（理论），2009，000（004）：93.

[2]李婷婷.探究式教学在大学物理实验课程教学中的应用[J].考试周刊，2015（65）：133-133.

[3]孙爱民.深化高校实验教学改革的实践与思考[J].实验室研究与探索，2002（02）：13-15.

[4]王晓民，李妙然.高校探究式教学过程及运行环境分析[J].中国成人教育，2017（11）：100-103.

[5]赵雷，杨奕，张利国，et al.基于混合式教学的“液压与气压传动”在线开放课程设计[J].实验技术与管理，2018（5）：159-162.