《电工电子技术基础》课程实验教学新模式探讨

丁岩松　周燕　王晓丽

摘 要：通过对《电工电子技术基础》课程实验教学过程中遇到问题的分析，依据课程标准，借助Multisim电路仿真软件，将各个知识点按照难易程度分层，分别采用不同的实验方式，提出了验证性、研究性、设计性“三性并举”的实验教学新模式。实践表明，该教学模式提高了《电工电子技术基础》实验授课质量，开拓了学生创新思维能力。

关键词：三性并举;验证性;研究性;设计性

1 《电工电子技术基础》课程特点

《电工电子技术基础》是高等工科院校电气类、自控类和电子类专业在电子技术方面的专业基础课，在打牢工程技术理论基础、培养科技素养等方面起重要的理论支撑作用，在整个电类各专业的课程体系中起着承前启后的重要作用。“理论严谨”、“内容丰富”、“系统性强”是本课程的三大特点。由于其“概念多”、“定理多”、“习题多”、“课时少”、“知识点散”，大部分学生很难仅仅依靠课堂教学就能灵活运用所学知识。这就需要在理论讲授的同时充分发挥实验教学的作用，电路实验是电路理论课程教学的一个重要环节，也是电类专业学生接触的第一门电学实验课。因此，上好电路实验课不仅可以训练学生的基本实验技能，培养学生的动手能力、独立分析及解决问题能力、创新能力和理论联系实际能力，而且也能为后续电类课程的学习奠定一个良好的基础。

2 实验教学中存在的问题

目前，学生在实验课上接触到的电路实验以验证性实验为主，虽说这些实验内容也是经过精心设计的，但缺乏对实验进行分析设计的过程，以及独立进行实验操作和实验结果处理等综合实验能力的培养。

3 “三性并举”实验教学模式的探索

验证性实验和研究性实验都可以借助Multisim电路仿真软件来完成[1]，而设计性实验要通过具体的实物器材来完成。三种实验在《电路》课程实验教学中都必不可少，具体要根据不同的知识点选择适合的实验，如表1所示。

集成运算放大器稳压电源 教师指定实验内容，学生在规定时间内完成。借助Multisim仿真软件，通过仿真引导学生观察和分析实验现象，得出结论。 运用已有知识对理论学习中涉及的某些现象和结果进行验证。

研究性

实验 一阶RC电路

功率因数的提高

谐振和选频特性

表决器

抢答器 教师提供几个备选题目，学生可以在里面选也可自定。查找相关资料、制订方案独立完成。

使学生有学以致用的成就感，提高了学习兴趣和实验效果。让学生在实践中感悟、体察理论知识的重要性。

设计性

实验 三相功率的测量、

编码译码及显示

555定时器 教师指定题目，学生来独立设计。自拟实验方案，准备数据表格，完成实验现象的观测与分析处理 培养学生独立动手能力和良好科学素养

3.1 验证性实验

《电工电子技术基础》课程“定理多”、“分析方法多”，需要实验验证，因此，验证性实验必不可少。借助Multisim仿真软件，通过仿真引导学生观察和分析实验现象，其目的是通过实验验证理论，加深学生对基础理论的理解，促进学生对知识的掌握。以往的验证性实验一般采用实验在理论讲解之后，借助实验对定理及分析方法内容进行验证。我们这里将方法变化一下，先做实验，让学生观察现象、分析结果，总结出定理。将这种“先有实验，后有理论，通过实验发现规律，归纳出理论”的授课方法称为“导入实验法”[2]。

以“叠加定理”为例，实验电路如图1所示。

（1）教师提出问题

当1A电流源和2V电压源共同作用和分别作用时，图（a）、图（b）和图（c）三个电流表指示怎样变化？有何规律？

（2）学生总结规律

学生观察实验数据，归纳出叠加定理内容

（3）电路稍作改动，分析特殊情况

将图1（a）（b）（c）中2Ω电阻支路各串联一个正向导通的二极管（1N1202C）;

当测量2Ω电阻的功率时，将图1（a）（b）（c）中的电流表均用瓦特表替换;

让学生仔细观察结果，归纳出叠加定理的适用范围。

通过上述实验操作，学生既归纳出叠加定理的内容，又总结出其使用的注意事项，引导学生逐步完善定理的限定条件和注意点，以得到准确的规律。相比教师枯燥的定理内容介绍，这种让学生通过动手、观察、思考，实现从现象到本质，从分析、综合到归纳的导入实验法，调动了学生的实验积极性，同时，实验过程也将引导学生培养自己的观察力，发现及分析问题、综合归纳的能力。

3.2 研究性实验

实验题目的选择既要考虑学生在理论学习阶段已具备的知识，又要积极引导其发挥自主学习的能力，综合运用已有知识对理论学习中因为学时所限而未涉及的某些现象和概念进行研究[3]。

如“一阶RC电路的仿真实验与分析”。实验电路如图2所示。

电路由可变电阻和可变电容串联而成，输入信号由函数信号发生器提供，输出响应为电容电压，其波形由示波器显示。

研究一：

（1）观察电阻和电容的参数均为总值50%时的输入输出波形;

（2）观察电阻和电容的参数均为总值90%时的输入输出波形;

（3）观察电阻和电容的参数均为总值20%时的输入输出波形;

通过观察实验结果，帮助理解“积分电路”、“耦合电路”和“微分电路”的概念。

研究二：

将图2中的示波器换成波特图仪，组成图3所示的一阶RC实验电路Ⅱ。测量电路的输出响应电压，得到并显示电路的幅频特性和相频特性。

通过观察实验结果，帮助理解“高通滤波电路”和“低通滤波电路”的概念。

3.3设计性实验

设计性能培养学生独立动手能力和良好科学素养，它既是对学生验证性实验掌握情况的一种检验，也是对学生多方面能力培养的一项重要内容[4]。教师根据学生的具体操作和实验报告分别给出分数，按比例计入最后考试成绩[3]。

例如：在学习555定时器时，利用NE555、光敏电阻、蜂鸣器等设计光线不足报警器。这个实验项目要求学生分析工作原理、画电路板图、PCB封装图、焊接、调试。这不仅有助于学生更生动地理解555定时器的工作原理，同时也拓展了对集成电路的应用设计能力，弥补传统的验证性实验的不足，激发学生的求知欲，拓宽知识面都有非常积极的作用。

设计实验不是单个实验内容的“大杂烩”，去重复做过的实验内容，而是设计出一些能引导学生去观测未知现象，认识未知事物的实验。设计性实验可以看作是“小组项目”。将学生分成若干个小组，每个小组指定一名组长，负责项目组织和分工。小组成员各司其职，大家一起讨论、分析，从中找出最簡单的实验步骤，在项目实施过程中积极配合，并写好日志（包括实验中遇到的难题及解决方案）。项目完成后，教师组织答辩，针对项目实施中遇到的未能解决的难题，可以进行“疑难会诊”，最后，撰写结题报告。

3 结束语

电路实验教学通过以验证性实验为主，适当增加研究性、设计性实验比重的“三性并举”的教学模式，为学生独立研究、独立动手能力的提高提供所需要的时间和空间，最大限度地发挥了学生的特长及潜能，将所学的各科知识就变成一个有机整体，为实验教学改革提供了一种新思路模式。

参考文献

[1] 祝秋文，电工电子基础实验教学的探索与实践，湖北师范学院学报（自然科学版）2008，第二期：78-79

[2] 李华东，电工电子技术基础课程教学改革研究与实践，教改理论，2019年6月：165

[3] 邵凯，梁燕.EDA技术与数字电路实验教学的有机结合[J]，重庆邮电学院学报（自然科学版），2006，6：109-110

[4] 韦胜东.基于理实一体化教学模式的高职院校机械类专业《电工电子技术》课程教学改革研究与实践[J].佳木斯教育学院学报，2013-06-15;50