加強電氣專業實驗教學的改革探索與踐行論文

1.引言

實驗課是高等教育教學中的重要組成部分，其教學目標一般包括以下幾方面：①透過自身經歷和體驗加深對理論知識的理解；②學習基本的實驗技術和操作技能；③培養綜合運用知識與技能分析和解決具體問題的能力泡括創新能力）④透過實驗過程培養嚴謹求實、科學的工作作風和學風。但傳統的實驗教學模式是以行爲主義學習理論爲指導，偏重於前2個方面，而忽視後2個方面，強調基礎知識和基本技能的學習，即驗證性實驗。其優點是：理論課後緊跟實驗，實驗原理、方法明確，易於理解和操作，教師和學生都無需耗費過多精力。缺點是：學生只需照葫蘆畫瓢，思維能力、創新能力的培養欠缺。

素質教育觀念指導下的教學模式是以建構主義和人本主義教學理論爲基礎，在強調知識和技能學習的基礎上，還強調思維能力和創造性的培養。因此，在實驗課教學中，除安排傳統的驗證性實驗內容外，還應増加綜合性、設計性實驗內容。這對教師和學生都是一個挑戰，對教師必然増加了工作量，對學生則増加了難度，學生和教師都要有一個適應過程，需要教師和學生共同確立新的教學理念，才能順利完成實驗教學改革的任務。

2.電氣專業專業課程設定

電氣工程及其自動化專業課程由通識課程、專業基礎課程與專業課程等組成，經過幾年來的教學實踐，1～7爲專業必修課，主要是電機、電器、電力電子技術方面的課程；A1～A4爲電力電子與電力傳動專業方向課程；B1～B4爲建築電氣與智能化專業方向課程。這是2個限制性專業方向課程組，學生必須選擇其中一組。

3.加強綜合性、設計性實驗的改革探索與實踐

電氣工程及其自動化專業的專業課程既具有很強的理論性又具有豐富的實踐性，同時又與科技發展有着緊密的聯繫，反映着電氣工程學科最新的科技發展動態和最前沿的科技成果。在這些課程中既應安排驗證性的實驗，使學生對理論知識加深理解和領會，更應該安排綜合性、設計性的'實驗內容，並加大在實驗環節中的比例，培養學生的綜合運用知識與技能分析和解決具體問題的能力（包括創新能力）培養嚴謹求實、科學的工作作風和學風。爲此我們從以下幾個方面着力加強了設計性、綜合性實驗的改革探索。

3.1 修改教學計劃，保證實驗學時數

我們從培養計劃的制訂入手，對專業課程明確安排較多的實驗學時，爲了保證綜合性、設計性實驗有充足的實驗時間，各門課程都増加了2～4個實驗課時。新開設的建築電氣與智能化專業方向課程更是在目前實驗設備的條件下設法開設了20個學時的實驗。同時，在編寫課程教學大綱和實驗教學大綱時，要求與培養計劃協調一致，安排足夠的實驗學時和實驗內容。

3.2 修訂教學大綱，改革實驗教學內容其中一組。

對課程教學大綱及其實驗教學大綱加以修訂，調整實驗內容，増加綜合性、設計性實驗。要求每門課程大綱中提出的實驗個數要多於實際安排的實驗個數，其中一些是必做實驗，其學時要少於計劃安排數，其餘性、設計性實驗。例如“電氣控制技術”課程安排實驗學時爲8（4個實驗）大綱中則寫入了6個實驗，其中2個爲必做實驗，還有4個則爲選做，均爲設計、綜合性實驗，要求學生在其中選做2個。這樣就使得學生必須完成2個設計、綜合性實驗。幾年來的教學實踐，取得了良好的效果。學生一致認爲，透過這樣的實驗改變了固有學習方式和觀念，鍛鍊了多方面的能力。實驗教學改革的目的是加強創新思維和綜合能力的培養，改變實驗課單純驗證一個實驗結果的模式，學生不再是簡單、被動地在實驗中驗證教師的理論講授或教材中所述的理論知識。

綜合性實驗有利於學生逐步學會綜合運用前期學到的知識，形成較強的自學和獨立工作能力171；設計性實驗由學生自己設計實驗方案、選擇儀器設備、制定實驗流程、處理分析數據、完成實驗報告，充分調動學生的想象力、創造力，對培養創新精神和實踐能力具有重要意義。同時與本課程的驗證性實驗，甚至於是前修課程的驗證性實驗密切配合，透過設計性實驗鞏固在驗證性實驗中掌握的實驗技能。例如“智能建築設備及其控制”課程安排了一個“電梯升降速度曲線的變頻控制”的設計性實驗，要求學生“透過使用變頻調速控制電機，模擬實現電梯升降曲線的控制要求，進一步掌握交流調速系統的控制，瞭解電梯電力拖動系統的控制特點。”其中對變頻器參數的概念以及設定方法和變頻器的接線等使用方法必須在前面的實驗中掌握，這就要在前修課程“建築電氣智能化技術”上的一個驗證性實驗“通用變頻器與V/F控制變頻調速系統的實現”的基礎上，結合本課程講授的關於電梯執行曲線的知識由學生根據電梯升降曲線要求設計、計算變頻器的偏好設定來完成。透過該實驗，學生既對課程內容加深了了解又鞏固了前一實驗的知識，同時，無論在硬件上還是在軟件上又留給學生了自由設計的空間。

3.3 改革實驗教學方法，實現開放式實驗教學

與實驗室管理人員密切配合，對於綜合性、設計性實驗，實行開放式教學，這個開放包括：①實驗時間“開放”，實驗室安排在某個統一的時段完成某一個或某一類實驗，由學生自己來預約實驗時間和實驗內容；②實驗內容“開放”，即實驗指導書只是提出一個實驗的基本要求，由學生來自己設計實驗的具體內容、具體步驟和具體的實驗線路。如“運動控制”課程實驗就安排了一個“交流調速系統的性能實驗”，實驗要求是“利用高性能通用變頻器組成變頻調速系統，學習對變頻器的各種操縱方法，並實現一定的調速執行方式”。要求學生“綜合前期所學知識和以前完成的實驗自己設計實驗內容、實驗步驟，自己設計實驗線路。在教師認可後開始實驗”。實驗結束後要求每位學生寫出總結，必要時抽取部分學生提問，綜合評分。實驗要求提出後，激發了學生極大的興趣，紛紛透過上網搜尋、查閱書籍等多種手段，設計實驗內容和實驗方法步驟，有的提出了基於紡織業紡制竹節紗要求的多段速控制方案；有的提出了基於電梯執行曲線控制要求的電機S曲線起停控制方案；有的提出了充分利用變頻器矢量控制功能的採用轉速閉環控制的定位控制方案，等等。反映了學生對知識較強的接受能力，和對新知識、新課題的探究慾望。在這種情況下，我們儘量滿足學生的要求，對實驗設備能夠完成的實驗都極力協助完成。這樣的實驗毫無疑問將花費教師大量的時間和精力，但從一切以學生爲本出發，大家都做得無怨無悔。

3.4 改革實驗室管理體制，實現資源共享

綜合性、設計性實驗是需要消耗一定人力、物力的實驗，可能會用到多個實驗室的設備。學院進行實驗室管理體制的改革，成立電工電子實驗中心。將整個實驗中心的設備統一調配，同一設備可以在多個實驗室的多個實驗中使用。例如電力電子實驗室的電機機組既用於直流調速系統實驗，又用於工程訓練中心的變頻器、交流調速系統方面的實驗。進一步地將與科研相關的儀器、設備也集中在一起管理，在本科課程實驗中只要有可能也加以利用。此項改革，優化管理，極大地提高實驗設備的利用率，實現資源、人員共享。

4.結語

實驗教學水平和教學質量的提高是當前教學改革中的永恆主題之一。要提高教學質量，搞好實踐性環節的教學需要充分發揮教師和學生雙方的積極因素，互相配合。隨着改革的深入與發展，電氣工程及其自動化專業課程的綜合性、設計性實驗也將更完善、內容更豐富、形式更新穎，學生的綜合能力培養也將更上一層新的臺階。