加強電氣專業(yè)實驗教學(xué)的改革探索與踐行論文
1.引言
實驗課是高等教育教學(xué)中的重要組成部分，其教學(xué)目標(biāo)一般包括以下幾方面：①通過自身經(jīng)歷和體驗加深對理論知識的理解；②學(xué)習(xí)基本的實驗技術(shù)和操作技能；③培養(yǎng)綜合運用知識與技能分析和解決具體問題的能力泡括創(chuàng)新能力）④通過實驗過程培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)求實、科學(xué)的工作作風(fēng)和學(xué)風(fēng)。但傳統(tǒng)的實驗教學(xué)模式是以行為主義學(xué)習(xí)理論為指導(dǎo)，偏重于前2個方面，而忽視后2個方面，強調(diào)基礎(chǔ)知識和基本技能的學(xué)習(xí)，即驗證性實驗。其優(yōu)點是：理論課后緊跟實驗，實驗原理、方法明確，易于理解和操作，教師和學(xué)生都無需耗費過多精力。缺點是：學(xué)生只需照葫蘆畫瓢，思維能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)欠缺。
素質(zhì)教育觀念指導(dǎo)下的教學(xué)模式是以建構(gòu)主義和人本主義教學(xué)理論為基礎(chǔ)，在強調(diào)知識和技能學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，還強調(diào)思維能力和創(chuàng)造性的培養(yǎng)。因此，在實驗課教學(xué)中，除安排傳統(tǒng)的驗證性實驗內(nèi)容外，還應(yīng)増加綜合性、設(shè)計性實驗內(nèi)容。這對教師和學(xué)生都是一個挑戰(zhàn)，對教師必然増加了工作量，對學(xué)生則増加了難度，學(xué)生和教師都要有一個適應(yīng)過程，需要教師和學(xué)生共同確立新的教學(xué)理念，才能順利完成實驗教學(xué)改革的任務(wù)。
2.電氣專業(yè)專業(yè)課程設(shè)置
電氣工程及其自動化專業(yè)課程由通識課程、專業(yè)基礎(chǔ)課程與專業(yè)課程等組成，經(jīng)過幾年來的教學(xué)實踐，1～7為專業(yè)必修課，主要是電機、電器、電力電子技術(shù)方面的課程；A1～A4為電力電子與電力傳動專業(yè)方向課程；B1～B4為建筑電氣與智能化專業(yè)方向課程。這是2個限制性專業(yè)方向課程組，學(xué)生必須選擇其中一組。
3.加強綜合性、設(shè)計性實驗的改革探索與實踐
電氣工程及其自動化專業(yè)的專業(yè)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(fā)展有著緊密的聯(lián)系，反映著電氣工程學(xué)科最新的科技發(fā)展動態(tài)和最前沿的科技成果。在這些課程中既應(yīng)安排驗證性的`實驗，使學(xué)生對理論知識加深理解和領(lǐng)會，更應(yīng)該安排綜合性、設(shè)計性的實驗內(nèi)容，并加大在實驗環(huán)節(jié)中的比例，培養(yǎng)學(xué)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(chuàng)新能力）培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)求實、科學(xué)的工作作風(fēng)和學(xué)風(fēng)。為此我們從以下幾個方面著力加強了設(shè)計性、綜合性實驗的改革探索。
3.1 修改教學(xué)計劃，保證實驗學(xué)時數(shù)
我們從培養(yǎng)計劃的制訂入手，對專業(yè)課程明確安排較多的實驗學(xué)時，為了保證綜合性、設(shè)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(shè)的建筑電氣與智能化專業(yè)方向課程更是在目前實驗設(shè)備的條件下設(shè)法開設(shè)了20個學(xué)時的實驗。同時，在編寫課程教學(xué)大綱和實驗教學(xué)大綱時，要求與培養(yǎng)計劃協(xié)調(diào)一致，安排足夠的實驗學(xué)時和實驗內(nèi)容。
3.2 修訂教學(xué)大綱，改革實驗教學(xué)內(nèi)容其中一組。
對課程教學(xué)大綱及其實驗教學(xué)大綱加以修訂，調(diào)整實驗內(nèi)容，増加綜合性、設(shè)計性實驗。要求每門課程大綱中提出的實驗個數(shù)要多于實際安排的實驗個數(shù)，其中一些是必做實驗，其學(xué)時要少于計劃安排數(shù)，其余性、設(shè)計性實驗。例如“電氣控制技術(shù)”課程安排實驗學(xué)時為8（4個實驗）大綱中則寫入了6個實驗，其中2個為必做實驗，還有4個則為選做，均為設(shè)計、綜合性實驗，要求學(xué)生在其中選做2個。這樣就使得學(xué)生必須完成2個設(shè)計、綜合性實驗。幾年來的教學(xué)實踐，取得了良好的效果。學(xué)生一致認(rèn)為，通過這樣的實驗改變了固有學(xué)習(xí)方式和觀念，鍛煉了多方面的能力。實驗教學(xué)改革的目的是加強創(chuàng)新思維和綜合能力的培養(yǎng)，改變實驗課單純驗證一個實驗結(jié)果的模式，學(xué)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。
綜合性實驗有利于學(xué)生逐步學(xué)會綜合運用前期學(xué)到的知識，形成較強的自學(xué)和獨立工作能力171；設(shè)計性實驗由學(xué)生自己設(shè)計實驗方案、選擇儀器設(shè)備、制定實驗流程、處理分析數(shù)據(jù)、完成實驗報告，充分調(diào)動學(xué)生的想象力、創(chuàng)造力，對培養(yǎng)創(chuàng)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，甚至于是前修課程的驗證性實驗密切配合，通過設(shè)計性實驗鞏固在驗證性實驗中掌握的實驗技能。例如“智能建筑設(shè)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(shè)計性實驗，要求學(xué)生“通過使用變頻調(diào)速控制電機，模擬實現(xiàn)電梯升降曲線的控制要求，進(jìn)一步掌握交流調(diào)速系統(tǒng)的控制，了解電梯電力拖動系統(tǒng)的控制特點。”其中對變頻器參數(shù)的概念以及設(shè)置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“建筑電氣智能化技術(shù)”上的一個驗證性實驗“通用變頻器與V/F控制變頻調(diào)速系統(tǒng)的實現(xiàn)”的基礎(chǔ)上，結(jié)合本課程講授的關(guān)于電梯運行曲線的知識由學(xué)生根據(jù)電梯升降曲線要求設(shè)計、計算變頻器的參數(shù)設(shè)置來完成。通過該實驗，學(xué)生既對課程內(nèi)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(xué)生了自由設(shè)計的空間。
3.3 改革實驗教學(xué)方法，實現(xiàn)開放式實驗教學(xué)
與實驗室管理人員密切配合，對于綜合性、設(shè)計性實驗，實行開放式教學(xué)，這個開放包括：①實驗時間“開放”，實驗室安排在某個統(tǒng)一的時段完成某一個或某一類實驗，由學(xué)生自己來預(yù)約實驗時間和實驗內(nèi)容；②實驗內(nèi)容“開放”，即實驗指導(dǎo)書只是提出一個實驗的基本要求，由學(xué)生來自己設(shè)計實驗的具體內(nèi)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(diào)速系統(tǒng)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(diào)速系統(tǒng)，學(xué)習(xí)對變頻器的各種操縱方法，并實現(xiàn)一定的調(diào)速運行方式”。要求學(xué)生“綜合前期所學(xué)知識和以前完成的實驗自己設(shè)計實驗內(nèi)容、實驗步驟，自己設(shè)計實驗線路。在教師認(rèn)可后開始實驗”。實驗結(jié)束后要求每位學(xué)生寫出總結(jié)，必要時抽取部分學(xué)生提問，綜合評分。實驗要求提出后，激發(fā)了學(xué)生極大的興趣，紛紛通過上網(wǎng)搜索、查閱書籍等多種手段，設(shè)計實驗內(nèi)容和實驗方法步驟，有的提出了基于紡織業(yè)紡制竹節(jié)紗要求的多段速控制方案；有的提出了基于電梯運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采用轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制的定位控制方案，等等。反映了學(xué)生對知識較強的接受能力，和對新知識、新課題的探究欲望。在這種情況下，我們盡量滿足學(xué)生的要求，對實驗設(shè)備能夠完成的實驗都極力協(xié)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(xué)生為本出發(fā)，大家都做得無怨無悔。
3.4 改革實驗室管理體制，實現(xiàn)資源共享
綜合性、設(shè)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(shè)備。學(xué)院進(jìn)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(shè)備統(tǒng)一調(diào)配，同一設(shè)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于直流調(diào)速系統(tǒng)實驗，又用于工程訓(xùn)練中心的變頻器、交流調(diào)速系統(tǒng)方面的實驗。進(jìn)一步地將與科研相關(guān)的儀器、設(shè)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(yōu)化管理，極大地提高實驗設(shè)備的利用率，實現(xiàn)資源、人員共享。
4.結(jié)語
實驗教學(xué)水平和教學(xué)質(zhì)量的提高是當(dāng)前教學(xué)改革中的永恒主題之一。要提高教學(xué)質(zhì)量，搞好實踐性環(huán)節(jié)的教學(xué)需要充分發(fā)揮教師和學(xué)生雙方的積極因素，互相配合。隨著改革的深入與發(fā)展，電氣工程及其自動化專業(yè)課程的綜合性、設(shè)計性實驗也將更完善、內(nèi)容更豐富、形式更新穎，學(xué)生的綜合能力培養(yǎng)也將更上一層新的臺階。
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