倪奇，張凱利，胡高杰

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自制實驗設(shè)備在電工電子技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用

倪奇，張凱利，胡高杰

（哈爾濱理工大學(xué) 測控技術(shù)與通信工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱 150080）

提出了電工電子技術(shù)實踐課程的一體化教學(xué)模式，即把實驗、實習(xí)、課程設(shè)計融為一體，提高學(xué)生的工程實踐能力和創(chuàng)新能力．為避免實驗室、硬件設(shè)備的重復(fù)設(shè)置造成資源浪費，提出自制實驗設(shè)備．教學(xué)實踐表明，該一體化教學(xué)模式能夠有效提高電工電子技術(shù)各實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的教學(xué)質(zhì)量，提高學(xué)生的創(chuàng)新意識和實踐技能，同時驗證了自主研發(fā)的實驗裝置完全可以滿足實踐教學(xué)的需求．

自制實驗設(shè)備；電工電子技術(shù)；實踐教學(xué)

電工電子技術(shù)是電類及部分非電專業(yè)的必修課程[1-2]，該課程實踐性及實用性強，其實踐教學(xué)環(huán)節(jié)包括課程內(nèi)實驗（有的專業(yè)獨立設(shè)課）、實習(xí)及課外的開放、創(chuàng)新實驗，課程結(jié)束常有1~2周的課程設(shè)計，學(xué)有余力的學(xué)生還可以參加各類電子大賽培訓(xùn)等．這些課程既相對獨立，又密不可分．如何合理安排教學(xué)環(huán)節(jié)，決定了課程教學(xué)的成功與否．為了培養(yǎng)學(xué)生運用電子技術(shù)理論知識分析設(shè)計電路，提高學(xué)生解決實際問題的能力、實踐動手能力和創(chuàng)造性思維能力，在教學(xué)中實施一體化教學(xué)模式．理論課教師同時承擔授課班級的實驗、實習(xí)和課程設(shè)計等實踐課程，教師對授課班級的情況熟悉，可以做到更好地因材施教．在此基礎(chǔ)上，研制了電工電子技術(shù)綜合實驗臺．該實驗臺可以完成電工電子技術(shù)的課程內(nèi)基礎(chǔ)實驗、課外開放實驗、創(chuàng)新實驗、電子實習(xí)以及課程設(shè)計等教學(xué)任務(wù)，滿足了各實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的需求．各理論、實踐教學(xué)環(huán)節(jié)相互滲透、有機結(jié)合，形成了完整的教學(xué)體系，從而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力[3]．

1 構(gòu)建一體化教學(xué)模式

1.1 深化實踐教學(xué)改革

實踐教學(xué)改革，對加強學(xué)生工程實踐能力，提高學(xué)生創(chuàng)新能力至關(guān)重要．作為地方工科學(xué)院，本著從人才培養(yǎng)體系整體出發(fā)，以能力培養(yǎng)為主線，構(gòu)建分層次、多模塊的實踐教學(xué)體系．把本課程新技術(shù)和器件及時引入實踐教學(xué)中，使學(xué)生在學(xué)校就能接觸到電子技術(shù)的最新知識，學(xué)生的實踐課內(nèi)容與教師的科研、工程項目及企業(yè)技術(shù)需求緊密聯(lián)系在一起，實現(xiàn)基礎(chǔ)與前沿、經(jīng)典與現(xiàn)代的有機結(jié)合．充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)更新傳統(tǒng)的實踐教學(xué)內(nèi)容和技術(shù)方法，從多方面、多渠道加強基礎(chǔ)實驗、開放實驗、創(chuàng)新實驗、課程設(shè)計和電子實習(xí)等實踐課程，以各類競賽及學(xué)校推出的多種學(xué)生科技項目強化學(xué)生的工程實踐能力．建立新型的適應(yīng)學(xué)生能力培養(yǎng)，鼓勵探索和創(chuàng)新多元化實踐教學(xué)模式及考核方法，促進學(xué)生自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)和研究性學(xué)習(xí)能力的提高[4-5]．

1.2 培養(yǎng)學(xué)生自主創(chuàng)新意識與實踐能力

在校大學(xué)生存在人生目標不明確、學(xué)習(xí)動力不足等現(xiàn)象．對此，從學(xué)生入學(xué)開始給各班級配備了班主任輔導(dǎo)員．由于專任學(xué)生輔導(dǎo)員編制少，通常是一個輔導(dǎo)員負責(zé)十幾個班級的日常工作，所以學(xué)生有問題不能及時和輔導(dǎo)員溝通，有了班主任后學(xué)生的思想動態(tài)能在第一時間反饋給班主任，當然大學(xué)班主任不同于中學(xué)，他們研究如何幫助學(xué)生樹立人生目標，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生從步入大學(xué)前的被動學(xué)習(xí)模式轉(zhuǎn)變到大學(xué)生活中的自主創(chuàng)新學(xué)習(xí)模式．班主任由專業(yè)教師兼任，他們都有自己的實驗室，學(xué)生自發(fā)加入到教師的實驗室中，從而大大提高了學(xué)生的實踐能力．

不可能吧？李嶠汝其實也不敢肯定，回答得有些心虛。她給母親買衣服，買禮物，帶母親去醫(yī)院看病，生病的時候護伺母親，卻不了解母親，也從來沒有琢磨過母親心里想著什么。

1.3 建立實踐教學(xué)質(zhì)量保障機制

為保障實踐教學(xué)質(zhì)量，除常規(guī)制度外，還出臺各種競賽章程及科技項目鼓勵政策等，鼓勵學(xué)生參加科研和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動，鼓勵教師積極投入到學(xué)生的能力培養(yǎng)中．教師參與學(xué)生實踐項目指導(dǎo)的，在評職、評聘和評優(yōu)中給予政策傾斜，同時在工作量上也給予適當補貼，激發(fā)了教師的指導(dǎo)積極性．學(xué)校專門設(shè)置了創(chuàng)業(yè)實踐基金，學(xué)生科技創(chuàng)新基金，從激勵機制和經(jīng)費保障方面促進創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育．

2 一體化教學(xué)模式的具體實施

西起第九行（對照）：羊糞肥200 kg、尿素4 kg、復(fù)合肥14 kg，尿素2.5 kg、復(fù)合肥2.2 kg。

以國家級、省級實驗教學(xué)示范中心為依托，建設(shè)創(chuàng)新實踐基地，教師自發(fā)投入到指導(dǎo)學(xué)生中，從而極大地增強了學(xué)生自主實驗、自主創(chuàng)新的興趣，為一體化教學(xué)模式的順利實施提供了保障，具體措施有：

將圖1的四邊形OABC中的矢量等式r= b+ a- c的兩邊作自身的點積(數(shù)量積)有：rr= bb+ aa+ cc+ 2(ba- bc- ac)，即r2= b2+ a2+ c2+ 2(bacφ- bccφ?ψ- accψ)，[(b2+ a2+ c2- r2)/ 2+ bacφ] /c= acψ+ bcψ?φ，

2.1 開設(shè)與實踐相關(guān)的選修和必修課

為提高學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識，主要通過開設(shè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)類必修課和選修課，舉辦創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)類講座，專業(yè)教育中滲透創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育等途徑，給學(xué)生傳授創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)基本理論和基本方法．組建學(xué)生科技與創(chuàng)業(yè)社團，并鼓勵其開展虛擬創(chuàng)業(yè)活動．定期舉辦或組織學(xué)生參加創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競賽，開展各級各類學(xué)科競賽活動，舉辦各類技能培訓(xùn)，提高學(xué)生的綜合實踐能力．

現(xiàn)在的本科教育是大眾化教育，學(xué)校的大量擴招，使教師很難兼顧到所有學(xué)生．因此，通過組建電子協(xié)會等形式，培訓(xùn)少數(shù)對實踐能力感興趣并具有一定自學(xué)能力的學(xué)生，實驗室由高年級學(xué)生定期組織培訓(xùn)和討論并向這部分學(xué)生開放，培養(yǎng)精英學(xué)苗．進入實驗室的學(xué)生在實驗、課程設(shè)計和電子實習(xí)等教學(xué)過程中又會帶動其他學(xué)生，輔助教師進行指導(dǎo)，將積累的實踐知識傳授給其他學(xué)生．教師指導(dǎo)各年級不同專業(yè)的學(xué)生組隊申請并完成校級、省級開放實驗、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐項目及參加各類競賽等．能力強的學(xué)生直接吸收進入教師的研究室，融入到教師的科研項目中，撰寫論文，申請專利，進一步提高了學(xué)生的科研及創(chuàng)新能力．通過這種反應(yīng)堆式的互幫互助，將知識傳授給每個學(xué)生．

2.2 教學(xué)環(huán)節(jié)緊密銜接，形成一個完整的實踐教學(xué)體系

電工電子技術(shù)課程教學(xué)包括理論教學(xué)、基礎(chǔ)實驗、課程設(shè)計和電工電子實習(xí)，課外有學(xué)生自發(fā)申請參加的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項目、開放實驗和各種電子設(shè)計類競賽．該課程實踐性實用性強，因此在理論教學(xué)中結(jié)合實驗，在實驗教學(xué)中完成對理論的應(yīng)用．為更好地做到理論與實踐的結(jié)合，教師同時承擔理論課授課班級的所有實踐課程，做到知己知彼，效果更好．教師把課程設(shè)計及電子實習(xí)的內(nèi)容提前布置給學(xué)生，讓學(xué)生根據(jù)布置的任務(wù)查閱資料，了解有關(guān)后續(xù)實踐課程．學(xué)生在學(xué)習(xí)中目的明確，更加清楚學(xué)到的實驗電路用到哪里，如何設(shè)計各模塊電路，同時把設(shè)計好的單元模塊電路利用手中的電腦或教師提供的EDA實驗室進行仿真，驗證設(shè)計電路的技術(shù)指標及可行性．理論教學(xué)與和基礎(chǔ)實驗為課程設(shè)計做前導(dǎo)，課程設(shè)計為電子實習(xí)做鋪墊，電子實習(xí)又為創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項目及電子競賽打下了堅實的基礎(chǔ)．通過一系列教學(xué)過程，不僅提高了學(xué)生的實踐能力，還鞏固了對理論知識的理解與掌握．這樣環(huán)環(huán)相扣，使各教學(xué)環(huán)節(jié)自成體系，達到了事半功倍的效果[6]．

2.3 鼓勵學(xué)生參加電子競賽、申報創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項目

學(xué)校、教師組織學(xué)生參加各級電子類競賽項目，參賽學(xué)生在省級、國家級大學(xué)生電子設(shè)計競賽、飛思卡爾智能車競賽以及互聯(lián)網(wǎng)+大賽中取得好成績，極大地激發(fā)了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)積極性．越來越多的學(xué)生積極申請進入實驗室、電子協(xié)會學(xué)習(xí)，學(xué)生自己知道該學(xué)什么，如何學(xué)會，如何把學(xué)到的知識應(yīng)用的實踐中，學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新意識得到了極大提高[7]．

在課程設(shè)計和電子實習(xí)中引入電子競賽題目，將課程設(shè)計和電子實習(xí)作為一個整體環(huán)節(jié)，允許學(xué)生自由組隊采用項目申報的形式完成某個競賽題目作為課程設(shè)計和實習(xí)成績．經(jīng)過實驗室培訓(xùn)的優(yōu)秀學(xué)生在班級里起到了很好的輻射作用，激發(fā)廣大學(xué)生對電子技術(shù)課程的學(xué)習(xí)興趣，從而形成良性循環(huán)．

(3) 隨風(fēng)速增加，三種風(fēng)場下輸電塔的位移響應(yīng)呈拋物線逐漸增大，且不同風(fēng)場位移響應(yīng)間的差值也隨之不斷增大。最大風(fēng)速處于塔頭部位的沖擊風(fēng)1引起的位移響應(yīng)明顯高于最大風(fēng)速處于塔身中部的沖擊風(fēng)2的響應(yīng)值。隨測點高度增加，輸電塔的位移響應(yīng)逐漸增大，且高度越高，位移隨風(fēng)速的增長率越高。

3 電工電子技術(shù)綜合實驗臺的研制

電工電子技術(shù)實踐教學(xué)的改革及一體化教學(xué)模式的建立與實施需要有一個功能先進的實驗平臺做支撐，因此研制了電工電子技術(shù)綜合實驗平臺，目前實驗臺基本完成，在調(diào)試運行階段．經(jīng)驗證本實驗臺性能、功能完全滿足電工電子技術(shù)相關(guān)實踐課程的要求，是一個性價比很高的實驗裝置，有推廣價值．

3.1 綜合實驗臺的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計

綜合實驗臺整體采用對稱式正反背靠背四工位結(jié)構(gòu)設(shè)計．實驗臺把實驗、實習(xí)和課程設(shè)計所需的常規(guī)儀器設(shè)備、儀表和電腦等統(tǒng)一盤裝到封閉實驗臺內(nèi)，外部只露出操作面板．實驗電路采取標準模塊化設(shè)計，每個模塊的外形尺寸采取統(tǒng)一封裝，多個模塊可以組合到實驗底板上，實驗底板采取翻板式結(jié)構(gòu)．

模塊內(nèi)只給出實驗必須的器件，所有需要搭接的電路均由學(xué)生連線完成．學(xué)生根據(jù)實驗的復(fù)雜程度自行組合模塊，此種結(jié)構(gòu)既可以保證基礎(chǔ)實驗的開出，又可以完成復(fù)雜性、綜合性強的開放實驗與課程設(shè)計．

3.2 綜合實驗臺的功能及特點

綜合實驗臺的電路模塊分為模擬電路模塊、數(shù)字電路模塊、電路基礎(chǔ)模塊和EDA模塊，可以同時開出多門課程．綜合實驗臺既可以完成硬件實驗，又可以完成仿真實驗；既可以承擔基礎(chǔ)實驗，又可以完成課程設(shè)計、創(chuàng)新實驗及開放實驗．實驗臺采取的翻板式結(jié)構(gòu)，實驗時放下翻板，實驗結(jié)束合上翻板，在寬敞的臺面上可以完成電子實習(xí)等焊接安裝的任務(wù)．因此，本實驗臺的綜合性強，所有實驗室配備此種實驗臺可以同時開出多門實踐課程．避免了不同學(xué)科的實驗使用的實驗設(shè)備種類繁多，導(dǎo)致實驗室的重復(fù)建設(shè)，有效的節(jié)省了實驗空間，提高了實驗設(shè)備的利用率．

實驗臺上配備有計算機，既可以完成仿真實驗，還可以實現(xiàn)實驗室的網(wǎng)絡(luò)化管理．學(xué)生可以提前在網(wǎng)上預(yù)約實驗，實驗前熟知實驗內(nèi)容，做好預(yù)習(xí)報告，實驗中記錄數(shù)據(jù)波形結(jié)果，進行實驗分析總結(jié)．實驗教學(xué)中指導(dǎo)教師可以實時監(jiān)控學(xué)生上課情況，觀察學(xué)生實驗表現(xiàn)并給出過程性學(xué)習(xí)成績．本實驗臺的設(shè)計注重綜合性、先進性、開放性、實用性和便利性．通過科學(xué)地設(shè)置實驗項目及實踐環(huán)節(jié)，課程達到了全面培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)作風(fēng)、實驗技能以及綜合分析、提出問題和解決問題的能力，增強了學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的意識．

[1] 孫秋野．電工類實驗教學(xué)平臺的改革與探索[J]．實驗室科學(xué)，2013，16（2）：26-28

[2] 何召蘭，張凱利，邸斌，等．電子技術(shù)一體化實踐教學(xué)模式的探索與實踐[J]．中國電力教育，2013（11）：159-160

[3] 周素茵，曾松偉，章云，等．電工電子實踐教學(xué)模式改革與實踐[J]．電氣電子教學(xué)學(xué)報，2014，36（1）：103-104

[4] 李林．數(shù)字電子技術(shù)課程設(shè)計實驗平臺的研制[J]．電氣電子教學(xué)學(xué)報，2011，33（3）：76-77

[5] 侯素芳，任艷頻．電子技術(shù)課程設(shè)計內(nèi)容的改革與實踐[J]．實驗室研究與探索，2012，31（1）：108-110

[6] 申文達，董云鳳，李可，等．啟發(fā)式教學(xué)方法在電工電子實驗教學(xué)中的運用[J]．實驗技術(shù)與管理，2012，29（4）：265-266

[7] 房國志．大學(xué)生創(chuàng)新思維培養(yǎng)的探索與實踐[J]．電氣電子教學(xué)學(xué)報，2007，29（3）：109-111

The use of slef-made experiment equipment on the electric and electronic technology

NI Qi，ZHANG Kai-li，HU Gao-jie

（School of Measurement-Control Technology and Communication，Harbin University of Science and Technology，Harbin 150080，China）

The integrated teaching mode of electric and electronic technology is proposed，namely experiments，practice and curriculum design are combined to improve engineering practice and innovation ability of students in higher engineering subject．To avoid the waste of resources about laboratories and repeated setting of hardware equipments，self-made experiment equipment is presented to meet requirement．Practice dictates that it can improve the teaching quality of each practice teaching link about electric and electronic technology，and improve inventive thinking and practical abilities，then verifies that the self-developed experiment equipment can satisfy the needs of practice teaching．

self-made experimental equipment；electrical and electronic technology；the practice teaching

1007-9831（2016）07-0094-03

TN7∶G642.0

A

10.3969/j.issn.1007-9831.2016.07.025

2016-03-06

哈爾濱理工大學(xué)自制教學(xué)儀器設(shè)備資助項目（2013XZB19029）；黑龍江省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃資助項目（201510214046）

倪奇（1993-），男，山東泰安人，在讀本科生．E-mail：niqiwish@163.com

張凱利（1969-），男，黑龍江哈爾濱人，高級實驗師，碩士，從事測試計量技術(shù)及儀器研究．E-mail：zhangkaili@126.com