張 紅，徐慧平，肖 波，李開成

(華中科技大學(xué) 電氣學(xué)院，湖北 武漢 430074)

“電路測試技術(shù)基礎(chǔ)”(以下簡稱 “電路實(shí)驗(yàn)”)是華中科技大學(xué)針對電類專業(yè)開設(shè)的與 “電路理論”教學(xué)配套的獨(dú)立設(shè)課的實(shí)驗(yàn)課程，屬于專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，在全國理工科大學(xué)里均有開設(shè)。其目的一是為了讓學(xué)生進(jìn)一步理解電路理論學(xué)習(xí)中的相關(guān)概念，二是與實(shí)際結(jié)合，讓學(xué)生充分了解實(shí)際中元器件和實(shí)驗(yàn)電路的特性，進(jìn)而更好地掌握電路理論知識(shí)。近年來該課程一直被評(píng)為華中科技大學(xué)為數(shù)不多的校級(jí)優(yōu)質(zhì)實(shí)驗(yàn)課程之一。

1 用實(shí)驗(yàn)方法作為主線貫穿整個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)

“電路實(shí)驗(yàn)”作為 “電路理論”的實(shí)驗(yàn)課程，一般都是分成3個(gè)大的單元安排實(shí)驗(yàn)內(nèi)容:直流、交流、動(dòng)態(tài)。直流單元用到的是伏安測量法，交流單元用到的是三表法，動(dòng)態(tài)單元用到的是示波測量法，學(xué)生如果能將這幾種方法靈活運(yùn)用于電路或電量的測量中，也就掌握了 “電路實(shí)驗(yàn)”課程的精髓，這也正是該實(shí)驗(yàn)課開設(shè)的目的所在。

圖1 實(shí)際穩(wěn)壓源外特性的實(shí)驗(yàn)電路

在實(shí)驗(yàn)方法的傳授中，不能簡單死板地灌輸，要用多種形式啟發(fā)學(xué)生思維，最簡單的方法就是提問，讓學(xué)生去思考，在思考中將實(shí)驗(yàn)方法融會(huì)貫通。如直流單元的第一次實(shí)驗(yàn)，任務(wù)之一是測量實(shí)際穩(wěn)壓源的外特性，實(shí)驗(yàn)線路如圖1所示。針對這個(gè)實(shí)驗(yàn)，用到的是伏安測量法。所謂伏安測量法，就是在所測電路兩端外接一個(gè)變阻器，調(diào)節(jié)電阻值，可以測得不同的電壓電流值，在坐標(biāo)平面逐點(diǎn)描繪出來就可以得到實(shí)際穩(wěn)壓源的伏安特性，非常簡單。但此時(shí)，如果針對實(shí)驗(yàn)方法提一個(gè)問題:假如想測量A、B點(diǎn)右側(cè)電阻元件的伏安特性，我們應(yīng)該怎么辦？一些能力強(qiáng)的同學(xué)最后可以能回答，即以電源電壓作為變量，測量電阻兩端的電壓電流。該問題的提出:一是可以激發(fā)學(xué)生的逆向思維，做到舉一反三、活學(xué)活用；二是克服了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中學(xué)生們喜歡照葫蘆畫瓢的惰性，激發(fā)其主觀能動(dòng)性；三是突出了伏安測量法應(yīng)用的靈活性，讓學(xué)生更好地掌握該方法。

2 抓好實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)

抓好實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)，往往可以起到事半功倍的作用。實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)可以讓學(xué)生提前理解實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮驮?，并且針對?shí)驗(yàn)任務(wù)設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)線路及數(shù)據(jù)表格，為很好地利用課堂4學(xué)時(shí)完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容做好充分的準(zhǔn)備工作，這樣也給學(xué)生有能力在課堂上跟老師進(jìn)行互動(dòng)創(chuàng)造了條件。同時(shí)還避免了學(xué)生對于實(shí)驗(yàn)內(nèi)容一無所知，盲目被動(dòng)地接受知識(shí)，囫圇吞棗，學(xué)無所獲等不良現(xiàn)象的發(fā)生。所以學(xué)生需要在實(shí)驗(yàn)之前，在課外做好充分的預(yù)習(xí)，寫好預(yù)習(xí)報(bào)告。預(yù)習(xí)報(bào)告一般包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理、設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案及實(shí)驗(yàn)線路。

對于學(xué)生的預(yù)習(xí)報(bào)告，老師一定要把好檢查關(guān)卡，上課之初必須檢查完成情況，沒有寫的不能進(jìn)行當(dāng)次實(shí)驗(yàn)；否則會(huì)讓這個(gè)重要環(huán)節(jié)流于形式，達(dá)不到敦促學(xué)生認(rèn)真預(yù)習(xí)的目的?，F(xiàn)在有些第一次帶 “電路實(shí)驗(yàn)”課程的老師們沒有體會(huì)到實(shí)驗(yàn)課與理論課教學(xué)的不同之處，以為講解了知識(shí)點(diǎn)學(xué)生就一定能接受，實(shí)際上并非如此。因此，教師應(yīng)該投入更多的時(shí)間和精力去關(guān)注課堂上學(xué)生出現(xiàn)的各種狀況，并及時(shí)進(jìn)行指導(dǎo)。抓好這些重要環(huán)節(jié)，一定能取得事半功倍的教學(xué)效果。

3 設(shè)計(jì)經(jīng)典的實(shí)驗(yàn)?zāi)K，不斷優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，提高教學(xué)質(zhì)量

電源、實(shí)驗(yàn)?zāi)K、測量儀表是組成 “電路實(shí)驗(yàn)”的3要素，3個(gè)單元對應(yīng)不同的3要素，其中電源和測量儀表為常用設(shè)備，只有實(shí)驗(yàn)?zāi)K可以很好地反映出課程水平。學(xué)院根據(jù)課程特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一些特色電路，比如故障檢查電路、4種受控源電路、日光燈實(shí)驗(yàn)電路、三相實(shí)驗(yàn)電路等，如圖2所示，給出了部分電路面板圖。隨著教學(xué)過程的不斷深入，不斷地改進(jìn)電路模塊、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，致力于提高教學(xué)質(zhì)量。如在交流單元，改進(jìn)了原來用電感元件代替日關(guān)燈電路模擬感性電路提高功率因數(shù)的缺陷，大膽地引入了單相220 V作為實(shí)驗(yàn)電壓。研究三相電路特點(diǎn)時(shí)真正用到了線電壓380 V。電壓提高了，危險(xiǎn)系數(shù)增加很多，給教學(xué)工作帶來很大風(fēng)險(xiǎn)。學(xué)院一方面增加很多保護(hù)環(huán)節(jié)；另一方面，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中的巡視，以確保學(xué)生安全。這樣做目的只有一個(gè)，使用電網(wǎng)電壓主要是為了與實(shí)際接軌，保證理論與實(shí)際不脫節(jié)，讓學(xué)生感覺到理論學(xué)習(xí)不僅僅是紙上談兵，而是現(xiàn)實(shí)中實(shí)實(shí)在在有用的知識(shí)，以提高其學(xué)習(xí)興趣。

此外，圖2(b)三相電路是改進(jìn)后的版本，這里巧妙地用三個(gè)燈泡并聯(lián)后再串一個(gè)3 kΩ的大電阻作為每一相的負(fù)載，既用到了日常的小燈泡，與實(shí)際更貼近，也保證了在電網(wǎng)電壓下使用的安全性。還有些改進(jìn)可能僅僅是為了教學(xué)更方便。如對于故障電路所做的修改，圖2(c)、(d)分別是I、II型實(shí)驗(yàn)臺(tái)的故障檢查電路，兩個(gè)電路基本一致，只是改進(jìn)后的II型實(shí)驗(yàn)臺(tái)上在defg支路增加了一個(gè)阻值相等的電阻元件R7(R5＝R6＝R7)，UR7的值可以作為該支路數(shù)據(jù)異常的判斷依據(jù)，能夠使學(xué)生檢查故障的思路更加清晰。

因此，實(shí)驗(yàn)?zāi)K可以最真實(shí)地反映教學(xué)思想，它絕不應(yīng)該是一成不變的，而是需要不斷改進(jìn)、升級(jí)，配合不斷優(yōu)化的教學(xué)內(nèi)容，提高課程的教學(xué)質(zhì)量。

4 開發(fā)實(shí)際控制對象輔助教學(xué)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

一門課程的教學(xué)成功與否，很大程度上取決于學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣大才會(huì)愿意主動(dòng)花更多的時(shí)間和精力去深入研究相關(guān)內(nèi)容，正所謂興趣才是最好的老師。這里說的成功不局限于指考試成績，還指更多的潛移默化的作用，因此要想教好 “電路實(shí)驗(yàn)”課，課程之外還需要花一定的時(shí)間和精力，想方設(shè)法去激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，與實(shí)際接軌，開發(fā)一些實(shí)際控制對象輔助教學(xué)，可以收到較好的效果。

如結(jié)合交流單元的 “日光燈電路與功率因數(shù)提高”實(shí)驗(yàn)，學(xué)院通過校設(shè)備處立項(xiàng)研制了一個(gè)變電站電壓無功自動(dòng)控制模型，模型模擬了實(shí)際的變電站環(huán)境及多種負(fù)載，通過控制電容投切，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)控制整個(gè)系統(tǒng)無功功率的功能。上課的時(shí)候現(xiàn)場演示給學(xué)生看，學(xué)生興趣大增，尤其對于電氣學(xué)院的學(xué)生，學(xué)習(xí)、接觸過電力系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識(shí)，對這樣的實(shí)物演示表現(xiàn)出很大興趣。學(xué)生感興趣的除了電路的相關(guān)理論知識(shí)，還有單片機(jī)控制技術(shù)，既起到了強(qiáng)化知識(shí)點(diǎn)，拓寬學(xué)生知識(shí)面的作用，也增強(qiáng)了學(xué)科間的相互聯(lián)系，很好地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。如果條件允許，老師們應(yīng)該盡量多的研制一些實(shí)際的控制對象輔助教學(xué)。

5 充分利用互聯(lián)網(wǎng)資源，讓傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)與時(shí)俱進(jìn)

隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)時(shí)代早已來臨，

作為高等學(xué)府一定要走在時(shí)代前列，因此，要以發(fā)展的眼光，充分利用互聯(lián)網(wǎng)資源，讓傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)與時(shí)俱進(jìn)。

5.1 建立 “電路實(shí)驗(yàn)”網(wǎng)站，更好地為學(xué)生服務(wù)

建立 “電路實(shí)驗(yàn)”網(wǎng)站，一些教學(xué)課件和儀器設(shè)備的使用視頻、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)等均可以上傳到網(wǎng)站上提供給學(xué)生，讓他們能隨時(shí)觀看或下載，無形中擴(kuò)展了學(xué)生實(shí)驗(yàn)的空間和時(shí)間。

5.2 引進(jìn)仿真教學(xué)軟件，提高教學(xué)效率

現(xiàn)在適合于電路仿真的軟件有很多，可以鼓勵(lì)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)之前用仿真軟件做一下實(shí)驗(yàn)，再與實(shí)際測量數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，既熟悉了仿真軟件的使用，也可以更好地完成實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)。

6 結(jié)束語

總之，不要把教學(xué)過程簡單地理解為教與學(xué)的過程，可以做的事情很多，只要愿意花時(shí)間、花心思，一定能收到成效，并得到學(xué)生的好評(píng)。在今后的教學(xué)活動(dòng)中，仍將以服務(wù)學(xué)生為宗旨，彰顯教育理念，尤其把提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣放在首位，繼續(xù)不斷地研究教學(xué)方法，寓教于樂，為爭取把傳統(tǒng)的 “電路實(shí)驗(yàn)”課程打造成為省級(jí)、國家級(jí)優(yōu)質(zhì)課程貢獻(xiàn)自己的微薄之力。

[1]汪建，李承，孫開放，等.電路實(shí)驗(yàn)[M].2版.武漢:華中科技大學(xué)出版社，2010.

[2]孫開放，楊澤富，孫親錫，等.電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的研究與探索[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2001(1):74－75，79.

[3]畢衛(wèi)紅.電路實(shí)驗(yàn)教材改革探索與實(shí)踐[J].教學(xué)研究，2000(3):285－286.

[4]徐紅.電路實(shí)驗(yàn)教材改進(jìn)探索與實(shí)踐[J].才智，2013(18):216.

[5]孫曼利，司鐵芳.電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革與探索[J].實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，2010(4):61－63.

[6]李洋洋，朱延楓.電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)的探索與實(shí)踐[J].遼寧工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào) (社會(huì)科學(xué)版)，2015(5):120－121.

[7]劉松齡，覃亮.“電路”實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與實(shí)踐[J].中國電力教育，2014(36):170－171.

[8]王安娜，申燕，劉澤軍，等.電路仿真設(shè)計(jì)軟件Multisim在電路實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2005(12):64－68.

[9]孫盾，姚纓英.在電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)中提高學(xué)生的自主探究能力[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2007(11):17－19.

[10]楊柳，彭長宇.淺談電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革[J].才智，2014(32):122.

[11]劉勇，李富強(qiáng)，夏晶晶，等.電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)在應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式中的探索與研究[J].電子制作，2015(8):166.

[12]王建明，帥仁俊.電路實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)建設(shè)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2008(2):56－59.