任東紅，袁清萍，邢兵鎖，俞昌鎖

(銅陵職業(yè)技術(shù)學院，安徽 銅陵 244000)

《電工基礎(chǔ)》作為高職院校電氣、機電等電類專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課[1]，是后續(xù)電機與電氣控制技術(shù)、電工實訓、電氣裝調(diào)類專業(yè)課程的基礎(chǔ)，其一般開設(shè)于大學一年級第一學期。其理論性較強[2]，涉及較多原理性內(nèi)容，公式及推導較多，要求學生具有較好的邏輯推導能力及數(shù)學功底，同時要求學生具有一定的動手能力。

一、電工基礎(chǔ)教學存在問題分析

（一）課程的特點

《電工基礎(chǔ)》是一門理論知識較強，同時根據(jù)高職學生的特點，也是對實踐要求較高的課程，涉及到的數(shù)學、物理基礎(chǔ)知識較多，對于高職學生相對難以理解，給學生的學習帶來較大困難。

（二）教學中存在的問題

高職院校 《電工基礎(chǔ)》教學一般以理論教學為主，實驗教學為輔。教師在教授課程時，以讓學生掌握電工常識和基本定律為主要教學目標，在完成教學目標的同時，采用部分實驗予以論證，整體實驗和動手較少。此種教學模式，對于現(xiàn)階段的高職學生，主要存在以下幾大問題。

1.學生對理論知識缺乏興趣

高職院校學生普遍文化課基礎(chǔ)較薄弱，學習缺乏主動性，缺少自信，對理論知識具有害怕恐懼心理，將學習視為一種負擔。針對簡單淺顯的理論知識，學生可以被動接受，但是，當遇到較為復雜的數(shù)學推導時，學生基本無法理解，也無法接受，導致學生學習興趣降低，失去學習后續(xù)知識的信心，不利于本門課后續(xù)知識的教授，同時也影響了學生對今后電類課程學習的自信心[3]。

2.教師教學目標不明確

根據(jù)高職學院《電工基礎(chǔ)》課程標準，學生通過本門課的學習后在電工技術(shù)的理論、實訓技能和職業(yè)素質(zhì)方面都能獲得較大進步，因此我們的教學目標是讓學生在理論、實操以及素養(yǎng)方面都有所收獲，這就要求教師的教學內(nèi)容要符合教學目標，在教學過程中不能脫離教學目標，不能只片面完成一個或者兩個方面。

3.教師教學方法單一

目前，高職院校一般采用理論為主，實驗為輔的方法開展《電工基礎(chǔ)》的教學，此種教學模式仍然存在理論與實驗的界限，無法做到真正的理實一體化，無法呼應“做中學，學中做”的新時期高職院校的授課要求。會出現(xiàn)學生光做實驗，實驗結(jié)束后，并未將其與理論知識結(jié)合起來的現(xiàn)象。同時由于部分高校實驗條件有限，導致部分教學內(nèi)容的教學方法仍以講授為主，教學效果不理想。

二、電工基礎(chǔ)課程改革研究

針對目前高職院?！峨姽せA(chǔ)》教學中普遍存在的問題，本文提出了三種改革方法，具體如下：

（一）整合教學內(nèi)容，調(diào)整教學課時

根據(jù)目前高職院校課程安排，電工基礎(chǔ)主要有五方面的內(nèi)容，分別是電路的基本概念和基本定律、電路的分析方法、正弦交流電路、三相交流電路以及磁路與變壓器知識。由于高職學生初高中物理電學知識相對薄弱，因此電工基礎(chǔ)中電路的基本知識和基本分析方法的學習時長占比較大，加強學生基礎(chǔ)電學知識學習。同時為了給后續(xù)其他學科學習奠定基礎(chǔ)，交流電知識也將作為重點介紹。磁路與變壓器在后續(xù)課程中會重點介紹，因此在本門課中將作簡單引入，所占課時較少。調(diào)整后的電工基礎(chǔ)的教學內(nèi)容和課時如下表，其中按照高職院校教學安排，《電工基礎(chǔ)》課程每周開設(shè)4節(jié)，共16周，總課時為64節(jié)：

表1 電工基礎(chǔ)課時分配

（二）提高實驗教學比例

《電工基礎(chǔ)》課程內(nèi)容涉及面較廣，基本涵蓋了簡單的直流電路到單相、三相交流電路的所有基本知識，同時涉及到磁路和變壓器的基本概念。這些內(nèi)容偏于理論，學生如果通過教師講授被動學習難免枯燥，學習積極性低，學習收獲少，因此，理實一體化的教學是目前教學的必走之路。多數(shù)學校已經(jīng)開展了理實一體化教學，但是各學校教學條件不一，教學要求有高低，因此實驗部分有差異。目前，根據(jù)高職學生特點，設(shè)置的實驗教學內(nèi)容共32課時，占總課時比例50%，具體實驗教學內(nèi)容及課時分配如下：

表2 實驗教學內(nèi)容安排

（三）整合實驗教學手段

雖然自《電工基礎(chǔ)》課程實現(xiàn)理實一體化教學以后，實驗教學比例大大增加，但是傳統(tǒng)實驗有著不可避免的缺點，主要如下：

1.《電工基礎(chǔ)》課程實驗以驗證性實驗為主，探索性試驗為輔，實驗設(shè)備固定落后，實驗過程無法調(diào)動學生積極性和創(chuàng)新性[4]。

2.傳統(tǒng)實驗教學釆用實驗室實際教學，用到的實驗設(shè)備較多，每個學校需要配備較多的實驗器材，占用較多的教學場地，因此對學校的教學場地和經(jīng)濟有著一定要求。同時電工實驗教學中設(shè)備儀表容易損壞，需要及時更換及維修，對學校的實驗條件要求較高，可能會影響教學進度和教學效果。

3.傳統(tǒng)實驗存在安全問題，電學傳統(tǒng)實驗教學中安全問題在所難免，特別是交流電路實驗，安全必須嚴格把關(guān)，一旦疏忽，可能會造成財產(chǎn)損失和人員傷亡，后果不堪設(shè)想，因此實驗安全性是設(shè)計實驗時教師必須考慮的重要方面。

鑒于以上問題，目前許多院校都在嘗試使用軟件仿真實驗代替部分傳統(tǒng)實驗；一方面可以解決傳統(tǒng)實驗對實驗場地和實驗設(shè)備的要求過高，另一方面，通過電腦軟件的使用學生可以反復實驗，增加實驗的創(chuàng)新性，加深對實驗的理解，同時由于是操作計算機，而非高壓設(shè)備，實驗具有絕對安全性；因此，本校也可考慮在傳統(tǒng)實驗的基礎(chǔ)上增加仿真實驗，整合實驗手段。

三、Multisim仿真軟件使用

目前最常用推薦的電路仿真軟件為Multisim仿真軟件，學生只需安裝該軟件，在學校已配備的計算機教室基礎(chǔ)上即可完成相應的電工基礎(chǔ)實驗，無需學校另置實驗設(shè)備。同時學生可利用軟件反復實驗，提高實驗效率，避免占用過多教學課時[5]。Multisim仿真軟件具有完善的電路設(shè)計及仿真功能、具有大量虛擬儀表，實現(xiàn)在線分析功能。學生可通過該軟件，構(gòu)建和設(shè)計各類電路，通過儀器儀表（電流表、電壓表、萬用表、示波器）來判斷所構(gòu)建電路的可行性，加深學生對所學理論知識的理解，極大地培養(yǎng)了學生的學習興趣，為后續(xù)課程奠定基礎(chǔ)。

圖1為Multisim仿真軟件的主界面。學生通過仿真軟件可以完成基本的直流電路實驗，例如歐姆定律實驗、伏安特性實驗、基爾霍夫定律實驗等，該類直流實驗原理簡單，學生可在機房進行仿真練習，效率較高，同時教師可根據(jù)實際，選擇一至兩個典型實驗在實驗室動手操作，由于學生已進行仿真實驗練習，對理論知識有一定的理解，通過仿真實驗與實際動手實驗的對比，找出實際操作的誤差所在，同時由于學生對仿真實驗有一定的了解，動手實驗也具有一定的針對性，增加了實驗的成功率和效率，充分利用教學學時。

圖1 Multisim仿真軟件主界面

圖2展示的是直流基爾霍夫電壓定律仿真實驗，電路中提供兩個分別為12V，8V的電壓源，學生可通過仿真實驗，將三個直流電壓表并聯(lián)在電阻兩端，在線測量出三個電壓表的讀數(shù)分別為7.2V，-4.8V，-3.2V，因此滿足在任一回路中繞行一周∑U=0，從而驗證了基爾霍夫電壓定律。同時在時間和設(shè)備允許下，教師也可在仿真實驗的基礎(chǔ)上，增加實體實驗，將二類實驗結(jié)果進行對比，進一步分析誤差原因。

圖2 基爾霍夫電壓定律仿真實驗結(jié)果圖

通過Multisim仿真軟件可以完成三相交流電路實驗，針對典型的三相交流電路實驗中的照明電路實驗，由于負載正常情況下不對稱，因此我國居民用電采用的是三相四線制供電系統(tǒng)，即三根火線一根零線，確保每相負載電壓為220V。而在《電工基礎(chǔ)》課程中，三相交流電路實際操作實驗存在較大安全隱患，因此可通過仿真實驗完成此情境的學習[4]。圖4是驗證三相負載Y形連接時電壓電流的關(guān)系，其中三相負載均為484Ω電阻，即三相負載完全對稱，從仿真結(jié)果來看，中性線上電流表的讀數(shù)幾乎為0，驗證了三相負載對稱，中性線電流為0的理論；同時可隨機調(diào)整電阻大小，改變電路為非對稱電路，觀察實驗現(xiàn)象和電表讀數(shù)，學生通過簡單操作開拓思維，簡單安全，實驗效率大大提高。

圖3 RL串聯(lián)電路仿真結(jié)果圖（50Hz,60Hz仿真結(jié)果）

四、結(jié)論

文中針對《電工基礎(chǔ)》課程的特殊性，為提高高職院校教學效率，提出相應改革措施，要求在教學學時上進行整合統(tǒng)一；在學時分配方面加大實驗教學比例，提高理論課趣味性；在實驗教學手段方面，引入multisim仿真教學手段，結(jié)合仿真教學對實驗條件要求相對較低、安全性高、可重復操作等優(yōu)勢，將仿真教學與實際操作實驗相整合，增加實驗的成功率和效率，同時分別選取直流電路、單相交流電路、三相交流電路中的三個典型實驗，通過使用multisim仿真軟件，可完成既定實驗要求，驗證實驗結(jié)論，針對實驗條件相對薄弱的學校，可行性較高，可推廣使用。仿真實驗作為聯(lián)系理論知識與實際實驗的橋梁，為許多高校的實驗教學鋪平道路，但同時，仿真實驗若和動手實驗有一定區(qū)別，若將二者整合起來教學，教學效果將會有質(zhì)的提升。

圖4 交流三相負載Y型連接電流電壓關(guān)系仿真電路圖