电工实验课程建设与教学方法研究

孟祥贵，王 伟，邱晓天

（国防科学技术大学 机电工程与自动化学院，长沙 410073）

电工实验课程建设与教学方法研究

孟祥贵，王 伟，邱晓天

（国防科学技术大学 机电工程与自动化学院，长沙 410073）

该文针对在基础实验过程中难以激发学生的实验兴趣和潜能、不能有效提高学生实践动手能力的问题，以电工与电路基础实验为研究对象，从授课对象、教学目的、教学内容和授课形式等几个方面进行了详细的分析和研究。在实验教学过程中通过对学生的认知能力、实践操作能力、在实践中学习的能力和电路设计能力4个方面的培养，逐步提高学生的实践能力，循序渐进地培养学生的综合应用能力和创新思维能力。

电工实验，实验教学，大规模开放在线课程，教学方法

电工与电路基础、电工技术基础、电路分析基础作为工科院校传统的基础课程，内容经典，实验也有一定的传统和定式［1］。伴随着信息技术的发展，教学方法和手段得到了一定的改进和提升，特别是MOOC课程的出现颠覆了传统的教学模式，极大推进了教学改革的进程，实验教学工作也应紧跟潮流，不断推陈出新。如何通过实验为学生打开一扇门，让学生热爱实验，在实验中发现并解决问题，促进学生的实践能力和创新思维能力切实得到提高，是本校一直在思考的问题［2］。

1 建设内容

学校自2012年开始，将电工与电路基础实验作为一门单独的课程开展教学，这给予了实验室更多的自主性，同时也对实验教学工作提出了更高的要求［3］。学院还设立了实验教学团队岗，专门负责实验教学内容、教学方法的研究和实验课程、实验教学队伍的建设。团队岗教员以实验室为单位，对实验系列课程进行了全面的规划、梳理和设计，对人员进行了合理安排，对每门课程提出了具体的授课要求，并收到了良好的教学效果。以电工与电路基础实验为例，电工与电路基础实验是学校十二五重点建设课程，每年实验的人数较多，所以工作必须要全面规划，要有系统性。为了上好这门课，本校在授课对象、教学目标、教学内容和授课形式等几个方面进行了研究和实践，取得了一些成果和经验。

1.1 研究授课对象

电工与电路基础实验课程面向全校本科学员开设，授课对象分为学历合训和技术两个大类的学员，合训类有普通班和卓越指挥人才班，技术类有普通班和钱学森拓展班，每个班次又将学员分为不同专业。这样的差异对实验教学的要求各不相同，教学内容各有侧重，因此，须对学员先进行分析，研究各种学员前后课程的开展情况，在实验拓展环节通过提出问题、创新实践，让学员与后续课程衔接，并利用学校组织的各种学科竞赛、创新项目申报激励学生有针对性地开展自主实验［4］。

如图1所示，对授课对象研究得越细，越便于拉近教员与学员的关系，便于沟通和交流，对实验的要求和拓展也有很大的帮助。

图1 授课对象的情况研究

1.2 突出实验教学目的

实验教学是对知识的消化和运用，具体到电工与电路基础实验课程，由于其是电类实验的开端，对实验的要求主要从4个能力的培养来体现，是一个循序渐进的过程，如图2所示。

图2 实验教学目的分解

1）认知能力的培养。

主要包括电工电子元器件的识别、电工仪器仪表的使用、实验环境资源的了解、开展自主实验和创新实践活动的要求和资源，通过这个环节的学习，激发学员的好奇心和参与实验的主动性［5］。

2）实践操作能力的培养。

通过应试教育的学生，大多都有重理论轻实践的想法，实践能力非常缺乏。所以在实验教学中，首先要鼓励学生动起手来，允许错误和失败、鼓励独辟蹊径、纠正从众心里。在实验管理上，严格执行一人一组，不能在规定时间完成任务的可以预约其他时间完成。在实验中注重学员独立个性的培养，鼓励创新，对学生提出的问题耐心解答。在实验成绩的评定上，主要从每次实验操作情况、实验报告撰写情况和实验考试成绩来共同决定，实验考试也以具体任务的实践操作、现场数据处理、得出结论为主。

3）在实践中学习的能力培养。

通过实践提出的问题是在应用中可能遇到的问题，对问题的解答可能要调动已经学过的知识，有些甚至是常识。有些可能在理论知识还没有学到，具有一定的挑战性，通过实验老师的介绍，也可以从现象到本质（先实践后理论），带着问题去学习理论，效果也很不错。这不仅培养了学生通过实践学习知识的本领，还给学员提供了发现问题、解决问题的机会，提升了学员对知识的综合应用能力和创新能力［6］。撰写的实验报告务实、有特色，水分少，分析到位，学员容易在实践过程中找到兴趣，培养实验的主动性。

4）电路设计能力的培养。

实验是一个循序渐进的过程，在这个过程中，老师要起到导演的作用，让学生尽快入戏，并沉浸在自己的角色里，平等交流，少下命令，少约束，完成任务只是最基本的要求，学以致用才是最终的目的。学员电路设计能力的培养主要是通过学科竞赛、学校组织的创新实践活动、系所组织的有针对性的孵化活动来实现。

在能力培养过程中，加强对学员尊重实验结果、不从众、不弄虚作假的科学素质的培养，并通过多层次的创新实践活动激发学员的潜能和兴趣。

1.3 教学内容精心设计

1）以学生为主体，精讲多练。

实验的前方是工程应用，一堂好的实验课应该恰当地结合知识点，包含丰富的工程信息量，提升学生工程应用的信心，是让学生充满新鲜好奇的2小时。这对实验老师提出了很高的要求。在实验过程中保持学员热情，达到“知之，好之，乐之”的效果，所以备课内容一定要实［7］，信息量要丰富、趣味性要强。讲解不能太多，主要靠学员摸索。

2）内容动态调整。

针对技术、合训不同类别的学生，结合先进的实验教学方法，每年调整实验内容，突出重点，提出不同的要求，解决学生心中的疑惑。实验室在前期建设中，教学方面偏重于理论与实践的结合，制作了实验课件、视频、内容更新文档、建设了演示试验室。要达到学生理解课程的用途，这些还不够，结合现代军事技术的发展，通过举例、示图、视频和“解剖”是很必要的，在这个过程中，一是可以加深印象，二是可以适时的提出工程需求和问题，开拓学生的思维［8］，激发学生在自主实验中确实有事可做。

3）重视课后反馈。

实验课程开设的好不好，学员最有发言权。电工与电路基础实验每年有60多个实验班，倾听学员的反馈意见，对做好实验教学工作是必需的。在倾听的过程中，可以非常深刻地感觉到，一堂实验课程的好坏程度与实验指导教员对实验的重视程度密切相关。根据学校的要求，每个理论教员都要参与实验课程的指导，个别教员对实验的要求比较放松，准备不充分，学员对此不满意。通过对学员反馈意见的分析，可以更好地掌握学员的困难和需求，有针对性地调整实验内容、促进自主实验和创新实践活动的开展［9］。

1.4 实验课程的多形式授课

实验教学的形式随着理论教学形式的发展也在发生很大的变化，如MOOC课程的出现，实现了翻转课堂的目的，其他如研讨教学、案例教学、启发式教学，形式多样。电工与电路基础实验课程的教学在这方面也做了2年的探索，在形式上主要进行了以下2种形式的摸索［10］。

1）虚拟与实际操作结合。

电工实验在设置上涵盖了演示、基础、实训和创新4个层次的实验内容，并且让实训和演示内容走在基础实验内容的前面，让学员拉近理论与工业应用之间的距离，在实训中同步开展电工虚拟实验，虚拟和实践并重，对一年级的学员来说，非常容易接受。

2）自主实验与集体指导相结合。

根据学员的不同类型，采取不同的实验指导方式。对钱学森创新拓展班、卓越指挥人才等班级主要采用自主实验的模式，其他班级主要采用集体指导和集体指导与自主实验相结合的形式。自主实验借鉴了国外开设实验的经验，任务提前发布，开放研讨教与学，严格考核和考察制度，满足了不同类型学员的需求，达到了提高实践能力的目标。

目前正在进行参考MOOC教学形式的实验开发，结合实验室现有的实验条件，把重复的工作做简单，将教员更多精力投入到内容开发、综合性实验指导和融合学员兴趣的综合创新实践活动［11］当中。但所有的改变都不是为形式而形式，而是以学员为中心，以提高实践操作能力、综合应用能力为目的，是教与学相互影响的结果。

1.5 形成特色，突出特点

总结多年的实验教学经验发现，之所以有学员轻视实验，对实验提不起兴趣，主要是由于:1）实验内容设计单调，与理论课程差别不大；2）形式上单一，我教你练；3）实验教员没有形成自己的特色，达不到吸引学员的目的。提高整体实验教学的质量，就要求每个实验教员在施教过程中形成自己的特色，结合不同的专业优势和研究方向，结合实验任务达到以点带面的效果。同时创造与学员共同探讨的氛围，在施教过程中激发学生的创新热情，引导创新方向，鼓励实践活动［12］，让学生在自主钻研中收获信心。并善于向学生学习，丰富自己的实验教学方式方法。

2 建设效果

总结电工与电路基础实验的近2年的教学效果，尤其是学员的反馈情况，学员比较满意的是传统与创新相融合的教学方法，这种方法对学员和教员都产生了积极的影响。

1）学员实践能力得到了提高。在课内，学员与教员的沟通多了，实验态度积极了。在课外，学员开展自主实验的主动性增强了，申报创新实验项目的多了，参加学科竞赛的项目技术含量更高了，同时实验报告内容更实了、水分少了。

2）诞生了新的实验形式。利用实验室的开放平台，开展了“孵化”活动，学员的动手能力和综合应用能力很快得到提高。

3）实验教员通过指导实验课程、自主实验、创新实践和学科竞赛，不仅丰富了自己的施教经验，还达到了更全面了解学员的目的。

4）毕业设计的质量的提高。学员对毕业设计不再应付了事，而是更主动地参加设计实践中，体验其中乐趣，提高自身水平，提交出让老师和学员本身都满意的毕业成果。

3 结束语

综上所述，围绕如何激发学生的实验兴趣、努力提高学生实践能力的问题，电工实验教学团队通过一系列教学措施和教学方法的改进，取得了较明显的建设成效。学员的实验积极性、实践动手能力和老师的实验指导能力都得到了提高，实验过程管理更加规范，形成了系统的教学和管理体系。

［1］陈棣湘，孟祥贵，潘孟春，等.电工技术系列课程实验教学的改革与研究［J］.实验科学与技术，2007，5（2）:58-59.

［2］刘嘉南，胡今鸿.高校实验教学改革项目管理平台的建设［J］.实验室研究与探索，2011，6（30）: 119-121.

［3］王伟，孟祥贵，安寅.电工实验教学改革探讨［J］.中国电力教育，2012（6）:78-79.

［4］陈棣湘，孟祥贵，潘孟春.基础课实验室建设与管理模式的探索［J］.实验技术与管理，2009，26（5）: 144-146.

［5］孟祥贵，张泽锋，向桢.以人为本，打造全开放的自主实验平台［J］.电气与电子教学学报，2010（32）: 128-129.

［6］李有志，卢洁，付强，等.“破难题、创特色”的实验教学改革的探索［J］，实验室研究与探索，2011，12（30）:122-125.

［7］安寅，孟祥贵，王伟.军队开放性实验室人才队伍建设［J］.科技信息，2013（2）:120-121

［8］孟祥贵，张泽锋，向桢.建好演示实验室，激励学生实验兴趣［J］.实验室研究与探索，2010，29（1）: 138-140.

［9］安寅，孟祥贵，王伟.工程教育下的电工技术实验教学改革［J］.实验科学与技术，2013，11（1）:67-69.

［10］崔远慧，牟俊，祈建广，等.面向工程教育的电工学实验教学改革方法初探［J］，实验技术与管理，2012，4（29）:291-292.

［11］王伟，孟祥贵，安寅.“创新人才培养模式”下的实验教学改革探索［J］.实验科学与技术，2013，11（4）: 144-146.

［12］杨露，孙怡，张守网.高校“计算机基础”实验教学改革与实验室管理的实践与探讨［J］，实验室研究与探索，2012，4（31）:306-308.

Research on the Electrical Experiment and Teaching Method

MENG Xianggui，WANG Wei，QIU Xiaotian
（College of Mechatronics and Automation，National University of Defense Technology，Changsha 410073，China）

Basic experiment process has a few of issues that it is difficult to inspire students’experiment interests and potential，and to improve students’practical ability.Aiming at the above issues，we take the electric circuit experiments as the research object to do some analysis from the aspects of teaching object，teaching objective，teaching content and teaching methods.Through the cultivation of the four aspects of students’ability including cognitive ability，practice ability and circuit operation ability，learning in practice design ability in the experimental teaching process，we gradually improve students’practice ability，and gradually cultivate students’comprehensive ability and innovative thinking ability.

electrical experiment；experimental teaching；MOOC；teaching methods

G642

A

10.3969/j.issn.1672-4550.2016.05.051

2015-03-26；修改日期：2016-09-06

国防科技大学十二五重点课程建设项目（2013年6月）

孟祥贵（1969-），女，硕士，高级实验师，主要从事实践教学与研究。