开放式电工电子实验教学平台研制

吴宝江+唐瑞尹+钱莉

摘 要：为更好地培养学生的创新能力和实践能力，结合我校电工电子实验教学实际情况研发了电工电子技术实验平台。平台不仅能完成多种课程的实验任务要求，还具有极大拓展性，能满足多种实践教学环节的需求；并且在培养学生自主性、创新性，培养学生研究型学习的能力和实践动手能力方面独具特色，为培养应用型人才提供了有力的支撑。

关键词：电工电子 实验教学平台 开放式

一、前言

实验教学在培养大学生创新能力和实践能力方面具有非常重要的作用。我校电工电子技术实验室属基础实验室，支撑全校7个电类专业的《电路》、《电路原理》课程及全校11个非电类专业的《电工学》课程的实验教学，每年完成实验课时数为1000-1100学时，实验人时数约30000人时。原有实验设备2003年购入，虽然能够支撑理论教学的实践性环节教学，能够完成验证性、设计性、综合性实验教学任务，但由于设备使用年限久，且使用率很高，存在老化严重，故障率较高等问题。而且设备的结构形式、核心技术、实验教学理念等都已经不能适应新形势下培养学生创新实践能力的教学要求。

2015年，在学校、学院的领导下，自制设备课题组在广泛吸收我校及其他院校从事该课程教学，实验教学教师的建议，综合了国内各类实验装置的特点，并进行了充分的调研论证的基础上，经过召开多次会议研讨，决定对电路/电工实验设备进行自主研发。主要指导思想有：

实验平台不仅要完成电工电子技术的课程内基础实验、课外开放实验，还要能完成电工电子类创新实验、电子实习以及课程设计等教学任务，满足多种实践教学环节的需求；

实验平台应能最大限度的培养学生自主性、创新性，培养学生研究型学习的能力和实践动手能力；

搭建开放式实验平台，能根据课程发展不断拓展实验内容和实验项目；

实验台的设计和使用向工程实践靠拢；

二、自制设备特点

自制设备在上述指导思想下，设计方案主要有以下特点：

1. 自制设备将交、直流实验装置分开，分别采用箱体和台式设计。使设备便于放置，搬运和实验老师的检查。同时可以灵活移动使用，而不局限于一个实验台或单一实验室。

2.设备以独立的分立元件为模块，学生自己动手积木式搭建电路。真正注重学生的动手能力、分析能力和实践能力的培养和提高。

3.在直流實验箱内，所有实验负载（电容、电阻等通用标准器件为最小积木式模块单元）积木式单元配合九孔方板可灵活组合不同要求的实验电路，并可灵活组合搭建各种电路，完全实现开放式和自主创新性要求。

4.在交流实验台内，由于实验所需电源一般为交流220V，安全性是首要考虑的因素，因此将交流模块的负载和电源都采用固定式设计，交流元器件、导线及仪表都采用分立形式，但都采取完善的保护措施。

5.还原各种交流、直流测量仪表和各类负载元器件的本来面貌，使学生最大程度地接近工程实际的运用状态。直流元件透明封装，交流元件尽可能置于面板，使整个实验过程中所有仪表、器件清晰可见，线路连接直观。

6.实验装置只提供经过隔离的交流电源，保障学生实验安全，其它仪器仪表，包括直流电源、信号发生器、交流毫伏表，示波器、万用表等在满足实验精度的前提下全部采用工程实际普遍使用的仪器仪表，真正培养学生的实践动手能力，实验和企业实际应用的无缝化对接。

7.根据各个课程和老师的要求特色灵活配置选用各种模块，充分体现现代实验教学所要求的开发性、创新性、设计性和工程化等思想。

8.每组实验装置配备计算机及相应的电路仿真软件。学生能够更好地结合和对比电路的仿真结果和实际实验结果。

9.实验装置具有充分的可扩展性，随新课题等的拓展，只要增加核心部件或少量其他部件，即可满足新的实验要求。

三、研制及验收

在学校、学院的大力支持下，新设备在2015年底研制完成，并通过专家组验收，全部达到了预期要求，并且增加了部分拓展的新功能。

直流实验箱采用亚克力箱体，箱体的上面板为元器件区，放置实验中用到的所有器件。图1所示为箱体下面板，板上有电源及仪器设备的接口，测试接口及数字可调电阻等，实验区为插接段子，用来插接实验中所要用到的元器件。实验箱体同时加装了无线通信模块，服务器可以通过无线模块远程控制实验箱，并实时采集实验箱部分实验数据。

交流实验台前面板见图2，整体设计采用紧凑型方案，操作面倾斜放置，使操作面受光效果好；壳体采用2mm厚钢板亚光喷塑，面板采用钢板蚀刻工艺；实验台设有完整的人身安全保护系统，交流电源采用隔离浮地设计，并具有漏电保护和箱体带电保护功能；实验台上的仪表及电子元器件具有短路和过流保护及报警功能，能完成全部电路及电工学课程实验；并针对实验台开发了多个综合性和设计性实验项目。

四、结论

本文研制的电工电子技术实验教学平台不但满足了学校的实验教学要求，而且从实践能力和创新能力培养两个方面为教师和学生提供了更加优秀的平台，为社会培养实践型，符合时代需求的人才提供了更加有利的实验教学条件。

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