提高DZSZ型实验装置利用效果的探索与实践*

许俊云

华南农业大学 广东广州 441052

提高DZSZ型实验装置利用效果的探索与实践*

许俊云

华南农业大学 广东广州 441052

本文分析了一种实验装置在使用中存在的不足，并针对不足提出了三种改进方案，通过实验室教学检验，取得较好的效果。

实验装置；改进；效果

实验教学既是联系理论课堂教学的桥梁，又是培养学生基础实验能力并在实践中培养学生创造性实验能力的有效途径。实验教学在培养学生创新能力方面有着理论教育不可替代的作用。而实验设备是进行实验教学的必要条件。伴随着高校办学能力以及社会对高校毕业生实践能力要求的提高，近年来，高校在实验设备上都在加大投入力度。如何利用好这些造价不菲的实验设备，探索出充分发挥其在培养学生实践能力上的有效方法无疑对提高本科教学质量具有十分重要的意义。

一、目前实验设备使用中存在的不足

我校电力电子与电力拖动实验室使用的是天煌教仪生产的成套实验设备：DZSZ型电机及自动控制实验装置。该设备可以为电气工程及其自动化以及自动化专业的学生完成电机与拖动、电力电子技术及电力拖动自动控制系统等课程的基础实验。这几门课程都涉及了比较强的交直流电源的使用与变换，因此客观上造成实验过程存在一定的安全风险。考虑到这一点，厂家在该成套设备的设计上采用了封闭式挂件设计。这种设计一个很显著的好处就是安全性较好，因为在实验过程中操作者不会碰触到实际的带电电气元件(实际的带电器件都被封装在挂件里面了)。这样的设计的确从很大程度上保护了操作者的人身安全，但是也同时带来了一些不足。

众所周知，在目前的专业基础实验中，通常都是由实验课教师给学生讲解实验内容、目的、步骤和注意事项等，实验完全是让学生按部就班地进行。学生只需按实验指导书的方法和步骤，在规定时间内完成实验内容，交给指导教师审核后签字认可、写出实验报告即可。学生在规定时间内完成基本实验后即离开实验室。这种实验课模式只能培养学生一定的基本实验技能，但是对实验设备的这种利用方式从培养学生实践能力的角度上来考量实际只是一种浅层次的利用。

比如在做电力电子技术课程实验时，学生在挂件设备上所需做的所有工作只是单纯的连接一些导线等。由于实验所用挂件都是封闭的，所以在做完实验后，对晶闸管和IGBT等电力电子元件实际外观以及由它们构成的实际的整流及逆变电路、触发电路、保护电路和散热装置等学生都看不见，都没法获得直观的具体的认识；在做电机与拖动课程实验时对电路中使用到的低压电器如接触器、热继电器和时间继电器等电器元件的实际工作状态亦得不到直观的认识；在做电力拖动自动控制系统课程实验时对速度调节器、电流调节器等核心电气元件也同样得不到直观的认识。如果所有专业课程实验结束后，学生在实验室里对所学课程的研究对象都没见到，这种实验模式不能不说是一种有缺陷的实验模式。事实上，在基本实验过程中，有相当一部分学生非常希望对设备有更深入的认识，希望能弄清、弄懂实验设备的实际工作状态。希望既知其然，又知其所以然。

实际上，这种浅层次的使用实验设备一定程度上还容易使学生养成惰性和依赖性，学生在实验中等、靠、要、抄别人记录数据的现象并不鲜见。

另外，在做某些实验时，由于学生对实际电路的不明确(看不见)，学生还会因错误的理解而做出错误的外部连线，造成不必要的设备故障。比如在做触发电路实验时，学生由于不知道实际的电路，而误以为需要将220V接至一个60V的输入端子上，从而造成挂件中同步变压器短路故障。

二、深入利用实验设备的几点尝试

针对设备使用中存在的上述问题，笔者依托实验教改项目从以下3个方面进行了一些拓展设备利用效果的尝试。

1.在基础实验教学中的尝试

电机及自动控制实验装置采用分立式的挂件模块结构，实验时根据不同实验内容进行挂件模块的自由组合。鉴于一部分学生存在惰性，实验不主动，还有一部分学生有深入了解实验设备工作原理的愿望这一状况，笔者尝试对基本实验原有的教学模式进行了一些改变。即在做基本实验前，先将实验所用的挂件模块打开，让学生通过现场测绘的方式熟悉设备的具体电路。然后以抽签的方式针对挂件的实际电路让每个学生回答不同的问题，并对问题进行讨论。对实际电路原理讨论清楚后，再将挂件封装还原，进行基本实验的操作。让学生在熟悉自己所用的设备电路的基础上再来进行基础实验的操作，这样就避免了一些不必要的接线故障的发生。

2.结合毕业设计拓展设备利用效果的尝试

电机及自动控制实验装置是一个较为复杂的综合控制系统。它涉及变压、整流、保护、检测、单片机控制的定时器报警及液晶显示等电路的设计。笔者在学生的毕业设计中结合拓展实验设备的利用效果做了尝试。比如，三相桥式整流和逆变实验装置中的触发电路是一个比较复杂的电路，该电路的设计涉及同步变压器的选择和其外部连接方式的设计，触发脉冲集成电路的选择和其外围电路的设计，晶闸管的选择及其保护电路的设计等工作。整个设计具有一定的综合性和较大的难度。考虑到这些，笔者决定让学生在透彻分析现有实验装置触发电路的基础上，结合其所学的单片机知识在现有实验装置的设计上进行另一种设计来实现整流和逆变功能，并与现有实验装置的效果进行比较。这样使得该实验装置起到了对学生毕业设计工作的导引作用。

3.培训学生参与实验设备的维护工作

电机及自动控制实验装置在使用过程中通常会发生以下故障，比如变压器三相电源输出不平衡、电位器损坏、晶闸管击穿或老化、电容器击穿、单结晶体管老化或损坏、同步变压器故障等等。考虑到培养学生现场动手能力，综合应用所学知识解决实际问题能力的需要。笔者尝试培训学生学会看该实验设备电路图纸，根据图纸分析故障，直接参与实验设备的维护、维修工作。这对提高学生实践能力无疑是一种很好的锻炼。

三、结束语

通过以上实践，学生对这套较为复杂的综合性实验设备的使用方法和功能更熟悉了，在完成基础性实验的基础上还锻炼了设计实际电路的能力及分析设备故障和维修设备的能力，同时也增长了学习相关专业知识的兴趣。这种探索对更充分发挥实验设备的功用，提高本科教学质量具有一定的现实意义。

[1]卢学英.关于高校实验室开放的研究[J].实验技术与管理，2006，23(5)

[2]张娟.开放实验室 培养学生创新能力[J].实验科学与技术，2009，7(4)

Exploration and practice to improve effects of DZSZ type experimental device

Xu Junyun
South China of agriculture university, Guangzhou, 441052, China

In the paper, some shortcomings about the DZSZ experimental device existing in the use were analyzed, and three kinds of measures were attempted to improve the effect of the device. The testing results in teaching showed that these measures had good effects.

experimental device; improve; effect

book=24,ebook=160

2009-10-15

许俊云，硕士，工程师。

*本文系华南农业大学工程学院实验室建设与管理基金资助项目。