普通高等学校电路实验教学分析与探索

孙玉宽

摘 要 本文分析了电路实验的现状和不足，针对不足提出改革教学的方式和途径。本文将电路实验整体分为三阶段完成夯实基础，独立操作和兴趣激发的过程，同时培养学生良好的实验素养。本文对电路实验等课内实验的效率提升具有一定促进意义。

关键词 电路实验 教学改革 实验操作

中图分类号：G424 文献标识码：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2018.05.059

Analysis and Exploration of Circuit Experiment

Teaching in Common Colleges and Universities

SUN Yukuan

（Engineering Teaching Practice Center， Tianjin Polytechnic University， Tianjin 300387；

National Experimental Teaching Demonstration Center for Engineering Training of Tianjin Polytechnic University， Tianjin 300387）

Abstract The paper analyzes the current status and deficiencies of circuit experiments. According to the deficiencies， the paper put forward to increase the way and way of teaching. The circuit experiment course is divided into three stages， which are basic cognition， independent operation and interest stimulation， and training students' good experimental accomplishment at the same time. This paper will promote the efficiency of circuit experiment and other experiments.

Keywords circuit experiment； teaching reform； experiment operation

0 引言

电路实验是电类专业学生的基础课实验，对电学基础知识的验证，认知和兴趣引导具有重要的作用。现有的电路实验多以课内实验为主，也有部分作为独立课程开设。以天津工业大学电路实验为例，电路实验课程多以验证性为主，与电路理论课程一一对应且多为同步进行，学生在学完理论课后一周内进行实验。完整和严谨的教学实验过程本应发挥事半功倍的作用，但在实际运行中发现也存在一些问题。

1 现存问题

分析普通高等学校电路实验（以天津工业大学为例）的开展对象，开展时间和方式，不难发现存在以下几个问题：

（1）电路实验的对象为校内电类专业的大一学生，电路实验为大学阶段第一门专业基础课程，也是学生进入学校后第一门在实验室进行实际实验的课程。众所周知，随着普通高等学校的扩招，各地区的生源不断增加。大部分学生的教育背景和教学资源条件各不相同，部分高中为升学率压缩实验课时，造成學生不能掌握基本电学器件和设备的使用。另外一方面，高中使用的实验仪器和电路实验课使用的设备有差别，例如：有些高中还在使用指针式万用表，而电路实验使用的都是数字万用表。

（2）学生电路理论课程的学习和实验同步，电路理论学习情况直接影响实验的效果。学生的学习基本是符合正态分布的，但人的学习认知过程是随着时间逐步娴熟的。所以电路课程在学习初期的正态分布中心是偏向未掌握方向，不能正确运用和分析电路的学生占多数。

（3）电路实验在实际操作中多数是使用集成的实验箱和实验台。此类实验箱或实验台的功能设计多数以方便实验进行的角度来考虑，但是和基本器件有一定差别，这样的设计会引起学生使用的干扰。以电流测试点为例，大部分学生在第一次使用时对其原理不理解，常出现连接错误和方向错误。

（4）课内实验教学多以讲授和指导为主，这要求指导老师和学生都付出相当大量的有效时间。但是现在存在扩招人数和班级越来越多，课程越来越多，课时压缩严重。课程相对集中，教师课程后期的疲惫程度也成为影响实验课程的重要因素。

2 实验过程问题

在实验过程中，实验细节决定了效果和理解程度。分析实验教学过程中影响教学的因素主要有以下几点：

（1）学生在理论知识阶段容易产生混淆。例如：部分学生不能分清稳压源和恒流源的区别，在验证稳压源和恒流源的等效实验时，不具备分析数据的能力，怀疑自己实验数据的正确性；掌握等效变换的条件，但在具体的操作中不能讲理论用于实际操作中。

（2）学生对基本的实验设备未掌握或未使用过。例如：部分学生在使用稳压源时，不能正确配置设备的输出模式而造成电压输出不正确，导致实验不能正确完成。在使用万用表测量电压时，部分学生将指针万用表和数字万用表混淆，读数会乘相应的量程造成数据错误。

（3）学生的理论理解和实际操作之间产生偏差。学生动手能力的欠缺造成了这种现象的产生，例如在测量电路实验中，电压和电流的测量是基础。学生一般都记住电压测量要将设备并联在电路中，电流测量要将设备串联在电路中，但是在实际操作中学生容易混淆，将实验设备短接或接错，造成实验数据的错误或烧毁实验设备。

（4）实验设备存在问题。部分实验设备将多个功能集中起来，但增加了设备使用过后损坏的概率。实验台的按钮及插孔在反复使用中，造成累积的误差和损坏。实验中的导线等经过学生多次实验错误的使用后也会产生损耗或折断，造成实验失败。

（5）学生课下对实验课的预习和实验报告的书写态度存在问题，预习效果较差。预习报告中的理论计算和原理经常被忽视，学生课下预习的效果无法得到有效的监管。

3 改进方向

（1）增加课内实验教学方法和形式的多样性，重新利用新的教学平台和手段。以天津工业大学为例，可在泛雅网络教学平台上将实验的内容和操作在网上展示，增加学生课下时间的利用。其他的教学平台还有MOOC，云班课等。其中泛雅网络教学平台可以将实验报告、课程讲解和实际操作视频资料等在网上发布，并统计学生学习的进度和次数，得到较好的监管效果。

（2）单独开设基础认知部分，利用1～2课时时间夯实基础。在开始阶段，讲授和操作基础的电学器件，做到基础理论与设备和操作的一一对应。培养学生的良好实验习惯，标准化实验流程。在实验开始前，验证器件、设备和导线等基本实验组成部分的完好性，实验结束后验证实验数据，具备分析数据和电路错误的能力。

（3）增加个性化实验，改变供电设备或器件的组成。例如：在实验的后期可以增加以常用USB，Type C等接口作为实验供电，显示供电电压和电流以及传输功率等，分析充电头和电流功率的关系，提起学生对枯燥的验证性实验的兴趣。

（4）分阶段进行实验教学。学生的实验动手意识和能力的培养， 不是一蹴而就的， 而是需要一点一滴从细微之处入手。[1]在电路实验时，将整体时间分为三阶段。第一阶段基础入门，此阶段以实际操作引导学生进行实际的操作；第二阶段为实际独立操作阶段，此阶段只提供电路图和操作建议，使学生得到锻炼；第三阶段为规定实验内容进行基本电路设计和纠错阶段，学生可以进行兴趣设计。

（5）增加實验室开放时间，鼓励学生参加专业创新实验时等，提升自身能力和团队协作能力。无论实验课程是否单独设课，加大实验室的开放力度，改进实验教学内容和教学模式是我们实验教学现在和将来不断努力的方向。[2]按照以往经验，创新实验室对学生的认知和实践能力的提高效果显著。

4 总结

本文分析了电路实验现状和问题，基于分析提出了课程的改进方向，有利于实验的正常进行和效率的提高，在具体实施中还需要细化评价标准，进行教学手段和方法的修正。

基金项目：天津市教育科学“十三五”规划课题“面向创新创业教育的地方应用型高校工程实习训练中心的功能转型研究”（HE3007），天津工业大学校级教育教学改革项目“新工科背景下的学生课外创新俱乐部运行机制的改革与实践”（2017-2-75）

参考文献

[1] 徐峰，黄国勇.研究美国大学电路实验教学 促进课程建设[J].实验室研究与探索，2010.29（12）：145-148.

[2] 王勇.电子电路实验教学改革与探索[J].实验室科学，2017.20（1）：117-119.