加强电气专业实验教学的改革探索与践行

1.引言

实验课是高等教育教学中的重要组成部分，其教学目标一般包括以下几方面：①通过自身经历和体验加深对理论知识的理解；②学习基本的实验技术和操作技能；③培养综合运用知识与技能分析和解决具体问题的能力泡括创新能力）④通过实验过程培养严谨求实、科学的工作作风和学风。但传统的实验教学模式是以行为主义学习理论为指导，偏重于前2个方面，而忽视后2个方面，强调基础知识和基本技能的学习，即验证性实验。其优点是：理论课后紧跟实验，实验原理、方法明确，易于理解和操作，教师和学生都无需耗费过多精力。缺点是：学生只需照葫芦画瓢，思维能力、创新能力的培养欠缺。

素质教育观念指导下的教学模式是以建构主义和人本主义教学理论为基础，在强调知识和技能学习的基础上，还强调思维能力和创造性的培养。因此，在实验课教学中，除安排传统的验证性实验内容外，还应増加综合性、设计性实验内容。这对教师和学生都是一个挑战，对教师必然増加了工作量，对学生则増加了难度，学生和教师都要有一个适应过程，需要教师和学生共同确立新的教学理念，才能顺利完成实验教学改革的任务。

2.电气专业专业课程设置

电气工程及其自动化专业课程由通识课程、专业基础课程与专业课程等组成，经过几年来的教学实践，1～7为专业必修课，主要是电机、电器、电力电子技术方面的课程；A1～A4为电力电子与电力传动专业方向课程；B1～B4为建筑电气与智能化专业方向课程。这是2个限制性专业方向课程组，学生必须选择其中一组。

3.加强综合性、设计性实验的改革探索与实践

电气工程及其自动化专业的专业课程既具有很强的理论性又具有丰富的实践性，同时又与科技发展有着紧密的联系，反映着电气工程学科最新的科技发展动态和最前沿的科技成果。在这些课程中既应安排验证性的实验，使学生对理论知识加深理解和领会，更应该安排综合性、设计性的实验内容，并加大在实验环节中的比例，培养学生的综合运用知识与技能分析和解决具体问题的能力（包括创新能力）培养严谨求实、科学的工作作风和学风。为此我们从以下几个方面着力加强了设计性、综合性实验的改革探索。

3.1 修改教学计划，保证实验学时数

我们从培养计划的制订入手，对专业课程明确安排较多的实验学时，为了保证综合性、设计性实验有充足的实验时间，各门课程都増加了2～4个实验课时。新开设的建筑电气与智能化专业方向课程更是在目前实验设备的条件下设法开设了20个学时的实验。同时，在编写课程教学大纲和实验教学大纲时，要求与培养计划协调一致，安排足够的实验学时和实验内容。

3.2 修订教学大纲，改革实验教学内容其中一组。

对课程教学大纲及其实验教学大纲加以修订，调整实验内容，増加综合性、设计性实验。要求每门课程大纲中提出的实验个数要多于实际安排的实验个数，其中一些是必做实验，其学时要少于计划安排数，其余性、设计性实验。例如“电气控制技术”课程安排实验学时为8（4个实验）大纲中则写入了6个实验，其中2个为必做实验，还有4个则为选做，均为设计、综合性实验，要求学生在其中选做2个。这样就使得学生必须完成2个设计、综合性实验。几年来的教学实践，取得了良好的效果。学生一致认为，通过这样的实验改变了固有学习方式和观念，锻炼了多方面的能力。实验教学改革的目的是加强创新思维和综合能力的培养，改变实验课单纯验证一个实验结果的模式，学生不再是简单、被动地在实验中验证教师的理论讲授或教材中所述的理论知识。

综合性实验有利于学生逐步学会综合运用前期学到的知识，形成较强的自学和独立工作能力171；设计性实验由学生自己设计实验方案、选择仪器设备、制定实验流程、处理分析数据、完成实验报告，充分调动学生的想象力、创造力，对培养创新精神和实践能力具有重要意义。同时与本课程的验证性实验，甚至于是前修课程的验证性实验密切配合，通过设计性实验巩固在验证性实验中掌握的实验技能。例如“智能建筑设备及其控制”课程安排了一个“电梯升降速度曲线的变频控制”的设计性实验，要求学生“通过使用变频调速控制电机，模拟实现电梯升降曲线的控制要求，进一步掌握交流调速系统的控制，了解电梯电力拖动系统的控制特点。”其中对变频器参数的概念以及设置方法和变频器的接线等使用方法必须在前面的实验中掌握，这就要在前修课程“建筑电气智能化技术”上的一个验证性实验“通用变频器与V/F控制变频调速系统的实现”的基础上，结合本课程讲授的关于电梯运行曲线的知识由学生根据电梯升降曲线要求设计、计算变频器的参数设置来完成。通过该实验，学生既对课程内容加深了了解又巩固了前一实验的知识，同时，无论在硬件上还是在软件上又留给学生了自由设计的空间。

3.3 改革实验教学方法，实现开放式实验教学

与实验室管理人员密切配合，对于综合性、设计性实验，实行开放式教学，这个开放包括：①实验时间“开放”，实验室安排在某个统一的时段完成某一个或某一类实验，由学生自己来预约实验时间和实验内容；②实验内容“开放”，即实验指导书只是提出一个实验的基本要求，由学生来自己设计实验的具体内容、具体步骤和具体的实验线路。如“运动控制”课程实验就安排了一个“交流调速系统的性能实验”，实验要求是“利用高性能通用变频器组成变频调速系统，学习对变频器的各种操纵方法，并实现一定的调速运行方式”。要求学生“综合前期所学知识和以前完成的实验自己设计实验内容、实验步骤，自己设计实验线路。在教师认可后开始实验”。实验结束后要求每位学生写出总结，必要时抽取部分学生提问，综合评分。实验要求提出后，激发了学生极大的兴趣，纷纷通过上网搜索、查阅书籍等多种手段，设计实验内容和实验方法步骤，有的提出了基于纺织业纺制竹节纱要求的多段速控制方案；有的提出了基于电梯运行曲线控制要求的电机S曲线起停控制方案；有的提出了充分利用变频器矢量控制功能的采用转速闭环控制的定位控制方案，等等。反映了学生对知识较强的接受能力，和对新知识、新课题的探究欲望。在这种情况下，我们尽量满足学生的要求，对实验设备能够完成的实验都极力协助完成。这样的实验毫无疑问将花费教师大量的时间和精力，但从一切以学生为本出发，大家都做得无怨无悔。

3.4 改革实验室管理体制，实现资源共享

综合性、设计性实验是需要消耗一定人力、物力的实验，可能会用到多个实验室的设备。学院进行实验室管理体制的改革，成立电工电子实验中心。将整个实验中心的设备统一调配，同一设备可以在多个实验室的多个实验中使用。例如电力电子实验室的电机机组既用于直流调速系统实验，又用于工程训练中心的变频器、交流调速系统方面的实验。进一步地将与科研相关的仪器、设备也集中在一起管理，在本科课程实验中只要有可能也加以利用。此项改革，优化管理，极大地提高实验设备的利用率，实现资源、人员共享。

4.结语

实验教学水平和教学质量的提高是当前教学改革中的永恒主题之一。要提高教学质量，搞好实践性环节的教学需要充分发挥教师和学生双方的积极因素，互相配合。随着改革的深入与发展，电气工程及其自动化专业课程的综合性、设计性实验也将更完善、内容更丰富、形式更新颖，学生的综合能力培养也将更上一层新的台阶。

作者：吴晓，堵俊，羌予践，陆平（南通大学电气工程学院，江苏南通 226019）