示波器实验报告范文
时间：2023-05-06 18:13:20
导语：如何才能写好一篇示波器实验报告，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。
篇1
1．了解示波器显示波形的原理，了解示波器各主要组成部分及它们之间的联系和配合；
2．熟悉使用示波器的基本方法，学会用示波器测量波形的电压幅度和频率； 3．观察李萨如图形。
【实验仪器】
1、双踪示波器 GOS-6021型1台 2、函数信号发生器YB1602型 1台 3、连接线 示波器专用 2根
示波器和信号发生器的使用说明请熟读常用仪器部分。
[实验原理]
示波器由示波管、扫描同步系统、Y轴和X轴放大系统和电源四部分组成，
1、示波管
如图所示，左端为一电子枪，电子枪加热后发出一束电子，电子经电场加速以高速打在右端的荧光屏上，屏上的荧光物发光形成一亮点。亮点在偏转板电压的作用下，位置也随之改变。在一定范围内，亮点的位移与偏转板上所加电压成正比。
示波管结构简图 示波管内的偏转板
2、扫描与同步的作用
如果在X轴偏转板加上波形为锯齿形的电压，在荧光屏上看到的是一条水平线，如图
图扫描的作用及其显示
如果在Y轴偏转板上加正弦电压，而X轴偏转板不加任何电压，则电子束的亮点在纵方向随时间作正弦式振荡，在横方向不动。我们看到的将是一条垂直的亮线，如图
如果在Y轴偏转板上加正弦电压，又在X轴偏转板上加锯齿形电压，则荧光屏上的亮点将同时进行方向互相垂直的两种位移，其合成原理如图所示，描出了正弦图形。如果正弦波与锯齿波的周期（频率）相同，这个正弦图形将稳定地停在荧光屏上。但如果正弦波与锯齿波的周期稍有不同，则第二次所描出的曲线将和第一次的曲线位置稍微错开，在荧光屏上将看到不稳定的图形或不断地移动的图形，甚至很复杂的图形。由此可见：
（1）要想看到Y轴偏转板电压的图形，必须加上X轴偏转板电压把它展开，这个过程称为扫描。如果要显示的波形不畸变，扫描必须是线性的，即必须加锯齿波。
（2）要使显示的波形稳定，Y轴偏转板电压频率与X轴偏转板电压频率的比值必须是整数，即：
fy
nn=1,2,3, fx
示波器中的锯齿扫描电压的频率虽然可调，但要准确的满足上式，光靠人工调节还是不够的，待测电压的频率越高，越难满足上述条件。为此，在示波器内部加装了自动频率跟踪的装置，称为“同步”。在人工调节到接近满足式频率整数倍时的条件下，再加入“同步”的作用，扫描电压的周期就能准确地等于待测电压周期的整数倍，从而获得稳定的波形。
（1）如果Y轴加正弦电压，X轴也加正弦扫描电压，得出的图形将是李萨
如图形，如表所示。李萨如图形可以用来测量未知频率。令fy、fx分别代表Y轴和X轴电压的频率，nx代表X方向的切线和图形相切的切点数，ny代表Y方向的切线和图形相切的切点数，则有
nxfxny
李萨如图形举例表
fy
如果已知fx，则由李萨如图形可求出fy。 【实验内容】
1．示波器的调整
（1）不接外信号，进入非X-Y方式 （2）调整扫描信号的位置和清晰度 （3）设置示波器工作方式 2．正弦波形的显示
（1）熟读示波器的使用说明，掌握示波器的性能及使用方法。
（2）把信号发生器输出接到示波器的Y轴输入上，接通电源开关，把示波器和信号发生器的各旋钮调到正常使用位置，使在荧光屏上显示便于观测的稳定波形。
3．示波器的定标和波形电压、周期的测量
（1）把Y轴偏转因数和扫描时间偏转因数旋钮都放在“校准”位置（指示灯“VAR”熄灭）。
（2）把校准信号输出端接到Y轴输入插座
（3）把信号发生器的正弦电压接到Y轴输入端，用示波器测量正弦电压的幅值和周期，并和信号发生器上显示的频率值比较。
（4）选择不同幅值和频率的5种正弦波，重复步骤（3），记下测量结果。 4．李莎如图形的观测 (1) 把信号发生器后面50Hz输出信号接到X通道，而Y通道接入可调的
正弦信号
(2) 分别调节两个通道让他们能够正常显示波形 (3) 切换到X-Y模式，调整两个通道的偏转因子，使图形正常显示 (4) 调节Y信号的频率，观测不同频率比例下的李萨如图
数据记录 1、频率测量
示波器频率计数器的测频精度 0.01% 示波器测频仪器误差3%
示波器测量电压仪器误差3%
（1） 示波器测量频率
f＝57.4KHz ffEf57.43%1.722KHz
f57.41.8KHz或f572KHz
（2） 函数信号发生器测频
f=55.45 KH ffE0.0155.451%f
f55.450.56KHz或f55.40.6KHz
或0.01KH0.z0.6KHz
（3） 示波器测量电压
V1＝5.68V V1V1EV5.683%0.16V或0.2V
V15.680.16V或V15.70.2V （4） 函数信号发生器测量电压
V2＝5.3VV2V2EV1字5.315%0.10.81V或0.9V
篇2
一、撰写实验报告
撰写实验报告也是进行模拟电子电路实验的重要组成部分，因为实验报告是对模拟电子电路实验的直观反应，也是实验者对模拟电子电路实验的深刻总结与知识升华，在实际的学习中有着十分重要的作用。实验报告的内容主要包括：实验题目、实验目的、实验原理(包括实验线路图)、实验内容(包括步骤、记录表格)、实验心得体会等。
二、模拟电子电路实验故障的排除方法
2.1检测实验线路
在进行实验出现故障之后首先进行的就是实验线路的检查。应该对照相应的实验线路图进行仔细分析、检查。查看在导线有没有错接现象，所选择的元件规格是否合适，可调元件是否灵活，二极管连接是否正确，另外还需要对电容器、集成电路和稳压管等元件进行逐一排查，以此来发现电路故障。
2.2检测电路直流工作状态
对电路直流工作状态进行检查也是一种排除电路故障的一种方法，在接通直流电之前，应该检测电源提供的电压是否符合实验要求，电路接通之后要使用万用表对电路板上的电压进行检查，然后用示波器观察电路输出端,之后进行电路直流工作状态的测量和调整。
2.3加上交流信号对放大器进行动态检查
电路的动态检测可以有效的排除实验电路的故障问题，我们在实际的实验过程中应该使用示波器检测电路的放大情况，根据示波器波形的失真情况与幅度判断放大电路的工作状态。也可以使用多级放大器，将信号逐级输入并同时检测输出的方式来检测电路工作是否正常。
三、结束语
篇3
基金项目：江苏省教学研究课题（0592）、江苏省基础实验中心和学校特色专业建设项目。
作者简介：朱昌平（1957-），男，湖北荆门人，海河大学计算机及信息工程学院副院长，教授，硕士生导师。
（河海大学 计算机及信息工程学院，江苏 常州 213022）
摘要：为使扩招后的通信电子线路实验课程教学质量得到充分的保证，本文对通信电子线路实验课程教学过程的管理办法进行了研究。结果表明在规范实验预习、实验操作、记录审签与器材检查、实验报告、实验考核与实验室开放等5个环节的管理中，每一环节均对教师和学生提出明确的要求，环环相扣，使每一环节均落到实处。此举是加强师生对实验教学的重视程度，提高实验教学质量，降低仪器损坏率的有效办法。
关键词：实验教学；五环过程；能力培养；通信电子
中图分类号：G642.421 文献标识码：A
一、引 言
高等学校的实验课程是理论联系实际，巩固理论知识，培养学生的实际动手能力的重要环节，实验教学条件已成为评价学校实力和内涵的重要标志。优化实验教学方法，提高实验教学质量已越来越受到高校的重视[1－6]。但由于近几年的连续扩招，高等学校的实验师资、实验场地、实验设备均不同程度地显得紧张。尤其是随着信息时代的到来，通信行业成了青年人热衷的职业选择，于是通信工程、电子信息工程专业受到高考考生的普遍亲睐[5，7]。河海大学的通信工程、电子信息工程专业虽然已有近20年的本科办学历程，近10年的硕士生培养经历，但面对通信电子技术发展快、通信电子线路实验设备的故障率高、学生人数多、实验教师紧缺等现实问题，教师感到了很大的压力。怎样才能不负众望，让来自全国各地的优秀学子满怀希望而来，学成而去呢？教师和领导选择了以人为本，从管理办法的改革入手，实行一系列有利于充分调动师生实验教学积极性的办法，通过实践师生对这些办法反映良好。
二、通信电子线路实验课程教学的“五环”过程管理办法
实验室是培养工科学生创新精神和创造能力最生动、最重要的场所，对于培养工科学生的科学研究方法、工程实践能力、严谨的工作作风等方面的作用别无替代。但是，随着现代科技的飞速发展及各学科之间的相互渗透，传统的实验条件和实验教学管理办法已无法满足新时期高校培养目标的需要[1－3]。因此，制定一套科学、系统、规范的实验课程教学管理办法是发挥资源潜力，提高人才培养质量，实现实验教学可持续发展的根本途径。
为规范实验教学管理过程,使有限的实验教学资源很好地发挥作用，确保扩大招生和大面积开放实验室后，实验教学质量的提高和教学秩序的稳定，使学生在实验室顺利地完成基本教学内容的验证性实验与创新实践的探索性试验，河海大学通信电子线路实验室自2003年起开始实行如后图所示的实验课程教学“五环过程”管理办法，办法对实验的5个教学环节都提出了明确的要求，有很强的可操作性。
（一）实验预习（按A、B、C、D、E评定成绩，该成绩占项目成绩10%）
凡事预则立，实验预习是保证实验顺利进行，并能取得满意结果的重要步骤。实验预习可避免学生在实验操作过程中的盲目与错乱，又能指引学生在实验的同时带着问题进行思考，促使学生对实验的操作不断规范和深入[4]。
1、教师的预习指导：在每个单元教学实验前，教师应首先做好实验的试做和备课。除掌握实验成败的关键条件外，还要估计学生独立进行实验时可能发生的困难，拟出上课时向学生交待的注意事项。教师课前应充分熟悉仪器的功能、原理、基本的性能指标，尤其是示波器等测量仪器的量程与误差等重要性能指标，因为仪器的量程与误差是分析实验误差的重要依据。并将仪器、电路板、工具和元器件列出清单有序放置。将全班学生分组定位，并且从首次到末次均不要变动，这样可增强学生爱护好本组实验设备的责任心。
图.通信电子线路实验课程教学的“五环”过程管理办法
实验指导教师应提前一周给学生布置实验预习内容。课程的第一次实验开课前,由教师带学生到实验室熟悉自己的实验座位及该组的实验仪器,讲解实验注意事项，强调学校粘贴在墙上的七项实验制度。提出预习报告、实验记录表格、实验报告撰写与绘制的明确要求。
2、学生的课后预习：学生获悉实验预习通知后,必须按教师要求认真阅读实验指导书及有关参考文献，充分了解实验的原理、方法、实验条件及实验重点，要注意实验中所采用的实验方法，特别是基本的测量方法，还要注意抓住每次实验的学习重点。完成预习要求中基本内容的撰写，包括实验名称、实验目的、实验原理（要求简明扼要）、实验电路图 （原理图，交流等效图等）、实验设备、解答预习思考题、分析预期实验结果、拟出实验内容（只要求列出实验项目及记录数据的空白表格），以及教师临时补充的需要完成的内容。为能有目的地独立进行实验打好基础。学生进实验室上实验课前，应按教师要求将预习报告上交到指定地点，待老师批阅、签字、登记后再领回。
（二）实验操作（按A、B、C、D、E评定成绩，该成绩占项目成绩40%）
实验操作是整个实验过程中的最重要环节。在实验操作过程中，教师指导学生严格遵守实验操作规程并适当答疑解惑，学生独立操作，积极思考，自主分析问题、解决问题，确保实验课程的教学效果。
1、学生核对器材：学生进实验室后必须保持肃静，严格对号入座，严禁学生私自交换座位。学生入座后首先要熟悉使用的仪器、设备等的性能以及正常的操作规程，按实验台上实验器材清单一一核对实验器材是否齐全，并检查实验中要用到的实验仪器是否能正常工作,有关指标是否与实验仪器上的标注相符，切勿盲目操作。如示波器好坏的检查，学生如能将示波器自身的校正信号同时双线正常示出，且校正信号的频率和幅度均能正确用示波器测出，那么这台示波器即为正常。若发现异常，应及时申请更换。其次要全面的想一想实验操作程序，不要急于动手，因为误操作一步，可能会使整个实验前功尽弃。
2、学生独立操作：由于通信电子线路本身具有电路复杂，易受干扰，需细微调节等特点。所以学生在实验开始前一定要认真听教师讲解实验注意事项，并适当作记录。教师讲解的内容往往是实验操作中的关键部分和较易出现的问题。因此，认真听讲，理清思路相当重要。实验过程中，学生要发挥主观能动性，根据所学知识独立分析和解决实验中遇到的问题。积极地将理论知识应用于实践，自主分析和解决实验中遇到的问题。要注意对现象的细心观察，正确读数，实事求是地记录客观现象和数据（切不可用铅笔记录客观现象和数据），实验数据不能涂改，如实验数据记录有错，应在错误数据上轻轻划上一道，在旁边记上正确值。
3、教师过程答疑：当学生观察到反常现象或实验失败而不知如何解决时，教师不要马上被动地解答学生实验中遇到的问题，忙于给学生排除仪器设备故障。教师应从通信电路理论或从仪器构成原理及操作方法上指导学生去仔细检查和分析故障原因，使之一步一步获得成功。教师在巡视时应细心观察学生操作是否正确、检查学生的实验记录是否正常，发现问题教师应及时记录，并认真分析总结学生产生问题的原因，从理论上揭示出基本规律。
（三）实验记录审签与器材检查
1、实验记录审签：实验记录是以后计算分析、总结讨论的依据，是宝贵的原始资料。对实验数据要严肃对待，被验收的实验数据应为测量得到的原始数据（即不必计算数据最终结果）。不要将实验数据草记在另外的纸上，因为如果原始记录零乱，在整理数据时就易出错。实验结束时，学生举手示意教师，并在座位等候，各实验仪器要保持实验状态，将数据交教师签字，待验收合格后，方可切断连接线及电源。
2、实验器材检查：学生在教师审签实验记录后，应对照实验台上实验器材清单向教师汇报实验器材是否齐全、实验仪器是否完好如初。若发现实验仪器损坏，应登记在册，若属正常损坏，课后由实验室老师修复。若为学生违背操作规程所致，则应由该组同学负责赔偿。
（四）实验报告（按A、B、C、D、E评定成绩，该成绩占项目成绩30%）
撰写实验报告的目的是培养和锻炼学生以书面的形式总结工作或报告实验成果的能力。实验报告是一个实验的系统总结，这个过程既是学生知识构建的过程，又是在认识问题、分析问题、解决问题的基础上进行创新的过程，更是直接知识和间接知识熔于一炉的过程。因此，撰写实验报告要实事求是、严格规范、一丝不苟。
实验报告由实验目的、原理、器材、方法、步骤、结果及讨论6部分组成。每个单元实验中讲义上列出的“实验报告”一项的内容，以及教师临时补充的需要完成的内容学生均需完整写入实验报告。讨论是培养分析问题能力的重要环节，讨论的内容可以是多方面的。如：1）实验的原理、方法、仪器给你留下什么印象，实验完成得如何？2）实验的系统误差表现在哪些地方，怎样改进测量方法或装置可以减少误差？对实验的改进有何设想？3）实验步骤怎样安排更好？4）观察到什么反常现象，遇到过什么困难，能否提出可供他人借鉴的想法？5）测量结果是否满意，如果未达到预期结果是何缘故？讨论的重点是存在问题的解决方法或设想，由此可以看出学生发现问题、分析解决问题的思想方法。
（五）实验考核与实验室开放（按A、B、C、D、E评定成绩，该成绩占项目成绩20%）
1.实验考核：实验成绩的考核既是对优秀学生认真完成实验的肯定，也是对不认真做实验学生的督促。为了做到对学生的全面评价，实验成绩应标准化、定量化。通信电子线路实验课程的最后一次实验课程内容为实验考核，实验考核内容以考察学生完成综合性和设计性实验的实际能力为主旨。
2.实验室开放：实验室在完成基本的实验教学任务后，尽力面向学生开放。笔者的实验室在补差、扬优和提高三个层面上进行了开放尝试。实验室设置多个学生勤工俭学岗位来弥补实验师资的不足，从同年级优秀学生中挑选部分学生，利用课余时间协助老师帮掉队的学生跟上教学进度；从已确定的保研大四学生中选出少数学生，利用节假日帮优秀学生完成超出大纲的设计与探索性实验内容；从研究生中挑出部分优秀学生利用长假协助教师指导学生在实验室完成创新课题。这种以教师主导、学生自主、完全开放的模式使不同层面的学生均得到了较好的实践机会[5，7]。学校鼓励学生为实验室的开放纳言献策，不同层面的学生在提高自身创新思维能力的同时，也在实验室加深了相互间的交流，起到了互帮共进的作用。同时也为实验室的建设和发展带来了无尽智慧与良策。
三、结 语
实验课程教学“五环过程”管理办法在通信电子线路实验课程中的应用实践证明：这的确是一套科学的、系统的，并且行之有效的实验教学管理方法。几年来，河海大学信息学院的学生的实验能力有了大幅度提高。学生的自学能力、动手实践能力、思维判断能力、表达书写能力、实验设计能力和创新意识等方面都取得了很大的进步。同时，也进一步地培养和提高了学生从事工程实践的基本素质、理论联系实际和实事求是的科学作风，增强了严肃认真、一丝不苟的科学态度和不怕困难、主动进取的探索精神。
实验课程是理工科院校本科实践教学环节的重要组成部分，科学的、正确的实验教学管理办法是使实验课程充分发挥作用的先导。对于培养学生的实验设计、动手操作、分析问题和解决问题的能力，以及创新思想与创造能力等都具有重要作用。随着实验课程教学“五环过程”管理办法的不断应用和深入，通信电子线路实验教学将会取得更为显著的成绩。而这套教学管理办法本身也在趋于不断规范化、完善化。但愿“五环过程”管理办法对其他实验课程的教学也能有一定借鉴意义。
参考文献
[1]朱孝钦，杨明，胡明辅.实验教学与改革初探\[J\].实验室研究与探索,2004,(5):84-85.
[2]李银满，张利群.新时期实验教学规范化管理研究\[J\].实验室研究与探索,2004,(6):7-9.
[3]周亚俊.全面改革实验教学,培养学生创新能力\[J\].实验室研究与探索,2004,(7):78-80.
[4]王丽荣.怎样上好实验课\[J\]．邯郸职业技术学院学报．1998,(4):31-32.
[5]范新南，黄波，朱昌平等.研究生模式在本科生创新实践能力培养中的应用\[J\].实验技术与管理,2005,（2）.
篇4
关键词：电子技术 ；实验实训； 能力培养
电子技术是一门理论深，实践性强的课程，实验实训在教学中占有非常重要的地位，教师在教学过程中，由于条件限制或主观认识不够，实验实训开设不足的现象较为普遍，成为制约教学质量提高的主要因素，因此要想真正地提高教学质量，培养学生热爱专业，提高学习兴趣，并具有一定的操作技能的实用人才，必须重视实践性教学，尤其是重视实验实训。
如何保证实验实训的质量，教师对实验实训的认识和准备至关重要，如果教师没有做好细致的实验实训准备工作，包括没有掌握实验实训的目的、要求，以及实验实训前的准备，例如实验实训器材、仪器仪表的准备、检查、校正等，会造成学生实验目的不明确，手忙脚乱、实验误差大，以致使学生对书本上的结论产生怀疑，不能使实验起到配合理论教学的作用，会造成实训效果差。笔者就个人的经验，对如何开好实验实训谈些体会。
一.教师要认真做好实验前的准备
实验前教师应作好充分的实验准备，包括：
（一）实验元器件的准备，按实验要求准备好，检查有无故障的元器件，并准备足够的连接导线。
（二）实验仪器仪表的准备，检查实验用的仪器仪表是否能正常工作，例如稳压电源可调范围，示波器光栅是否正常，电子电压表调零及量程互换性如何，信号发生器是否有信号输出，以及仪器配备的电缆线，探头等是否齐全，是否连接牢靠。
（三）教师要提前亲自做一遍实验，因为教材中的实验参数和实验线路可能有错误或不合理，教师在做的过程中会发现问题，并对参数和线路进行必要修改，以期达到最直观的实验效果。有时实验的元器件参数与书本上的实验图中的参数不配套，也要从新设计实验线路。
（四）编写实验指导资料。
二.引导学生规范操作，培养良好的作风。
学生实验课时必须要规范操作，养成良好的操作习惯，主要有以下几方面：
（一）准备好实验指导书或者实验指导资料、实验报告、纸和笔。
（二）实验操作前，检查元器件的数量、规格，例如电阻、电容参数是否正确；二极管、三极管等半导体器件型号有无差错。
（三）正确连接实验线路，最好两人一组，一人连接完后，另一同学检查线路连接是否正确，认为无误后，请指导教师检查，经允许后方可通电。
（四）测量数据时，需要调零的仪器仪表应先调零，例如万用表、电子电压表；对电流电压的测量，若不明的范围，应将仪表置于最大量程档，然后选择合适的量程进行读数。
（五）作好实验数据的记录。
写实验报告，内容包括实验过程、实验数据、作图等，并回答问题及分析误差产生原因。
实验课是教学内容的重要组成部分，课本上的一个定理、一个公式，或一个电路的功能，通过实验课验证后，使学生将抽象的概念变成了看得见的东西，可以使学生加强理论知识的理解。完成实验后，学生会有一种成功的喜悦，并形成较深刻的记忆。通过实验学生还学会了使用各种常用的电子仪器仪表，如示波器、毫伏表、信号发生器等。学生通过实验课学到了多方面的知识，例如在多级放大器有关参数测试的实验中，通过短短的一次实验课可达到以下效果。
1.学会连接电路，加强对多级放大器电路的印象。
2.掌握多级放大器的电压放大倍数的计算，即AV=Av1·Av2。
3.通过测出的数据，描点作图，作出放大器的频率特性曲线，将抽象的频率特性变成了自己作出来的实际曲线。
4.观察波形，掌握合理设置静态工作点的意义。
5.学会示波器、毫伏表、信号发生器等仪器的正确使用。
三.加强电子技术实训，增强学生的实际动手能力
学生在实验室里认真地完成每一个实验是电子技术课程教学的重要部分，学生通过连接线路，测量数据、观测波形，加强了书本上知识的理解，初步学会了电子仪器仪表的使用，但在技能的提高和创新能力的培养上仍显欠缺，解决这一问题的方法，是尽量开设一些电子技术实训。
电子技术实训中，仍然要求学生必须规范操作，养成良好的操作习惯，可以要求学生编写工艺文件，然后按工艺文件进行组装调试。
四.实验实训课对教师提出的要求
实验实训的老师一般由本课程的任课教师担任，指导教师在实训的整个过程中起着组织、指导、调控的作用。要求指导教师要有较强的动手能力和维修经验，以指导学生正确的进行实验实训操作，当电路出现故障时，能帮助和指导学生迅速排除电路故障，使学生能顺利完成实验实训任务。实际教学中，我们发现有些指导教师不能迅速发现学生实验实训线路中出现的故障，不能正确指导学生检查、排除故障，造成实验不能进行下去，学生只好抄袭他人的实验数据来完成实验报告，造成实训效果差。同时还要求教师有高度的责任心，吃苦耐劳的精神和严谨的教学态度；刻苦钻研专业知识，熟练掌握实验实训操作技能及各种电子仪器仪表的使用，掌握新的元器件的性能和功能，关注新技术的发展。
篇5
关键词：创新实践；项目设计型；教学改革
近年来，河南科技大学电气工程学院有计划地进行了一系列教学改革活动，探索创新教育与专业教育深度融合的具体方法，初步构建了贯通课内、课外，融汇主要教学环节的地方高校工科大学生创新实践教育模式，以求切实加深学生对课程理论知识理解、提高动手应用知识能力。其中，电气工程学院提出项目设计型实验教学模式改革的方案，电工电子实验中心以电路实验课程为依托进行改革，要求学生自主完成实验电路设计，课下进行仿真软件验证；实验中自选元件、芯片，在面包板上进行电路调试，使用数字示波器、万用表等测取实验结果。以实验形式、实验指导方式的改变，实现学生创新实践能力的培养。
1电路实验教学改革的必要性
传统的电路实验通常是教师进行实验原理、实验电路的讲解，告知实验数据结果如何测量验证、实验仪器设备的使用方法以及实验过程中需要注意的安全问题；学生在外购的实验台上进行接线、验证，完成实验报告。该教学方式存在诸多的弊端，学生在整个过程中被动接受，按部就班地完成实验过程，避开了实验过程中可能出现的问题，缺少自主发现问题、解决问题的过程，不能充分调动其进行独立思考和创新的积极性，也就无法达到通过实验来加深对所学知识理解、锻炼动手能力，在实验中获得满足感，进而主动研究、接受挑战，增强其实践创新能力的目的。项目设计型实验教学模式，基本思路是部分或者全部抛开实验台，实验采用在面包板上插接电子元件的形式进行。电工电子实验中心针对电路实验课程中“二阶电路响应”“双口网络”为例进行改革创新。要求学生在实验前自行完成实验电路设计，并使用Multisim仿真软件进行验证，获得相应测量波形及数据，自我评估实验方案是否合适。实验中，学生根据实验前自主设计的电路，选取合适的电子元件、芯片，最后插接在面包板上进行电路调试，使用数字示波器、万用表等测取实验结果，与仿真结果进行比较，自我判断实验结果是否正确。实验结束后自我梳理，完成整个实验设计报告。项目设计型实验教学模式，学生首先需要利用所学的知识进行电路设计，再通过实验验证发现设计中的缺陷或者漏洞，结合实验数据进行分析，解决问题，最终通过设计报告、实验报告的撰写进行总结反思，提炼成文。相比传统的接线、验证实验方式，项目设计型实验教学模式，学生从自己设计电路开始，能力培养目标转变为电路设计、知识运用、自主分析问题、解决问题的能力和实践动手能力。
2二阶电路的响应
在二阶电路的响应实验进行改革之前，采取PSpice软件仿真的形式进行，目的在于学习PSpice软件的基本使用方法，同时理解二阶电路的三种暂态过程，结合学生已掌握软件和工具的使用情况，将实验形式改革为“软件仿真+面包板插接”。提前实验任务，提出要求，限定元件范围，要求学生课下使用Multisim软件进行仿真设计，选取RLC二阶电路的参数，查看仿真结果，列元件清单；既定实验时间，完成PSpice仿真任务后，领取元件，进行面包板插接，自主操作完成对应结果的测量。
2.1使用Multisim软件进行二阶电路设计
完成参数选取、暂态过程波形记录在电路实验的课程设置中，RLC串联谐振电路的分析是使用Multisim软件完成的，故学生已掌握软件的基本使用方法，可以使用虚拟函数信号发生器、示波器及基础的电阻电容电感搭建仿真原理电路，并观察实验现象；一阶RC电路的响应在实验台上完成，故学生已掌握由实物的函数信号发生器、示波器及分立元件组装调试电路，观察记录测试结果的能力，且二阶电路的响应在周期性重现操作时与一阶电路是相通的，均可将方波或者矩形波的跳变边沿视为换路时刻，进而观察暂态响应过程，适合作为一阶响应的进阶实验。基于以上两点，在二阶电路的整个实验过程中，可以弱化任课教师的指导作用，放手让学生自主设计并调试完成测试任务。任课教师提前二阶电路的实验任务，限定电阻、电位器、电感、电容的参数范围，要求学生课下借助Multisim软件选择合适的电感、电容参数及恰当的方波频率，计算电阻值，使暂态过程分别为过阻尼、临界阻尼、欠阻尼，用示波器观察记录各暂态响应曲线并估读暂态持续时间。
2.2使用PSpice仿真工具进行仿真实验
既定实验时间，学生提交Multisim软件仿真实验电路图、仿真结果及元件清单，任课教师审核通过后方可进入实验室。为了实现让学生熟悉并掌握PSpice工具使用方法的目的，教师演示搭建二阶电路原理图及获取仿真波形的示例后，预留一定时间如半个小时，供学生完成其自主设计二阶原理图的输入，并截图几个暂态响应过程，比较分析三种暂态响应过程的不同点、变化条件、时间长短，课下完成总结。若不能在限定时间内完成实验任务，可在实验室开放时间自由补做。
2.3硬件面包板插接完成
PSpice仿真或者预留限定时间倒计时结束后，学生2人一组自由组合，凭元件清单领取元件及工具。自主操作，进行面包板插接，在面包板上搭建由分立元件组成的电路，用函数信号发生器给出合适频率的输入方波，使衰减或振荡有足够的时间减小到0，用数字示波器测量相应波形，改变电位器或者电阻值的大小，完成对应整个暂态过程波形的测量。在整个面包板硬件插接过程中，教师只负责元件工具的发放，讲解仪器设备的使用。电路搭建、调试，制定测试方案，判断实验现象是否正确等由学生自主设计完成，达到预期实验目标后，由教师负责验收，并根据学生演示及问题回答情况给出实验操作分数。
2.4评分标准
评分标准依据RLC二阶串联电路的设计电路图、元件清单、电路三种暂态过程的Multisim软件仿真波形，即设计环节占实验成绩的30%，实验操作环节占实验成绩的30%，PSpice仿真波形及硬件插接实验波形结果占实验成绩的20%，实验设计报告完成情况占实验成绩的20%。
3双口网络
双口网络实验在改革之前在实验台上直接完成，且实验台已经封装好现成的T网络和π网络，学生只需简单连线给定输入电压，连接测量仪表即可完成实验数据的测量，课后计算T参数。为了进一步提高学生电路设计、知识运用能力，将双口网络的实验形式改革为面包板插接。
3.1使用Multisim软件进行双口网路电路设计
并测量数据完成T参数理论值计算任课教师提前双口网路的实验任务，并限定电阻元件的选择范围，要求学生课下自主选择电阻元件搭建T网络、π网络及二者级联网络的电路，并根据选取的电阻阻值及电路网络结构计算相应的T参数矩阵的理论值。之后，使用Multisim软件进行仿真，根据实验指导书上的内容，给定直流稳压电压源10V。利用同时测量法测量输出端开路、短路条件下T网络、π网络的输入端、输出端的电压、电流值。用分别测量法测量T网络和π网络级联后网络输出端开路、短路条件下，输入端的电流值；以及输入端开路、短路条件下，输出端的电流值。要求有仿真测量电路图、T参数矩阵的计算值及仿真数据表格。
3.2硬件面包板插接
既定实验时间，学生提交其设计的T网络、π网络及二者级联网络的电路图、各网络的理论T参数、Multisim仿真测试数据及元件清单，任课教师审核通过后方可进入实验室。凭元件清单领取元件及工具，在面包板搭建由电阻组成的网络，根据仿真数据测量的方法，利用实验台的直流稳压电源作为输入，直流电压表、直流电流表或者万用表测量相应的电压电流，完成T网络、π网络、二者级联等效网络对应实测数据的测定。由教师负责验收，并根据学生操作及问题回答情况给出实验操作分数。
3.3评分标准
双口网络的设计电路图、元件清单、T参数矩阵理论计算结果、仿真数据测量正确与否占实验成绩的30%；实验操作环节及实验测量数据正确与否占实验成绩的50%；根据实验测量数据及实验方法计算的T参数正确与否、实验设计报告完成情况占实验成绩的20%。
4实验教学改革效果与改进
4.1实验教学改革效果
通过课前布置实验任务，课下设计实验电路，再通过面包板插接环节搭建调试电路，很好地锻炼了学生的自主设计电路、发现问题解决问题的能力。在实验过程中，弱化教师的主动指导作用，发挥学生的主观能动性，变学生的被动学习为主动思考，极大地提高了学生的积极主动性。同时，在实操环节，利用函数信号发生器、数字示波器等设备仪器，承接后续电子技术实验课程的学习。俗话说：“兵马未动，粮草先行。”设备、工具、软件环境的熟练运用，可为以后的专业课学习、研究打下坚实的基础。更重要的是在整个“学而思，思而做，做而乐，乐而学”的良性循环学习过程中，学生学习习惯和综合创新能力的培养，将使其受益无穷。
4.2进一步改进的方向
脚踏实地，进一步细化电路实验课程改革过程中存在的问题，找准下一步的努力方向。二阶电路的响应实验，在实验时要完成PSpice软件仿真和面包板插接，耗时较长，可尝试将PSpice二阶电路示例做成视频，供学生课下学习，或让其寻找网络资源，符合当下流行的学习趋势，且提高效率。双口网路实验，实际搭接电路时，电流的测量值在十几毫安至几十毫安时可减小测量误差，这就要求电阻取值合适，否则直接影响测量数据的准确性，故可适当地修改电阻参数的选择范围。双口网络中电阻参数选取不同，T参数、测量的电压电流值也各异，放手让学生自主设计电路的同时，也给检查学生数据带来了一系列不便。可以根据双口网路的一般结构，推导T参数的通式，将要测量的数据表示成T参数的表达式，借助数据处理软件，减少数据比对过程中的计算量。
篇6
关键词：物理实验；教学改革；电类专业；创新能力
物理实验教学改革的主要任务是在有限学时内提高教学效果[1]，使学生的各种能力得到最好的训练和培养。目前，由于国内大部分高校存在实验设备投入相对不足，造成大部分高校对工科所有专业开设同样的实验教学项目和内容[2]。鲜有高校针对某一类工科专业或某一专业开设特定的物理实验教学项目和内容；另外，物理实验室也存在仪器较为陈旧，实验教学内容不能与时俱进，实验教学形式较单一等现象[3-5]；除此之外，高校由专才教育向通识教育的转变，减少学生的基础课时，造成学生的基础不扎实，削弱了学生学习基础课程的兴趣。这些原因使物理实验教学难于达到较好的效果。因此，探索更有效的物理实验教学方法，对促进学生各种能力的培养具有积极的意义。为此，我们以电类专业学生为研究对象，结合电类专业后续课程的需要和对该类人才的需求，探讨了电类专业的物理实验教学改革。
1各专业特点
1.1课程结构特点
电类专业在理工科高校中占有半壁江山，是国内理工高校专业的重要组成部分。电类专业包括通信工程、电子信息工程、电子科学与技术、电气工程、微电子技术等专业。其培养目标是：主要培养从事通信工程及计算机网络系统、系统分析、系统设计、系统运行等方面的研究、制造、开发和应用，且具有扎实基础、宽广知识面的、宽口径就业的高级人才[6-7]。电类专业即与“电”相关的专业，主要课程有：电路理论系列课程，如电路分析、电子线路、电路原理、电子技术基础；通信理论系列课程，如电磁场理论、微波技术与天线、光纤通信、移动通信、计算机网络通信；自动控制系列课程，如自动控制理论、信号分析与处理；以及计算机技术等课程。这些专业课程的基础必修课程为高等数学、大学物理、大学物理实验、电工实验等。国内有不少高校对高等数学、大学物理等基础课程对后续专业课程的影响作了较深入的研究[8-10]。得到了扎实的基础课程理论对后续课程的学习具有很大的帮助。另外，基础课程的开设及内容选择对后续专业课程的学习也具有较大的影响。工科专业的课程任务较重，各学科课时也显得较为紧张，特别是目前大学教育呈现宽口径就业人才培养的情况下，表现尤为突出。因此在压缩基础课程时间的前提下，如何设置基础课程，结合各工科专业需要，选择基础课程的教学内容，提高教学效果是工科各专业教研教改的探索方向。大学物理实验作为高等理工科院校的必修基础课之一，在人才培养方面启到了非常重要的作用。但目前全国理工高校仍采用各专业统一实验教学内容的模式。这种情况严重脱离各专业发展需求和社会发展需要，没有达到与时俱进的目的。因此，结合各专业后续课程研究大学物理实验教学内容的选择对探索人才培养具有积极意义。
1.2就业方向及要求
近年来，电类行业快速发展，电类专业的毕业生如沐春风[11]，如华为、中兴、UT斯达康等知名企业给电类专业的毕业生提供了很多就业岗位，而且是诱人的高薪职位。因此，电类专业毕业生的前景较好。毕业生的就业方向分为研发职位、非研发职位以及其它职位。研发职位包括硬件工程师、通信工程师、电子工程师、电气工程师等；非研发职位包括电气运行与维护、测试工程师、技术支持等；除此之外有部分电类毕业生也走上公务员、教师、管理等岗位或继续深造。随着社会的发展，社会各岗位对电类专业毕业生的基本素质要求除了要有扎实的基础知识、宽广的知识面外，还必须具有较强的创新能力。除此之外，随着高校培养电类人才总数的增多，各类企业对该类人才需求相对减小，因此高校必须培养更具竞争力的毕业生才能更适应社会的需求。这种竞争力包括学生的创新能力。因为创新能力的培养不仅要有扎实的专业基础，而且必须有扎实的高等数学、大学物理知识和大学物理实验和电工实验技术，所以基础课程的教学必须更有效，基础课程的教学内容也必须与时俱进。各类实验对培养学生动手能力和创新能力起着关键的作用。其中物理实验是基础的基础，对学生的创新能力的培养具有不可代替的作用。因此基于教学内容分类模式研究不同专业的物理实验教学内容，对激发学生学习兴趣，扩大学生的专业基础知识面，培养学生各种能力具有重要意义。
2教学改革
目前，我国高校专业设置多样化，新专业、热门专业层出不穷[12]。受高校硬件条件和师资条件影响，针对每个专业定制特定的物理实验教学项目并不现实。因此，把同类型的专业按大类开设相应的物理实验教学项目是一种较优化的方式。所以我们以电类专业为例，针对该专业探讨物理实验教学项目与内容的改革。
2.1实验项目的改革
改革前，我校理工科专业的物理实验课时共64学时，包含绪论课学4学时，共2学分，在大一下学期和大二上学期开课。全校理工科专业的实验项目相同，也即所有理工科专业必须完成相同的20个实验项目才能取得相应的学分。改革前后的实验项目同样分为基础实验（A类）、综合性实验（B类）、设计性或探索性实验（C类）。但实验项目和内容突出“电“的特点。在保证课时不改变的前提下，拟对减少电类专业的实验项目，但深化每个实验项目的教学内容，开展探索性实验项目教学。减少实验项目的目的有二方面：一是改变以前教学中各实验项目平均用力的现象，导致每个实验内容完成并不理想；另一方面是虽然减少实验项目，但每个实验项目的内容加深，让学生能更深入地研究改革后的实验项目，从而让学生的思维能力和创新能力得到更好的培养。如表1为改革前后的实验项目及学时数。为了更好地结合后续专业课程，深化学生知识的运用能力和培养学生的创新能力，所以增加了霍尔效应的应用及基于霍尔效应的漏电开关设计的探索性实验，而且把探索性实验作为电类专业学生实验项目中的重要内容，学时共为12学时。
2.2实验项目的选择依据
实验项目和内容选择的主要依据为与电类专业后续课程相关，有利于毕业生的思维能力、创新能力、动手能力的培养，突出“电类“的特点。如示波器（包括数字示波器和模拟示波器）是电子技术、医疗检测技术中使用最广泛的测量仪器之一。它能直接测量电信号或能转化为电信号的物理量的波形。电类专业的后续课程电路分析、电子线路等课程均要用示波器检测的基本知识。学生通过该实验项目的训练，掌握示波器的基本原理，以及测量电信号和分析电信号波形的方法。电类专业毕业生走上专业对口的工作岗位仍需用到示波器检测电子设备的信号波形。因此，开设示波器的基础实验项目能起到为专业课程的学习和工作岗位奠定基础；又如巨磁阻效应在硬盘存储技术中应用非常广泛，由于巨磁阻效应的发现，改变了硬盘的读写方式，巨大地促进了硬盘的存储密度，使硬盘的存储容量以MB字节计到GB到TB字节计的飞跃发展，通过该实验，让学生了解巨磁阻效应现象及其基本原理，以及在计算机中的应用；霍尔效应传感器是一种灵敏度极高的传感器，它可直接测量磁场或磁场的变化，而且测量数据非常精确。根据磁场的变化还衍生出位置传感器等等。因此霍尔效应传感器广泛应用于各类的电子产品或其它工业，如手机、汽车等。因此增设霍尔应用的应用及基于霍尔效应的漏电开关设计的探索性实验项目，旨在深化电类专业学生对知识运用能力、思维能力，更好地培养学生的创新能力。总之，实验教学项目改革体现让学生掌握物理基础知识，培养学生各种能力的同时，让物理实验内容更好地成为专业课程的基础和学生走上工作岗位的基础。
2.3考核评价方式
考核评价是对学生学习过程和学习效果的一种总结，也是教学效果的反馈之一。因此，一个合理的考核评价方式是教学改革的成败的体现之一。改革前的考核方式采用实验报告评分制，但每个实验报告权重一致，最后得到平均值，然后再转化为“优秀”、“良好”、“中等”、“及格“、”不及格“的五级制。改革后，为了体现实验项目要求和实验内容的难易，简单将基础实验、综合实验、设计性实验分别标为A、B、C类等级，A、B、C类等级的权重分别为0.2、0.3、0.5，然后将全部实验报告分数采用A、B、C类等级的加权平均算法得到一个平均实验成绩，(1)根据公式（1）的加权平均值，将平均成绩转化为五级制等级。采用不同权重的目的不仅是为了突出实验教学改革后的重点教学内容，更重要的是突出教学内容背后创新能力和思维能力的培养。
3结束语
目前的物理实验教学模式存在二方面的不足：一方面与后续专业课程结合不紧密，另一方面存在实验项目过多，不利学生在有限时间内掌握过多的基础知识和对某一知识点的深入研究。因此，结合后续专业课程的特点和需求，探索不同专业的物理实验教学改革对人才培养具有积极的意义。我们以电类专业的物理实验教学为例，研究了电类专业物理实验教学的改革，并在部分电类专业作了尝试，取得了良好的教学效果。在保证学时不变的情况下，结合实验室已有的实验仪器和专业后续课程，并突出“电”相关实验的特点，减少实验项目，但深化每个实验项目的教学内容和深度。并增加了具有研究性的实验项目：霍尔效应及其应用及基于霍尔效应的漏电开关设计。通过探索性研究实验项目，深化学生的知识基础，激发了学生探索研究物理的积极性，同时强化了电类学生对霍尔传感器在电子技术中的应用能力，培养了学生的创新精神。因此，这种结合专业特点的基础学科教学方式能较好地激发学生对物理实验的兴趣和积极性，也能较好地培养学生的各种能力，以及促进学生掌握专业的基础知识。
参考文献
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篇7
关键词：电路实验；教学方法；改革
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）24-0163-02
随着中国经济的不断发展和高等教育改革的不断深入，对高等教育也提出了越来越高的要求，通过这几年用人单位的反馈意见可以看出，目前的高等教育毕业生存在基本职业训练不够，动手能力、团队精神不足，等等问题。电路分析课程是工科院校电类专业的技术基础课，是后续课程，如电子技术和专业课的理论基础课程，学生对电路分析掌握程度的高低，决定了其在专业领域学习和发展的高度。学生可以在电路基础理论的学习过程中，通过电路实验扩展其视野，验证电路理论，提高分析问题、解决问题的能力，这是学好电路课程，提高动手能力的关键手段之一。本文通过分析电路实验在电路课程中的作用和存在的问题，对如何提高学生的分析问题和解决问题的能力进行探讨。
一、电路实验在电路课程中的作用
电路实验与电路理论教学是相辅相成。实验是电路理论教学的验证，是提高电路分析能力的关键手段之一，电路实验在电路课程中的作用体现在以下几个方面。
1.通过电路实验可以验证电路理论。通过电路课程，学生可以学习关于电路分析的基本理论和基本方法，但这些理论和方法毕竟是抽象的，而电路实验是通过实际器件构成的电路，通过测量的手段实际分析电路的电压、电流和功率等，直观地验证了电路分析的理论和方法的正确性。
2.通过电路实验可以学习和掌握电路基本仪器和仪表的使用方法。通过电路实验，学生不但可以认识和识别一些基本电路元件，如电阻、电容和电感，而且还可以学习和掌握一些基本仪器和仪表的使用方法，如直流稳压电源、万用表、示波器、功率表和函数信号发生器等。学生不但可以通过这些仪器和仪表进行电路分析和测量，同时这些仪器和仪表还是电类学生在以后工作中可能经常用到和使用的工具。
3.通过电路实验可以激发学生学习电路理论的兴趣。电路理论的课堂教学毕竟是枯燥的，容易使学生失去学习的兴趣和动力，而通过电路实验可以提高学生学习电路分析课程的新鲜感，可以使学生在实验中进行分析和总结，探寻实验中出现的一些现象的原因和结论，从而激发学生学习电路理论的兴趣。
4.学生可以通过电路实验培养分析问题和解决问题的能力。实际电路毕竟是由实际的电路元件组成的，这样在实验过程中，学生会遇到各种各样的问题，可能所组成的电路会存在故障，造成实验结论不正确。通过电路实验，找到电路故障的原因，并排除电路故障，这也是电路实验的目的之一，从而提高了学生分析问题和解决问题的能力。
5.通过电路实验可以培养学生的合作精神。电路实验中有的是单人实验，即学生自己独立完成的实验。而有的实验需要两个学生合作完成，这两个学生之间必须具有合作精神，才能够完成实验内容的要求。
从以上几个方面可以看出，电路实验在电路分析课程中是必不可少的教学手段之一，在电路课程中具有十分重要的作用。但是随着教学改革的发展，电路实验也遇到了一些问题。
二、当前电路实验中存在的问题
当前电路实验中存在许多问题，其中包括学校电路分析课程的课时量减少；做实验前的准备不充分，不认真预习；实验过程中分析和解决能力不足；实验后的实验报告分析和整理不认真；等等。
1.当前各个学校电路分析课程的课时量被不断地压缩，带来的突出问题就是实验课时量也在不断地压缩，从而造成实验内容地减少，削弱了对学生动手能力的培养。
2.实验前的预习不认真。电路实验要求学生在课前要先完成预习报告，其目的是想让学生知道本次实验所使用的元器件和仪器仪表及验证的电路理论，从而让学生在课前完成相应地学习。但是从目前来看，预习效果并不理想，学生只是照抄实验指导书的相关内容，并不进行相关的学习，不是带着问题去进行实验的。
3.实验中的分析问题和解决问题能力不足。在电路实验过程中，学生可能会遇到各种各样的问题。学生应该首先自主地分析问题出现的原因，找到解决问题的方法，这也是电路实验的目的之一，也是对学生能力的培养。但是目前学生一旦遇到问题，只想到问教师，让教师来解决出现的问题，从而切断了通过实验提高自己能力的途径。
4.实验后的实验报告分析和整理不认真。实验报告的分析和整理是电路实验的重要过程，学生通过对实验数据的分析和整理，可以使学生很好地验证电路理论的正确性，从而加深对电路理论的理解和掌握。但是目前大多数学生对待实验报告的撰写，不过是应付了事，在报告中没有自己的思考，比如实验中误差较大的数据是怎么得来的，如何减小实验中的误差，等等。
由于电路实验中存在着上述的几个问题，从而使得电路实验对大多数学生而言，失去了其应有的作用。通过多年的教学实践和对存在问题的分析和研究，我校对如何解决电路实验中存在的问题，进行了一些实践和探索。
三、电路实验教学中的实践和探索
在电路实验教学中应该不断实践和探索：（1）加强电路实验教学中预习环节的作用；（2）加强实验教学中对实验内容的设计；（3）加强教师在实验教学中的指导作用；（4）加强学生撰写实验报告的能力。下面来进行具体分析。
1.加强预习环节的作用。在学生对本次实验的预习过程中，不但要求学生要学习实验中用到的一些电路理论知识和必要的仪器仪表使用方法，同时还要利用一些电路分析软件，如Multisim对实验内容进行仿真，或者利用电路理论进行分析计算，即得到实验电路的理论数据，从而使学生在实验中能够对测量的数据进行对比，方便学生对所取得数据是否有效进行分析和判断。
2.加强对实验内容的设计。针对目前实验学时少的问题，可以在每次实验内容中设计多个子实验，有的是必做实验，有的是选做实验，这样动手能力不足的学生可以只完成必做的内容实验，而一些动手能力强的学生则可以在完成必做内容实验的基础上，再完成选做内容实验，当然这些都会在实验报告评分上得到体现。例如：在直流电路实验中，必做实验内容是“戴维南定理实验”，选做内容为“叠加定理实验”；在暂态电路试验中，必做内容是“RC一阶电路的微分电路和积分电路实验”，选做内容是“RLC二阶电路的零输入响应实验”。
针对学生在实验过程中遇到问题，不能够自主进行分析的现象，在实验内容中加入了对实验电路故障和分析环节。在实验过程中，实验指导教师根据实验内容，用本次实验中所使用的元器件和仪器及仪表给出一个相应的电路和测量数据，比如电压表的读数、电流表的读数等，让学生分析此时电路存不存在故障、故障的原因及如何排除电路的故障。通过对电路故障的分析和排除，锻炼了学生分析问题和解决问题的能力。
3.加强教师在实验中的指导作用。实验指导教师在实验前要先对学生的预习报告进行检查和评分，在实验过程中要尽可能地详细介绍各种仪器仪表的使用方法和注意事项，同时还要掌握每名学生的实验过程，对学生的实验过程进行客观地评价。
4.加强学生撰写实验报告的能力。在每次实验结束后，要求学生当堂撰写实验报告，实验指导教师对实验报告的撰写要进行悉心地指导，提高学生撰写实验报告的能力。实验报告当堂提交，当堂给出其分数。
通过两个学年的8个教学班的实践，并且与其他的教学班进行对比，虽然在第一个实验时，因为要说明电路实验的具体要求，而且学生对这种新的教学模式还不适应，使得指导教师的工作量要多一些，但是只要指导教师严格要求，每次实验的效果就会越来越明显。到最后一个实验时，指导教师的工作量反而会比其他教学班级要少得多。同时，学生的动手能力、分析问题和解决问题的能力会得到质的飞跃，而且是该教学班级的每个学生都得到了提高。
四、结论
如何培养学生的动手能力、分析问题和解决问题的能力是我校教学改革的目标之一，对于电类学生而言尤其重要。基于该目标，我校对电路实验进行了一些卓有成效的实践和探索，通过实验内容和评价方式的改革，提高了学生学习电路课程的兴趣，加深了学生对电路理论的理解，培养和提高了学生分析问题和解决问题的能力。
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篇8
关键词 电力电子 实验课 仿真
中图分类号：G424 文献标识码：A
0 引言
实验课在课程教学过程中占很重要的地位，尤其是工科课程，理论分析比较抽象，很难让学生有直观的认识。此时适时加入实验课程不仅锻炼学生的动手能力，而且有利于学生对所学理论课程形成较为完整的认识，以便于对相关知识更深入地理解和掌握。然而在电力电子技术这门课程的实际教学过程中却发现使用传统硬件设备的实验课有诸多局限之处。为了达到更好的教学效果，可采用仿真实验与设备器材实验相结合的方法，力求结合二者优点、消除二者缺点，最大限度地发挥实验课的作用。本方法采用的数字仿真软件为美国MathWorks公司出品的Matlab仿真软件，该软件提供功能比较强大的专业仿真平台，对电力电子电路有足够的处理能力。
1 实验分析
1.1 实验安全性差
电力电子技术是针对电能变换的技术，实验电路有真实的电压电流通过，实验所用元器件要经受高电压大电流，稍有不慎极易引起事故。由于实验中需要采取电能变换的控制策略，而控制策略需要由学生自己整定，调整失误时小则保护装置动作中断实验，大则烧毁器件设备；不仅实验无法完成，还会给实验带来经济损失并给学生带来精神创伤。
数字仿真实验过程为复现实际系统中发生的本质过程，完全为软件计算，没有任何的危险性。
1.2 实验接线复杂，费时费力
实验台如图1中a图所示，采用模块化设计、面板插孔连线。在组合不同的电路时容易连错线，而且由于连接线全部垂在面板前，接完线后不易查线。即使一组实验教师检查查线及指导时间只要五分钟，十五套设备也需七十五分钟，九十分钟的实验课时间根本不够用。如果不查线，学生可能会损坏设备或者做不出相应的结果。而分组过少每组人数多的话，又会导致很多学生无法亲自动手而对实际设备认识不足，对实验现象和结果观察思考不够。
MATLAB里面的simulink部分可以利用模块进行系统模型搭建，其建立过程跟实际接线过程非常相似。图1中b所示即为三相整流桥电路的仿真模型。仿真模型预先编制调试好，课堂直接说明结构并演示结果，然后再去指导学生做设备实验。时间紧张可以少分几组争取能全部指导，这样既锻炼了学生的动手能力，又避免学生做不出实验无法观测实验结果，又可提高学生学习MATLAB的积极性。
a b
图1
1.3 现象观察
在观察实验结果时，有效值可以用电压表电流表直接获得，但是大量需要检测瞬态变化的量需要用示波器跟踪观察。目前所用示波器没有多路检测通道，所用双踪示波器只能观察两路信号，而理论分析时则多是多信号对比分析，因此在检测结果时对比很不直观。
图2 图3 图 4
仿真的图形显示为自定义，可把观察信号单独显示，也可多波形同时显示以利于分析对比。图2中实线为三相桥式整流电路晶闸管承受电压的理论分析结果，图3 中黄色为仿真实验结果其余为参考曲线，图4为传统实验中示波器观测到的信号。由三图对比可以看出，多了图3，从图2到图4的认识和理解就比较容易过渡。
1.4 实验类别少
实验台只能做指定的实验，属于验证性实验，故障情况因其为破坏性在实验中属于禁止情况，所以在实验中根本无法进行。因此在实验设置中不能进行故障情况分析和模拟类的综合性实验。因电力电子实际装置的特殊性，在实验和实际应用中极易损坏，学生在学习过程中体会不到故障情况的危害和现象，用仿真可以把故障情况模拟出来并可在数值上进行分析，使学生对故障有直观的认识。图5为单相半波整流电路中负载和晶闸管电压波形，其中a图为正常情况，b图为脉冲丢失情况。在工程实际中经常用到的故障情况分析在本课程中属于高级能力培养，可进行针对性授课。
图5
1.5 参数不易修改
实验电路中只要器件连接完毕，除了少数参数可调器件，大部分器件参数都不可调。元件参数选取无论是对电路分析还是对以后设备开发时元器件的选取都是至关重要的。某些场合即使原理正确，器件参数选取不当也会导致实验或者设备开发失败。在电子电路中，参数不同，同一电路实现功能就可能不同，比如三相桥式整流电路可工作在整流或者源逆变状态。触发角不同，工作状态就不同，产生的结果和影响也不同。再比如负载类型不同响应也不同，如果在实验中则需频繁更改接线换器材，十分不便。而在仿真中元器件参数可以任意改动，在仿真模型中直接可以修改参数观察现象，由于参数改动而造成的不同结果也均一目了然。图6中abcd图为三相桥式整流电路输出由整流到逆变状态的几个变化过程，参数修改非常简单。而传统实验时由于实际情况所限为防止逆变颠覆在触发角调整上必须十分小心。
图6
尽管仿真实验有诸多优点，其缺点也是显而易见的，那就是没有真实的设备。学生对原理和现象掌握了以后跟工程实际还是有一定的差距，比如元器件的认识、示波器等一些必须设备的使用等。在传统实验过程中学生只是忙于接线，观察波形，记录数据，对于原理和电路构造及参数处理没有深刻的认识。只锻炼了观察能力和动手能力，而思考能力和分析能力都没有得到相应的提高。综合二者优点，用数字仿真软件搭建仿真模型，把仿真实验和器材实验结合起来取长去短，发挥各自的优势。以期更好地提高学生的综合能力。
2 教法设计
根据仿真和真实设备相结合实验的思路，实验课时间分配为：理论讲解十分钟，实验演示十五分钟，仿真对比十五分钟，故障分析五分钟，学生自己做实验四十五分钟。
2.1 演示法
实验演示为实验课必有流程，应根据实验大纲和实验说明书把整个实验完整地做一遍给学生观摩。学生可由此获得比较直观的印象，减少对实验器材的熟悉时间。
2.2 对比法
此处应把理论课程的理论分析结果和仿真实验结果以及实际实验的结果对比，让学生可以从理论到仿真再到工程实际的各种有一个递推的渐进认识，从而对所学知识更容易接受和掌握。
2.3 分析法
分析法主要是针对电力电子的电路故障分析，适用于学习能力强，程度比较好的学生。可作为提高部分有针对性地教学，也可结合理论讲解当作最后的思考题目。
3 效果分析
认识到传统实验的不足之后在实验课上引入了仿真实验，由几个年级的实验课后情况统计表明：对于只做传统实验的班级，可以明显看出该年级学生实验报告只有步骤和部分结果，对实验分析思考很少。在课堂提问和考试上可以看出对知识的掌握程度不够。
对于引入仿真实验后和传统实验共同进行实验的班级，学生对实验兴趣提高了很多，很乐意两种方法对照着去做实验并进行对比分析和思考，在实验报告中也可以看到观察力、理解力和分析能力有了很大的提高，在课堂上提问回答逻辑性和条理性增强了不少，考试的时候答题思路和方法也拓展了很多。
4 结束语
尽管在实验课上引入仿真实验，还是以实验为主，仿真为辅，确立仿真是为传统实验服务的原则。因传统实验跟工程应用紧密联系，仿真模型搭建方便，调试安全，容易完善，可以重复利用，使二者相辅相成后可以把实验课进行得生动有趣又理论深入。通过对三个年级实验课的效果进行对比，可以看出仿真实验在实验课上和传统实验相结合，能取得更好的教学效果。
参考文献
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高校大部分理工科专业开设了“大学物理”课，“大学物理实验”是与之对应的公共基础性实践课。“大学物理实验”培养目标是：培养学生的基本技能和独立思考能力，使他们学会分析问题与解决问题，将知识应用于实践，提高创新能力 [1]。由于“大学物理实验”的环节比较多，每个学期都涉及不同专业的众多学生，具有很大的主观性，因此难以用统一的标准评定学生的成绩。各个学校采取的考核方式不一，常用的考核方式有平时实验考核、笔试考核、实验操作考核、多元化考核[2]、平时成绩+理论考试+操作考试[3]、平时实验的考核+期中实验基本操作考核+期末考核[4]、考核多元化[5]和阶段化的考核方式[6]等。不同考核方式存在部分相似性，又不完全相同，各有利弊。笔者鉴借这些考核方式，结合多年的实践教学经验和考核经验，探索提出个人认为适合本校的一种成绩评定方式。
1现行考核模式存在的不足
我校一向重视大学物理实验教学工作，为了保障教学效果，促进教学工作，达到教学目标，尽可能高质量实现人才培养目标，团结一致，努力探索和改进教学模式、教学方法及实验考核模式。关于实验考核模式，最初我校通过平时实验成绩和期末考试成绩综合评定学生的《大学物理实验》成绩，但在期末考试中呈现诸多弊端。最终决定注重学生的实验过程，进行了相应的实验教学改革，其一，对实验项目教学任务的承担老师和指导方式进行调整。原来一个老师基本上承担一个行政班级的两个实验项目，并在两个相邻的实验室交错同批次指导两个实验项目，由于指导老师无法同时出现在两个不同的实验室，导致在指导老师不在本实验室的情况下，出现了很大比例的学生抄袭实验数据或根据他人的数据伪造实验数据的现象，但由于老师不在场不能及时发现这些现象，导致部分学生做完了实验还不知道怎么使用这些基本的实验仪器的现象，甚至老师觉得实验数据可疑的情况下，由于没有证据，导致在学生面前显得很被动，起不到培养学生动手能力、分析和解决问题的能力的目的，甚至连最起码的诚信教育也达不到。也不能合理的评价学生的实验过程。因此，后来调整为一个老师只承担一个行政班级的一个实验项目，相应的同一时段一个老师只指导一组学生的实验，这样一来，指导老师能有效督促学生的实验过程，也能及时发现学生实验过程出现的问题，有效解决了部分问题。其二，实验成绩评定方式由原来的平时成绩+期末成绩的综合评价调整为平时成绩的综合评定方式。由于注重学生实验过程，对于每个实验的成绩又由实验过程成绩（占40%）和实验报告成绩（占60%）两部分综合评价给出。
上述这种实验教学组织方式和成绩评定方式，在一定意义上讲有利于培养学生的基本技能和独立。但也存在一定问题，如：有学生反映“谁谁抄了他（或她）的实验报告，但最终成绩比他（或她）高”，也有人反映“谁谁平时不认真做实验，但得到了比较好的实验成绩”等。究其原因，由于指导老师无法督促实验报告撰写过程，出现了部分抄袭的现象，这部分学生往往抄袭成绩比较好学生的实验报告，而实验报告成绩占的比例又比较大，因此出现了学生所反映的这些现象，造成成绩评定的不客观性和不公平性，助长了部分学生的惰性，也打击了部分学生的学习积极性。
为了进一步落实教学目标和人才培养目标，笔者探索和改革《大学物理实验》成绩评定方式，提出由平时成绩（占40%）、期末考试成绩（占30%）和自主实践考核成绩（占30%）综合评价的成绩评定方式。下述对该评定方式进行了详细的介绍。
2平时成绩、期末考试成绩和自主实践成绩综合评定的成绩评定方式
2.1 平时成绩的评定
以我校2015年下学期对某个专业16学时的“大学物理实验（1）”为例说明平时成绩的评定方式。16学时开设5个实验项目，分别为：示波器的使用、电子元器件的判别与测量、在气垫导轨上验证动量守恒定律、光的等厚干涉现象的观测和杨氏模量的测定（伸长法）。分别由5个不同的老师承担，对每个实验基本做到了1学生1小组独立完成实验，每大组学生不超过15个学生。对单个实验，指导老师从学生预习情况（占10%）、基本的动手能力（占30%）、独立思考及解决问题的能力（占30%）、实验数据的准确程度（占20%）和完成实验之后整理仪器及搞实验室环境卫生的情况（占10%）给出实验的过程成绩，该成绩在学生结束实验时给出；指导老师再综合学生对实验原理的理解程度、实验数据处理的方法及结果的准确程度、分析问题的透彻程度和实验报告的完整性几个角度给出实验报告成绩；综合实验的过程成绩（占60%）和实验报告成绩（占40%），5位指导老师各自给出所承担实验项目的成绩；根据5个实验项目的难易程度和数据处理的复杂程度，综合评定给出实验的平时成绩。本文所举的上述5个实验项目中，“光的等厚干涉现象的观测”和“杨氏模量的测定（伸长法）”无论是仪器的调整还是具体的测量操作都具有一定的难度（特别是“光的等厚干涉现象的观测”的测量过程中视觉很疲劳），数据处理也比另外3个实验项目复杂，可以说这两个实验项目基本上起到了从全方位培养学生的各种能力，认为可以给这两个实验项目设置相对较高的平时成绩比例，基于此，设置上述各个实验项目成绩所占平时成绩的比例依次为：15%、15%、20%、25%和25%。
2.2期末考试成绩的评定
目前，我校每上半年和下半年大概各有1000多学生和400多学生陆续进实验室做大学物理实验，一般情况下每个实验项目只能同时接纳15个学生实验，因此难以在短期内公平公正的进行操作考试；其次，我校很注重实验过程，在各个实验过程对每个实验给出了基本合理的过程成绩。因此，实验的期末考试仍然以理论考试为准，主要考核学生对已做实验相关理论知识的理解情况和数据处理的能力，在考试中统一给某一个实验的测量数据，让学生处理实验数据，进行数据分析。由于理论考试不能很好地体现实验课程的教学目标和人才培养目标，所以期末考试成绩不应占过高的比例，笔者认为期末考试成绩占总成绩的30%比较合理。
2.3自主实践考核
为了能够更好地实现教学目标和专业培养目标，提出增加自主实践考核的思想，具体方案是：首先，由每个班的理论课老师给学生介绍实验室的基本条件和现有的实验仪器；然后，实验室统一开放两周时间，在这两周内学生通过查询文献资料或书籍资料，自行确定实验项目，自行设计实验方案，到实验室独立完成实验。自拟的实验项目可以是再现某一物理现象或测量某一物理量，在现有的实验条件不能满足学生设计方案需求的情况下，允许及鼓励学生做仿真实验；最后，学生通过撰写科技报告，论述自己实验项目的实验原理及设计方案，并对自己的测量数据进行数据分析和处理，对自己的实验进行合理评价，给出结果。
该过程的每个环节都由学生独立完成，要求每学生1个实验项目，俩俩之间不能有相同的情况，并且不能选本学期开设过的实验项目。有利于培养学生的独立思考问题的能力、分析及解决问题的能力、基本动手能力、理论联系实践的能力及创新能力等，能全方位考核学生，能有效体现出学生之间的差距，能让老师更好地了解学生的差异，以便因材施教，有效促进教学效果，可以说是最高层次的考核方式，但由于《大学物理实验》本身是基础性实践课，照顾大多数学生的基本技能和基本的思考问题及解决问题的能力，因此其成绩在总成绩中所占的比例不应过高，基于此，认为占总成绩的30%比较合理。
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大学物理实验是高等院校理工科专业开设的全面系统的必修课，课程独立设置，其任务是通过实验培养学生发现、分析和解决物理问题的能力，让学生系统地掌握物理实验的基本知识、基本方法和基本技能。通过该门课程的教学，不仅要加强学生实验技能训练，培养学生的实际动手能力，对实验数据的处理及综合分析能力，更主要是培养学生分析问题和解决问题的能力，科学思维和创新意识，这些都是服务地方经济建设和社会发展所需应用型人才必须具备的素质和能力。目前大学物理实验课程已经独立设课，但是实验内容仍然按照理论课体系来编写，分为力学实验、热学实验、电磁学实验和光学实验四部分。这样安排大学物理实验课程，只是考虑了物理学的理论体系，没有充分考虑不同专业学生的学科特点和专业背景。只注重对物理原理的讲解和学生动手操作能力培养，忽略了学生处理数据，分析误差等综合能力培养。实验教学方式通常是先由教师讲解实验原理、实验步骤、仪器的使用及注意事项等，然后由学生按照实验的步骤，操作实验仪器进行实验和实验数据的记录，课后进行数据处理和误差分析，最后完成实验报告。期末实验的考核，主要依据是最后完成得实验报告。显然，这种教学方式注重实验由易到难、循序渐进，保证了学生掌握基础实验知识和技能，但却忽略开设设计性和研究性实验对学生综合设计能力和创新意识的培养。结果导致学生只能按照实验步骤完成实验各项内容，达不到提高学生创新意识、分析问题和解决问题的能力，培养应用型人才的真正目的。另一方面，扩招制度下的生源素质下降，课程学时量的不断削减。因此，我们有必要打破原有的教学模式和教学观念，改革现有教学内容、教学方法和考核方式，使教学满足应用型才培养的需要。
2大学物理实验改革举措
2.1建立分层次教学体系
培养地方社会发展和经济建设所需要的高素质应用型人才，需要整合大学物理实验的实验内容，改革课程体系，基于专业需求，建立了分层次大学物理实验教学体系。基础性实验主要训练学生实验技能，培养学生实际动手能力，和处理数据的综合能力，教学对象为各专业学生。基础性实验包括长度和密度的测量、示波器和电位计调节与使用及分光计的调节等实验。综合性实验是在基础性实验的基础上，把力学、热学、电磁学、光学的有关知识或测量仪器综合加以应用，以综合实验能力锻炼为目标，教学对象为理、工类各专业学生。综合性实验能够提高学生的综合素质和操作能力，为今后的设计性实验和研究性实验打下基础。设计性和研究性实验教学对象为物理、电子信息科学与技术各专业学生，内容为融合各分支学科和交叉学科的综合创新性实验。
2.2与毕业设计相结合
培养高素质应用型人才，不仅需要完善科学的课程体系，合理的实验内容，还需要为应用型人才的培养多创造实践和锻炼的机会。将大学物理设计性和研究性实验项目作为学生的毕业设计内容或者把大学物理实验室作为完成毕业设计平台。为完成毕业设计的各专业学生开放实验室，学生自主选择实验设备，在教师的指导下完成设计性或研究性实验内容。与毕业设计相结合可分为两种类型，一是先给定某种主要仪器设备，让学生根据已知原理，拟定实验方案，选择和组装实验所需仪器，完成某一物理量的测量。二是给定一个新的实验项目，让学生根据所学知识，自拟实验方案，自选实验仪器，自己组装线路和设备，完成实验项目所提要求。按照以上类型完成实验后、根据实验撰写相关毕业论文，从而培养学生的分析解决问题能力和创新能力。
2.3搭建对外服务窗口
利用大学物理力、热、光及电实验室仪器设备，结合实验教学改革的理念，积极鼓励学生参加全国性大学生科技创新类竞赛，使得学生在准备比赛中动手能力得到锻炼，创新意识得以提高。把物理实验实验中心作为培训周边中学的物理教师和参加物理及相关竞赛的学生基地，提供实验理论知识，综合性、设计性及研究性实验的平台。暑期还可以组织优秀中小学生，以夏令营的形式参观实验室，开放基础性实验项目，提供力、热、光及电磁学的演示性小实验。
3结语