許俊云

華南農(nóng)業(yè)大學(xué) 廣東廣州 441052

提高DZSZ型實(shí)驗(yàn)裝置利用效果的探索與實(shí)踐*

許俊云

華南農(nóng)業(yè)大學(xué) 廣東廣州 441052

本文分析了一種實(shí)驗(yàn)裝置在使用中存在的不足，并針對(duì)不足提出了三種改進(jìn)方案，通過實(shí)驗(yàn)室教學(xué)檢驗(yàn)，取得較好的效果。

實(shí)驗(yàn)裝置；改進(jìn)；效果

實(shí)驗(yàn)教學(xué)既是聯(lián)系理論課堂教學(xué)的橋梁，又是培養(yǎng)學(xué)生基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Σ⒃趯?shí)踐中培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ挠行緩?。?shí)驗(yàn)教學(xué)在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力方面有著理論教育不可替代的作用。而實(shí)驗(yàn)設(shè)備是進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)的必要條件。伴隨著高校辦學(xué)能力以及社會(huì)對(duì)高校畢業(yè)生實(shí)踐能力要求的提高，近年來，高校在實(shí)驗(yàn)設(shè)備上都在加大投入力度。如何利用好這些造價(jià)不菲的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，探索出充分發(fā)揮其在培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力上的有效方法無疑對(duì)提高本科教學(xué)質(zhì)量具有十分重要的意義。

一、目前實(shí)驗(yàn)設(shè)備使用中存在的不足

我校電力電子與電力拖動(dòng)實(shí)驗(yàn)室使用的是天煌教儀生產(chǎn)的成套實(shí)驗(yàn)設(shè)備：DZSZ型電機(jī)及自動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)裝置。該設(shè)備可以為電氣工程及其自動(dòng)化以及自動(dòng)化專業(yè)的學(xué)生完成電機(jī)與拖動(dòng)、電力電子技術(shù)及電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)等課程的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)。這幾門課程都涉及了比較強(qiáng)的交直流電源的使用與變換，因此客觀上造成實(shí)驗(yàn)過程存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn)?？紤]到這一點(diǎn)，廠家在該成套設(shè)備的設(shè)計(jì)上采用了封閉式掛件設(shè)計(jì)。這種設(shè)計(jì)一個(gè)很顯著的好處就是安全性較好，因?yàn)樵趯?shí)驗(yàn)過程中操作者不會(huì)碰觸到實(shí)際的帶電電氣元件(實(shí)際的帶電器件都被封裝在掛件里面了)。這樣的設(shè)計(jì)的確從很大程度上保護(hù)了操作者的人身安全，但是也同時(shí)帶來了一些不足。

眾所周知，在目前的專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)中，通常都是由實(shí)驗(yàn)課教師給學(xué)生講解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、目的、步驟和注意事項(xiàng)等，實(shí)驗(yàn)完全是讓學(xué)生按部就班地進(jìn)行。學(xué)生只需按實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書的方法和步驟，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，交給指導(dǎo)教師審核后簽字認(rèn)可、寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告即可。學(xué)生在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成基本實(shí)驗(yàn)后即離開實(shí)驗(yàn)室。這種實(shí)驗(yàn)課模式只能培養(yǎng)學(xué)生一定的基本實(shí)驗(yàn)技能，但是對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的這種利用方式從培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力的角度上來考量實(shí)際只是一種淺層次的利用。

比如在做電力電子技術(shù)課程實(shí)驗(yàn)時(shí)，學(xué)生在掛件設(shè)備上所需做的所有工作只是單純的連接一些導(dǎo)線等。由于實(shí)驗(yàn)所用掛件都是封閉的，所以在做完實(shí)驗(yàn)后，對(duì)晶閘管和IGBT等電力電子元件實(shí)際外觀以及由它們構(gòu)成的實(shí)際的整流及逆變電路、觸發(fā)電路、保護(hù)電路和散熱裝置等學(xué)生都看不見，都沒法獲得直觀的具體的認(rèn)識(shí)；在做電機(jī)與拖動(dòng)課程實(shí)驗(yàn)時(shí)對(duì)電路中使用到的低壓電器如接觸器、熱繼電器和時(shí)間繼電器等電器元件的實(shí)際工作狀態(tài)亦得不到直觀的認(rèn)識(shí)；在做電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)課程實(shí)驗(yàn)時(shí)對(duì)速度調(diào)節(jié)器、電流調(diào)節(jié)器等核心電氣元件也同樣得不到直觀的認(rèn)識(shí)。如果所有專業(yè)課程實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室里對(duì)所學(xué)課程的研究對(duì)象都沒見到，這種實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ讲荒懿徽f是一種有缺陷的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?。事?shí)上，在基本實(shí)驗(yàn)過程中，有相當(dāng)一部分學(xué)生非常希望對(duì)設(shè)備有更深入的認(rèn)識(shí)，希望能弄清、弄懂實(shí)驗(yàn)設(shè)備的實(shí)際工作狀態(tài)。希望既知其然，又知其所以然。

實(shí)際上，這種淺層次的使用實(shí)驗(yàn)設(shè)備一定程度上還容易使學(xué)生養(yǎng)成惰性和依賴性，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中等、靠、要、抄別人記錄數(shù)據(jù)的現(xiàn)象并不鮮見。

另外，在做某些實(shí)驗(yàn)時(shí)，由于學(xué)生對(duì)實(shí)際電路的不明確(看不見)，學(xué)生還會(huì)因錯(cuò)誤的理解而做出錯(cuò)誤的外部連線，造成不必要的設(shè)備故障。比如在做觸發(fā)電路實(shí)驗(yàn)時(shí)，學(xué)生由于不知道實(shí)際的電路，而誤以為需要將220V接至一個(gè)60V的輸入端子上，從而造成掛件中同步變壓器短路故障。

二、深入利用實(shí)驗(yàn)設(shè)備的幾點(diǎn)嘗試

針對(duì)設(shè)備使用中存在的上述問題，筆者依托實(shí)驗(yàn)教改項(xiàng)目從以下3個(gè)方面進(jìn)行了一些拓展設(shè)備利用效果的嘗試。

1.在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的嘗試

電機(jī)及自動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)裝置采用分立式的掛件模塊結(jié)構(gòu)，實(shí)驗(yàn)時(shí)根據(jù)不同實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行掛件模塊的自由組合。鑒于一部分學(xué)生存在惰性，實(shí)驗(yàn)不主動(dòng)，還有一部分學(xué)生有深入了解實(shí)驗(yàn)設(shè)備工作原理的愿望這一狀況，筆者嘗試對(duì)基本實(shí)驗(yàn)原有的教學(xué)模式進(jìn)行了一些改變。即在做基本實(shí)驗(yàn)前，先將實(shí)驗(yàn)所用的掛件模塊打開，讓學(xué)生通過現(xiàn)場測(cè)繪的方式熟悉設(shè)備的具體電路。然后以抽簽的方式針對(duì)掛件的實(shí)際電路讓每個(gè)學(xué)生回答不同的問題，并對(duì)問題進(jìn)行討論。對(duì)實(shí)際電路原理討論清楚后，再將掛件封裝還原，進(jìn)行基本實(shí)驗(yàn)的操作。讓學(xué)生在熟悉自己所用的設(shè)備電路的基礎(chǔ)上再來進(jìn)行基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的操作，這樣就避免了一些不必要的接線故障的發(fā)生。

2.結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)拓展設(shè)備利用效果的嘗試

電機(jī)及自動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)裝置是一個(gè)較為復(fù)雜的綜合控制系統(tǒng)。它涉及變壓、整流、保護(hù)、檢測(cè)、單片機(jī)控制的定時(shí)器報(bào)警及液晶顯示等電路的設(shè)計(jì)。筆者在學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)中結(jié)合拓展實(shí)驗(yàn)設(shè)備的利用效果做了嘗試。比如，三相橋式整流和逆變實(shí)驗(yàn)裝置中的觸發(fā)電路是一個(gè)比較復(fù)雜的電路，該電路的設(shè)計(jì)涉及同步變壓器的選擇和其外部連接方式的設(shè)計(jì)，觸發(fā)脈沖集成電路的選擇和其外圍電路的設(shè)計(jì)，晶閘管的選擇及其保護(hù)電路的設(shè)計(jì)等工作。整個(gè)設(shè)計(jì)具有一定的綜合性和較大的難度?？紤]到這些，筆者決定讓學(xué)生在透徹分析現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)裝置觸發(fā)電路的基礎(chǔ)上，結(jié)合其所學(xué)的單片機(jī)知識(shí)在現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)上進(jìn)行另一種設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)整流和逆變功能，并與現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)裝置的效果進(jìn)行比較。這樣使得該實(shí)驗(yàn)裝置起到了對(duì)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)工作的導(dǎo)引作用。

3.培訓(xùn)學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)設(shè)備的維護(hù)工作

電機(jī)及自動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)裝置在使用過程中通常會(huì)發(fā)生以下故障，比如變壓器三相電源輸出不平衡、電位器損壞、晶閘管擊穿或老化、電容器擊穿、單結(jié)晶體管老化或損壞、同步變壓器故障等等?？紤]到培養(yǎng)學(xué)生現(xiàn)場動(dòng)手能力，綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題能力的需要。筆者嘗試培訓(xùn)學(xué)生學(xué)會(huì)看該實(shí)驗(yàn)設(shè)備電路圖紙，根據(jù)圖紙分析故障，直接參與實(shí)驗(yàn)設(shè)備的維護(hù)、維修工作。這對(duì)提高學(xué)生實(shí)踐能力無疑是一種很好的鍛煉。

三、結(jié)束語

通過以上實(shí)踐，學(xué)生對(duì)這套較為復(fù)雜的綜合性實(shí)驗(yàn)設(shè)備的使用方法和功能更熟悉了，在完成基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上還鍛煉了設(shè)計(jì)實(shí)際電路的能力及分析設(shè)備故障和維修設(shè)備的能力，同時(shí)也增長了學(xué)習(xí)相關(guān)專業(yè)知識(shí)的興趣。這種探索對(duì)更充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)設(shè)備的功用，提高本科教學(xué)質(zhì)量具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

[1]盧學(xué)英.關(guān)于高校實(shí)驗(yàn)室開放的研究[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2006，23(5)

[2]張娟.開放實(shí)驗(yàn)室 培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力[J].實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，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

許俊云，碩士，工程師。

*本文系華南農(nóng)業(yè)大學(xué)工程學(xué)院實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與管理基金資助項(xiàng)目。