宋陽

摘 要： 本文從自制實(shí)驗(yàn)設(shè)備的意義出發(fā)，分析自制實(shí)驗(yàn)設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)，目的是加快實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，提高實(shí)驗(yàn)人員水平，從而提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)出順應(yīng)時(shí)代發(fā)展的新型人才。

關(guān)鍵詞： 自制實(shí)驗(yàn)設(shè)備 實(shí)驗(yàn)室建設(shè) 研制開發(fā)

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的日新月異飛速發(fā)展，要求高等院校培養(yǎng)出更多實(shí)用型、復(fù)合型、創(chuàng)新型等順應(yīng)時(shí)代發(fā)展的新型人才。這就要求教育工作者不斷地對所授課程進(jìn)行改革和更新，這樣一來，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容和方法也要改變，增加新的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，增加綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。開設(shè)新的實(shí)驗(yàn)必然涉及實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備的問題，加快發(fā)展實(shí)驗(yàn)室建設(shè)。實(shí)驗(yàn)室人員自己動手，自治實(shí)驗(yàn)教具，自制實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備，滿足教學(xué)改革需要，還能解決資金問題。隨著實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員技術(shù)水平的提高，實(shí)驗(yàn)室的自制儀器在可靠性、實(shí)用性等方面都有了較大改善，自制實(shí)驗(yàn)設(shè)備成為用較少的經(jīng)費(fèi)，開出新型實(shí)驗(yàn)課，加快實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的重要手段。

我實(shí)驗(yàn)室近幾年來，先后自制了多臺教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，有“數(shù)字信號處理綜合實(shí)驗(yàn)箱”、“電路綜合測試箱”、“壓控電流源”等，還與北京儀器公司共同研制“電路綜合實(shí)驗(yàn)箱”，不僅為學(xué)校建設(shè)節(jié)約了大量資金，而且及時(shí)開出了新大綱所要求的各項(xiàng)綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，滿足了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的需要，加快了實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)。在2007年省級實(shí)驗(yàn)示范中心的評比中，我室被評為陜西省“電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心”。在2007年國家教育部組織的教學(xué)評估工作中，實(shí)驗(yàn)室設(shè)備完好率、實(shí)驗(yàn)開出率、綜合性設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)在所開始實(shí)驗(yàn)中占比率都達(dá)到了評估的標(biāo)準(zhǔn)，自制實(shí)驗(yàn)設(shè)備獲得了專家的一致好評。為了加快實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，我們堅(jiān)持走自力更生之路。積極開展自制設(shè)備的研制工作，既解決了新實(shí)驗(yàn)需要新設(shè)備的問題，又提高了實(shí)驗(yàn)室技術(shù)人員的技術(shù)水平和實(shí)驗(yàn)室的管理水平。

1.自制實(shí)驗(yàn)設(shè)備的意義

1.1切合實(shí)驗(yàn)實(shí)際需要，保證實(shí)驗(yàn)即時(shí)開出。

實(shí)驗(yàn)課的內(nèi)容和形式要跟上教學(xué)改革的步伐，就需要不斷地創(chuàng)新和改進(jìn)。自制實(shí)驗(yàn)設(shè)備是根據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的需求而開發(fā)制作的，它有較強(qiáng)的實(shí)用性和適用性，與教學(xué)內(nèi)容相輔相成，能達(dá)到良好的教學(xué)效果。對于新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中增加的綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)對于實(shí)驗(yàn)設(shè)備的要求是市場上購買的儀器設(shè)備所不能滿足的，自制實(shí)驗(yàn)設(shè)備能夠很好地解決這一問題，滿足人才培養(yǎng)的需要。

1.2有利于加強(qiáng)學(xué)生綜合素質(zhì)訓(xùn)練。

在自制設(shè)備的研制過程中，針對加強(qiáng)學(xué)生動手能力訓(xùn)練的需求，充分考慮到新型實(shí)驗(yàn)的綜合性和設(shè)計(jì)性，我們研制了電路綜合實(shí)驗(yàn)測試箱，利用常規(guī)電子儀器和電路理論知識，設(shè)計(jì)電路方案，測試出測試箱內(nèi)電子元件屬性及參數(shù)。

從而充分調(diào)動了學(xué)生的主動性，真正達(dá)到使學(xué)生認(rèn)真思考，運(yùn)用理論知識自我設(shè)計(jì)，完成實(shí)驗(yàn)方案的目的。

實(shí)驗(yàn)室提供所要測試的黑盒子（自制電路綜合測試箱）一只，盒內(nèi)有常用的電子元器件如：電阻、電容、電感、二極管，以及導(dǎo)線的短路、開路等情況，為學(xué)生準(zhǔn)備好萬用表、電阻箱、示波器、直流穩(wěn)壓電源、信號發(fā)生器和導(dǎo)線若干，由學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，選擇實(shí)驗(yàn)器材，綜合應(yīng)用利用所學(xué)的電路及元器件的理論知識，測出《電路綜合測試箱》內(nèi)元器件的組成，根據(jù)現(xiàn)有儀器測量出元器件的參數(shù)，寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

以序列號為27號的電路綜合測試箱為例，內(nèi)有未知元器件13個(gè)，要求測出其中前10個(gè)元器件的性質(zhì)和參數(shù)。

1.2.1測量原理簡述。

若測得正反阻值100且100K則為電阻；若測得正反阻值<100則可能為電感或電阻，與已知電阻組成串聯(lián)電路，在串聯(lián)電路兩端加交流電壓，調(diào)節(jié)信號發(fā)生器的輸出頻率，如果被測元件兩端的電壓隨信號發(fā)生器的頻率升高而升高，則此元件為電感；如果被測元件兩端的電壓不變則為電阻?；蛴闷渌椒▍^(qū)別出電感與小電阻，若測得阻值為無窮大，將萬用表表筆對調(diào)反向能測得阻值為幾千歐到幾十千歐，則為二極管；若正反連接測得阻值均為無窮大，則與已知電阻組成串聯(lián)電路。在串聯(lián)電路兩端加交流電壓，調(diào)節(jié)信號發(fā)生器的輸出頻率，如果被測元件兩端的電壓隨信號發(fā)生器的頻率升高而降低，則此元件為電容；如果被測元件兩端的電壓不變則為開路，或用其他方法區(qū)別出電容與開路。

1.2.2分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，計(jì)算出各參數(shù)。

依直流測量結(jié)果，分析出二極管；結(jié)合直流測量和交流測量，確定電阻參數(shù)，誤差<15；結(jié)合直流測量和交流測量，計(jì)算電容、電感參數(shù)，例：

C=··=··=0.0228μF 誤差<30%

L=··R=··503=2.12mH 誤差<30%

1.2.3得出測量結(jié)果。

27號實(shí)驗(yàn)箱

實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證明，自制設(shè)備更適于提高學(xué)生的動手能力，鞏固他們的課堂理論知識。這對提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，改變以前過多依賴教師、不愛思考的習(xí)慣有顯著效果。

1.3有利于提高教師的技術(shù)水平。

自制設(shè)備不僅要求實(shí)驗(yàn)開發(fā)人員掌握教學(xué)內(nèi)容，而且要求他們緊跟科技發(fā)展。在自制設(shè)備的過程中，需要精心設(shè)計(jì)、選擇電路，反復(fù)研究、對比、試驗(yàn)，才能定型。這對于提高實(shí)驗(yàn)人員教學(xué)、科研水平，促進(jìn)他們不斷進(jìn)步、提高、發(fā)展，具有深遠(yuǎn)意義。

例如在自制的自動頻率響應(yīng)分析實(shí)驗(yàn)箱中，考慮到要完成頻率響應(yīng)分析的自動化過程，采用了計(jì)算機(jī)智能分析技術(shù)，由計(jì)算機(jī)控制輸入量，同時(shí)采集輸出量，由計(jì)算機(jī)程序完成系統(tǒng)分析。其中涉及自動控制、計(jì)算機(jī)通訊、數(shù)據(jù)傳輸與處理等多方面知識。在此項(xiàng)目的研制過程中，研究人員參閱了大量的相關(guān)文獻(xiàn)，自修了部分理論知識，不僅提高了教學(xué)水平，而且提高了技術(shù)水平。

1.4自制實(shí)驗(yàn)設(shè)備節(jié)約了大量資金。

隨著教學(xué)改革的深入，要求開放實(shí)驗(yàn)室，增加綜合性設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，這樣一來，對于實(shí)驗(yàn)設(shè)備就要有特殊的技術(shù)要求，如果為實(shí)驗(yàn)量身定做，費(fèi)用就會翻倍。我們針對實(shí)驗(yàn)要求，把握技術(shù)含量，根據(jù)情況自制設(shè)備，將所要求功能相對集中，提高設(shè)備性價(jià)比。例如，現(xiàn)市場一臺數(shù)字信號處理實(shí)驗(yàn)箱售價(jià)約1500元，我們自行研制，加強(qiáng)功能，僅需100元。

2.自制設(shè)備的研制開發(fā)過程

2.1自制設(shè)備的可行性研究。

一般來說自制設(shè)備有兩種情況：第一種：滿足教學(xué)的需要。市場上沒有此類產(chǎn)品，必須進(jìn)行自制設(shè)備。第二種：市場上有相應(yīng)的產(chǎn)品，是否進(jìn)行自制，需要進(jìn)行市場調(diào)查，了解該產(chǎn)品市場情況和用戶的應(yīng)用情況，確定其功能是否滿足需要，價(jià)格是否合適，以及可靠性和維護(hù)性等方面的情況。如果此產(chǎn)品價(jià)格高、儀器功能過于復(fù)雜、維護(hù)困難則可考慮自制設(shè)置。對于自制實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員必然對各個(gè)部分了解得比較透徹，如果出現(xiàn)故障，也就能很快查出原因，及時(shí)排除。

2.2自制設(shè)備的立項(xiàng)工作。

在確定自制設(shè)備后，以書面方式寫出開發(fā)申請。開發(fā)申請應(yīng)寫明開發(fā)設(shè)備名稱、開發(fā)原因、開發(fā)設(shè)備的用途、設(shè)備的基本性能指標(biāo)、開發(fā)實(shí)施方案。這包括方案的審定、經(jīng)費(fèi)的落實(shí)，還有工作人員及自制設(shè)備時(shí)間的合理安排。要聘請有經(jīng)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)室教師參加，要做到在不影響正常實(shí)驗(yàn)教學(xué)的前提下完成自制實(shí)驗(yàn)設(shè)備的任務(wù)。自制實(shí)驗(yàn)設(shè)備的一個(gè)關(guān)鍵問題就是自籌經(jīng)費(fèi)，我們可以通過以下途徑籌集：1.作為教改項(xiàng)目在學(xué)校立項(xiàng)，申請學(xué)校撥款；2.與科研橫向項(xiàng)目聯(lián)合，盡可能使科研實(shí)驗(yàn)在教學(xué)平臺上進(jìn)行，又使教學(xué)實(shí)驗(yàn)拓展到科研上；3.與有意向的電子公司聯(lián)合開發(fā)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，他們可以進(jìn)行資金上的補(bǔ)充。

2.3設(shè)備開發(fā)和驗(yàn)收工作。

開發(fā)單位設(shè)立專人負(fù)責(zé)管理，材料的購入、驗(yàn)收、消耗等。調(diào)動實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員保質(zhì)保量完成設(shè)備的制作。開發(fā)設(shè)備在完成之后，應(yīng)盡快寫出申請驗(yàn)收報(bào)告、設(shè)備運(yùn)行技術(shù)報(bào)告、材料消耗清單、配合做好設(shè)備的驗(yàn)收工作，確保開發(fā)設(shè)備的質(zhì)量。

合理、科學(xué)地自制實(shí)驗(yàn)設(shè)備，可以節(jié)約資金，滿足教學(xué)要求，提高實(shí)驗(yàn)室人員水平，加快實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，提高教學(xué)質(zhì)量。這對于當(dāng)前的教學(xué)體制改革是有益的補(bǔ)充。開發(fā)自制實(shí)驗(yàn)設(shè)過程也是一個(gè)不斷自我完善和進(jìn)步的過程，只要充分調(diào)動實(shí)驗(yàn)室人員的積極性，就會有更多新的實(shí)驗(yàn)被提早開出，加快實(shí)驗(yàn)教學(xué)的發(fā)展。改進(jìn)并完善自制設(shè)備是一項(xiàng)長期的工作，在使用過程中，如發(fā)現(xiàn)問題或想增設(shè)更多的功能，都可以對現(xiàn)有的自制設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)，使得設(shè)備日益完善，更好地為教師和學(xué)生服務(wù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]徐紹芬.自制實(shí)驗(yàn)設(shè)備提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平.實(shí)驗(yàn)室研究與探索，1994.

[2]吳志宏.自制實(shí)驗(yàn)設(shè)備提高教學(xué)水平.煤炭高等教育，1993.