创新实践指导书正文_创新实践指导书
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第一章 绪论
第一节 实验室安全操作规程
由于实验室设备大多为用电设备，因而由于操作不慎可能导致人身安全与设备安全受到损害。为了保证实验工作的顺利展开，为师生创造一个良好的、安全的实验环境，在本实验室操作者都必须遵守以下的安全操作规程：
一、不准穿拖鞋进入实验室，注意保持实验室的清洁卫生；
二、严格的按照仪器操作规程，正确操作仪器；
三、示波器不准频繁开、关电源开关，一次关机后应等3分钟才能再开机；
四、实验室内不准使用明火，就座后不得随意来回走动，以免触碰电源、电缆等；
五、实验时若发现仪器设备出现故障或异常情况(如：有异味、冒烟等)时，应立即关闭电源开关，拨掉电源插头，并及时向实验室管理人员报告。遇到此类情况，实验者不得擅自处理、或不报告就擅自更换仪器，否则后果自负；
六、实验完毕，要关闭设备的电源、关好门窗、整理好仪器设备，并打扫卫生；
七、实验者还必须服从实验室工作人员的管理和安排及《实验室管理制度》中有关安全操作的规定；
上述有关规程实验者必须严格执行，如有违反，一经发现，按国家或学校相关条例进行处理并向有关领导报告，重者追究其法律责任。
第二节 创新实践的重要性
在教育教学改革日益深入的今天，“创新”已经成为使用频度最高的一个词汇。国家要应对全球竞争，成功解决就业所面临的巨大压力，要持久高速地发展我国的经济，要出大批原创性的设计和产品，要不断地完善现有的管理体制，就必须尽快建立起完整的创新体系。而国家创新体系的完成，主要依赖于大学培养出来的本科毕业生和研究生的质量。然而．在大学本科，尤其在大学一、二年级，“创新”二字究竟意味着什么?是否存在开展创新实践教学的可能性?开展创新教育要达到怎样的目标?采用什么方式才能达到所预期的目标?等等诸如此类的问题，都是值得深入研究和探讨。
大学本科的创新教学目标，与研究生的创新教育目标有较大的不同。对于研究生，除了通过研究项目的完成，掌握研究方法外，还应该在本学科领域的研究深度上有所进展。对于本科学生，进行创新实践教学的根本目的并不是立竿见影的创造发明，而是培养他们不断进取的创新精神，挖掘他们的创新潜力，消除他们对创新的神秘感，帮助他们养成创新的习惯，以便日后有能力进行真正意义上的创新。然而，对于青年学生本身，他们并不能很快意识到这一点，有必要加强对他们的指导，使他们尽快将精力转移到需完成的学业上来。同时，要尽快使学生理解，大学形成宽松气氛的原因，旨在使他们拥有更多自主学习和独立思考的时间和空间，来增强其独立学习、独立思维和独立生活的能力。以便在他们进入社会后，可以独立应对各种复杂的情况，创造性地解决所面对的问题。
要使学生有创造性，只靠读书，只靠书本知识远远不够，还必须重视实践，使学生在不断的学习和实践中了解知识的创造过程，进而发展到创造新的知识。在理工科大学，各种实验应该是学生学习中的重要组成部分。学生在实验中，除了掌握科学的实验方法外，还要对实验原理进行深刻的思考，对实验现象进行细致的观察和深入的分析，以便实现对知识的透彻理解和掌握。尤其在教育教学改革的今天，大学正积极倡导减少验证性实验，开发综合性和创造性的实验，甚至提倡学生自主地设计一些综合性实验。这些新型的实验，对学生创新思维的培养具有重要意义。
工程实践是理工科大学非常重视的一个实践教学环节，学生在工程实践的教学过程中，通过操作一系列的机器设备，除了可以学习各种工艺知识，掌握各种工艺方法外，还可以培养严谨的科学作风和增强综合素质，特别是工程素质。如果安排得法，还可以让学生有更多的独立设计、独立制作和综合训练的机会。让学生在不停顿的动手动脑、求新求变和反复比较中丰富自己的知识，锻炼自己的能力。
如何将学生的创新潜质转化为积极参加创新的行动，只靠口头提倡是无济于事的，必须将创新教育的理念转化为可以操作的教学方案，并通过一定的组织形式，积极付诸实践，才可能收到实际成效。以往的实践环节，教师往往已经确定好设计方案，学生必须按照老师设计的思路进行实践，这样的教学方法，不利于学生创新思维的发挥。为了改变这种现状，我们学院的几位教师对如何提高学生的创新能力进行了研究，提出了不但要在实验中增加设计性实验的比例，而且要专门开设创新实践方面的课程，培养学生的创新能力。第三节 创新实践过程的安排
创新实践是创新发明实践课程的实践环节，通过创新发明实践课程的学习，学生基本掌握了创新实践的基本方法，本课程的任务是要求学生将所学知识灵活运用到实际问题中去。
本课程是为电气信息类低年级学生安排的实践环节，针对这些学生的特点，我们利用实验室现有的条件，要求学生将所布臵的题目以实验的方法加以实现。这些题目在理论课程刚结束时就布臵给学生，不少题目运用到后续课程学到的知识，这就要求学生学会自学及查阅资料的能力。要求学生在进入实验室之前完成下列准备工作：
①通过查阅相关资料，掌握课题所要设计电路的基本原理； ②电路中各参数的范围及测量仪表的量程； ③实验时的注意事项，尤其是保护措施；
④能否采用不同方法加以实现，如果能，不同方法间进行比较。
进入实验室后要求学生根据所设计的方案进行实验，并将测量值与理想情况进行比较，重点是进行误差分析。
针对同一课题，不同组的学生允许采用不同的设计方法。学生通过实验，对自己设计的方案加以实现后，不同组学生间进行课堂讨论，将不同的设计方案进行比较，并对各自的方案加以改进，接着到实验室进一步实践，比较不同方案的实现效果。
创新实践完成之后，每位学生必须独立写一份实习报告，对自己的实践过程做一个小结。第二章 基于电工实验装臵的创新实践
课题一：储能器的研究
一、实践目的：进一步掌握电路中储能元件的原理及作用，以及能量的概念，学会电路的基本计算。
二、设计一个冲放电电路，使充电时间t1和放电时间t2均大于10秒，观察冲放电电流I1,I2随时间变化的情况，并作出大致波形。
三、创新思路
1、根据题目要求选择储能器件；
2、进行电路设计；
3、作出储能元件的发电特性曲线，并于理论计算的特性曲线作比较；
4、推导出电路中储能元件的响应特性方程，用适当的方法测出发光二极管的伏安特性，初步设计电路中各元件的参数；
5、对电路参数记进一步分析计算，确保LED能持续亮30秒以上。
四、提供的器材：电容，电感，发光二极管，直流电压表，直流电流表，稳压源，导线若干。
五、实践步骤：
1、根据设计的电路选择元件；
2、在电工实验台上连接电路；
3、对储能元件通电；
4、储能元件对LED放电，同时对时间计时；
5、满足设计要求可申请验收。
六、评价标准
1、设计电路的正确性及创新性；
2、能否在实验台上成功实现；
3、电路的性能；
4、动手能力；
七、要求及提示
①观测I1,I2随时间t变化的规律，
1、2与哪些参数有关； ②确保I1max20mA，I2max20mA；
③电容C选用4700F/50V，放电电路中含“发光二极管”； ④充、放电之间的切换要求采用“单刀双掷开关”； ⑤用电压表测量电容C两端电压，电流表测量I1，I2； ⑥作出原理图及实物图，设计电路参数，推导出计算公式。课题二：设计测量电阻的装置(待测量电阻为470)
一、实践目的：采用不同的方法对某一电阻进行测量，比较不同测量装臵的测量精度，并进行误差分析。
二、实践要求：设计能满足测量精度要求的电阻测量电路
三、创新思路
1、查资料，总结电阻测量的方法；
2、根据实验室提供的设备，选择能够实现的测量方法；
3、根据选择的测量方法进行电路设计；
4、分析不同测量方法可能导致的测量误差；
5、分析实际操作过程中可能出现的问题及解决方法。
四、提供的器材：电阻，直流电压表，直流电流表，稳压源，二极管，导线若干。
五、实践步骤：
1、根据设计的电路选择元件；
2、在电工实验台上连接电路；
3、对测量电路通电；
4、用所设计的电路测量电阻，并与实际值作比较；
5、满足设计要求可申请验收。
六、评价标准
1、设计电路的正确性及创新性；
2、能否在实验台上成功实现；
3、电路的性能；
4、测量方法的多样性；
5、动手能力。
七、要求及提示
①测量电阻的方法(至少3种)：用万用表直接测量；伏安法测量电阻；采用直流电桥测量；
②采用直流电桥测量时的注意点：(i)直流电桥的原理，推导出公式；
(ii)选择电桥中各电阻的阻值，电源电压的大小，尤其要考虑被测电阻的大小通过何种方法测出来；
(iii)画出实物图。
课题三：最大功率传输条件的研究
要求及提示：
①考虑当电源电压和内阻一定时，负载获得最大功率的条件，作出原理图，推导出公式；
②设计电路各参数(包括电阻和电压源的大小)，各测量仪表的量程； ③作出实物图； ④画出测量表格；
⑤根据实测数据验证公式的正确性。
课题四：调光装置的设计
一、实践目的：研究元件中电压电流的变化对元件输出功率的影响；研究调光装臵的原理。
二、实践要求：设计能满足调节要求的调光装臵。
三、创新思路
1、查资料，总结电路中改变电压电流大小的方法；
2、根据实验室提供的设备，选择能够实现调光功能的方法；
3、针对某一用电器件选择不同的方法进行调光；
4、分析实际操作过程中可能出现的问题及解决方法。
四、提供的器材：电阻，直流电压表，直流电流表，小红灯泡，白炽灯，调压器，调节变阻器，导线若干。
五、实践步骤：
1、针对某一用电器件，根据设计的调光方法选择元器件；
2、在电工实验台上连接电路；
3、对调光电路通电；
4、对调光装臵进行改进；
5、满足设计要求可申请验收。
六、评价标准
1、设计电路的正确性及创新性；
2、能否在实验台上成功实现；
3、调光装臵的性能；
4、调节方法的多样性；
5、动手能力。
课题五：积分性能研究
一、实践目的：积分原理的研究及其实现；积分电路中各参数对积分性能的影响。
二、实践要求：能实现具体要求的积分电路。
三、创新思路
1、查资料，作出能够实现积分功能的电路；
2、分析积分电路中的各个参数对积分性能的影响；
3、写出积分电路的函数表达式；
4、作出积分电路输入输出波形；
5、分析实际操作过程中可能出现的问题及解决方法。
四、提供的器材：电阻，直流电压表，直流电流表，电容，示波器，直流电压源，导线若干。
五、实践步骤：
1、根据要实现的积分功能，选择元器件；
2、在电工实验台上连接电路；
3、对积分电路通电；
4、对积分电路进行改进；
5、观察积分电路输入输出波形；
6、满足设计要求可申请验收。
六、评价标准
1、设计电路的正确性及创新性；
2、能否在实验台上成功实现；
3、积分电路的性能；
4、动手能力。
课题六：低通滤波器的研究
一、实践目的：研究低通滤波器的性能及不同频率信号对滤波器放大倍数的影响；低通滤波器的实际应用。
二、实践要求：能满足具体要求的低通滤波器。
三、创新思路
1、查资料，画出具有低通滤波功能的电路；
2、分析滤波电路中的各个参数对滤波性能的影响；
3、写出低通滤波器的函数表达式；
4、分析实际操作过程中可能出现的问题及解决方法。
四、提供的器材：电阻，交流电压表，函数发生器，电容，示波器，导线若干。
五、实践步骤：
1、根据要实现的滤波功能，选择元器件；
2、在电工实验台上连接电路；
3、对滤波电路通电；
4、对滤波电路进行改进；
5、观察滤波电路输入输出波形；
6、满足设计要求可申请验收。
六、评价标准
1、设计电路的正确性及创新性；
2、能否在实验台上成功实现；
3、滤波电路的性能；
4、动手能力。
七、要求及提示
①低通滤波器的原理，作出原理图，推导相关公式； ②选择电路各参数(注意电流不宜过大)； ③作出实物图； ④画出测量表格。
课题七：设计带有放电功能的带通滤波电路
一、实践目的：放大器的性能及电路实现；带通滤波器的性能及电路实现。
二、实践要求：在实验台上实现具有放大功能的带通滤波电路。
三、创新思路
1、查资料，研究放大电路的原理及实现电路；
2、研究带通滤波器的原理及实现电路；
3、写出具有放大功能的带通滤波器的函数表达式；
4、分析实际操作过程中可能出现的问题及解决方法。
四、提供的器材：电阻，交流电压表，函数发生器，电容，运放，示波器，导线若干。
五、实践步骤：
1、根据要实现的滤波功能，选择元器件；
2、在电工实验台上连接电路；
3、对滤波电路通电；
4、对滤波电路进行改进；
5、观察带通滤波电路输入输出波形；
6、满足设计要求可申请验收。
六、评价标准
1、设计电路的正确性及创新性；
2、能否在实验台上成功实现；
3、带通滤波电路的性能；
4、动手能力。
课题八：二阶电路性能的研究
一、实践目的：研究一阶电路的充发电；研究电路参数对二阶电路性能的影响。
二、实践要求：在实验台上分别实现阶跃响应有振荡和无振荡的二阶电路。
三、创新思路:
1、查资料，研究一阶电路的充放电；
2、研究二阶电路的性能；
3、写出二阶电路的函数表达式；
4、分析实际操作过程中可能出现的问题及解决方法。
四、提供的器材：电阻，直流电压表，直流稳压电源，电容，电感，示波器，导线若干。
五、实践步骤：
1、根据要实现的二阶电路性能，选择元器件；
2、在电工实验台上连接电路；
3、对二阶电路通电；
4、对二阶电路进行改进；
5、观察二阶电路的输出波形；
6、满足设计要求可申请验收。
六、评价标准
1、设计电路的正确性及创新性；
2、能否在实验台上成功实现；
3、二阶电路的性能；
4、动手能力。
课题九：稳压管性能速测电路
一、实践目的：研究稳压管的性能。
二、实践要求：在实验台上实现能够测出稳压管性能的电路。
三、创新思路
1、查资料，研究稳压管的性能；
2、设计稳压管性能速测电路，根据要求确定电路参数；
3、初步画出测量电路的伏安特性曲线；
4、分析实际操作过程中可能出现的问题及解决方法。
四、提供的器材：电阻，直流电压表，直流稳压电源，稳压管，示波器，导线若干。
五、实践步骤：
1、根据要实现的电路性能，选择元器件；
2、在电工实验台上连接电路；
3、对稳压管性能速测电路通电；
4、对稳压管性能速测电路进行改进；
5、观察稳压管性能速测电路的输出波形；
6、作出稳压管的伏安特性曲线；
7、满足设计要求可申请验收。
六、评价标准
1、设计电路的正确性及创新性；
2、能否在实验台上成功实现；
3、稳压管性能速测电路的性能；
4、动手能力。
七、要求及提示
①电路中的I30mA；
②掌握稳压管的特点，有什么性能； ③作出原理图，实物图，设计电路参数； ④作出测量表格，通过测量数据得出结论。
课题十：整流电路的研究
一、实践目的：设计具有整流功能的电路；进一步理解整流电路的基本原理。
二、实践要求：在实验台上实现具有整流功能的电路(单相桥式整流)。
三、创新思路
1、查资料，作出多种整流电路的原理图；
2、根据要求确定电路参数；
3、画出整流电路的输入输出曲线；
4、分析实际操作过程中可能出现的问题及解决方法。
四、提供的器材：电阻，交流电压表，二极管，三极管，稳压管，示波器，导线若干。
五、实践步骤：
1、根据要实现的电路性能，选择元器件；
2、在电工实验台上连接电路；
3、对整流电路通电；
4、观察整流电路的输入输出波形；
5、满足设计要求可申请验收。
六、评价标准
1、设计电路的正确性及创新性；
2、能否在实验台上成功实现；
3、整流电路的性能；
4、动手能力。
七、要求及提示
①掌握单相桥式整流电路的原理，输入输出电压波形； ②输入电压U与输出电压Ud之间关系式的推导；
③找出实验台上能够作为二极管使用的4个元件(隧道二极管除外)； ④作出原理图及实物图；⑤思考实验过程中可能出现的问题；
⑥交流电源使用函数发生器，U5V，f50HZ
课题十一：电流表扩大量程
一、实践目的：利用现有的电流表扩大其量程，以满足测量需要；学会利用现有的条件实现某一功能。
二、实践要求：在实验台上实现能够扩大量程的电流表。
三、创新思路
1、查资料，设计电流表量程电路；
2、根据所要扩大的量程，确定电路参数；
3、误差分析；
4、分析实际操作过程中可能出现的问题及解决方法。
四、提供的器材：电阻，直流电压表，电流表，直流稳压电源，导线若干。
五、实践步骤：
1、根据要实现的电路性能，选择元器件；
2、在电工实验台上连接电路；
3、对电流表量程扩大电路通电；
4、对所设计的电路进行改进；
5、利用设计的扩大了量程的电流表测量某一电路中的电流；
6、利用较理想的电流表测量同一电路中的电流；
7、误差分析；
8、满足设计要求可申请验收。
六、评价标准
1、设计电路的正确性及创新性；
2、能否在实验台上成功实现；
3、电流表量程扩大电路的性能；
4、动手能力。
课题十二：设计一个串联谐振电路
要求及提示
①掌握串联谐振的原理，品质因数公式； ②作出原理图，选择元器件，作出实物图； ③作出测量表格及电流谐振曲线。
课题十三：设计一个电度表性能测试电路
要求及提示
①能同时测量白炽灯的功率、电压、电流及所消耗的电能； ②功率表及电度表原理及使用方法； ③作出测量表格；
④什么是电度表的灵敏度？如何测量？
