试析电工电子实验教学中的安全问题与学生相关技能

摘要：电工电子实验是一项要求非常严格的技术实验，学生在实验中很容易反复犯错，造成不可忽略的损失。通过实践实验，分析电工学实验室中的安全问题与影响安全问题的几个因素，并提出如何提高学生的安全意识与操作技能，以及实验室管理者在实验室运行中应该采取的安全措施。 
　　“电工学”是很多工科专业学生的一门重要的专业基础课，电工电子实验室承担着该门课程的实践教学任务。在该实验室中，大量使用着220V或者380V的市电交流电压，其安全问题尤为突出。在该课程之前，工科大学生接触的实验教学应该是大学物理实验，接触的主要是36V以下的安全电压，操作中如果出现问题，也不至于引起大的安全上的事故。但是进入电工电子实训设备 ,维修电工实训设备，光机电一体化实训设备等实验室后，学生开始接触市电电压，由于此时学生动手能力还比较薄弱，实践能力较差，带电操作会产生令人担心的安全问题。教学过程中，安全问题总是在困扰着实验教师和学生，影响了电工电子实验教学的全面性和所能达到的深度。 
一、电工实验室的安全问题分类： 
　　电工电子实验室的安全问题同其他类似实验室一样，分为两个部分：实验者的人身安全和实验室设备安全。 
　　1.实验者的人身安全 
　　在所有的实验室中，实验者的人身安全总是要放在第一位的。在电工电子实验室中，实验者的不安全隐患主要是触电。根据触电电流的大小不同，人体受到的伤害也不尽相同，从肌肉抽搐到灼伤、炭化，直至心脏停跳及死亡。所以在实验室安全建设方面，防止触电及触电保护总是最重要的问题。 
　　2. 实验设备的安全 
　　在保证实验者安全的基础上，实验设备的安全也是非常困扰实验室管理者的一个问题。在每学期的实验过程中由于各种原因导致仪器、仪表、电源、元器件、开关的损坏现象都比较高。面对这一情况，教育部组织的高校基础课实验室评估中，把电工实验仪器的完好率要求仅定在80%这个较低的水平上。这个评估数据完全是对于电工实验高损坏率的无奈。 
二、影响实验室安全的因素 
　　1.安全意识问题 
　　电工电子实验室所有的实验都是要由人来操作完成的，所以实验者的安全意识对于实验室安全起着至关重要的作用。根据2002年教育部发布的《学生伤害的损害赔偿》第四条规定：学校举办者应当提供符合安全标准的校舍、场地，其它教育、教学设施和生活设施。因此，电工电子实验设课应该“符合安全标准”。根据这一要求，现有的电工电子实验室总是加装了全套的安全保护措施，比如加装漏电、开路、短路、过量程等保护装置；直流稳压电源采取过压、过流、过热保护等安全措施。甚至连学生使用的导线都换成了安全插头式，根本没有裸露的金属部分。所以虽然电工电子实验室存在着对人体产生伤害的可能性，但是随着各种安全措施的应用，实验者在实验室中基本上不会遇到严重的触电事故。实验室这样长时间的安全运行，在实验者的安全意识培养上产生了很大的负面作用。因为在实验过程中，学生往往不会注意到这些幕后的措施，如果实验教师也没有向学生指出，那么学生就会想当然认为电工电子实验是很安全的，这就造成学生的安全意识总是很低，因为他们看不到安全事故造成的后果，也就无法对工频市电交流电产生“敬畏”的心理。这种情况造就了很多非常“大胆”的学生，他们在操作中基本没有培养起安全意识，在毕业后的生产领域，这样的学生会非常令用人单位头疼。最极端的例子是企业向学校反映，一位毕业生在车间供电故障的情况下，非常“主动”地在没有切断输入电压的情况下准备拆卸车间用35kV变压器，如果不是发现及时，其后果将不堪设想。 
　　2.操作技能 
　　实验者在电工电子实验室的操作技能包括对基本仪器仪表和器件性能和使用规范的了解；遵循组装电路过程中的操作要求；线路故障的分析与排除等。如果实验者的操作技能不合格，往往会对实验设备造成很大的伤害。比如选择错误测量电表的量程，在使用时非常容易引起内部部件烧毁；或者干脆就是错误使用电表，如将电流表和电压表弄混，在市电220V或者380V的情况下，肯定烧毁。操作中的另一类错误主要体现在复杂线路连接错误上，比如电动机的降压启动控制，其电路非常复杂，连接错误很容易形成短路，造成断路器跳闸，或者烧坏控制装置触点。 
　　3.设备老化 
　　设备老化也是影响实验室安全的一个重要问题。比如在电源中，由于电压或者电流旋钮损坏，造成电压或者电流不匹配，或者时间继电器的老化造成控制电路无法正常工作等。 
三、教学中采取的对应措施 
　　1.演示违规操作的后果 
　　针对学生中普遍存在的对实验安全的麻痹思想，在教学中，使用了一种“事故教学方法”。具体来说，在教师的演示试验中，预先设置电路中的一个错误，比如把一个电容放置在远超过其额定电压的电路中，工作一段时间后，由于电容器过压产生爆裂，会有比较大的像爆炸一样的声音，这样会使听课的学生“吓一跳”，给学生以非常深刻的印象。等到学生平静下来后，再引导学生对电路进行详细的分析，找出问题所在，进而改进电路，排除故障。这一方法中最重要的是要有非常明显的故障现象，这样才能给学生很深刻的印象。此外，教学中还可以搜集一些网络上的人员触电的视频给学生放映，通过这样看似“可怕”的视频来给学生灌输对电的“敬畏”的心理。同时还要对学生进行触电急救方面的常识教育。通过这些方法可以使学生能够主动地提高自身的安全意识，使学生在进行电工实验时总是显得很“严肃”。不过这种教学方法在实践中对教师的心理素质也是一种考验，应该由不同的教师进行适合自己的演示设计。 
　　2.强调操作规范 
　　（1）要求学生能够正确识读电气原理图。只有正确识读电路图，才能避免盲目接线，错误接线。具体做法是，实验开始前要求学生通过对电路图的解读，能够对各个元件的动作过程及其作用准确无误地叙述，不发生任何错误。比如在电动机的降压启动控制电路中，要求学生能够给出电路中每一个按键按下识图中各个接触器、继电器的动作过程，作用，以及电路中的保护、电机的运行状态等。此外还要求学生能够在电路图中正确区分主电路、控制电路等。
(2）训练学生对电路进行检测，避免发生事故。一般使用“电阻法”来在供电前排除故障，使用万用表的电阻档测量电路在各个状态下的电阻，即连接两根电阻表笔到待测量电路的两端，然后逐一改变其中控制元件的状态，来观察电阻的变化，如有电阻数值与预期不符，则要分析原因，排除故障。这样检查完毕后，应该不存在短路情况，如果通电后电路不动作，或者动作与预期不符，则可使用电压表测量各个元件电压值是否与预期相符，进而排除故障。 
　　（3）接线时要注意一些具体的细节。比如要严格区分相线和零线，保证开关安置在相线上；绝对不带负载改变线路；在带电操作中，身体绝不直接接触线路中金属裸露部分，不管电压多高多低；实用工具改装线路时要避免同时接触两根导线头；注意电压表的并联，电流表的串联；在进行电机实验时，绝对不准用身体触碰旋转中的电机转轴、女生的长头发必须盘起来等等。这些细节都需要在大量的实践环节中不断地要求学生注意，如有违反，教师需要予以严肃的批评。 
　　（4）实验中的团队配合。实验中每组学生需要统一对电路的认识，由一人主导，其他人配合。在连接简单线路时由一人连接，其他人监督并配合，切忌几个人七手八脚同时连接。对于复杂电路，可以将电路分成几个模块，分别连接，然后再组合，组合后，同组同学相互检查对方连接是否正确。操作时要注意操作者之间保持一定距离。绝对禁止当一人正在操作线路时，其他人随意打开电源。电源打开时一定要确认同组实验者的状态，保证安全的情况下才能加载电压。 
　　通过以上几个方面的训练，让学生了解到，虽然电很可怕，有危险，但是只要规范操作，就完全能够保证自己和实验设备的安全。 
　　3.加强设备的保护力度 
　　国家教育法第七十三条规定：教育教学设施有危险，而不采取措施，造成人员伤亡或者重大财产损失的，要依法追究刑事责任。所以为了保护学生，保护实验设备，需要大力加强安全防护措施。在实验室的总的电源输入部分，要加装三相熔断器、总控制开关、空气断路器、隔离变压器等保险设备。确保低压中性点接地，所有在故障情况下可能带电的金属部分，如电机外壳、各种仪器设备的金属外壳等尽可能采取接零保护措施。但是为了不影响学生安全意识的培养，以上这些安全措施应该能够让学生直观地看到、感受到。 
四、实验室运行中的安全管理： 
　　实验室管理者在实验室运行中应该确保各种安全条件正常，如保证实验室房屋、水、电等线路设施规范，每次实验前要通过检查检测保证实验设备完好，安放位置合理。实验室安全标志应该齐备、醒目，安全事故抢救设施完备。有完善的各种可操作的、详细的管理制度，等等。在具体的实验过程中，实验教师一定要发挥好监督者的责任，应该提前试做实验，找出可能发生的问题，实验中重点观察学生易犯错误的地方，提前做好准备，随时进行干预。 
五、结束语： 
　　电工电子实验室由于其中大量使用市电电压，包含了较多的不安全因素，因而具有一定的危险性。为避免出现安全事故，需要从各个方面来保证实验正常。其中最主要的就是实验者本身的安全意识，只有实验者从主观思想上认识到所面对的危险，其他的各种安全措施才可能充分发挥其作用。有了足够的安全意识，通过大量的有针对性的实践操作，一定能夯实其操作技能，培养团队意识，使学生能够胜任各种专业实验。

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