試析電工實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的安全問題與學(xué)生相關(guān)意識(shí)和技能

摘 要：電工實(shí)驗(yàn)是一項(xiàng)要求非常嚴(yán)格的技術(shù)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中很容易反復(fù)犯錯(cuò)，造成不可忽略的損失。通過實(shí)踐實(shí)驗(yàn)，分析電工學(xué)實(shí)驗(yàn)室中的安全問題與影響安全問題的幾個(gè)因素，并提出如何提高學(xué)生的安全意識(shí)與操作技能，以及實(shí)驗(yàn)室管理者在實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行中應(yīng)該采取的安全措施。 
　　　“電工學(xué)”是很多工科專業(yè)學(xué)生的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，電工實(shí)驗(yàn)室承擔(dān)著該門課程的實(shí)踐教學(xué)任務(wù)。在該實(shí)驗(yàn)室中，大量使用著220V或者380V的市電交流電壓，其安全問題尤為突出。在該課程之前，工科大學(xué)生接觸的實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)該是大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)，接觸的主要是36V以下的安全電壓，操作中如果出現(xiàn)問題，也不至于引起大的安全上的事故。但是進(jìn)入電工實(shí)驗(yàn)室后，學(xué)生開始接觸市電電壓，由于此時(shí)學(xué)生動(dòng)手能力還比較薄弱，實(shí)踐能力較差，帶電操作會(huì)產(chǎn)生令人擔(dān)心的安全問題。教學(xué)過程中，安全問題總是在困擾著實(shí)驗(yàn)教師和學(xué)生，影響了電工實(shí)驗(yàn)教學(xué)的全面性和所能達(dá)到的深度。 
一、電工實(shí)驗(yàn)室的安全問題分類： 
　　電工實(shí)驗(yàn)室的安全問題同其他類似實(shí)驗(yàn)室一樣，分為兩個(gè)部分：實(shí)驗(yàn)者的人身安全和實(shí)驗(yàn)室設(shè)備安全。 
　　1.實(shí)驗(yàn)者的人身安全： 
　　在所有的實(shí)驗(yàn)室中，實(shí)驗(yàn)者的人身安全總是要放在第一位的。在電工實(shí)驗(yàn)室中，實(shí)驗(yàn)者的不安全隱患主要是觸電。根據(jù)觸電電流的大小不同，人體受到的傷害也不盡相同，從肌肉抽搐到灼傷、炭化，直至心臟停跳及死亡。所以在實(shí)驗(yàn)室安全建設(shè)方面，防止觸電及觸電保護(hù)總是最重要的問題。 
　　2. 實(shí)驗(yàn)設(shè)備的安全： 
　　在保證實(shí)驗(yàn)者安全的基礎(chǔ)上，實(shí)驗(yàn)設(shè)備的安全也是非常困擾實(shí)驗(yàn)室管理者的一個(gè)問題。在每學(xué)期的實(shí)驗(yàn)過程中由于各種原因?qū)е聝x器、儀表、電源、元器件、開關(guān)的損壞現(xiàn)象都比較高。面對(duì)這一情況，教育部組織的高校基礎(chǔ)課實(shí)驗(yàn)室評(píng)估中，把電工實(shí)驗(yàn)儀器的完好率要求僅定在80%這個(gè)較低的水平上。這個(gè)評(píng)估數(shù)據(jù)完全是對(duì)于電工實(shí)驗(yàn)高損壞率的無奈。 
二、影響實(shí)驗(yàn)室安全的因素： 
　　1.安全意識(shí)問題： 
　　電工實(shí)驗(yàn)室所有的實(shí)驗(yàn)都是要由人來操作完成的，所以實(shí)驗(yàn)者的安全意識(shí)對(duì)于實(shí)驗(yàn)室安全起著至關(guān)重要的作用。根據(jù)2002年教育部發(fā)布的《學(xué)生傷害的損害賠償》第四條規(guī)定：學(xué)校舉辦者應(yīng)當(dāng)提供符合安全標(biāo)準(zhǔn)的校舍、場地，其它教育、教學(xué)設(shè)施和生活設(shè)施。因此，電工實(shí)驗(yàn)設(shè)課應(yīng)該“符合安全標(biāo)準(zhǔn)”。根據(jù)這一要求，現(xiàn)有的電工實(shí)驗(yàn)室總是加裝了全套的安全保護(hù)措施，比如加裝漏電、開路、短路、過量程等保護(hù)裝置；直流穩(wěn)壓電源采取過壓、過流、過熱保護(hù)等安全措施。甚至連學(xué)生使用的導(dǎo)線都換成了安全插頭式，根本沒有裸露的金屬部分。所以雖然電工實(shí)驗(yàn)室存在著對(duì)人體產(chǎn)生傷害的可能性，但是隨著各種安全措施的應(yīng)用，實(shí)驗(yàn)者在實(shí)驗(yàn)室中基本上不會(huì)遇到嚴(yán)重的觸電事故。實(shí)驗(yàn)室這樣長時(shí)間的安全運(yùn)行，在實(shí)驗(yàn)者的安全意識(shí)培養(yǎng)上產(chǎn)生了很大的負(fù)面作用。因?yàn)樵趯?shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生往往不會(huì)注意到這些幕后的措施，如果實(shí)驗(yàn)教師也沒有向?qū)W生指出，那么學(xué)生就會(huì)想當(dāng)然認(rèn)為電工實(shí)驗(yàn)是很安全的，這就造成學(xué)生的安全意識(shí)總是很低，因?yàn)樗麄兛床坏桨踩�事故造成的后果，也就無法對(duì)工頻市電交流電產(chǎn)生“敬畏”的心理。這種情況造就了很多非常“大膽”的學(xué)生，他們?cè)诓僮髦谢�本沒有培養(yǎng)起安全意識(shí)，在畢業(yè)后的生產(chǎn)領(lǐng)域，這樣的學(xué)生會(huì)非常令用人單位頭疼。最極端的例子是企業(yè)向?qū)W校反映，一位畢業(yè)生在車間供電故障的情況下，非常“主動(dòng)”地在沒有切斷輸入電壓的情況下準(zhǔn)備拆卸車間用35kV變壓器，如果不是發(fā)現(xiàn)及時(shí)，其后果將不堪設(shè)想。 
　　2.操作技能 
　　實(shí)驗(yàn)者在電工實(shí)驗(yàn)室的操作技能包括對(duì)基本儀器儀表和器件性能和使用規(guī)范的了解；遵循組裝電路過程中的操作要求；線路故障的分析與排除等。如果實(shí)驗(yàn)者的操作技能不合格，往往會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備造成很大的傷害。比如選擇錯(cuò)誤測量電表的量程，在使用時(shí)非常容易引起內(nèi)部部件燒毀；或者干脆就是錯(cuò)誤使用電表，如將電流表和電壓表弄混，在市電220V或者380V的情況下，肯定燒毀。操作中的另一類錯(cuò)誤主要體現(xiàn)在復(fù)雜線路連接錯(cuò)誤上，比如電動(dòng)機(jī)的降壓啟動(dòng)控制，其電路非常復(fù)雜，連接錯(cuò)誤很容易形成短路，造成斷路器跳閘，或者燒壞控制裝置觸點(diǎn)。 
　　3.設(shè)備老化 
　　設(shè)備老化也是影響實(shí)驗(yàn)室安全的一個(gè)重要問題。比如在電源中，由于電壓或者電流旋鈕損壞，造成電壓或者電流不匹配，或者時(shí)間繼電器的老化造成控制電路無法正常工作等。 
三、教學(xué)中采取的對(duì)應(yīng)措施： 
　　1.演示違規(guī)操作的后果 
　　針對(duì)學(xué)生中普遍存在的對(duì)實(shí)驗(yàn)安全的麻痹思想，在教學(xué)中，使用了一種“事故教學(xué)方法”。具體來說，在教師的演示試驗(yàn)中，預(yù)先設(shè)置電路中的一個(gè)錯(cuò)誤，比如把一個(gè)電容放置在遠(yuǎn)超過其額定電壓的電路中，工作一段時(shí)間后，由于電容器過壓產(chǎn)生爆裂，會(huì)有比較大的像爆炸一樣的聲音，這樣會(huì)使聽課的學(xué)生“嚇一跳”，給學(xué)生以非常深刻的印象。等到學(xué)生平靜下來后，再引導(dǎo)學(xué)生對(duì)電路進(jìn)行詳細(xì)的分析，找出問題所在，進(jìn)而改進(jìn)電路，排除故障。這一方法中最重要的是要有非常明顯的故障現(xiàn)象，這樣才能給學(xué)生很深刻的印象。此外，教學(xué)中還可以搜集一些網(wǎng)絡(luò)上的人員觸電的視頻給學(xué)生放映，通過這樣看似“可怕”的視頻來給學(xué)生灌輸對(duì)電的“敬畏”的心理。同時(shí)還要對(duì)學(xué)生進(jìn)行觸電急救方面的常識(shí)教育。通過這些方法可以使學(xué)生能夠主動(dòng)地提高自身的安全意識(shí)，使學(xué)生在進(jìn)行電工實(shí)驗(yàn)時(shí)總是顯得很“嚴(yán)肅”。不過這種教學(xué)方法在實(shí)踐中對(duì)教師的心理素質(zhì)也是一種考驗(yàn)，應(yīng)該由不同的教師進(jìn)行適合自己的演示設(shè)計(jì)。 
　　2.強(qiáng)調(diào)操作規(guī)范： 
（1）要求學(xué)生能夠正確識(shí)讀電氣原理圖。只有正確識(shí)讀電路圖，才能避免盲目接線，錯(cuò)誤接線。具體做法是，實(shí)驗(yàn)開始前要求學(xué)生通過對(duì)電路圖的解讀，能夠?qū)Ω鱾�(gè)元件的動(dòng)作過程及其作用準(zhǔn)確無誤地?cái)⑹�，不發(fā)生任何錯(cuò)誤。比如在電動(dòng)機(jī)的降壓啟動(dòng)控制電路中，要求學(xué)生能夠給出電路中每一個(gè)按鍵按下識(shí)圖中各個(gè)接觸器、繼電器的動(dòng)作過程，作用，以及電路中的保護(hù)、電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)等。此外還要求學(xué)生能夠在電路圖中正確區(qū)分主電路、控制電路等。
（2）訓(xùn)練學(xué)生對(duì)電路進(jìn)行檢測，避免發(fā)生事故。一般使用“電阻法”來在供電前排除故障，使用萬用表的電阻檔測量電路在各個(gè)狀態(tài)下的電阻，即連接兩根電阻表筆到待測量電路的兩端，然后逐一改變其中控制元件的狀態(tài)，來觀察電阻的變化，如有電阻數(shù)值與預(yù)期不符，則要分析原因，排除故障。這樣檢查完畢后，應(yīng)該不存在短路情況，如果通電后電路不動(dòng)作，或者動(dòng)作與預(yù)期不符，則可使用電壓表測量各個(gè)元件電壓值是否與預(yù)期相符，進(jìn)而排除故障。 
　　（3）接線時(shí)要注意一些具體的細(xì)節(jié)。比如要嚴(yán)格區(qū)分相線和零線，保證開關(guān)安置在相線上；絕對(duì)不帶負(fù)載改變線路；在帶電操作中，身體絕不直接接觸線路中金屬裸露部分，不管電壓多高多低；實(shí)用工具改裝線路時(shí)要避免同時(shí)接觸兩根導(dǎo)線頭；注意電壓表的并聯(lián)，電流表的串聯(lián)；在進(jìn)行電機(jī)實(shí)驗(yàn)時(shí)，絕對(duì)不準(zhǔn)用身體觸碰旋轉(zhuǎn)中的電機(jī)轉(zhuǎn)軸、女生的長頭發(fā)必須盤起來等等。這些細(xì)節(jié)都需要在大量的實(shí)踐環(huán)節(jié)中不斷地要求學(xué)生注意，如有違反，教師需要予以嚴(yán)肅的批評(píng)。 
　　（4）實(shí)驗(yàn)中的團(tuán)隊(duì)配合。實(shí)驗(yàn)中每組學(xué)生需要統(tǒng)一對(duì)電路的認(rèn)識(shí)，由一人主導(dǎo)，其他人配合。在連接簡單線路時(shí)由一人連接，其他人監(jiān)督并配合，切忌幾個(gè)人七手八腳同時(shí)連接。對(duì)于復(fù)雜電路，可以將電路分成幾個(gè)模塊，分別連接，然后再組合，組合后，同組同學(xué)相互檢查對(duì)方連接是否正確。操作時(shí)要注意操作者之間保持一定距離。絕對(duì)禁止當(dāng)一人正在操作線路時(shí)，其他人隨意打開電源。電源打開時(shí)一定要確認(rèn)同組實(shí)驗(yàn)者的狀態(tài)，保證安全的情況下才能加載電壓。 
　　通過以上幾個(gè)方面的訓(xùn)練，讓學(xué)生了解到，雖然電很可怕，有危險(xiǎn)，但是只要規(guī)范操作，就完全能夠保證自己和實(shí)驗(yàn)設(shè)備的安全。 
　　3.加強(qiáng)設(shè)備的保護(hù)力度： 
　　國家教育法第七十三條規(guī)定：教育教學(xué)設(shè)施有危險(xiǎn)，而不采取措施，造成人員傷亡或者重大財(cái)產(chǎn)損失的，要依法追究刑事責(zé)任。所以為了保護(hù)學(xué)生，保護(hù)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，需要大力加強(qiáng)安全防護(hù)措施。在實(shí)驗(yàn)室的總的電源輸入部分，要加裝三相熔斷器、總控制開關(guān)、空氣斷路器、隔離變壓器等保險(xiǎn)設(shè)備。確保低壓中性點(diǎn)接地，所有在故障情況下可能帶電的金屬部分，如電機(jī)外殼、各種儀器設(shè)備的金屬外殼等盡可能采取接零保護(hù)措施。但是為了不影響學(xué)生安全意識(shí)的培養(yǎng)，以上這些安全措施應(yīng)該能夠讓學(xué)生直觀地看到、感受到。 
四、實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行中的安全管理： 
　　實(shí)驗(yàn)室管理者在實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行中應(yīng)該確保各種安全條件正常，如保證實(shí)驗(yàn)室房屋、水、電等線路設(shè)施規(guī)范，每次實(shí)驗(yàn)前要通過檢查檢測保證實(shí)驗(yàn)設(shè)備完好，安放位置合理。實(shí)驗(yàn)室安全標(biāo)志應(yīng)該齊備、醒目，安全事故搶救設(shè)施完備。有完善的各種可操作的、詳細(xì)的管理制度，等等。在具體的實(shí)驗(yàn)過程中，實(shí)驗(yàn)教師一定要發(fā)揮好監(jiān)督者的責(zé)任，應(yīng)該提前試做實(shí)驗(yàn)，找出可能發(fā)生的問題，實(shí)驗(yàn)中重點(diǎn)觀察學(xué)生易犯錯(cuò)誤的地方，提前做好準(zhǔn)備，隨時(shí)進(jìn)行干預(yù)。 
五、結(jié)束語： 
  電工實(shí)驗(yàn)室由于其中大量使用市電電壓，包含了較多的不安全因素，因而具有一定的危險(xiǎn)性。為避免出現(xiàn)安全事故，需要從各個(gè)方面來保證實(shí)驗(yàn)正常。其中最主要的就是實(shí)驗(yàn)者本身的安全意識(shí)，只有實(shí)驗(yàn)者從主觀思想上認(rèn)識(shí)到所面對(duì)的危險(xiǎn)，其他的各種安全措施才可能充分發(fā)揮其作用。有了足夠的安全意識(shí)，通過大量的有針對(duì)性的實(shí)踐操作，一定能夯實(shí)其操作技能，培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)意識(shí)，使學(xué)生能夠勝任各種專業(yè)實(shí)驗(yàn)。