電子實訓教學體系革新

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電子設計綜合實訓,是目前大多數理工科院校開設的以工藝性和實踐性為主的實踐課程。目的是使學生熟悉一般電子產品的生產工藝,掌握最基本的焊接、組裝產品的操作技能,了解電子工藝生產的流程和基本管理知識,并在實際產品制作過程中熟悉表面貼裝技術(SMT)等主流電子工藝[1]。學生通過獨立完成實際的電子產品,了解熟悉其制作流程,以達到理論與實踐相結合的目的。這樣既達到對學生基本技能和工藝的入門指導,又為創新能力的培養奠定了基礎。通過模塊化的技能訓練,提高學生的學習興趣和綜合分析解決問題的能力,熟悉并掌握電子設計自動化(EDA)和仿真方面的實際應用[2]。

1引入模塊化、層次化教學理念,完善電子實訓教學體系

以往多數院校開設的電子工藝實習,大多是讓學生了解有關電子元器件的常識,熟悉常用電工電子儀表的使用,通過手工焊接練習學會組裝一個超外差收音機、穩壓電源或聲控臺燈之類的簡單電子小產品[3]。這種傳統的實訓內容單一,實習設備落后,限制了學生動手能力和創新意識的培養。隨著電子技術和計算機技術的飛速發展,回流焊接技術和SMT等工藝的引入,改變了傳統過孔插裝技術的局限性[4],而EDA技術的廣泛應用,對電子設計綜合實訓教學體系的完善提出了更高的要求。我們在原有硬件條件基礎上進行了實訓教學改革,每學年針對自動化、電氣工程及自動化、電子信息、通信工程等電類專業十幾個教學班,進行2周的電子設計綜合實訓[5]。在實訓內容上設立了3個必選模塊,包括印刷線路板設計、計算機仿真和電子工藝裝配實習,并且針對不同層次的學生提出不同要求,要求學生必須完成基本內容的實訓。設計項目改變原來的單一產品,在必選模塊的基礎上增加自選模塊,學生可以根據自己的興趣來選擇。對于參加大學生電子競賽和動手能力較強的學生,可以自行準備設計方案和電子電路,靈活安排開放實驗室,給予他們更多的實踐機會。這樣把“必選”模塊與“自選”模塊相結合,引入模塊化和層次化的教學理念,達到“以學生為主體,以教師為主導”的因材施教目的,有利于學生基本技能和創新能力的提高。電子設計綜合實訓模塊組成見圖1。

2利用多媒體和網絡教學平臺充實實訓內容

2.1實訓教學大綱和內容體系的整合我們在總結經驗和充分調研的基礎上,制訂了電子設計綜合實訓教學大綱[6]。對于培養目標和教學重點提出了明確的要求,其中重要的一點是要面向社會和生產實際。對于產品設計,要讓學生了解有關國家技術標準和各種常用電子器件的技術參數,學會查閱各種資料,并了解電子新工藝、新技術,強化電路設計和動手能力。教材對于電子實訓也十分重要。我們在多年實踐教學的基礎上編寫了《電子技術實習指導》,內容包括印制電路板設計、計算機仿真和電子工藝實習三大部分,介紹了常用電子元器件的識別和測試方法、焊接技術、波峰焊、再流焊等,以及印刷線路板設計、電子電路仿真、典型電子產品的組裝與調試等內容,并通過對T-2906FM收音機的焊接調試和安裝,使學生了解電子產品的基本工藝,熟悉SMT器件的組裝技巧。我們進一步整合了實訓內容和各部分學時分配方案,重在加強實際操作技能訓練,學時分配見表1[7]。

2.2教學手段和資源的整合電子設計綜合實訓是針對電類專業大三學生開設的實踐課程,一般在學完“模擬電子技術”和“數字電子技術”后進行。我們利用多媒體教學手段,組織學生學習基本電子元器件的識別和測量方法,了解手工焊接和自動焊接技術的基本機理,觀看焊接工藝視頻等,使學生初步建立起感性認識,再通過實際制作組裝FM收音機等電子產品,了解整體電路的調試方法,熟悉完成一件電子產品的全過程,保證了良好的教學效果。計算機技術的發展和網絡資源的極大豐富,為電子設計綜合實訓多樣化教學模式的實施提供了保障,如Multisim電子電路設計與仿真、Protel印制電路板(PCB)設計等軟件,已成為電子設計綜合實訓教學環節中必備的工具和手段。我們結合省級精品課程“電工電子課程群”和示范中心建設,豐富了“電子設計與綜合實訓”網站資源,使教學體系更加規范和完善。

3注重學生動手能力培養,完善實訓考核機制

在電子設計綜合實訓過程中,教師要加強指導,對于學生遇到的各種故障現象,要現場分析故障原因、示范講解排除故障的方法和調試技巧,培養學生獨立分析和解決問題的能力,對于印刷板設計的布線技巧和仿真結果分析等也要提出具體要求。電子設計綜合實訓的考核是對學生整個實訓效果的檢驗,是整個實訓過程的重要環節,要對學生的動手能力、分析和解決問題的能力進行綜合考評,考核機制要全面、客觀[8]。電子設計綜合實訓考核成績主要由出勤情況、實踐操作、總結報告3個部分組成,尤其是電子產品制作環節的考核,不僅要看學生作品的外觀組裝情況,更重要的是看調試過程是否規范、產品效果是否達到技術指標要求,例如FM收音機的靈敏度和覆蓋調整等具體參數。電子設計綜合實訓為獨立的教學環節,我們各部分的考核比例為:印刷板設計20%;計算機仿真20%;電子產品焊接工藝及裝配35%;出勤及實結報告25%。

4電子設計綜合實訓的發展與創新模式研究

對于電子設計綜合實訓教學,應符合現代電子技術發展和社會對復合型人才的需求,注重學生的創新意識、綜合設計能力和工程應用能力的培養[9]。通過教學改革的實踐使我們認識到,其發展方向和創新教學模式應重點體現在以下幾方面:(1)強化基礎,注重能力培養。保證一定學時的理論教學,各環節相互協調、同步進行,使大多數學生通過1~2周的綜合實訓,動手能力有較大提高。(2)構建模塊化、多層次的創新教學模式。針對不同專業和學生程度,必選模塊與自選模塊相結合,實施多層次創新教學模式,促進電類與非電類學科互相交叉和融合。提供的電子產品力求多樣化,讓學生有自主選擇的機會,但也要便于組織教學和管理。(3)注重創新性,建設開放性的實習基地[10]。結合全國大學生電子競賽和學校組織的“恒拓杯”電子設計大賽等活動,讓更多的學生有展示和檢驗自己動手能力的機會,培養學生的綜合素質和團隊協作意識。利用網絡化實訓平臺和多媒體教學手段,針對不同專業學生,組織開展網上答疑和師生互動交流等,增進學科間的互相滲透。(4)培養電路綜合設計和應用能力。利用計算機軟件和EDA技術,培養學生解決工程實際問題的能力。將現有的“EDA技術和應用”作為自選模塊充實到電子設計綜合實訓中,進一步把課程設計與電子設計綜合實訓相結合,構建新型的實踐教學體系。為了讓學生了解新器件、熟悉新工藝,引進了小型表面貼裝技術(SMT)教學系統、印刷版快速制版系統等主流電子工藝設備,保證教學內容的新穎性和創新性。進一步開拓學生的視野,促進實踐教學與工程實際相接軌,為國家和社會培養出具有創新意識、創新能力和工程能力的高素質綜合人才。