“电子工艺实习”课程教学改革与探索_李玲.pdf

第 卷第 期 年 月电气电子教学学报 收稿日期：；修回日期：基金项目：湖南省教育厅科学研究项目（）；长沙理工大学校级教改项目（）第一作者：李玲（），女，硕士，讲师，主要从事电子实验实习的教学和机器人技术的研究工作，：“电子工艺实习”课程教学改革与探索李 玲 曹一家 黎福海 王耀南（长沙理工大学 创新创业教育学院，长沙）（湖南大学 电气与信息工程学院，长沙）摘要：为解决传统“电子工艺实习”课程教学内容和教学模式单一的问题，自上而下对“电子工艺实习”课程教学进行重新布局，设计巩固与电子学科联系、建立与机械及控制学科联系的学科交叉融合的教学内容，构建课内与课外相结合的项目驱动式教学模式，采用软硬件结合的课程教学平台，有助于建立起一整套多元化、立体化、层次化的“电子工艺实习”课程教学体系，对于培养学生的实践动手能力与创新能力具有重要意义。关键词：电子工艺实习；学科融合；项目驱动式教学中图分类号：；文献标识码：文章编号：（）（，）（，）：，：；“电子工艺实习”是普通高等学校电类各专业的专业实践课程，并且逐渐拓展成为非电专业的公共基础课程，对于培养学生的工程思维和实践能力具有重要作用。传统的“电子工艺实习”课程教学内容和教学模式较为单一，专注于电子元件及电路焊接工艺的实践认识，片面注重掌握安装和焊接电子元件的方法，教学内容陈旧、教学效果差，在现有“新工科”背景下，已不符合社会对于工程科技人才的跨专业整合能力的需求。新一轮科技革命和产业变革深入发展、新型交叉学科蓬勃发展，需要更多具有现代知识和创新能力的高素质创新型、复合型专门人才，为此，通过自上而下对“电子工艺实习”课程教学进行重新布局，使课程中涉及的电子学科的专业领域拓展延伸至机械、自动控制等专业领域，充分发挥工程训练中心整合资源的优势，高效地将电子课程打造得更加多元化、立体化，为各个学科交叉融合提供延伸的接口，为形成学科融合的大局面奠定基础，进一步使创新型人才培养与通识教育接轨。如图 所示，为建立学科融合的“电子工艺实习”课程教学改革思路。图 “电子工艺实习”课程教学改革思路 课程教学内容改革传统的“电子工艺实习”课程教学内容缺乏创造性与设计性，针对这种问题，图 所示的教学改革思路就是通过引入学科交叉融合的新思路对课程教学内容进行重新设计，使学生能够自己动手制作小车平台，再结合自己的专业特色进行二次开发。巩固加强与电子学科的联系“电子工艺实习”课程本身就与电子学科有着非常强的关系，但是传统的“电子工艺实习”课程仅仅停留在教师上课讲授待焊接电路的原理、学生进行动手焊接并调试的初级层次，对于学生真正地理解和认识电子元器件和真实电路有着非常大的局限性。为了突破这一局限性，增强学生对于电子学科的理解及实践能力，在电子实习中引入电路设计及绘制的初级内容，从而更大地调动学生的积极性。引入的巩固与电子学科相联系的教学内容参见图：贴片及直插式元器件焊接练习；利用绘图软件绘制电路图；利用仿真软件对电路进行仿真；根据电路图绘制 图。在这部分内容的学习过程中，不仅要培养学生的焊接与返修能力，也应该在焊接练习板的设计上进行多元化考虑，使学生在焊接的同时认识不同元器件的种类、规格、封装、识别及测量；学生在学习绘制电路图时，能够认识和理解电路的基本知识，并加以利用而绘制出具有不同功能的电路图；学生通过 绘制的学习，掌握电路板设计的基本方法，了解现代电子产品的先进制造工艺。通过这些与电子学科相关内容的引入，能够使学生理解电子产品制造的工艺全流程，有效培养学生的电子学科素养。建立与机械学科的联系“电子工艺实习”课程与机械学科看似毫无关联，实际上两者的相互渗透融合往往能带来较大的技术发展。近年来的一些大型电子类设计竞赛不但要求学生具备电子学科的知识，也对机械制造技术的掌握提出了要求，同样，机械类的竞赛也突破了传统的纯机械设计实现的比拼模式，对学生电子设计能力提出了新的要求。通过引入机械相关的教学内容，将机械学科与电子实习进行融合，使机械制造技术为电子实习服务，让实习内容更加丰富多彩、功能多种多样。引入与机械学科相融合的内容见图：物理雕刻法制作 板；打印制图；打印制作小车模具及配件；组装成小车的机械部分。在这部分内容中，物理雕刻法制作 板需要掌握雕刻机的使用方法，将涉及抛光、钻孔、裁边、磨边等机械技术；打印教学内容主要学习制作电子产品具有各种造型的模具或外壳，以及一些机械连杆等装配元件。通过这些电子实习产品制作服务的机械制造相关实操课程的引入，能够使学生了解印刷电路板生产的一般工艺过程和主要设备，培养机械制图的思维，锻炼机械制造能力以及运用机械方法辅助实现电子产品设计与制作的综合能力。建立与控制学科的联系机械设备和电子技术的相互结合，往往离不开控制学科的参与，通过控制方法的运用能够使机械装置呈现自动化、智能化。与机械学科相结合的电子实习能够培养出学生的电子及机械学科的学科融合意识并使得学生具备一定的硬件基础，在此层次上，可以通过引入控制学科的相关内容与电子实习相结合，使学生对于自动化领域有初步的认识和理解，能够运用简单的控制方法实现一些具体的基本应用功能。引入的与控制学科的相融合的课程内容见图，为：底层驱动配置；传感器数据采集；直流电机控制；智能小车制作。底层驱动配置的学习可以使学生了解单片机的一些常用底层驱动的配置，掌握硬件初始化、寄存器初始化的基本方法；传感器数据采集的学习能够使学生基本掌握一些常见传感器的配置和读写流程，了解机器感知环境的原理及途径；通过对电机实现调速控制，能让学生认识初级的控制策略、实现及效果；智能小车的实现需要采集传感器数据并对小车的进行控制，实现的功能可简单可复杂，根据功能的复杂程度可能需要综合运用传感器技术、通信技术、控制技术、图像处理技术等。内容由易到难、由浅及深，从认识到实践、从课内到课外，培养学生的软硬件调试能力，使学生对于控制学科的应用有较深的理解，内容层次更高，能够较好发挥学生的能动性和创造性，对于将具有硬件基础的学生培养成具有初级编程思维和能力的综合型人才具有重要作用。图 所示为综合电子、机械、控制的教学平台示意图，学生在此平台上进行电子产品制作的过程中，除了能够进行电子焊接、电路图绘制与 制作的学习，还能通过研究与运用传感器技术、机械制造技术、控制技术等，使小车成为具有特定功能、能够执行具体任务的智能小车。电气电子教学学报 第 卷图 软硬件结合的电子实习课程教学平台示意图 课程教学模式改革随着教学改革的推进，“电子工艺实习”教学内容的大范围扩充，传统的课堂教学模式必须有所调整。根据电子实习课程学科交叉融合的新特点，构建课内与课外相结合的项目驱动式教学模式，如图 所示，学生每 人形成一个小组分工合作完成项目。在新模式中，课堂上教师只进行基础理论知识教授，并在每个课堂内容讲授结束后进行基础任务的布置并检验。课堂外教师就成为项目导师，指导学生具体任务的细节，为学生答疑解惑提供帮助。为了能够实现不同的项目任务，各组学生需要利用自己的课余时间进行研究性学习，在项目任务的驱动下自主研讨学习并完成任务。到了学期末，学生对项目完成情况进行成果演示及汇报答辩，教师再根据学生的表现进行综合评分。图 课内与课外相结合的项目驱动式教学模式这种教学模式的运用，能够最大程度突破课内学习的空间与时间局限性，激发学生的学习潜力，培养学生的创新思维和团结协作能力。在此模式中，教师可以采用针对不同专业的学生定制与其专业紧密结合的项目任务的方式，也可以鼓励学生根据各自专业的特点进行自主拟定项目任务。从而提高学生学习该课程的兴趣，在学科融合中碰撞出新事物、新思想，有利于打造出分层次、分专业的电子实习系统化的课程体系。结语运用课内与课外相结合的项目驱动式教学模式，综合电子、机械、控制等学科的“电子工艺实习”课程系统呈现出多元化、立体化、层次化的特点。通过教学内容中控制学科的软件与机械、电子学科中的硬件内容相结合，并根据学生的专业特点定制项目任务，实现多学科的融合、交互。课内与课外相结合的项目驱动式教学模式能够大大增强学生的实践动手能力、创新能力以及自我学习的能力，调动起学生的学习热情和积极性。这些新内容、新模式的引入，有助于学生更好地理解和掌握各学科的基础理论知识，为学生参加电子、控制、机械等专业的学科竞赛奠定实践基础，进行创新创业项目铺就工程背景，进行科研活动提供学科融合的新思路，也有利于培养硬件和软件相结合、侧重应用的宽口径就业人才，实现通识教育与创新人才教育的对接，为培养专业基础知识扎实、实践能力强，富有创新意识和创新能力的高素质复合型人才的目标服务。参考文献李洋洋 基于 模式的电子实习教学 辽宁工业大学学报（社会科学版），（）：冯伟，于丹石，张新，等 电子工艺实习课程改革探索 实验室科学，（）：王路平，李正强，吴燕燕，等 电工电子实习教学内容体系 优 化 与 改 进 高 教 学 刊，（）：位磊，黄金刚，胡少六，等 电子工艺实践“三段式”教学模式探索与改革 实验科学与技术，（）：王正峰，党会，李雪，等 对电子工艺实习教学模式和方法的探索 教育教学论坛，（）：夏慧雯，徐少华，明宏，等 基于新工科的电工电子实习教 学 改 革 与 探 索 电 子 世 界，（）：吴爱华，杨秋波，郝杰 以“新工科”建设引领高等教育创新变革 高 等 工 程 教 育 研 究，（）：，韦相贵，傅水根，张科研，等 工程训练中心建设与管理问题探讨 实验技术与管理，（）：王秀梅，胡蝶，房静，等 工程训练中心利用多学科综合优势开展创新教育的探索实践 实验技术与管理，（）：胡尚连，龙治坚，任鹏，等 多学科交叉融合下实践教学体系的探索与实践 实验技术与管理，（）：第 期李玲，等：“电子工艺实习”课程教学改革与探索