电子实训教学体系革新
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电子设计综合实训,是目前大多数理工科院校开设的以工艺性和实践性为主的实践课程。目的是使学生熟悉一般电子产品的生产工艺,掌握最基本的焊接、组装产品的操作技能,了解电子工艺生产的流程和基本管理知识,并在实际产品制作过程中熟悉表面贴装技术(SMT)等主流电子工艺[1]。学生通过独立完成实际的电子产品,了解熟悉其制作流程,以达到理论与实践相结合的目的。这样既达到对学生基本技能和工艺的入门指导,又为创新能力的培养奠定了基础。通过模块化的技能训练,提高学生的学习兴趣和综合分析解决问题的能力,熟悉并掌握电子设计自动化(EDA)和仿真方面的实际应用[2]。
以往多数院校开设的电子工艺实习,大多是让学生了解有关电子元器件的常识,熟悉常用电工电子仪表的使用,通过手工焊接练习学会组装一个超外差收音机、稳压电源或声控台灯之类的简单电子小产品[3]。这种传统的实训内容单一,实习设备落后,限制了学生动手能力和创新意识的培养。随着电子技术和计算机技术的飞速发展,回流焊接技术和SMT等工艺的引入,改变了传统过孔插装技术的局限性[4],而EDA技术的广泛应用,对电子设计综合实训教学体系的完善提出了更高的要求。我们在原有硬件条件基础上进行了实训教学改革,每学年针对自动化、电气工程及自动化、电子信息、通信工程等电类专业十几个教学班,进行2周的电子设计综合实训[5]。在实训内容上设立了3个必选模块,包括印刷线路板设计、计算机仿真和电子工艺装配实习,并且针对不同层次的学生提出不同要求,要求学生必须完成基本内容的实训。设计项目改变原来的单一产品,在必选模块的基础上增加自选模块,学生可以根据自己的兴趣来选择。对于参加大学生电子竞赛和动手能力较强的学生,可以自行准备设计方案和电子电路,灵活安排开放实验室,给予他们更多的实践机会。这样把“必选”模块与“自选”模块相结合,引入模块化和层次化的教学理念,达到“以学生为主体,以教师为主导”的因材施教目的,有利于学生基本技能和创新能力的提高。电子设计综合实训模块组成见图1。
2利用多媒体和网络教学平台充实实训内容
2.1实训教学大纲和内容体系的整合我们在总结经验和充分调研的基础上,制订了电子设计综合实训教学大纲[6]。对于培养目标和教学重点提出了明确的要求,其中重要的一点是要面向社会和生产实际。对于产品设计,要让学生了解有关国家技术标准和各种常用电子器件的技术参数,学会查阅各种资料,并了解电子新工艺、新技术,强化电路设计和动手能力。教材对于电子实训也十分重要。我们在多年实践教学的基础上编写了《电子技术实习指导》,内容包括印制电路板设计、计算机仿真和电子工艺实习三大部分,介绍了常用电子元器件的识别和测试方法、焊接技术、波峰焊、再流焊等,以及印刷线路板设计、电子电路仿真、典型电子产品的组装与调试等内容,并通过对T-2906FM收音机的焊接调试和安装,使学生了解电子产品的基本工艺,熟悉SMT器件的组装技巧。我们进一步整合了实训内容和各部分学时分配方案,重在加强实际操作技能训练,学时分配见表1[7]。
2.2教学手段和资源的整合电子设计综合实训是针对电类专业大三学生开设的实践课程,一般在学完“模拟电子技术”和“数字电子技术”后进行。我们利用多媒体教学手段,组织学生学习基本电子元器件的识别和测量方法,了解手工焊接和自动焊接技术的基本机理,观看焊接工艺视频等,使学生初步建立起感性认识,再通过实际制作组装FM收音机等电子产品,了解整体电路的调试方法,熟悉完成一件电子产品的全过程,保证了良好的教学效果。计算机技术的发展和网络资源的极大丰富,为电子设计综合实训多样化教学模式的实施提供了保障,如Multisim电子电路设计与仿真、Protel印制电路板(PCB)设计等软件,已成为电子设计综合实训教学环节中必备的工具和手段。我们结合省级精品课程“电工电子课程群”和示范中心建设,丰富了“电子设计与综合实训”网站资源,使教学体系更加规范和完善。
3注重学生动手能力培养,完善实训考核机制
在电子设计综合实训过程中,教师要加强指导,对于学生遇到的各种故障现象,要现场分析故障原因、示范讲解排除故障的方法和调试技巧,培养学生独立分析和解决问题的能力,对于印刷板设计的布线技巧和仿真结果分析等也要提出具体要求。电子设计综合实训的考核是对学生整个实训效果的检验,是整个实训过程的重要环节,要对学生的动手能力、分析和解决问题的能力进行综合考评,考核机制要全面、客观[8]。电子设计综合实训考核成绩主要由出勤情况、实践操作、总结报告3个部分组成,尤其是电子产品制作环节的考核,不仅要看学生作品的外观组装情况,更重要的是看调试过程是否规范、产品效果是否达到技术指标要求,例如FM收音机的灵敏度和覆盖调整等具体参数。电子设计综合实训为独立的教学环节,我们各部分的考核比例为:印刷板设计20%;计算机仿真20%;电子产品焊接工艺及装配35%;出勤及实结报告25%。
4电子设计综合实训的发展与创新模式研究
对于电子设计综合实训教学,应符合现代电子技术发展和社会对复合型人才的需求,注重学生的创新意识、综合设计能力和工程应用能力的培养[9]。通过教学改革的实践使我们认识到,其发展方向和创新教学模式应重点体现在以下几方面:(1)强化基础,注重能力培养。保证一定学时的理论教学,各环节相互协调、同步进行,使大多数学生通过1~2周的综合实训,动手能力有较大提高。(2)构建模块化、多层次的创新教学模式。针对不同专业和学生程度,必选模块与自选模块相结合,实施多层次创新教学模式,促进电类与非电类学科互相交叉和融合。提供的电子产品力求多样化,让学生有自主选择的机会,但也要便于组织教学和管理。(3)注重创新性,建设开放性的实习基地[10]。结合全国大学生电子竞赛和学校组织的“恒拓杯”电子设计大赛等活动,让更多的学生有展示和检验自己动手能力的机会,培养学生的综合素质和团队协作意识。利用网络化实训平台和多媒体教学手段,针对不同专业学生,组织开展网上答疑和师生互动交流等,增进学科间的互相渗透。(4)培养电路综合设计和应用能力。利用计算机软件和EDA技术,培养学生解决工程实际问题的能力。将现有的“EDA技术和应用”作为自选模块充实到电子设计综合实训中,进一步把课程设计与电子设计综合实训相结合,构建新型的实践教学体系。为了让学生了解新器件、熟悉新工艺,引进了小型表面贴装技术(SMT)教学系统、印刷版快速制版系统等主流电子工艺设备,保证教学内容的新颖性和创新性。进一步开拓学生的视野,促进实践教学与工程实际相接轨,为国家和社会培养出具有创新意识、创新能力和工程能力的高素质综合人才。