电子专业《创新项目》课程教学探索

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【摘要】电子专业传统课程一般缺乏综合的应用与实践，导致学生对专业不够了解，《创新项目》融合了电子专业的几门基础课程，学习制作一辆智能小车，学以致用，让学生了解电子产品创新的生产过程。

【关键词】电子专业;创新项目;教学探索

电子技术应用在我们生活的方方面面，大到火箭卫星的发射，小到无处不在的家用电器，我们的生活已经离不开电子的世界。传统的电子专业教学计划一般从电气符号识别、电工基础、数字电路、模拟电路、电子工艺、软件编程设计等各个课程进行教学，直到学生毕业设计之前都较少有机会进行一次完整的电路设计创作训练，电子专业《创新项目》就是在已经完成传统教学基础上的一门专业综合课程，目的在于培养学生的综合动手能力。

项目内容包含基础的电路原理图的绘制、PCB印制板图的设计、印制电路板的制作与焊接、电路调试、软件编程等，最后在这些项目完成的基础上进行创新，例如设计无线控制模块或者传感器控制模块，让学生自由发挥想象。接下来我将从以下几个方面来讲述这一课程的教学之我见。

一、利用兴趣，吸引眼球

要让学生喜欢上这一门课程，首先就得让他们产生兴趣，《创新项目》作为标题本身就对学生有一定的吸引力，而本项目以学生儿时的玩具小车为基础，自行设计心目中的自动小车是大部分学生的梦想，所以本项目对学生的吸引力是完全足够的。

《创新项目》是没有教材的，在第一堂课时学生不禁会问“老师，我们怎么没有课本。”“是的，我们没有课本，我们要自己做，做别人从没做过的，所以我们的课程叫做创新项目，我们要做自己心中的iphone6。”学生都哄堂大笑。这是第一堂课时的一个小片段，接着展示给学生看已经制作完成的小车，并且描述设计思路和能够实现的功能，同时把设计要求充分的说明，让学生对自己将来的设计心中有数。通过这一环节的引导，学生对本项目的制作产生了浓厚的兴趣，可以肯定的是将会更加用心的来制作本项目。

二、设计电路板图，耐心是关键

当我把小车基础电路原理图分发下去的时候，学生都变成了苦瓜脸，电路图太大了，他们从来没有做过这么大的电路。真的能完成吗？大部分学生心里面都打了一个问号。接着我以小车电路的各个功能作为例子，引导学生如何把一个大的电路拆分成一个个小电路，然后再把各个电路连接起来，最后做相应的布局调整，个别学生就豁然开朗了。以前模糊的认知马上就清晰了起来，再大的电路也不怕了，只要小电路能够理解，大电路就是小电路的组合而已，很快的就有同学把原理图画好了。接下来的工作就是让学生把经验相互传授，让所有同学都明白这其实很简单，在这样的氛围下，同学的制作热情也空前高涨，因为他们领悟了一个技能。在画图的过程中难免会遇到各种各样问题，例如连错线、布局空间不合理、走线太长等，所有画图时必须要有足够的耐心和细心才能把图画好，老师的任务就是指出大家不足的地方，加以改正。

绘制原理图只是牛刀小试，接下来的PCB图绘制才是硬仗，耐心和细心都是必备的，还要有一定空间想象能力。电路板和器件的大小都是固定的，在这有限的空间里还有一些器件必须放置在固定地方，如开关，电源接口，下载器接口等最好都能在板的边缘方便操作，种种限制之下，学生可能就需要一遍遍的把器件移动，结果导致原先所画的线路全部作废，都要重来，苦不堪言。这时的引导是必要的，制作设计本身是有难度的，而且第一次设计较大的电路存在多种不成熟的因素，做起来会感觉比较困难，我们只能在一次次的改进中才能获得宝贵经验。

三、制作实物，安装模型

历经“千辛万苦”完成的PCB图终于要实现在电路板上了，各个步骤严格按照要求进行：

（1）打印PCB图

打印的PCB图一般只需打印底层图就足够了，顶层丝印、焊盘、机械层等可不用打印，根据转运的方式我们选择单层热转运纸，必须使用激光碳粉打印机，线路打印在油印面上。

（2）裁覆铜板

根据所设定的PCB图的大小裁剪覆铜板，裁完之后把板的周边磨平光滑，不能伤及覆铜面。紧接着把覆铜板表面的氧化层用水砂纸磨光亮，以备转运。

（3）热转运

将打印好的PCB图剪下，固定于覆铜板边沿大小一致的板面上，可用热转运机或者电熨斗温度调节至200°C左右来回转运多次后取下，等板冷却后慢慢撕去热转运纸，碳粉基本都被转运至覆铜板上，如有断线或缺漏的地方用油性笔补上即可。

（4）腐蚀

将粉状的环保腐蚀剂用水配成溶液，放入己转运好的覆铜板，新药水五、六分钟即可腐蚀完毕，最后用清水冲洗干净（药水配比为：一包环保腐蚀剂渗水700ML，约一瓶矿泉水）腐蚀完成后，应及时从腐蚀液中取出覆铜板，以防过度蚀刻，而导数线路变细和开路。

（5）打孔

利用小型高速转机打孔，孔针直径为0.8MM，打孔时不可操之过急，应舒缓有度，以免覆铜板表面崩裂严重。打孔完成后刷上松香水，晾干。

（6）焊接电路

焊接是电子专业的基本技能，按照器件安装顺序，把所有器件都安装到位，焊点符合焊接要求，不能有虚焊、脱焊、连焊等。

（7）电路调试

利用事先准备好的单片机测试程序检测电路是否能正常工作。故障一般有以下几种：

（a）电路短路，检查连焊或者电路设计时连错;

（b）电路开路，检查漏焊、虚焊、跳线未接或者设计时漏连;

（c）器件错误，检查器件参数错误或者极性接反，接错。

（8）安装小车模型

测试通过的电路板就可以安装在小车基板上，小车制作过程完成，一个产品诞生了。

电路制作的过程让学生明白了一般电路板产生过程，在机械化生产的今天也离不开这几个基本步骤，只是由手工变成机器代工，但是人的因素也是不可或缺，只有亲手完成一个产品的制作，把理论通过实践来验证，增强学生在感官上的认识。

四、编写程序，调教小车

程序设计是本课程的核心部分，同学们已经完成了《单片机原理与接口技术》这门课程的学习，对汇编指令应该不再陌生，但对于一个完整程序来说，大部分同学还有着不小的畏惧感，每一条汇编指令都认识，组合在一起到底是什么意思就搞不明白了，更不用说自己重头到尾来设计一个完整的程序了。居于这样的原因，为了让大部分同学明白程序与电路是如何配合工作的，首先就做一个最简单的程序，让小车动起来，让同学来体会程序与小车电路的结合是多么的美妙。其实编程一电都不难，一条指令就能让小车动起来，在说明了小车电机的驱动方式后，直接让同学编写一条指令：

ORG 0000H

MOV P0，#11111010B

END

同学们怀着紧张的心情把程序下载到小车上，下载完成的那一瞬间，听到电机动起来了，放地板上，车子往前走了，比比谁的车子速度快，场景热闹异常，笑声不断。一阵激动之后，指导老师不得不打断同学们的玩性，接着引导大家怎么使得车子后退、转弯、转向灯、前进灯、装饰灯、蜂鸣器、壁障装置等等功能的程序控制编写方法。为能让同学们把小车功能都使用上，而且由简入难，循序渐进的编写程序，让同学有一个缓冲的空间，接着安排以下几个程序，让同学彻底了解智能小车的生产过程，最后再完成一个较综合的程序编写。

（1）编一个流水灯程序。8个LED灯从左往右逐个亮起来，全亮后从中间往两边逐个灭掉，直到全灭，如此循环。

（2）智能小车走一个边长为50cm的正方形。

（3）智能小车往前走，8个LED闪烁，前方遇到障碍物小车停止，喇叭响起来。

（4）智能小车往前直走，前方遇到障碍物或者悬崖则自动报警并后退一段距离，然后右拐（右转向灯亮起来）。

（5）智能小车沿着黑线走。

（6）智能小车往前直走，由亮的地方走进暗的地方的时候前方两个LED灯自动亮起来，8个流水灯开始工作。

（7）智能小车行进过程中遇到噪声，喇叭自动响起来并停车。

（8）智能小车往前直走，前方遇到障碍物则停止，数码管显示模式1;左边遇到悬崖则后退一段距离并右拐，数码管显示模式2;右边遇到悬崖则后退一段距离并左拐，数码管显示模式3。

综合：开关闭合时，小车开始往前直走，当前方遇到障碍物，小车自动停止前行并报警，8个流水灯和2个转向灯以每分钟三十次的频率闪烁，一分钟后小车后退一段距离，报警和闪烁停止，小车右转，打开右转转向灯，然后直走;当前方遇到悬崖时，小车自动停止前行并后退一段距离，小车左转，打开左转转向灯，然后直走;当小车由亮的地方开进暗的地方时，前方两个转向灯同时亮起来，8个流水灯从左往右逐个点亮，以此循环，并继续前行，当小车做出暗的地方后，转向灯与流水灯全灭;当按键被按下时，小车自动停止前行并报警，一分钟后继续前行。

在编程过程中，还是有一些同学跟不上脚步，所以在这一段教学过程中，除了老师指导外，还让同学分成小组，一组三人，组长负责让本组的同学都会编写基本程序，然后可以利用小组的优势，自己设想小车能够完成什么样的动作，把孩童时期玩的智能小车来自行编程实现。

本阶段的学习是快乐的，同学们都玩得很开心，也明白了编程其实也不是那么难了，为最后的创新做好了准备。

五、创新，不过是一点改变

对创新我们有多方面的理解，说别人没说过的话叫创新，做别人没做过的事叫创新，想别人没想的东西叫创新。但是创新不一定非得是全新的东西，旧的东西以新的形式包装一下，包装旧的东西叫创新。旧的东西以新的切入点叫创新，总量不变改变结构叫创新，结构不变改变总量叫创新。所以在这部分的教学中，我并没有设计让同学必须做什么，而是让他们自己去想，在旧的东西上加上一点自己的见解，做出一些改变，这就是创新，苹果手机的更新换代也不过如此。

在本阶段的学习中，大家都默默的思考着，有了好的设想却难以实现的有，自认为一般的设想羞于表现的有，实现了自己的设想的当然也有。比如有些同学利用手机蓝牙来控制小车，有些同学用声音控制小车，有些同学把倒车雷达装在了小车上，有些同学给小车装了摄像头等等，在一片念念不舍中完成了该课程的教学工作。

一直在做一直在思考一直在享受着成功的喜悦，同学的制作过程融合了几个学期来所学的各个专业课程的知识，学以致用，对本来较抽象的知识有了具体的体验，对电子产品生产过程有了深层次的了解，为将来进入电子行业打下了坚实的基础。

参考文献

[1]赵便华.电子产品工艺与管理[M].机械工业出版社.

[2]李朝青.单片机原理及接口技术（第4版）[M].北京航空航天大学出版社.

[3]黄智伟.全国大学生电子设计竞赛电路设计（第2版）[M].北京航空航天大学出版社.

作者简介：叶荣华（1985―），男，福建厦门人，大学本科，二级实习指导教师，现供职于厦门技师学院，主要从事电子专业技能实训教学研究。