工程教育背景下電裝實習(xí)改革探索與實踐

薛　梅

(南京郵電大學(xué)　電子科學(xué)與工程學(xué)院，南京　210023)

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工程教育背景下電裝實習(xí)改革探索與實踐

薛梅

(南京郵電大學(xué)電子科學(xué)與工程學(xué)院，南京210023)

電子裝配實習(xí)作為工科學(xué)生學(xué)習(xí)電類課程的入門實踐性課程，承擔(dān)著激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、提高動手能力和培養(yǎng)創(chuàng)新思維的重任。該文針對現(xiàn)有電子裝配實習(xí)課程中存在的電子產(chǎn)品落后、裝配工藝單一、教學(xué)模式不能因人而異的弊病，提出了以工程訓(xùn)練為中心，構(gòu)建基礎(chǔ)實踐、綜合實訓(xùn)、創(chuàng)新設(shè)計3個層次的課程體系改革思路，總結(jié)了改革試點的成果。

電子裝配實習(xí)；工程教育；分層次教學(xué)；翻轉(zhuǎn)課堂

電子裝配實習(xí)是高校理工科各專業(yè)的基礎(chǔ)課程。在我國工程教育背景下，培養(yǎng)具有工程意識的人才已成為電子裝配實習(xí)課程的主要目的。該課程對提高學(xué)生的工程實踐能力和分析解決實際問題的能力有著重要的引導(dǎo)作用。該課程以電子技術(shù)為理論，以小型電子產(chǎn)品的焊接、組裝、調(diào)試為載體，使學(xué)生獲得電子制造工藝的基礎(chǔ)知識，并初步具備設(shè)計、開發(fā)電子產(chǎn)品的能力。電子裝配實習(xí)將給學(xué)生一個首次接觸電子電路實際操作的機會，為以后相關(guān)專業(yè)課的學(xué)習(xí)提供一個鮮明的感性認(rèn)識。

這門課程主要任務(wù)是讓學(xué)生通過獨立安裝、調(diào)試電子產(chǎn)品，達(dá)到掌握正確的焊接方法，了解產(chǎn)品生產(chǎn)工藝以及提高解決產(chǎn)品質(zhì)量問題的能力[1]。而電子產(chǎn)品的生產(chǎn)技術(shù)日新月異，這門課程更要和日益發(fā)展的電子技術(shù)接軌，積極地創(chuàng)造條件把新技術(shù)、新工藝逐步引入到電裝實習(xí)中來，時刻保持實習(xí)的先進(jìn)性。讓學(xué)生不僅認(rèn)識理論與實際電路的關(guān)系，還能掌握一部分先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，培養(yǎng)基本技能，提高實踐動手能力[2]。

1　電子裝配實習(xí)存在的問題

1.1教學(xué)目標(biāo)不明確，培養(yǎng)模式單一，缺乏層次

電子裝配實習(xí)是我校的專業(yè)基礎(chǔ)課，面向?qū)ο蠹扔型ㄐ殴こ虒I(yè)、電子科學(xué)與技術(shù)等電類專業(yè)的學(xué)生，也有計算機科學(xué)與技術(shù)、應(yīng)用物理學(xué)等非電類專業(yè)的學(xué)生。各個專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)不同，對電子裝配實習(xí)課程的要求不一樣。原來電子裝配實習(xí)課程安排未能充分考慮學(xué)生學(xué)科方向和知識結(jié)構(gòu)以及個人能力等差別，采用統(tǒng)一的教學(xué)大綱，教學(xué)方法單一，教學(xué)內(nèi)容完全一致，致使能力強的學(xué)生任務(wù)完成快，實習(xí)時間不飽滿，往往意猶未盡；能力相對較弱的學(xué)生感覺難度大，對后續(xù)電工電子理論和實驗課程產(chǎn)生恐懼心理，甚至害怕動手，實習(xí)沒有達(dá)到預(yù)期效果，也難以為工程教育打好基礎(chǔ)。

1.2教師工程教育教學(xué)理念淡薄，教學(xué)方法灌輸多，啟發(fā)少

我校自設(shè)置電子裝配實習(xí)課程以來，就有部分教師認(rèn)為，為期一周的課程僅僅是讓學(xué)生認(rèn)識一下，了解電子產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝，即使調(diào)測中碰到故障，也不指導(dǎo)學(xué)生查找問題，而是一味地包辦代替。整個教學(xué)環(huán)節(jié)延續(xù)“填鴨式”風(fēng)格，致使學(xué)生對課程的態(tài)度不端正，喪失該實踐課程工程訓(xùn)練的目的。

1.3實習(xí)載體近十年未變，嚴(yán)重落后于產(chǎn)業(yè)發(fā)展的實際需求

課程主要焊接產(chǎn)品是TY360型指針式萬用表，采用純手工焊接技術(shù)，焊接元件為通孔插裝元件，產(chǎn)品測量精度對焊接和裝配質(zhì)量依賴性強。目前，市面上已經(jīng)用集成度高、體積小、信號傳輸速度快、彼此間干擾小的表面貼裝電子元件為主的電子產(chǎn)品代替了以通孔插裝元件為主的電子產(chǎn)品，實習(xí)的焊接產(chǎn)品和先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)嚴(yán)重脫節(jié)，難以起到示范作用。

2　電子裝配實習(xí)創(chuàng)新與實踐

2.1建立以工程訓(xùn)練為中心，基礎(chǔ)實踐、綜合實訓(xùn)、創(chuàng)新設(shè)計3個層次的電子裝配課程體系

為了解決學(xué)生專業(yè)與能力上的差異和教學(xué)內(nèi)容單調(diào)統(tǒng)一之間的矛盾，我們?yōu)殡娮友b配課程設(shè)定了以下3個層次的教學(xué)內(nèi)容。

1)基礎(chǔ)實踐層次。包含手工焊接練習(xí)、元器件識別和檢測、印刷電路板的繪制。

應(yīng)用物理學(xué)、生物醫(yī)學(xué)工程、數(shù)字媒體技術(shù)等偏理科專業(yè)的學(xué)生，對其電類課程的學(xué)習(xí)要求較低，通過電裝實習(xí)，能初步掌握手工焊接技術(shù)，認(rèn)識基本電子元器件，對印刷電路板的設(shè)計有直觀的認(rèn)識，為今后理論課程的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)，提高動手能力，完善自身科技素養(yǎng)，達(dá)到基本工程訓(xùn)練的目的。

2)綜合實訓(xùn)層次。包含一項以上電子產(chǎn)品的裝配和調(diào)試。

光電工程、計算機科學(xué)與技術(shù)、信息安全、網(wǎng)絡(luò)工程等非電類專業(yè)的學(xué)生，對其電類課程的要求稍高，工程訓(xùn)練難度需要加大。通過綜合實訓(xùn)層次的電裝實習(xí)，學(xué)生不但掌握焊接技術(shù)，認(rèn)識基本電子元器件，還通過電子產(chǎn)品的裝配和調(diào)測，認(rèn)識電子產(chǎn)品的生產(chǎn)過程和調(diào)測原理，提高自己動手裝配和調(diào)試電子電路的能力，激發(fā)電子電路學(xué)習(xí)興趣。同時電裝實習(xí)有助于提高學(xué)生動手能力、綜合分析能力和解決實際問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生工程師的素質(zhì)。

3)創(chuàng)新設(shè)計層次。根據(jù)給定或自擬命題，自行設(shè)計并制作印刷電路板，裝配調(diào)測，最終實現(xiàn)該課題。

通信工程、電子科學(xué)與技術(shù)等專業(yè)的學(xué)生的電類課程難度最大，要求最高。他們中相當(dāng)一部分同學(xué)通過理論和實驗的學(xué)習(xí)，成為大學(xué)生電子設(shè)計大賽的主力軍，今后就業(yè)方向也是電子產(chǎn)品研發(fā)和生產(chǎn)。這部分學(xué)生的電裝實習(xí)工程訓(xùn)練的難度要求最高，除了完成現(xiàn)成電子產(chǎn)品的裝配和調(diào)測，還要根據(jù)自身理論基礎(chǔ)，設(shè)計并制作一個小型電子產(chǎn)品。通過創(chuàng)新設(shè)計，掌握小系統(tǒng)設(shè)計、印刷電路板的制作和電路的調(diào)測方法等，加深理解電路設(shè)計的規(guī)范要求，開拓設(shè)計思路和設(shè)計理念。

2.2更新工程教育教學(xué)理念，引入翻轉(zhuǎn)課堂等新的教學(xué)模式

工程教育背景下，實踐教學(xué)的改革首先要有先進(jìn)的工程教育理念作指導(dǎo)。一直以來，實踐教學(xué)因為課時數(shù)較少，老師和學(xué)生對課程的重要性認(rèn)識不足。我校在2012—2014年連續(xù)申請了4個專業(yè)的工程專業(yè)認(rèn)證。老師們借助工程專業(yè)認(rèn)證的機會，加強學(xué)習(xí)，充分認(rèn)識到實踐課程的設(shè)置就是構(gòu)建一個虛擬的企業(yè)情境，是培養(yǎng)學(xué)生的思維方式和解決實際問題的能力的重要途徑[3-4]。

在電子裝配實習(xí)教學(xué)過程中，老師教、學(xué)生聽的傳統(tǒng)課堂，學(xué)生的學(xué)習(xí)效果差，往往很難抓住課堂教學(xué)重點，碰到實際問題也無法結(jié)合理論知識解決。實習(xí)教學(xué)過程中，將學(xué)生分組，要求學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)自學(xué)需要掌握的知識點，在課堂上學(xué)生用多媒體或者實物演示等形式，將實習(xí)過程中碰到的問題總結(jié)歸納，并把重點、難點講解給大家，老師只參與點評。實踐證明，學(xué)生教學(xué)生的翻轉(zhuǎn)課堂，極大地提高課堂效率，也充分調(diào)動了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性[5-7]。

2.3結(jié)合實際，開發(fā)電子裝配實習(xí)課程所需新型電子產(chǎn)品、豐富自主創(chuàng)新設(shè)計課題資源

1)原有的TY360型萬用表是模擬指針式萬用表，其精度、靈敏度低，可讀性差，功能簡單，原有的通孔元件焊接工藝，因集成度低，體積較大，已經(jīng)不再適合現(xiàn)代電子技術(shù)的生產(chǎn)需要。DT830T型數(shù)字萬用表是三位半液晶顯示小型數(shù)字萬用表，精度高、功能全、體積小、讀數(shù)方便。其中A/D轉(zhuǎn)換集成電路ICL7106CM44和運算放大器LM358是集成度高，體積小的表面貼裝元件。[8]通過回流焊等現(xiàn)代工藝的示范教學(xué)和表面貼裝技術(shù)與通孔元件焊接技術(shù)綜合訓(xùn)練，學(xué)生既掌握多種手工焊接技術(shù)，也對電子產(chǎn)品的先進(jìn)生產(chǎn)工藝有了清晰的感性認(rèn)識。

2)電子裝配實習(xí)課程多數(shù)在大一下期或大二上期開設(shè)，學(xué)生學(xué)習(xí)了基礎(chǔ)電類課程電路分析，完成了部分物理電學(xué)實驗，有的已經(jīng)開始模擬電子線路課程學(xué)習(xí)，初步具備電學(xué)的基礎(chǔ)知識。單片機最小系統(tǒng)、可充電LED臺燈、串聯(lián)型穩(wěn)壓電源、函數(shù)信號發(fā)生器、籃球比賽計時器、微型貼片調(diào)頻收音機等電路兼具實用性和趣味性，電路原理較簡單，元器件數(shù)量較少。學(xué)生通過這些項目的設(shè)計、制作，能基本掌握電路工作原理，學(xué)會快速制板技術(shù)以及電子產(chǎn)品裝配調(diào)試方法，既鍛煉了動手能力，也拓展了知識面，培養(yǎng)了創(chuàng)新精神。

3　電子裝配實習(xí)課程改革實踐效果

電子裝配實習(xí)改革以試點班的形式展開。改革初期，選取四個班試點焊接新型DT830T型數(shù)字式萬用表，后期選取兩個班開展“創(chuàng)新設(shè)計”層次教學(xué)試點。經(jīng)過3年的改革摸索，總結(jié)了以下3個方面的改革經(jīng)驗。

1)數(shù)字式萬用表的裝配和調(diào)試，無論從工藝水平還是產(chǎn)品質(zhì)量都遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于模擬指針式萬用表。學(xué)生經(jīng)過一周電裝實習(xí)，不但完成電子產(chǎn)品生產(chǎn)、制造過程的感性認(rèn)知，還通過自己的勞動，收獲了一塊實用性很強的手持式儀表—數(shù)字萬用表。成功裝配一件電子產(chǎn)品，成為學(xué)生課程學(xué)習(xí)的強勁動力。目前我校已將全校電子裝配實習(xí)課程的產(chǎn)品轉(zhuǎn)型為DT830T型數(shù)字萬用表。

3)將電子裝配實習(xí)和其余實踐性課程環(huán)節(jié)有機結(jié)合?！皠?chuàng)新設(shè)計”層次電裝實習(xí)總課時數(shù)超過了大綱規(guī)定的課時數(shù)，學(xué)生在課內(nèi)不一定能完成創(chuàng)新訓(xùn)練項目。任課教師將校級“開放實驗項目”和電子裝配實習(xí)課程結(jié)合起來，有效地解決了課時不足的問題。開放實驗項目，一般是指教師根據(jù)實驗室硬件資源，不脫離課內(nèi)實驗而設(shè)定的一些要求較高的實驗項目，這些項目是教師從教學(xué)和科研中提煉出來，有較強的設(shè)計性和綜合性[9]。開放實驗項目多是利用實驗室開放的時間完成，學(xué)生完成開放實驗項目后可以獲得相應(yīng)的自主個性化學(xué)分。在電子裝配實習(xí)“創(chuàng)新設(shè)計”層次的學(xué)生，選擇自己感興趣的“開放實驗項目”，利用額外課時，既完成創(chuàng)新設(shè)計課題，又獲得了自主個性化學(xué)分。這種靈活的課程結(jié)合方式，密切了課程間的關(guān)聯(lián)性，教學(xué)效果很好。

4　結(jié)束語

電子裝配課程要適應(yīng)當(dāng)今工程教育背景下電子技術(shù)發(fā)展的要求，要因人而異、因材施教，和電工學(xué)、模擬電子線路、數(shù)字邏輯電路等理論教學(xué)相結(jié)合，探索一條既避免教學(xué)內(nèi)容重復(fù)、知識點遺漏，又能提高學(xué)生綜合素質(zhì)、創(chuàng)新意識、工程實踐能力的新路。以上課程改革實踐僅僅在工程教育研究道路上邁出了一小步，今后的課程探索任重而道遠(yuǎn)。

[1]黃松.加強電工實習(xí)教學(xué)質(zhì)量，提高學(xué)生綜合素質(zhì)——淺談電工實習(xí)新方案的思路[J].成功(教育)，2010(4)：291.

[2]石鵬.電工實習(xí)教學(xué)的幾點體會[J].遼寧教育行政學(xué)院學(xué)報，2009(12)：136.

[3]任正義，劉思嘉，王冬.現(xiàn)代工程師的工程意識[J].實驗室研究與探索，2013(3)：194-198.

[4]陳國松.我國重點大學(xué)本科工程教育教學(xué)改革研究.[D].武漢：華中科技大學(xué)，2012：76-86.

[5]劉浩.關(guān)于我國大學(xué)“慕課”建設(shè)的幾點思考.[J].實驗室研究與探索，2014(12)：249.

[6] 何朝陽， 歐玉芳， 曹祁.美國大學(xué)翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的啟示[J].高等工程教育研究，2014(2)：148-152.

[7]任紅杰.關(guān)于高?；邮浇虒W(xué)的思考[J].高校理論戰(zhàn)線，2007(5)：43-46.

[8]肖建，林宏，劉艷等.電子裝配實踐教程[M].北京：人民郵電出版社，2014：103-125.

[9]鄭春龍，邵紅艷，鐘振余，等.創(chuàng)新性開放實驗項目建設(shè)的探索與實踐[J].實驗技術(shù)與管理，2009(10)：15-17.

Exploration and Practice of Reform in Electronics Assembled Practice Based on Engineering Education

XUE Mei

(CollegeofElectronicScienceandEngineering，NanjingUniversityofPostsandTelecommunication，Nanjing210023，China)

Electronicassemblypracticeservesastheintroductorypracticecourseforengineeringstudentstolearntheelectroniccourse.Besides，italsobearstheresponsibilitytomotivatelearninginterest，improvethepracticaloperationabilityandfostertheinnovativethinking.Intermsofthedefectsintheelectronicassemblypracticalcourses，suchasthebackwardelectronicproducts，fewassemblytechnologies，andtheteachingmodelcouldnotadapttodifferentpersonsandsoon，thispaperproposesthecoursesystemreformthinkingpatternof“takingtheengineeringtrainingasthecenter，settingthreelevelsofbasicpractice，comprehensivetrainingandinnovativedesign”andsummarizestheachievementsofthereformpilots.

electronicsassembledpractice；engineeringeducation；stratifiedteaching；flippedclassroom

2015-04-16；修改日期: 2015-06-13

南京郵電大學(xué)實驗室研究課題(2015XSG10)。

薛梅(1971-)，女，碩士，高級實驗師，主要從事通信與信息技術(shù)方面的研究。

G642.44

Adoi:10.3969/j.issn.1672-4550.2016.04.056