自動(dòng)化專業(yè)電工電子教學(xué)模式改革的探索

牛炯 陳家林 陳震 劉蘭軍 周琳

摘要：課程實(shí)習(xí)是自動(dòng)化專業(yè)本科教學(xué)活動(dòng)中的一個(gè)重要的實(shí)踐環(huán)節(jié)，在明確自動(dòng)化專業(yè)電工電子實(shí)習(xí)重要性的基礎(chǔ)上，針對(duì)傳統(tǒng)的課程實(shí)習(xí)模式存在的不足，按照高素質(zhì)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)目標(biāo)的要求，以能力培養(yǎng)為導(dǎo)向，對(duì)自動(dòng)化專業(yè)課程實(shí)習(xí)改革進(jìn)行了探索。提出從工程實(shí)踐角度出發(fā)，培養(yǎng)學(xué)生自頂而下的設(shè)計(jì)方法。實(shí)踐教學(xué)結(jié)果表明，課程實(shí)習(xí)的教學(xué)質(zhì)量得到了的提高，大大激發(fā)了本科生自主學(xué)習(xí)的熱情，教學(xué)效果得到了明顯的改善。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)化專業(yè)；電工電子實(shí)習(xí)；工程實(shí)踐

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2019）07-0101-02

一、引言

電工電子實(shí)習(xí)是學(xué)校實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的重要組成部分，我校自動(dòng)化專業(yè)安排在大二結(jié)束的夏季學(xué)期，該實(shí)習(xí)致力于培養(yǎng)學(xué)生熟悉電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法以及運(yùn)用知識(shí)獨(dú)立分析和解決問題的能力。培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)作風(fēng)，使學(xué)生從被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)為主動(dòng)學(xué)習(xí)和自主探索，實(shí)現(xiàn)知識(shí)向能力的轉(zhuǎn)化。通過這樣的實(shí)習(xí)，提高學(xué)生電路分析能力，增強(qiáng)獨(dú)立工作，獨(dú)立思考的能力。同時(shí)在討論中，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。這是教學(xué)計(jì)劃的一個(gè)重要的環(huán)節(jié)和組成部分。長(zhǎng)期以來，實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)一直處于輔助從屬的地位，從思想上和做法上都沒有提高到像理論教學(xué)那樣重要的地位上來；同時(shí)由于受到實(shí)習(xí)時(shí)間、場(chǎng)地、經(jīng)費(fèi)、學(xué)校招生規(guī)模逐年擴(kuò)大等諸多因素的影響，電工電子實(shí)習(xí)更多的局限在完成幾個(gè)簡(jiǎn)單的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，導(dǎo)致無法激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的熱情，自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生的工程實(shí)踐能力得不到鍛煉，更別說全面的提高學(xué)生的綜合素質(zhì)，實(shí)現(xiàn)綜合能力的培養(yǎng)。我們針對(duì)自動(dòng)化專業(yè)的電工電子實(shí)習(xí)教學(xué)的要求和特點(diǎn)，結(jié)合工程教育專業(yè)認(rèn)證要求，對(duì)自動(dòng)化專業(yè)電工電子實(shí)習(xí)教學(xué)改革進(jìn)行了探索，并且獲得了良好的教學(xué)效果。

二、電工電子實(shí)習(xí)的重要性和存在的問題

電工電子實(shí)習(xí)是教學(xué)計(jì)劃中一個(gè)重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，致力于培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)的能力和創(chuàng)新意識(shí)，使學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際，鞏固和加深課堂所學(xué)知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，觀察、分析、解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)作風(fēng)，使學(xué)生從被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)為主動(dòng)學(xué)習(xí)和自主探究，實(shí)現(xiàn)知識(shí)向能力的轉(zhuǎn)化。參與電工電子實(shí)習(xí)的自動(dòng)化專業(yè)的學(xué)生已經(jīng)系統(tǒng)地學(xué)習(xí)了本專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，如《電路原理》《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》以及《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》等，掌握了各單元電路的基本原理，并在相關(guān)實(shí)驗(yàn)課程中進(jìn)行了單元實(shí)驗(yàn)，能夠獨(dú)立進(jìn)行單元電路的設(shè)計(jì)和程序的編寫。但根據(jù)以往高年級(jí)同學(xué)的生產(chǎn)實(shí)習(xí)以及畢業(yè)設(shè)計(jì)情況來看，學(xué)生雖然經(jīng)過了大量的實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)，大部分同學(xué)仍然并沒有頂層設(shè)計(jì)的概念，甚至拿到一個(gè)綜合性題目后不知如何下手，更別說滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)的要求，因此無法將課堂學(xué)習(xí)到的知識(shí)真正運(yùn)用解決實(shí)際問題。傳統(tǒng)的電工電子實(shí)習(xí)模式受到教學(xué)理念、實(shí)驗(yàn)條件以及經(jīng)費(fèi)等客觀因素的影響和約束，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：①實(shí)習(xí)內(nèi)容簡(jiǎn)單，教學(xué)大綱缺乏科學(xué)性和合理性，無法滿足新時(shí)期的需求；②隨著學(xué)生人數(shù)的增多，指導(dǎo)教師投入精力有限，無法滿足對(duì)每個(gè)同學(xué)實(shí)時(shí)指導(dǎo)的需求；③實(shí)驗(yàn)室管理體系不完善，隨著學(xué)校逐年擴(kuò)招，指導(dǎo)大量學(xué)生完成較為復(fù)雜的設(shè)計(jì)、焊接以及調(diào)試，需要有好的管理理念和方法；④由于學(xué)生完成的任務(wù)僅僅局限在簡(jiǎn)單的焊接和相對(duì)簡(jiǎn)單的電路調(diào)試，無法激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的熱情，因此學(xué)生積極性不高，教學(xué)效果不佳；⑤實(shí)習(xí)內(nèi)容不滿足培養(yǎng)創(chuàng)新性工科人才的培養(yǎng)目標(biāo)。

由此可見，積極探索出一種適合現(xiàn)階段實(shí)際情況的自動(dòng)化專業(yè)電工電子實(shí)習(xí)模式，提高電工電子實(shí)習(xí)質(zhì)量，是實(shí)踐教學(xué)改革的一項(xiàng)重要工作。

三、自動(dòng)化專業(yè)電工電子實(shí)習(xí)的改革與實(shí)踐

本科生在平時(shí)學(xué)習(xí)中通常只是學(xué)習(xí)一門門的課程，完成學(xué)分的積累，所學(xué)的知識(shí)點(diǎn)都是“剝離的”、“孤立的”，并沒有以“聯(lián)系的”、“系統(tǒng)的”觀點(diǎn)來學(xué)習(xí)本專業(yè)的知識(shí)，很多時(shí)候是學(xué)了后面的知識(shí)，忘了前面的知識(shí)，建立不起來知識(shí)點(diǎn)之間相互的聯(lián)系。針對(duì)這些問題，我們及時(shí)轉(zhuǎn)變教育觀念。電工電子是自動(dòng)化本科生開展的第一門綜合性實(shí)踐教學(xué)課程，培養(yǎng)學(xué)生在實(shí)習(xí)過程中從工程角度出發(fā)，站在頂層設(shè)計(jì)的角度思考問題，增強(qiáng)學(xué)生系統(tǒng)工程的意識(shí)和實(shí)踐動(dòng)手能力，為工程實(shí)踐奠定良好的基礎(chǔ)。

1.成立電工電子實(shí)習(xí)小組，完善電工電子。實(shí)習(xí)教學(xué)內(nèi)容電工電子實(shí)習(xí)的主體是大二升大三的學(xué)生，在這個(gè)階段他們僅完成了專業(yè)基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)，因此在實(shí)習(xí)內(nèi)容的設(shè)計(jì)上必須圍繞他們已經(jīng)學(xué)習(xí)過的知識(shí)展開，使學(xué)生在為期4周的電工電子實(shí)習(xí)過程中，能夠站在頂層設(shè)計(jì)的角度思考問題，從工程角度出發(fā)，完成方案設(shè)計(jì)、電路仿真、電路板的焊接和調(diào)試以及實(shí)習(xí)報(bào)告的規(guī)范化書寫等流程。下面對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)開展的工作進(jìn)行詳細(xì)介紹：①方案設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)：由指導(dǎo)老師給定設(shè)計(jì)題目，并對(duì)題目中涉及到的知識(shí)點(diǎn)和參數(shù)指標(biāo)進(jìn)行分析和講解，學(xué)生在給定時(shí)間內(nèi)圍繞相關(guān)知識(shí)點(diǎn)查閱資料，設(shè)計(jì)系統(tǒng)方案；然后指導(dǎo)教師對(duì)學(xué)生查閱的方案進(jìn)行初次答辯，并進(jìn)一步針對(duì)方案中的問題進(jìn)行分析講解，分解和細(xì)化方案，將任務(wù)分解成獨(dú)立的單元模塊，明確每個(gè)單元模塊的原理和輸入輸出關(guān)系，使學(xué)生深入理解方案的設(shè)計(jì)思路和方法。然后學(xué)生根據(jù)任務(wù)要求和指標(biāo)對(duì)各模塊進(jìn)行電路設(shè)計(jì)和理論計(jì)算。②電路仿真環(huán)節(jié)：學(xué)生理解了單元模塊的工作原理和輸入輸出關(guān)系后，根據(jù)所學(xué)的知識(shí)設(shè)計(jì)電路，并在multisim軟件上對(duì)電路進(jìn)行仿真，驗(yàn)證電路設(shè)計(jì)的正確性。這個(gè)環(huán)節(jié)能夠充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，利用所學(xué)的知識(shí)結(jié)合工程應(yīng)用，解決實(shí)際問題。③電路板焊接環(huán)節(jié)：這個(gè)環(huán)節(jié)在仿真環(huán)節(jié)全部完成后進(jìn)行，主要培訓(xùn)學(xué)生的焊接能力。焊接前指導(dǎo)教師給學(xué)生講解不同封裝類型器件的焊接方法和焊接過程中的注意事項(xiàng)，強(qiáng)調(diào)弱電使用安全規(guī)范。指導(dǎo)教師發(fā)給學(xué)生已經(jīng)制作好的印刷線路板（PCB），學(xué)生根據(jù)印刷線路板的原理圖進(jìn)行焊接，PCB板上的各個(gè)單元模塊都是獨(dú)立的。④電路調(diào)試環(huán)節(jié)：這個(gè)環(huán)節(jié)主要訓(xùn)練學(xué)生獨(dú)立思考問題和解決問題的能力。所涉及的綜合性實(shí)驗(yàn)包含模擬電路部分和數(shù)字電路部分，學(xué)生在完成焊接后，對(duì)各個(gè)單元模塊電路進(jìn)行調(diào)試，使每個(gè)單元模塊的輸出與理論計(jì)算相符。⑤實(shí)習(xí)報(bào)告的書寫：學(xué)生在完成作品的驗(yàn)收后，需要進(jìn)行實(shí)習(xí)報(bào)告的書寫，本環(huán)節(jié)主要是培養(yǎng)學(xué)生規(guī)范化書寫設(shè)計(jì)報(bào)告，要求對(duì)實(shí)習(xí)過程中遇到的問題進(jìn)行分析和總結(jié)，能夠分析輸出結(jié)果進(jìn)行誤差、動(dòng)態(tài)范圍以及線性度等相關(guān)指標(biāo)分析，并對(duì)實(shí)習(xí)的各個(gè)環(huán)節(jié)提出意見和建議，使指導(dǎo)教師能夠通過該反饋機(jī)制不斷地完善實(shí)習(xí)流程和教學(xué)方法。

2.建立科學(xué)完善的考評(píng)體系。電工電子實(shí)習(xí)成績(jī)是對(duì)學(xué)生實(shí)習(xí)情況的全面評(píng)價(jià)，因此必須建立科學(xué)客觀的考評(píng)機(jī)制，客觀、真實(shí)地評(píng)價(jià)學(xué)生的實(shí)習(xí)效果。實(shí)習(xí)結(jié)束后，由指導(dǎo)教師根據(jù)學(xué)生實(shí)習(xí)出勤情況、作品驗(yàn)收情況、考試成績(jī)以及實(shí)習(xí)報(bào)告四部分評(píng)定實(shí)習(xí)成績(jī)，其中出勤情況占10%，作品驗(yàn)收情況占30%，考試成績(jī)占20%，實(shí)習(xí)報(bào)告占40%。作品驗(yàn)收主要包括學(xué)生方案設(shè)計(jì)驗(yàn)收、仿真結(jié)果驗(yàn)收、焊接驗(yàn)收以及電路板性能測(cè)試驗(yàn)收四部分，通過分環(huán)節(jié)驗(yàn)收可以有效地對(duì)學(xué)生的實(shí)習(xí)進(jìn)行過程監(jiān)管。

四、結(jié)束語

電工電子實(shí)習(xí)的改革在我校自動(dòng)化專業(yè)已經(jīng)實(shí)施了三年，從教學(xué)效果來看，電工電子實(shí)習(xí)改革是行之有效的，很大程度上提高了電工電子實(shí)習(xí)的質(zhì)量，本科生通過電工電子實(shí)習(xí)，經(jīng)歷了自頂而下設(shè)計(jì)過程，由于學(xué)生完全參與了設(shè)計(jì)到實(shí)踐的環(huán)節(jié)，大大地激發(fā)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的熱情，同時(shí)強(qiáng)化了學(xué)生系統(tǒng)工程意識(shí)，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)以及實(shí)際工程設(shè)計(jì)奠定了良好的基礎(chǔ)。電工電子實(shí)習(xí)教學(xué)環(huán)節(jié)的改革與完善是一項(xiàng)長(zhǎng)期的任務(wù)，雖然在我校自動(dòng)化專業(yè)的教學(xué)實(shí)踐中取得較好的教學(xué)效果，但仍需要不斷地加強(qiáng)和完善，以滿足不斷發(fā)展的現(xiàn)代教育的要求。

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