實訓(xùn)教學(xué)引領(lǐng)的自制儀器設(shè)備的探索與實踐

摘 要：實訓(xùn)教學(xué)是訓(xùn)練學(xué)生動手操作，培養(yǎng)動手能力的重要環(huán)節(jié)。自制儀器設(shè)備誕生于教學(xué)、應(yīng)用于教學(xué)，在電工電子實訓(xùn)教學(xué)過程中開發(fā)研制自制儀器設(shè)備——電子電路故障排除實驗箱，應(yīng)用于電工電子實訓(xùn)和職業(yè)技能鑒定考試中。原有的訓(xùn)練及技能鑒定項目應(yīng)用的設(shè)備已經(jīng)不適應(yīng)教學(xué)需要，傳統(tǒng)方法無法滿足教學(xué)和職業(yè)技能鑒定的要求，迫切需要自制儀器設(shè)備。自制儀器設(shè)備目的是電子電路教學(xué)中訓(xùn)練學(xué)生分析電子電路故障并排除故障的技能，促進學(xué)生對電子電路原理的理解，提高分析問題、解決問題的能力，目前作為電工職業(yè)技能鑒定的專項設(shè)備應(yīng)用于教學(xué)技能考試，克服了諸多弊端。推動實踐教學(xué)改革，深受老師和學(xué)生的喜歡。

關(guān)鍵詞：自制儀器設(shè)備;電工電子實訓(xùn);職業(yè)技能鑒定

中圖分類號：G641 文獻標(biāo)識碼：A

實訓(xùn)是職業(yè)技能實際訓(xùn)練的實踐教學(xué)，是學(xué)校按照專業(yè)人才培養(yǎng)方案與目標(biāo)、對學(xué)生進行職業(yè)技術(shù)應(yīng)用能力訓(xùn)練和培養(yǎng)學(xué)生結(jié)合專業(yè)知識分析問題、解決問題能力的教學(xué)過程，電工電子實訓(xùn)是培養(yǎng)學(xué)生操作技能的重要環(huán)節(jié)，而技能的形式是通過觀察、實踐和反復(fù)練習(xí)實現(xiàn)的。以實習(xí)實例激發(fā)興趣，讓教學(xué)貼近生產(chǎn)和生活。通過這樣的實習(xí)，使學(xué)生產(chǎn)生好奇心，凝聚學(xué)生的注意力，以保持興趣。通過實際的學(xué)習(xí)，提高學(xué)生分析能力、增強獨立工作、獨立思考的能力。同時在討論中，培養(yǎng)了學(xué)生的團結(jié)協(xié)作能力。

電工電子實訓(xùn)課程教學(xué)過程中的電子電路故障分析及故障排除項目，是電子電路實訓(xùn)中必不可少的一項內(nèi)容，也是高級電工職業(yè)技能鑒定考試中的一項內(nèi)容。此項目的設(shè)備功能為：訓(xùn)練學(xué)生分析電子電路原理、掌握電子電路性能、查找電子電路故障所在、訓(xùn)練分析電子電路綜合的技能。訓(xùn)練的操作傳統(tǒng)方法為：需要人為在訓(xùn)練用印刷電路板上設(shè)置故障點，然后讓學(xué)生運用電路原理分析現(xiàn)象，查找故障位置。設(shè)置故障點的常規(guī)方法不便于培養(yǎng)學(xué)生電子電路分析排除故障的能力、又要頻繁地更換印刷電路板，造成大量浪費。多種不利因素，迫切需要教學(xué)改革，憑借多年的實踐教學(xué)經(jīng)驗，探索研發(fā)自制儀器設(shè)備。此項自制儀器設(shè)備用于電子電路故障診斷實訓(xùn)教學(xué)設(shè)備，顛覆了傳統(tǒng)的教學(xué)手段，在人才培養(yǎng)、環(huán)境保護和降低成本方面收到顯著的社會效益和經(jīng)濟效益。

一、實訓(xùn)教學(xué)中自制儀器的必要性

實訓(xùn)在教學(xué)過程中使學(xué)生了解電子器件，掌握其基本種類和工作原理，并能應(yīng)用到一些簡單的電氣控制系統(tǒng)中，為學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新精神構(gòu)筑一個基礎(chǔ)扎實而又充滿活力的平臺。展示實訓(xùn)環(huán)節(jié)在人才培養(yǎng)中的不可替代的地位。電子電路實訓(xùn)是通過學(xué)生動手，掌握一定操作技能并親自制作電子產(chǎn)品的實訓(xùn)過程，將基礎(chǔ)技能訓(xùn)練、基本工藝知識和創(chuàng)新啟蒙有機結(jié)合。該實訓(xùn)旨在使學(xué)生能將理論知識與實踐操作相結(jié)合，既鍛煉了學(xué)生的動手能力，同時又為學(xué)生樹立起安全生產(chǎn)的意識和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)?？萍疾粩噙M步，對學(xué)生的學(xué)習(xí)提出了更高的要求，保證學(xué)生實訓(xùn)教學(xué)的前提便是教師與實訓(xùn)設(shè)備的使用。飛速發(fā)展的社會，教學(xué)設(shè)備必須更新適應(yīng)教學(xué)需求。教師憑借豐富的教學(xué)經(jīng)驗，發(fā)揮創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的科研優(yōu)勢，在實訓(xùn)教學(xué)迫切需求的環(huán)境下，大膽提出自制儀器設(shè)備的設(shè)想。

自制實驗儀器設(shè)備項目——電子電路故障排除實驗箱，屬于電子電路故障診斷實訓(xùn)教學(xué)器具技術(shù)領(lǐng)域。傳統(tǒng)方法存在諸多弊端，通常的手段是在訓(xùn)練用印刷電路板上劃斷覆銅線以形成斷路故障。這種方法存在四個方面的弊端：一是設(shè)置斷路故障的隱蔽性不強，部分學(xué)生通過尋找劃痕來走捷徑，從而達不到訓(xùn)練目的;二是無法隱蔽設(shè)置短路故障;三是訓(xùn)練用印刷電路板不能靈活組合設(shè)置故障，這樣不便于培養(yǎng)學(xué)生分析排除電子電路故障的能力，不便于教師的講授與輔導(dǎo)，更不便于技能鑒定考試;四是訓(xùn)練用印刷電路板重復(fù)利用率低，需要大量頻繁地更換印刷電路板，訓(xùn)練成本高。如圖1所示教學(xué)現(xiàn)狀結(jié)構(gòu)圖，在教學(xué)中迫切需要一種適應(yīng)教與學(xué)的設(shè)備，完成電子電路故障診斷并及時排除故障，恢復(fù)電路原有功能。使學(xué)生能將專業(yè)理論知識，應(yīng)用在具體實際電路中，培養(yǎng)學(xué)生具體問題具體分析的能力，突出實訓(xùn)教學(xué)的重要性。

二、自制儀器設(shè)備的意義

傳統(tǒng)方法已經(jīng)不適應(yīng)教學(xué)，只有通過教學(xué)實踐，不斷探索適應(yīng)電子電路故障排除的新設(shè)備，經(jīng)過多年的實踐教學(xué)經(jīng)驗完成自制儀器設(shè)備，使之具有操作方便低成本、靈活組合、隱蔽設(shè)置斷路點和短路點，并實現(xiàn)重復(fù)利用的特點。方便教師講授訓(xùn)練，適合學(xué)生操作練習(xí)。

（一）自制儀器設(shè)備的功能

自制儀器設(shè)備采用磁扣鎖將訓(xùn)練用印刷電路板的內(nèi)表面及撥碼開關(guān)鎖定在此儀器設(shè)備內(nèi)，學(xué)生無法看到故障點設(shè)置情況，達到訓(xùn)練的真實性、可靠性，學(xué)生只能接觸到印刷電路板設(shè)有電子電路的外表面，從而真正訓(xùn)練學(xué)生分析和排除電子電路故障的能力;教師可以使用磁扣鎖的解扣器很方便地開啟此儀器設(shè)備進行故障點設(shè)置，使用手動操作的撥碼開關(guān)設(shè)置斷路點、短路點以及設(shè)置不同階梯的故障類型，滿足故障點設(shè)置的需要，提高教師的訓(xùn)練效果，訓(xùn)練學(xué)生對電子電路故障排除達到穩(wěn)、準(zhǔn)、快。由于撥碼開關(guān)體積很小，符合電子電路迅速發(fā)展的需求，能夠突顯訓(xùn)練用印刷電路板作為實訓(xùn)的主體的真實性。學(xué)生不配置磁扣鎖的解扣器，無法輕易打開此儀器設(shè)備，從而保證了故障設(shè)置的隱蔽性。自制儀器設(shè)備不僅應(yīng)用電子電路故障排除實踐教學(xué)，更適應(yīng)職業(yè)技能鑒定考試應(yīng)用。

（二）教與學(xué)共贏

教師可以使用磁扣鎖的解扣器很方便地開啟此儀器設(shè)備、更便捷地設(shè)置電路故障，為學(xué)生進行電路斷路點和短路點的組合設(shè)置;由于撥碼開關(guān)體積很小且隱藏在設(shè)備內(nèi)，能夠突顯訓(xùn)練用印刷電路板作為實訓(xùn)的主體，引導(dǎo)學(xué)生使用儀器和根據(jù)原理進行能力訓(xùn)練;學(xué)生不配置磁扣鎖的解扣器，無法直接打開此儀器設(shè)備，從而保證了故障設(shè)置的隱蔽性和訓(xùn)練的實戰(zhàn)性，突顯電子電路故障排除的真實性，給教師的實踐教學(xué)帶來極大的便利。

學(xué)生使用設(shè)備操作增強真實性，引導(dǎo)學(xué)生避免弄虛作假、走捷徑的心理，將注意力集中到深刻理解電路原理上來，根據(jù)故障現(xiàn)象查找原因。通過短路點和斷路點的自由組合，合理搭建訓(xùn)練難度階梯，引導(dǎo)學(xué)生強化對電子電路分析問題和解決問題能力的培養(yǎng);培養(yǎng)學(xué)生研討式交流的主動性，能參與討論問題，互動啟發(fā)，養(yǎng)成合作意識;引導(dǎo)學(xué)生通過電子電路故障排除實驗箱，了解電子元件及集成電路的性能，啟發(fā)學(xué)生學(xué)會用儀器儀表來觀察現(xiàn)象，驗證判斷，培養(yǎng)科學(xué)的邏輯思維，解決電路中的實際問題。

方便教師的講授、更方便學(xué)生操作，為高級電工職業(yè)技能鑒定提供了設(shè)備保障，促進教學(xué)服務(wù)社會，深受老師和學(xué)生的歡迎。

三、實訓(xùn)教學(xué)促進技術(shù)創(chuàng)新

以教學(xué)促進技術(shù)創(chuàng)新，發(fā)揮高校教師的科研優(yōu)勢，激發(fā)教師的創(chuàng)造性思維，通過教學(xué)實踐，培養(yǎng)學(xué)生解決實際工程問題的能力，將復(fù)雜的電路故障變得易學(xué)、易懂、易上手，增強學(xué)生解決復(fù)雜電子電路工程問題的信心。探索自制儀器設(shè)備具有操作方便低成本的方法，實現(xiàn)印刷電路板的重復(fù)利用，節(jié)省成本、靈活組合、隱蔽設(shè)置斷路點和短路點，突顯訓(xùn)練用印刷電路板作為實訓(xùn)的主體，并實現(xiàn)重復(fù)利用。

自制儀器設(shè)備電子電路故障排除實驗箱具有多項創(chuàng)新。設(shè)計的內(nèi)部創(chuàng)新在于印刷電路板設(shè)置撥碼開關(guān)，為電子電路設(shè)置故障點，操作方便。撥碼開關(guān)點位數(shù)量可根據(jù)需要增減，因此可隨機組合出各種斷路、短路故障，實現(xiàn)印刷電路板的重復(fù)利用節(jié)省成本。設(shè)計的外部創(chuàng)新在于，磁扣鎖將撥碼開關(guān)鎖定在儀器設(shè)備內(nèi)，即磁扣鎖將電子電路設(shè)置的故障點鎖在箱體中，確保訓(xùn)練的真實性。教師通過解扣器來開啟儀器設(shè)備以進行故障點設(shè)置，而學(xué)生不配置解扣器，無法輕易打開設(shè)備，從而可以保證故障設(shè)置的隱蔽性。能夠突顯實訓(xùn)中操作優(yōu)勢，確保訓(xùn)練實訓(xùn)的真實性，提供了新穎真實的技能訓(xùn)練對象，學(xué)生提供了電子電路故障排除技能訓(xùn)練的有效手段，且創(chuàng)新性很強，方便教師的講授，更方便學(xué)生操作，提高了實踐教學(xué)和技能鑒定的效率，推進了職業(yè)技能鑒定的新思路，此項自制儀器設(shè)備誕生已經(jīng)為3家學(xué)校提供高級電工職業(yè)技能鑒定考試設(shè)備。突顯實訓(xùn)教學(xué)中的操作優(yōu)勢，由5項實用新型專利孕育了此項自制教學(xué)儀器設(shè)備。此項自制儀器設(shè)備研發(fā)成功填補了電子電路故障診斷與排除操作項目的一項設(shè)備空白。在實訓(xùn)教學(xué)的引領(lǐng)下，教學(xué)與科研相長相容，展示教師教學(xué)過程中的積淀，技術(shù)創(chuàng)新的價值體現(xiàn)，同時促進學(xué)生的創(chuàng)新思維。能夠針對電氣工程中復(fù)雜問題的指標(biāo)要求，運用工程科學(xué)的基本原理，借助文獻研究，分析過程的影響因素，獲得初步解決方案，證實解決方案的合理性，并能正確表達。在工程能力方面，具有扎實的工程科學(xué)基礎(chǔ)、較高的人文科學(xué)素質(zhì)、寬廣的專業(yè)知識、持續(xù)的創(chuàng)新精神和較強的國際競爭力;在綜合素質(zhì)方面，具備持續(xù)學(xué)習(xí)、自我發(fā)展能力，了解電氣行業(yè)國內(nèi)外發(fā)展的現(xiàn)狀和趨勢，適應(yīng)電氣工程領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展以及職業(yè)發(fā)展的變化。

四、自制儀器設(shè)備應(yīng)用推廣

自制儀器設(shè)備應(yīng)用于電工電子實訓(xùn)課程教學(xué)中，同時在高級電工職業(yè)技能鑒定中發(fā)揮了作用，自制儀器設(shè)備研發(fā)之初用于本校的電氣與自動化工程學(xué)院電工電子實訓(xùn)課程及高級電工職業(yè)技能鑒定中，收到較好的應(yīng)用效果。之后被推薦到本校物理與電子工程學(xué)院、市職業(yè)教育中心校、市職業(yè)技術(shù)學(xué)校使用，用于高級電工職業(yè)技能鑒定中，同樣收到較好的應(yīng)用效果，深受職業(yè)鑒定單位的好評，并作為職業(yè)技能鑒定的指定設(shè)備。目前儀器設(shè)備已經(jīng)在高級電工職業(yè)技能鑒定中發(fā)揮了不可替代的作用。普遍應(yīng)用本市高級電工職業(yè)技能鑒定考試指定儀器設(shè)備并進行推廣使用，是一款創(chuàng)新性強、可重復(fù)使用的綠色環(huán)保型實驗儀器，被評為校“自制儀器設(shè)備優(yōu)秀項目”，獲得第五屆全國高等學(xué)校教師自制實驗教學(xué)儀器設(shè)備創(chuàng)新大賽及優(yōu)秀作品展示活動三等獎。本項目儀器使用便捷、經(jīng)濟適用、綠色環(huán)保，深受師生喜愛。本專業(yè)培養(yǎng)具有扎實電氣工程基礎(chǔ)知識和基本技能，能在現(xiàn)代智能控制、電氣自動化等相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域，勝任電氣系統(tǒng)的運行與維護、電氣自動化裝備的生產(chǎn)制造、電子產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計和應(yīng)用、電氣工程項目實施和管理等工作，具有工程實踐與創(chuàng)新能力，并能承擔(dān)社會經(jīng)濟、科技及可持續(xù)發(fā)展的責(zé)任，具有社會責(zé)任感和良好職業(yè)道德的應(yīng)用型工程技術(shù)人才。能夠綜合應(yīng)用數(shù)理自然科學(xué)知識、工程基礎(chǔ)知識、專業(yè)知識及行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等多學(xué)科知識解決電氣工程領(lǐng)域中的復(fù)雜工程問題，具備知識的集成、融合及創(chuàng)新能力。具有結(jié)合現(xiàn)代工程技術(shù)和工具從事電氣領(lǐng)域相關(guān)技術(shù)研發(fā)、產(chǎn)品設(shè)計和工程實施的知識運用能力。在人才培養(yǎng)、環(huán)境保護和降低成本方面收到顯著的社會效益和經(jīng)濟效益，具有廣泛的推廣應(yīng)用價值。

結(jié)語

自制儀器設(shè)備電子電路故障排除實驗箱的創(chuàng)新發(fā)展過程為：起源于教師的實踐教學(xué)、成長于教師創(chuàng)新研究、回饋于實訓(xùn)教學(xué)、方便于教師授課、受益于學(xué)生技能操作、服務(wù)于為社會培養(yǎng)應(yīng)用型工程技術(shù)人才。在電工電子實訓(xùn)教學(xué)及目前我市高級電工職業(yè)技能鑒定使用中反饋良好，訓(xùn)練測試效果優(yōu)良，自制儀器設(shè)備具備扎實的應(yīng)用示范效應(yīng)，是一款創(chuàng)新性強、可重復(fù)使用的綠色環(huán)保型實驗儀器。其社會效益體現(xiàn)在人才培養(yǎng)和環(huán)境保護兩個方面。高校教師教學(xué)環(huán)節(jié)促進教學(xué)改革，教學(xué)改革引導(dǎo)科技創(chuàng)新，科技創(chuàng)新誕生自制儀器設(shè)備，教學(xué)與科研共生相互促進。能夠針對電氣工程領(lǐng)域復(fù)雜工程問題的解決方案，設(shè)計滿足特定需求的系統(tǒng)、單元部件或工藝流程，并能在設(shè)計環(huán)節(jié)中體現(xiàn)創(chuàng)新意識，考慮多方面有利因素。能研究和分析與電氣工程相關(guān)的復(fù)雜問題，提出設(shè)計解決復(fù)雜問題的方案，并在工程實踐過程中考慮經(jīng)濟、環(huán)境、社會、政治、健康和安全等因素的影響。

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項目（教改項目）：1.常熟理工學(xué)院院級一流課程建設(shè)項目編號：CSLG-DQ-JX-YLKC2-202011;2.常熟理工學(xué)院勞動教育研究項目編號：2021JSJG066

作者簡介：羅野（1965— ），女，漢族，遼寧本溪人，常熟理工學(xué)院電氣與自動化工程學(xué)院，高級實驗師，研究方向：電氣控制及其實踐教學(xué)。