基于創(chuàng)新性教學(xué)模式之電工電子學(xué)實習(xí)改革與實踐論文

　　摘要： 以電工電子學(xué)實習(xí)為平臺，構(gòu)建了創(chuàng)新性實習(xí)教學(xué)的新模式。該模式注重對工科大學(xué)生工程能力的訓(xùn)練和創(chuàng)新素質(zhì)的培養(yǎng)。經(jīng)教學(xué)實踐檢驗是切實可行的且效果良好。

　　Abstract: Based on electrical and electronic engineering practice，this article constructed a new innovative teaching mode. This mode pays great attention to bringing up and improving the engineering students’ ability of innovation and practice. The practice proves that this teaching mode is feasible and effective.

　　關(guān)鍵詞： 教學(xué)模式；電工電子學(xué)；實習(xí)；創(chuàng)新教育

　　Key words: teaching mode；electrotechnics and electronics；practice；innovative education

　　0 引言

　　一個創(chuàng)新型國家最大的創(chuàng)新群體是工程師隊伍。這支隊伍的培養(yǎng)顯然主要依靠大學(xué)本科[1]。實驗教學(xué)是創(chuàng)新性高等教育的重要環(huán)節(jié)，發(fā)揮著理論教學(xué)不可替代的作用[2]。目前國內(nèi)工科院校以創(chuàng)新教學(xué)為中心，以各種學(xué)科競賽等創(chuàng)新活動為主題的大學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)模式正在逐步形成。然而各院校都把重點放在國家大學(xué)生創(chuàng)新性實驗計劃上，項目的實施范圍也僅僅局限于少數(shù)尖子學(xué)生，參與的學(xué)生較少，受益面窄。如何使更多的學(xué)生尤其是低年級學(xué)生能夠參與創(chuàng)新實踐活動[3]，引發(fā)學(xué)生的研究興趣和創(chuàng)新意識，通過創(chuàng)新研究構(gòu)造濃厚的創(chuàng)新氛圍，這是一個值得關(guān)注和亟待解決的課題。本文根據(jù)2008中國石油大學(xué)教學(xué)改革重點項目《電工電子學(xué)課程創(chuàng)新性實驗教學(xué)模式的研究與實踐》的研究結(jié)果，重點探討了在電工電子學(xué)實習(xí)中創(chuàng)新性實驗教學(xué)模式的改革方案與實施辦法。

　　1 傳統(tǒng)電工電子學(xué)實習(xí)教學(xué)中存在的問題

　　電工電子學(xué)實習(xí)是電工電子學(xué)實踐類課程中最具綜合性、提高性的實驗教學(xué)環(huán)節(jié)，其授課對象是非電工科專業(yè)大學(xué)二年級學(xué)生，教學(xué)的質(zhì)量對學(xué)生工程能力、創(chuàng)新素質(zhì)的培養(yǎng)至關(guān)重要[4-7]。在多數(shù)高校，傳統(tǒng)的電子實習(xí)項目是組裝半導(dǎo)體收音機。采用的是在現(xiàn)成電路板上焊接組裝成套器件的教學(xué)模式，存在以下問題：

　　1.1 實習(xí)內(nèi)容不夠合理、缺少創(chuàng)新性 收音機電路原理涉及到高頻電子電路理論，對非電專業(yè)的低年級學(xué)生來講確實難以理解，不僅不可能從中學(xué)習(xí)電路的設(shè)計方法，而且對電路的調(diào)試與故障分析學(xué)生束手無策，完全依賴教師，不利于培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力。

　　1.2 實習(xí)教學(xué)模式單一落后 學(xué)生在集中實習(xí)的兩周內(nèi)主要在老師的示范與指導(dǎo)下識別電子元器件、學(xué)習(xí)手工焊接技能與電路裝配的基本方法。這種在現(xiàn)成的電路板上焊接組裝成套器件的“照圖搭積木”式教學(xué)模式，不利于培養(yǎng)學(xué)生的電子系統(tǒng)設(shè)計能力和創(chuàng)新意識。

　　1.3 對新技術(shù)的引入不夠 對現(xiàn)代電子系統(tǒng)研發(fā)技術(shù)如電路的計算機輔助設(shè)計、SMT表面貼裝工藝技術(shù)等等引入不足。不能很好地讓學(xué)生了解、掌握現(xiàn)代先進的電子產(chǎn)品設(shè)計制造技術(shù)。

　　2 創(chuàng)新性實習(xí)教學(xué)模式的構(gòu)建

　　據(jù)上所析，電工電子學(xué)實習(xí)教學(xué)模式必須以全面培養(yǎng)學(xué)生的實踐技能、分析發(fā)現(xiàn)和解決問題的工程能力與創(chuàng)新實踐能力為宗旨，注重電工電子學(xué)實習(xí)的先進性、工程性和應(yīng)用性，并且要充分兼顧非電專業(yè)低年級學(xué)生理論知識與實驗?zāi)芰�較弱的實際情況。

　　2.1 制定科學(xué)的教學(xué)方案，優(yōu)化充實教學(xué)內(nèi)容 根據(jù)電工電子學(xué)理論教學(xué)的范圍與程度，選擇一個難度適中、電路形式綜合性較強的實用電路（溫度控制與報警電路），以此為實習(xí)平臺（詳見圖1）。該方案可分成為五個子項目，即電路的Multisim仿真設(shè)計、電路調(diào)試、用Protel設(shè)計PCB板、裝配焊接與調(diào)測等。教學(xué)目標(biāo)是讓學(xué)生經(jīng)歷電子系統(tǒng)設(shè)計制作的每個流程，了解和初步掌握電子系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計的相關(guān)技術(shù)，培養(yǎng)學(xué)生工程素質(zhì)與創(chuàng)新能力。新的教學(xué)方案注重能力培養(yǎng)，具有很好的可操作性。

　　2.2 明確各子項目的教學(xué)目標(biāo)，注重在教學(xué)過程中的能力培養(yǎng) 實習(xí)過程每個各子項目的教學(xué)質(zhì)量是影響創(chuàng)新性實習(xí)教學(xué)模式成敗的關(guān)鍵。我們在設(shè)計實習(xí)教學(xué)模式時，詳細(xì)研究并明確了各子項目的教學(xué)目標(biāo)，為新教學(xué)方案的實施打下了良好基礎(chǔ)。各子項目的教學(xué)目標(biāo)如下：

　　2.2.1 電路的Multisim仿真設(shè)計：以溫控與報警電路為例，學(xué)習(xí)用Multisim仿真設(shè)計電路的方法。

　　通過仿真，使學(xué)生了解溫控與報警電路的工作原理；用虛擬儀表測量電路的關(guān)鍵參數(shù)與波形；了解元件選用原則及電路設(shè)計的基本方法；并能夠利用Multisim軟件完成自選電路如小功率穩(wěn)壓電源、電壓/電流檢測、閾值報警電路等的設(shè)計。

　　2.2.2 電路（面包板）調(diào)試：溫控與報警電路在面包板上進行調(diào)試。要求學(xué)生正確識別和使用元器件，了解元器件替換原則；掌握在面包板上規(guī)范連接電路的技術(shù)要求；會按功能將溫控與報警電路分成單元電路進行調(diào)試；初步掌握電路故障的分析、檢查與排除方法。

　　2.2.3 用Protel設(shè)計PCB板：通過Protel軟件的講授及培訓(xùn)，使學(xué)生通過溫控與報警電路的PCB設(shè)計，掌握Protel軟件的基本使用方法，并能夠完成自選電路的PCB設(shè)計。通過觀看PCB板制作工藝的視頻介紹，了解PCB制作的工藝流程。

　　2.2.4 焊接知識及焊接方法：觀看關(guān)于現(xiàn)代電子信息產(chǎn)品制造業(yè)的主流安裝技術(shù)SMT表面貼裝工藝的視頻介紹，了解一般焊接工藝與要求；學(xué)習(xí)手工焊接方法。經(jīng)過焊接訓(xùn)練后，完成一個橋式整流電容濾波穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的焊接，要求元件布局合理，焊點美觀無虛焊，電路功能正確。

　　2.2.5 裝配焊接、調(diào)測：考慮到學(xué)生在今后競賽和科研中，一般不會批量制作電路，故選擇在萬用板上組裝溫控與報警電路。要求學(xué)生合理布局元件，少飛線，焊點美觀無虛焊，電路功能正確。為今后進行電子產(chǎn)品制作，參加電子設(shè)計大賽、畢業(yè)設(shè)計等環(huán)節(jié)打好基礎(chǔ)。

　　2.3 編寫相應(yīng)的輔助講義、制作配套的視頻和PPT課件 由于電工電子學(xué)實習(xí)采用與之前完全不同的教學(xué)方案，為了改革后的教學(xué)需要，我們編寫了相應(yīng)的輔助講義，如實習(xí)電路之Multisim仿真初步、Protel實習(xí)指導(dǎo)書、電子焊接實習(xí)指導(dǎo)等，并引進和制作了配套視頻教材如SMT表面貼裝工藝、PCB板制作工藝等和相關(guān)的PPT課件。為學(xué)生實習(xí)提供了豐富的學(xué)習(xí)資料。

　　2.4 制訂科學(xué)全面的考核評分標(biāo)準(zhǔn) 以前的考核形式主要依據(jù)組裝收音機最后結(jié)果和實習(xí)報告，這種考核方式不能科學(xué)的全面的反映學(xué)生的實習(xí)效果。為使學(xué)生了解電子系統(tǒng)設(shè)計制作過程各個環(huán)節(jié)的技術(shù)要求，掌握電子系統(tǒng)設(shè)計制作的基本方法，針對各個環(huán)節(jié)制定出了相應(yīng)的教學(xué)要求與評分標(biāo)準(zhǔn)，將考核融入到整個實習(xí)過程中。成績由六部分組成：Multisim仿真設(shè)計（20%）電路（面包板）調(diào)試（20%）設(shè)計PCB板（10%）焊接練習(xí)（10%）組裝聯(lián)調(diào)（25%）實習(xí)報告（15%）。分項考核，逐項打分，使實習(xí)的評分不僅科學(xué)可操作，而且也促進學(xué)生重視實習(xí)的各個環(huán)節(jié)，明確各項技術(shù)要求，有利于提高實習(xí)質(zhì)量。

　　評分標(biāo)準(zhǔn)分教師用和學(xué)生用兩種。評分標(biāo)準(zhǔn)（教師）：主要針對學(xué)生對各個教學(xué)環(huán)節(jié)掌握及完成的程度給出具體的評分標(biāo)準(zhǔn)，保證不同教師在相同環(huán)節(jié)上評分的一致性。評分標(biāo)準(zhǔn)（學(xué)生）：主要給出學(xué)生各個子項目的具體要求以及各子項目在整個實習(xí)中所占的評分比例。

　　3 創(chuàng)新性教學(xué)模式的實施與效果

　　在2009、2010年暑假，對我校非電工科專業(yè)23個班實施了新的實習(xí)教學(xué)方案。新方案得到學(xué)生的支持與歡迎，取得了非常好的教學(xué)效果。表現(xiàn)在：

　　3.1 激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，主動參與的熱情非常高 在整個實習(xí)期間，實驗室全天開放，學(xué)生不僅早到晚走，連午休和晚上也都泡在實驗室。當(dāng)作品通過驗收后，學(xué)生紛紛攝影留念，并把照片放在校園網(wǎng)上，對自已的實習(xí)成果感到非常自豪。

　　3.2 提高了學(xué)生的實踐技能、分析發(fā)現(xiàn)和解決問題的工程能力、創(chuàng)新精神和與創(chuàng)新實踐能力 通過計算機輔助設(shè)計軟件的使用、印刷電路板的制作、電路的安裝和調(diào)試，使學(xué)生獲得一次較為系統(tǒng)的訓(xùn)練。在實習(xí)過程中，電路的仿真設(shè)計、電路調(diào)試時的故障排除都是理論與實際相結(jié)合的重要體驗，縮短了學(xué)生與實際工程的距離，對他們今后的發(fā)展有著不可估量的意義。

　　3.3 增強了學(xué)生科技創(chuàng)新的自信心 許多學(xué)生開始主動與老師聯(lián)系，積極申請參加學(xué)校組織的各種比賽和項目，如大學(xué)生研究創(chuàng)新計劃、大學(xué)生電子設(shè)計大賽、大學(xué)生課外科技作品競賽等，大大增強了學(xué)生參與科技創(chuàng)新的自信心。

　　4 結(jié)語

　　電工電子學(xué)實習(xí)只是電工電子學(xué)實踐類課程之一，創(chuàng)新性實踐類課程教學(xué)模式的研究是一個系統(tǒng)工程。應(yīng)當(dāng)在國家對大學(xué)生創(chuàng)新教育、素質(zhì)培養(yǎng)要求的大環(huán)境下，重新審視電工電子學(xué)實踐類課程的教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法，建立符合實踐教學(xué)規(guī)律與人才培養(yǎng)要求的教學(xué)體系。全面推進當(dāng)代大學(xué)生的素質(zhì)教育，培養(yǎng)出適應(yīng)時代需求的工程能力強和有創(chuàng)新意識的復(fù)合型人才。

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