物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)電子工藝實(shí)訓(xùn)課程研究與實(shí)踐

孫媛

摘 要： 電子工藝實(shí)訓(xùn)是工科院校的一個重要教學(xué)環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)現(xiàn)代工程所需要的應(yīng)用型人才的重要途徑。結(jié)合學(xué)校實(shí)際，針對物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)特點(diǎn)，對電子工藝實(shí)訓(xùn)的教學(xué)進(jìn)行了初步的探索與實(shí)踐。在實(shí)訓(xùn)內(nèi)容上著重對理論授課、學(xué)生自學(xué)、企業(yè)調(diào)研、實(shí)驗(yàn)室實(shí)習(xí)、實(shí)訓(xùn)延伸、實(shí)訓(xùn)考核幾個方面進(jìn)行了設(shè)計，提出了電子工藝實(shí)訓(xùn)教學(xué)的新思路，取得了較好的教學(xué)成果。

關(guān)鍵詞： 物聯(lián)網(wǎng)； 電子工藝； 實(shí)訓(xùn)內(nèi)容； 創(chuàng)新能力

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1006-8228（2013）07-71-02

0 引言

在WWW和移動互聯(lián)網(wǎng)之后，互聯(lián)網(wǎng)革命正在航向第三個也是最有潛力的“突破性”階段——物聯(lián)網(wǎng)，物聯(lián)網(wǎng)英文名字為Internet of Things（IOT），物聯(lián)網(wǎng)即Machine to Machine，旨在實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)之間的智能互連。在業(yè)界被認(rèn)為是繼計算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)與移動通信網(wǎng)之后的世界信息產(chǎn)業(yè)第三次浪潮，它將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。物聯(lián)網(wǎng)人才目前社會需求量很大，且未來幾年，物聯(lián)網(wǎng)會在社會中更普及，社會就業(yè)前景將會比較好。因此，必須重視物聯(lián)網(wǎng)的研究和專業(yè)人才的培養(yǎng)。

我院開設(shè)了計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的物聯(lián)網(wǎng)方向。物聯(lián)網(wǎng)方向主要包括：傳感采集控制、通信網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)應(yīng)用。其中傳感器控制方向主要培養(yǎng)學(xué)生對于現(xiàn)有的和未來可能發(fā)展的各種傳感數(shù)據(jù)的獲取和認(rèn)識，并從物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈的角度對其分析。物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)主要有感知控制、數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)處理三個環(huán)節(jié)。感知控制主要通過感知設(shè)備對物獲取感知信息，涉及到物聯(lián)網(wǎng)中的硬件系統(tǒng)，這個環(huán)節(jié)需要電子設(shè)備技術(shù)人員以及芯片制造人員，當(dāng)物的信息被感知到，就可以通過數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、控制，從而進(jìn)行應(yīng)用。因此我們把電子工藝實(shí)訓(xùn)課作為物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)的基礎(chǔ)實(shí)踐課程，通過電子工藝實(shí)訓(xùn)課引導(dǎo)學(xué)生理解電子設(shè)備、芯片，以及這些設(shè)備是如何感知信息和處理信息的，也為后續(xù)物聯(lián)網(wǎng)方向?qū)I(yè)課奠定基礎(chǔ)[1]。

1 實(shí)訓(xùn)目標(biāo)確定

電子工藝實(shí)訓(xùn)的目的是通過工藝訓(xùn)練使學(xué)生獲得電子制造工藝的基礎(chǔ)知識，初步接觸電子產(chǎn)品的生產(chǎn)實(shí)際，了解電子產(chǎn)品生產(chǎn)工藝流程，熟悉崗位職責(zé)，增強(qiáng)創(chuàng)新意識，為今后從事有關(guān)專業(yè)奠定實(shí)踐基礎(chǔ)。圍繞電子產(chǎn)品生產(chǎn)流程，建成能滿足專業(yè)實(shí)踐教學(xué)要求的校內(nèi)實(shí)驗(yàn)室，培養(yǎng)學(xué)生具備小型電子產(chǎn)品的設(shè)計、加工、安裝、調(diào)試與性能測試等實(shí)訓(xùn)動能。

從事電子產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)、管理的技術(shù)人員，必須具有典型電子產(chǎn)品的組裝調(diào)試能力、檢驗(yàn)?zāi)芰椭谱髂芰Αｋ娮赢a(chǎn)品設(shè)計與制作的實(shí)踐教學(xué)目的正是為了培養(yǎng)學(xué)生的這些能力，它是參照相關(guān)職業(yè)資格標(biāo)準(zhǔn)而設(shè)置的。電子工藝的實(shí)習(xí)是重要的實(shí)踐環(huán)節(jié)，其目的是鞏固和加深所學(xué)電子技術(shù)的知識，通過學(xué)生自己動手設(shè)計、制作一兩種電子產(chǎn)品，了解并掌握電子產(chǎn)品設(shè)計、制作的基本方法，掌握基本技能和工藝知識，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)作風(fēng)，全面提高學(xué)生的實(shí)踐動手能力和分析問題、解決問題的能力，為學(xué)習(xí)后續(xù)課程，完成畢業(yè)設(shè)計以及從事電子技術(shù)相關(guān)課程奠定基礎(chǔ)[2]。

改革傳統(tǒng)的組裝固定電子產(chǎn)品的驗(yàn)證式教學(xué)模式，變單一實(shí)習(xí)產(chǎn)品為多種實(shí)習(xí)產(chǎn)品供學(xué)生任選，增加學(xué)生自主設(shè)計、制作的內(nèi)容，充分尊重學(xué)生在實(shí)踐教學(xué)中的主體地位，允許學(xué)生按照教學(xué)要求自主選擇、設(shè)計實(shí)習(xí)內(nèi)容，充分發(fā)揮學(xué)生在實(shí)踐教學(xué)中的想象力和創(chuàng)造力，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。

通過該課程的學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生掌握利用軟件對電子線路進(jìn)行分析和設(shè)計的方法。在實(shí)驗(yàn)過程中讓學(xué)生根據(jù)題目要求，擬定設(shè)計方案，并在計算機(jī)上完成原理分析、電路設(shè)計和模擬仿真，在完成仿真的基礎(chǔ)上，再經(jīng)過選定元器件、制版、組裝、焊接、調(diào)試等環(huán)節(jié)，最終完成電子產(chǎn)品開發(fā)。

2 實(shí)訓(xùn)內(nèi)容

在進(jìn)行電子工藝實(shí)訓(xùn)教學(xué)改革的過程中遵循層次教學(xué)法，由淺入深，循序漸進(jìn)引導(dǎo)學(xué)生對電子工藝、電子設(shè)計的認(rèn)識和提高，主要進(jìn)行以下幾方面的工作。

2.1 企業(yè)調(diào)研

首先從企業(yè)調(diào)研開始，熟悉企業(yè)中電子工藝生產(chǎn)流程。通過企業(yè)調(diào)研，了解電子產(chǎn)品生產(chǎn)流程是由原材料進(jìn)廠檢驗(yàn)、倉庫管理、領(lǐng)料、器件整形、裝配、焊接、調(diào)試、老化、成品入庫、出廠檢驗(yàn)等環(huán)節(jié)組成；主要生產(chǎn)設(shè)備有流水線、貼片機(jī)、再流焊機(jī)、插件機(jī)、波峰焊機(jī)、元器件成型機(jī)、切腳機(jī)、ICT、PCT等。其次對電子行業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)廠的生產(chǎn)工藝進(jìn)行分析和分解，明確主要工作崗位和典型的工作任務(wù)，將生產(chǎn)過程進(jìn)行分解，遵循由易到難、由簡單到復(fù)雜的原則，設(shè)計出可具體實(shí)施的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目。

2.2 理論授課

電子工藝實(shí)訓(xùn)的特點(diǎn)是內(nèi)容多、實(shí)踐性強(qiáng)，在學(xué)生實(shí)踐操作之前應(yīng)先進(jìn)行理論授課。為了提高授課效率應(yīng)注意授課技巧，利用實(shí)踐周集中時間，采取在電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行教學(xué)，在教學(xué)過程中展現(xiàn)元器件圖片、原理圖、動畫等。其次講授用電安全知識、電子元器件的識別、常用工具及材料的使用、基本焊接調(diào)測方法、Protel99電路板設(shè)計軟件的使用、本次實(shí)訓(xùn)中需完成的產(chǎn)品要求等，并向?qū)W生介紹整個電子工藝實(shí)訓(xùn)安排，實(shí)訓(xùn)計劃的主要內(nèi)容包含：任務(wù)、目的、終期結(jié)果、評定標(biāo)準(zhǔn)、安全注意事項(xiàng)等。

2.3 學(xué)生自學(xué)

由于理論授課不可能講解地面面俱到，而且實(shí)訓(xùn)內(nèi)容廣泛，因此要想深入掌握實(shí)訓(xùn)的內(nèi)容，學(xué)生必須充分自修，由教師指定在實(shí)訓(xùn)過程中所涉及到的理論知識和軟件，并在課堂上講解基本理論和軟件的基本應(yīng)用，對于延伸和加強(qiáng)的內(nèi)容，讓學(xué)生通過上網(wǎng)或者到圖書館查閱相關(guān)資料，通過自學(xué)，掌握本次實(shí)訓(xùn)相關(guān)知識，完成實(shí)訓(xùn)內(nèi)容，自學(xué)過程對于擴(kuò)展知識面，提高自身能力很有幫助。

2.4 實(shí)驗(yàn)室實(shí)習(xí)

在完成理論授課后，學(xué)生對電子工藝相關(guān)知識有了初步的了解，但還缺乏感性認(rèn)知。為此，我們組織了校內(nèi)實(shí)驗(yàn)室實(shí)習(xí)，讓學(xué)生學(xué)習(xí)常用電子類工具的使用，比如萬用表的使用，如何測量電阻、電容的大小，如何測試線路的通斷等，再如示波器的使用，如何測量電流電壓波形，如何使用示波器保存波形以供電路分析。之后掌握工藝實(shí)訓(xùn)裝置、電工技術(shù)裝置的操作與使用。以組裝、焊接、調(diào)試超外差式收音機(jī)開始進(jìn)入電子工藝實(shí)訓(xùn)實(shí)習(xí)階段。

學(xué)習(xí)電子技術(shù)往往是從收音機(jī)的裝配開始的，這不僅是因?yàn)槭找魴C(jī)的裝配制作過程充滿了趣味性、挑戰(zhàn)性，同時還因?yàn)樵谝慌_完整的收音機(jī)中幾乎包含了各種基本的單元電路，如變頻（混頻）、振蕩、中頻調(diào)諧放大、檢波、低頻電壓放大和功率放大等，通過收音機(jī)的裝配可以比較全面地學(xué)習(xí)電子技術(shù)。一臺標(biāo)準(zhǔn)的收音機(jī)電路通常是以超外差方式工作的，不僅僅收音機(jī)，其他各種接收機(jī)如電視機(jī)和遙控遙測裝置等也大多采用超外差工作方式，裝好超外差式收音機(jī)對我們進(jìn)一步學(xué)習(xí)其他更復(fù)雜的電子裝置是大有好處的。

通過對超外差式收音機(jī)組裝，培養(yǎng)學(xué)生電子元器件識別，相應(yīng)工具的操作，相關(guān)儀器的使用，電子設(shè)備制作、裝調(diào)的全過程，掌握查找及排除電子電路故障的常用方法。同時培養(yǎng)學(xué)生收音機(jī)的實(shí)際生產(chǎn)知識和裝配技能，理論聯(lián)系實(shí)際的能力，提高分析問題和解決問題的能力，增強(qiáng)他們獨(dú)立工作的能力。同時，組裝的過程也是對學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作能力的培養(yǎng)過程。

具體目標(biāo)如下：①熟悉手工焊錫的常用工具的使用及其維護(hù)與修理；②基本掌握手工電烙鐵的焊接技術(shù)，能夠獨(dú)立的完成簡單電子產(chǎn)品的安裝與焊接，熟悉電子產(chǎn)品的安裝工藝生產(chǎn)流程；③能夠根據(jù)電路原理圖，元器件實(shí)物設(shè)計并熟悉印制電路板；④熟悉常用電子器件的類別、型號、規(guī)格、性能及其使用范圍，能查閱有關(guān)的電子器件圖書；⑤并且能夠熟練使用普通萬用表和數(shù)字萬用表；⑥了解電子產(chǎn)品的焊接、調(diào)試與維修方法；⑦對工程識別方法和實(shí)驗(yàn)測量方法的綜合使用[3]。

在電阻識別方法中，綜合運(yùn)用工程識別方法和實(shí)驗(yàn)測量方法，例如，在安裝收音機(jī)的過程中，學(xué)生可以學(xué)到很多書本上講得少而實(shí)際工程中用得非常多的方法和經(jīng)驗(yàn)，例如電阻的識別方法。一般我們在普通物理和電工學(xué)上講解的電阻的測量是萬用表或者測出電阻兩端的電壓和電流來計算，而在實(shí)際的使用過程中，可以采用兩種方法：首先通過電阻阻環(huán)來識別電阻阻值；然后利用萬用表測量來驗(yàn)證。其他的電容等的識別方法也是結(jié)合工程方法和測量方法。

3 實(shí)訓(xùn)延伸

電子設(shè)計是一項(xiàng)創(chuàng)新性、創(chuàng)造性和實(shí)踐性的活動，對某一個電子產(chǎn)品的組裝只是引入電子工藝實(shí)訓(xùn)的開始階段，如果使學(xué)生能夠舉一反三，真正掌握電子產(chǎn)品的實(shí)物形態(tài)的設(shè)計、組裝焊接、調(diào)試、改裝，還需要不斷地實(shí)踐和提升。結(jié)合多年的電子工藝實(shí)踐教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，我們采用層次教學(xué)方法，由一個項(xiàng)目延伸到多個項(xiàng)目。本項(xiàng)目根據(jù)電子工藝實(shí)訓(xùn)課的特點(diǎn)，開發(fā)一些綜合性、實(shí)用性、趣味性強(qiáng)的小型課題或一些電子產(chǎn)品，供學(xué)生選用，使學(xué)生通過電子產(chǎn)品的設(shè)計與制作能夠了解電子產(chǎn)品原理圖的繪制、PCB板設(shè)計制作、產(chǎn)品安裝調(diào)試、編程、原理分析等工作，又將單片機(jī)的技術(shù)與電子技術(shù)結(jié)合，學(xué)生可以開發(fā)出基于單片機(jī)的智能系統(tǒng)，激發(fā)學(xué)生開發(fā)電子產(chǎn)品的興趣。營造廣闊的空間，使學(xué)生的學(xué)習(xí)過程充滿自主性和創(chuàng)造性。

參加電子實(shí)習(xí)的學(xué)生在完成超外差式收音機(jī)組裝之后，進(jìn)行提高部分的實(shí)訓(xùn)。學(xué)生可以自由組合成項(xiàng)目小組，以1～3人為一組，自行擬定或選擇項(xiàng)目，在規(guī)定時間內(nèi)，分工、合作完成制作項(xiàng)目原理圖的設(shè)計、組裝、調(diào)試，自行設(shè)計工藝過程，最后形成一個完整的產(chǎn)品和實(shí)習(xí)報告，使學(xué)生在單元電路設(shè)計、系統(tǒng)電路分析、整機(jī)調(diào)整等方面都有一個質(zhì)的飛躍。開展創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)可以調(diào)動學(xué)生的探索精神，改變學(xué)生被動實(shí)訓(xùn)的心態(tài)，提高實(shí)訓(xùn)教學(xué)的效果和質(zhì)量。這就要求指導(dǎo)教師在實(shí)訓(xùn)教學(xué)中以學(xué)生發(fā)展為中心，運(yùn)用多元化的教學(xué)方法[4]。

4 實(shí)訓(xùn)成績考核

實(shí)訓(xùn)教學(xué)在電子工藝實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)中，對創(chuàng)造良好的團(tuán)隊(duì)協(xié)作學(xué)習(xí)的環(huán)境，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性起著十分重要的作用。教師應(yīng)對實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目進(jìn)行過程的指導(dǎo)，對過程進(jìn)行檢查，及時給學(xué)生以指導(dǎo)和幫助，并對項(xiàng)目實(shí)施環(huán)節(jié)進(jìn)行監(jiān)控和管理，從而保證項(xiàng)目的順利實(shí)施和進(jìn)展。

首先，向?qū)W生布置項(xiàng)目任務(wù)。指導(dǎo)老師把組裝小型收音機(jī)的任務(wù)和要求向?qū)W生作詳細(xì)說明，使學(xué)生有明確的目標(biāo)，知道實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的內(nèi)容是為了什么目標(biāo)，實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目工作的最后結(jié)果應(yīng)達(dá)到怎樣的要求，實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目工作完成后必須達(dá)到什么標(biāo)準(zhǔn)[5]。

其次，引導(dǎo)學(xué)生撰寫規(guī)范的實(shí)驗(yàn)報告，有一些重要的實(shí)驗(yàn)報告給學(xué)生寫好模板，學(xué)生可以根據(jù)自己的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行填寫，這樣實(shí)驗(yàn)報告比較規(guī)范。在實(shí)驗(yàn)總結(jié)部分要求學(xué)生根據(jù)自己對實(shí)驗(yàn)的理解，寫出建設(shè)性的建議，以此拓展學(xué)生的思路，盡量讓項(xiàng)目的科學(xué)性、嚴(yán)謹(jǐn)性和創(chuàng)新性能夠反映在學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報告上。

5 結(jié)束語

在計算機(jī)物聯(lián)網(wǎng)方向電子技術(shù)學(xué)時較少，不能充分、系統(tǒng)地學(xué)習(xí)電類課程的情況下，通過本文電子工藝實(shí)訓(xùn)改進(jìn)教學(xué)方法，可以使學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力有明顯的提高并較好地掌握了電子產(chǎn)品工藝實(shí)訓(xùn)的專業(yè)技能。大部分學(xué)生掌握了元器件的識別和檢測方法，較好地掌握了印制板再流焊的工藝流程和手工進(jìn)行補(bǔ)焊維修技巧，并能進(jìn)行正確安裝小型電子產(chǎn)品。在協(xié)作學(xué)習(xí)和項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)中，學(xué)生的綜合能力得到了較大的提高，增強(qiáng)了統(tǒng)籌安排和協(xié)調(diào)計劃的能力，為物聯(lián)網(wǎng)方向的技術(shù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。

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