物聯網專業電子工藝實訓課程研究與實踐

孫媛

摘 要： 電子工藝實訓是工科院校的一個重要教學環節，是培養現代工程所需要的應用型人才的重要途徑。結合學校實際，針對物聯網專業特點，對電子工藝實訓的教學進行了初步的探索與實踐。在實訓內容上著重對理論授課、學生自學、企業調研、實驗室實習、實訓延伸、實訓考核幾個方面進行了設計，提出了電子工藝實訓教學的新思路，取得了較好的教學成果。

關鍵詞： 物聯網； 電子工藝； 實訓內容； 創新能力

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

0 引言

在WWW和移動互聯網之后，互聯網革命正在航向第三個也是最有潛力的“突破性”階段——物聯網，物聯網英文名字為Internet of Things（IOT），物聯網即Machine to Machine，旨在實現系統之間的智能互連。在業界被認為是繼計算機、互聯網與移動通信網之后的世界信息產業第三次浪潮，它將產生巨大的經濟效益和社會效益。物聯網人才目前社會需求量很大，且未來幾年，物聯網會在社會中更普及，社會就業前景將會比較好。因此，必須重視物聯網的研究和專業人才的培養。

我院開設了計算機科學與技術專業的物聯網方向。物聯網方向主要包括：傳感采集控制、通信網絡、系統應用。其中傳感器控制方向主要培養學生對于現有的和未來可能發展的各種傳感數據的獲取和認識，并從物聯網產業鏈的角度對其分析。物聯網產業主要有感知控制、數據傳輸和數據處理三個環節。感知控制主要通過感知設備對物獲取感知信息，涉及到物聯網中的硬件系統，這個環節需要電子設備技術人員以及芯片制造人員，當物的信息被感知到，就可以通過數據傳輸到數據處理環節，對數據進行分析、控制，從而進行應用。因此我們把電子工藝實訓課作為物聯網專業的基礎實踐課程，通過電子工藝實訓課引導學生理解電子設備、芯片，以及這些設備是如何感知信息和處理信息的，也為后續物聯網方向專業課奠定基礎[1]。

1 實訓目標確定

電子工藝實訓的目的是通過工藝訓練使學生獲得電子制造工藝的基礎知識，初步接觸電子產品的生產實際，了解電子產品生產工藝流程，熟悉崗位職責，增強創新意識，為今后從事有關專業奠定實踐基礎。圍繞電子產品生產流程，建成能滿足專業實踐教學要求的校內實驗室，培養學生具備小型電子產品的設計、加工、安裝、調試與性能測試等實訓動能。

從事電子產品開發、生產、管理的技術人員，必須具有典型電子產品的組裝調試能力、檢驗能力和制作能力。電子產品設計與制作的實踐教學目的正是為了培養學生的這些能力，它是參照相關職業資格標準而設置的。電子工藝的實習是重要的實踐環節，其目的是鞏固和加深所學電子技術的知識，通過學生自己動手設計、制作一兩種電子產品，了解并掌握電子產品設計、制作的基本方法，掌握基本技能和工藝知識，培養學生嚴謹的科學作風，全面提高學生的實踐動手能力和分析問題、解決問題的能力，為學習后續課程，完成畢業設計以及從事電子技術相關課程奠定基礎[2]。

改革傳統的組裝固定電子產品的驗證式教學模式，變單一實習產品為多種實習產品供學生任選，增加學生自主設計、制作的內容，充分尊重學生在實踐教學中的主體地位，允許學生按照教學要求自主選擇、設計實習內容，充分發揮學生在實踐教學中的想象力和創造力，培養學生團隊協作精神。

通過該課程的學習和實驗，使學生掌握利用軟件對電子線路進行分析和設計的方法。在實驗過程中讓學生根據題目要求，擬定設計方案，并在計算機上完成原理分析、電路設計和模擬仿真，在完成仿真的基礎上，再經過選定元器件、制版、組裝、焊接、調試等環節，最終完成電子產品開發。

2 實訓內容

在進行電子工藝實訓教學改革的過程中遵循層次教學法，由淺入深，循序漸進引導學生對電子工藝、電子設計的認識和提高，主要進行以下幾方面的工作。

2.1 企業調研

首先從企業調研開始，熟悉企業中電子工藝生產流程。通過企業調研，了解電子產品生產流程是由原材料進廠檢驗、倉庫管理、領料、器件整形、裝配、焊接、調試、老化、成品入庫、出廠檢驗等環節組成；主要生產設備有流水線、貼片機、再流焊機、插件機、波峰焊機、元器件成型機、切腳機、ICT、PCT等。其次對電子行業產品生產廠的生產工藝進行分析和分解，明確主要工作崗位和典型的工作任務，將生產過程進行分解，遵循由易到難、由簡單到復雜的原則，設計出可具體實施的實訓項目。

2.2 理論授課

電子工藝實訓的特點是內容多、實踐性強，在學生實踐操作之前應先進行理論授課。為了提高授課效率應注意授課技巧，利用實踐周集中時間，采取在電子技術實驗室進行教學，在教學過程中展現元器件圖片、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、基本焊接調測方法、Protel99電路板設計軟件的使用、本次實訓中需完成的產品要求等，并向學生介紹整個電子工藝實訓安排，實訓計劃的主要內容包含：任務、目的、終期結果、評定標準、安全注意事項等。

2.3 學生自學

由于理論授課不可能講解地面面俱到，而且實訓內容廣泛，因此要想深入掌握實訓的內容，學生必須充分自修，由教師指定在實訓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用，對于延伸和加強的內容，讓學生通過上網或者到圖書館查閱相關資料，通過自學，掌握本次實訓相關知識，完成實訓內容，自學過程對于擴展知識面，提高自身能力很有幫助。

2.4 實驗室實習

在完成理論授課后，學生對電子工藝相關知識有了初步的了解，但還缺乏感性認知。為此，我們組織了校內實驗室實習，讓學生學習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。之后掌握工藝實訓裝置、電工技術裝置的操作與使用。以組裝、焊接、調試超外差式收音機開始進入電子工藝實訓實習階段。

學習電子技術往往是從收音機的裝配開始的，這不僅是因為收音機的裝配制作過程充滿了趣味性、挑戰性，同時還因為在一臺完整的收音機中幾乎包含了各種基本的單元電路，如變頻（混頻）、振蕩、中頻調諧放大、檢波、低頻電壓放大和功率放大等，通過收音機的裝配可以比較全面地學習電子技術。一臺標準的收音機電路通常是以超外差方式工作的，不僅僅收音機，其他各種接收機如電視機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對我們進一步學習其他更復雜的電子裝置是大有好處的。

通過對超外差式收音機組裝，培養學生電子元器件識別，相應工具的操作，相關儀器的使用，電子設備制作、裝調的全過程，掌握查找及排除電子電路故障的常用方法。同時培養學生收音機的實際生產知識和裝配技能，理論聯系實際的能力，提高分析問題和解決問題的能力，增強他們獨立工作的能力。同時，組裝的過程也是對學生團隊合作能力的培養過程。

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

在電阻識別方法中，綜合運用工程識別方法和實驗測量方法，例如，在安裝收音機的過程中，學生可以學到很多書本上講得少而實際工程中用得非常多的方法和經驗，例如電阻的識別方法。一般我們在普通物理和電工學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，而在實際的使用過程中，可以采用兩種方法：首先通過電阻阻環來識別電阻阻值；然后利用萬用表測量來驗證。其他的電容等的識別方法也是結合工程方法和測量方法。

3 實訓延伸

電子設計是一項創新性、創造性和實踐性的活動，對某一個電子產品的組裝只是引入電子工藝實訓的開始階段，如果使學生能夠舉一反三，真正掌握電子產品的實物形態的設計、組裝焊接、調試、改裝，還需要不斷地實踐和提升。結合多年的電子工藝實踐教學經驗，我們采用層次教學方法，由一個項目延伸到多個項目。本項目根據電子工藝實訓課的特點，開發一些綜合性、實用性、趣味性強的小型課題或一些電子產品，供學生選用，使學生通過電子產品的設計與制作能夠了解電子產品原理圖的繪制、PCB板設計制作、產品安裝調試、編程、原理分析等工作，又將單片機的技術與電子技術結合，學生可以開發出基于單片機的智能系統，激發學生開發電子產品的興趣。營造廣闊的空間，使學生的學習過程充滿自主性和創造性。

參加電子實習的學生在完成超外差式收音機組裝之后，進行提高部分的實訓。學生可以自由組合成項目小組，以1～3人為一組，自行擬定或選擇項目，在規定時間內，分工、合作完成制作項目原理圖的設計、組裝、調試，自行設計工藝過程，最后形成一個完整的產品和實習報告，使學生在單元電路設計、系統電路分析、整機調整等方面都有一個質的飛躍。開展創新實訓可以調動學生的探索精神，改變學生被動實訓的心態，提高實訓教學的效果和質量。這就要求指導教師在實訓教學中以學生發展為中心，運用多元化的教學方法[4]。

4 實訓成績考核

實訓教學在電子工藝實訓環節中，對創造良好的團隊協作學習的環境，激發學生學習的主動性起著十分重要的作用。教師應對實訓項目進行過程的指導，對過程進行檢查，及時給學生以指導和幫助，并對項目實施環節進行監控和管理，從而保證項目的順利實施和進展。

首先，向學生布置項目任務。指導老師把組裝小型收音機的任務和要求向學生作詳細說明，使學生有明確的目標，知道實訓項目的內容是為了什么目標，實訓項目工作的最后結果應達到怎樣的要求，實訓項目工作完成后必須達到什么標準[5]。

其次，引導學生撰寫規范的實驗報告，有一些重要的實驗報告給學生寫好模板，學生可以根據自己的實驗數據進行填寫，這樣實驗報告比較規范。在實驗總結部分要求學生根據自己對實驗的理解，寫出建設性的建議，以此拓展學生的思路，盡量讓項目的科學性、嚴謹性和創新性能夠反映在學生的實驗報告上。

5 結束語

在計算機物聯網方向電子技術學時較少，不能充分、系統地學習電類課程的情況下，通過本文電子工藝實訓改進教學方法，可以使學生自主學習能力有明顯的提高并較好地掌握了電子產品工藝實訓的專業技能。大部分學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行補焊維修技巧，并能進行正確安裝小型電子產品。在協作學習和項目實訓環節中，學生的綜合能力得到了較大的提高，增強了統籌安排和協調計劃的能力，為物聯網方向的技術專業課程的學習打下良好的基礎。

參考文獻：

[1] 白潔.電子工藝實訓教學改革與實踐[J].實驗技術與管理，2010.7：161-163

[2] 岑小林.電子工藝實訓教學探索[J].教研，2011.2：38-39

[3] 沈麗瓊.電子工藝實訓課教學6S管理模式研究與實踐[J].廈門教育學院學報，2011.2（13）：41-44

[4] 孫浩君等.項目教學在電子工藝實訓環節中的應用[J].高教高職研究，2009.35：194-195

[5] 吳亞州等.基于多媒體技術背景下的電子工藝實訓教學探討[J].河北工程大學學報（社會科學版），2009.1（26）：125-127