對電子工藝實習教學模式和方法的探索

王正峰 黨會 李雪 駱曦 付榮榮

摘要：電子工藝實習是一門實踐性很強的技術基礎課，既承擔著基本技能和工藝知識的入門向導功能，同時又起到創新精神啟蒙的作用。本文介紹了電子工藝實習教學實踐中新的教學思想和模式，旨在增強學生實際動手能力，培養縝密的邏輯思維，激發創新精神。

關鍵詞：探索；創新；改革；電子工藝

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）09-0146-02

引言

電子工藝實習課程作為燕山大學所有工科專業的基礎實踐課程，受眾面廣，應擔負起“創新創業”理念的普及和推廣。課程不應僅局限于電子線路制作的全過程和模仿式的焊接訓練或簡單的布局布線方面的設計要求，更重要的是讓學生真正學到實際工作中需要的關鍵知識，培養實際動手能力和創新思維，適應社會發展需求。在生產生活高度機械化的背景下，以焊接組裝調試為模式的電子工藝實習課程已經不能滿足學生后續學習的需求，距離創新創業更是遙不可及，應該對電子工藝實習課程進行適當改進。

一、電子工藝實習教學模式的探索

燕山大學電子工藝實習基地起步較晚，自1997年以來每年都有相應的改進措施。但課程大方向改變不大，都是結合學生所學知識對電子產品進行原理分析與設計，掌握常用電子元器件及設備的使用方法，了解電子系統設計基本流程。焊接、組裝和調試是課程的主要內容。充電器，20世紀很流行的設備，那時候沒有充電寶，充電電池是常見的儲能元件。以當時的角度去看，學生制作一個充電器無論從理論學習還是生活應用都具有相當大的意義。整流濾波電路，穩壓電路，保護電路，學生在理論課上學的內容都可以在這里用上，理論聯系實際應用，可以幫助學生更加牢固地掌握知識。收音機似乎是該課程的標配，大多數院校在該課程的設置上都選擇了制作一個收音機，不可否認的，收音機的確是一個經典的頻率電路，LC諧振電路、混頻電路、電容的各種作用在這里得到充分的體現。在收音機的制作上，選擇使用SMT的方式完成，在學習了頻率電路特性的同時對SMT技術也有一定的了解，這種方法使得收音機的制作成功率較高。對于電類學生，需要額外完成一個電子小制作，主要考察學生排版布線的能力。在制作過程中，一旦作品出現錯誤，學生很難通過自己對電路原理的理解將作品修理好，而維修的任務就落到了老師身上——顯然，這是有違教育的初衷的：教育的目的是為了激發和引導學生的自我發展之路。

二、改進的電子工藝實習

改進后的電子工藝實習以STM32為核心制作各種電子器件，MCU選擇STM32F103C8T6芯片，以焊接、編程、組裝、調試的方式讓學生體驗嵌入式電子系統設計流程。焊接是基礎，更是重點，焊點的好壞直接決定著電子產品功能是否能實現；編程則能鍛煉學生的邏輯思維，縝密的邏輯是科學探索和研究中不可或缺的能力；組裝和調試則鍛煉學生的動手能力和解決實際問題的能力。電子工藝實習的對象是大二和大三學生，他們只有C語言基礎，還沒有接觸到單片機、嵌入式系統等相關課程，對STM32更是一無所知，而電子工藝實習不是理論課，耗費大量時間給學生說寄存器、庫函數、中斷、定時器等STM32的相關知識顯然是不行的。對此，怎么上課，怎么在有限的時間內讓學生學會使用STM32成為重點。STM32CubeMX是近幾年開發STM32比較流行的一個工具，使用該軟件配置好相應的引腳后，它可以直接生成初始化代碼，還能生成引腳配置信息的PDF和TXT文檔，方便查閱和設計原理圖，學生只需要編寫邏輯語句就可以完成一些簡單的輸入輸出模塊的使用，適合入門者使用。

1.改進的電子工藝實習課程設置。課程以通識普及為重點，使學生對嵌入式系統有所了解，培養學生的創新意識。課程涉及多個電子模塊，采取單一模塊講解，多模塊組合使用的授課模式。同時增加課內實踐環節，將課內設計的小作品應用到實際生活，并組織班級競賽，培養學生團隊配合能力。流水燈模塊由學生使用萬能板自己焊接，既鍛煉了焊接技術又考察了基本的電路設計能力。蜂鳴器模塊使用的是無源蜂鳴器，改變頻率（延時時間）使蜂鳴器發出不同的聲音。講解蜂鳴器唱歌的原理，學生可參考例程自行編寫一段歌曲的代碼，培養學生自主學習能力。觸摸按鍵使用比較簡單的按鍵掃描方法編寫代碼，配合流水燈完成對該模塊的學習。以上三個模塊比較簡單，只需要使用STM32CubeMX配置好輸入輸出模式，編寫主循環代碼就可以實現相應功能，熟練使用這三個模塊也是后續課程的基礎。數碼顯示管模塊和時鐘模塊是整個課程中最困難的地方，因為涉及到模塊與MCU的通訊，學生在理解上會有相當大的困難，因此這兩個模塊的學習以讀程序為主。由老師帶領學生逐步講解各個函數功能，配合說明手冊對這兩個模塊的驅動程序有所理解，了解重點函數的作用，在此基礎上配合觸摸按鍵模塊和蜂鳴器模塊制作一個時間可調的鬧鐘。課內實踐內容為霍爾效應傳感器模塊，霍爾效應傳感器應用范圍較廣，學生可配合數碼顯示管模塊做成簡易里程表、簡易碼表。該項目由老師組織班級競賽，充分挖掘學生的創造力和想象力，也可以解決許多在實際操作中遇到的問題。上課模式循序漸進，由易到難，由單一模塊到多個模塊，將課上學習與實踐活動相結合，教師融入到學生當中，提出關鍵問題，增加師生互動，逐步引導學生的自我發展之路，培養縝密的邏輯思維。

2.考核方式。一個合理的考核方式是對優秀學生的肯定，也是對普通學生的鼓勵。各種大型競賽中，不乏有大一、大二學生參加，他們對STM32很熟悉，對這些入門級模塊的使用更是嫻熟，因此要對他們單獨考核，不允許和其他人結組，以防其他學生對競賽學生產生依賴性。各模塊的考核中，程序是其中一項考核方式，為避免學生抄襲，課上設置學生討論時間，在該時間段內普通學生可自由結組進行討論，結組對象不能是左右各兩名同學，盡量避免臨近學生程序類似的現象，討論結束后每位同學單獨完成題目，老師在巡視過程中發現共性問題給以提示。競賽學生則由老師單獨制定題目，但與普通學生一起評分。每個模塊按照完成速度和代碼簡潔度作為給分指標點，成績單獨給出，總成績由各模塊分數總和以及報告分數確定。

三、改革過程中的不足

課程仍處于開始階段，很多方面存在不足，為完善后續課程，在課下進行課程滿意度調查。學生對課程設置、課程難度、期望學習的模塊以及是否對后續課程有幫助等方面提出自己的意見，調查表以匿名形式回收，學生可自由發表意見，對授課效果也可以得到真實的反饋。調查對象為信息學院各專業，近600人。調查結果表明，改革后的課程取得良好的教學效果。學生對課程設置表示滿意，課程難度適中。尤其課內實踐環節，極大地帶動了班級學習氛圍。為達到更好的教學效果，應在以下幾方面改進，在考核方面應采取更多措施，減少學生抄襲現象，培養學生獨立思考、自主學習能力。在授課模式上：①定期更換模塊，充實課內實踐環節，培養學生團隊協作精神，增強班級凝聚力；②定期開展課下競賽，激發學生創造力和想象力；③以視頻、圖片的形式展示更多電子成品，激發學生學習欲望，引導學生將課上所學內容緊貼實際，自己設計實用的電子作品，并將其轉化為電子成型產品。

結束語

筆者僅對電子工藝實習教學模式和方法進行初步探索，與之前的課程相比，增加了編寫代碼的環節，更貼近現代社會的發展趨勢。在今后的發展中，團隊會緊跟課程發展方向，積極探索改革工程訓練的方法，努力推進課程模式多元化，為培養創新型人才打下基礎。

參考文獻：

[1]沙德亮，崔素媛.對電子工藝實習發展的探索[J].教學研究，2008，31（3）：263-265.

[2]葉振忠，孫梅.電子工藝實習教學實踐的新探索[J].高校實驗室工作研究，2013，（3）：9-10.

[3]范曉志.電子工藝實習教學改革探索[J].實驗技術與管理，2013，（3）：163-165.

[4]關宗安.電子工藝實習教學內容的研究與改革[J].實驗技術與管理，2007，24（7）：127-129.

[5]韓芝俠，脫慧，饒漢文，等.電子工藝實習教學改革與實踐[J].實驗室研究與探索，2007，26（11）：108-111.

[6]懷特海.教育的目的[M].莊蓮平，王立中，譯.上海：文匯出版社，2012.