自動化專業電工電子教學模式改革的探索

牛炯 陳家林 陳震 劉蘭軍 周琳

摘要：課程實習是自動化專業本科教學活動中的一個重要的實踐環節，在明確自動化專業電工電子實習重要性的基礎上，針對傳統的課程實習模式存在的不足，按照高素質創新型人才培養目標的要求，以能力培養為導向，對自動化專業課程實習改革進行了探索。提出從工程實踐角度出發，培養學生自頂而下的設計方法。實踐教學結果表明，課程實習的教學質量得到了的提高，大大激發了本科生自主學習的熱情，教學效果得到了明顯的改善。

關鍵詞：自動化專業；電工電子實習；工程實踐

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）07-0101-02

一、引言

電工電子實習是學校實踐教學環節的重要組成部分，我校自動化專業安排在大二結束的夏季學期，該實習致力于培養學生熟悉電子產品設計方法以及運用知識獨立分析和解決問題的能力。培養學生嚴謹求實的科學作風，使學生從被動學習轉為主動學習和自主探索，實現知識向能力的轉化。通過這樣的實習，提高學生電路分析能力，增強獨立工作，獨立思考的能力。同時在討論中，培養學生的團隊協作能力。這是教學計劃的一個重要的環節和組成部分。長期以來，實踐性教學環節一直處于輔助從屬的地位，從思想上和做法上都沒有提高到像理論教學那樣重要的地位上來；同時由于受到實習時間、場地、經費、學校招生規模逐年擴大等諸多因素的影響，電工電子實習更多的局限在完成幾個簡單的驗證性實驗，導致無法激發學生自主學習的熱情，自動化專業學生的工程實踐能力得不到鍛煉，更別說全面的提高學生的綜合素質，實現綜合能力的培養。我們針對自動化專業的電工電子實習教學的要求和特點，結合工程教育專業認證要求，對自動化專業電工電子實習教學改革進行了探索，并且獲得了良好的教學效果。

二、電工電子實習的重要性和存在的問題

電工電子實習是教學計劃中一個重要的實踐性教學環節，致力于培養學生綜合運用知識的能力和創新意識，使學生理論聯系實際，鞏固和加深課堂所學知識，培養學生的動手能力，觀察、分析、解決問題的能力，培養學生嚴謹求實的科學作風，使學生從被動學習轉為主動學習和自主探究，實現知識向能力的轉化。參與電工電子實習的自動化專業的學生已經系統地學習了本專業的專業基礎課程，如《電路原理》《模擬電子技術基礎》以及《數字電子技術基礎》等，掌握了各單元電路的基本原理，并在相關實驗課程中進行了單元實驗，能夠獨立進行單元電路的設計和程序的編寫。但根據以往高年級同學的生產實習以及畢業設計情況來看，學生雖然經過了大量的實驗和設計，大部分同學仍然并沒有頂層設計的概念，甚至拿到一個綜合性題目后不知如何下手，更別說滿足設計指標的要求，因此無法將課堂學習到的知識真正運用解決實際問題。傳統的電工電子實習模式受到教學理念、實驗條件以及經費等客觀因素的影響和約束，主要體現在以下幾個方面：①實習內容簡單，教學大綱缺乏科學性和合理性，無法滿足新時期的需求；②隨著學生人數的增多，指導教師投入精力有限，無法滿足對每個同學實時指導的需求；③實驗室管理體系不完善，隨著學校逐年擴招，指導大量學生完成較為復雜的設計、焊接以及調試，需要有好的管理理念和方法；④由于學生完成的任務僅僅局限在簡單的焊接和相對簡單的電路調試，無法激發學生自主學習的熱情，因此學生積極性不高，教學效果不佳；⑤實習內容不滿足培養創新性工科人才的培養目標。

由此可見，積極探索出一種適合現階段實際情況的自動化專業電工電子實習模式，提高電工電子實習質量，是實踐教學改革的一項重要工作。

三、自動化專業電工電子實習的改革與實踐

本科生在平時學習中通常只是學習一門門的課程，完成學分的積累，所學的知識點都是“剝離的”、“孤立的”，并沒有以“聯系的”、“系統的”觀點來學習本專業的知識，很多時候是學了后面的知識，忘了前面的知識，建立不起來知識點之間相互的聯系。針對這些問題，我們及時轉變教育觀念。電工電子是自動化本科生開展的第一門綜合性實踐教學課程，培養學生在實習過程中從工程角度出發，站在頂層設計的角度思考問題，增強學生系統工程的意識和實踐動手能力，為工程實踐奠定良好的基礎。

1.成立電工電子實習小組，完善電工電子。實習教學內容電工電子實習的主體是大二升大三的學生，在這個階段他們僅完成了專業基礎課程的學習，因此在實習內容的設計上必須圍繞他們已經學習過的知識展開，使學生在為期4周的電工電子實習過程中，能夠站在頂層設計的角度思考問題，從工程角度出發，完成方案設計、電路仿真、電路板的焊接和調試以及實習報告的規范化書寫等流程。下面對各個環節開展的工作進行詳細介紹：①方案設計環節：由指導老師給定設計題目，并對題目中涉及到的知識點和參數指標進行分析和講解，學生在給定時間內圍繞相關知識點查閱資料，設計系統方案；然后指導教師對學生查閱的方案進行初次答辯，并進一步針對方案中的問題進行分析講解，分解和細化方案，將任務分解成獨立的單元模塊，明確每個單元模塊的原理和輸入輸出關系，使學生深入理解方案的設計思路和方法。然后學生根據任務要求和指標對各模塊進行電路設計和理論計算。②電路仿真環節：學生理解了單元模塊的工作原理和輸入輸出關系后，根據所學的知識設計電路，并在multisim軟件上對電路進行仿真，驗證電路設計的正確性。這個環節能夠充分調動學生的主觀能動性，利用所學的知識結合工程應用，解決實際問題。③電路板焊接環節：這個環節在仿真環節全部完成后進行，主要培訓學生的焊接能力。焊接前指導教師給學生講解不同封裝類型器件的焊接方法和焊接過程中的注意事項，強調弱電使用安全規范。指導教師發給學生已經制作好的印刷線路板（PCB），學生根據印刷線路板的原理圖進行焊接，PCB板上的各個單元模塊都是獨立的。④電路調試環節：這個環節主要訓練學生獨立思考問題和解決問題的能力。所涉及的綜合性實驗包含模擬電路部分和數字電路部分，學生在完成焊接后，對各個單元模塊電路進行調試，使每個單元模塊的輸出與理論計算相符。⑤實習報告的書寫：學生在完成作品的驗收后，需要進行實習報告的書寫，本環節主要是培養學生規范化書寫設計報告，要求對實習過程中遇到的問題進行分析和總結，能夠分析輸出結果進行誤差、動態范圍以及線性度等相關指標分析，并對實習的各個環節提出意見和建議，使指導教師能夠通過該反饋機制不斷地完善實習流程和教學方法。

2.建立科學完善的考評體系。電工電子實習成績是對學生實習情況的全面評價，因此必須建立科學客觀的考評機制，客觀、真實地評價學生的實習效果。實習結束后，由指導教師根據學生實習出勤情況、作品驗收情況、考試成績以及實習報告四部分評定實習成績，其中出勤情況占10%，作品驗收情況占30%，考試成績占20%，實習報告占40%。作品驗收主要包括學生方案設計驗收、仿真結果驗收、焊接驗收以及電路板性能測試驗收四部分，通過分環節驗收可以有效地對學生的實習進行過程監管。

四、結束語

電工電子實習的改革在我校自動化專業已經實施了三年，從教學效果來看，電工電子實習改革是行之有效的，很大程度上提高了電工電子實習的質量，本科生通過電工電子實習，經歷了自頂而下設計過程，由于學生完全參與了設計到實踐的環節，大大地激發了學生自主學習的熱情，同時強化了學生系統工程意識，為后續課程的學習以及實際工程設計奠定了良好的基礎。電工電子實習教學環節的改革與完善是一項長期的任務，雖然在我校自動化專業的教學實踐中取得較好的教學效果，但仍需要不斷地加強和完善，以滿足不斷發展的現代教育的要求。

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