工程認(rèn)證下電子實(shí)踐課的研究與探索

王亞林， 查文華， 藍(lán)賢桂

(東華理工大學(xué)， 江西 南昌 330013)

0 引言

“電子技術(shù)實(shí)訓(xùn)”課程是電子信息、電子科學(xué)等電類(lèi)專(zhuān)業(yè)的實(shí)踐類(lèi)課程，目前，較成熟的教學(xué)方式主要體現(xiàn)在培養(yǎng)學(xué)生基本實(shí)踐技能、提升工程綜合思考能力和創(chuàng)新能力等方面，內(nèi)容難度由簡(jiǎn)單到復(fù)雜、循序漸進(jìn)模式施行[1]；通常以一個(gè)作品構(gòu)思開(kāi)始，布局、安裝，最終經(jīng)過(guò)調(diào)試后，再驗(yàn)收完作品作為終點(diǎn)，基本流程如圖1所示。

但在當(dāng)前工程認(rèn)證要求下，認(rèn)證的核心理念是堅(jiān)持以學(xué)生為中心的OBE(產(chǎn)出導(dǎo)向教育)模式，需對(duì)傳統(tǒng)實(shí)踐方式進(jìn)行深化和革新[2]。

本文以電子信息工程專(zhuān)業(yè)為研究對(duì)象，提出工程認(rèn)證下電子實(shí)踐課的研究、探索方法，研究思路框圖如圖2所示。

1 需解決的教學(xué)問(wèn)題

工程認(rèn)證要求的實(shí)踐教學(xué)，核心是以學(xué)生為中心、成果為導(dǎo)向和持續(xù)性創(chuàng)新，需具有持續(xù)改進(jìn)經(jīng)驗(yàn)和內(nèi)容，任務(wù)以項(xiàng)目式方式展開(kāi)，完整的項(xiàng)目?jī)?nèi)容可增強(qiáng)學(xué)生可持續(xù)性學(xué)習(xí)的動(dòng)力和耐力，方便解決以下問(wèn)題：保持優(yōu)勢(shì)方法的基礎(chǔ)上，以通俗易懂的方式將理論過(guò)渡到實(shí)踐，讓學(xué)生做到知行合一、理實(shí)兼融；注重實(shí)踐收獲和經(jīng)驗(yàn)積累，最終培養(yǎng)學(xué)生具有解決工程問(wèn)題的思維能力、具有持續(xù)學(xué)習(xí)、創(chuàng)新和設(shè)計(jì)等能力。

圖1 基本流程框圖

圖2 研究思路框圖

2 改革目的

抓住大學(xué)生在大學(xué)階段是學(xué)習(xí)能力最強(qiáng)、創(chuàng)新興趣最濃的特征，真正做到學(xué)思結(jié)合、研教結(jié)合，完成作品驗(yàn)收只是階段性成果，此后再對(duì)作品持續(xù)性研究和改進(jìn)，深加工完成的實(shí)踐作品，引導(dǎo)學(xué)生參加大學(xué)生“創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)”競(jìng)賽、電子技能大賽、“互聯(lián)網(wǎng)+”、“創(chuàng)青春”等各種國(guó)賽省賽活動(dòng)和申報(bào)大學(xué)生基金項(xiàng)目等，進(jìn)行深度歷練和考驗(yàn)，這對(duì)其以后的就業(yè)方向選擇和個(gè)人發(fā)展目標(biāo)明確都有著積極深遠(yuǎn)的影響[3]。

3 經(jīng)典實(shí)訓(xùn)案例

將電子技能大賽題目“紀(jì)念館游客進(jìn)出自動(dòng)計(jì)數(shù)顯示器”作為實(shí)踐項(xiàng)目，此電路現(xiàn)在已經(jīng)被作為經(jīng)典實(shí)訓(xùn)內(nèi)容之一，電路涉及到的元件和電路圖等理論知識(shí)，均具有代表意義。對(duì)“電工電子技術(shù)”、“電路”等對(duì)應(yīng)基礎(chǔ)課程知識(shí)的綜合性應(yīng)用較好，經(jīng)此鍛煉，學(xué)生對(duì)元件、工具的選擇和采購(gòu)等有了初級(jí)經(jīng)驗(yàn)。

3.1 實(shí)踐內(nèi)容

1)項(xiàng)目功能介紹

設(shè)計(jì)一種可紅外線檢測(cè)、聲響、累加計(jì)數(shù)的裝置，安裝在會(huì)場(chǎng)、展館等場(chǎng)所的入口與出口處，,一旦游人經(jīng)過(guò)該裝置的進(jìn)、出口時(shí),黃色發(fā)光管變亮且揚(yáng)聲器立即發(fā)出清晰、響亮“…?！K…”聲,然后計(jì)數(shù)器自動(dòng)加1。該項(xiàng)目可自動(dòng)統(tǒng)計(jì)每天的進(jìn)出人數(shù),當(dāng)工作人員下班、關(guān)閉場(chǎng)地前先檢查出、入口累加計(jì)數(shù)器的計(jì)錄，看進(jìn)出人數(shù)是否相等，可大大減輕場(chǎng)地清理的工作量[4]。

2)原理圖的繪制

根據(jù)功能要求，利用AD 15繪制出實(shí)踐原理圖，如圖3所示。采用AD 15的優(yōu)點(diǎn)是在SCH編輯環(huán)境繪制原理圖時(shí)，可同時(shí)創(chuàng)建出材料報(bào)表文件，點(diǎn)擊Bill of materials可列出元件清單，如圖4所示，根據(jù)這一清單可以方便購(gòu)買(mǎi)實(shí)際需要的元件，所購(gòu)元件如圖5所示[5]。

圖3 項(xiàng)目實(shí)踐原理圖

圖4 元件清單

圖5 購(gòu)買(mǎi)實(shí)踐元件

3)元件介紹

實(shí)踐開(kāi)始前，學(xué)生需研讀圖3，弄懂每個(gè)元件在電路中的連結(jié)邏輯、工作原理，對(duì)采購(gòu)清單上的主要元件做理論回顧和特征介紹。其中色環(huán)電阻R、NE555、集成芯片S9013、CD4518BD、CD4511BE、喇叭這些重要元件的功能和工作特性，務(wù)必要清晰明了。

3.2 焊接要求

(1)備用工具需要準(zhǔn)備電烙鐵、萬(wàn)能板、鉛錫焊料、烙鐵、烙鐵架、海綿紙、吸錫器、鑷子、斜口鉗、操作臺(tái)等，需熟悉這些器件及設(shè)備的規(guī)格特性。

需要注意的是，直插式元件要用鑷子夾住引腳，做一定角度調(diào)整，方便順利插入萬(wàn)能板孔；在萬(wàn)能板頂層放置間距合適的元件，底層走線以橫平豎直為主，在實(shí)現(xiàn)功能前提下兼顧作品的美觀；當(dāng)個(gè)別元件在頂層無(wú)法放置時(shí)，可焊接在萬(wàn)能板底層；當(dāng)?shù)讓由贁?shù)地方走線會(huì)造成短路時(shí)，則用帶塑膠的導(dǎo)線進(jìn)行飛線聯(lián)結(jié)或從頂層布線。

(2)焊接技巧上，注意手拿電烙鐵姿勢(shì)為執(zhí)鋼筆寫(xiě)字狀，烙鐵頭距離鼻子40厘米左右，烙鐵頭與萬(wàn)能版角度在45°；由于元件各異，在焊接紅外接收頭、二極管、三極管時(shí)，溫度設(shè)在260°左右，插槽、阻容類(lèi)不超過(guò)350°。由于實(shí)踐元件以插件為主，先將烙鐵頭呈45℃角放在被焊元件一個(gè)引腳上﹐再將錫絲靠近烙鐵尖，烙鐵與錫絲停留時(shí)長(zhǎng)2～4 s，直到焊錫完全自然包覆在引腳周?chē)秃副P(pán)上，焊錫形狀以橢圓錐型為佳，焊錫與焊盤(pán)接觸完整光滑，無(wú)毛刺和縫隙。

4 持續(xù)性研究及產(chǎn)出

經(jīng)過(guò)一系列實(shí)踐訓(xùn)練，學(xué)生能按質(zhì)按量完成實(shí)踐要求，理論和實(shí)踐基礎(chǔ)均得到鞏固；此過(guò)程奠定了對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行深度開(kāi)發(fā)和研究的基礎(chǔ)，對(duì)專(zhuān)業(yè)構(gòu)架有了更深一步的認(rèn)識(shí)[5～6]。

4.1 持續(xù)研究

1)簡(jiǎn)單課題申報(bào)

在前期實(shí)踐基礎(chǔ)上，推動(dòng)學(xué)生進(jìn)行深度學(xué)習(xí)研究。初次實(shí)踐的作品，在作品布局布線和焊接技能技巧方面，需要再次研究學(xué)習(xí)，使作品更加精細(xì)化。

方法是將圖3架構(gòu)的內(nèi)容，功能進(jìn)行擴(kuò)展，利用開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)室場(chǎng)地，做出成品，調(diào)試成功后，引導(dǎo)學(xué)生參與大學(xué)生校級(jí)基金申報(bào)等；由于此處有支撐的作品，可起到啟發(fā)性的效果，使學(xué)生的學(xué)習(xí)目的性更加具體化和形象化。

2)深度研究

此方法是在熟悉了圖3對(duì)應(yīng)的元器件特性后，獨(dú)立思考，創(chuàng)新一個(gè)新的作品，添加新的元器件，此即鞏固了老的學(xué)習(xí)內(nèi)容，也鍛煉了發(fā)掘新作品和新元器件的能力；此過(guò)程延續(xù)時(shí)間一般較長(zhǎng)，可延續(xù)到大學(xué)畢業(yè)甚至更高一階段的學(xué)習(xí)研究。

比如，學(xué)生經(jīng)過(guò)查閱知識(shí)產(chǎn)權(quán)等文獻(xiàn)，研究一個(gè)新的課題“便攜式多用途紅外光電安全保護(hù)裝置電路”，該課題功能多樣、安裝容易、性能穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)緊湊、對(duì)光容易等特點(diǎn)，可以很方便地安裝于沖床、門(mén)窗防盜等環(huán)境中，給工作人員提供安全保障；根據(jù)使用需求，還能擴(kuò)展出火災(zāi)報(bào)警等傳感功能，思路框圖如圖6所示?？驁D中所涉及紅外收發(fā)器件、555時(shí)基電路、控制自檢等知識(shí)，在本文的典型實(shí)踐例子中，均有系統(tǒng)地掌握了；而涉及其他的元件，則是小范圍的新知識(shí)拓展。

圖6 多用途紅外光電保護(hù)框圖

4.2 產(chǎn)出

在體現(xiàn)產(chǎn)出成果上，當(dāng)是簡(jiǎn)單性的研究?jī)?nèi)容時(shí)，可發(fā)表一般刊物的論文或者申請(qǐng)實(shí)用新型專(zhuān)利。對(duì)于研究度更深的作品，可引導(dǎo)學(xué)生參與校級(jí)基金申報(bào)、參與技能競(jìng)賽、在校大學(xué)生“創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)”競(jìng)賽、“互聯(lián)網(wǎng)+”、“創(chuàng)青春”等各種國(guó)賽省賽；指導(dǎo)申請(qǐng)發(fā)明專(zhuān)利、發(fā)表更高級(jí)別科研論文等。

5 結(jié)語(yǔ)

學(xué)生在學(xué)習(xí)中養(yǎng)成這些良好的思維習(xí)慣、基本自主研究能力、創(chuàng)新能力時(shí)，已具備了學(xué)習(xí)的持續(xù)興趣和基礎(chǔ)。過(guò)程的正向?qū)嵤┖头聪驅(qū)嵤┬纬砷]環(huán)反饋方式，使實(shí)訓(xùn)方式方法持續(xù)性改進(jìn)和提高，良性循環(huán)。實(shí)訓(xùn)內(nèi)容、方案的正向?qū)嵤┻^(guò)程中，做到由知識(shí)課堂向能力課堂的轉(zhuǎn)變，研教結(jié)合，真正做到產(chǎn)出式教學(xué)；再由反向?qū)嵤?，進(jìn)一步驗(yàn)證、改進(jìn)實(shí)訓(xùn)架構(gòu)的邏輯性、嚴(yán)密性和可靠性，使學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、設(shè)計(jì)創(chuàng)新能力得到提高。