“新工科”背景下充分發揮《電子工藝實習》課程在電氣信息類實踐教學中的重要作用

王學忠，藺金元，王鵬珍

寧夏大學物理與電子電氣工程學院，寧夏銀川，750021

0 引言

“新工科”背景下要求學生具備“解決復雜工程問題”的實踐能力，其中實驗教學在培養過程中發揮著重要作用。《電子工藝實習》課程是針對通信工程、電氣工程及其自動化等電氣信息類工科專業學生所開設的一門實踐課程，主要是培養學生對電子元器件的識別能力、對電路分析的測試能力、對PCB板的設計制作能力、對電子儀器儀表的使用能力。該課程與其他專業課程之間有著緊密的聯系，對電氣信息類工科學生培養實踐能力非常有幫助。

在實際的工程中僅有軟件是不夠的，還必須有硬件才能構成系統，而要讓軟件與硬件協調工作，系統設計和調試是必須掌握的技能。PCB設計、焊接與調試應該是當今電氣信息類大學生的必修技能，沒有這個環節，在研發工作中就無法真正理解自己面對的對象、無法分析自己遇到的問題。因此，如何充分發揮好《電子工藝實習》課程貫穿電氣信息類課程的銜接作用，讓它為電氣信息類專業實踐教學的落實起到積極促進作用，需要我們深入研究和探討。

1 《電子工藝實習》課程的特點

《電子工藝實習》課程具備以下幾個特點。

（1）實踐性強。本課程是一門專業基礎課程，重在培養學生的工程實踐能力，能夠通過使用儀器、儀表和測量工具，培養學生分析問題和解決問題的能力。

（2）綜合性高。本課程屬于綜合性實驗課程，要求學生有較多的知識儲備，如電路的相關術語及概念、電路分析、數字電子技術、模擬電子技術等基礎知識，具備靈活運用這些知識的能力。

（3）環節較多。本課程包含的教學環節較多，首先要設計電路，然后按照流程使用各種設備制作電路板，包括磨板、覆膜、腐蝕、打孔、焊接等，步驟繁多，最后還要整機調試，分析并解決遇到的問題。

（4）耗時長。本課程教學環節多，需要的課時也多。尤其是電路板制作的過程和整機調試過程，這些環節僅僅靠平時的兩學時一節課完全不夠，所以工藝設計課程一般都需要集中時間，理論課停課一周來完成。

2 《電子工藝實習》的課程目標與實驗項目

《電子工藝實習》課程的課程目標與實驗項目分別如下。

（1）課程目標

課程目標1：培養學生能夠綜合運用所學知識，完成課程要求的實驗制作與調試，具備工程設計能力和實際動手能力。

課程目標2：培養學生能夠正確進行實驗操作，并對實驗結果進行分析和解釋，獲取合理有效的結論。

課程目標3：通過實驗過程，讓學生理解工程實踐的核心理念，了解工程師的職業性質和責任，能夠在工程實踐中自覺遵守職業道德和規范，履行責任。

課程目標4：培養學生能夠理解團隊協作的必要性，能夠主動與小組成員合作開展工作，能夠獨立完成團隊分配的工作。

課程目標5：訓練學生具備團隊負責人的素質，能夠組織團隊成員開展工作。

課程目標6：培養學生具備良好的文字組織能力，能夠撰寫規范的設計報告。具有良好的語言表達能力，善于溝通，能夠清楚闡述電子工藝設計中電路的組成、工作原理等完成工藝的重要環節和步驟總結。

（2）實驗項目

實驗項目1：安全用電及電子工藝設計流程講解。

實驗項目2：電子元器件的識別與檢測，錫焊技術練習。

實驗項目3：電路板（PCB）的制作。

實驗項目4：安裝調試，完成設計報告并匯報驗收。

學生通過分組完成電子工藝實習，認真做完這4個實驗項目就可以達到6個課程目標的訓練要求。

3 提高《電子工藝實習》課程教學效果的主要措施

《電子工藝實習》課程與電氣信息類的許多應用型課程關系密切，因此，應該要讓這門課程在實踐教學中發揮其積極的作用。對此，我們可以采取以下措施。

（1）要求學生嚴格按照工藝規范和儀器操作規范完成整個實習過程，培養學生嚴謹的工程實踐作風，提高動手能力。

（2）強化學生工程實踐能力，培養工程師責任感，能夠對電路系統進行測試與分析，培養學生工程師基本素質，為學生后續參加工作奠定基礎。

（3）更新設備，改進技術，為培養一流學生配備一流設備。工藝設計實驗室配備雙面板過孔、回流焊、絲印、平面焊等新型PCB制作工藝設備，讓學生能夠接觸到較為先進的現代電子工藝PCB制作技術，真正實現“校企無縫鏈接”的實踐能力培養，提高本科學生電子工藝實訓實踐能力和水平。

另外，配備液態金屬打印設備，可以直接打印自主設計的簡單電路，非常有利于學生的創新設計訓練。通過這些先進的制作工藝技術，最大程度地激發學生的學習興趣，為今后學生走向工作崗位打下堅實的實踐基礎。

（4）不斷提高教師自身素質和知識水平。實驗教師要不斷學習新知識、熟悉新設備，這樣才能將先進的工藝技術介紹給學生，才能更好地指導學生完成自己的電子作品。

（5）發揮《電子工藝實習》課程在其他電氣信息類課程中承上啟下的銜接作用。通過電子工藝實習課程，學生能夠自己動手完成高精度要求的、較為復雜的電路設計與制作，具備較強的實際動手能力。因此，在其他電氣信息類課程的開展過程中，合理與《電子工藝實習》課程銜接，對學生的學習效果會有所提升。

4 《電子工藝實習》課程與其他課程的關系

電氣信息類專業課程中，為了豐富學生的工程知識、培養他們的工程實踐能力，很多課程都是應用類課程。這些應用類課程如果要制作出實物作品，都或多或少會用到電子工藝實習課程學到的知識，可以獲得支撐作用[1]。

課程之間的相互支撐主要體現在以下幾個方面。

（1）《電子工藝實習》課程所用電路綜合了許多課程的內容，分析電路工作原理、調試電路的時候，需要用到其他課程的理論基礎。

（2）通過《電子工藝實習》課程，學生熟悉了常用的電路元器件及其基本特征，掌握了對這些電路元器件的識別與應用，為其他課程的實物制作奠定了基礎。

（3）在《電子工藝實習》課程的整機調試過程中，訓練了學生熟練使用儀器儀表以及相關工具的能力，可以獨立測試、分析電路工作狀態，對基本電路錯誤進行故障排除，提升了學生的動手能力，為其他課程的實物制作調試奠定了基礎。

《電子工藝實習》課程與其他課程的關系如圖1所示。

圖1 相關課程之間的關系

5 充分發揮《電子工藝實習》在電氣信息類實踐教學中的銜接作用

經過分析，電氣信息類課程中可以與《電子工藝實習》開展銜接的主要有4類課程。

（1）仿真軟件課程

這些電路仿真軟件課程主要學習電路設計、生成PCB電路等知識，通過仿真可以驗證電路結果，研究電路工作原理。這些課程比較容易結合到《電子工藝實習》課程里面。

我們以《電子線路CAD》課程為例：作為《電子工藝實習》課程的先修課程，《電子線路CAD》課程的主要內容如表1所示，重點學習軟件的使用。

表1 課程主要內容

當《電子線路CAD》課程結課的時候，一般結課方式是要求學生設計一個實用電路，畫出原理圖，生成PCB電路并仿真成功。如果我們能夠在后續電子工藝課程上讓學生把這個自己設計的電路制作出來，一定會提高學生的學習積極性。

通過這種課程之間的前后銜接支撐，不但能夠讓學生溫故知新，加深對前面課程所學知識的理解，而且通過工藝課程制作自己設計的實物，能夠激發學生更大的學習興趣，吸引他們自主設計電路，提高創新實踐能力。

（2）專業基礎課的課程設計

電氣信息類課程的課程設計，很多都要求做出實物。這些課程設計如果是作為先修課程或者平行課程，可以讓學生自主選題，設計出電路后先仿真看效果；然后，運用電子工藝課程學到的知識制作出實物，調試成功。例如，模擬電子技術、數字電子技術的課程設計，這些專業基礎課程用到的都是基礎電路，相對簡單，學生設計出來并制作完成相對容易，會讓學生比較有成就感。這樣銜接，既可以分別完成兩門課程的任務，又可以通過課程銜接，樹立學生的系統工程意識，訓練學生的工程思維。

（3）嵌入式系統課程

嵌入式系統課程是以微控制器為基礎的多事件處理平臺，要通過各種“輸入”方式獲取外界的控制和狀態信息，經過邏輯算法處理以后，再通過“輸出”將控制信息、狀態信息等按照外設的特性和需求送出。即使這類課程是專注于編程，也要了解輸入、輸出面對的外部對象的特性，滿足實時性要求，也就是說，必須了解硬件是如何工作的。因此，要入門嵌入式系統，成為一個名副其實的“嵌入式系統工程師”，硬件設計這一關必須要過，硬件的系統調試必須要自己動手完成。

嵌入式系統課程一般都是《電子工藝實習》的后續課程，比如，《單片機原理及應用》課程。單片機課程實驗通常是用市面上買的單片機開發板，但是采購的開發板上面有很多元器件學生平時用不到，最重要的是開發板的電路連接不是學生自己設計制作的，學生對線路并不熟悉，使用起來有局限性[2]。因此，可以自主設計一個簡單的開發板，只包括基本元件和必要電路，可以讓學生在工藝設計課程中提前做出來，到上課的時候再拿出來用。也可以在嵌入式系統課程開設的時候，讓學生自己設計制作簡單的開發板。這樣，學生就能對單片機的系統結構和電路連接有清楚的認識，還可以通過制作提高動手能力，訓練創新思維。

（4）開放實驗

電工電子實驗中心為本科生和研究生專門開設了開放實驗室，學生可以在自主選題后進行電路設計，來開放實驗室制作電路板，驗證設計結果。在制作電路板的過程中，可以用工藝實驗室的設備完成實物制作，有利于激發學生的創新熱情，提高創新能力[3]。

一個合格的電子工程師應該具備PCB設計、FPGA、電源設計、嵌入式系統、網絡通信等各方面的知識，掌握儀器使用、器件選擇的方法，完成系統的模擬和安裝調試。而《電子工藝實習》課程恰恰可以培養學生的相關技能[4]。

由此可見，上述4類課程不論什么時候開設，只要對學生的培養目標不變，都可以與電子工藝課程相結合，彼此能夠通過這個課程得到很好的銜接與相互促進。

6 結論

《電子工藝實習》課程培養了學生的動手能力以及分析和解決問題的能力，是每個電氣類工科學生應該認真學習的課程，也是電氣信息類實踐教學應該重視的課程，可以在整個大學學習過程中起到很好的銜接和輔助作用。通過完成《電子工藝實習》課程[3]，不但能夠提高學生制作電路板、手工錫焊等動手能力，還可以使學生掌握工程實踐的基礎知識，提高學生安裝、調試電子電路的綜合能力，讓學生了解到作為工程師應該具備的能力和職責，提升社會責任感，為設計開發與研究并解決復雜工程問題奠定扎實的基礎，為培養新工科優質畢業生提供高效可行的方法。