基于工程訓練課程標準的電子工藝基礎實踐教學改革

關鍵詞：工程訓練課程標準；電子工藝基礎；電子工藝基礎實訓；實踐教學

文章編號：1671-489X（2025）10-0153-05

DOI：10.3969/j.issn.1671-489X.2025.10.153

0 引言

電子工藝實訓是華中科技大學面向本科生開設的通識性實踐教學環節，是高等學校工程實踐教育必修課程[1-3]，受眾面廣。對電子工藝基礎實訓開展教學改革探索與實踐，以工程實踐新發展理念為統領，以工程訓練課程標準[4為指導，在實訓載體、課程內容、教學實施、教學手段等多個方面進行優化。

1電子工藝基礎實踐教學現狀

目前，電子工藝實訓由基礎實訓、綜合實訓、工坊實訓三大體系構成。其中，電子工藝基礎實訓單元為八學時課程，實踐場地約為 680m² ，實訓內容包括電子焊接技術、元器件測試與常用儀器儀表使用、電子產品裝配，主要用到電子焊接裝配工具如電烙鐵和多種電子儀器儀表如數字萬用表、直流穩壓源、信號發生器示波器、LCR數字電橋等，每學期面向7個學院29個班級約1200人次授課。

以往電子焊接技術、元器件測試與常用儀器儀表使用為兩個獨立課堂，分別為八學時。在教學實踐中發現存在以下問題。

1）電子焊接工藝是電子工藝實訓中一項傳統且基礎的重要實訓技術，對最終產品的呈現狀態和質量有很大影響[5]。以往實訓載體主要為銅絲或分立元件，學生在重復性的簡單操作中往往感到枯燥乏味，沒有耐心完成課堂任務，導致課堂配合度不高，教學效果得不到保證。

2）電路功能過于簡單，沒有實用價值或趣味性，難以激發學生動手實踐的興趣和積極性。

3）實踐內容缺乏系統性和連貫性，學生在完成實踐操作后難以留下深刻印象，學習效果不佳。具體來說，電子焊接技術主要側重于大量焊點的練習，元器件測試與常用儀器儀表使用則由學生操作電子儀表完成若干分立元件參數的測量。由于這兩個課堂存在時間差，學生難以將相關知識和實踐技能結合起來形成體系。根據認知心理學，大量知識和實踐技能由于未被學生“注意”到而被很快忘記，導致學生自身的知識和經驗未能得到有效提升[6-7]

2電子工藝基礎實踐教學改革措施

為了提高實踐教學質量，更好地適應新時代復合型、應用型人才培養需求[8-10]，針對當前存在的問題，以“工程訓練要著力培養大學生的工程觀、質量觀、系統觀”[11-12]這一工程實踐新發展理念為宗旨，以工程訓練課程標準為指導，課程組在傳統工藝中求革新，通過更新教學內容和變革教學方法將新的教學理念和現代化教學手段引入傳統工種教學中，建設并擴充實踐教學課程資源，為學生提供更加優質的工程實踐體驗。

2.1 實訓載體

實訓載體的設計需綜合考慮多方面因素：電路功能應經典且具有代表性，蘊含豐富的電氣理論知識，具有專業教育意義；電路設計難度要適中，既不宜過于簡單，使學生缺乏成就感，也不宜太過復雜，導致成品率過低，應結合大一、大二學生在專業知識儲備和實踐動手能力方面的實際情況進行統籌選擇；裝配電路過程中所用到的元器件和電子儀器應盡可能豐富，以滿足工程訓練課程標準中對該工種訓練的要求，使學生能夠掌握所需的基礎知識和基本技能。實訓載體應兼具實用價值和趣味性，以激發學生的積極性[13]。

數字時鐘是日常生活中不可或缺的電子產品，它集成了熱敏傳感器、光敏傳感器、集成電路、計時芯片、蜂鳴器等常用電子元器件。焊接完成后的數字時鐘不僅具有可聽、可看、可用的特性，還能將教學與娛樂相結合，實用性強，能夠有效激發學生動手實踐的興趣和積極性。此外，數字時鐘電路的難易程度適中，具有明確的產品導向，非常適合用作電子工藝基礎實訓載體。然而，市面上大多數同類產品采用雙面板設計，這與電子工藝基礎實踐教學的課堂需求不匹配。因此，課程組對電路進行重新規劃，設計了如圖1所示的模塊化數字時鐘功能電路，作為實訓載體。

2.2 實訓方案

以產品導向結合模塊化設計引導學生練習電子焊接，每節課設置明確的實踐目標，分別完成不同功能模塊的元器件識別檢測、安裝焊接、通電測試和故障檢測；引導學生正確建立電路分析、測試的概念和認知；出現功能異常時，以功能模塊為單元能快速鎖定故障位置，提高課堂效率和成品率，增強學生成就感；滿足不同專業學生的個性化學習需求，落實倡導的“一院一方案，一生一課表”個性化人才培養模式[14-15]，針對零基礎學生，只需他們實現基本時鐘功能；針對電類專業學生，增加光控、溫度測量功能；部分優秀學生課后可預約創客加工、工創空間等開放平臺進行功能拓展或其他創意開發。

電子工藝基礎實訓將元件識別測試、電子儀表使用、電子焊接等傳統電子工藝基礎實踐內容有機融合，幫助學生建立相關知識和技能的關聯性，促進知識內化，保障教學效果。數字時鐘裝配測試內容表1所示。

裝配成品如圖2所示。

2.3落實工程實踐新發展理念所采取的措施

中國工程院院士邵新宇指出：“工程訓練要著力培養大學生的工程觀、質量觀、系統觀。”[]在電子工藝基礎教學設計中，課程組認真落實了這一工程實踐新發展理念，基于工種特點從以下幾個方面引導培養學生的系統觀、工程觀和質量觀。

1）在錫焊材料講解環節，介紹歐盟RoHS指令頒布以來無鉛器件已是趨勢，同時指出由于無鉛焊點長期可靠性等方面的問題尚未完全研究清楚，有高可靠性要求的電子產品（如軍事、航天等領域）獲得了RoHS豁免，是否實施無鉛工藝必須慎重考慮，關鍵核心部位仍需有鉛元件。通過這一講解，讓學生客觀認識到科技發展是一個循序漸進的過程，人與社會、生態環境的和諧發展是一個長期命題，從而培養學生的系統思維和大局意識。

2）在元器件安裝焊接環節要求學生參考行業標準《電子元器件引線成型工藝規范》進行實踐操作，引導學生建立工程規范、標準意識，養成良好的專業習慣，培養學生科學嚴謹的工程素養。

3）手工焊接實踐環節，在學生焊接完成作品以后，除引導學生檢查通電測試電路功能是否正常以外，還會進一步引導學生從焊點長期可靠性、耐用性和電路板安全隱患等方面更加深入地對焊接質量進行自檢，讓學生認識到，電子產品的焊接質量不僅要考慮外觀，即焊點幾何形貌、光澤度是否符合要求，還要考慮性能，即焊點的內部結構、電氣性能、物理化學穩定性和機械強度等方面是否滿足要求，培養學生的質量觀。

2.4教學手段

以往電子工藝基礎實訓采用現場實操演示的方式傳授工藝操作要點和設備操作過程，學生難以近距離細致觀察，課堂效率低，教學效果差。為了取得更好的教學效果，課程組充分利用現有的現代化教學設備，配套建設有多種形式的教學資源，包括幻燈片課件、電子版裝配教程、工藝教學視頻等，采用現場實操演示、線上微視頻教學、電子講義等多種手段結合的方式授課，學生掃描二維碼即可觀看學習相關課程資源。相比以往示范操作加講授的教學方式，學生不再受時間和空間的限制，可以隨時、隨地根據需要學習鞏固課上所學知識和經驗。同時，將翻轉課堂引入傳統工種實訓，減少教師課堂講授時間，鍛煉了學生獨立思考、主動發現問題與解決問題的能力，提升了其綜合素質。

2.5 評分標準

課程組在依據工程訓練課程標準和工程實訓新理念充實教學內容、合理嵌入知識技能的基礎上，為了更加全面、客觀、真實地反映學生課堂表現，對課程評分規則進行了調整。與以往依賴教師主觀評分的方式不同，此次調整在實踐作品的質量檢驗中增加了測量工具，以提高評分的公平性和合理性。實踐作品（數字時鐘）質量檢驗的具體檢驗點與評分細則如表2所示。

3電子工藝基礎實訓與其他課程的銜接

在學校的大力支持下，目前開設了電子工藝與產品制作、PCB設計與制作、開源硬件開發、3D打印、激光加工等30多類工種實踐課程。這些課程的基礎實踐內容相對固定，主要側重于認知訓練，學生較少有機會將所學知識和工藝技術進行綜合應用，以鍛煉解決系統工程問題的思維和能力，充分發揮個人創新能力，設計制作出自己的機電創意作品。

為了豐富工程訓練實踐內容，擴充工程訓練教學資源，鍛煉學生的綜合素質、創新意識和動手能力，課程組研制了擬輝光管數字時鐘作為綜合訓練項目。該產品采用時鐘信號控制LED，利用光學原理模擬輝光管的顯示效果，是一款安全性高且兼具創意、科技感、藝術美感和實用價值的電子工藝品。其制作過程融合了電子工藝基礎、開源硬件開發、PCB設計與制作、3D打印、激光加工、木工等多個工種，旨在培養學生綜合運用多工種知識解決系統工程問題的能力。

為了取得更好的教學效果，促進電工電子課程體系建設，此次電子工藝基礎實訓在課程優化和資源建設方面兼顧了上述綜合訓練項目一擬輝光管數字時鐘的設計與制作。兩個產品的核心功能均為數字時鐘，綜合訓練課所開發的數字時鐘在產品形態、工作原理、制作工藝等方面均可作為基礎訓練課程的銜接、延伸和拓展。電子工藝基礎實訓所采用的數字時鐘側重于元器件識別、測試、安裝焊接等傳統工藝實踐，其功能屬性能夠激發學生動手實踐的積極性，解決電子焊接簡單重復、操作枯燥的問題。然而，作為電子工藝基礎實訓載體，該數字時鐘需要適合學生初學電子焊接時練習，但其元器件間距、焊盤大小和面板層數都有所限制，因此在產品美觀度、電路集成度、時鐘信號顯示效果等方面還有很大的優化改進和創造性空間。

通過基礎實訓課程與綜合訓練課程的銜接，學生不僅可以通過數字時鐘裸板的手工焊接鍛煉傳統電子工藝基礎實踐技能，還能將所學知識和工藝技術進行綜合應用，充分發揮個人創造性，設計開發更加精美成熟的原創機電創意作品。這有助于鍛煉學生解決系統工程問題的思維和能力，更好地滿足學校對綜合創新型人才培養的要求。

4結束語

圍繞如何促進學生更加高效、科學、合理地掌握電子元器件識別、測量儀器的使用、電路焊接等基礎工藝知識，課程組進行了教學優化與實踐。

教學方案在實踐中取得了良好反饋，有效解決了電子焊接簡單重復、操作枯燥的痛點問題，顯著提高了學生動手實踐的積極性，課堂任務完成度達到100% ，成品率超過 97% 。后續，課程組將立足工藝特點與長期發展規劃，持續進行改革探索與實踐，以更好地滿足新時代國家對復合型創新型人才培養的需求。

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