基于創(chuàng )新性教學(xué)模式之電工電子學(xué)實(shí)習改革與實(shí)踐論文
摘要： 以電工電子學(xué)實(shí)習為平臺，構建了創(chuàng )新性實(shí)習教學(xué)的新模式。該模式注重對工科大學(xué)生工程能力的訓練和創(chuàng )新素質(zhì)的培養。經(jīng)教學(xué)實(shí)踐檢驗是切實(shí)可行的且效果良好。
Abstract: Based on electrical and electronic engineering practice，this article constructed a new innovative teaching mode. This mode pays great attention to bringing up and improving the engineering students’ ability of innovation and practice. The practice proves that this teaching mode is feasible and effective.
關(guān)鍵詞： 教學(xué)模式；電工電子學(xué)；實(shí)習；創(chuàng )新教育
Key words: teaching mode；electrotechnics and electronics；practice；innovative education
0 引言
一個(gè)創(chuàng )新型國家最大的創(chuàng )新群體是工程師隊伍。這支隊伍的培養顯然主要依靠大學(xué)本科[1]。實(shí)驗教學(xué)是創(chuàng )新性高等教育的重要環(huán)節，發(fā)揮著(zhù)理論教學(xué)不可替代的作用[2]。目前國內工科院校以創(chuàng )新教學(xué)為中心，以各種學(xué)科競賽等創(chuàng )新活動(dòng)為主題的大學(xué)生創(chuàng )新能力培養模式正在逐步形成。然而各院校都把重點(diǎn)放在國家大學(xué)生創(chuàng )新性實(shí)驗計劃上，項目的實(shí)施范圍也僅僅局限于少數尖子學(xué)生，參與的學(xué)生較少，受益面窄。如何使更多的學(xué)生尤其是低年級學(xué)生能夠參與創(chuàng )新實(shí)踐活動(dòng)[3]，引發(fā)學(xué)生的研究興趣和創(chuàng )新意識，通過(guò)創(chuàng )新研究構造濃厚的創(chuàng )新氛圍，這是一個(gè)值得關(guān)注和亟待解決的課題。本文根據2008中國石油大學(xué)教學(xué)改革重點(diǎn)項目《電工電子學(xué)課程創(chuàng )新性實(shí)驗教學(xué)模式的研究與實(shí)踐》的研究結果，重點(diǎn)探討了在電工電子學(xué)實(shí)習中創(chuàng )新性實(shí)驗教學(xué)模式的改革方案與實(shí)施辦法。
1 傳統電工電子學(xué)實(shí)習教學(xué)中存在的問(wèn)題
電工電子學(xué)實(shí)習是電工電子學(xué)實(shí)踐類(lèi)課程中最具綜合性、提高性的實(shí)驗教學(xué)環(huán)節，其授課對象是非電工科專(zhuān)業(yè)大學(xué)二年級學(xué)生，教學(xué)的質(zhì)量對學(xué)生工程能力、創(chuàng )新素質(zhì)的培養至關(guān)重要[4-7]。在多數高校，傳統的電子實(shí)習項目是組裝半導體收音機。采用的是在現成電路板上焊接組裝成套器件的教學(xué)模式，存在以下問(wèn)題：
1.1 實(shí)習內容不夠合理、缺少創(chuàng )新性 收音機電路原理涉及到高頻電子電路理論，對非電專(zhuān)業(yè)的低年級學(xué)生來(lái)講確實(shí)難以理解，不僅不可能從中學(xué)習電路的設計方法，而且對電路的調試與故障分析學(xué)生束手無(wú)策，完全依賴(lài)教師，不利于培養學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。
1.2 實(shí)習教學(xué)模式單一落后 學(xué)生在集中實(shí)習的兩周內主要在老師的示范與指導下識別電子元器件、學(xué)習手工焊接技能與電路裝配的基本方法。這種在現成的電路板上焊接組裝成套器件的“照圖搭積木”式教學(xué)模式，不利于培養學(xué)生的電子系統設計能力和創(chuàng )新意識。
1.3 對新技術(shù)的引入不夠 對現代電子系統研發(fā)技術(shù)如電路的計算機輔助設計、SMT表面貼裝工藝技術(shù)等等引入不足。不能很好地讓學(xué)生了解、掌握現代先進(jìn)的電子產(chǎn)品設計制造技術(shù)。
2 創(chuàng )新性實(shí)習教學(xué)模式的構建
據上所析，電工電子學(xué)實(shí)習教學(xué)模式必須以全面培養學(xué)生的實(shí)踐技能、分析發(fā)現和解決問(wèn)題的工程能力與創(chuàng )新實(shí)踐能力為宗旨，注重電工電子學(xué)實(shí)習的先進(jìn)性、工程性和應用性，并且要充分兼顧非電專(zhuān)業(yè)低年級學(xué)生理論知識與實(shí)驗能力較弱的實(shí)際情況。
2.1 制定科學(xué)的教學(xué)方案，優(yōu)化充實(shí)教學(xué)內容 根據電工電子學(xué)理論教學(xué)的范圍與程度，選擇一個(gè)難度適中、電路形式綜合性較強的實(shí)用電路（溫度控制與報警電路），以此為實(shí)習平臺（詳見(jiàn)圖1）。該方案可分成為五個(gè)子項目，即電路的Multisim仿真設計、電路調試、用Protel設計PCB板、裝配焊接與調測等。教學(xué)目標是讓學(xué)生經(jīng)歷電子系統設計制作的每個(gè)流程，了解和初步掌握電子系統開(kāi)發(fā)設計的相關(guān)技術(shù)，培養學(xué)生工程素質(zhì)與創(chuàng )新能力。新的教學(xué)方案注重能力培養，具有很好的可操作性。
2.2 明確各子項目的教學(xué)目標，注重在教學(xué)過(guò)程中的能力培養 實(shí)習過(guò)程每個(gè)各子項目的教學(xué)質(zhì)量是影響創(chuàng )新性實(shí)習教學(xué)模式成敗的關(guān)鍵。我們在設計實(shí)習教學(xué)模式時(shí)，詳細研究并明確了各子項目的教學(xué)目標，為新教學(xué)方案的實(shí)施打下了良好基礎。各子項目的教學(xué)目標如下：
2.2.1 電路的Multisim仿真設計：以溫控與報警電路為例，學(xué)習用Multisim仿真設計電路的方法。
通過(guò)仿真，使學(xué)生了解溫控與報警電路的工作原理；用虛擬儀表測量電路的關(guān)鍵參數與波形；了解元件選用原則及電路設計的基本方法；并能夠利用Multisim軟件完成自選電路如小功率穩壓電源、電壓/電流檢測、閾值報警電路等的設計。
2.2.2 電路（面包板）調試：溫控與報警電路在面包板上進(jìn)行調試。要求學(xué)生正確識別和使用元器件，了解元器件替換原則；掌握在面包板上規范連接電路的技術(shù)要求；會(huì )按功能將溫控與報警電路分成單元電路進(jìn)行調試；初步掌握電路故障的分析、檢查與排除方法。
2.2.3 用Protel設計PCB板：通過(guò)Protel軟件的講授及培訓，使學(xué)生通過(guò)溫控與報警電路的PCB設計，掌握Protel軟件的基本使用方法，并能夠完成自選電路的PCB設計。通過(guò)觀(guān)看PCB板制作工藝的視頻介紹，了解PCB制作的工藝流程。
2.2.4 焊接知識及焊接方法：觀(guān)看關(guān)于現代電子信息產(chǎn)品制造業(yè)的主流安裝技術(shù)SMT表面貼裝工藝的視頻介紹，了解一般焊接工藝與要求；學(xué)習手工焊接方法。經(jīng)過(guò)焊接訓練后，完成一個(gè)橋式整流電容濾波穩壓管穩壓電路的焊接，要求元件布局合理，焊點(diǎn)美觀(guān)無(wú)虛焊，電路功能正確。
2.2.5 裝配焊接、調測：考慮到學(xué)生在今后競賽和科研中，一般不會(huì )批量制作電路，故選擇在萬(wàn)用板上組裝溫控與報警電路。要求學(xué)生合理布局元件，少飛線(xiàn)，焊點(diǎn)美觀(guān)無(wú)虛焊，電路功能正確。為今后進(jìn)行電子產(chǎn)品制作，參加電子設計大賽、畢業(yè)設計等環(huán)節打好基礎。
2.3 編寫(xiě)相應的輔助講義、制作配套的視頻和PPT課件 由于電工電子學(xué)實(shí)習采用與之前完全不同的教學(xué)方案，為了改革后的教學(xué)需要，我們編寫(xiě)了相應的輔助講義，如實(shí)習電路之Multisim仿真初步、Protel實(shí)習指導書(shū)、電子焊接實(shí)習指導等，并引進(jìn)和制作了配套視頻教材如SMT表面貼裝工藝、PCB板制作工藝等和相關(guān)的PPT課件。為學(xué)生實(shí)習提供了豐富的學(xué)習資料。
2.4 制訂科學(xué)全面的考核評分標準 以前的考核形式主要依據組裝收音機最后結果和實(shí)習報告，這種考核方式不能科學(xué)的全面的反映學(xué)生的實(shí)習效果。為使學(xué)生了解電子系統設計制作過(guò)程各個(gè)環(huán)節的技術(shù)要求，掌握電子系統設計制作的基本方法，針對各個(gè)環(huán)節制定出了相應的教學(xué)要求與評分標準，將考核融入到整個(gè)實(shí)習過(guò)程中。成績(jì)由六部分組成：Multisim仿真設計（20%）電路（面包板）調試（20%）設計PCB板（10%）焊接練習（10%）組裝聯(lián)調（25%）實(shí)習報告（15%）。分項考核，逐項打分，使實(shí)習的評分不僅科學(xué)可操作，而且也促進(jìn)學(xué)生重視實(shí)習的各個(gè)環(huán)節，明確各項技術(shù)要求，有利于提高實(shí)習質(zhì)量。
評分標準分教師用和學(xué)生用兩種。評分標準（教師）：主要針對學(xué)生對各個(gè)教學(xué)環(huán)節掌握及完成的程度給出具體的評分標準，保證不同教師在相同環(huán)節上評分的一致性。評分標準（學(xué)生）：主要給出學(xué)生各個(gè)子項目的具體要求以及各子項目在整個(gè)實(shí)習中所占的評分比例。
3 創(chuàng )新性教學(xué)模式的實(shí)施與效果
在2009、2010年暑假，對我校非電工科專(zhuān)業(yè)23個(gè)班實(shí)施了新的實(shí)習教學(xué)方案。新方案得到學(xué)生的支持與歡迎，取得了非常好的教學(xué)效果。表現在：
3.1 激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習興趣，主動(dòng)參與的熱情非常高 在整個(gè)實(shí)習期間，實(shí)驗室全天開(kāi)放，學(xué)生不僅早到晚走，連午休和晚上也都泡在實(shí)驗室。當作品通過(guò)驗收后，學(xué)生紛紛攝影留念，并把照片放在校園網(wǎng)上，對自已的實(shí)習成果感到非常自豪。
3.2 提高了學(xué)生的實(shí)踐技能、分析發(fā)現和解決問(wèn)題的工程能力、創(chuàng )新精神和與創(chuàng )新實(shí)踐能力 通過(guò)計算機輔助設計軟件的使用、印刷電路板的制作、電路的安裝和調試，使學(xué)生獲得一次較為系統的訓練。在實(shí)習過(guò)程中，電路的仿真設計、電路調試時(shí)的故障排除都是理論與實(shí)際相結合的重要體驗，縮短了學(xué)生與實(shí)際工程的距離，對他們今后的發(fā)展有著(zhù)不可估量的意義。
3.3 增強了學(xué)生科技創(chuàng )新的自信心 許多學(xué)生開(kāi)始主動(dòng)與老師聯(lián)系，積極申請參加學(xué)校組織的各種比賽和項目，如大學(xué)生研究創(chuàng )新計劃、大學(xué)生電子設計大賽、大學(xué)生課外科技作品競賽等，大大增強了學(xué)生參與科技創(chuàng )新的自信心。
4 結語(yǔ)
電工電子學(xué)實(shí)習只是電工電子學(xué)實(shí)踐類(lèi)課程之一，創(chuàng )新性實(shí)踐類(lèi)課程教學(xué)模式的研究是一個(gè)系統工程。應當在國家對大學(xué)生創(chuàng )新教育、素質(zhì)培養要求的大環(huán)境下，重新審視電工電子學(xué)實(shí)踐類(lèi)課程的教學(xué)內容與教學(xué)方法，建立符合實(shí)踐教學(xué)規律與人才培養要求的教學(xué)體系。全面推進(jìn)當代大學(xué)生的素質(zhì)教育，培養出適應時(shí)代需求的工程能力強和有創(chuàng )新意識的復合型人才。
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