基于創(chuàng)新性教學(xué)模式之電工電子學(xué)實(shí)習(xí)改革與實(shí)踐論文

　　摘要： 以電工電子學(xué)實(shí)習(xí)為平臺(tái)，構(gòu)建了創(chuàng)新性實(shí)習(xí)教學(xué)的新模式。該模式注重對(duì)工科大學(xué)生工程能力的訓(xùn)練和創(chuàng)新素質(zhì)的培養(yǎng)。經(jīng)教學(xué)實(shí)踐檢驗(yàn)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(xí)；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(duì)伍。這支隊(duì)伍的培養(yǎng)顯然主要依靠大學(xué)本科[1]。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是創(chuàng)新性高等教育的重要環(huán)節(jié)，發(fā)揮著理論教學(xué)不可替代的作用[2]。目前國內(nèi)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(yǎng)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(yàn)計(jì)劃上，項(xiàng)目的實(shí)施范圍也僅僅局限于少數(shù)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(jí)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(shí)，通過創(chuàng)新研究構(gòu)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(jù)2008中國石油大學(xué)教學(xué)改革重點(diǎn)項(xiàng)目《電工電子學(xué)課程創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的研究與實(shí)踐》的研究結(jié)果，重點(diǎn)探討了在電工電子學(xué)實(shí)習(xí)中創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的改革方案與實(shí)施辦法。

　　1 傳統(tǒng)電工電子學(xué)實(shí)習(xí)教學(xué)中存在的問題

　　電工電子學(xué)實(shí)習(xí)是電工電子學(xué)實(shí)踐類課程中最具綜合性、提高性的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，其授課對(duì)象是非電工科專業(yè)大學(xué)二年級(jí)學(xué)生，教學(xué)的質(zhì)量對(duì)學(xué)生工程能力、創(chuàng)新素質(zhì)的培養(yǎng)至關(guān)重要[4-7]。在多數(shù)高校，傳統(tǒng)的電子實(shí)習(xí)項(xiàng)目是組裝半導(dǎo)體收音機(jī)。采用的是在現(xiàn)成電路板上焊接組裝成套器件的教學(xué)模式，存在以下問題：

　　1.1 實(shí)習(xí)內(nèi)容不夠合理、缺少創(chuàng)新性 收音機(jī)電路原理涉及到高頻電子電路理論，對(duì)非電專業(yè)的低年級(jí)學(xué)生來講確實(shí)難以理解，不僅不可能從中學(xué)習(xí)電路的設(shè)計(jì)方法，而且對(duì)電路的調(diào)試與故障分析學(xué)生束手無策，完全依賴教師，不利于培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力。

　　1.2 實(shí)習(xí)教學(xué)模式單一落后 學(xué)生在集中實(shí)習(xí)的兩周內(nèi)主要在老師的示范與指導(dǎo)下識(shí)別電子元器件、學(xué)習(xí)手工焊接技能與電路裝配的基本方法。這種在現(xiàn)成的電路板上焊接組裝成套器件的“照?qǐng)D搭積木”式教學(xué)模式，不利于培養(yǎng)學(xué)生的電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新意識(shí)。

　　1.3 對(duì)新技術(shù)的引入不夠 對(duì)現(xiàn)代電子系統(tǒng)研發(fā)技術(shù)如電路的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、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(xiàn)代先進(jìn)的電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造技術(shù)。

　　2 創(chuàng)新性實(shí)習(xí)教學(xué)模式的構(gòu)建

　　據(jù)上所析，電工電子學(xué)實(shí)習(xí)教學(xué)模式必須以全面培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐技能、分析發(fā)現(xiàn)和解決問題的工程能力與創(chuàng)新實(shí)踐能力為宗旨，注重電工電子學(xué)實(shí)習(xí)的先進(jìn)性、工程性和應(yīng)用性，并且要充分兼顧非電專業(yè)低年級(jí)學(xué)生理論知識(shí)與實(shí)驗(yàn)?zāi)芰�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(nèi)容 根據(jù)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(qiáng)的實(shí)用電路（溫度控制與報(bào)警電路），以此為實(shí)習(xí)平臺(tái)（詳見圖1）。該方案可分成為五個(gè)子項(xiàng)目，即電路的Multisim仿真設(shè)計(jì)、電路調(diào)試、用Protel設(shè)計(jì)PCB板、裝配焊接與調(diào)測等。教學(xué)目標(biāo)是讓學(xué)生經(jīng)歷電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)制作的每個(gè)流程，了解和初步掌握電子系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計(jì)的相關(guān)技術(shù)，培養(yǎng)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(yǎng)，具有很好的可操作性。

　　2.2 明確各子項(xiàng)目的教學(xué)目標(biāo)，注重在教學(xué)過程中的能力培養(yǎng) 實(shí)習(xí)過程每個(gè)各子項(xiàng)目的教學(xué)質(zhì)量是影響創(chuàng)新性實(shí)習(xí)教學(xué)模式成敗的關(guān)鍵。我們?cè)谠O(shè)計(jì)實(shí)習(xí)教學(xué)模式時(shí)，詳細(xì)研究并明確了各子項(xiàng)目的教學(xué)目標(biāo)，為新教學(xué)方案的實(shí)施打下了良好基礎(chǔ)。各子項(xiàng)目的教學(xué)目標(biāo)如下：

　　2.2.1 電路的Multisim仿真設(shè)計(jì)：以溫控與報(bào)警電路為例，學(xué)習(xí)用Multisim仿真設(shè)計(jì)電路的方法。

　　通過仿真，使學(xué)生了解溫控與報(bào)警電路的工作原理；用虛擬儀表測量電路的關(guān)鍵參數(shù)與波形；了解元件選用原則及電路設(shè)計(jì)的基本方法；并能夠利用Multisim軟件完成自選電路如小功率穩(wěn)壓電源、電壓/電流檢測、閾值報(bào)警電路等的設(shè)計(jì)。

　　2.2.2 電路（面包板）調(diào)試：溫控與報(bào)警電路在面包板上進(jìn)行調(diào)試。要求學(xué)生正確識(shí)別和使用元器件，了解元器件替換原則；掌握在面包板上規(guī)范連接電路的技術(shù)要求；會(huì)按功能將溫控與報(bào)警電路分成單元電路進(jìn)行調(diào)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(shè)計(jì)PCB板：通過Protel軟件的講授及培訓(xùn)，使學(xué)生通過溫控與報(bào)警電路的PCB設(shè)計(jì)，掌握Protel軟件的基本使用方法，并能夠完成自選電路的PCB設(shè)計(jì)。通過觀看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(shí)及焊接方法：觀看關(guān)于現(xiàn)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(xí)手工焊接方法。經(jīng)過焊接訓(xùn)練后，完成一個(gè)橋式整流電容濾波穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的焊接，要求元件布局合理，焊點(diǎn)美觀無虛焊，電路功能正確。

　　2.2.5 裝配焊接、調(diào)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，故選擇在萬用板上組裝溫控與報(bào)警電路。要求學(xué)生合理布局元件，少飛線，焊點(diǎn)美觀無虛焊，電路功能正確。為今后進(jìn)行電子產(chǎn)品制作，參加電子設(shè)計(jì)大賽、畢業(yè)設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)打好基礎(chǔ)。

　　2.3 編寫相應(yīng)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(xí)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，我們編寫了相應(yīng)的輔助講義，如實(shí)習(xí)電路之Multisim仿真初步、Protel實(shí)習(xí)指導(dǎo)書、電子焊接實(shí)習(xí)指導(dǎo)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(xí)提供了豐富的學(xué)習(xí)資料。

　　2.4 制訂科學(xué)全面的考核評(píng)分標(biāo)準(zhǔn) 以前的考核形式主要依據(jù)組裝收音機(jī)最后結(jié)果和實(shí)習(xí)報(bào)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(xí)效果。為使學(xué)生了解電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)制作過程各個(gè)環(huán)節(jié)的技術(shù)要求，掌握電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)制作的基本方法，針對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)制定出了相應(yīng)的教學(xué)要求與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，將考核融入到整個(gè)實(shí)習(xí)過程中。成績由六部分組成：Multisim仿真設(shè)計(jì)（20%）電路（面包板）調(diào)試（20%）設(shè)計(jì)PCB板（10%）焊接練習(xí)（10%）組裝聯(lián)調(diào)（25%）實(shí)習(xí)報(bào)告（15%）。分項(xiàng)考核，逐項(xiàng)打分，使實(shí)習(xí)的評(píng)分不僅科學(xué)可操作，而且也促進(jìn)學(xué)生重視實(shí)習(xí)的各個(gè)環(huán)節(jié)，明確各項(xiàng)技術(shù)要求，有利于提高實(shí)習(xí)質(zhì)量。

　　評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)分教師用和學(xué)生用兩種。評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)（教師）：主要針對(duì)學(xué)生對(duì)各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)掌握及完成的程度給出具體的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，保證不同教師在相同環(huán)節(jié)上評(píng)分的一致性。評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)（學(xué)生）：主要給出學(xué)生各個(gè)子項(xiàng)目的具體要求以及各子項(xiàng)目在整個(gè)實(shí)習(xí)中所占的評(píng)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(duì)我校非電工科專業(yè)23個(gè)班實(shí)施了新的實(shí)習(xí)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(xiàn)在：

　　3.1 激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，主動(dòng)參與的熱情非常高 在整個(gè)實(shí)習(xí)期間，實(shí)驗(yàn)室全天開放，學(xué)生不僅早到晚走，連午休和晚上也都泡在實(shí)驗(yàn)室。當(dāng)作品通過驗(yàn)收后，學(xué)生紛紛攝影留念，并把照片放在校園網(wǎng)上，對(duì)自已的實(shí)習(xí)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(xiàn)和解決問題的工程能力、創(chuàng)新精神和與創(chuàng)新實(shí)踐能力 通過計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件的使用、印刷電路板的制作、電路的安裝和調(diào)試，使學(xué)生獲得一次較為系統(tǒng)的訓(xùn)練。在實(shí)習(xí)過程中，電路的仿真設(shè)計(jì)、電路調(diào)試時(shí)的故障排除都是理論與實(shí)際相結(jié)合的重要體驗(yàn)，縮短了學(xué)生與實(shí)際工程的距離，對(duì)他們今后的發(fā)展有著不可估量的意義。

　　3.3 增強(qiáng)了學(xué)生科技創(chuàng)新的自信心 許多學(xué)生開始主動(dòng)與老師聯(lián)系，積極申請(qǐng)參加學(xué)校組織的各種比賽和項(xiàng)目，如大學(xué)生研究創(chuàng)新計(jì)劃、大學(xué)生電子設(shè)計(jì)大賽、大學(xué)生課外科技作品競賽等，大大增強(qiáng)了學(xué)生參與科技創(chuàng)新的自信心。

　　4 結(jié)語

　　電工電子學(xué)實(shí)習(xí)只是電工電子學(xué)實(shí)踐類課程之一，創(chuàng)新性實(shí)踐類課程教學(xué)模式的研究是一個(gè)系統(tǒng)工程。應(yīng)當(dāng)在國家對(duì)大學(xué)生創(chuàng)新教育、素質(zhì)培養(yǎng)要求的大環(huán)境下，重新審視電工電子學(xué)實(shí)踐類課程的教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法，建立符合實(shí)踐教學(xué)規(guī)律與人才培養(yǎng)要求的教學(xué)體系。全面推進(jìn)當(dāng)代大學(xué)生的素質(zhì)教育，培養(yǎng)出適應(yīng)時(shí)代需求的工程能力強(qiáng)和有創(chuàng)新意識(shí)的復(fù)合型人才。

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