物联网专业电子工艺实训课程研究与实践

孙媛

摘 要： 电子工艺实训是工科院校的一个重要教学环节，是培养现代工程所需要的应用型人才的重要途径。结合学校实际，针对物联网专业特点，对电子工艺实训的教学进行了初步的探索与实践。在实训内容上着重对理论授课、学生自学、企业调研、实验室实习、实训延伸、实训考核几个方面进行了设计，提出了电子工艺实训教学的新思路，取得了较好的教学成果。

关键词： 物联网； 电子工艺； 实训内容； 创新能力

中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：1006-8228（2013）07-71-02

0 引言

在WWW和移动互联网之后，互联网革命正在航向第三个也是最有潜力的“突破性”阶段——物联网，物联网英文名字为Internet of Things（IOT），物联网即Machine to Machine，旨在实现系统之间的智能互连。在业界被认为是继计算机、互联网与移动通信网之后的世界信息产业第三次浪潮，它将产生巨大的经济效益和社会效益。物联网人才目前社会需求量很大，且未来几年，物联网会在社会中更普及，社会就业前景将会比较好。因此，必须重视物联网的研究和专业人才的培养。

我院开设了计算机科学与技术专业的物联网方向。物联网方向主要包括：传感采集控制、通信网络、系统应用。其中传感器控制方向主要培养学生对于现有的和未来可能发展的各种传感数据的获取和认识，并从物联网产业链的角度对其分析。物联网产业主要有感知控制、数据传输和数据处理三个环节。感知控制主要通过感知设备对物获取感知信息，涉及到物联网中的硬件系统，这个环节需要电子设备技术人员以及芯片制造人员，当物的信息被感知到，就可以通过数据传输到数据处理环节，对数据进行分析、控制，从而进行应用。因此我们把电子工艺实训课作为物联网专业的基础实践课程，通过电子工艺实训课引导学生理解电子设备、芯片，以及这些设备是如何感知信息和处理信息的，也为后续物联网方向专业课奠定基础[1]。

1 实训目标确定

电子工艺实训的目的是通过工艺训练使学生获得电子制造工艺的基础知识，初步接触电子产品的生产实际，了解电子产品生产工艺流程，熟悉岗位职责，增强创新意识，为今后从事有关专业奠定实践基础。围绕电子产品生产流程，建成能满足专业实践教学要求的校内实验室，培养学生具备小型电子产品的设计、加工、安装、调试与性能测试等实训动能。

从事电子产品开发、生产、管理的技术人员，必须具有典型电子产品的组装调试能力、检验能力和制作能力。电子产品设计与制作的实践教学目的正是为了培养学生的这些能力，它是参照相关职业资格标准而设置的。电子工艺的实习是重要的实践环节，其目的是巩固和加深所学电子技术的知识，通过学生自己动手设计、制作一两种电子产品，了解并掌握电子产品设计、制作的基本方法，掌握基本技能和工艺知识，培养学生严谨的科学作风，全面提高学生的实践动手能力和分析问题、解决问题的能力，为学习后续课程，完成毕业设计以及从事电子技术相关课程奠定基础[2]。

改革传统的组装固定电子产品的验证式教学模式，变单一实习产品为多种实习产品供学生任选，增加学生自主设计、制作的内容，充分尊重学生在实践教学中的主体地位，允许学生按照教学要求自主选择、设计实习内容，充分发挥学生在实践教学中的想象力和创造力，培养学生团队协作精神。

通过该课程的学习和实验，使学生掌握利用软件对电子线路进行分析和设计的方法。在实验过程中让学生根据题目要求，拟定设计方案，并在计算机上完成原理分析、电路设计和模拟仿真，在完成仿真的基础上，再经过选定元器件、制版、组装、焊接、调试等环节，最终完成电子产品开发。

2 实训内容

在进行电子工艺实训教学改革的过程中遵循层次教学法，由浅入深，循序渐进引导学生对电子工艺、电子设计的认识和提高，主要进行以下几方面的工作。

2.1 企业调研

首先从企业调研开始，熟悉企业中电子工艺生产流程。通过企业调研，了解电子产品生产流程是由原材料进厂检验、仓库管理、领料、器件整形、装配、焊接、调试、老化、成品入库、出厂检验等环节组成；主要生产设备有流水线、贴片机、再流焊机、插件机、波峰焊机、元器件成型机、切脚机、ICT、PCT等。其次对电子行业产品生产厂的生产工艺进行分析和分解，明确主要工作岗位和典型的工作任务，将生产过程进行分解，遵循由易到难、由简单到复杂的原则，设计出可具体实施的实训项目。

2.2 理论授课

电子工艺实训的特点是内容多、实践性强，在学生实践操作之前应先进行理论授课。为了提高授课效率应注意授课技巧，利用实践周集中时间，采取在电子技术实验室进行教学，在教学过程中展现元器件图片、原理图、动画等。其次讲授用电安全知识、电子元器件的识别、常用工具及材料的使用、基本焊接调测方法、Protel99电路板设计软件的使用、本次实训中需完成的产品要求等，并向学生介绍整个电子工艺实训安排，实训计划的主要内容包含：任务、目的、终期结果、评定标准、安全注意事项等。

2.3 学生自学

由于理论授课不可能讲解地面面俱到，而且实训内容广泛，因此要想深入掌握实训的内容，学生必须充分自修，由教师指定在实训过程中所涉及到的理论知识和软件，并在课堂上讲解基本理论和软件的基本应用，对于延伸和加强的内容，让学生通过上网或者到图书馆查阅相关资料，通过自学，掌握本次实训相关知识，完成实训内容，自学过程对于扩展知识面，提高自身能力很有幫助。

2.4 实验室实习

在完成理论授课后，学生对电子工艺相关知识有了初步的了解，但还缺乏感性认知。为此，我们组织了校内实验室实习，让学生学习常用电子类工具的使用，比如万用表的使用，如何测量电阻、电容的大小，如何测试线路的通断等，再如示波器的使用，如何测量电流电压波形，如何使用示波器保存波形以供电路分析。之后掌握工艺实训装置、电工技术装置的操作与使用。以组装、焊接、调试超外差式收音机开始进入电子工艺实训实习阶段。

学习电子技术往往是从收音机的装配开始的，这不仅是因为收音机的装配制作过程充满了趣味性、挑战性，同时还因为在一台完整的收音机中几乎包含了各种基本的单元电路，如变频（混频）、振荡、中频调谐放大、检波、低频电压放大和功率放大等，通过收音机的装配可以比较全面地学习电子技术。一台标准的收音机电路通常是以超外差方式工作的，不仅仅收音机，其他各种接收机如电视机和遥控遥测装置等也大多采用超外差工作方式，装好超外差式收音机对我们进一步学习其他更复杂的电子装置是大有好处的。

通过对超外差式收音机组装，培养学生电子元器件识别，相应工具的操作，相关仪器的使用，电子设备制作、装调的全过程，掌握查找及排除电子电路故障的常用方法。同时培养学生收音机的实际生产知识和装配技能，理论联系实际的能力，提高分析问题和解决问题的能力，增强他们独立工作的能力。同时，组装的过程也是对学生团队合作能力的培养过程。

具体目标如下：①熟悉手工焊锡的常用工具的使用及其维护与修理；②基本掌握手工电烙铁的焊接技术，能够独立的完成简单电子产品的安装与焊接，熟悉电子产品的安装工艺生产流程；③能够根据电路原理图，元器件实物设计并熟悉印制电路板；④熟悉常用电子器件的类别、型号、规格、性能及其使用范围，能查阅有关的电子器件图书；⑤并且能够熟练使用普通万用表和数字万用表；⑥了解电子产品的焊接、调试与维修方法；⑦对工程识别方法和实验测量方法的综合使用[3]。

在电阻识别方法中，综合运用工程识别方法和实验测量方法，例如，在安装收音机的过程中，学生可以学到很多书本上讲得少而实际工程中用得非常多的方法和经验，例如电阻的识别方法。一般我们在普通物理和电工学上讲解的电阻的测量是万用表或者测出电阻两端的电压和电流来计算，而在实际的使用过程中，可以采用两种方法：首先通过电阻阻环来识别电阻阻值；然后利用万用表测量来验证。其他的电容等的识别方法也是结合工程方法和测量方法。

3 实训延伸

电子设计是一项创新性、创造性和实践性的活动，对某一个电子产品的组装只是引入电子工艺实训的开始阶段，如果使学生能够举一反三，真正掌握电子产品的实物形态的设计、组装焊接、调试、改装，还需要不断地实践和提升。结合多年的电子工艺实践教学经验，我们采用层次教学方法，由一个项目延伸到多个项目。本项目根据电子工艺实训课的特点，开发一些综合性、实用性、趣味性强的小型课题或一些电子产品，供学生选用，使学生通过电子产品的设计与制作能够了解电子产品原理图的绘制、PCB板设计制作、产品安装调试、编程、原理分析等工作，又将单片机的技术与电子技术结合，学生可以开发出基于单片机的智能系统，激发学生开发电子产品的兴趣。营造广阔的空间，使学生的学习过程充满自主性和创造性。

参加电子实习的学生在完成超外差式收音机组装之后，进行提高部分的实训。学生可以自由组合成项目小组，以1～3人为一组，自行拟定或选择项目，在规定时间内，分工、合作完成制作项目原理图的设计、组装、调试，自行设计工艺过程，最后形成一个完整的产品和实习报告，使学生在单元电路设计、系统电路分析、整机调整等方面都有一个质的飞跃。开展创新实训可以调动学生的探索精神，改变学生被动实训的心态，提高实训教学的效果和质量。这就要求指导教师在实训教学中以学生发展为中心，运用多元化的教学方法[4]。

4 实训成绩考核

实训教学在电子工艺实训环节中，对创造良好的团队协作学习的环境，激发学生学习的主动性起着十分重要的作用。教师应对实训项目进行过程的指导，对过程进行检查，及时给学生以指导和帮助，并对项目实施环节进行监控和管理，从而保证项目的顺利实施和进展。

首先，向学生布置项目任务。指导老师把组装小型收音机的任务和要求向学生作详细说明，使学生有明确的目标，知道实训项目的内容是为了什么目标，实训项目工作的最后结果应达到怎样的要求，实训项目工作完成后必须达到什么标准[5]。

其次，引导学生撰写规范的实验报告，有一些重要的实验报告给学生写好模板，学生可以根据自己的实验数据进行填写，这样实验报告比较规范。在实验总结部分要求学生根据自己对实验的理解，写出建设性的建议，以此拓展学生的思路，尽量让项目的科学性、严谨性和创新性能够反映在学生的实验报告上。

5 结束语

在计算机物联网方向电子技术学时较少，不能充分、系统地学习电类课程的情况下，通过本文电子工艺实训改进教学方法，可以使学生自主学习能力有明显的提高并较好地掌握了电子产品工艺实训的专业技能。大部分学生掌握了元器件的识别和检测方法，较好地掌握了印制板再流焊的工艺流程和手工进行补焊维修技巧，并能进行正确安装小型电子产品。在协作学习和项目实训环节中，学生的综合能力得到了较大的提高，增强了统筹安排和协调计划的能力，为物联网方向的技术专业课程的学习打下良好的基础。

参考文献：

[1] 白洁.电子工艺实训教学改革与实践[J].实验技术与管理，2010.7：161-163

[2] 岑小林.电子工艺实训教学探索[J].教研，2011.2：38-39

[3] 沈丽琼.电子工艺实训课教学6S管理模式研究与实践[J].厦门教育学院学报，2011.2（13）：41-44

[4] 孙浩君等.项目教学在电子工艺实训环节中的应用[J].高教高职研究，2009.35：194-195

[5] 吴亚州等.基于多媒体技术背景下的电子工艺实训教学探讨[J].河北工程大学学报（社会科学版），2009.1（26）：125-127